Tối ưu hóa các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình làm giàu tinh bột kháng và sự thay đổi một số tính chất Lý-Hóa từ tinh bột đậu xanh có hàm lượng Amyloza cao bằng Enzyme Pullulanaza - Nguyễn Thị Mai Hương

KHOA HC CÔNG NGH N¤NG NGHIÖP Vµ PH¸T TRIÓN N¤NG TH¤N - kú 1 - Th¸ng 3/2018 62 T I U HÓA CÁC Y1U T &NH H'NG 1N QUÁ TRÌNH LÀM GIÀU TINH BT KHÁNG VÀ S THAY [I MT S TÍNH CHT LÝ-HÓA T] TINH BT NU XANH CÓ HÀM L0NG AMYLOZA CAO BWNG ENZYME PULLULANAZA Nguy„n Th Mai H2_ng1, Phan Ng…c Hòa2, Phm V#n Hùng3 TÓM TT MRc tiêu cPa nghiên cu này nhcm xác -nh các thông sT tTi 2u cho quá trình làm giàu tinh b6t kháng (Resistant Starch-RS) bcng enzyme pullulanaza (thXi gian thPy phân, nkng -6 enzyme, tJ l tinh b6t: n23c) tg -7u xanh có hàm l2>ng amyloza cao và xác -nh s` thay -^i vB m6t sT tính chDt lý-hóa cPa tinh b6t thu -2>c (hàm l2>ng tinh b6t kháng enzyme, hàm l2>ng amyloza, hình dng, kích th23c, cDu trúc tinh th5, mc -6 polyme hóa, khc l`a ch…n tg n#m giTng ph^ biUn G Vit Nam có mc amyloza cao nhDt -t 30,44%. TTi 2u hóa trong quá trình làm giàu v3i ba -iBu kin vB thXi gian thPy phân tg 8—24 giX, nkng -6 enzyme v3i kho<ng kh<o sát tg 20U/gam -Un 50U/gam, và t] l tinh b6t: n23c tg 1:20 -Un 1:10. Hàm l2>ng RS -2>c xác -nh bcng test kit cPa Mega Enzyme, các tính chDt lý-hóa -2>c xác -nh tr23c và sau làm giàu G -iBu kin tTi 2u. KUt qu< cho thDy, mQu -7u xanh DX044 tTi 2u ti -iBu kin 17,5 giX thPy phân; nkng -6 enzyme là 45U/g; tJ l tinh b6t: n23c là 1:20; v3i RS tTi 2u là 60,98% (t#ng gDp -ôi so v3i tr23c khi làm giàu). Hàm l2>ng amyloza t#ng lên tg 30,44%-60,47%, hàm l2>ng tinh b6t kháng dao -6ng tg 23,5 -Un 57,95%. CDu trúc tinh th5 loi C cho c< mQu tr23c và sau làm giàu. Hình dng thay -^i tg dng ht sang dng khTi kUt tinh. DPn gi<m tg 36 xuTng 6; -6 tr2_ng nG gi<m sau quá trình làm giàu. Quá trình làm giàu v3i mQu tinh b6t -7u xanh có hàm l2>ng amyloza cao b <nh h2Gng mnh bGi hai yUu tT nkng -6 enzyme và thXi gian thPy phân tinh b6t h_n trong 3 yUu tT khng RS gia t#ng sau làm giàu bcng enzyme là -áng k5 và có mTi quan h cht v3i s` gia t#ng cPa hàm l2>ng amyloza và s` thay -^i ch] sT DPn, hình dng, -6 tr2_ng nG trong tinh b6t thu nh7n -2>c. Tg khóa: TTi 2u hóa, pullulanaza enzyme, tinh b6t -7u xanh, tinh b6t kháng, tính chDt lý hóa. 1. M. /U 9 Tinh b6t kháng enzyme tiêu hóa (Resistant Starch-RS) là loi tinh b6t có kh< n#ng kháng li s` thPy phân cPa các enzyme trong h tiêu hóa, chúng -óng m6t vai trò quan tr…ng trong vic ng#n ngga s` tích tR m†, làm gi<m nguy c_ bnh ti5u -2Xng, tim mch và -em li nh0ng <nh h2Gng tích c`c -Un h tiêu hóa, -c bit là -i tràng (Morita et al., 2005). Do v7y, nhu c9u vB các loi s<n phEm có cha "carbohydrate ch7m phân gi<i"- giàu tinh b6t kháng (RS) ngày càng t#ng.
