(Đồ án tốt nghiệp) ảnh hưởng của electron beam lên sự thay đổi cấu trúc, các tính chất và độ tiêu hóa của tinh bột bắp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM ẢNH HƯỞNG CỦA ELECTRON BEAM LÊN SỰ THAY ĐỔI CẤU TRÚC, CÁC TÍNH CHẤT HĨA LÝ VÀ ĐỘ TIÊU HÓA CỦA TINH BỘT BẮP GVHD: TS TRỊNH KHÁNH SƠN SVTH: ĐẶNG THANH BÌNH MSSV: 12116006 SKL004803 Tp Hồ Chí Minh, tháng 07/2016 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM BỘ MƠN CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP MÃ SỐ: 2016-12116006 ẢNH HƯỞNG CỦA ELECTRON BEAM LÊN SỰ THAY ĐỔI CẤU TRÚC, CÁC TÍNH CHẤT HÓA LÝ VÀ ĐỘ TIÊU HÓA CỦA TINH BỘT BẮP GVHD: TS TRỊNH KHÁNH SƠN SVTH: ĐẶNG THANH BÌNH MSSV: 12116006 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - 07/2016 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM BỘ MƠN CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM NHIỆM VỤ KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Đặng Thanh Bình Ngành: Cơng nghệ Thực phẩm Tên khóa luận: Ảnh hưởng Electron Beam lên thay đổi cấu trúc, tính chất hóa lý độ tiêu hóa tinh bột bắp Nhiệm vụ khóa luận: Nghiên cứu thay đổi tính chất hóa lý tinh bột bắp sau xử lý EB như: pH, acid tự do, màu sắc, độ trương nở, độ hòa tan, khả tạo phức với iodine độ nhớt intrinsic; thay đổi cấu trúc tinh thể liên kết thông qua phổ FTIR XRD Và cuối đánh giá độ tiêu hóa in vitro mẫu tinh bột bắp mức liều xạ khác Ngày giao nhiệm vụ khóa luận: 20/01/2016 Ngày hồn thành khóa luận: 25/07/2016 Họ tên người hướng dẫn: TS Trịnh Khánh Sơn Phần hướng dẫn: tồn khóa luận Nội dung yêu cầu khóa luận tốt nghiệp thông qua Trưởng Bộ môn Công nghệ Thực phẩm Trưởng Bộ môn (Ký ghi rõ họ tên) i ii iii iv v vi vii viii 3.6 FTIR Phổ FTIR sử dụng công cụ để định lượng mô tả thay đổi cấu trúc tinh bột Kết phân tích quang phổ cho thấy hình dạng chung phổ FTIR mẫu liều xử ý EB không khác biệt đáng kể (Hình 3.3), khơng có đỉnh xuất hay tất mẫu Điều chứng tỏ mẫu sau xử lý EB không xuất hợp chất mới, làm tính chất đặc trưng tinh bột Tuy nhiên, mẫu khác nhau, cường độ hấp thu đỉnh thay đổi mạnh Trong đồ thị FTIR vùng 4000 - 400cm-1 chia làm phần, vùng liên kết kéo dãn X-H (4000 - 2500 cm-1), vùng liên kết (2500 - 2000 cm -1), vùng liên kết đôi (2000 - 1500 cm-1) vùng đặc trưng tinh bột bắp (1500 - 600 cm -1) Dao động vùng 4000 - 2500 cm-1 dao động kéo dãn OH, C-H N-H Liên kết O-H tạo vùng phổ rộng 3700 - 3600 cm-1 Liên kết N-H thường có vùng 3400 - 3300 cm -1 Sự hấp thu nhìn chung mạnh so với liên kết O-H phân biệt Liên kết C-H hợp -1 chất béo nằm vùng 3000 - 2850 cm Nếu liên kết C-H liền kề với liên kết đôi hay vịng -1 thơm số sóng liên kết C-H tăng lên vùng hấp thu 3100 - 3000 cm Vùng phổ -1 2000 - 1500 cm liên kết C=C C=O tạo thành Liên kết carbonyl dễ nhận biết phổ hồng ngoại cường độ hấp thu cao tùy vào kiểu liên kết C=O, xảy vùng 1830 - 1650 cm-1 Liên kết C=C yếu xuất khoảng 1650 cm-1 (Kizil, 2002) Phân tử