5. Những điểm mới của luận án
3.4.2. Ứng dụng bổ sung isomaltooligosaccharide vào sản phẩm sữa tươi và
quả
Để nghiên cứu khả năng ứng dụng IMO trong các sản phẩm thức uống bảo quản dài hạn, IMO được phối trộn vào nước cam và sữa tươi với nồng độ IMO lần lượt đạt 4,5 %w/v và 3,8% w/v và đánh giá khả năng tồn tại của IMO dưới tác dụng của nhiệt độ. Trong công nghệ sản xuất đồ uống, có hai phương thức tiệt trùng chủ yếu là tiệt trùng UHT và bao gói vô trùng và tiệt trùng trong bao bì. Nhiệt độ, thời gian xử lý nhiệt phụ thuộc nhiều vào bản chất thực phẩm, tính chất nguyên liệu: pH, lượng VSV, loại bao bì sử dụng, công nghệ nhà máy. Công nghệ tiệt trùng và bao gói vô trùng với chế độ gia nhiệt ở nhiệt độ cao (135-140oC), thời gian rất ngắn nên ít ảnh hưởng tới sự biến đổi các thành phần trong sản phẩm, nhưng công nghệ tiệt trùng trong bao bì yêu cầu thời gian gia nhiệt dài hơn, ảnh hưởng nhiều hơn tới chất lượng sản phẩm cuối cùng. Chính vì thế, nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình chế biến tới lượng IMO trong sản phẩm được khảo sát ở chế độ tiệt trùng ở 121°C trong thời gian 15 phút đối với mẫu sữa tươi và thanh trùng ở 90°C trong thời gian 15 phút với mẫu nước quả. Sản phẩm thu được để nguội và xử lý xác định hàm lượng thành phần IMO đối chứng với mẫu không tiệt trùng. Kết quả chi tiết thể hiện trong Bảng 3.25.
Bảng 3.25. Hàm lượng IMO trong sản phẩm sau thanh trùng và tiệt trùng
Mẫu IMO2 (g/l) IMO3 (g/l) IMO4 (g/l) IMO234 (g/l)
Mẫu nước quả 24,02 12,80 8,34 45,15
thanh trùng
Mẫu nước quả 24,25 12,96 8,44 45,72
không thanh trùng
Mẫu sữa tiệt trùng 22,17 10,59 5,33 38,08
Mẫu sữa không tiệt 22,10 10,53 5,77 37,80
trùng
Kết quả cho thấy, thành phần IMO2, IMO3, IMO4 là những thành phần bền nhiệt, có thể ổn định trong các quy trình công nghệ thanh trùng và tiệt trùng trong sản xuất sản phẩm thực phẩm. Tính bền nhiệt của IMO cũng được chứng minh qua nghiên cứu của Kaulpiboona và cộng sự (2015) [9]. Ngoài ra, IMO cũng cho thấy khả năng ổn định cao trong môi trường axit. Cụ thể, pH mẫu nước quả trước và sau khi thanh trùng lần lượt là 3,3 và 3,4. Do đó, IMO được nhận định có thể chống lại môi trường axit dạ dày của cơ thể và ứng dụng trong các đồ uống có tính axit như nước quả, sữa chua, đồ uống có cồn, nước ngọt và nước uống có ga.
Như vậy, có thể kết luận IMO có khả năng ứng dụng trong phạm vi rộng rãi như một thành phần chức năng bổ sung trong các sản phẩm đồ uống.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận:
- Nghiên cứu đã cung cấp bộ dữ liệu vê đặc điểm hình thái, cấu trúc, thành phần amylose, tính chất lý hóa của tinh bột 6 giống khoai lang phổ biến ở Việt Nam gồm:
Hoàng Long cũ, Hoàng Long mới, Nhật ruột trắng, Nhật ruột vàng, Nhật Đà Lạt và Nhật Gia Lai. Bên cạnh đó, lựa chọn được tinh bột giống khoai lang Hoàng Long cũ để nghiên cứu sản xuất tinh bột tiêu hóa chậm (SDS) và isomaltooligosaccharide (IMO).
