Khả năng tạo phức với iodine là một chỉ tiêu thường được sử dụng để nhận biết sự thay đổi hàm lượng amylose và mức độ polymer hóa (DP) của tinh bột (Cui, 2005; Heather, 1994). Theo nghiên cứu của Kenendy và cộng sự (1995), độ hấp thu đặc trưng của amylose được nhìn thấy trong khoảng 600 Ố 650 nm trong khi đó thì amylopectin được nhìn thấy trong khoảng 520 Ố 560 nm và 270 Ố 360 nm. Sau khi tiến hành khảo sát khả năng tạo phức với iodine của các mẫu tinh bột sắn (hình 3.8), kết quả cho thấy có sự thay đổi nhỏ về hình dạng chung của đường cong hấp thu. Sự phá vỡ cấu trúc tinh thể để hình thành phức trong của hạt tinh bột và màu của phức iodine-tinh bột có màu tối (đậm hơn) là nguyên ngân cho sự tăng độ hấp thu của iodine với amylose hoặc amylopectin (Saibene and Seetharaman 2008). Ngoài ra, sự tăng quá trình depolymer hóa tạo thành các phân tử có DP thấp cũng làm giảm màu của phức tinh bột iodine (Cui, 2005).
Đỉnh hấp thu cực đại (bảng 3.5) có sự thay đổi rõ rệt và có xu hướng giảm dần từ 604 nm (0MT) xuống 575 nm (90MT) khi thời gian oxi hóa của các mẫu tinh bột bắp càng tăng, các mẫu tinh bột sắn biến tắnh sau 90 phút có đỉnh hấp thu cực đại có xu hướng tăng. Sự thay đổi này có thể được giải thắch là do tác nhân oxi hóa trong quá trình oxi hóa đã bẽ gãy các liên kết trong mạch amylose và amylopectin, khiến cho hàm lượng amylose trong các mẫu tinh bột thay đổi (P Forssell, A Hamunen, K Autio, P Suortti, 1995). Thêm vào đó, quá trình oxi hóa tác động đến mức độ polymer hóa (DP) của các mẫu tinh bột (Jacobs, 1998). Khi bắt đầu quá trình oxi hóa các phân tử amylose bị oxi hóa trước (vì amylose ở vùng vô định hình), tiếp đó amylopectin mới bị oxi hóa để tạo thành amylose và các phân tử nhỏ hơn. Các dextrin có ắt hơn 6 gốc glucose không cho phản ứng với iodine vì không tạo được một vòng xoắn ốc hoàn chỉnh (Hance, 1938). Do đó sự giảm đỉnh hấp thu cực đại do sự depolymer hóa xảy ra mạnh tạo thành các mạch ngắn hơn, còn đối với sự tăng đỉnh hấp thu do sự depolymer hóa amylosepectin. Phân đoạn amylopectin của tinh bột giảm khối lượng phân tử một cách đáng kể trong quá trình oxi hóa (D Kuakpetoon, YJ Wang, 2001; K. Sangseethong, 2010).
Khi thời gian oxi hóa tăng từ 0 phút đến 90 phút hàm lượng amylose có xu hướng giảm và hàm lượng amylose giảm nhanh khi tăng thời gian từ 30 phút lên đến 90 phút, sự giảm hàm lượng amylose có thể do quá trình oxi hóa amylose tạo thành các dextrin có khối lượng phân tử nhỏ (ắt hơn 6 gốc glucose) nên không bắt màu được iodine. Khi thời gian oxi hóa tăng từ 90 phút lên 150 phút hàm lượng amylose có xu hướng tăng dần, sự thay đổi này
36
là do quá trình oxi hóa amylopectin để thành amylose (Kuakpetoon và Wang, 2001). Wang (2003) cho rằng trong quá trình oxi hóa sự depolymer hóa chủ yếu ở amlylose và các mạch nhánh của amylopectin, amylose dễ bị oxi hóa hơn do có cấu trúc mạch thẳng và dễ tiếp cận hơn (do cấu trúc không chặt).
