Nghiên ứu một số biện pháp ngăn hặn sự thoái hóa tinh bột và ứng dụng

Tinh bch ng th mà g m hai polysaccarit khác nhau: amiloza và amilopectin.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

Đ INH TH THU HUY N Ị Ề

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ BIỆN PHÁP NGĂN CHẶN

SỰ THOÁI HÓA TINH BỘT VÀ ỨNG DỤNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Hà Nội – 2013

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

Đ INH TH THU HUY N Ị Ề

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ BIỆN PHÁP NGĂN CHẶN

SỰ THOÁI HÓA TINH BỘT VÀ ỨNG DỤNG

Trong quá trình nghiên c u và hoàn thành lu

t n tình c a các th y cô, b ng nghi p, nh i thâ

c h t, tôi xin bày t lòng kính tr ng và c c t i giáo viên

d n: ng Nga

Tôi vô cùng bi T p th các th y cô giáo trong Vi n Công

tôi trong quá trình h c t p và nghiên c u

Tôi xin trân tr ng c Trung tâm B ng nghi p v D tr

Hà N



 Thu Huy n 

DANH MỤC CÁC HÌNHHình 2 C u t o phân t amilose

tinh b t ngô, tinh b t khoai tây, tinh b t s n, tinh b t mì và tinh b t g o Tinh b t,

ph m ch a tinh b t trong quá trình b o qu n S thoái hóa tinh b

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LI U Ệ

1.1. Giới ệ ềthi u v lúa g o ạ

tr ng Ngoài tinh b t ra trong g o còn nhi u ch

Bảng 1: Tình hình s n xu t lúa g o ả ấ ạ ởViệt Nam

( Ngu n: FAOSTAT | © FAO Statistics Division 2012 | 18 April 2012 ) [29]

Theo B Nông Nghi p và PTNT, Báo cáo k t qu th c hi n ngành Nông

1.2. Giới thiệ ều v tinh b t g o ộ ạ

bi t l n vì trong quá trình tiêu hóa chúng b th

c n i nhau b i các liên k t - glycozit, có công th c phân t l

amiloza/amilopectin x p x ¼ Trong tinh b t lo i n p (g o n p ho c ngô n p) g n

phân t và c u trúc hóa h c:

1.2.1 Thành ph  n c u trúc c a amiloza 

Phân t amyloza bao g m m t chu i s p x p song song nhau Amyloza khi

trong h t tinh b t, trong dung d ch ho c tr ng thái b

c u trúc m ch giãn, khi thêm tác nhân k t t a vào amyloza m i chuy n thành d ng

nhau nh liên k 1,4 glucozit t o nên m t chu i dài kho ng

ng liên k t l i v i nhau t o ra các tinh th N u t

hóa Còn n u nhanh thì dung d ch chuy n th thành d ng keo

Hình 2: Cấu tạo phân t ửamiloseTheo chemistry.gcsu.edu/~metzker/Survey/№tes/16.Carbohydrate

Amilopectin là polyme m ch nhánh, ngoài m ch chính có liên k t -1,4

Theo chemistry.gcsu.edu/~metzker/Survey/№tes/16.Carbohydrate

S khác bi t gi a amiloza và amilopectin không ph i luôn luôn rõ nét.B i l

v

1.2.3 C u trúc tinh th c a h t tinh b      t g o

dang A, B, C và V Tuy nhiên tinh th tinh b t g o t n t i ch y u 2 d ng c u trúc

Liên k t hydro là liên k t ch y u trong c u trúc tinh th d ng A, liên k t này

c hình thành gi a các phân t tinh b t v i nhau mà không c n s có m t c a

Theo Tinh b t th c ph m i h ng

th p (<25%)

