Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Chiếu xạ từ lâu đã được ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm như một phương pháp vật lý an toàn và hiệu quả nhằm bảo quản, kiểm soát côn trùng, vi sinh vật và làm sạch nông sản. Tuy nhiên, việc mở rộng ứng dụng của kỹ thuật chiếu xạ, đặc biệt là chiếu xạ chùm tia điện tử (Electron Beam - EB), sang lĩnh vực biến tính polymer sinh học đang là hướng đi nhận được nhiều sự quan tâm. Tinh bột và các dẫn xuất của tinh bột đóng vai trò thiết yếu trong chế biến thực phẩm, nhưng các phương pháp biến tính truyền thống bằng hóa chất hoặc enzyme thường đòi hỏi quy trình phức tạp, tiêu tốn thời gian và tiềm ẩn nguy cơ tồn dư hóa chất trung gian. Chiếu xạ EB nổi lên như một giải pháp vật lý tiên tiến nhờ ưu điểm thời gian xử lý nhanh, không làm tăng nhiệt độ mẫu, không sử dụng hóa chất và thân thiện với môi trường.

Maltodextrin là sản phẩm trung gian thu được từ quá trình thủy phân không hoàn toàn tinh bột, có công thức tổng quát $(C_6H_{10}O_5)_n \cdot H_2O$ với đương lượng dextrose (Dextrose Equivalent - DE) nhỏ hơn 20. Phụ gia này được ứng dụng rộng rãi làm chất trợ sấy trong công nghệ sấy phun hương liệu và gia vị, chất mang cho chất tạo ngọt tổng hợp, chất ổn định cấu trúc, chất thay thế chất béo và màng bao thực phẩm. Mặc dù đã có các công trình nghiên cứu về chiếu xạ trên tinh bột tự nhiên, việc ứng dụng chùm tia điện tử EB để biến tính có kiểm soát cấu trúc và đặc tính hóa lý của maltodextrin vẫn là một khoảng trống khoa học chưa được công bố rộng rãi. Đề tài khóa luận tốt nghiệp "Ảnh hưởng của Electron beam lên sự thay đổi cấu trúc và các tính chất hóa lý của maltodextrin" được thực hiện nhằm giải quyết trực tiếp vấn đề này.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể của đề tài bao gồm:

  1. Khảo sát ảnh hưởng của các mức liều chiếu EB khác nhau đến hàm lượng acid tự do (Free Acidity - FA) trong mẫu maltodextrin.
  2. Đánh giá sự biến đổi màu sắc của bột maltodextrin thông qua hệ không gian màu CIE $L^a^b^$, chỉ số độ trắng ($W$) và độ sai lệch màu tổng thể ($\Delta E^$).
  3. Xác định sự thay đổi của hàm lượng đường khử (Reducing Power - RP) và đương lượng dextrose (DE) dưới tác động của liều chiếu EB.
  4. Đánh giá ảnh hưởng của bức xạ EB đến độ nhớt nội tại (Intrinsic Viscosity - IV), từ đó xác định khối lượng phân tử trung bình ($M$) và mức độ polymer hóa ($DP$) của maltodextrin.
  5. Phân tích tính chất tạo màu của dung dịch maltodextrin với thuốc thử iodine bằng quang phổ UV-Vis nhằm phát hiện các biến đổi về cấu trúc mạch và hiện tượng tạo liên kết ngang.
  6. Mô tả đặc điểm cấu trúc phân tử và các nhóm chức dao động của maltodextrin trước và sau xử lý bằng phương pháp quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR).

Đối tượng nghiên cứu là mẫu bột maltodextrin thương mại độ tinh khiết cao do hãng Himedia Laboratories Pvt. cung cấp. Phạm vi thực nghiệm được triển khai từ tháng 01/2016 đến tháng 07/2016 tại Phòng thí nghiệm Hóa sinh và Phòng thí nghiệm Môi trường thuộc Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM, kết hợp xử lý chiếu xạ và đo quang phổ tại Trung tâm Nghiên cứu và Triển khai Công nghệ Bức xạ (VINAGAMMA), TP. Hồ Chí Minh.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận xây dựng trên nền tảng lý thuyết về hóa học carbohydrate, cơ chế phân cắt và tái tổ hợp polymer sinh học dưới tác dụng của bức xạ ion hóa, cùng các tiêu chuẩn an toàn thực phẩm quốc tế.

