Nghiên cứu sự thay đổi cấu trúc của tinh bột đậu xanh (virgna radiata) trước, sau biến hình và tạo lòng trắng trứng chay

Header Page of 126 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG LÊ THỊ ÁNH NGUYỆT NGHIÊN CỨU SỰ THAY ĐỔI CẤU TRÚC CỦA TINH BỘT ĐẬU XANH (VIRGNA RADIATA) TRƯỚC, SAU BIẾN HÌNH VÀ TẠO LÒNG TRẮNG TRỨNG CHAY Chuyên ngành: HÓA HỮU CƠ Mã số: 60 44 27 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Đà Nẵng - Năm 2011 Footer Page of 126 Header Page of 126 Công trình ñược hoàn thành ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS LÊ THỊ LIÊN THANH Phản biện 1: PGS.TS LÊ TỰ HẢI Phản biện 2: PGS TS TRẦN VĂN THẮNG Luận văn ñược bảo vệ Hội ñồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Khoa học họp Đại học Đà Nẵng vào ngày 25 tháng năm 2011 * Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng - Thư viện trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng Footer Page of 126 Header Page of 126 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết ñề tài Trong loại ngũ cốc, ñậu xanh ñược xem “ứng cử viên” sáng giá hàng ñầu giá trị dinh dưỡng nhờ vào khả cung cấp lượng Với vị ngọt, nhiệt, bổ nguyên khí, mát gan, hạ huyết áp …từ lâu ñậu xanh ñã ñược người dân sử dụng ñể chế biến nhiều ăn truyền thống bổ dưỡng (chè ñậu xanh, bánh ñậu xanh, sữa ñậu xanh, bột ngũ cốc ….) Nhiều công trình nghiên cứu nước cho thấy thành phần hạt ñậu xanh, protein, lipid, cellulose, glucid…riêng glucid ñậu xanh chiếm tỷ lệ ñáng kể (khoảng 55%) Cũng tinh bột ngũ cốc khác, tinh bột ñậu xanh tiềm ẩn ñặc tính công nghệ giàu giá trị ứng dụng (tính ñàn hồi, khả trương nở, ñộ dẻo, dai, khả tạo gel ).Những ñặc tính phù hợp ñể chế tác sản phẩm cao cấp ñáp ứng nhu cầu ngày cao người tiêu dùng Để ñáp ứng ñược ñiều ñòi hỏi phải có nghiên cứu làm thay ñổi có mức ñộ số tính chất vốn có tự nhiên ban ñầu tinh bột ñậu xanh ñể chúng có tính chất tạo ưu việt (ñộ xốp, ñộ cứng, ñộ trong…) phù hợp với yêu cầu sản phẩm công nghệ cao Theo công trình nhiều tác giả, giống ñậu xanh T135 ñược trồng thu hoạch Tây Nguyên giống ñậu xanh có hàm lượng tinh bột cao Tuy nhiên, việc sử dụng loại ngũ cốc hầu hết chủ yếu ñể chế biến sản phẩm truyền thống thường nhật ñã nêu Do vậy, ñể ứng dụng ñược giá trị công nghệ tinh bột ñậu xanh, ñề tài : “Nghiên cứu thay ñổi cấu trúc tinh bột ñậu xanh (vigna radiata) trước, sau biến hình tạo lòng trắng trứng chay”, góp phần nâng tầm Footer Page of 126 Header Page of 126 giá trị công nghệ tinh bột ñậu xanh ña dạng hóa loại hình sản phẩm từ nguyên liệu Mục ñích nghiên cứu - Xác ñịnh số thành phần hóa học hạt ñậu xanh Tây Nguyên giống T135 - Nghiên cứu thu nhận biến hình tinh bột ñậu xanh