Nghiên cứu công nghệ sản xuất tinh bột kháng tiêu hoá loại rs3 từ nguyên liệu gạo bằng thủy phân enzyme kết hợp xử lý nhiệt ẩm

Nghiên cứu sản xuất tinh bột kháng tiêu hóa RS3 từ gạo bằng thủy phân enzyme và xử lý nhiệt ẩm. Tối ưu hóa quy trình, nâng cao giá trị nông sản Việt.

• Tác giả: Phạm Cao Thăng
• Người hướng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Duy Lâm
• Trường học: Viện Cơ Điện Nông Nghiệp Và Công Nghệ Sau Thu Hoạch
• Chuyên ngành: Công Nghệ Sau Thu Hoạch
• Đề tài: Nghiên Cứu Công Nghệ Sản Xuất Tinh Bột Kháng Tiêu Hoá Loại RS3 Từ Nguyên Liệu Gạo Bằng Thuỷ Phân Enzyme Kết Hợp Xử Lý Nhiệt Ẩm
• Loại tài liệu: Luận Án Tiến Sĩ Kỹ Thuật
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tinh Bột Kháng RS3 từ Gạo Tổng Quan Tiềm Năng

Tinh bột kháng tiêu hóa (Resistant Starch - RS) là một loại tinh bột đặc biệt, không bị tiêu hóa ở ruột non trong vòng 120 phút. Thay vào đó, nó di chuyển đến ruột già, nơi nó trở thành thức ăn cho các vi khuẩn có lợi. Trong số các loại RS, RS3 nổi bật với khả năng tái tinh thể hóa sau quá trình gia nhiệt và làm nguội. Tinh bột kháng tiêu hóa RS3 hoạt động như một loại chất xơ không hòa tan. Nó có tiềm năng lớn nhờ khả năng chống lại sự tiêu hóa của enzyme và tính ổn định trong quá trình chế biến thực phẩm. Do đó, nó được coi là một thực phẩm chức năng có lợi cho sức khỏe. Tinh bột RS3 có thể tăng cường hệ vi sinh vật đường ruột, kiểm soát lượng đường trong máu, giảm nguy cơ mắc bệnh tim mạch và hỗ trợ quản lý cân nặng. Nghiên cứu cho thấy RS3 có thể giúp phòng ngừa một số bệnh mạn tính. Các đặc tính cấu trúc, chức năng và hàm lượng RS3 khác nhau tùy thuộc vào nguồn gốc tinh bột và phương pháp biến tính. Vì vậy, việc tìm kiếm các nguyên liệu hiệu quả để sản xuất tinh bột kháng là rất quan trọng.

1.1. Vai Trò Của Tinh Bột Kháng RS3 Đối Với Sức Khỏe

Tinh bột kháng RS3 đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì sức khỏe đường ruột. Nó là nguồn thức ăn cho vi khuẩn có lợi, giúp cân bằng hệ vi sinh vật. Việc tiêu thụ RS3 có thể cải thiện quá trình tiêu hóa, giảm táo bón và tăng cường hệ miễn dịch. Ngoài ra, RS3 còn có khả năng kiểm soát đường huyết, giúp ngăn ngừa bệnh tiểu đường. Các nghiên cứu cũng chỉ ra rằng RS3 có thể giảm cholesterol, từ đó bảo vệ tim mạch. Do đó, việc bổ sung RS3 vào chế độ ăn uống là rất cần thiết.

1.2. Ứng Dụng Của Tinh Bột Kháng Tiêu Hóa RS3 Trong Thực Phẩm

Tinh bột kháng tiêu hóa RS3 được ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp thực phẩm. Nó có thể được sử dụng làm phụ gia để tăng cường chất xơ trong các sản phẩm như bánh mì, mì ống và ngũ cốc. RS3 cũng có thể được sử dụng để cải thiện cấu trúc và độ giòn của thực phẩm. Đặc biệt, RS3 có thể được sử dụng trong các sản phẩm dành cho người tiểu đường, giúp kiểm soát lượng đường trong máu sau khi ăn. Do đó, RS3 là một thành phần quan trọng trong việc phát triển các loại thực phẩm chức năng.