- Đã đưa ra giải pháp sử dụng enzyme kết hợp thoái hóa để sản xuất tinh bột tiêu hóa chậm (SDS) từ tinh bột khoai lang Hoàng Long cũ. Sử dụng enzyme thủy phân trong điêu kiện dịch tinh bột nồng độ 10% (w/v); nồng độ
enzyme pullulanase 20 U/g; nhiệt độ 55°C; pH 5,0; thời gian thủy phân 5 giờ thu được hàm lượng SDS 28,59 ± 0,72%. Khi kết hợp thủy phân enzyme và thoái hóa 2 lần ở cùng điêu kiện 4°C và thời gian 48 giờ thì hàm lượng SDS thu được tăng đáng kể đạt 59,72 ± 0,97%. Tinh bột SDS thành phẩm có màu sắc tối hơn, khả năng hòa tan và độ hút nước tăng lên đáng kể so với tinh bột tự nhiên.
-Đã đưa ra giải pháp sử dụng enzyme để tạo isomaltooligosaccharide (IMO) từ
tinh bột khoai lang Hoàng Long cũ bằng phương pháp phân đoạn và đường hóa- gắn nhánh đồng thời. Kết quả nghiên cứu cho thấy phương pháp đường hóa – gắn nhánh
đồng thời cho hiệu quả phản ứng cao hơn.
Phương pháp phân đoạn cho hàm lượng IMO234 56,10 ± 0,25 g/l bao
gồm ba giai đoạn: dịch hóa, đường hóa và gắn nhánh. Dịch hóa được tiến hành trên dịch tinh bột nồng độ 25% w/v, bổ sung Spezyme Xtra nồng độ 1 CU/g trong điêu kiện pH 5,8, nhiệt độ 80℃ và thời gian phản ứng 60 phút. Tiếp đó, giai đoạn đường hóa được tiến hành với các thông số nồng độ
pullulanase 0,8 U/g, nồng độ enzyme β-amylase 5 U/g, pH 6,0, nhiệt độ 50℃ và thời gian thủy phân 6 giờ. Cuối cùng, quá trình gắn nhánh được thực hiện ở điêu kiện nhiệt độ 60°C, pH 5,0, nồng độ enzyme transglucosidase 15 U/g và thời gian phản ứng 12 giờ.
Phương pháp đường hóa – gắn nhánh đồng thời cho hàm lượng IMO234 68,85 ± 1,82 g/l. Tinh bột trước tiên trải qua quá trình dịch hóa với các thông số: nồng độ tinh bột 25% w/v, nồng độ Spezyme Xtra 1CU/g, pH 5,8, nhiệt độ 80℃, thời gian phản ứng 30 phút. Tiếp đó, quá trình đường hóa –
gắn nhánh đồng thời diễn ra trong điêu kiện pH 5,0, nhiệt độ 50℃, nồng độ pullulanase 0,8 U/g, nồng độ enzyme β-amylase 3 U/g, nồng độ enzyme transglucosidase 10 U/g, thời gian phản ứng 12 giờ.
- Đã ứng dụng bổ sung SDS và IMO vào sản xuất thực phẩm:
Bổ sung IMO vào sản phẩm sữa tươi và nước quả: Kết quả cho thấy thành phần IMO2, IMO3, IMO4 là những thành phần bên nhiệt, có thể ổn định trong các quy trình công nghệ thanh trùng và tiệt trùng trong sản xuất sản phẩm thực phẩm. IMO
cũng thể hiện khả năng ổn định cao trong môi trường axit do đó có thể chống chịu môi trường axit dạ dày của cơ thể và ứng dụng trong các đồ uống có tính axit.
