Nghiên cứu sản xuất tinh bột kháng tiêu hóa từ tinh bột đậu xanh và ứng dụng trong chế biến thực phẩm

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN THỊ MAI HƯƠNG

NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT TINH BỘT KHÁNG TIÊU HÓA TỪ
TINH BỘT ĐẬU XANH VÀ ỨNG DỤNG TRONG CHẾ BIẾN
THỰC PHẨM

LUẬN ÁN TIẾN SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH - NĂM 2022


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN THỊ MAI HƯƠNG

NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT TINH BỘT KHÁNG TIÊU HÓA TỪ
TINH BỘT ĐẬU XANH VÀ ỨNG DỤNG TRONG CHẾ BIẾN
THỰC PHẨM

Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm
Mã số chuyên ngành: 62540101

Phản biện độc lập 1: PGS. TS. Trần Thanh Trúc
Phản biện độc lập 2: PGS. TS. Hoàng Kim Anh

Phản biện 1: PGS. TS. Lê Trung Thiên
Phản biện 2: PGS. TS. Lê Nguyễn Đoan Duy

Phản biện 3: PGS. TS. Nguyễn Thúy Hương

NGƯỜI HƯỚNG DẪN:
1. PGS.TS Phạm Văn Hùng
2. PGS.TS Phan Ngọc Hòa


LỜI CAM ĐOAN
Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các kết quả
nghiên cứu và các kết luận trong luận án này là trung thực, và không sao chép từ bất kỳ
một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được
thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định.

Tác giả luận án

Chữ ký

Nguyễn Thị Mai Hương

i


TÓM TẮT LUẬN ÁN
Đậu xanh là loại nguyên liệu giàu tinh bột với hàm lượng amylose (AM) cao. Đặc điểm
này của đậu xanh được xác định là nguồn nguyên liệu phù hợp để làm giàu tinh bột kháng.
Tinh bột kháng (RS) là loại tinh bột thốt khỏi q trình tiêu hóa của ruột non ở một cơ
thể khỏe mạnh và được lên men ở ruột già bởi hệ vi sinh vật đường ruột tạo thành các
acid béo mạch ngắn. Lợi ích của tinh bột kháng không chỉ nằm ở tác dụng có lợi cho sức
khỏe người tiêu dùng mà cịn thể hiện tính chất chức năng ưu việt trong chế biến các sản
phẩm thực phẩm. Mục tiêu của luận án là tìm kiếm loại đậu xanh phù hợp cho hoạt động

làm giàu RS, khảo sát các điều kiện xử lý tinh bột bằng enzyme pullulanase kết hợp với
gia nhiệt ẩm bằng vi sóng để tạo RS, đồng thời ứng dụng loại tinh bột giàu RS sau biến
đổi trong chế biến bánh quy khơng gluten, sinh đường thấp. Theo đó, 8 giống đậu xanh
phổ biến ở Việt Nam được xác định thành phần hóa học, hình thái, thành phần và cấu
trúc phân tử để chọn loại phù hợp. Giống đậu xanh lựa chọn sẽ được tách tinh bột bằng
phương pháp ướt có sự hỗ trợ làm sạch của Na2CO3 0,2%, NaOH 0,1%, NaHSO3 0,15%
và nước cất. Kết quả chỉ rõ, giống đậu xanh DX044 là loại được lựa chọn cho các nghiên
cứu tiếp theo vì có hàm lượng tinh bột lớn (43,1%), % amylose (%AM) cao (32,9%), hàm
lượng RS sẵn có lớn (13,0%), cấu trúc phân tử của tinh bột thể hiện sự phù hợp như mức
độ polyme hóa trung bình của toàn hạt thấp (̅̅̅̅̅
DPn = 1001) và chiều dài nhánh trung bình
amylopectin (AP) lớn (̅̅̅̅̅
CLn = 40) với mức độ phân nhánh nhiều ở đoạn DP13-36. Dùng
NaHSO3 0,15% là chất hỗ trợ cho quá trình tách tinh bột cho kết quả về mức độ tinh sạch
cao mà không ảnh hưởng đến hình thái, thành phần và cấu trúc phân tử của hạt tinh bột.
Tinh bột thu nhận được làm giàu RS bằng cách xử lý kết hợp enzyme-vi sóng tại các
thông số tốt nhất thu được từ việc khảo sát các yếu tố ảnh hưởng trong từng biện pháp
đơn lẻ. Kết quả cho hàm lượng RS (49%) ở phương pháp kết hợp lớn hơn so với việc chỉ
xử lý cắt mạch AM bằng vi sóng (22,3%) hay cắt nhánh amylopectin (%AP) bằng enzyme
(39,8%). Điều kiện xử lý tinh bột trong phương pháp kết hợp là 30 upun/g, tỷ lệ tinh bột/
đệm là 1/20, 16 giờ ở giai đoạn đầu bằng enzyme, sau đó sấy tinh bột đến độ ẩm 20% và
xử lý vi sóng ở 35W/g trong 3 phút. Tiếp tục làm giàu RS bằng việc khảo sát ảnh hưởng
của nhiệt độ thối hóa hồ tinh bột ở các nhiệt độ khác nhau (+28oC, +4oC và -18oC). Kết
quả thể hiện nhiệt độ thối hóa thấp cho hàm lượng RS cao hơn so với nhiệt độ phịng.
Thối hóa ở +4oC giúp mẫu tinh bột đậu xanh tăng hàm lượng RS lên 26,4%, 46,1% và