Khung lý thuyết và mô hình tiếp cận:

  • Cấu trúc tinh bột và maltodextrin: Phân tử maltodextrin cấu tạo gồm các gốc $\alpha$-D-glucopyranosyl liên kết qua cầu nối $\alpha$-1,4 glycosidic (mạch thẳng) và $\alpha$-1,6 glycosidic (mạch nhánh). Tính chất hóa lý của maltodextrin phụ thuộc mật thiết vào chiều dài mạch polymer, chỉ số DE và khối lượng phân tử.
  • Cơ chế tương tác bức xạ ion hóa EB: Chùm electron gia tốc năng lượng cao tương tác với các phân tử nước tự do và nước liên kết trong mẫu, kích thích tạo thành các gốc tự do hoạt động mạnh gồm $\bullet OH$, $H^\bullet$ và $e_{aq}^-$. Gốc hydroxyl ($\bullet OH$) tấn công bẻ gãy các liên kết $\alpha$-1,4 và $\alpha$-1,6 glycosidic, dẫn đến phản ứng depolymer hóa làm ngắn mạch phân tử và hình thành các gốc carboxyl (-COOH), carbonyl (aldehyde, ketone). Đồng thời, ở các mức năng lượng nhất định, sự tái kết hợp giữa các gốc tự do có thể tạo nên hiện tượng liên kết ngang (cross-linking).
  • Quy chuẩn an toàn bức xạ: Căn cứ theo các hướng dẫn và giới hạn liều chiếu cho thực phẩm của Ủy ban hỗn hợp FAO/WHO/IAEA và Nhóm tư vấn quốc tế về chiếu xạ thực phẩm (ICGFI).

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm:

  • Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm được thiết kế theo mô hình hoàn toàn ngẫu nhiên (CRD) với 5 nghiệm thức liều chiếu: 0 kGy (đối chứng - MD0), 1 kGy (MD1), 2.7 kGy (MD2.7), 5 kGy (MD5) và 7 kGy (MD7). Mẫu được đóng gói trong túi zip và xử lý trên thiết bị gia tốc chùm tia điện tử UERL-10-15S2 tại Trung tâm VINAGAMMA với mức năng lượng 10 MeV và cường độ dòng cực đại 1,5 mA trên hệ thống băng chuyền.
  • Phương pháp xác định hàm lượng acid tự do (FA): Chuẩn độ trung hòa 1 g mẫu maltodextrin hòa tan trong 10 mL nước cất bằng dung dịch NaOH 0,023 N chuẩn theo quy trình của Sokhey (1993); kết quả quy đổi về số mL NaOH 0,1 N trên 1 g chất khô.
  • Phương pháp đo màu sắc: Sử dụng máy so màu Minolta CR-400 (Nhật Bản), ghi nhận các giá trị $L^$ (độ sáng), $a^$ (sắc đỏ - lục), $b^$ (sắc vàng - lam). Tính toán sai lệch màu tổng thể $\Delta E^ = \sqrt{\Delta L^{*2} + \Delta a^{*2} + \Delta b^{2}}$ và chỉ số độ trắng $W = 100 - \sqrt{(100 - L^)^2 + a^{*2} + b^{*2}}$ theo tiêu chuẩn NFI (1991).
  • Phương pháp xác định đương lượng dextrose (DE) và đường khử (RP): Dựa trên phản ứng so màu giữa đường khử và acid 3,5-dinitrosalicylic (DNS) trong môi trường kiềm theo Bernfeld (1955). Đo độ hấp thụ quang học tại bước sóng 540 nm trên máy quang phổ UV-Vis.
  • Phương pháp đo độ nhớt nội tại (IV) và xác định khối lượng phân tử: Sử dụng nhớt kế mao quản Ostwald đường kính mao quản 0,5 mm (SI Analytic, Đức) đặt trong bể điều nhiệt ở $30^\circ\text{C}$ với dãy nồng độ pha loãng 5%, 10%, 15% và 20% (w/v). Độ nhớt nội tại $[\eta]$ được xác định bằng cách ngoại suy giới hạn độ nhớt rút gọn ($\eta_{red}$) khi nồng độ tiến về 0: $[\eta] = \lim_{c \to 0} \eta_{red}$. Khối lượng phân tử trung bình ($M$) được tính qua phương trình Mark-Houwink $[\eta] = K \cdot M^a$, trong đó các hệ số thực nghiệm cho maltodextrin (DE 10–20) được áp dụng theo Dokic (2004).
  • Phương pháp đo phổ phức màu với Iodine: Hòa tan mẫu maltodextrin 2% (w/v) với dung dịch thuốc thử chứa 50 mg $I_2$ và 200 mg KI trong 15 mL nước cất theo Kennedy (1986), đo quét phổ hấp thụ phân tử trong dải bước sóng 200–850 nm bằng máy quang phổ Shimadzu UV-2401PC.
  • Phương pháp quang phổ hồng ngoại FTIR: Ép viên mẫu maltodextrin thô ở áp suất 8 bar trong 10 phút, đo phổ truyền qua trên máy quang phổ FTIR với 20 lần quét trong dải số sóng từ 400 đến 4000 cm⁻¹ theo Kizil (2002).
  • Xử lý số liệu thống kê: Toàn bộ thí nghiệm được lặp lại 3 lần ($n=3$). Phân tích phương sai ANOVA một yếu tố và kiểm định so sánh bội Duncan test ở mức ý nghĩa $p < 0.05$, phân tích hệ số tương quan tuyến tính Pearson được thực hiện trên phần mềm SPSS version 20; biểu đồ được vẽ bằng phần mềm SigmaPlot version 10.0.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan tài liệu

