hóa chậm từ tinh bột khoai lang
(1) Đánh giá hàm lượng tinh bột tiêu hóa chậm
Từ các thông số đã chọn trong khảo sát nhiệt độ và thời gian thoái hóa lần 1 và lần 2, thực hiện sản xuất tinh bột tiêu hóa chậm và phân tích hàm lượng SDS thu được. Kết quả được trình bày trong Bảng 3.13.
Bảng 3.18. Đánh giá chất lượng sản phẩm
Tinh bột tự nhiên Tinh bột sau biến tính (SDS) Thành phần (%) RS 65,82 ± 1,52a 11,29 ± 1.39b SDS 15,41 ± 2,03a 57,81 ± 1.21b RDS 18,77 ± 0,88a 30,91 ± 1.32b Tính chất vật lý Khả năng trương nở (%) 27,68 ± 1,14 a 15,04 ± 0,45b
Khả năng hòa tan (%) 12,50 ± 0,23c 46,15 ± 0,25d
Khả năng hút nước (%) 81,99 ± 0,30 a 136,44 ± 1,07b Khả nănghút dầu (%) 119,74 ± 0,34a 110,38 ± 0,10b Màu sắc L 83,09 ± 0,64a 80,89 ± 0,16b a* 2,27 ± 0,17a 2,85 ± 0,01b
b* 13,48 ± 0,74a 14,34 ± 0,45a Có thể thấy, phương pháp thủy phân tinh bột bằng enzyme pullulase kết hợp thoái hóa 2 lần đã mang lại hàm lượng tinh bột tiêu hóa chậm tăng từ 15,41% trong tinh bột khoai lang tự nhiên lên 57,81% sau biến tính. Kết quả này tương tự với nghiên cứu của Tian và cộng sự trên tinh bột gạo, phương pháp thoái hóa hai lần cho hàm lượng tinh bột tiêu hóa chậm tăng cao [120].
(2) Tính chất vật lý của tinh bột tiêu hóa chậm
Tinh bột sau khi biến tính được tiến hành phân tích khả năng trương nở và hòa tan. Kết quả thu được được trình bày trong Bảng 3.13.
Nhận thấy, có sự thay đổi đáng kể trong tính chất của tinh bột tiêu hóa chậm so với tinh bột khoai lang tự nhiên. Khả năng trương nở của tinh bột giảm từ 27,68% xuống còn 15,04% sau khi trải qua quy trình biến tính. Nguyên nhân của sự giảm khả năng trương nở được cho là do sự gia tăng độ hoàn thiện của tinh thể và mức độ tương tác giữa các chuỗi amylose- amylose và amylose - amylopectin [248]. Kết quả tương tự đã được báo cáo bởi Huang và các cộng sự trên tinh bột khoai lang Trung Quốc [123]. Trong nghiên cứu về quy trình sản xuất SDS từ tinh bột khoai lang Trung Quốc, Huang và các cộng sự (2016) [123] đã có kết luận rằng khả năng trương nở của tinh bột sau biến tính giảm từ 21,1% xuống 9,97%.
Khả năng hòa tan của tinh bột tiêu hóa chậm là 46,15%, cao hơn nhiều so với tinh bột tự nhiên (12,50%). Sự tăng khả năng hòa tan này có thể do trong quá trình hồ hóa sự bay hơi nước trong huyền phù, dẫn đến hạn chế sức trương nở, làm giảm sự hấp thụ nước của các hạt tinh bột. Ngoài ra, thông qua quá trình biến tính các hạt tinh bột dễ kết hợp với phân tử nước hơn, dẫn đến lượng amylopectin và amylose bị rửa trôi tăng, do đó, khả năng hòa tan của tinh bột tốt hơn [117].
Khả năng hút nước của tinh bột SDS đạt 136,44%, đồng nghĩa với việc cao hơn 54,45% so với mẫu tinh bột khoai lang ban đầu. Nguyên nhân được cho là do trên bề mặt của khối tinh bột SDS có các rãnh và lỗ nhỏ tạo điều kiện làm tăng khả năng xâm nhập của nước. So với tinh bột khoai lang tự nhiên, tinh bột SDS có khả năng hút dầu không chênh lệch quá nhiều. Khả năng hút dầu ở tinh bột SDS là 110,38% trong khi tinh bột ban đầu là 119,74%.
(3) Ảnh hưởng của quy trình sản xuất SDS tới màu sắc của tinh bột
Kết quả từ Bảng 3.13 cho thấy, quy trình sản xuất tinh bột tiêu hóa chậm không làm ảnh hưởng đáng kể tới màu sắc của tinh bột. Chỉ số L của tinh bột khoai lang tự nhiên là 83,09, lớn hơn không đáng kể so với mẫu tinh bột SDS (80,89). Chỉ số a* của tinh bột SDS đạt 2,85 lớn hơn so với kết quả 2,27 của mẫu tinh bột khoai lang tự nhiên. Cùng đó chỉ số b* của mẫu tinh bột SDS (14,34) cao hơn so với mẫu tự nhiên (13,48). Kết quả thu được thấy tinh bột SDS có màu sắc đậm hơn so với tinh bột khoai lang tự nhiên, tuy vậy sự khác biệt này không đáng kể.