h hóa c a gi ng g

Trang 3,4,145

1.3.2 S   và hòa tan

a, khi gia nhi t thì c u trúc tinh th c a các h t tinh b t s b phá v do

nh hình có c u t o không b n v ng, d b nhi

ng Amylose thoát ra và hòa tan vào dung d

Theo E.Bertoft (2004) Analysing starch stru

1.3.3  nht c a h  tinh b t

Ian L Batey2,3and Barbara M Curtin2

and Flour from Different Operating Conditions for the Rapid Visco Analyser1,

Pages 75

Có s khác bi nh t gi a g o n p và g o t g o n nh t là 10

men amylaza và vi c thi u amyloza (ch có amylopectin), chúng còn có th là m t

có chu i ng n và trung bình trong khi t l không có amyloza (ch có amylopectin)

g o n p

Agricuture and food chemistry, V.12, No.2 Mar Apr 1964, 131- -138

1.3.4 Kh  o gel c tinh b t a 

t o thành gel thì d ch tinh b t c n ph i có n

Liên k t hydro là liên k t duy nh t có trong gel tinh b t, liên k t này có th n i tr c

u có kh

Trong quá trình t o gel, các phân t amilose b giãn m ch và ti n l i g n nhau, sau

amilopectin t o thành gel Gel amilopectin kém b n v i nhi t, khi nhi

Gel tinh b t là t ng h p c a gel amilose và gel amilopectin Khi t l

n i tr c ti p các m ch polyglucozit l i v i nhau ho c gián ti p qua c u phân t

c

nh hình do các phân t Amylopectin c n tr s dàn ph ng và k t tinh t o ra Vùng

c c trong các c u t tinh b t là hai y u t quan tr ng nh t ki m soát s bi n

i v c u trúc

F.Nametnhicop s thoái hóa tinh b t là nguyên nhân chính c a s suy gi m

quan tr ng nh t là h hóa và thoái hóa.(A.A Perdon, T.J Siebenmorgen, R.W

Buescher, and E.E.Gbur)

1.4.1  quá trình thoái hóa:

ng amilose trong tinh b t cao làm cho t

ng gel b thoái hóa khi b o qu n trong th i gian dài Tinh b t c a ngô n p, thóc

b phân l thoái hóa Tinh b t lo

Trong quá trình thoái hóa, 2 thành ph n Amylo

khác nhau

 Thoái hóa Amylose

K t qu nghiên c u v thoái hóa c a amylose r t rõ ràng và có liên quan t i

c gi i t

u tiên có liên quan t i d ng xo n c và vi c hình thành nhanh cùng k t tinh

b t w/w) và nh n th y r ng n u ch t trùng h p (ch t cao phân t ) 2 phân t

Sarko và Wu (1978) cho r ng, quá trình h hóa amylose có th xu t hi n xo n

xu p v i k t qu nghiên c u chi ti t c a Gidley (

 Thoái hóa Amylopectin

Nhi u nghiên c u ch ra r ng quá trình thoái hóa Amylopectin x y ra trong

c h n v i c u t o m ch nhánh c a Amylopectin

Nghiên c u c a Ring et al (1987) ch ra r ng trong phân t tinh b t, chu i

ch ng l i s k t tinh c a amylose, Good fellow and Wilson (1990) ch ra

Amylopectin v n liên k t v i m ch chính b ng liên k

m ch nhánh, và t p h p l i thành d ng tinh th vùng liên k t nguyên sinh c a

(Good fellow and Wilson, 1990) Phân t Amylopectin do có s phân nhánh cao,

c, chúng s k t t thành d ng tinh th , khác v i amylose

1.4.2    ng c  ng amyloza và amylopectin

M i gi ng khác nhau v i các thành ph n c a tinh b t, amylopectin và amylose,

có vai trò khác nhau trong thoái hóa Nhi u b ng ch ng cho th y r ng các phân t

amyloza có m ch th ng nên d xích l i g n và liên k t v i nhau d dàng và t do

amylopectin Vì v y amyloza có ng l n quhóa c a tinh b t [ ],[ ].4 5

h hóa [16 ]

M Gudmundsson, 1994

g o (Singh et al, 2005), c u trúc tinh b t g o (Ong vàBlansh

et al, 1999) và protein c a g o n

c ng c a gel tinh b t g o (Hibi và Hikone, 1998), và t l amylose

ho c gel tinh b t và quá trình thoái hóa [17]

on starch retrogradation and texture of cooked milled rice during storag

G ng amyloza cao thì nhanh b

g o trong th i gian b o qu n (Antonio etal., 1975; Perez etal.,1993;)