II. Gạo Nguồn Tiềm Năng Sản Xuất Tinh Bột Kháng Tiêu Hóa RS3

Gạo là một trong những loại ngũ cốc quan trọng nhất trên thế giới, đặc biệt là ở châu Á. Cấu trúc và tính chất của gạo có nhiều lợi thế để sản xuất tinh bột RS3. Hàm lượng tinh bột trong gạo cao, với cấu trúc phức tạp và nhiều phân nhánh. Điều này tạo điều kiện lý tưởng cho quá trình biến đổi tinh bột thành các dạng tinh bột kháng tiêu hóa. Tinh bột gạo có khả năng thủy phân tốt, cho phép tạo ra các sản phẩm RS3 thông qua các quá trình biến tính tinh bột. Việc sử dụng gạo làm nguyên liệu còn làm tăng giá trị gia tăng cho sản phẩm, tận dụng nguồn nguyên liệu dồi dào và rẻ tiền. Sử dụng gạo cải thiện tính chấp nhận của người tiêu dùng đối với các sản phẩm chế biến từ tinh bột RS3, vì gạo là một thực phẩm quen thuộc và được ưa chuộng. Theo Phạm Cao Thăng (2024), nghiên cứu sản xuất tinh bột kháng tiêu hoá loại RS3 từ nguyên liệu gạo bằng thủy phân enzyme kết hợp xử lý nhiệt ẩm là hướng đi phù hợp.

2.1. Lựa Chọn Giống Gạo Tối Ưu Cho Sản Xuất Tinh Bột RS3

Việc lựa chọn giống gạo phù hợp là yếu tố then chốt trong sản xuất tinh bột RS3. Các giống gạo có hàm lượng amylose cao thường cho hiệu suất RS3 cao hơn. Cấu trúc và tính chất của tinh bột gạo cũng ảnh hưởng đến quá trình thủy phân enzyme và xử lý nhiệt ẩm. Một số giống gạo lứt có hàm lượng chất xơ cao cũng có thể được sử dụng để tăng cường hàm lượng RS3. Nghiên cứu cần tập trung vào việc xác định các giống gạo có tiềm năng cao nhất để sản xuất tinh bột kháng tiêu hóa.

2.2. Ảnh Hưởng Của Điều Kiện Canh Tác Đến Chất Lượng Gạo

Điều kiện canh tác có thể ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng gạo và hàm lượng tinh bột. Các yếu tố như đất đai, phân bón và thời tiết có thể tác động đến cấu trúc và thành phần của tinh bột gạo. Gạo được trồng trong điều kiện tối ưu thường có hàm lượng tinh bột cao hơn và chất lượng tốt hơn. Do đó, việc kiểm soát các yếu tố canh tác là rất quan trọng để đảm bảo chất lượng nguyên liệu đầu vào cho sản xuất tinh bột kháng tiêu hóa.

III. Thủy Phân Enzyme Bước Quan Trọng Tạo Tinh Bột Kháng RS3

Thủy phân enzyme là một phương pháp quan trọng trong sản xuất tinh bột kháng tiêu hóa RS3. Quá trình này sử dụng các enzyme để phá vỡ cấu trúc tinh bột, tạo ra các phân tử nhỏ hơn và dễ dàng tái cấu trúc thành RS3. Các enzyme như pullulanase và amylase thường được sử dụng trong quá trình này. Phương pháp thủy phân enzyme giúp điều chỉnh cấu trúc tinh bột gạo, tăng cường khả năng hình thành tinh bột kháng. Điều kiện thủy phân enzyme, bao gồm nhiệt độ, pH và nồng độ enzyme, cần được tối ưu hóa để đạt hiệu quả cao nhất. Theo nghiên cứu của Viện Cơ điện nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch, việc kiểm soát chặt chẽ các thông số thủy phân enzyme là yếu tố quyết định đến chất lượng RS3.