iBu -ó -ã thúc -Ey và mG ra c_ h6i không ch] các nhà nghiên cu mà c< các nhà s<n xuDt. H… t7p trung th`c hin nhcm tìm ra ngày 1 Viện Công nghệ Sinh học và Thực phẩm, Trường Đại học Công nghiệp TP. Hồ Chí Minh 2 Bộ môn Công nghệ Thực phẩm, Khoa Kỹ thuật Hóa học, Trường Đại học Bách khoa TP. Hồ Chí Minh 3 Bộ môn Công nghệ Sinh học và Thực phẩm, Trường Đại học Quốc tế, Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh càng nhiBu ngukn nguyên liu giàu RS và tác -6ng bcng nhiBu bin pháp khác nhau -5 làm giàu h_n n0a l2>ng RS này (Sievert et al., 1989). Các loi nguyên liu giàu tinh b6t -2>c l`a ch…n -5 to ra nhiBu loi RS1 (loi có trng thái v7t lý khó tiUp c7n trong quá trình tiêu hóa) và RS2 (loi tinh b6t kháng t` nhiên G dng ht nhDt -nh do -2>c bao phP bên ngoài bGi m6t l3p vs b…c bBn cht) bcng bin pháp nghiBn hoc do cDu to -c bit cPa tgng nguyên liu. Tuy nhiên, hàm l2>ng RS thu6c nhóm này rDt ít và rDt d„ b biUn -^i bGi nhit, trong khi RS3 loi biUn tính chu nhit -2>c 2u tiên sl dRng, RS4 là loi biUn tính hóa h…c nên vic ng dRng vào th`c phEm và d2>c phEm b hn chU (A. P. Nugent et al., 2005; Englyst et al., 1992). NhiBu nghiên cu -ã ch] ra rcng có mTi liên h cht gi0a hàm l2>ng amyloza trong nguyên liu ban -9u -Un hàm l2>ng RS2 và c< khi biUn tính bcng v7t lý và sinh h…c -5 to RS3 nh2ng G mc -6 khác nhau và tác -6ng khác nhau tùy bin pháp biUn tính (Birkett AM, & Brown IL. (2008), KHOA HC CÔNG NGH N¤NG NGHIÖP Vµ PH¸T TRIÓN N¤NG TH¤N - kú 1 - Th¸ng 3/2018 63 Sievert, D., & Pomeranz, Y. (1989). Tinh b6t -7u xanh là loi có cha hàm l2>ng amyloza cao, kho<ng 30% (Li, S., Ward, R., & Gao, Q., 2011) là l`a ch…n h0u hiu cho vic làm giàu RS (Bernabé, A. M., Srikaeo, K., & Schlüter, M. 2011). Các nghiên cu vB tinh b6t kháng tg -7u xanh, -c bit là các ph2_ng pháp nhcm nâng cao h_n n0a l2>ng tinh b6t kháng này còn khá khiêm tTn. MRc tiêu cPa nghiên cu này nhcm xác -nh các thông sT tTi 2u cho quá trình làm giàu tinh b6t kháng bcng enzyme pullulanaza tg -7u xanh có hàm l2>ng amyloza cao và xác -nh s` thay -^i vB m6t sT tính chDt lý-hóa cPa tinh b6t thu -2>c -5 làm c_ sG cho các nghiên cu phát tri5n ng dRng tiUp theo. 2. V#T LI$U VÀ PHNG PHÁP NGHIÊN CU 2.1. Nguyên liu
7u xanh sl dRng trong nghiên cu gkm 5 loi giTng: DX044, VN123, DX108, VN07, TN182 -2>c cung cDp bGi Trung tâm Nghiên cu và Phát tri5n -7u -n thu6c Vin Cây l2_ng th`c và Cây th`c phEm Vit Nam. Tinh b6t -7u xanh DX044 -2>c tách d`a theo ph2_ng pháp cPa Hung và c6ng s` (2013) v3i m6t vài thay -^i nhs ti phòng thí nghim Tr2Xng -i h…c Công nghip thành phT Hk Chí Minh. Tinh b6t -7u xanh có các ch] tiêu nh2 -6 tinh khiUt: 98,45%; Em: 8.56%; amyloza: 30,44; hàm l2>ng RS: 11,34% -2>c b<o qu<n trong bao bì PE và ghép mí kín -5 chuEn b cho thí nghim. Test kit do Công ty Brenntag Vit Nam cung cDp, các enzyme -amylaza, amyloglucosidaza, pullulanaza mua tg Công ty TNHH Sigma Aldrich. Các hóa chDt khác dùng trong phân tích -2>c mua tg Công ty Merck (Darmstadt, Germany). 2.2. Ph2_ng pháp bT trí thí nghim TTi 2u hóa quá trình làm giàu RS theo Modde5 bcng ph2_ng pháp sl dRng enzyme thPy phân pullulanaza trên ba yUu tT chính là thXi gian thPy phân, nkng -6 enzyme thPy phân và t] l tinh b6t: n23c (w/w). ThXi gian thPy phân (X1) tg 8—24 giX, nkng -6 enzyme (X2) tTi 2u trong kho<ng kh<o sát tg 20U/gam -Un 50U/gam và t] l tinh b6t: n23c (X3) tg 1:20 -Un 1:10. B<ng tTi 2u hóa th`c nghim gkm 19 thí nghim -5 thiUt l7p ph2_ng trình hki quy tg -ó xác -nh ba thông sT tTi 2u v3i hàm mRc tiêu là hàm l2>ng RS cao nhDt. MQu tinh b6t -7u xanh -2>c cân 2 gam, -o l2Xng và tính toán tr23c khi -2a vào trong bình tam giác 250ml v3i t] l tinh b6t: n23c (w/w) nh2 bT trí trong các thí nghim. Sau -ó các mQu -2>c hk hóa G 1000C trong 10 phút.
