STT Chỉ tiêu Phương pháp Kết quả
1 Độ ẩm AOAC 934.06 6,5%
2 Hàm lượng đường tổng TCVN 4594-88 10,77%
3 Hàm lượng tinh bột TCVN 4594-88 56,46%
4 Hàm lượng amylose TCVN 5716 30,19%
5 Hàm lượng amylopectin TCVN 5716 69,81%
Kết quả ở Bảng 4.1 cho thấy nguyên liệu sắn dây tươi mặc dù có độ ẩm tương đối cao (52,15%), tuy nhiên sau khi sấy khơ và nghiền thành bột thì độ ẩm chỉ cịn lại 6,5%. Kết quả này có khác so với các nghiên cứu trước đây, độ ẩm bột sắn dây theo Nguyen Van Dao
et al. (2009) là khoảng 5%, còn theo Wu et al. (2012) thì độ ẩm bột sắn dây thích hợp cho
q trình trích ly isoflavone bằng phương pháp sóng siêu âm là 8,65%. Tùy theo mục đích của quá trình sử dụng mà độ ẩm nguyên liệu ban đầu có khác nhau.
Tinh bột là thành phần chính trong sắn dây, theo báo cáo của Soni & Agarwal (1983) thì hàm lượng tinh bột trong củ tươi khoảng 15 ‒ 34,2%. Kết quả phân tích hàm lượng tinh bột trong mẫu bột sắn dây là 56,46%, kết quả này khá thấp khi so sánh với
hàm lượng tinh bột của sắn dây Pueraria lobata được trồng tại tỉnh Thanh Hóa có hàm lượng tinh bột tổng 99,46% (Hung & Morita, 2007) và bột sắn dây được cung cấp bởi công ty Geye Starch (Anhui, China) 96,92% (Guo et al., 2016). Còn theo Xia et al. (2012), hàm lượng tinh bột tương ứng với hai loại sắn dây Pueraria lobata và Pueraria thomsonii là 85,3 và 87,9%. Sự khác biệt này có thể giải thích là do thành phần hóa học và cấu trúc tinh bột khác nhau tùy thuộc vào từng giống, điều kiện phát triển và phương pháp phân tích (Kirakosyan et al., 2003). Tinh bột được phân tách từ các lồi sắn dây khác nhau sẽ thể hiện các tính chất khác nhau như tính chất lý hóa (hàm lượng amylose, khả năng trương nở, độ hịa tan,...), tính chất hình thái học, cấu trúc tinh thể, tính chất nhiệt (Du et al., 2002; Pham Van Hung & Morita, 2007). Thêm vào đó, Pham Van Hung & Morita (2007) đã đưa ra kết
luận cấu trúc tinh thể của 3 loại tinh bột sắn dây từ Việt Nam, Nhật Bản và Hàn Quốc có sự khác nhau là do mơi trường sinh trưởng khác nhau. Tuy nhiên, đây vẫn là nguyên liệu có hàm lượng tinh bột khá cao, thích hợp là cơ chất cho q trình thủy phân bằng enzyme để chuyển hóa tinh bột thành đường khử phục vụ các quá trình chế biến tiếp theo.
Thành phần chính của tinh bột là amylose và amylopectin. Kết quả từ Bảng 4.1 cho thấy hàm lượng amylose trong bột sắn dây khá cao (30,19%) khi so sánh với các loại tinh bột khác: khoai tây (21,01%), khoai lang (22,7%), củ sen (20,29%) (Guo et al., 2016). Kết quả này cũng cao hơn nhiều so với bột sắn dây được cung cấp từ công ty Geye, Trung Quốc (23,6%) (Guo et al., 2016) và sắn dây được trồng tại Thanh Hóa, Việt Nam (22,2%) (Pham Van Hung & Morita, 2007). Theo báo cáo của Suzuki et al. (1981), hàm lượng amylose trong bột sắn dây khoảng 20,8-21% trong khi đó, Soni & Agarwal (1983) đã chỉ ra rằng hàm lượng amylose trong bột sắn dây ít hơn 15,1%. Xia et al. (2012) đã tiến hành xác định các đặc tính hóa lý, điểm kết tinh và tính chất nhiệt của hai loài sắn dây Pueraria lobata (Willd.) Ohwi và Pueraria thomsonii Benth. Hàm lượng amylose trong hai loại sắn dây được xác định lần lượt là 20,1% và 24,7% tương ứng với các loài Pueraria lobata (Willd.)
