1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG LÊ THỊ ÁNH NGUYỆT NGHIÊN CỨU SỰ THAY ĐỔI CẤU TRÚC CỦA TINH BỘT ĐẬU XANH (VIRGNA RADIATA) TRƯỚC, SAU BIẾN HÌNH VÀ TẠO LỊNG TRẮNG TRỨNG CHAY Chun ngành: HÓA HỮU CƠ Mã số: 60 44 27 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Đà Nẵng - Năm 2011 Cơng trình hồn thành ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS LÊ THỊ LIÊN THANH Phản biện 1: PGS.TS LÊ TỰ HẢI Phản biện 2: PGS TS TRẦN VĂN THẮNG Luận văn ñược bảo vệ Hội ñồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Khoa học họp Đại học Đà Nẵng vào ngày 25 tháng năm 2011 * Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Thơng tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng - Thư viện trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Trong loại ngũ cốc, ñậu xanh ñược xem “ứng cử viên” sáng giá hàng ñầu giá trị dinh dưỡng nhờ vào khả cung cấp lượng Với vị ngọt, nhiệt, bổ nguyên khí, mát gan, hạ huyết áp …từ lâu đậu xanh ñã ñược người dân sử dụng ñể chế biến nhiều ăn truyền thống bổ dưỡng (chè đậu xanh, bánh ñậu xanh, sữa ñậu xanh, bột ngũ cốc ….) Nhiều cơng trình nghiên cứu ngồi nước cho thấy thành phần hạt đậu xanh, ngồi protein, lipid, cellulose, glucid…riêng glucid ñậu xanh chiếm tỷ lệ ñáng kể (khoảng 55%) Cũng tinh bột ngũ cốc khác, tinh bột ñậu xanh tiềm ẩn ñặc tính cơng nghệ giàu giá trị ứng dụng (tính đàn hồi, khả trương nở, ñộ dẻo, dai, khả tạo gel ).Những đặc tính phù hợp để chế tác sản phẩm cao cấp ñáp ứng nhu cầu ngày cao người tiêu dùng Để ñáp ứng điều địi hỏi phải có nghiên cứu làm thay đổi có mức độ số tính chất vốn có tự nhiên ban đầu tinh bột đậu xanh để chúng có tính chất tạo ưu việt (ñộ xốp, ñộ cứng, ñộ trong…) phù hợp với yêu cầu sản phẩm công nghệ cao Theo cơng trình nhiều tác giả, giống đậu xanh T135 ñược trồng thu hoạch Tây Nguyên giống đậu xanh có hàm lượng tinh bột cao Tuy nhiên, việc sử dụng loại ngũ cốc hầu hết chủ yếu ñể chế biến sản phẩm truyền thống thường nhật ñã nêu Do vậy, ñể ứng dụng ñược giá trị cơng nghệ tinh bột đậu xanh, đề tài : “Nghiên cứu thay ñổi cấu trúc tinh bột ñậu xanh (vigna radiata) trước, sau biến hình tạo lịng trắng trứng chay”, góp phần nâng tầm giá trị cơng nghệ tinh bột đậu xanh đa dạng hóa loại hình sản phẩm từ ngun liệu Mục đích nghiên cứu - Xác định số thành phần hóa học hạt đậu xanh Tây Nguyên giống T135 - Nghiên cứu thu nhận biến hình tinh bột đậu xanh phương pháp oxi hóa natrihypoclorid (NaClO) - Xác định số yếu tố ảnh hưởng đến q trình biến hình tinh bột ñậu xanh - Xác ñịnh thay ñổi cấu trúc (kích thước, hình dáng) tinh bột đậu xanh trước sau biến hình - Quy trình tạo hình lòng trắng trứng chay Đối tượng phương pháp nghiên cứu Đậu xanh giống T135 ñược thu hoạch tháng 12/2010 Gia Lai Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp hóa sinh: xác định hàm lượng tinh bột ñậu xanh - Phương pháp hóa lý: tách tinh bột ñậu xanh; biến hình tinh bột phương pháp oxi hóa (bởi NaClO); chụp SEM; chụp X-ray Ý nghĩa khoa học thực tiễn 5.1 Ý nghĩa khoa học - Góp phần làm phong phú thêm nguồn tư liệu khoa học giống ñậu xanh T135 - Đưa số yếu tố ảnh hưởng ñịnh đến hiệu biến hình phương pháp oxi hóa - Chứng minh thay đổi hình dạng kích thước tinh bột đậu xanh sau biến hình 5.2 Ý nghĩa thực tiễn -Sử dụng đặc tính tạo gel bền tinh bột ñậu xanh sau biến hình tạo sản phẩm lịng trắng trứng chay Cấu trúc luận văn Ngồi phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo phụ lục luận văn gồm có chương sau: - Chương 1: Tổng quan - Chương 2: Nội dung phương pháp nghiên cứu - Chương : Kết thảo luận CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu ñậu xanh 1.2 Giới thiệu thành phần hóa học, cấu trúc hạt đậu xanh 1.2.1 Thành phần hóa học –giá trị dinh dưỡng đậu xanh 1.2.2 Hình dạng kích thước hạt đậu xanh 1.3 Các phương pháp thu nhận tinh bột ñậu xanh 1.4 Các phương pháp biến hình tinh bột 1.4.1 Biến hình tinh bột phương pháp vật lý 1.4.1.1 Biến hình mặt cấu trúc giữ nguyên hình dạng hạt - Phương pháp biến hình nhiệt độ thấp, độ ẩm cao (annealing) - Phương pháp nhiệt - ẩm (heat-mositure) 1.4.1.2 Các biến đổi vật lý làm thay đổi hình dạng hạt tinh bột - Biến hình tác động học - Biến hình biện pháp nhiệt (ép đùn nhiệt dẻo) - Biến hình hồ hóa sơ 1.4.1.3 Biến hình mức phân tử 1.4.2 Biến hình tinh bột hóa chất 1.4.2.1 Biến hình tinh bột phương pháp oxi hóa 1.4.2.2 Biến hình tinh bột acid 1.4.2.3 Biến hình tinh bột xử lý tổ hợp để thu nhận tinh bột keo đơng 1.4.2.4 Biến hình tinh bột cách gắn thêm nhóm phosphate 1.4.2.5 Biến hình tinh bột cách gắn thêm nhóm anion 1.4.2.6 Biến hình tinh bột cách tạo liên kết ngang 1.4.2.7 Biến hình tinh bột axetylat 1.4.2.8 Biến hình hydroxypropylat 1.4.2.9 Biến hình hydroxyetylat 1.4.2.10 Biến hình tinh bột đồng trùng hợp với polyme 1.4.3 Biến hình tinh bột enzym 1.5 Một số yếu tố ảnh hưởng đến q trình biến hình 1.5.1 Thời gian biến hình 1.5.2 Nồng độ clo hoạt ñộng 1.5.3 Nồng ñộ tinh bột 1.5.4 Nhiệt ñộ 1.5.5 pH 1.6 Ứng dụng tinh bột ñậu xanh 1.7 Tình hình nghiên cứu đậu xanh nước giới 1.7.1.Tình hình nghiên cứu nước 1.7.2 Tình hình nghiên cứu giới CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu Nguyên liệu dùng nghiên cứu giống ñậu xanh giống T135 vụ tháng 12 năm 2010 Gia Lai 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Phương pháp vật lý 2.2.2 Phương pháp hóa học 2.2.3 Phương pháp lý CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Xác định số thành phần hóa học hạt ñậu xanh Tây Nguyên (giống T135) Kết xác ñịnh số thành phần hóa học giống ñậu xanh T135 Tây Nguyên ñược biểu diễn bảng 3.1 