3.1. Lựa Chọn Enzyme Thủy Phân Tinh Bột Gạo Phù Hợp

Việc lựa chọn enzyme phù hợp là rất quan trọng trong quá trình thủy phân tinh bột gạo. Các enzyme khác nhau có khả năng phá vỡ các liên kết tinh bột khác nhau, từ đó tạo ra các sản phẩm RS3 với cấu trúc và tính chất khác nhau. Enzyme pullulanase thường được sử dụng để loại bỏ các nhánh bên của amylopectin, giúp tăng cường khả năng tái cấu trúc của tinh bột. Việc nghiên cứu và lựa chọn enzyme phù hợp sẽ giúp tối ưu hóa quá trình sản xuất tinh bột kháng tiêu hóa.

3.2. Tối Ưu Hóa Điều Kiện Thủy Phân Enzyme

Để đạt hiệu quả cao nhất, cần tối ưu hóa các điều kiện thủy phân enzyme. Các yếu tố như nhiệt độ, pH, thời gian thủy phân và nồng độ enzyme có thể ảnh hưởng đến quá trình này. Nhiệt độ và pH phù hợp sẽ giúp enzyme hoạt động hiệu quả nhất, trong khi thời gian thủy phân cần đủ để phá vỡ cấu trúc tinh bột nhưng không làm ảnh hưởng đến khả năng tái cấu trúc. Việc tối ưu hóa các điều kiện này sẽ giúp tăng cường hàm lượng RS3 và cải thiện chất lượng sản phẩm.

IV. Xử Lý Nhiệt Ẩm Bí Quyết Biến Đổi Tinh Bột Gạo Thành RS3

Xử lý nhiệt ẩm là một kỹ thuật quan trọng để biến đổi tinh bột gạo thành tinh bột kháng tiêu hóa RS3. Quá trình này bao gồm việc làm nóng tinh bột trong môi trường có độ ẩm cao, sau đó làm nguội để tạo ra cấu trúc tinh bột tái kết tinh. Nhiệt ẩm có thể làm thay đổi cấu trúc tinh bột, tăng cường khả năng hình thành RS3. Các thông số xử lý nhiệt ẩm, bao gồm nhiệt độ, thời gian và độ ẩm, cần được kiểm soát chặt chẽ để đạt hiệu quả cao nhất. Theo nghiên cứu của Phạm Cao Thăng (2024), xử lý nhiệt ẩm kết hợp với thủy phân enzyme là phương pháp hiệu quả để sản xuất tinh bột kháng RS3 từ gạo.

4.1. Ảnh Hưởng Của Nhiệt Độ Và Thời Gian Xử Lý Nhiệt Ẩm

Nhiệt độ và thời gian xử lý nhiệt ẩm có ảnh hưởng lớn đến cấu trúc và tính chất của tinh bột gạo. Nhiệt độ quá cao có thể làm hỏng cấu trúc tinh bột, trong khi nhiệt độ quá thấp có thể không đủ để tạo ra sự biến đổi mong muốn. Thời gian xử lý cũng cần được điều chỉnh phù hợp để đảm bảo quá trình tái kết tinh diễn ra hoàn toàn. Nghiên cứu cần tập trung vào việc xác định các điều kiện nhiệt ẩm tối ưu để sản xuất tinh bột kháng tiêu hóa.

4.2. Tối Ưu Hóa Quy Trình Hấp Nhiệt Và Làm Nguội

Quy trình hấp nhiệt và làm nguội đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành tinh bột RS3. Tốc độ làm nguội có thể ảnh hưởng đến kích thước và cấu trúc của các tinh thể tinh bột. Làm nguội nhanh có thể tạo ra các tinh thể nhỏ hơn, trong khi làm nguội chậm có thể tạo ra các tinh thể lớn hơn. Việc tối ưu hóa quy trình này sẽ giúp tăng cường hàm lượng RS3 và cải thiện chất lượng sản phẩm. Nghiên cứu cần tập trung vào việc xác định quy trình hấp nhiệt và làm nguội tối ưu để sản xuất tinh bột kháng tiêu hóa.