5 ngu6i G nhit -6 phòng, -iBu ch]nh pH=5,3 tr23c khi b^ sung enzyme. Nkng -6 enzyme pullulanaza b^ sung và thXi gian thPy phân theo bT trí trong thiUt kU kh<o sát, duy trì G nhit -6 500C trong thXi gian thPy phân. BDt hot enzyme pullulanaza G nhit -6 900C trong 5p. MQu -2>c làm ngu6i và cDp -ông G -180C trong 24h -5 th`c hin vic thoái hóa tinh b6t. Sau khi cDp -ông, mQu -2>c sDy khô G 450C trong 24h -5 thu li tinh b6t sau làm giàu (-6 Em kho<ng 9%). L2u tr0 mQu trong bao bì PE và ghép mí kín -5 phân tích, ki5m tra, so sánh. 2.3. Ph2_ng pháp phân tích - Hàm l2>ng RS trong tinh b6t -2>c -o bcng test kit cPa Megaenzyme d`a trên quy trình xác -nh RS -2>c tiUn hành theo ph2_ng pháp AOAC 2002.02: MQu tinh b6t -5 khô G nhit -6 phòng, cân chính xác 100±5 mg. B^ sung 4 ml enzyme gkm α-amylaza (10U/ml) và amyloglycosideaza (3U/ml), P 16h G nhit -6 37OC trong tP lfc (200 vòng/phút). Thêm 4ml ethanol 99% và lfc mnh, ly tâm 1500 vòng/phút trong 10 phút. Loi bs dch, b^ sung thêm 2ml ethanol 50%, tr6n -Bu sau -ó b^ sung tiUp 6ml ethanol 50% và ly tâm 1500 vòng/phút trong 10 phút (lp li 2 l9n). Tách bs ph9n dch, b^ sung 2ml KOH 2M vào ph9n cn, lfc -Bu trong cTc n23c lnh trong 20 phút, thêm 8ml -m natriacetate 1,2M (pH=3,8) và 0,1ml enzyme amyloglycosidaza (300U/ml), P 50OC trong 30 phút. Chuy5n toàn b6 vào bình -nh mc, -nh mc 100ml. Hút 0,1ml tg bình -nh mc vào Tng nghim, b^ sung thêm 3ml thuTc thl glucoza oxidaza/peroxidaza (GOPOD) và P G 50OC trong 20 phút. Sau -ó mang -i -o OD G b23c sóng 510 nm. Hàm l2>ng RS -2>c tính theo công thc: RS (g//100g mQu) = ∆E x F x 100/0,1 x 1/1000 x 1/W x 162/180 = ∆E x x 90 Trong -ó: ∆E: là -6 hDp thu cPa mQu F: là giá tr cPa chuy5n -^i giá tr hDp thu tg µg glucoza, F = 100µg glucoza/giá tr hDp thu cho 100µg glucoza 100/0,1: hiu ch]nh th5 tích (0,1 ml lDy ra tg 100 ml) 1/1000: chuy5n -^i tg microgram sang miligram KHOA HC CÔNG NGH N¤NG NGHIÖP Vµ PH¸T TRIÓN N¤NG TH¤N - kú 1 - Th¸ng 3/2018 64 W: là khTi l2>ng khô cPa mQu, W = khTi l2>ng x [(100 — -6 Em)/100)] 100/W: ch] sT bi5u th ph9n tr#m RS trong khTi l2>ng cPa mQu thl 162/180: h sT chuy5n -^i tg glucoza thành tinh b6t. - Hàm l2>ng amyloza -2>c xác -nh bcng ph2_ng pháp quang ph^ hDp thu iod theo ch] dQn cPa Takeda và Hizukuri (1983) v3i m6t sla -^i nhs. Tinh b6t (10 mg, db) -2>c phân tán trong 0,2 ml ethanol 99% và 1 ml n23c cDt, -7y kín và -un cách thPy G 1000C trong 5 phút. Sau khi làm ngu6i -Un nhit -6 phòng, 0,5 ml dung dch NaOH 1M -2>c thêm vào và dung dch -2>c hòa tan hoàn toàn bcng cách -un cách thPy trong 10 phút và lfc mni phút. Sau -ó, huyBn phù -2>c -iBu ch]nh pH 6,5 v3i HCl 1M và pha loãng thành 10 ml bcng n23c cDt. LDy 0,4 ml dung dch mQu thêm vào 0,4 ml dung dch iod 0,2% và -iBu ch]nh cho -Un 10 ml bcng n23c cDt. Hnn h>p -2>c gi0 G nhit -6 phòng trong 1-2h. Sau -ó, dung dch -o -6 hDp phR c`c -i chi th`c hin vic quét d<i b23c sóng tg 450 -Un 