ii


52,8% tương ứng với các phương pháp vi sóng, enzyme và kết hợp enzyme-vi sóng. Sự

gia tăng RS có thể là do sự cắt nhánh AP của enzyme và cắt mạch AM bằng gia nhiệt ẩm
vi sóng tạo ra nhiều các chuỗi mạch thẳng đủ dài (DP 13-36) sắp xếp lại phân tử một cách
có trật tự, hình thành xoắn kép và tăng % tinh thể, thay đổi dạng tinh thể. Tinh bột đậu
xanh giàu RS tạo ra từ phương pháp kết hợp enzyme-vi sóng có khả năng thay thế 30%
bột gạo theo khối lượng trong công thức bánh quy không gluten, không đường. Bánh quy
được thay thế tinh bột đậu xanh giàu RS cho tỷ lệ đường kính/ bề dầy (D/H) của bánh,
thể tích, độ cứng, màu sắc, cảm quan về trạng thái bên ngoài, cấu trúc, mùi, vị và mức độ
chấp nhận tương đương với bánh sử dụng bột mỳ và đường saccharose. Việc thay thế tinh
bột đã làm giảm chỉ số đường huyết (GI) xuống còn 51,7% khi thử nghiệm trên chuột.
Có thể kết luận rằng giống đậu xanh DX044 thu nhận tinh bột bằng phương pháp ướt có
sử dụng chất hỗ trợ làm sạch NaHSO3 0,15% phù hợp để sản xuất RS. Phương pháp làm
giàu tốt nhất là kết hợp enzyme-vi sóng theo các thơng số xác định và thối hóa ở +4oC.
Tinh bột đậu xanh giàu RS (52,8%) tạo ra có thể sản xuất dịng bánh quy không đường,
không gluten với chỉ số đường huyết thấp.

iii


ABSTRACT
Mung bean, a kind of food material containing a high amount of high-amylose starch,
has been considered a suitable source for producing resistant starch (RS). The RS is a
fraction of starch that is resistant to digestive enzymes in the small intestine and delivered
intact to the colon to be fermented by microflora in the large intestine. The benefits of
resistant starch are not only physiological effects but also functional properties in food
processing. The objective of this study was to find suitable mungbean for RS enrichment,
treatment conditions of the combination of debranching and microwave to generate RS,
and applied RS-rich mungbean starch after modification for non-gluten and low-carb
cookie processing. In this study, eight popular mungbean varieties in Vietnam were used
and find out the most suitable one for producing RS following chemical composition,
morphology, composition, and molecular structure. The starch is isolated using different