V. Sản Xuất Thử Nghiệm và Quy Trình Tinh Bột Kháng RS3

Sau khi tối ưu hóa các quy trình thủy phân enzyme và xử lý nhiệt ẩm, quá trình sản xuất thử nghiệm tinh bột kháng tiêu hóa RS3 từ gạo được tiến hành ở quy mô pilot. Quá trình này bao gồm các bước: chuẩn bị tinh bột gạo, thủy phân enzyme, xử lý nhiệt ẩm, làm nguội và sấy khô. Sản phẩm tinh bột RS3 được đánh giá về chất lượng, hàm lượng tinh bột kháng và các chỉ tiêu an toàn thực phẩm. Dựa trên kết quả sản xuất thử nghiệm, quy trình công nghệ sản xuất tinh bột RS3 được đề xuất. Quy trình này đảm bảo độ tin cậy và khả năng ứng dụng ở quy mô công nghiệp. Theo luận án tiến sỹ của Phạm Cao Thăng, quy trình cần tuân thủ các tiêu chuẩn chất lượng và an toàn thực phẩm.

5.1. Đánh Giá Chất Lượng Tinh Bột RS3 Sau Sản Xuất Thử Nghiệm

Sau khi sản xuất thử nghiệm, sản phẩm tinh bột RS3 cần được đánh giá kỹ lưỡng về chất lượng. Các chỉ tiêu đánh giá bao gồm: hàm lượng tinh bột kháng, độ hòa tan, độ trương nở, cấu trúc và hình thái tinh bột. Ngoài ra, cần kiểm tra các chỉ tiêu an toàn thực phẩm như: hàm lượng kim loại nặng và vi sinh vật gây bệnh. Việc đánh giá chất lượng sẽ giúp xác định tính phù hợp của sản phẩm tinh bột kháng tiêu hóa cho các ứng dụng thực tế.

5.2. Đề Xuất Quy Trình Công Nghệ Sản Xuất RS3 Ở Quy Mô Công Nghiệp

Dựa trên kết quả nghiên cứu và sản xuất thử nghiệm, quy trình công nghệ sản xuất tinh bột kháng tiêu hóa RS3 ở quy mô công nghiệp được đề xuất. Quy trình này bao gồm các bước: lựa chọn nguyên liệu gạo, chuẩn bị tinh bột gạo, thủy phân enzyme, xử lý nhiệt ẩm, làm nguội, sấy khô và đóng gói. Quy trình cần được thiết kế sao cho đảm bảo hiệu quả sản xuất cao, chất lượng sản phẩm ổn định và tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn thực phẩm. Bên cạnh đó, cần chú trọng đến việc kiểm soát chi phí sản xuất để đảm bảo tính cạnh tranh của sản phẩm trên thị trường.

VI. Tương Lai và Ứng Dụng Rộng Rãi Tinh Bột Kháng Tiêu Hóa

Tinh bột kháng tiêu hóa RS3 có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, từ thực phẩm chức năng đến dược phẩm và thức ăn chăn nuôi. Các nghiên cứu tiếp tục khám phá những lợi ích sức khỏe mới của RS3, đặc biệt là trong việc phòng ngừa và điều trị các bệnh mãn tính. Với sự gia tăng nhận thức về lợi ích của RS3, nhu cầu về sản phẩm này dự kiến sẽ tăng mạnh trong tương lai. Nghiên cứu cần tập trung vào việc phát triển các phương pháp sản xuất tinh bột kháng tiêu hóa hiệu quả hơn, tận dụng các nguồn nguyên liệu địa phương và giảm thiểu tác động đến môi trường. Theo các chuyên gia dinh dưỡng, tinh bột kháng sẽ đóng vai trò quan trọng trong chế độ ăn uống lành mạnh của tương lai.

6.1. Phát Triển Các Sản Phẩm Thực Phẩm Chức Năng Từ Tinh Bột RS3

Các sản phẩm thực phẩm chức năng từ tinh bột kháng tiêu hóa RS3 có tiềm năng lớn trên thị trường. Các sản phẩm này có thể giúp cải thiện sức khỏe đường ruột, kiểm soát đường huyết và hỗ trợ quản lý cân nặng. Một số sản phẩm tiềm năng bao gồm: bánh mì, mì ống, ngũ cốc ăn sáng, sữa chua và đồ uống bổ sung RS3. Nghiên cứu cần tập trung vào việc phát triển các công thức sản phẩm ngon miệng và hấp dẫn, đồng thời đảm bảo hàm lượng tinh bột kháng đạt mức có lợi cho sức khỏe.