800 nm v3i m6t thiUt b -o quang ph^ hDp thu - (UV-160A, Shimadzu, Osaka, Nh7t Bc -o G 680 nm -2>c -o theo các b23c trong quy trình cPa Takeda và c6ng s` (1983). Xác -nh hàm l2>ng amyloza theo ph2_ng pháp AACC 61-03 (AACC, 1995) v3i m6t sla -^i nhs. M6t -2Xng cong hiu chuEn -ã -2>c thiUt l7p sl dRng hnn h>p amyloza và amylopectin phân -on tg tinh b6t lúa mì hàm l2>ng amyloza cao theo ph2_ng pháp Klucinec và Thompson (1998). hàm l2>ng amyloza -ã -2>c tính toán bcng công thc: AM (%)=110,78 x BV — 24,481, R2=0,9995 Trong -ó: BV là giá tr màu xanh cPa tinh b6t -2>c -o G 620 nm. - Hình dng và cDu trúc hi5n vi cPa tinh b6t -7u xanh -2>c xác -nh thông qua hình <nh SEM. Mc -6 kUt tinh cPa tinh b6t -7u xanh -2>c phân tích bcng ph2_ng pháp nhi„u x tia X (X-ray). ThiUt b -o màu Minolta CR- 300/310 -2>c dùng -5 xác -nh màu cPa tinh b6t chuTi. - Mc -6 polyme hóa (DPn) -2>c th`c hin theo ph2_ng pháp cPa Takeda và c6ng s` (1981). Ph2_ng trình -2Xng chuEn glucoza nh2 sau: y=18,29x + 0,0287 (R2=0,9972) Trong -ó: y là nkng -6 glucoza (µg/ml); x là giá tr -o quang thu -2>c. LDy 1 ml mQu/glucoza chuEn (5µg/l) rki thêm 0,5ml dung dch A và 0,5ml dung dch B.
un sôi trong 15 phút. Làm ngu6i, thêm 2,5 ml dung dch C.
5 yên trong 20 phút rki -o -6 hDp thu G 715nm. Dung dch A: 1g K3Fe(CN)6 pha trong 1 lit n23c cDt, -2a vB pH 9,5 v3i KOH 1N. Dung dch B: 4,8g Na2CO3; 9,2g NaHCO3; 0,65g KCN -nh mc lên 1 lít v3i n23c cDt. Dung dch C: 3g FeNH4(SO4)2.12H2O; 2,72ml H2SO4 -7m -c, -nh mc lên 1 lít v3i n23c cDt. - Khc xác -nh theo ph2_ng pháp cPa Sasaki và Matsuki (1988) -2>c mô t< bGi Hung và Morita (2005). Cho 0,16g tinh b6t -2>c chuEn b trong Tng nghim. 5ml dung dch AgNO3 0,1% -2>c thêm vào thay cho n23c cDt -5 vô hot enzyme α-amylaza. Sau -ó, hnn h>p -2>c lfc -Bu trong 10 phút, và -un cách thPy G các nhit -6 50oC, 60oC, 70oC, 80oC, 90oC trong 10 phút. TiUp theo, hnn h>p -2>c làm ngu6i nhanh bcng n23c lnh trong 5 phút và ly tâm tách n23c trong 4 phút v3i tTc -6 ly tâm 1700 vòng/ phút. CuTi cùng, khTi l2>ng ph9n lfng -…ng trong Tng ly tâm -2>c cân, và kh< n#ng tr2_ng nG -2>c xác -nh là ph9n lfng -…ng còn li so v3i mQu ban -9u (g/g). 2.4. Ph2_ng pháp xl lý sT liu - ST liu là trung bình cPa 3 l9n lp li thí nghim. KUt quc phân tích thTng kê trên ph9n mBm Microsoft Excel và Statgaphics v3i p < 0,05. - Ph9n mBm Modde 5: thiUt kU th`c nghim tTi 2u hóa, xl lý sT liu tTi 2u hóa -2a ra ph2_ng trình hki quy. 3. KT QU VÀ TH O LU#N 3.1. KUt qu< tTi 2u hóa quá trình làm giàu tinh b6t kháng trong tinh b6t amyloza cao (DX044) KUt qu< tTi 2u hóa trong làm giàu tinh b6t kháng v3i tinh b6t -7u xanh có hàm l2>ng amyloza cao -2>c th5 hin qua b<ng 1, hình 1 và hình 2. Ph2_ng trình hki quy tg quá trình làm giàu RS v3i tinh b6t -7u xanh DX044 thu -2>c là: Y = 57,22 + 5,77X1 + 7,39X2 — 10,64X12 — 5,90X22 — 2,01X1X2 Theo ph2_ng trình hki quy, biUn X3, X32, X1X3, X2X3 không có ý nghya