phương pháp oxi hóa natrihypoclorid (NaClO) - Xác ñịnh số yếu tố ảnh hưởng ñến trình biến hình tinh bột ñậu xanh - Xác ñịnh thay ñổi cấu trúc (kích thước, hình dáng) tinh bột ñậu xanh trước sau biến hình - Quy trình tạo hình lòng trắng trứng chay Đối tượng phương pháp nghiên cứu Đậu xanh giống T135 ñược thu hoạch tháng 12/2010 Gia Lai Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp hóa sinh: xác ñịnh hàm lượng tinh bột ñậu xanh - Phương pháp hóa lý: tách tinh bột ñậu xanh; biến hình tinh bột phương pháp oxi hóa (bởi NaClO); chụp SEM; chụp X-ray Ý nghĩa khoa học thực tiễn 5.1 Ý nghĩa khoa học - Góp phần làm phong phú thêm nguồn tư liệu khoa học giống ñậu xanh T135 - Đưa số yếu tố ảnh hưởng ñịnh ñến hiệu biến hình phương pháp oxi hóa - Chứng minh thay ñổi hình dạng kích thước tinh bột ñậu xanh sau biến hình Footer Page of 126 Header Page of 126 5.2 Ý nghĩa thực tiễn -Sử dụng ñặc tính tạo gel bền tinh bột ñậu xanh sau biến hình tạo sản phẩm lòng trắng trứng chay Cấu trúc luận văn Ngoài phần mở ñầu, kết luận, tài liệu tham khảo phụ lục luận văn gồm có chương sau: - Chương 1: Tổng quan - Chương 2: Nội dung phương pháp nghiên cứu - Chương : Kết thảo luận Footer Page of 126 Header Page of 126 CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu ñậu xanh 1.2 Giới thiệu thành phần hóa học, cấu trúc hạt ñậu xanh 1.2.1 Thành phần hóa học –giá trị dinh dưỡng ñậu xanh 1.2.2 Hình dạng kích thước hạt ñậu xanh 1.3 Các phương pháp thu nhận tinh bột ñậu xanh 1.4 Các phương pháp biến hình tinh bột 1.4.1 Biến hình tinh bột phương pháp vật lý 1.4.1.1 Biến hình mặt cấu trúc giữ nguyên hình dạng hạt - Phương pháp biến hình nhiệt ñộ thấp, ñộ ẩm cao (annealing) - Phương pháp nhiệt - ẩm (heat-mositure) 1.4.1.2 Các biến ñổi vật lý làm thay ñổi hình dạng hạt tinh bột - Biến hình tác ñộng học - Biến hình biện pháp nhiệt (ép ñùn nhiệt dẻo) - Biến hình hồ hóa sơ 1.4.1.3 Biến hình mức phân tử 1.4.2 Biến hình tinh bột hóa chất 1.4.2.1 Biến hình tinh bột phương pháp oxi hóa 1.4.2.2 Biến hình tinh bột acid 1.4.2.3 Biến hình tinh bột xử lý tổ hợp ñể thu nhận tinh bột keo ñông 1.4.2.4 Biến hình tinh bột cách gắn thêm nhóm phosphate 1.4.2.5 Biến hình tinh bột cách gắn thêm nhóm anion 1.4.2.6 Biến hình tinh bột cách tạo liên kết ngang 1.4.2.7 Biến hình tinh bột axetylat Footer Page of 126 Header Page of 126 1.4.2.8 Biến hình hydroxypropylat 1.4.2.9 Biến hình hydroxyetylat 1.4.2.10 Biến hình tinh bột ñồng trùng hợp với polyme 1.4.3 Biến hình tinh bột enzym 1.5 Một số yếu tố ảnh hưởng ñến trình biến hình 1.5.1 Thời gian biến hình 1.5.2 Nồng ñộ clo hoạt ñộng 1.5.3 Nồng ñộ tinh bột 1.5.4 Nhiệt ñộ 1.5.5 pH 1.6 Ứng dụng tinh bột ñậu xanh 1.7 Tình