(4) Ảnh hưởng của quy trình sản xuất SDS tới hình dạng của tinh bột
Nhận thấy, hạt tinh bột sau quá trình biến tính hướng tới tổng hợp SDS đã cho thấy sự biến đổi rõ ràng về hình dạng. Tinh bột khoai lang tự nhiên (Hình 3.10a và
3.10b) chủ yếu bao gồm các hạt hình cầu và hình đa giác với bề mặt hạt mịn và hầu như không có sự xuất hiện của vết nứt. Hình 3.10c và 3.10d là hình dạng của tinh bột đã qua biến tính bằng quy trình sản xuất SDS với bề mặt khối tinh bột sần sùi có nhiều rãnh nứt và lỗ nhỏ. Đây là kết quả của quá trình xử lý nhiệt làm các hạt tinh bột trương nở và hòa tan, phá vỡ cấu trúc hạt ban đầu, dẫn đến các chuỗi phân tử tinh bột liền kề bị biến dạng và kết tinh lại, từ đó hình thành cấu trúc giống như bọt biển sau quá trình thoái hóa [117]. Sự thoái hóa chủ yếu đến từ chuỗi amylose dẫn đến việc tổ chức lại cấu trúc tinh bột thành một phức hợp xoắn, làm tăng mật độ cấu trúc tinh thể và tăng đáng kể khả năng chống lại sự tấn công từ enzyme [249]. Đây cũng là nguyên nhân dẫn tới sự tăng lên của hàm lượng tinh bột tiêu hóa chậm.
Hình 3.30. Ảnh hưởng của quy trình sản xuất tinh bột tiêu hóa chậm tới
hình dạng của hạt tinh bột khoai lang tự nhiên (a,b) và tinh bột tiêu hóa chậm (c,d) lần lượt tại độ phóng đại 1000 và 5000
Trong các nghiên cứu trước đây, kết quả tương tự đã được báo cáo trên một số loại tinh bột. Hu và cộng sự (2014) [117] đã quan sát thấy bề mặt mịn của hạt tinh bột lúa mì nếp tự nhiên với cấu trúc chặt chẽ và ít vết nứt, tuy nhiên, sau quá trình thoái hóa, cấu trúc hạt trở nên biến dạng và kết tụ lại thành tổ hợp với các vùng rỗng. Tinh bột gạo cũng được Tian và cộng sự (2013) [120] nghiên cứu cho thấy được sự thay đổi của bề mặt hạt tinh bột sau quá trình thoái hóa với sự xuất hiện của các lỗ nhỏ. Tổng kết quy trình và thông số tương ứng được thể hiện trong Hình 3.11.
Hình 3.31. Quy trình công nghệ thu nhận tinh bột tiêu hóa chậm từ tinh bột khoai lang
Dịch tinh bột nồng độ 10% (w/v, tính theo chất khô) được pha bằng đệm acetate 0,2M pH 5,0. Tiến hành đun cách thủy 30 phút để hỗn hợp được hồ hóa hoàn toàn, sau đó làm mát nhanh dưới vòi nước để đưa về nhiệt độ 55°C. Bổ sung enzyme pullulanase nồng độ 20 U/g vào tinh bột đã hồ hóa và duy trì điều kiện phản ứng trong 5 giờ. Khi phản ứng kết thúc, vô hoạt enzyme bằng cách đun sôi hỗn hợp trong 30 phút. Gel thu được sau quá trình thủy phân đem bảo quản ở nhiệt độ 4℃ trong thời gian 48 giờ để quá trình thoái hóa được diễn ra. Sau thoái hóa lần 1, các mẫu được đun sôi trong 30 phút, để nguội và thực hiện thoái hóa lần 2 ở cùng điều kiện. Khi hoàn thành, đem hỗn hợp ly tâm với tốc độ 3660 rpm trong vòng10 phút, đổ bỏ dịch trong, tiếp đó bổ sung nước cất để rửa phần cặn thu được và lặp lại 2 lần. Kết tủa cuối cùng đem sấy ở 40oC trong khoảng 24 giờ để độ ẩm đạt nhỏ hơn 10%. Nghiền nhỏ và rây qua rây No120 để thu bột SDS thành phẩm.
Như vậy, quy trình tổng hợp SDS từ tinh bột khoai lang dưới tác dụng của enzyme pullulanase và phương pháp thoái hóa 2 lần đã mang lại hiệu suất tốt so với các nghiên cứu trước đây. Tính chất của tinh bột SDS thu được nổi bật với khả năng hòa tan và độ hút nước cao hơn đáng kể so vởi tinh bột tự nhiên. Bên cạnh đó,
sản phẩm tinh bột biến tính SDS có màu sắc tối hơn so với màu sắc vốn có của tinh bột, tuy nhiên sự khác biệt không nhiều. Trong phần tiếp theo, kết quả nghiên cứu quy trình biến tính tinh bột khoai lang tạo đường chức năng isomaltooligosaccharide sẽ được trình bày.