cleaning compounds that include Na2CO3 0.2%, NaOH 0.1%, NaHSO3 0.15%, and
distilled water added in the soaking stage. The result showed that the mungbean variety
DX044 was rich in starch (43.1%), and was used to create RS because of its highest AM
content (32.6%), the low average degree of polymerization (̅̅̅̅̅
DPn = 1001), and average
chain-length distribution of amylopectin (̅̅̅̅̅
CLn = 40; DP 13-36). The suitable cleaning
agent for starch isolation was 0.15% NaHSO3, which did not affect the morphology and
molecular structure of the starch granules. The starch was then RS-enriched by a
combined enzyme-microwave treatment at the combined conditions obtained from
investigating the influencing factors in each of the individual methods. The results %RS
of the combination of the debranching and microwave treatment was 49%, higher than
using only microwaves treatment (22.3%) or enzymes treatment (39.8%). The starch
treatment condition was the activity of 30 upun/g, a starch-buffer solution ratio of 1/20
for 16 h in enzyme treatment, starch was dried to 20% moisture content and microwave
treatment at 35 W/g of the mung bean starch for 3 min. The treated starch retrograded at
+28oC, +4oC, and -18oC significantly increased RS content compared with the control
without retrogradation. The RS contents of mung bean starch after treatment by
microwave, debranching, or a combination of debranching and microwave and then
retrograded at +4oC were 26.4%, 46.1%, and 52.8%, respectively. In these treatment
methods, the treatment conditions significantly were created many linear chains long

iv


enough (DP 13-36) to enable molecular rearrangement, double helix formation, and an
increase in crystallinity. The A-type crystalline structure of the native mung bean starch
remained unchanged under microwave treatment, whereas the crystalline structure
changed to B+V type after debranching treatment or combination treatment. RS-rich
mung bean starch created by the enzyme-microwave combination method has the

potential to replace 30% of rice flour by weight in a gluten-free, sugar-free cookie recipe.
RS-rich mung bean starch cookie can give the spread ratio, volume, hardness, color,
appearance, texture, odor, taste, and acceptability comparable to the sugary and flourbased one. Replacing the modified starch reduced the glycemic index (GI) by 51.7%. In
conclusion, the starch from mung bean variety DX044, isolated using the method with
soaking in NaHSO3 0.15%, was the most suitable for RS production were using the
combination of debranching and microwave treatment followed by retrogradation at 4oC.
The RS-rich mung bean starch was good substituted material for rice flour to produce the
gluten-free, and low glycemic index cookies.

v


LỜI CÁM ƠN
Với lịng biết ơn sâu sắc tơi xin bày tỏ lời cám ơn đến PGS.TS. Phạm Văn Hùng, PGS.TS.
Phan Ngọc Hòa đã định hướng, dẫn dắt, chỉ bảo và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho
tôi trong suốt q trình nghiên cứu.
Đồng thời, tơi xin trân trọng cảm ơn Quý Thầy Cô trong Ban giám hiệu, Quý Thầy Cơ
Khoa Kỹ thuật Hóa học, Viện Cơng nghệ Sinh học và Thực phẩm, Bộ môn Công nghệ
Thực phẩm của Trường Đại học Bách khoa, Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí
Minh đã hỗ trợ tài chính, trang thiết bị, địa điểm và đóng góp ý kiến cho nghiên cứu trong
q trình thực hiện thí nghiệm và viết bài luận văn này.
Nhân đây, tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các anh chị trong các đơn vị đo
lường, thực nghiệm đã tạo điều kiện cho tôi được trực tiếp thí nghiệm trên thiết bị đơn vị
có như Trung tâm Phân tích và Chuyển giao Cơng nghệ thuộc Trường Đại học Nguyễn
Tất Thành, Viện Hóa, Trường Đại học Quốc tế, Trung tâm Công nghệ Nano, Khu Công
nghệ cao, Cơng ty Sài Gịn Sourdough.
Cuối cùng tơi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã động viên, chia
sẻ khó khăn trong thời gian tôi thực hiện luận án.
Một lần nữa tôi xin trân trọng cảm ơn!

vi


MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH ẢNH……………………………………………………………....x
DANH MỤC BẢNG BIỂU ............................................................................................ xii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ............................................................................... xiv
MỞ ĐẦU ...........................................................................................................................1
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU, MỤC TIÊU VÀ NHIỆM
VỤ NGHIÊN CỨU………………………………………………………………...……4
Đậu xanh và tinh bột đậu xanh ............................................................................4
1.1.1