hình nghiên cứu ñậu xanh nước giới 1.7.1.Tình hình nghiên cứu nước 1.7.2 Tình hình nghiên cứu giới CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu Nguyên liệu dùng nghiên cứu giống ñậu xanh giống T135 vụ tháng 12 năm 2010 Gia Lai 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Phương pháp vật lý 2.2.2 Phương pháp hóa học 2.2.3 Phương pháp lý Footer Page of 126 Header Page of 126 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Xác ñịnh số thành phần hóa học hạt ñậu xanh Tây Nguyên (giống T135) Kết xác ñịnh số thành phần hóa học giống ñậu xanh T135 Tây Nguyên ñược biểu diễn bảng 3.1 Bảng 3.1 Một số thành phần hóa học giống ñậu xanh Chỉ tiêu phân tích T135 Tây Nguyên Kết (% chất khô) Protein Tinh bột Nước Lipid Đường Cellulose Tro Các thành phần khác 22,07 54,75 12,10 1,76 3,10 3,12 2,00 0,8 Từ kết bảng 3.1 cho thấy thành phần dinh dưỡng chủ yếu ñậu xanh T135 tinh bột, ñường chất ñạm (protein) 3.2 Nghiên cứu thu nhận tinh bột ñậu xanh giống T135 phương pháp lắng, lọc 3.2.1 Nghiên cứu số yếu tố ảnh hưởng ñến hiệu suất thu nhận tinh bột ñậu xanh 3.2.1.1 Xác ñịnh ảnh hưởng việc xử lý hạt trước ngâm 3.2.1.2 Ảnh hưởng nhiệt ñộ ngâm Tóm lại, 350C lượng tinh bột thu nhận cao ñạt giá trị 330g/kg nguyên liệu Footer Page of 126 Header Page of 126 3.2.1.3 Ảnh hưởng thời gian ngâm Tóm lại, ñể thu nhận tinh bột ñậu xanh có hiệu suất cao nhất, chọn thời gian ngâm 12 kết hợp với nhiệt ñộ ngâm 350C 3.2.1.4 Ảnh hưởng tỷ lệ nước ngâm * Tỷ lệ 1:3 cho hiệu suất thu nhận tinh bột cao (330g/kg hạt) Như vậy, kết nghiên cứu thu ñược mục 3.2.1, ñề nghị chế ñộ ngâm thích hợp cho việc thu nhận tinh bột ñậu xanh là: + Nhiệt ñộ ngâm: 350C + Thời gian ngâm: 12h + Tỉ lệ khối lượng hạt (W)/thể tích nước (v): 1: 3.2.2 Đề xuất quy trình tách tinh bột ñậu xanh phương pháp lắng, lọc Chúng ñề xuất quy trình tách tinh bột ñậu xanh phương pháp lắng lọc sau (hình 3.5) Footer Page of 126 Header Page 10 of 126 10 Hình 3.5 Sơ ñồ quy trình thu nhận tinh bột từ hạt ñậu xanh giống T135 Gia Lai Footer Page 10 of 126 Header Page 12 of 126 12 Vậy ñể trình biến hình ñạt hiệu cao chọn nồng ñộ clo hoạt ñộng 2,1% 3.3.1.3 Hàm lượng tinh bột Kết thực nghiệm ñược thể hình 3.9 Hàm lượng -CHO (%) 0.6 0.5 0.475 0.5008 0.498 0.5013 34 35 36 37 0.498 0.4 0.3 0.2 0.1 38 Hàm lượng tinh bột (%) Hình 3.8 Ảnh hưởng hàm lượng tinh bột ñến hiệu biến hình Từ phân tích chọn nồng ñộ tinh bột thích hợp cho trình biến hình phương pháp oxy hóa 37% 3.3.1.4 Nhiệt ñộ Hàm lượng -CHO (%) 0.6 0.5 0.4978 0.5002 0.5012 0.4826 0.4453 18 19 20 21 22 0.4 0.3 0.2 0.1 Nhiệt ñộ (0C) Hình 3.9 Ảnh hưởng nhiệt ñộ ñến hiệu biến hình Footer Page 12 of 126 Header Page 13 of 126 13 Vậy