6.2. Nghiên Cứu Ứng Dụng Mới Của Tinh Bột Kháng Trong Y Học

Tinh bột kháng tiêu hóa cũng có tiềm năng ứng dụng trong y học. Các nghiên cứu cho thấy RS3 có thể giúp cải thiện tình trạng viêm ruột, giảm nguy cơ ung thư đại tràng và tăng cường hệ miễn dịch. RS3 cũng có thể được sử dụng làm tá dược trong các loại thuốc, giúp cải thiện khả năng hấp thụ và giải phóng thuốc. Nghiên cứu cần tập trung vào việc khám phá các cơ chế tác động của RS3 đối với sức khỏe và phát triển các ứng dụng y học mới.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 TỔNG QUAN 1. Giới thiệu chung về tinh bột Tinh bột là polysaccharid quan trọng và cũng là một polyme dự trữ chính của thực vật, chủ yếu được tìm thấy trong hạt, củ, rễ của nhiều loại cây khác nhau. Tinh bột được tạo ra trong lục lạp và amyloplast của tế bào thực vật nhờ quá trình quang hợp, được dự trữ như một nguồn thức ăn và năng lượng. Nó được lưu trữ trong tế bào thực vật trong quá trình nảy mầm của củ, nảy mầm của hạt và sự trưởng thành của quả [10].

Các nguồn cung cấp tinh bột chính bao gồm hạt ngũ cốc như lúa mì, lúa mạch, gạo và ngô; hạt của các loại đậu như đậu nành, đậu Hà Lan, đậu xanh và đậu lăng; các loại củ như khoai tây, khoai lang, gừng, nghệ và lạc; cũng như một số loại trái cây và rau quả non [15]. Tinh bột có ý nghĩa lớn về mặt dinh dưỡng, dược phẩm và công nghiệp do các đặc tính vật lý, hóa học và chức năng dinh dưỡng độc đáo của nó. Tinh bột là một nguồn dinh dưỡng tốt nhờ thủy phân thành glucose trong quá trình tiêu hóa bởi α-amylose. Quá trình oxy hóa trao đổi chất của glucose cung cấp năng lượng tức thời được sử dụng trong các hoạt động trao đổi chất và các hoạt động tế bào khác nhau [11].

Do hàm lượng amylose cao hơn, tinh bột được sử dụng như một tá dược để hoạt hóa thuốc và hoạt động như một chất bao bọc tạo điều kiện thuận lợi cho việc đưa thuốc đến cơ quan đích của nó [16]. Là một polyme tự nhiên, tinh bột được sử dụng để thay thế nhựa trong lớp phủ vật liệu thực phẩm và sản xuất màng ăn được trong ngành công nghiệp thực phẩm. Nó thường được trộn với các thành phần thực phẩm để bảo vệ chúng khỏi bị hư hỏng cơ học, kéo dài thời gian bán hủy và cải thiện vẻ ngoài của chúng. Nó cũng được sử dụng như một thành phần có thể tái chế để sản xuất khuôn mẫu trong ngành công nghiệp thực phẩm.

Nó được thêm vào như một chất tạo phồng trong các công thức thực phẩm và dược phẩm để tăng cường khả năng xử lý và ổn định cũng như bảo quản kết cấu các thành phần và tăng cường 5 độ nhớt [17]. Mặt khác, do tính chất chịu nước của amylose, nó có khả năng tạo màng cho nhiều ứng dụng khác nhau trong công nghiệp [18]. Cấu trúc và thành phần của tinh bột Về mặt hóa học, tinh bột là một polysaccharide được tạo thành từ các đơn vị α-glucopyranose, với công thức hóa học (C6H10O5)n. Tinh bột bao gồm hai loại chuỗi polyme: amylose, có cấu trúc tuyến tính với các liên kết glycosidic α-1,4; và amylopectin, có cấu trúc phân nhánh, với liên kết chính là α-1,4 và liên kết phân nhánh là α-1,6 glycosidic (Hình 1.