Bảng 3.1 Một số thành phần hóa học giống đậu xanh Chỉ tiêu phân tích T135 Tây Nguyên Kết (% chất khô) Protein Tinh bột Nước Lipid Đường Cellulose Tro Các thành phần khác 22,07 54,75 12,10 1,76 3,10 3,12 2,00 0,8 Từ kết bảng 3.1 cho thấy thành phần dinh dưỡng chủ yếu ñậu xanh T135 tinh bột, ñường chất ñạm (protein) 3.2 Nghiên cứu thu nhận tinh bột ñậu xanh giống T135 phương pháp lắng, lọc 3.2.1 Nghiên cứu số yếu tố ảnh hưởng ñến hiệu suất thu nhận tinh bột ñậu xanh 3.2.1.1 Xác ñịnh ảnh hưởng việc xử lý hạt trước ngâm 3.2.1.2 Ảnh hưởng nhiệt độ ngâm Tóm lại, 350C lượng tinh bột thu nhận cao ñạt giá trị 330g/kg nguyên liệu 3.2.1.3 Ảnh hưởng thời gian ngâm Tóm lại, để thu nhận tinh bột đậu xanh có hiệu suất cao nhất, chúng tơi chọn thời gian ngâm 12 kết hợp với nhiệt ñộ ngâm 350C 3.2.1.4 Ảnh hưởng tỷ lệ nước ngâm * Tỷ lệ 1:3 cho hiệu suất thu nhận tinh bột cao (330g/kg hạt) Như vậy, kết nghiên cứu thu ñược mục 3.2.1, chúng tơi đề nghị chế độ ngâm thích hợp cho việc thu nhận tinh bột ñậu xanh là: + Nhiệt ñộ ngâm: 350C + Thời gian ngâm: 12h + Tỉ lệ khối lượng hạt (W)/thể tích nước (v): 1: 3.2.2 Đề xuất quy trình tách tinh bột đậu xanh phương pháp lắng, lọc Chúng tơi đề xuất quy trình tách tinh bột đậu xanh phương pháp lắng lọc sau (hình 3.5) 10 Hình 3.5 Sơ ñồ quy trình thu nhận tinh bột từ hạt ñậu xanh giống T135 Gia Lai 12 Vậy ñể q trình biến hình đạt hiệu cao chúng tơi chọn nồng ñộ clo hoạt ñộng 2,1% 3.3.1.3 Hàm lượng tinh bột Kết thực nghiệm ñược thể hình 3.9 Hàm lượng -CHO (%) 0.6 0.5 0.475 0.5008 0.498 0.5013 34 35 36 37 0.498 0.4 0.3 0.2 0.1 38 Hàm lượng tinh bột (%) Hình 3.8 Ảnh hưởng hàm lượng tinh bột ñến hiệu biến hình Từ phân tích chúng tơi chọn nồng độ tinh bột thích hợp cho q trình biến hình phương pháp oxy hóa 37% 3.3.1.4 Nhiệt ñộ Hàm lượng -CHO (%) 0.6 0.5 0.4978 0.5002 0.5012 0.4826 0.4453 18 19 20 21 22 0.4 0.3 0.2 0.1 Nhiệt độ (0C) Hình 3.9 Ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu biến hình 13 Vậy để q trình oxi hóa đạt hiệu tốt nhất, chúng tơi chọn nhiệt độ thực q trình biến hình 200C 3.3.1.5 pH Kết biểu diễn hình 3.10 Hàm lượng -CHO (%) 0.6 0.5 0.4901 0.4903 0.4978 0.513 0.511 10 11 0.4 0.3 0.2 0.1 pH Hình 3.10 Ảnh hưởng pH đến hiệu biến hình Chúng tơi tiến hành biến hình tinh bột đậu xanh phương pháp oxi hóa với thơng số cụ thể sau: - Thời gian : 3h30 phút - Nồng ñộ clo hoạt ñộng : 2,10% - Nồng ñộ tinh bột : 37% - Nhiệt ñộ : 200C - pH : 10 3.3.2 Đề xuất quy trình biến hình tinh bột đậu xanh phương pháp oxy hóa 14 Hình 3.11 Quy trình biến hình tinh bột đậu xanh giống T135 NaClO 15 3.4 Nghiên cứu thay ñổi cấu trúc tinh bột ñậu xanh trước sau biến hình 3.4.1 Cấu trúc tinh bột đậu xanh trước sau biến hình 3.4.1.1 Cấu trúc kết tinh tinh bột đậu xanh trước biến hình Cấu trúc kết tinh