Kiến nghị:
Kết quả thu được từ nghiên cứu cho thấy tinh bột khoai lang là một nguyên liệu tiềm năng cho sản xuất tinh bột tiêu hóa chậm và isomaltooligosaccharide, một hướng ứng dụng mới cho khoai lang Việt Nam. Do đó, các nghiên cứu sâu hơn về việc cải thiện hiệu suất bằng cách sử dụng enzyme từ nguồn khác và đánh giá những lợi ích sức khỏe thông qua nghiên cứu trên ống nghiệm cũng như cơ thể sống cần tiếp tục được thực hiện. Bên cạnh đó, việc hoàn thiện quy trình sản xuất SDS và IMO ở bước xử lý thành phẩm như: làm sạch, khử màu, sấy, đánh giá an toàn thực phẩm là cần thiết để tiến tới ứng dụng trong quy mô công nghiệp và thương mại hóa.
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN
1. D.H. Quan, H.M. Tri, N.T.H. Gam , N.T.T. Hien, N.N. Hoa, N.T.T. Lam, N.T. Van Anh, V.T. Trang, L.H. Nga (2021), “Synthesis of Isomaltooligosaccharides (IMO) from Sweet Potato Starch by Simultaneous Saccharification and Transglycosylation Using Saccharomyces cerevisiae Var. diastaticus BE 134 to Improve Purity of IMO", J. Food Qual., Vol.2021, pp 1–12.
https://doi.org/10.1155/2021/1987219 (SCIE, IF 2.45).
2.D.H. Quan, H.M. Tri, N.T.H. Gam, N.N. Hoa, N.T.T. Lam, N.T. Van Anh, L.H. Nga, V.T. Trang (2020), “Control the formation of isomaltooligosaccharide from sweet potato by high performance liquid chromotography with refractive index detector“, Vietnam J. Chem., Vol.58, pp. 320–325.
3. P.T.T. Truc, D.H. Quan, A.D. Tuyen, H.M. Tri, V.T. Trang, L.H. Nga (2020), “Effect of retrogradation on the formation of slowly digestible sweet potato starch“, Vietnam J. Chem., Vol.58, pp. 305–310.
4. D.H. Quan, H.M. Tri, A.D. Tuyen, V.T. Trang and L.H. Nga (2022), “Effect of some factors on the hydrolysis process of sweet potato starch by Spezyme Αlpha to produce isomaltooligosaccharide (IMO)“, Vietnam Journal of Science and Technology.
5. D.H. Quan, P.T.T. Truc, H.M. Tri, N.T.H. Gam, N.T. Hien, D.V. Thien, N.T. Cuong, Karrila Taewee, Karrila Jepo, L.H. Nga, V.T. Trang, “Physicochemical properties of starch in sweet potato varieties cultivated in Vietnam“. (Đang gửi báo)
6.D.H. Quan, P.T.T. Truc, L.T.V. Anh, V.T. Hanh, V.T. Trang, L.H. Nga, “Effect of sweet potato starch debranching by enzyme pullulanase on its formation of slowly digestible starch”. (Đang gửi báo)
7. N.T.T. Hien, D.H. Quan, P.T.T. Truc, P.T. Xuyen, D.T. Bich, N.T.N. Bich, V.T. Trang, L.H. Nga, “Effect of retrogradate process on the formation of sds from sweet potato starch“. (Đang gửi báo)
8.D.H. Quan, N.T.T. Nhai, N.T.H. Gam, H.M. Tri, L.H. Nga, V.T. Trang, ‘‘Effect of temperature and storage time to physicochemical of sweetpotato starch“. (Đang gửi báo)
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Bộ Tài Chính, “CỔNG THÔNG TIN ĐIỆN TỬ BỘ TÀI CHÍNH.” [Online]. Available: https://www.mof.gov.vn/. [Accessed: 26-Mar-2021].
[2] FAOSTAT, “Area harvested, Yield and Production quantity,” Food and Agricultural Organization, 2019. [Online]. Available:
http://www.fao.org/faostat/en/#data/QCL. [Accessed: 15-Aug-2021].