Cấu trúc của amylose và amylopectin trong tinh bột [10] Thông thường, tinh bột bao gồm lượng amylose tương đối thấp (20 - 30%) so với lượng amylopectin (70 - 80%). Tỷ lệ amylose và amylopectin ảnh hưởng đến cấu trúc tinh bột về độ kết tinh, kích thước của hạt, bản chất hóa học và sự sắp xếp của các polyme trong hạt. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng cấu trúc mịn của amylopectin đóng một vai trò quan trọng trong chức năng của tinh bột. Nồng độ tương đối của amylose và amylopectin quyết định tính chất vật lý và chức năng của tinh bột.

Các loại tinh bột có chứa amylopectin thấp đã được phát hiện cho thấy sự 6 khởi đầu nhanh chóng của quá trình gel hóa so với các loại tinh bột có hàm lượng amylose thấp. Các loại tinh bột có chứa hàm lượng amylose tương đối cao đã được phát hiện để tạo thành gel tương đối cứng và màng có tính cơ học cao trong khi tinh bột có hàm lượng amylopectin cao phân tán dễ dàng trong nước và tạo thành gel mềm và màng có tính cơ học thấp [18, 20]. Tỷ lệ amylose/amylopectin cũng ảnh hưởng đến chất lượng dinh dưỡng của tinh bột được đánh giá bằng tốc độ tiêu hóa và chỉ số đường huyết (GI) như một chỉ số để kiểm tra chất lượng của carbohydrate [21]. Tính chất chức năng của tinh bột Dựa trên cấu trúc nhỏ gọn, tinh bột có các đặc tính chức năng đa dạng và ứng dụng trong lĩnh vực y sinh và công nghiệp.

Với bản chất cao phân tử và phân nhánh, tinh bột có khả năng hòa tan kém trong nước và có khả năng hấp thụ nước và dầu tương đối thấp. Tinh bột cho thấy khả năng liên kết tốt với iốt, có độ nhớt tương đối cao và khả năng trương nở, hồ hóa hiệu quả. Ngoài ra, tinh bột có đặc tính tạo màng mỏng tùy thuộc vào độ mịn và độ trong. Đặc biệt, tinh bột còn có tính ổn định trong quá trình đông lạnh - rã đông và bảo quản lạnh, giúp nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho các công thức chế biến thực phẩm cũng như nhiều ứng dụng khác trong các ngành công nghiệp.

Tinh bột chịu được nhiệt độ và áp suất vừa phải nhưng dễ bị phản ứng thủy phân bằng axit và enzyme. Tuy nhiên, tinh bột tự nhiên cho thấy giá trị tương đối thấp hơn về khả năng tiêu hóa của enzyme [22]. Để nâng cao khả năng ứng dụng trong các ngành thực phẩm dinh dưỡng, y sinh và công nghiệp, các đặc tính chức năng của tinh bột có thể được cải thiện dưới tác động của các yếu tố vật lý và hóa học khác nhau. Các yếu tố ảnh hưởng đến cấu trúc và tính chất của tinh bột Các loại tinh bột tự nhiên có cấu trúc dạng hạt và tinh thể phức tạp, kích thước khác nhau ở các loại thực vật khác nhau [10].

Một số yếu tố ảnh hưởng đến các đặc tính cấu trúc, vật lý, hóa học và chức năng của tinh bột đã được công bố. Tinh bột nhạy cảm với pH rất cao và rất thấp, nhiệt độ cao, áp suất cao và áp suất thẩm thấu, ánh sáng, bức xạ, ứng suất cơ học và sóng siêu âm. Xử lý gia nhiệt tinh 7 bột trong môi trường nước đã được phát hiện là gây ra sự chuyển đổi dạng vô định hình thành tinh bột kết tinh dẫn đến hồ hóa tinh bột. Việc xử lý bằng bức xạ vi sóng đã được phát hiện là có ảnh hưởng đến cấu trúc tinh thể và các đặc tính chức năng của tinh bột có liên quan đến việc mất tính lưỡng chiết và độ kết tinh do biến dạng trong quá trình biến tính [23, 24, 25, 26, 27, 28, 29].

Tương tác của tinh bột với nước và dầu cũng ảnh hưởng đến tính chất của tinh bột. Việc hấp thụ nước dẫn đến phá vỡ các liên kết amylose - amylopectin, làm mất độ kết tinh và sự trương nở của các hạt tinh bột. Sự trương nở của hạt tinh bột có thể đảo ngược ở giai đoạn đầu nhưng không thể đảo ngược sau một thời gian nhất định [30]. Làm đông ở nhiệt độ thấp sau khi hồ hóa dẫn đến kết tinh lại hạt tinh bột và làm tăng độ bền và độ cứng của tinh bột [31].