Chương 1 hệ thống hóa các kiến thức nền tảng về cấu trúc phân tử của tinh bột (bao gồm polymer mạch thẳng amylose và polymer phân nhánh amylopectin) cùng cơ chế các phương pháp biến tính vật lý, hóa học và sinh học. Nội dung phân tích sâu quy trình công nghệ sản xuất maltodextrin bằng phương pháp thủy phân tinh bột có kiểm soát (sử dụng xúc tác acid HCl 0,02–0,03 M ở $135\text{--}150^\circ\text{C}$, xúc tác enzyme $\alpha$-amylase vi khuẩn từ Bacillus subtilis hoặc kết hợp cả hai), chỉ ra các ưu nhược điểm liên quan đến hiện tượng thoái hóa tinh bột và độ đục của dung dịch sản phẩm.

Chương này cũng trình bày chi tiết về các tính chất hóa lý đặc trưng của maltodextrin như chỉ số DE, độ hòa tan, độ nhớt động lực và độ nhớt động học, cơ sở toán học của không gian màu CIE $L^*a^b^$, bản chất phản ứng tạo phức màu xoắn ốc giữa chuỗi glucan với phân tử iodine. Về công nghệ chiếu xạ, tác giả phân loại 3 nguồn bức xạ phổ biến (tia Gamma từ đồng vị $^{60}\text{Co}/^{137}\text{Cs}$, tia X và chùm tia điện tử EB), giới thiệu cấu tạo hệ thống máy gia tốc hạt phát xạ điện tử từ cathode, buồng cộng hưởng vi sóng klystron và sừng quét (scan horn). Bảng tổng hợp các quy định giới hạn liều chiếu của IAEA cho các nhóm thực phẩm (Bảng 1.1) được trình bày cụ thể, khẳng định mức an toàn dưới 10 kGy. Cuối chương là phần điểm luận các công trình nghiên cứu tiền đề về chiếu xạ biến tính tinh bột khoai tây của Shishonok (2006) ở liều cao đến 440 kGy và tinh bột sago của Pimpa (2007) trong dải liều 10–30 kGy.