nước hấp thu vùng vơ định hình nhận biết thông qua phổ 1643 cm -1 (Panakamol Deeyai, 2010) Trong nghiên cứu chúng tôi, đỉnh lệch phía có số -1 -1 sóng cao hơn, tương ứng 1647 cm Ngoài đỉnh 3282 cm cho biết giao động kéo căng O-H bị lệch phía trái tương ứng đỉnh 3356 Sự thay đổi hàm lượng amylose amylopectin khác loại tinh bột (Panakamol Deeyai, 2010) Đối chiếu với nghiên cứu trước cho thấy phù hợp phân tích phổ FTIR Phân tích cấu trúc tinh bột bắp phổ FTIR cho biết phân tử nước giữ lại cấu trúc tinh bột nhờ liên kết chặt liên kết yếu với phân tử nước hai đỉnh 1647cm-1 3356 cm-1 Qua xác định mức độ liên kết ngang từ hiệu cường độ tương đối đỉnh C-O-H với hai đỉnh ( P Deeyai, 2013) Mức độ liên kết ngang tinh bột tính hai phương pháp: (A) ABS1016 – ABS1647 (B) ABS1016 – ABS3356, kết trình bảy Hình 3.4 Xu hướng chung hai phương pháp gần giống Ở 29 mẫu EB1 mức độ liên kết ngang tăng mạnh so với mẫu không xử lý Kế tiếp, mẫu EB2.7 EB5 giảm trở lại giảm nhiều liều 7kGy Sự thay đổi mức độ liên kết ngang kết hợp với việc giảm khối lượng thay đổi cấu trúc yếu tố tác động đến tính tiêu hóa tinh bột Theo Shingel (2002) vùng từ 1200-900cm-1 cho tính chất liên kết glucosic Thực vậy, mẫu tinh bột liên kết α-1,4 glycosidic α-1,6 glycosidic liên kết đơn vị glucose, đồ thị FTIR (Hình 3.3) có đỉnh cao -1 khu vực 993-1014cm Theo Irudayaraj (2006) liên kết α-1,4 glycosidic có độ hấp thu 930cm-1, đó, liên kết α-1,6 glycosidic 1080cm -1 Tại 1155cm-1 liên -1 -1 kết C-O (nghiên cứu Kizil (2002) vị trí liên kết 1163 cm ) 996 cm tương tác rung động C-OH vị trí C-6 trường hợp cường độ tương tác thông qua liên kết Hydrogen (Shingel, 2002) Tinh bột có cấu trúc bán tinh thể bao gồm vùng tinh thể vùng vơ định hình, vùng tinh thể có chứa vùng trật tự hay vùng có cấu trúc α-helix có cấu trúc xoắn kép Nhiều tác giả sử dụng -1 FTIR để ước tính vùng trật tự việc phân tích đỉnh 1047 1022 cm Vì vậy, vùng cấu -1 trúc α-helix nhận dạng hình dạng đỉnh 1047cm , vùng vơ định hình -1 thể đỉnh quanh 1022 cm Và tỉ lệ mức độ trật tự tinh bột(Cael,1975; Soest, 1995; Sevenou, 2002; Liu, 2004) Trong nghiên cứu (Bảng 3.5), lên tinh bột bắp qua xử lý EB, tỉ lệ không khác mẫu nghiên cứu Theo Brasoveanu (2013) cho rằng, vùng tinh thể lớn có lẽ chuyển thành vùng tinh thể nhỏ tỉ lệ thực tế không bị thay đổi Onehabu, Gyebiduodu, & Minnaar (2006) tìm thấy kết tương đồng tinh bột đậu đũa chiếu xạ gamma mà mức độ trật tự bề mặt tinh bột không bị ảnh hưởng chiếu đến liều 50kGy Mặt khác, tỉ lệ lại giảm chiếu xạ gamma cho tinh bột bắp, khoai tây đậu độ kết tinh dạng hạt bị ảnh hưởng (Hyun Jung Chung & Liu, 2009, 2010) 30 Cường độ tương đối -1 Số sóng(cm ) Số sóng(cm-1) Hình 3.3 Phổ FTIR mẫu tinh bột từ số sóng 4000-400cm -1 31 -1 -1 Bảng 3.5 Tỉ lệ vùng α-helix(1047 cm )/ vùng vơ định hình(1022cm ) Mẫu Mức độ liên kết ngang EB0 EB1 EB2.7 EB5 EB7 Hình 3.4 Mức độ liên kết ngang mẫu tinh bột bắp tính theo hai