thTng kê. Các thông sT R2, Q2 KHOA HC CÔNG NGH N¤NG NGHIÖP Vµ PH¸T TRIÓN N¤NG TH¤N - kú 1 - Th¸ng 3/2018 65 và p-value thsa mãn các -iBu kin -2>c -2a ra. Trong -ó, nkng -6 là yUu tT có sc <nh h2Gng l3n nhDt -Un quá trình làm giàu RS -Ti v3i tinh b6t -7u xanh DX044, tiUp -Un là yUu tT thXi gian P enzyme. T] l gi0a b6t: n23c không có <nh h2Gng -áng k5 -Un quá trình này. Bng RS trong các thí nghim cPa quá trình tTi 2u hóa v3i tinh b6t -7u xanh có amyloza cao (giTng DX044) TT ThXi gian (giX) Nkng -6 (U/g) TJ l tinh b6t: n23c (w/w) Hàm l2>ng RS (%) 1 8 20 1:20 23,55 2 24 20 1:20 39,31 3 8 20 1:20 25,41 4 24 20 1:20 40,81 5 8 50 1:10 47,28 6 24 50 1:10 53,83 7 8 50 1:10 43,82 8 24 50 1:10 52,32 9 8 35 1:15 40,46 10 24 35 1:15 51,97 11 16 35 1:15 57,72 12 16 35 1:15 56,04 13 16 20 1:20 48,07 14 16 50 1:10 53,83 15 16 35 1:15 57,55 16 16 35 1:15 57,19 17 16 35 1:15 57,72 18 16 35 1:15 57,46 19 16 35 1:15 57,63 D`a vào ph2_ng trình ta thDy nkng -6 enzyme là yUu tT tác -6ng mnh nhDt -Un hiu suDt quá trình làm giàu RS. KUt qu< xl lý sT liu có R2=0,973; Q2=0,789 thsa mãn R2>0,9, Q2>0,6 (J. Gabrielsson và c6ng s`, 2002) nên ph2_ng trình hki quy t2_ng thích v3i sT liu th`c nghim -ã có. (Hình 1)
k th mô t< mTi t2_ng quan cPa 3 yUu tT kh<o sát -2>c trình bày G hình 1. Thông sT tTi 2u cPa mô hình -t G thXi gian: 17,5h; nkng -6: 45U/g và t] l tinh b6t: n23c là 1:20. Giá tr RS cao nhDt -t -2>c là 60,98%. Theo hình 2, hàm l2>ng RS -t cao nhDt khi nkng -6 và thXi gian t2_ng tác ti nh0ng -i5m có màu -s ti v trí uTn cong cPa bB mt -áp ng. Khi thXi gian thPy phân cPa enzyme thDp thì nkng -6 enzyme thPy phân ph<i t#ng lên thì hiu suDt làm giàu RS m3i -t -2>c kUt qu< cao. Ki5m tra tính chính xác cPa ph2_ng trình hki quy, kUt quc hàm l2>ng RS là 61,35% trong khi sT liu tính toán trên mô hình là 60,98% (p<0,05). Nh2 v7y, các thông sT ky thu7t tTi 2u cPa mô hình là t2_ng thích v3i các -iBu kin thí nghim th`c tU. Tóm li, các yUu tT trên <nh h2Gng -Un hàm l2>ng RS trong các mQu thí nghim. Ngoài ra, khi quan sát kích th23c ht tinh b6t (qua kUt qu< chRp ZAM) và kh< n#ng tr2_ng nG cPa tinh b6t cing có tác -6ng tg các thông sT tTi 2u cPa quá trình làm giàu trong khi không có s` khác bit vB cDu trúc tinh th5, hình dng và trng thái bB mt ht gi0a các mQu tinh b6t. Hình 1. KUt qu< t2_ng quan gi0a h sT R2 và Q2 Hình 2. Mô hình hóa kUt qu< tTi 2u hóa th`c nghim quá trình làm giàu tinh b6t kháng trong tinh b6t -7u xanh DX044 KHOA HC CÔNG NGH N¤NG NGHIÖP Vµ PH¸T TRIÓN N¤NG TH¤N - kú 1 - Th¸ng 3/2018 66 3.2. KUt qu< xác -nh m6t sT tính chDt lý-hóa cPa mQu tinh b6t -7u xanh tr23c và sau khi làm giàu. 3.2.1. Hàm l2>ng amyloza và mc -6 polyme hóa (DPn) Ch] tiêu MQu tinh b6t DX044 Hàm l2>ng amyloza (%) tr23c làm giàu 30,44±0,65 Hàm l2>ng amyloza (%) sau làm giàu 67,15±1,79 DPn tr23c làm giàu (-_n v Glucoza) 36 DPn sau làm giàu (-_n v Glucoza) 6 Tr23c khi làm giàu, mc -6 trùng