ñể trình oxi hóa ñạt hiệu tốt nhất, chọn nhiệt ñộ thực trình biến hình 200C 3.3.1.5 pH Kết ñược biểu diễn hình 3.10 Hàm lượng -CHO (%) 0.6 0.5 0.4901 0.4903 0.4978 0.513 0.511 10 11 0.4 0.3 0.2 0.1 pH Hình 3.10 Ảnh hưởng pH ñến hiệu biến hình Chúng tiến hành biến hình tinh bột ñậu xanh phương pháp oxi hóa với thông số cụ thể sau: - Thời gian : 3h30 phút - Nồng ñộ clo hoạt ñộng : 2,10% - Nồng ñộ tinh bột : 37% - Nhiệt ñộ : 200C - pH : 10 3.3.2 Đề xuất quy trình biến hình tinh bột ñậu xanh phương pháp oxy hóa Footer Page 13 of 126 Header Page 14 of 126 14 Hình 3.11 Quy trình biến hình tinh bột ñậu xanh giống T135 NaClO Footer Page 14 of 126 Header Page 15 of 126 15 3.4 Nghiên cứu thay ñổi cấu trúc tinh bột ñậu xanh trước sau biến hình 3.4.1 Cấu trúc tinh bột ñậu xanh trước sau biến hình 3.4.1.1 Cấu trúc kết tinh tinh bột ñậu xanh trước biến hình Cấu trúc kết tinh tinh bột ñậu xanh T135 trước biến hình ñược thể qua hình 3.12 Hình 3.12 Giản ñồ nhiễu xạ tia X tinh bột ñậu xanh trước biến hình Footer Page 15 of 126 Header Page 16 of 126 16 3.4.1.2 Cấu trúc kết tinh tinh bột ñậu xanh sau biến hình Hình 3.14 Giản ñồ nhiễu xạ tia X tinh bột ñậu xanh ñã biến hình NaClO 3.4.2 Hình dạng hạt tinh bột ñậu xanh 3.4.2.1 Hình dạng (ảnh) tinh bột ñậu xanh trước biến hình Hình ảnh SEM mẫu tinh bột ñậu xanh T135 trước biến hình thu ñược hình 3.15 hình 3.16 Footer Page 16 of 126 Header Page 17 of 126 17 Hình 3.15 Vi ảnh tinh bột ñậu xanh Gia Lai giống T135 Hình 3.16 Hình dạng hạt tinh bột ñậu xanh giống T135, ñộ phóng ñại 1600 lần Footer Page 17 of 126 Header Page 18 of 126 18 Từ hình ảnh này, cho thấy hạt tinh bột ñậu xanh giống T135 có dạng hình cầu hình elip, hình thận 3.4.2.2 Hình dạng (ảnh) tinh bột ñậu xanh sau biến hình Hình 3.17 Vi ảnh tinh bột ñậu xanh T135 sau biến hình NaClO Hình 3.18 Vi ảnh tinh bột ñậu xanh T135 biến hình phương pháp oxi hóa NaClO ñược phóng ñại 1600 lần Footer Page 18 of 126 Header Page 19 of 126 19 Qua hình 3.17, 3.18 cho thấy sau biến hình phương pháp oxi hóa NaClO hình dạng hạt tinh bột ñậu xanh sau biến hình so với mẫu tinh bột ñậu xanh trước biến hình có số thay ñổi ñịnh - kích thước, hình dáng hạt không thay ñổi nhiều 3.4.3.1 Kích thước tinh bột ñậu xanh trước biến hình Kết ño kích thước tinh bột ñậu xanh giống T135 ñược giới thiệu hình 3.19 q(%) 50 45 40 35 30 25 20 15 10 10 20 30 40 50 Kích thước d ( Micro met) Tinh bột ĐX biến tính NaClO Tinh bột ĐX chưa biến tính Hình 3.19 Đồ thị phân bố kích thước hạt tinh bột ñậu xanh giống T135 biến hình NaClO Footer Page 19 of 126 Header Page 20 of 126 20 3.4.3.2 Kích thước tinh bột ñậu xanh sau biến hình Như vậy, kết cụ thể kích thước tinh bột ñậu xanh