Đậu xanh .......................................................................................................4

1.1.2

Tinh bột đậu xanh..........................................................................................8

Giới thiệu về tinh bột kháng ..............................................................................22
1.2.1

Khái niệm, phân loại và cấu trúc của tinh bột kháng ..................................22

1.2.2

Tính chất chức năng của tinh bột kháng .....................................................24

1.2.3

Tác dụng sinh lý của tinh bột kháng trong cơ thể người.............................26

1.2.4

Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành tinh bột kháng (RS) ...................28

Các phương pháp tạo tinh bột kháng .................................................................31
1.3.1

Giới thiệu chung các phương pháp .............................................................31

1.3.2

Phương pháp xử lý ẩm nhiệt bằng vi sóng ..................................................34

1.3.3

Phương pháp cắt nhánh bằng pullulanase ..................................................41

1.3.4

Giới thiệu các phương pháp kết hợp ...........................................................45

1.3.5

Q trình thối hóa hồ tinh bột và mối liên hệ với hàm lượng RS .............49

Sử dụng tinh bột kháng vào sản phẩm thực phẩm .............................................51
1.4.1

Giới thiệu chung về các ứng dụng của tinh bột kháng vào thực phẩm .......51

1.4.2

Khả năng ứng dụng của tinh bột kháng từ đậu đỗ ......................................53

1.5

Nhận định từ tổng quan, mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài ………………… ...54

CHƯƠNG 2

VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..............................56

Vật liệu ...............................................................................................................56
2.1.1

Nguyên liệu .................................................................................................56

2.1.2

Hóa chất.......................................................................................................57

2.1.3

Dụng cụ, thiết bị ..........................................................................................58

Phương pháp nghiên cứu ...................................................................................59

vii


2.2.1

Sơ đồ nội dung nghiên cứu .........................................................................59

2.2.2

Phương pháp thu nhận tinh bột đậu xanh ....................................................62

2.2.3

Phương pháp tách tinh bột đậu xanh có sử dụng các chất hỗ trợ làm sạch.63

2.2.4

Phương pháp làm giàu tinh bột kháng từ đậu xanh bằng vi sóng ...............64

2.2.5

Phương pháp làm giàu tinh bột kháng từ đậu xanh bằng enzyme ..............66

2.2.6 Phương pháp làm giàu tinh bột kháng từ đậu xanh bằng kết hợp enzyme và
vi sóng .....................................................................................................................69
2.2.7 Phương pháp xác định ảnh hưởng của quá trình thối hóa đến khả năng làm
giàu tinh bột kháng ..................................................................................................70
2.2.8

Phương pháp sản xuất bánh quy .................................................................70

2.2.9

Các phương pháp phân tích .........................................................................72

Xử lý số liệu .......................................................................................................80
CHƯƠNG 3

KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ................................................................81

Đặc tính tinh bột của các giống đậu xanh khác nhau.........................................81
3.1.1

Thành phần hóa học của hạt và tinh bột thu nhận từ 8 giống đậu xanh .....81

3.1.2. Hình thái và kích thước của tinh bột thu nhận từ 8 giống đậu xanh………..84
3.1.3

Thành phần và cấu trúc phân tử của tinh bột thu nhận từ 8 giống đậu xanh..85

3.1.4

Đặc tính lý-hóa của 8 loại tinh bột thu nhận ...............................................87

3.1.5

Hàm lượng tinh bột kháng của 8 loại tinh bột thu nhận..............................89

Tách tinh bột đậu xanh bằng phương pháp sử dụng chất hỗ trợ làm sạch.........90
3.2.1 Hiệu suất thu nhận và thành phần hóa học của các mẫu tinh bột đậu xanh

tách với các chất hỗ trợ làm sạch khác nhau ...........................................................91
3.2.2 Hình thái của tinh bột đậu xanh thu nhận từ việc sử dụng các loại chất hỗ trợ
làm sạch ...................................................................................................................93
3.2.3

Thành phần, cấu trúc phân tử của các mẫu tinh bột đậu xanh ....................95