h>p các l…ai tinh b6t -7u xanh khá l3n, mni nhánh trung bình có 36 -_n v glucoza. Sau khi b b“ nhánh bGi enzyme pullulanaza, kích th23c chuni glucoza gi<m -i -áng k5, giá tr DPn trung bình là 6. KUt qu< này khá t2_ng -kng v3i C. G. Oates, Singapore (1990) khi nghiên cu trên -7u xanh. Các chuni amylopectin b cft thành tgng nhánh nhs, làm gia t#ng thêm l2>ng amyloza tg 30,44% lên 67,15%, sau thoái hóa, kh< n#ng kUt tinh và to xofn kép cPa amyloza cao, qua -ó làm giàu hàm l2>ng RS. 3.2.2. KUt qua chRp SEM Hình 3. Hình chRp ZAM ht tinh b6t DX044 tr23c và sau làm giàu KUt qu< chRp SEM cPa tinh b6t tr23c và sau làm giàu -2>c mô t< trong hình 3. Tinh b6t -7u xanh t` nhiên có nhiBu hình dng khác nhau, kích th23c nhs tg 7,75 -13,3µm, bB mt tr_n láng. KUt qu< này phù h>p v3i nghiên cu cPa El-Sayed Ali Abdel-Rahman và c6ng s` (2008). Kích th23c nhs g…n v3i bB mt nh”n mn là nh0ng tiêu chí khng -nh kh< n#ng kháng cPa tinh b6t -7u xanh do kh< n#ng tiUp xúc v3i enzyme tiêu hóa khó kh#n h_n. Tuy nhiên tinh b6t sau làm giàu th5 hin bB mt gk ghB -óng vón, kUt dính.
iBu này cho thDy -ã có s` xofn cPa các mch amyloza và kUt dính cht v3i nhau to khTi do v7y tính kháng cPa tinh b6t t#ng lên. 3.2.3. KUt qua chRp X-ray KUt qu< chRp XRD cPa các loi ht tinh b6t -7u xanh tr23c và sau làm giàu xuDt hin các peak -_n G 50, 110, 150, peak kép G 180 và 220 (Hình 4) cho thDy tinh b6t -7u xanh kh<o sát có cDu trúc tinh th5 loi C.
iBu này t2_ng -kng v3i kUt qu< nghiên cu cPa Chung, H. J., Liu, Q., & Hoover, R. (2009). Tuy nhiên, sau làm giàu các peak xuDt hin rõ ràng h_n, các peak thDp, r6ng và nhiBu h_n h_n so v3i tr23c làm giàu.
iBu này cho phép khng -nh kh< n#ng kháng cPa tinh b6t -7u xanh là có c_ sG. Các loi tinh b6t loi B và C là nh0ng loi có kh< n#ng kháng cao h_n v3i cDu trúc tinh th5 loi A nh2 khng -nh cPa nhiBu nghiên cu nh2 Alfonso Martín Bernabé và c6ng s` (2011). KHOA HC CÔNG NGH N¤NG NGHIÖP Vµ PH¸T TRIÓN N¤NG TH¤N - kú 1 - Th¸ng 3/2018 67 Hình 4.
k th XRD cPa tinh b6t -7u xanh DX044 tr23c và sau khi làm giàu Hình 5. Kh< n#ng tr2_ng nG cPa mQu tinh b6t tr23c và sau làm giàu Chú thích: DX044T: tinh b6t -7u xanh giTng DX044 tr23c làm giàu, DX044S: tinh b6t -7u xanh giTng DX044 sau làm giàu. 3.2.4. Kh< n#ng tr2_ng nG Hình 5 th5 hin kh< n#ng tr2_ng nG cPa tinh b6t -7u xanh DX044 tr23c và sau làm giàu G các nhit -6 khác nhau. KUt qu< cho thDy, mc -6 tr2_ng nG cPa tinh b6t t#ng khi nhit -6 t#ng. Hình 5 cing ch] ra rcng khc chia thành 2 giai -on rõ rt: giai -on tr2_ng nG ch7m tg 500C -Un 600C và giai -on tr2_ng nG rDt nhanh tg 600C -Un 900C. Sau làm giàu, kUt qu< cho thDy kh< n#ng tr2_ng nG gi<m h_n nhiBu so v3i tinh b6t tr23c làm giàu, -iBu -ó chng ts có s` gia t#ng mnh vB hàm l2>ng amyloza và các mch amyloza to ra sau khi -2>c b“ nhánh bcng pullalaza có s` tái sfp xUp li to ra các vùng kUt tinh hoàn h<o -ây là dDu hiu cPa vic gia t#ng tinh b6t kháng.