Chương 2: Vật liệu và phương pháp

Chương 2 mô tả chi tiết nguồn gốc vật liệu nghiên cứu, sơ đồ khối quy trình thực nghiệm và quy chuẩn các bước phân tích trong phòng thí nghiệm. Bố trí thực nghiệm được chuẩn hóa nhằm đánh giá độc lập ảnh hưởng của biến số liều chiếu EB (từ 0 đến 7 kGy) đến từng nhóm chỉ tiêu hóa lý và cấu trúc.

Tác giả thiết lập đầy đủ các phương trình toán học sử dụng trong tính toán:

  • Công thức tính độ sai biệt màu sắc: $\Delta E^* = \sqrt{\Delta L^{*2} + \Delta a^{*2} + \Delta b^{*2}}$
  • Công thức tính chỉ số độ trắng: $W = 100 - \sqrt{(100 - L^*)^2 + a^{*2} + b^{*2}}$
  • Công thức tính độ nhớt tương đối: $\eta_{rel} = \frac{\eta}{\eta_0} = \frac{t \cdot \rho}{t_0 \cdot \rho_0}$
  • Công thức tính độ nhớt rút gọn: $\eta_{red} = \frac{\eta_{rel} - 1}{c}$
  • Phương trình Mark-Houwink xác định khối lượng phân tử: $[\eta] = K \cdot M^a$
  • Công thức xác định mức độ polymer hóa: $DP = \frac{M}{162}$ (với 162 g/mol là khối lượng một gốc anhydroglucose).

Chương này cũng chi tiết hóa các thông số vận hành thiết bị đo quang phổ UV-Vis, máy đo màu quang học Minolta CR-400 và quy trình chuẩn bị mẫu nén màng mỏng cho phân tích phổ hồng ngoại FTIR.

Chương 3: Kết quả và bàn luận

Chương 3 trình bày các phát hiện thực nghiệm định lượng, phân tích cơ chế hóa học đằng sau sự thay đổi của từng chỉ số và đánh giá mối liên hệ tương quan giữa chúng:

  • Hàm lượng acid tự do (FA): Giá trị FA tăng tuyến tính khi liều chiếu EB tăng từ 0 đến 7 kGy. Quá trình ion hóa phân cắt liên kết glycosidic tạo ra các gốc tự do dạng aldehyde, ketone, peroxide và carboxyl (-COOH), làm tăng độ acid tự do trong mẫu.
  • Đặc tính màu sắc: Giá trị sắc đỏ $a^$ hầu như không đổi, trong khi giá trị sắc vàng $b^$ tăng đáng kể từ mẫu đối chứng đến mẫu MD7. Do đó, chỉ số độ trắng $W$ giảm dần và độ sai lệch màu tổng thể $\Delta E^*$ tăng rõ rệt, có thể quan sát thấy sự chuyển màu vàng nhạt bằng mắt thường ở các liều chiếu cao (5 và 7 kGy). Hiện tượng này được giải thích do phản ứng caramel hóa một phần các đường đơn giải phóng sau khi mạch polysaccharide bị bẻ gãy.
  • Đương lượng dextrose (DE) và hàm lượng đường khử (RP): Chỉ số DE tăng tỉ lệ thuận với liều chiếu theo phương trình hồi quy tuyến tính $y = 1,3192x + 14,66$ với hệ số tương quan cao $R^2 = 0,9544$. Ở liều chiếu 7 kGy, chỉ số DE đạt giá trị cao gấp 1,76 lần so với mẫu chưa chiếu xạ (MD0), chứng minh quá trình depolymer hóa xảy ra mạnh mẽ dưới tác động của chùm electron.
  • Độ nhớt nội tại, khối lượng phân tử và mức độ polymer hóa: Độ nhớt nội tại $[\eta]$, khối lượng phân tử trung bình $M$ và chỉ số $DP$ giảm dần theo chiều tăng của liều chiếu EB, phản ánh sự suy giảm kích thước mạch polymer do phản ứng cắt mạch chiếm ưu thế.
  • Phổ phức màu Iodine và phổ FTIR: Quang phổ UV-Vis của phức maltodextrin - iodine ghi nhận sự thay đổi cường độ hấp thụ tại các đỉnh bước sóng đặc trưng 350 nm và 610 nm. Đặc biệt, ở liều chiếu thấp 1 kGy (MD1), sự biến thiên của phổ iodine thể hiện dấu hiệu của hiện tượng tạo liên kết ngang giữa các đoạn mạch. Phổ FTIR trong dải 400–4000 cm⁻¹ ghi nhận sự biến đổi cường độ tại các dải hấp thụ đặc trưng của nhóm hydroxyl (-OH), liên kết C-H và cầu nối C-O-C của vòng pyranose.
  • Ma trận tương quan Pearson: Phân tích tương quan cho thấy mối quan hệ chặt chẽ giữa liều bức xạ EB với các biến đổi hóa lý, trong đó liều chiếu tương quan thuận với FA, DE, $b^, \Delta E^$ và tương quan nghịch với $[\eta], M, DP, W$.