Mặt khác, một số yếu tố hóa học được ghi nhận là có ảnh hưởng đến cấu trúc và chức năng của tinh bột. Các chất oxy hóa, dẫn xuất hydroxy hoặc cacboxyl của hydrocacbon, một số axit cacboxylic, phốt phát, các chất liên kết chéo từ axit và bazơ, các polyme tổng hợp, và một số phân tử cation là những yếu tố hóa học chính đã được báo cáo có khả năng thay đổi cấu trúc và tính chất của tinh bột [32, 33, 34]. Tinh bột cũng dễ bị tác động bởi axit và sự thủy phân bằng enzyme dẫn đến sự phân giải của amylose và amylopectin và làm thay đổi hình thái và tính chất bề mặt của hạt dẫn đến sự thay đổi giá trị chức năng của tinh bột [35, 36]. Những yếu tố vật lý và hóa học này đã giúp cải thiện chất lượng chức năng của tinh bột, từ đó đạt được kết quả tốt hơn khi ứng dụng trong các ngành thực phẩm và công nghiệp khác nhau.

Biến tính tinh bột Bất kỳ thay đổi nào trong cấu trúc của phân tử tinh bột gây ra bởi các yếu tố môi trường, tác động của quá trình chế biến khác nhau được gọi là sự biến tính. Những thay đổi này có thể gây ra tác động tích cực hoặc tiêu cực đến cấu trúc và chức năng của phân tử tinh bột. Các loại tinh bột tự nhiên thu được từ các loại thực vật khác nhau đều có tính khác biệt về cấu trúc và chức năng. Để nâng cao chất lượng và đa dạng hóa sản phẩm từ các loại tinh bột, tùy theo yêu cầu sử dụng cho các mục đích khác nhau, các nhà nghiên cứu đã và đang quan tâm đề xuất các giải 8 pháp công nghệ nhằm thay đổi cấu trúc và chức năng theo mục tiêu mong muốn.

Một số nghiên cứu đã được công bố về việc cải thiện chất lượng chức năng của tinh bột bằng các biến đổi vật lý, hóa học hoặc cơ học [14, 22, 28, 37, 38, 39]. Trong đó hai phương pháp biến tính phổ biến thường được nghiên cứu và ứng dụng bằng vật lý và hóa học (Hình 1. Các biến đổi vật lý tương đối an toàn và thích hợp hơn các biến đổi hóa học do sự liên quan đến những biến đổi trong cấu trúc hóa học của phân tử làm hạn chế việc sử dụng nó trong hầu hết các công thức. Tổng hợp các phương pháp biến tính tinh bột bằng vật lý và hóa học [14] 9 1.

Biến tính tinh bột bằng phương pháp vật lý Các biến đổi vật lý liên quan đến sự thay đổi hình thái và cấu trúc ba chiều của tinh bột dưới tác động của một số yếu tố vật lý như xay xát, độ ẩm, nhiệt độ, áp suất, pH, bức xạ, điện trường xung, sóng siêu âm, v. Những thay đổi này bao gồm kích thước hạt, tính chất bề mặt, chỉ số hòa tan, và các đặc tính chức năng như khả năng hút nước, trương nở, kết dính và hồ hóa. Chúng ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng chức năng, tính chọn lọc và tính phù hợp của tinh bột biến tính trong các ứng dụng dinh dưỡng, dược phẩm và công nghiệp. Nhiều nghiên cứu được báo cáo về sự biến đổi vật lý của tinh bột bằng các kỹ thuật khác nhau bao gồm quá trình nhiệt, xử lý ức chế nhiệt, chiếu xạ tia cực tím, tia gamma, xử lý vi sóng, áp suất cao, áp suất thẩm thấu và xử lý áp suất điều khiển tức thời, kích hoạt cơ học bằng máy nghiền bi khuấy, xử lý bằng điện trường xung, máy nghiền bi chân không, xử lý ủ và đông lạnh.