[3] A. MK, R. ZH, and I. SN, “Comparison of the Proximate Composition, Total Carotenoids and Total Polyphenol Content of Nine Orange-Fleshed Sweet Potato Varieties Grown in Bangladesh,” Foods (Basel, Switzerland), vol. 5, no. 3, pp. 1–10, Sep. 2016.
[4] N. M. Thuy, N. T. D. Chi, T. H. B. Huyen, and N. V. Tai, “Orange-fleshed sweet potato grown in Viet Nam as a potential source for making noodles,” Food Res., vol. 4, no. 3, pp. 712–721, 2020.
[5] L. B. B. Ngoc, P. T. B. Trung, P. N. Hoa, and P. Van Hung, “Physicochemical properties and resistant starch contents of sweet potato starches from different varieties grown in Vietnam,” Int. J. Food Sci. Nutr., vol. 2, no. 1, pp. 53–57, 2017.
[6] M. Miao, B. Jiang, S. W. Cui, T. Zhang, and Z. Jin, “Slowly Digestible Starch —A Review,” Crit. Rev. Food Sci. Nutr., vol. 55, no. 12, pp. 1642– 1657, 2015.
[7] D. Goffin, N. Delzenne, C. Blecker, E. Hanon, C. Deroanne, and M. Paquot, “Will isomalto-oligosaccharides, a well-established functional food in Asia, break through the European and American market? The status of knowledge on these prebiotics,” Crit. Rev. Food Sci. Nutr., vol. 51, no. 5, pp. 394–409, 2011.
[8] S. Rahaman, A. Singh, S. Praveen, and V. Krishnan, “Low digestible starch and food industry: A changing paradigm,” Indian J. Exp. Biol., vol. 58, pp. 830– 841, Dec. 2020.
[9] W. Sorndech, K. N. Nakorn, S. Tongta, and A. Blennow, “Isomalto-
oligosaccharides: Recent insights in production technology and their use for food and medical applications,” LWT, vol. 95, pp. 135–142, Sep. 2018.
[10]Đ. T. Hưng, V. T. Thuận, N. H. Phi, L. T. N. Hoa, and N. T. Linh, “Xác định các điều kiện thích hợp cho quá trình thủy phân tinh bột thành nguyên liệu sản xuất Isomalto Oligosaccharides (IMO),” Khoa học và Công nghệ, no. 9, pp. 39–42, 2012.
[11] D. F. Austin, “The taxonomy, evolution and genetic diversity of sweet potatoes and related wild species.” CIP, 1988.
[13]T. H. Mu and P. G. Li, “Sweet potato: Origin and production,” in Sweet Potato: Chemistry, Processing and Nutrition, Elsevier, 2019, pp. 5–25.
[14]P. J. O’Brien, “The Sweet Potato: Its Origin and Dispersal,” Am. Anthropol., vol. 74, no. 3, pp. 342–365, Jun. 1972.
[15]G. Loebenstein and G. Thottappilly, The sweet potato. Springer, United Kingdom, 2009.
[16]L. Mai, B. Đ. Hợi, L. H. Nga, and P. V. Hùng, “Công nghệ bảo quản lương thực.” Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, 2009.
[17]T. Van Den, C. J. Biermann, and J. A. Marlett, “Simple Sugars,
Oligosaccharides, and Starch Concentrations in Raw and Cooked Sweet Potato,” J. Agric. Food Chem., vol. 34, no. 3, pp. 421–425, 1986.
[18]S. A. Senanayake, K. K. D. S. Ranaweera, A. Gunaratne, and A.
Bamunuarachchi, “Comparative analysis of nutritional quality of five
different cultivars of sweet potatoes (Ipomea batatas (L) Lam) in S ri L anka,”
Food Sci. Nutr., vol. 1, no. 4, pp. 284–291, Jul. 2013.
[19]V. D. Truong, R. Y. Avula, K. V. Pecota, and G. C. Yencho, “Sweetpotato production, processing, and nutritional quality,” in Handbook of Vegetables and Vegetable Processing: Second Edition, vol. 2–2, Wiley Blackwell, 2018, pp. 811–838.