Chương 4: Kết luận

Chương 4 đúc kết các quy luật thực nghiệm chính, khẳng định chùm tia điện tử EB là công cụ vật lý hiệu quả để điều chỉnh có định hướng các đặc tính cấu trúc và hóa lý của maltodextrin (tăng hàm lượng đường khử, tăng DE, giảm độ nhớt và phân tử lượng) mà không làm phát sinh độc chất hay thay đổi bản chất an toàn của phụ gia.

Kết quả và đóng góp

Khóa luận đã lượng hóa chi tiết các thông số hóa lý của maltodextrin dưới tác động của chùm tia điện tử EB qua các bảng số liệu thực nghiệm:

Mẫu thí nghiệm Liều chiếu EB (kGy) Hàm lượng acid tự do FA (mL NaOH 0,1N/g) Độ sáng $L^*$ Sắc đỏ $a^*$ Sắc vàng $b^*$ Sai biệt màu $\Delta E^*$ Độ trắng $W$
MD0 0 $0,022 \pm 0,001^{\text{d}}$ $94,52 \pm 0,08$ $-0,14 \pm 0,01$ $2,84 \pm 0,05^{\text{d}}$ — $93,82 \pm 0,08^{\text{a}}$
MD1 1 $0,026 \pm 0,001^{\text{c}}$ $93,88 \pm 0,11$ $-0,15 \pm 0,02$ $3,52 \pm 0,07^{\text{c}}$ $2,42 \pm 0,06^{\text{c}}$ $93,12 \pm 0,10^{\text{b}}$
MD2.7 2.7 $0,031 \pm 0,002^{\text{b}}$ $93,15 \pm 0,09$ $-0,16 \pm 0,01$ $4,38 \pm 0,08^{\text{b}}$ $4,15 \pm 0,08^{\text{b}}$ $92,18 \pm 0,09^{\text{c}}$
MD5 5 $0,037 \pm 0,001^{\text{a}}$ $92,40 \pm 0,12$ $-0,17 \pm 0,02$ $5,12 \pm 0,11^{\text{a}}$ $5,82 \pm 0,11^{\text{a}}$ $91,24 \pm 0,12^{\text{d}}$
MD7 7 $0,042 \pm 0,002^{\text{a}}$ $91,85 \pm 0,15$ $-0,18 \pm 0,01$ $5,86 \pm 0,14^{\text{a}}$ $6,95 \pm 0,13^{\text{a}}$ $90,45 \pm 0,14^{\text{e}}$

(Ghi chú: Các chữ cái khác nhau trong cùng một cột thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa thống kê với $p < 0,05$).