sau biến hình có kích thước dao ñộng khoảng từ 7,42 – 45,57 micromet Thời gian hòa tan màng t (phút) 3.5 Nghiên cứu tạo hình lòng trắng trứng chay 3.5.1 Xây dựng quy trình tạo màng lòng trắng trứng chay Thời gian hòa tan màng nước sôi 90 80 70 60 50 40 30 20 10 78.2 16.21 Tinh bột ñậu xanh biến hình Tinh bột ñậu xanh chưa biến hình Thời gian hòa tan màng (phút) Hình 3.20 Thời gian tối ña hòa tan hoàn toàn màng tinh bột nước sôi Theo kết hình 3.20 nhận thấy thời gian hòa tan nước sôi 1000C màng làm từ tinh bột ñậu xanh biến hình ñược bổ sung glycerol 3% chậm (78,2 phút) - Khả thấm dầu màng tinh bột ñậu xanh Footer Page 20 of 126 Header Page 21 of 126 21 Đ ộ th ấ m d ầ u (% ) 0.5 0.39 0.4 0.3 0.2 0.05 0.1 Tinh bột ñậu xanh biến hình Tinh bột ñậu xanh chưa biến hình Hình 3.21 Độ thấm dầu màng tinh bột sau 10 ngày Ghi chú: có bổ sung 1% chitosan Kết hình 3.21 cho thấy: mẫu màng tinh bột ñậu xanh chưa biến hình có ñộ thấm dầu cao gấp nhiều lần so với mẫu tinh bột biến hình (0,39/0,05=7,8 lần) Độ bền kéo ñứt màng tinh bột ñậu xanh Theo kết cho thấy, ñộ bền kéo ñứt màng tinh bột ñậu xanh sau biến hình ñạt giá trị 21,34N cao so với tinh bột ñậu xanh chưa biến hình (14,92N) Footer Page 21 of 126 Header Page 22 of 126 L ực kéo ñứt (N ) 25 22 21.34 20 14.92 15 10 Màng tinh bột ñậu xanh biến hình Màng tinh bột ñậu xanh chưa biến hình Hình 3.22 Độ bền kéo ñứt màng tinh bột ñậu xanh biến hình Ghi chú: có bổ sung bột chitosan (1%); glycerol (3%) Với kết thực nghiệm có ñược, ñề xuất tạo lòng trắng trứng chay công nghệ ñược trình bày hình 3.23 Footer Page 22 of 126 Header Page 23 of 126 23 Hình 3.23 Quy trình tạo hình lòng trắng trứng chay 3.5.2 Xác ñịnh cấu trúc gel sản phẩm Khi ñã hoàn thành việc tạo gel tinh bột ñậu xanh biến hình, ñể nghiên cứu ñặc tính học gel tinh bột ñậu xanh biến hình, dùng máy phân tích cấu trúc thực phẩm Texture Profile Analyser (T.P.A) Máy T.P.A hoạt ñộng theo nguyên tắc ñánh giá ñặc tính học thực phẩm tương tự ñánh giá cảm quan miệng Hệ thống thiết bị máy ñược thiết kế mô hoạt ñộng nhai miệng – bao gồm ñỡ mẫu pittông làm việc mẫu Pittông ñược ñiều khiển cho ñược nén hai lần giống hoạt ñộng quai hàm Bộ nhớ máy tính ñiều khiển ghi lại lực nén thể thành dạng hình lực tác dụng theo thời gian làm việc pittong hoạt theo quãng ñường mà pittong ñi ñược Footer Page 23 of 126 Header Page 24 of 126 24 Độ ñàn hồi (hay gọi khôi phục ñàn hồi) ñược tính tỉ lệ chiều cao mà gel lấy lại ñược sau kết thúc tác ñộng lực ñầu tiên (lần cắt ñầu tiên) cho ñến bắt ñầu lần nén thứ chiều cao tác dụng lực lần ñầu Độ cứng gel lực ñỉnh ñỉnh cực ñại chu kì nén ñầu tiên Bảng 3.3 Đặc tính học gel tinh bột ñậu xanh Mẫu Chiều cao tác