1.4.3    ng c a nhi   và th i gian

c trong gel tinh b t Longton và LeGrys quan sát th y r ng k t tinh trong quá

trogradation of starch and the role

1.5. Các biện pháp để ngăn chăn sự thoái hóa

i v c u trúc

th i gian, pH, thành ph n tinh b t thì s có m t c

s thoái hóa tinh b t

F.Nametnhicop Hóa h c trong công nghi p th c ph m Do v

b o qu n

1.5.1 Dùng ch   n ly

theo th t sau: Sulfat, axetat, clorua, nitrat, clorat, brommua, ioddua, thiocynua và

magie, liti, natri, kali, amoni.[6]

quá trình thoái hóa c a gel tinh b t lúa m Kohyama và Nishinatri (1991) cho th y

ng làm ch m s thoái hóa tinh b t khoai tây Katsuta et al (1992) cho bi t

n s thoái hóa c a gel tinh b t g o Còn khi thêm mu

tinh th tinh b t lúa m khi b sung thêm mu i vào.[19]L A Baker 2 and P

[L A Baker2 and P Rayas-Duarte 2 , 3 (1998)

Trehalose làm ch m s thoái hóa c a c tinh b t ngô và tinh b t s n tinh b t trong

Hoover & Senanayake1996; Perry & Donald 2002; Babic et al 2006b)

[Lii, C Y., M-F Lai, and K-F Liu (1998 Dùng các ch t

1.5.1.1 CMC ng t

Trong

y = 3.0

Yibin Zhoua, Dongfeng Wanga

(DSC) và

X-/0 , 9.9X-/0.1 , 9.8X-/0.2 làm

27/2012/TT-BYT c a B y t v qu n lý ph gia th

Sanguansri Charoenrein , Nutsuda Preechathammawong (2012):

waxy rice flour and cassava starch on freeze

Carbohydrate Polymers 90, 1032 1037

Công trình nghiên c u c

th y 3 lo i polysaccharides là Xanthagum , guar gum, và sodium alginate (

Theo Yibin Zhoua,b, Dongfeng Wanga, Li Zhanga, Xianfeng Dub, Xiaoling

512]

các ph n Amylopectin Có m t vài nguyên nhân sau:

thi p vào s k t tinh c a Amylopectin m t cách không rõ và làm ch m s thoái hóa.[6]

phân ph

phenol trong c u trúc phân t Polyphenol chính trong trà xanh là các flavonoid

(catechin, epicatechin, epicatechin gallate, epigallocatechin gallate, và

c a ch t khô trong trà xanh Các d n xu t catechin c a chè xanh (EC-Epicatechin,

c châu Á khác

Ngoài ra v i polyphenol có ngu n g c t trà có th có các ho t tính sinh h c

n sinh b nh h c c a m t s b nh mãn tính và nâng cao s c kh

(Cartriona, Cai, Russell & Haslam, 1988, Shi, Anh, và Haslam, 1994)

Zhu, Cai, Sun, và Corke (2009) nghiên c u tác d ng c a chi t xu t t hóa ch t

1.6 Tác d ng c a gluten và lecithin ụ ủ

Các nghiên c u v

và nhi t (DAHLE,1971; DAHLE et al, 1975; Eliasson và Tjerneld, 1990) [9]

[9] Abdellatif Mohamed a,*, Steven C Peterson a, Linda A Grant b, Patricia

CHƯƠNG II NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1050C trong 15-30 phút r i cho các h p vào t s y Sau 40 phút, l y h p ra làm

nguyên li n nh vào c c nung và nung trong 2-3 gi Khi tro có màu

tr ng hay tr ng xám thì l y ra Làm ngu i trong bình hút m, cân và ghi l i kh i

b ng máy l c, dun sôi cách th y trong vòng 1 gi , làm l

- Chu n b ng fancol lo i 15ml

nh

c sau khi ly tâm do thoái hóa (g)

ng tinh b t cân vào ng (g)

c c t thêm vào ng fancol (5ml = 5g)

ng s :