[20]A. Shanmugam and K. Venugopal, “Starch content of sweet potato (Ipomoea batatas Lamb.) varieties,” Sci. Cult., vol. 41, no. 10, pp. 504–505, 1975. [21]S. Yu, T. Mu, M. Zhang, M. Ma, and Z. Zhao, “Effects of retrogradation and
further acetylation on the digestibility and physicochemical properties of purple sweet potato flour and starch,” Starch - Stärke, vol. 67, no. 9–10, pp. 892–902, Sep. 2015.
[22]S.-X. Yu, T.-H. Mu, M. Zhang, and Z.-K. Zhao, “Effects of inorganic salts on the structural and physicochemical properties of high-hydrostatic-pressure- gelatinized sweet potato starch,” Starch - Stärke, vol. 68, no. 9–10, pp. 980– 988, Sep. 2016.
[23]F. Central, “Sweet potato, raw, unprepared,” USDA, 2018. [Online]. Available: https://fdc.nal.usda.gov/fdc-app.html#/food-details/168482/nutrients.
[Accessed: 07-Oct-2021].
[24]D. H. Picha, “HPLC Determination of Sugars in Raw and Baked Sweet Potatoes,” J. Food Sci., vol. 50, no. 4, pp. 1189–1190, Jul. 1985.
[25]V. Lebot, “Rapid quantitative determination of maltose and total sugars in sweet potato (Ipomoea batatas L. [Lam.]) varieties using HPTLC,” J. Food Sci. Technol., vol. 54, no. 3, pp. 718–726, Mar. 2017.
[26]K. Takamine, J. Abe, A. Iwaya, S. Maseda, and S. Hizukuri, “A New Manufacturing Process for Dietary Fiber from Sweetpotato Residue and Its
Physical Characteristics.,” J. Appl. Glycosci., vol. 47, no. 1, pp. 67–72, Mar. 2000.
[27]M. Maeshima, T. Sasaki, and T. Asahi, “Characterization of major proteins in sweet potato tuberous roots,” Phytochemistry, vol. 24, no. 9, pp. 1899–1902, Jan. 1985.
[28]T. H. Mu, S. S. Tan, and Y. L. Xue, “The amino acid composition, solubility and emulsifying properties of sweet potato protein,” Food Chem., vol. 112, no. 4, pp. 1002–1005, Feb. 2009.
[29]A. E. Purcell, W. M. Walter, and F. G. Giesbrecht, “Distribution of Protein within Sweet Potato Roots (Ipomea batatas L.),” J. Agric. Food Chem., vol. 24, no. 1, pp. 64–66, Jan. 1976.
[30]J. H. Bradbury, J. Baines, B. Hammer, M. Anders, and J. S. Millar, “Analysis of Sweet Potato (Ipomoea Batatas) from the Highlands of Papua New Guinea: Relevance to the Incidence of Enteritis Necroticans,” J. Agric. Food Chem., vol. 32, no. 3, pp. 469–473, 1984.
[31]R. J. Constantin, T. P. Hernandez, and L. G. Jones, “Effects of irrigation and nitrogen fertilization on quality of sweet potatoes,” Am. Soc. Hortic. Sci. J., 1974.
[32]J. Musilová, J. Bystrick, J. Árvay, and L. Harangózo, “Polyphenols and
phenolic acids in sweet potato (Ipomoea batatas L.) roots,” Potravin. Slovak J. Food Sci., vol. 11, no. 1, pp. 82–87, 2017.
[33]T.-H. Mu and M. Zhang, “Sweet potato starch,” in Sweet Potato, Elsevier, 2019, pp. 27–68.
[34]S. I. Makori, T.-H. Mu, and H.-N. Sun, “Total Polyphenol Content, Antioxidant Activity, and Individual Phenolic Composition of Different Edible Parts of 4 Sweet Potato Cultivars,” Nat. Prod. Commun., vol. 15, no. 7, p.
1934578X2093693, Jul. 2020.