Ohwi và Pueraria thomsonii Benth. Reddy et al. (2017) so sánh hàm lượng amylose trong các loại tinh bột bao gồm đậu đỏ và sắn dây. Kết quả cho thấy hàm lượng amylose trong đậu đỏ là 19.18% trong khi đó hàm lượng tinh bột sắn dây là 23.34%. Liu et al. (2020) tiến
hành so sánh cấu trúc và tính chất lý hóa của tinh bột từ đậu đỏ và đậu dolichos. Kết quả cho thấy đậu đỏ có hàm lượng amylose thấp hơn (26,64%) so với đậu dolichos (31,85%). Hàm lượng amylose trong bột sắn dây ở nghiên cứu này và các nghiên cứu khác có sự khác biệt là do đặc tính ngun liệu cũng như q trình chăm sóc và canh tác các loại cây trồng. Hung & Morita (2007) cũng đã chỉ ra rằng sự khác nhau của các kết quả về hàm lượng amylose có thể phụ thuộc vào giống cây trồng và điều kiện sinh trưởng của chúng.
Puerarin là hợp chất chiếm tỷ lệ cao nhất trong isoflavones của sắn dây bên cạnh daidzin, daidzein, genistin và genistein. Tuy nhiên, puerarin lại ít hịa tan trong nước nhưng tan trong các dung môi hữu cơ (ethanol, aceton), trong đó độ hòa tan của puerarin trong ethanol là cao nhất khi so sánh với nước và aceton (Wang & Cheng, 2005). Chính
vì thế để xác định hàm lượng puerarin trong nguyên liệu, ethanol được sử dụng làm dung môi trích ly với sự hỗ trợ của sóng siêu âm theo phương pháp tối ưu của Wu et al. (2012).
Hình 4.2: Đồ thị đường chuẩn puerarin khi chạy HPLC
Đồ thị đường chuẩn sử dụng để định lượng puerarin được thể hiện trong Hình 4.2. Kết
quả phân tích HPLC cho thấy hàm lượng puerarin có trong sắn dây (Pueraria thomsonii)
chiếm 0,96% (9,6 mg/g) (Hình 4.3). Kết quả này hoàn toàn phù hợp với các tài liệu ghi nhận được, hàm lượng puerarin trong Pueraria lobata khơng ít hơn 2,6% (HKCMMS, 2010), trong khi đó puerarin của Pueraria thomsonii nằm trong khoảng từ 0,3 đến 2,6% (PPRC, 2000, 2010). Theo Wong et al. (2015), khi so sánh hàm lượng puerarin có trong 2 lồi Pueraria lobata và Pueraria thomsonii, kết quả này một lần nữa khẳng định puerarin
trong P. lobata (6,069%) cao hơn rất nhiều so với P. thomsonii (0,508%). Kết quả này cũng cao hơn khi so sánh với loài sắn dây Pueraria thomsonii nhưng được trích ly bằng methanol với sự hỗ trợ của vi sóng (0,586%) (Liu et al., 2011). Chen et al. (2016) tiến hành xác định thành phần hóa học của Pueraria thomsonii Benth khi sử dụng các phương pháp
xử lý nhiệt khác nhau. Kết quả cho thấy hàm lượng flavonoid (mg CAE/g) trong sắn dây nguyên liệu trồng tại Trung Quốc được xác định là 0,3%. Điều này có thể được giải thích một phần bởi Aguilera et al. (2011) khi các tác giả này cho rằng có sự phân giải các dẫn xuất isoflavone thành các dạng tự do khác nhau tùy theo các loài cây họ đậu và phương pháp chế biến nhiệt. Zhang et al. (2008) phát hiện ra rằng sắn dây từ các khu vực khác nhau của Trung Quốc có hàm lượng puerarin dao động từ 0,01 đến 1,00% (10 mg/g ở dạng thô). Kết quả hiện tại phù hợp với nghiên cứu trước đó, trong khi Zeng et al. (2012) cho rằng hàm lượng puerarin của sắn dây ăn được phát hiện là 4,07 mg/g khi sử dụng HPLC. Ngoài ra, nghiên cứu trên chỉ ra rằng quá trình luộc và hấp làm tăng hàm lượng isoflavone của sắn dây từ 0,77 mg/g (trong sắn dây thô) lên 2,12 mg/g (trong sắn dây luộc) và 1,03 mg/g (trong sắn dây hấp).
Hình 4.3: Bản sắc ký đồ phân tích puerarin bằng HPLC
a. Puerarin trong mẫu chuẩn (thời gian lưu 3,2 phút), b. Puerarin trong nguyên liệu (thời gian lưu 3,22 phút)
4.2. Tối ưu hóa q trình thủy phân tinh bột sắn dây dưới tác dụng của enzyme β-amylase
4.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất đến quá trình thủy phân tinh bột sắndây dưới tác dụng của enzyme β-amylase dây dưới tác dụng của enzyme β-amylase
Các mẫu bột sắn dây được chuẩn bị ở các nồng độ khác nhau 8, 10, 12, 14 và 16%, được hồ hóa ở 90°C trong thời gian 30 phút, được hạ nhiệt xuống 60°C, bổ sung enzyme β- amylase ở nồng độ 20 U/g tinh bột và tiến hành thủy phân trong 2 giờ. Kết quả xác định hàm lượng đường khử được thể hiện trong Bảng 4.2.