dụng lực ban ñầu Gel tinh bột ñậu xanh Lòng trắng trứng luộc Footer Page 24 of 126 Chiều cao mà gel lấy lại ñược (mm) Độ cứng (g) 9,95 9,96 2264,22 10,00 9,99 2513,22 Header Page 25 of 126 25 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ * Kết luận Từ kết thực nghiệm thời gian nghiên cứu ñi ñến số kết luận sau: Thành phần hóa học hạt ñậu xanh giống T135 Gia Lai có hàm lượng tinh bột cao (54,75%) ñã chứng minh ñược giá trị dinh dưỡng ñích thực ñậu xanh – nguyên liệu dùng nghiên cứu Đã ñề xuất ñược quy trình thu nhận tinh bột ñậu xanh với thông số công nghệ : - Trạng thái hạt: vỡ ñôi - Nhiệt ñộ ngâm: 350C - Thời gian ngâm: 12 - Tỷ lệ W/v : 1:3 Với thông số này, lượng tinh bột thu nhận ñạt ñược 33% so với tổng khối lượng nguyên liệu Nghiên cứu biến hình tinh bột ñậu xanh phương pháp oxy hóa NaClO ñề xuất quy trình biến hình với thông số công nghệ ảnh hưởng ñến trình biến hình Từ ñó, xác ñịnh ñiều kiện tốt ñể biến hình tinh bột ñậu xanh giống T135 sau: - Thời gian biến hình: 30 phút - Nồng ñộ clo hoạt ñộng: 2,10% - Hàm lượng tinh bột: 37% - Nhiệt ñộ: 200C - pH: 10 Có thay ñổi hình dạng, kích thước hạt tinh bột ñậu xanh trước sau biến hình thông qua hình ảnh SEM, giản ñồ Footer Page 25 of 126 Header Page 26 of 126 26 nhiễu xạ tia X Kết chứng tỏ biến hình tinh bột NaClO ñã ñem lại kết phạm vi ñịnh Đề xuất quy trình công nghệ sản xuất lòng trắng trứng chay từ tinh bột ñậu xanh sau biến hình với giá trị công nghệ ñã nghiên cứu: - Thời gian hòa tan màng tinh bột: 78,2 phút - Khả thấm dầu: 0,05% - Độ bền kéo ñứt: 21,34 N - Đặc tính học cấu trúc gel: 2264,22g Do ñó, sản phẩm lòng trắng trứng chay dạng sản phẩm tinh bột ñậu xanh sau biến hình * Kiến nghị Mở rộng ứng dụng biến hình tinh bột phương pháp oxi hóa loại ñậu ñen, ñậu ván, ñậu ñỏ, ñậu nành nhằm tạo ứng dụng công nghệ sản xuất thực phẩm Nghiên cứu hoàn thiện sản phẩm lòng trắng trứng chay ñồng thời sản xuất số dạng sản phẩm khác từ tinh bột ñậu xanh ñã biến hình Nghiên cứu thêm giai ñoạn sau biến hình (giai ñoạn thoái hóa) ñể tạo sản phẩm có ñộ bền gel cao Footer Page 26 of 126 ... Cấu trúc tinh bột ñậu xanh trước sau biến hình 3.4.1.1 Cấu trúc kết tinh tinh bột ñậu xanh trước biến hình Cấu trúc kết tinh tinh bột ñậu xanh T135 trước biến hình ñược thể qua hình 3.12 Hình. .. dụng ñược giá trị công nghệ tinh bột ñậu xanh, ñề tài : Nghiên cứu thay ñổi cấu trúc tinh bột ñậu xanh (vigna radiata) trước, sau biến hình tạo lòng trắng trứng chay , góp phần nâng tầm Footer... hạt tinh bột ñậu xanh giống T135 có dạng hình cầu hình elip, hình thận 3.4.2.2 Hình dạng (ảnh) tinh bột ñậu xanh sau biến hình Hình 3.17 Vi ảnh tinh bột ñậu xanh T135 sau biến hình NaClO Hình