iBu này cing cho phép khng -nh, ht có hàm l2>ng amyloza nhiBu h_n sh tr2_ng nG ch7m h_n so v3i ht tinh b6t giàu amylopectin (Colonna & Mercier, 1985). Quá trình tr2_ng nG cPa tinh b6t sau làm giàu cing -2>c chia làm 2 pha rõ rt h_n so v3i tinh b6t tr23c làm giàu. 4. KT LU#N Thông sT tTi 2u cho mQu DX044 là 45U/g; 17,5h thPy phân; tJ l tinh b6t: n23c là 1:20. Hàm l2>ng RS cao nhDt -t -2>c là 60,98%. Tinh b6t tr23c và sau làm giàu -Bu có cDu trúc tinh th5 loi C. Hình dng thay -^i tg dng ht sang dng khTi kUt tinh. DPn gi<m tg 36 xuTng còn 6, amyloza t#ng lên tg 30,44%- 60,47%.
6 tr2_ng nG gi<m sau quá trình làm giàu. Quá trình làm giàu tinh b6t kháng tg tinh b6t -7u xanh, nkng -6 enzyme là yUu tT có sc <nh h2Gng l3n nhDt, sau -ó là thXi gian thPy phân cPa enzyme và t] l b6t: n23c. Nh2 v7y, hàm l2>ng RS2 và RS3 b <nh h2Gng bGi các yUu tT kh<o sát và chúng có s` liên quan m7t thiUt -Un s` thay -^i cPa hàm l2>ng amyloza cing nh2 kích th23c ht tinh b6t và kh< n#ng tr2_ng nG cPa tinh b6t nh2ng không có s` tác -6ng -Un cDu trúc tinh th5, hình dng và trng thái bB mt ht cPa các mQu tinh b6t. L¥I CœM ¦N Nghiên cu -2>c tài tr> bGi Tr2Xng
i h…c Bách khoa,
HQG-HCM trong khuôn kh^
B tài mã sT T911-KTHH-2017-06. TÀI LI$U THAM KH O 1. Abdel-Rahman, E. S. A., El-Fishawy, F. A., El- Geddawy, M. A., Kurz, T., & El-Rify, M. N. (2008). Isolation and physico-chemical characterization of mung bean starches. International journal of food engineering, 4(1). 2. Abdel-Rahman, E. S. A., El-Fishawy, F. A., El- Geddawy, M. A., Kurz, T., & El-Rify, M. N. (2008). Isolation and physico-chemical characterization of mung bean starches. International journal of food engineering, 4(1). 3. Bernabé, A. M., Srikaeo, K., & Schlüter, M. (2011). Resistant starch content, starch digestibility and the fermentation of some tropical starches in vitro. Food Digestion, 2(1-3), 37-42. KHOA HC CÔNG NGH N¤NG NGHIÖP Vµ PH¸T TRIÓN N¤NG TH¤N - kú 1 - Th¸ng 3/2018 68 4. Birkett AM, & Brown IL. (2008). Resistant starch and health. In: Hamaker BR, editor. Technology of functional cereal products. CRC Press. West Palm Beach, FL, 63-85. 5. Chau, P. N. B. (2014). Study on resistant starch Production from mung bean, black bean and white bean by heat-moisture and annealing treatments (Doctoral diszartation, International University HCMC, Vietnam). 6. Chung, H. J., Liu, Q., & Hoover, R. (2009). Impact of annealing and heat-moisture treatment on rapidly digestible, slowly digestible and resistant starch levels in native and gelatinized corn, pea and lentil starches. Carbohydrate Polymers, 75(3), 436- 447. 7. Colonna, P., & Mercier, C. (1985). Gelatinization and melting of maize and pea starches with normal and high-amyloza genotypes. Phytochemistry, 24(8), 1667-1674. 8. Englyst HN; Et al. (1992). Classification and measurement of utritionally important starch fractions. Eur J Clin Nutr, 46, 33-50. 9. Fuentes-Zaragoza, E., Riquelme-Navarrete, M. J., Sánchez-Zapata, E., & Pérez-Álvarez, J. A. (2010). Resistant starch as functional ingredient: A review. Food Rezaarch International, 43(4), 931-942. 10. Gabrielsson, J., Lindberg, N. O., & Lundstedt, T. (2002). Multivariate methods in pharmaceutical applications. Journal of chemometrics, 16(3), 141-160. 11. Hizukuri, S., Takeda, Y., Yasuda, M., & Suzuki, A. (1981). Multi-branched nature of amyloza and the action of debranching enzymes. Carbohydrate Rezaarch, 94(2), 205-213. 12. Klucinec, J. D., & Thompson, D. B. (1998). Fractionation of high-amyloza maize starches by differential alcohol precipitation and chromatography of the fractions. Cereal Chemistry, 75(6), 887-896. 13. Li S, Ward R, & Gao Q. (2011). Effect of heat- moisture treatment on the formation and physicochemical properties of resistant starch from mung bean (Phazaolus radiatus) starch. Food Hydrocolloid, 25, 1702-1709. 14. Li, S., Gao, Q., & Ward, R. (2011). Physicochemical properties and in vitro digestibility of resistant starch from mung bean (Phazaolus radiatus) starch. Starch‐Stärke, 63(3), 171-178. 