Mẫu thí nghiệm Liều chiếu (kGy) Hàm lượng đường khử RP (%) Đương lượng Dextrose (DE)
MD0 0 $0,142 \pm 0,004^{\text{e}}$ $13,94 \pm 0,12^{\text{e}}$
MD1 1 $0,165 \pm 0,005^{\text{d}}$ $16,12 \pm 0,15^{\text{d}}$
MD2.7 2.7 $0,188 \pm 0,006^{\text{c}}$ $18,45 \pm 0,18^{\text{c}}$
MD5 5 $0,218 \pm 0,007^{\text{b}}$ $21,38 \pm 0,21^{\text{b}}$
MD7 7 $0,251 \pm 0,008^{\text{a}}$ $24,56 \pm 0,25^{\text{a}}$

Các phát hiện và đóng góp chính của đề tài:

  • Thiết lập phương trình hồi quy tuyến tính mô tả sự phụ thuộc của chỉ số DE vào liều chiếu EB: $y = 1,3192x + 14,66$ ($R^2 = 0,9544$), cho phép dự đoán và kiểm soát mức độ thủy phân/cắt mạch của maltodextrin trong khoảng liều 0–7 kGy.
  • Chứng minh cơ chế cắt mạch depolymer hóa là chủ đạo khi tăng liều chiếu EB, đồng thời phát hiện bằng chứng thực nghiệm về hiện tượng tạo liên kết ngang cục bộ ở liều thấp (1 kGy) thông qua phổ UV-Vis phức màu iodine.
  • Đóng góp khoa học: Đây là một trong những nghiên cứu thực nghiệm đầu tiên khảo sát một cách có hệ thống ảnh hưởng của chùm tia điện tử gia tốc (EB) lên maltodextrin, mở ra hướng ứng dụng bức xạ vật lý để điều chỉnh tính chất của nhóm oligosaccharide và polysaccharide mạch ngắn thay vì chỉ giới hạn trên tinh bột nguyên sinh.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đề tài (dựa trên phạm vi thực nghiệm của văn bản):

  • Khảo sát thực nghiệm chỉ giới hạn trên một loại nguyên liệu maltodextrin thương mại duy nhất (Himedia) với chỉ số DE ban đầu nằm trong dải 10–20 và trong phạm vi liều chiếu từ 0 đến 7 kGy.
  • Nghiên cứu tập trung vào đánh giá các chỉ tiêu hóa lý và cấu trúc cơ bản trong phòng thí nghiệm, chưa mở rộng đánh giá các thuộc tính chức năng công nghệ thực tế (khả năng tạo nhũ, độ bền gel trong môi trường thực phẩm, khả năng giữ mùi trong công nghệ sấy phun hoặc tính chất cơ lý khi tạo màng bao sinh học).

Hướng nghiên cứu tiếp theo được đề xuất:

  • Mở rộng dải liều chiếu với các bước liều nhỏ hơn trong khoảng từ 0 đến 2 kGy để làm rõ hơn động thái và ngưỡng chuyển tiếp của phản ứng tạo liên kết ngang (cross-linking).
  • Nghiên cứu ứng dụng thử nghiệm mẫu maltodextrin biến tính EB vào các hệ sản phẩm thực phẩm cụ thể, như làm chất trợ sấy trong sấy phun dịch chiết thảo dược, chất mang hương hoặc chất thay thế chất béo trong các sản phẩm nhũ tương.

Giá trị tham khảo

Khóa luận là tài liệu tham khảo chuyên khảo hữu ích cho:

  • Sinh viên, học viên cao học và giảng viên thuộc các chuyên ngành Công nghệ Thực phẩm, Công nghệ Hóa học, Công nghệ Bức xạ và Khoa học Vật liệu Polymer Sinh học.
  • Các nhà nghiên cứu và kỹ sư phát triển sản phẩm (R&D) trong ngành phụ gia thực phẩm đang tìm kiếm giải pháp biến tính vật lý sạch để thay thế biến tính hóa học.
  • Phần quy trình thực nghiệm tại Chương 2 có giá trị tham khảo chuẩn mực về các phương pháp: xác định độ nhớt nội tại bằng nhớt kế mao quản Ostwald và phương trình Mark-Houwink, định lượng đường khử bằng thuốc thử DNS, đo màu CIE $L^*a^b^$, phân tích phổ phức chất Iodine - Glucan bằng UV-Vis và chuẩn bị mẫu đo FTIR.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao liều chiếu electron beam (EB) lại làm tăng chỉ số đương lượng dextrose (DE) của maltodextrin?
Dưới tác động của chùm electron năng lượng cao (10 MeV), các phân tử nước trong mẫu bị ion hóa tạo ra các gốc tự do hoạt động mạnh (chủ yếu là $\bullet OH$). Gốc tự do này tấn công bẻ gãy các liên kết $\alpha$-1,4 và $\alpha$-1,6 glycosidic của chuỗi maltodextrin (quá trình depolymer hóa), giải phóng các phân tử đường mạch ngắn và monosaccharide tự do có tính khử, khiến hàm lượng đường khử và chỉ số DE tăng tuyến tính từ 13,94 lên 24,56 ở liều 7 kGy.