phương pháp (A) (B) 32 3.7 Tán xạ tia X (XRD) Đồ thị XRD tất mẫu tinh bột thể Hình 3.5 Ta thấy tất mẫu khơng có thay đổi hình dạng tinh thể, khơng có đỉnh xuất hay Tất 0 0 mẫu có đỉnh 15 , 17 , 18 , 20 , 23 (2θ) nên mẫu có cấu trúc tinh thể loại A (Gome, 2010), đỉnh 180 đỉnh cao Dù cường độ đỉnh khác mẫu (Bảng 3.6) Cường độ đỉnh mẫu EB7 ghi nhận tăng mạnh so với mẫu trước, nhiên chúng tơi chưa có chứng để giải thích tượng 33 Cường độ tương đối EB7 EB5 EB2.7 EB1 EB0 Góc nhiễu xạ(2θ) Hình 3.5 Đồ thị tán xạ tia X mẫu tinh bột bắp Bảng 3.6 Cường độ góc tán xạ mẫu tinh bột bắp đỉnh Mẫu EB0 EB1 EB2.7 EB5 EB7 34 3.8 Độ tiêu hóa in vitro Độ tiêu hóa mẫu tinh bột bắp qua xử lý EB trình bày Bảng 3.7 Theo đó, RDS mẫu EB0, EB1, EB2.7 EB5 không thay đổi (α = 0.05) Khi tiếp tục tăng liều chiếu lên 7kGy RDS tinh bột bắp tăng nhẹ SDS mẫu tinh bột bắp có dao động rõ rệt Đối với mẫu EB1, SDS lại giảm rõ rệt từ 64.57% tinh bột thơ (EB0) giảm cịn 55.65%, sau lại tăng trở lại với mức SDS tinh bột thô ban đầu với mẫu EB2.7 EB5 Cũng giống RDS, SDS mẫu EB7 lại tăng so với mẫu lại Xu hướng RS lại ngược lại hoàn toàn với SDS tất mẫu RS mẫu EB1 tăng so với mẫu mẫu EB7 lại giảm Độ tiêu hóa mẫu có tương đồng với hình thành liên kết ngang theo phân tích phổ FTIR (Hình 3.4), mức độ liên kết ngang tăng, tính tiêu hóa mẫu lại giảm, tức RS tăng Ở mẫu EB1, hai phương pháp tính mức độ liên kết ngang tăng so với mẫu cịn lại, RS tăng theo Mặc dù mức độ liên kết ngang mẫu EB2.7 EB5 có nhỉnh so với mẫu thơ EB0, RS hai mẫu lại gần mẫu thơ, điều giải thích, hình thành liên kết ngang nhiều hơn, tiếp tục tăng liều chiếu, khối lượng phân tử trung bình lại giảm (Bảng 3.4) tạo điều kiện thuận lợi cho hệ enzyme tiêu hóa cắt mạch tinh bột dễ dàng Độ tiêu hóa tinh bột kết tương tác thay đổi hóa lý cấu trúc tinh bột Mức độ liên kết ngang RS có hệ số tương quan với quan hệ đồng biến với hệ số tương quan R = 0.697 (cách tính A) (R = 0.799 cách tính B) ( Bảng 3.8) Đối với RDS có tương quan với độ hịa tan cao (R = 0.989), cho thấy ảnh hưởng rõ ràng việc độ hịa tan với mức độ tiêu hóa nhanh tinh bột bắp Bảng 3.8 cho thấy tương quan Pearson liều chiếu đến tính chất hóa lý cấu trúc tinh bột Liều chiếu tác động rõ ràng tới khối lượng phân tử trung bình, độ hịa tan, độ trương nở, pH, acid tự thông số màu lớn với độ tin cậy lên đến 99% (mức ý nghĩa 0.01) Các thông số màu có hệ số tương quan với khối lượng phân tử trung bình có R> 0.9, bổ sung cho chứng rằng, tia EB làm ion hóa phân tử tinh bột bắp tạo phân tử có khối lượng thấp phản ứng caramen làm cho màu tinh bột thay đổi 35 Bảng 3.7 Các phân đoạn tiêu hóa mẫu tinh bột bắp xử lý EB Mẫu EB0 EB1 EB2.7 EB5 EB7 Chú thích: RDS: tinh bột tiêu hóa nhanh; SDS: tinh bột tiêu hóa chậm; RS: tinh bột trơ *Các giá trị bảng biểu thị giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn Các giá trị in thường cột khác biểu thị khác biệt có nghĩa mặt thống kê (p