Nguyên t c: d a vào tính tan hoàn toàn c a ch t béo vào dung môi h

t dung môi, ch t béo còn l

ng

- Cho túi nguyên li u vào tr chi t

- Cho dung môi vào bình chi n ng p túi nguyên li u m

- L p ng làm l nh, ngâm nguyên li u trong dung môi vài gi

song 620 nm

nhau:

ng Am losy(%)

(1mg/ml)

Amylopectin (1mg/ml)

aQianqian Jiang, Xueming Xu []

[Qianqian Jiang, Xueming Xu, Zhengyu Jin , Yaoqi Tian , Xiuting Hu,

Yuxiang Bai Physico-chemical properties of rice starch gels: Effect of different

heat treatments Journal of Food Engineering 107 (2011) 353 357]

M u gel tinh b ng t o gel v i n tinh b

ng kính trung bình 3,5 cm, chi u cao 4cm L c tác d

Lipit (%CK)

Amyloza (%CK)

t yêu c u Theo nhi u tài li u cho th y tinh b t t

ng amiloza c a tinh b t g o n p là 4,6%, b t g o n p là 4,9% và tinh

trung bình (20-25%), cao (25-33%) Theo cách phân lo i này thì 2 lo i g o b c

Bảng 3: Kh ả năng tạo gel c a các lo i tinh bủ ạ ột ở các nồng độ khác nhau

o gel c a 3 lo i tinh b t, quan sát s t o thà

Hình 4: Ảnh hưởng c a nhiủ ệt độ ả b o qu n t i mả ớ ức độ thoái hóac a tinh ủ

bột gạo n p ế

Qua hình3.1 ta th y v i c ba lo i tinh b t g o nghiên c u, m

Quá trình thoái hóa là quá trình tái k t tinh các phân t tinh b

hóa Các phân t s kiên k t l i v i nhau b ng liên k t hidro gi a các nhóm hidroxyl c a các phân t k nhau Liên k t t o ra ch y u là liên k t hidro Trong

trong h t tinh b t không còn, các phân t tinh b t hòa tan trong dung d ch và liên

18h 24h 72h

ra song song và t l v i nhau Do v y m thoái hóa c a gel tinh b t s ph

b o qu n gel tinh b t

nhi 0C và 12 4 0C tuy có s chênh l

u ki n cho các phân t tinh b t ti p c n v i nhau và hình thành liên k t hydro

thành ph n c a b t g o n p khác v i tinh b t n p và tinh b t b

Hình 5: Ảnh hưởng c a th i gian b o qu n t i mủ ờ ả ả ớ ức độ thoái hóac a tinh ủ

bột gạo n p ế

tinh b t n p bao g m c phân t

Hình 6: Ảnh hưởng của th i gian b o qu n t i mờ ả ả ớ ức độ thoái hóa

c a tinh bủ ột gạo bắc hương

Nhìn hình v cho th y k t qu quá trình thoái hóa c a tinh b t g o b

n gi ng v i tinh b t g o n p.S thoái hóa x

c i v i b t n p

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

Hình 7: Ảnh hưởng c a th i gian b o qu n t i mủ ờ ả ả ớ ức độ thoái hóa c a bủ ột

g o n p ạ ế

Quá trình thoái hóa c a b t g o n p khác h n v i tinh b t g o n p và tinh b t

nhi 0C và 12 4 0C

c u trúc gel tham gia vào quá trình thoái hóa có b n ch t hay không, kh

c trong gel có t t không

b t g o Tuy nhiên m ng c a t ng kho ng th i gian b o qu n là knhau

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0

Hình 8: Ảnh hưởng của hàm lượng amiloza đến mức độ thoái hóa tinh bột

3.2.5    ng c  n m   thoái hóa c a tinh b t g o  

Hình 9: Ảnh hưởng của pH đến mức độ thoái hóa tinh b t g o ộ ạ

nếp bắc hương bột nếp

hóa c a gel tinh b t

3.3. Ảnh hưởng c a mủ ột số ếu tố ới sự biến đổi cấ y t u trúc gel tinh b t g o ộ ạ