Hình 3. 8
Hình 3. 8. Độ hấp thu của phức iodine-tinh bột của các mẫu tinh bột oxy hóa và tinh bột tự nhiên
Bảng 3. 5. Vị trắ đỉnh, độ hấp thu và hàm lượng amylose của các mẫu tinh bột
Mẫu Vị trắ đỉnh Độ hấp thu của
đỉnh Hàm lượng amylose (%) 0MT 604 0,2133 12,65Ử0,53a 15MT 592 0,2257 10,06Ử0,35b 30MT 588 0,2193 10,16Ử0,42b 45MT 587 0,2697 8,72Ử0,31c 90MT 575 0,2620 5.72Ử0,31d 120MT 579 0,2073 6.52Ử0,12d 150MT 584 0,2303 7.79Ử0,31e
Các giá trị trong bảng biểu thị giá trị trung bình Ử độ lệch chuẩn (n=3). Các giá trị có ký hiệu khác nhau trong cùng một cột biểu thị sự khác biệt có nghĩa về mặt thống kê
(p<0,05). 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 400 500 600 700 800 Độ h ấp th u A bs Bước sóng (nm) 0MT 15MT 30MT 45MT 90MT 120MT 150MT
37
3.7. Hình thái hạt tinh bột
Hình thái hạt tinh bột có thể được xác định thông qua hình ảnh chụp bằng kắnh hiển vi điện tử quét (SEM). Hình ảnh chụp SEM của tinh bột sắn tự nhiên và tinh bột sắn biến tắnh được trình bày trong hình 3.9. Qua kết quả SEM cho thấy tinh bột sắn tự nhiên có dạng hình cầu, bề mặt hạt trơn nhẵn, không có vết nứt cũng như hiện tượng lõm bề mặt và có kắch thước không đồng đều. Kết quả SEM của tinh bột biến tắnh cho thấy sự xuất hiện các vệt lõm, bề mặt hạt trở nên nhám và thô hơn, hình dạng hạt cũng trở nên mất cân đối hơn tinh bột sắn tự nhiên. Kết quả SEM tương đồng với nghiên cứu trước đây (Sangseethong Kunruedee (2010); Kuakpetoon vàWang (2008); Spier và cs. (2013); Vanier, 2012).
Sangseethong Kunruedee khi biến tắnh tinh bột sắn bằng NaClO cho rằng trong quá trình oxy hóa sự thuỷ phân mạch polymer có thể đã làm cho hạt tinh bột bị nứt, hình thành vệt lõm và gây nhám bề mặt. Nghiên cứu của Spier và cs. (2013) khi biến tắnh tinh bột bắp, Kuakpetoon vàWang, (2008) khi biến tắnh tinh bột gạo, khoai tây, bắp, nghiên cứu của Vanier (2012) khi biến tắnh tinh bột đậu cũng cho rằng quá trình oxy hóa trong điều kiện kiềm ảnh hưởng đến bề mặt hạt với sự hiện diện của các lỗ (vệt lõm). Các vệt lõm này có thể là do trong quá trình oxy hóa sự depolymer hóa và sự phá võ cấu trúc vô định hình hạt tinh bột.
Do đó, quá trình oxi hóa tinh bột sắn gây nên sự thay đổi về cấu trúc bề mặt, hình thái hạt tinh bột. Sự xuất hiện các vệt lõm và vết nút bề mặt giúp làm tăng diện tắch bề mặt của hạt, từ đó giúp cho hạt tinh bột dễ hấp thu nước hơn.
38
0MT
15MT
30MT
39
Hình 3. 9. Ảnh quét kắnh hiển vi điện tử quét (SEM) của tinh bột tự nhiên và tinh bột biến tắnh. 0MT, 15MT, 30MT, 45MT, 90MT, 120MT và 150MT tương ứng là mẫu tinh bột sắn tự nhiên và các mẫu tinh bột sắn oxy hóa với thời gian điện phân lần lượt là 15, 30, 45, 90, 120, 150 phút.
90MT
120MT
40