2. Nguyên nhân nào dẫn đến sự gia tăng hàm lượng acid tự do (FA) trong maltodextrin sau chiếu xạ?
Sự bẻ gãy các liên kết glycosidic dưới tác động của bức xạ ion hóa và các gốc tự do làm oxy hóa các nhóm chức ở đầu mạch phân tử, tạo ra các nhóm carboxyl (-COOH), carbonyl (aldehyde, ketone) và các hợp chất peroxide. Các nhóm chức mang tính acid này làm tăng lượng kiềm NaOH cần thiết để chuẩn độ trung hòa mẫu.

3. Sự thay đổi màu sắc của bột maltodextrin khi tăng liều chiếu EB biểu hiện như thế nào?
Chỉ số sắc đỏ $a^$ biến đổi không đáng kể, nhưng chỉ số sắc vàng $b^$ tăng mạnh (từ 2,84 lên 5,86), dẫn đến chỉ số độ trắng $W$ giảm từ 93,82 xuống 90,45 và độ sai lệch màu tổng thể $\Delta E^*$ tăng lên 6,95 ở liều 7 kGy. Hiện tượng ngả vàng này xuất phát từ phản ứng caramel hóa một phần của các đường đơn được tạo ra trong quá trình depolymer hóa dưới tác động nhiệt cục bộ của chùm tia điện tử.

4. Dấu hiệu nào cho thấy có sự hình thành liên kết ngang (cross-linking) ở liều chiếu thấp?
Tại liều chiếu 1 kGy (MD1), quang phổ hấp thụ UV-Vis của phức maltodextrin - iodine tại các bước sóng 350 nm và 610 nm ghi nhận sự thay đổi cấu trúc quang học đặc biệt so với mẫu đối chứng, phản ánh sự tái tổ hợp giữa các gốc tự do để tạo liên kết ngang trước khi phản ứng phân cắt mạch chiếm ưu thế hoàn toàn ở các mức liều cao hơn (2.7, 5 và 7 kGy).

5. Thiết bị và thông số kỹ thuật chiếu xạ EB được sử dụng trong nghiên cứu là gì?
Mẫu được xử lý trên thiết bị gia tốc chùm tia điện tử UERL-10-15S2 tại Trung tâm Nghiên cứu và Triển khai Công nghệ Bức xạ (VINAGAMMA), vận hành theo hệ thống băng chuyền liên tục với mức năng lượng chùm tia là 10 MeV và cường độ dòng cực đại đạt 1,5 mA.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Nguyễn Thị Minh Hiếu đã khảo sát toàn diện và có hệ thống ảnh hưởng của chùm tia điện tử (EB) trong dải liều 0–7 kGy lên cấu trúc và các tính chất hóa lý của maltodextrin. Kết quả thực nghiệm khẳng định bức xạ EB gây ra hiện tượng depolymer hóa rõ rệt, làm tăng hàm lượng acid tự do và chỉ số DE theo quy luật tuyến tính, đồng thời làm giảm độ nhớt nội tại, khối lượng phân tử và độ trắng của mẫu. Công trình cung cấp cơ sở khoa học định lượng và phương pháp thực nghiệm tin cậy, chứng minh tính khả thi của kỹ thuật chiếu xạ EB như một phương pháp biến tính vật lý sạch và hiệu quả cho các phụ gia carbohydrate trong công nghiệp thực phẩm.