[35]M. Kimura, C. N. Kobori, D. B. Rodriguez-Amaya, and P. Nestel, “Screening and HPLC methods for carotenoids in sweetpotato, cassava and maize for plant breeding trials,” Food Chem., vol. 100, no. 4, pp. 1734–1746, Jan. 2007. [36]International Potato Center (CIP), “Sweet potato Facts and Figures,”
Sweetpotato Facts and Figures, 2017. [Online]. Available:
https://cipotato.org/crops/sweetpotato/sweetpotato-facts-and-figures/. [Accessed: 02-Jun-2020].
[37]TS. Nguyễn Viết Hưng, PGS.TS. Đinh Thế Lộc, PGS.TS. Dương Văn Sơn, and PGS.TS. Nguyễn Thế Hùng, Giáo trình Cây khoai lang. Nhà xuất bản Nông nghiệp, 2010.
Sơn, Nho Quan, Ninh Bình,” 2015. [Online]. Available:
https://www.agi.gov.vn/vi/hoat-dong-khcn/48/hoi-nghi-tong-ket-va-tham-mo- hinh-trinh-dien-giong-khoai-hoang-long-tu-nguon-giong-da-phuc-trang-tai- xa-gia-son-nho-quan-ninh-binh. [Accessed: 18-Feb-2021].
[39]T. T. X. Ngọ and P. T. Đ. T. Lộc, “Quyển 1: Cây Khoai lang,” in Cây có củ và kỹ thuật thâm canh, 1996, p. 75.
[40]Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam, “Giống Khoai lang ở Việt Nam.” . [41]Z. Chen, “Physicochemical properties of sweet potato starches and their
application in noodle products,” Mater. Sci., 2003.
[42]K. Kitahara, M. Antoku, Y. Hori, A. Sedoshita, and T. Suganuma,
“Developmental change in starch granules in sweetpotato callus,” Carbohydr. Polym., vol. 49, no. 1, pp. 91–96, Jul. 2002.
[43]Z. Zhang, “Nutritional quality and starch physicochemical properties in sweetpotato,” The University of Hong Kong (Pokfulam, Hong Kong), 2001. [44]A. Buléon, P. Colonna, V. Planchot, and S. Ball, “Starch granules: Structure and
biosynthesis,” International Journal of Biological Macromolecules, vol. 23, no. 2. pp. 85–112, Aug-1998.
[45]G. E. Vandeputte and J. A. Delcour, “From sucrose to starch granule to starch physical behaviour: A focus on rice starch,” Carbohydr. Polym., vol. 58, no. 3, pp. 245–266, Nov. 2004.
[46]A.-C. Eliasson, “Starch: Physicochemical and Functional Aspects,” in
Carbohydrates in Food, 3rd ed., CRC Press, 2017, pp. 501–600.
[47]Y. I. Cornejo-Ramírez, O. Martínez-Cruz, C. L. Del Toro-Sánchez, F. J. Wong- Corral, J. Borboa-Flores, and F. J. Cinco-Moroyoqui, “The structural
characteristics of starches and their functional properties,” CYTA - J. Food, vol. 16, no. 1, pp. 1003–1017, Jan. 2018.
[48]E. Bertoft, “Composition of clusters and their arrangement in potato
amylopectin,” Carbohydr. Polym., vol. 68, no. 3, pp. 433–446, Apr. 2007. [49]P. Roger and P. Colonna, “Molecular weight distribution of amylose fractions
obtained by aqueous leaching of corn starch,” Int. J. Biol. Macromol., vol. 19, no. 1, pp. 51–61, Jul. 1996.
[50]S. J. Tian, J. E. Rickardb, and J. M. V Blanshard, “Physicochemical Properties of Sweet Potato Starch,” J. Sci. Food Agric., vol. 57, no. Plucknett 1984, pp. 459–491, Jan. 1991.
[51]S. Hizukuri, “Relationship between the distribution of the chain length of amylopectin and the crystalline structure of starch granules,” Carbohydr. Res., vol. 141, no. 2, pp. 295–306, Sep. 1985.