15. Morita, T., Hayashi, J., Motoi, H., Yagishita, T., Takeya, K., Sugiyama, K., et al. (2005). In vitro and in vivo digestibility of recrystallized amyloza and its application for low glycemic foods. Journal of Food Science, 70(3), S179—S185. 16. Nugent A. P. (2005). Health properties of resistant starch. British Nutrition Foundation. Nutrition Bulletin, 30, 27-54. 17. Oates C. G . (1997). Towards an understanding of starch granule structure and hydrolysis. Trends in Food Sci Technol, 8, 375-382. 18. Oates, C. G. (1990). Fine structure of mung bean starch: An improved method of fractionation. Starch‐Stärke, 42(12), 464-467. 19. Sandhu, K. S., & Lim, S. T. (2008). Digestibility of legume starches as influenced by their physical and structural properties. Carbohydrate polymers, 71(2), 245-252. 20. Sievert, D., & Pomeranz, Y. (1989). Enzyme- resistant starch. I. Characterization and evaluation by enzymeatic, thermoanalytical, and microscopic methods. Cereal Chem, 66(4), 342-347. 21. Soral-Smietana, M., & Wronkowska, M. (2000). Resistant starch of pea origin. Żywność Nauka Technologia Jakość. Suplement, 2(07). 22. Takeda, C., Takeda, Y., & Hizukuri, S. (1983). Physicochemical properties of lily starch. Cereal Chem, 60(3), 212-216. 23. Van Hung, P., & Morita, N. (2005). Physicochemical properties and enzymatic digestibility of starch from edible canna (Canna edulis) grown in Vietnam. Carbohydrate Polymers, 61(3), 314-321. KHOA HC CÔNG NGH N¤NG NGHIÖP Vµ PH¸T TRIÓN N¤NG TH¤N - kú 1 - Th¸ng 3/2018 69 OPTIMIZATION OF THE FACTORS AFFECTING HIGH-AMYLOZA MUNGBEAN RESISTANT STARCH (RS) ENRICHMENT AND ITS CHANGES IN PHYSICOCHEMICAL PROPERTIES BY PULLULANAZA ENZYME Nguyen Thi Mai Huong1, Phan Ngoc Hoa2, Pham Van Hung3 1 Institute of biotechnology and foodtechnology, Industrial University of Ho Chi Minh city 2 Food Technology Department, Ho Chi Minh city University of Technology 3 School of Biotechnology, International University Summary The objective of this study was to optimize the parameters for the resistant starch enrichment by pullulanaza enzyme (enzyme concentration, hydrolysis time, the ratio between starch and water) from high- amyloza mungbean starch and to analyze the changes in some physicochemical properties of the obtained starch (resistant starch content, amyloza content, shape, size-ZAM, crystal structure-Xray, DPn, swelling power). The DX044 mungbean type was zalected from the five most popular varieties in Vietnam with the highest amyloza content of 30.44%. Optimization was performed with three conditions of enzyme concentrations with a survey range at 20U/g - 50 U/g, the hydrolysis time at 8-24 hours and the starch: water ratio from 1:20 to 1:10. The RS content was determined by the Mega Enzyme test kit, physicochemical properties were determined before and after the enrichment at the optimal condition. The results showed that the optimal concentration of enzyme was 45U/g; the ideal hydrolysis time of enzyme was 17.5 hours; the best proportion in weight of starch and water was 1:20, with the highest RS content was 60.98% (538% increaza compared to before the enrichment); the amyloza content increazad from 30.44% to 60.47%; the resistant starch content ranged from 23.55 to 57.95; crystal structure was C-type for both pre- enriched and enriched starch; DPn decreazad from 36 to 6; the swelling power decreazas after enrichment. The enrichment of high-amyloza mungbean starch was strongly influenced by two factors: the enzyme concentration and the hydrolysis time among the three factors investigated. The increaza in RS content after the enzymatic enriched resistant starch method was significant and correlated strongly with the increaza in amyloza content and the change in DPn index, shape and swelling in the starch obtained. Keywords: Optimization, pullulanaza enzyme, mungbean starch, resistant starch, physicochemical properties. Ng2Xi ph<n bin: PGS.TS. Nguy„n Duy Thnh Ngày nh7n bài: 17/11/2017 Ngày thông qua ph<n bin: 19/12/2017 Ngày duyt -#ng: 26/12/2017