c ng g p 1,74 l n so v i gel b o qu n t i 40C và 120C

amiloza du i ra và s p x p l i m t cách có tr t t , còn h t tinh b t g o thì b

[A.A.Perdon, T.JSibenmorgen, R.W Buescher, and E.E Gbur (Volume 64,

No.5.1999)Starch Retrogradation and Texture of Cooked Milled Rice During

Storage Journal of Food Science, pp 828-832]

u x p vào nhóm amyloza th p, có c u t o tinh b t g n gi ng nhau

Hình 11: Ảnh hưởng c a nhiủ ệt độ ả b o quản đến c u trúc gel c atinh bấ ủ ột

lanh dong

4 do 12do

Nhìn hình 3.9 cho th y c u trúc gel c a b t g o n p th p so v i 2 lo i tinh b t

n p và tinh b t b

Nghiên c u c

tinh b t các gi ng g o là khác nhau

3.3.2    ng c a th i gian t    i s  bi   i c u trúc c a gel tinh b    t g o

Hình 13: Ảnh hưởng c a th i gian t i s ủ ờ ớ ựbiến đổ ấi c u trúc c a gel tinh bủ ột

Hình 15: Ảnh hưởng c a th i gian t i s ủ ờ ớ ựbiến đổ ấi c u trúc c a gel tinh bủ ột

Vigna radiata và kh ng d ng Lu n s k thu

Bách Khoa Hà N i, Hà N i, 2010

0.000 0.005 0.010 0.015 0.020 0.025 0.030 0.035 0.040 0.045

ph m r t quan tr t u ki n tr

s n ph m có c u trúc t

A.A.Perdon, T.JSibenmorgen, R.W Buescher, and E.E Gbur (Volume 64,

No.5.1999)Starch Retrogradation and Texture of Cooked Milled Rice During

Storage Journal of Food Science, pp 828-832

3.4 M ột số biệ n pháp h n ch s thoái hóa tinh b t ạ ế ự ộ

Wu, Yue, et al "Retrogradation properties of high amylose rice flour and rice

starch by physical modification." LWT-Food Science and Technology 43.3 (2010):

492-497

a CMC (Cacrboxy Metyl Cellulose)

c b o qu n 40C khi không b sung CMC là 1,34%, b sung 1% CMC là

Hình 17: Ảnh hưởng c a nủ ồng độ Xanthagum t i mớ ức độ tách nước c a ủ

gel tinh bột gạo

Xanthagum là 1,6%, b sung 1% Xanthagum là 1% và b sung 5% Xanthagum là

rõ r t

3.4.2 S d ng ch    n ly: mu    ng

a Mu i : Natripolyphotphat

0 1 2 3 4 5 6

trong 72h Gel sau khi b o qu c, m

c c a gel tinh b t g o có b sung Natripolyphotphat u th

c c a tinh b t g o n p c b o qu n 40C khi không b sung Natripolyphotphat là 1,34%, b sung 1% Natripolyphotphat là 1,09%, 5%

Natripolyphotphat là 1,2% và b sung 5% Natripolyphotphat là 0,92 % Và b t n p

0 1 2 3 4 5 6

KẾT LUẬN

Tìm ra    ng c a m  t s u t   y t i s thoái hóa gel tinh b g o:  t 

S d   ng bi n pháp chng thoái hóa

tinh b t b

thoái hóa gi m không nhi u

40C

TÀI LIỆU THAM KH O Ả

các s n ph m t tinh b t s n, NXB Khoa h c k thu t, Hà N i

thu t, Hà N i

xanh Vigna radiata và kh ng d ng Lu n s k

10 A.A.Perdon,T.J Siebenmorgen, R.W Buescher, and E.E.Gbur.(2009)

Starch Retrogradation and Texture of cooked Milled rice during

storage Pages 301 307

function and applications Pages 201 205