tinh bột đậu xanh T135 trước biến hình thể qua hình 3.12 Hình 3.12 Giản đồ nhiễu xạ tia X tinh bột ñậu xanh trước biến hình 16 3.4.1.2 Cấu trúc kết tinh tinh bột đậu xanh sau biến hình Hình 3.14 Giản đồ nhiễu xạ tia X tinh bột ñậu xanh ñã biến hình NaClO 3.4.2 Hình dạng hạt tinh bột ñậu xanh 3.4.2.1 Hình dạng (ảnh) tinh bột ñậu xanh trước biến hình Hình ảnh SEM mẫu tinh bột ñậu xanh T135 trước biến hình thu ñược hình 3.15 hình 3.16 17 Hình 3.15 Vi ảnh tinh bột ñậu xanh Gia Lai giống T135 Hình 3.16 Hình dạng hạt tinh bột đậu xanh giống T135, độ phóng đại 1600 lần 18 Từ hình ảnh này, cho thấy hạt tinh bột ñậu xanh giống T135 có dạng hình cầu hình elip, hình thận 3.4.2.2 Hình dạng (ảnh) tinh bột đậu xanh sau biến hình Hình 3.17 Vi ảnh tinh bột đậu xanh T135 sau biến hình NaClO Hình 3.18 Vi ảnh tinh bột đậu xanh T135 biến hình phương pháp oxi hóa NaClO phóng đại 1600 lần 19 Qua hình 3.17, 3.18 cho thấy sau biến hình phương pháp oxi hóa NaClO hình dạng hạt tinh bột đậu xanh sau biến hình so với mẫu tinh bột đậu xanh trước biến hình có số thay đổi định - kích thước, hình dáng hạt khơng thay đổi nhiều 3.4.3.1 Kích thước tinh bột đậu xanh trước biến hình Kết đo kích thước tinh bột ñậu xanh giống T135 ñược giới thiệu hình 3.19 q(%) 50 45 40 35 30 25 20 15 10 10 20 30 40 50 Kích thước d ( Micro met) Tinh bột ĐX biến tính NaClO Tinh bột ĐX chưa biến tính Hình 3.19 Đồ thị phân bố kích thước hạt tinh bột đậu xanh giống T135 biến hình NaClO 20 3.4.3.2 Kích thước tinh bột đậu xanh sau biến hình Như vậy, kết cụ thể kích thước tinh bột đậu xanh sau biến hình có kích thước dao động khoảng từ 7,42 – 45,57 micromet Thời gian hòa tan màng t (phút) 3.5 Nghiên cứu tạo hình lịng trắng trứng chay 3.5.1 Xây dựng quy trình tạo màng lòng trắng trứng chay Thời gian hòa tan màng nước sôi 90 80 70 60 50 40 30 20 10 78.2 16.21 Tinh bột ñậu xanh biến hình Tinh bột đậu xanh chưa biến hình Thời gian hịa tan màng (phút) Hình 3.20 Thời gian tối đa hịa tan hồn tồn màng tinh bột nước sơi Theo kết hình 3.20 nhận thấy thời gian hịa tan nước sơi 1000C màng làm từ tinh bột đậu xanh biến hình bổ sung glycerol 3% chậm (78,2 phút) - Khả thấm dầu màng tinh bột ñậu xanh ... Nghiên cứu thay ñổi cấu trúc tinh bột ñậu xanh trước sau biến hình 3.4.1 Cấu trúc tinh bột đậu xanh trước sau biến hình 3.4.1.1 Cấu trúc kết tinh tinh bột đậu xanh trước biến hình Cấu trúc kết tinh. .. trình biến hình tinh bột đậu xanh - Xác định thay đổi cấu trúc (kích thước, hình dáng) tinh bột đậu xanh trước sau biến hình - Quy trình tạo hình lịng trắng trứng chay Đối tượng phương pháp nghiên. .. tia X tinh bột ñậu xanh ñã biến hình NaClO 3.4.2 Hình dạng hạt tinh bột đậu xanh 3.4.2.1 Hình dạng (ảnh) tinh bột đậu xanh trước biến hình Hình ảnh SEM mẫu tinh bột đậu xanh T135 trước biến hình