I. Tổng quan về maltodextrin
Maltodextrin là một polysaccharide được sản xuất từ quá trình thủy phân không hoàn toàn của tinh bột. Nó có công thức phân tử (C6H10O5)n.H2O và thường được sử dụng như một phụ gia thực phẩm. Maltodextrin có thể tan tốt trong nước và có độ ngọt thấp, không mùi, không vị. Đặc điểm này làm cho nó trở thành một lựa chọn phổ biến trong ngành công nghiệp thực phẩm. Theo Klinkesorn et al. (2004), maltodextrin có đương lượng dextrose (DE) dưới 20, cho thấy rằng nó có khả năng khử thấp. Việc sản xuất maltodextrin thường được thực hiện bằng phương pháp thủy phân tinh bột bằng enzyme hoặc acid, với mục tiêu tạo ra các glucose polymer có chiều dài chuỗi từ 5 đến 10 đơn vị glucose. Điều này giúp cải thiện tính chất của maltodextrin, làm cho nó trở thành một nguyên liệu quan trọng trong nhiều ứng dụng thực phẩm.
1.1. Cấu trúc hóa học của maltodextrin
Maltodextrin được cấu tạo từ các liên kết α-1,4 và α-1,6 glycosidic giữa các đơn vị glucose. Sự phân bố của amylose và amylopectin trong maltodextrin ảnh hưởng đến tính chất vật lý và hóa học của nó. Theo Ioannis S. (1995), maltodextrin có thể chứa từ 3 đến 17 đơn vị glucose, tùy thuộc vào nguồn gốc và phương pháp sản xuất. Đương lượng dextrose (DE) là một chỉ số quan trọng để đánh giá mức độ thủy phân của maltodextrin, với DE càng cao thì độ ngọt và khả năng khử càng lớn. Điều này cho thấy rằng maltodextrin có thể được điều chỉnh để phù hợp với các yêu cầu cụ thể trong sản xuất thực phẩm.
II. Ảnh hưởng của electron beam đến maltodextrin
Chiếu xạ electron beam (EB) đã được chứng minh là có khả năng thay đổi cấu trúc và tính chất hóa lý của maltodextrin. Nghiên cứu cho thấy rằng khi maltodextrin được chiếu xạ với liều từ 0 kGy đến 7 kGy, các tính chất như hàm lượng acid tự do (FA), màu sắc và đương lượng dextrose (DE) có xu hướng tăng lên. Ngược lại, độ nhớt intrinsic (IV), khối lượng phân tử trung bình (M) và mức độ polymer hóa (DP) giảm theo chiều tăng liều chiếu xạ. Điều này cho thấy rằng chiếu xạ EB có thể được sử dụng như một phương pháp hiệu quả để điều chỉnh các tính chất của maltodextrin, mở ra hướng nghiên cứu mới trong việc phát triển các sản phẩm thực phẩm cải tiến.
2.1. Tác động đến hàm lượng acid tự do
Hàm lượng acid tự do (FA) của maltodextrin tăng lên khi chiếu xạ với electron beam. Điều này có thể được giải thích bởi sự phân hủy của các liên kết glycosidic trong cấu trúc của maltodextrin, dẫn đến sự giải phóng các acid tự do. Nghiên cứu cho thấy rằng ở liều chiếu 1 kGy, hàm lượng FA đã tăng đáng kể, cho thấy rằng chiếu xạ EB có thể làm tăng tính axit của maltodextrin. Điều này có thể có ý nghĩa quan trọng trong việc cải thiện khả năng bảo quản và tính ổn định của sản phẩm thực phẩm chứa maltodextrin.
2.2. Tác động đến màu sắc và chỉ số DE
Màu sắc của maltodextrin cũng bị ảnh hưởng bởi chiếu xạ EB. Sự thay đổi màu sắc có thể liên quan đến sự hình thành các sản phẩm phản ứng mới trong quá trình chiếu xạ. Chỉ số DE của maltodextrin tăng lên cho thấy rằng chiếu xạ EB có thể làm tăng khả năng khử của sản phẩm. Điều này có thể làm cho maltodextrin trở thành một lựa chọn hấp dẫn hơn trong các ứng dụng thực phẩm, nơi mà tính chất khử và màu sắc là rất quan trọng.
III. Phương pháp phân tích và kết quả
Phương pháp phân tích được sử dụng trong nghiên cứu này bao gồm phổ FTIR để xác định cấu trúc của maltodextrin trước và sau khi chiếu xạ. Kết quả cho thấy rằng có sự xuất hiện của các liên kết ngang ở liều chiếu thấp 1 kGy, điều này cho thấy rằng chiếu xạ EB có thể tạo ra các cấu trúc mới trong maltodextrin. Các kết quả thống kê cũng cho thấy mối tương quan giữa các tính chất của maltodextrin, cho phép đánh giá chính xác hơn về tác động của chiếu xạ EB.
3.1. Phân tích phổ FTIR
Phân tích phổ FTIR cho thấy sự thay đổi rõ rệt trong cấu trúc của maltodextrin sau khi chiếu xạ. Các đỉnh hấp thu tại các bước sóng khác nhau cho thấy sự hình thành của các liên kết mới và sự thay đổi trong cấu trúc phân tử. Điều này cho thấy rằng chiếu xạ EB không chỉ ảnh hưởng đến các tính chất hóa lý mà còn làm thay đổi cấu trúc hóa học của maltodextrin, mở ra khả năng ứng dụng mới trong ngành thực phẩm.
3.2. Kết quả thống kê
Kết quả thống kê cho thấy mối tương quan giữa các tính chất của maltodextrin, như hàm lượng acid tự do, màu sắc, chỉ số DE và độ nhớt intrinsic. Ma trận tương quan Pearson cho thấy rằng các tính chất này có sự liên kết chặt chẽ với nhau, cho phép dự đoán các thay đổi trong tính chất của maltodextrin khi thay đổi liều chiếu xạ. Điều này có thể giúp các nhà sản xuất thực phẩm điều chỉnh các thuộc tính của maltodextrin để phù hợp với yêu cầu sản xuất.
IV. Kết luận và ứng dụng thực tiễn
Nghiên cứu về ảnh hưởng của electron beam đến cấu trúc và tính chất hóa lý của maltodextrin đã chỉ ra rằng chiếu xạ EB có thể được sử dụng như một công cụ hiệu quả để điều chỉnh các thuộc tính của maltodextrin. Các kết quả cho thấy rằng chiếu xạ không chỉ làm thay đổi các tính chất hóa lý mà còn có thể tạo ra các cấu trúc mới trong maltodextrin. Điều này mở ra nhiều cơ hội cho việc phát triển các sản phẩm thực phẩm mới với tính chất cải tiến.
4.1. Ứng dụng trong ngành thực phẩm
Maltodextrin có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng thực phẩm, từ chất tạo ngọt đến chất ổn định. Việc điều chỉnh các tính chất của maltodextrin thông qua chiếu xạ EB có thể giúp cải thiện khả năng bảo quản và tính ổn định của sản phẩm thực phẩm. Điều này có thể mang lại lợi ích lớn cho ngành công nghiệp thực phẩm, nơi mà chất lượng và độ an toàn của sản phẩm là rất quan trọng.