Xử lý tinh bột đậu xanh bằng phương pháp vi sóng: ảnh hưởng của một số điều
kiện xử lý đến hàm lượng RS và cấu trúc của tinh bột ...............................................99
3.3.1 Ảnh hưởng của mức năng lượng vi sóng đến hàm lượng RS và sự thay đổi
trong cấu trúc phân tử của tinh bột ..........................................................................99
3.3.2 Ảnh hưởng của độ ẩm tinh bột khi vi sóng đến hàm lượng RS và sự thay đổi
trong cấu trúc phân tử của tinh bột ........................................................................102
3.3.3 Ảnh hưởng của thời gian vi sóng đến hàm lượng RS và sự thay đổi trong cấu
trúc phân tử của tinh bột ........................................................................................105

viii


Xử lý tinh bột đậu xanh bằng phương pháp enzyme: ảnh hưởng của một số điều
kiện cắt nhánh đến hàm lượng RS và cấu trúc của tinh bột ......................................108
3.4.1 Ảnh hưởng của nồng độ enzyme đến hàm lượng RS và cấu trúc phân tử của
tinh bột……………………………………………….…………………………..108
3.4.2
bột

Ảnh hưởng của tỷ lệ tinh bột: đệm đến hàm lượng RS và cấu trúc của tinh
...................................................................................................................110

3.4.3 Ảnh hưởng của thời gian thủy phân bằng enzyme đến hàm lượng RS và cấu

trúc của tinh bột .....................................................................................................113
Xử lý tinh bột đậu xanh bằng phương pháp đơn lẻ và kết hợp giữa enzyme và vi
sóng: ảnh hưởng của điều kiện xử lý đến hàm lượng RS và cấu trúc kết tinh của tinh
bột ..........................................................................................................................114
Thối hóa tinh bột đậu xanh: ảnh hưởng của nhiệt độ thối hóa đến hàm lượng
RS và cấu trúc phân tử của tinh bột ...........................................................................119
3.6.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ thối hóa đến hàm lượng RS và sự thay đổi chỉ số
đường huyết của tinh bột .......................................................................................119
3.6.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ thối hóa đến hình thái và cấu trúc phân tử của hạt
tinh bột………………………………………………………………..………….122
Ứng dụng tinh bột đậu xanh có RS cao trong sản xuất bánh quy không đường,
không gluten: ảnh hưởng của lượng tinh bột thay thế đến chất lượng và chỉ số đường
huyết của bánh…………………………………………………….………………..129
3.7.1 Ảnh hưởng của hàm lượng tinh bột đậu xanh có RS cao đến tính chất vật lý
của bánh quy ..........................................................................................................130
3.7.2 Ảnh hưởng của hàm lượng tinh bột đậu xanh có RS cao đến đặc tính cấu trúc
của bánh quy ..........................................................................................................132
3.7.3
CHƯƠNG 4

Đánh giá chất lượng sản phẩm bánh quy ..................................................135
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................142

Kết luận ............................................................................................................142
Kiến nghị ..........................................................................................................142
DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ ..............................................................144
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................145
PHỤ LỤC ......................................................................................................................173

ix

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Cấu trúc của amylose và amylopectin ..............................................................10
Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý cơ sở tổ chức của hạt tinh bột................................................12
Hình 1.3 Các kiểu đóng gói khác nhau của các tinh thể xoắn kép trong loại A, B và biểu
hiện trên phổ XRD ...........................................................................................................13
Hình 1.4 Đồ thị thể hiện đặc tính hồ điển hình của tinh bột ...........................................17
Hình 1.5 Mơ tả vị trí tiêu hóa và mức đáp ứng đường huyết của các loại tinh bột .........17
Hình 1.6 Mơ hình cấu trúc của các loại tinh bột kháng...................................................22
Hình 1.7 Hiệu ứng chức năng nổi bật của việc tiêu thụ tinh bột kháng ..........................27
Hình 1.8 Ảnh hưởng của tinh bột kháng đến sức khỏe ...................................................27
Hình 1.9 Sơ đồ liệt kê các phương pháp biến đổi tinh bột nhằm gia tăng RS ................31
Hình 1.10 Sơ đồ của hiệu ứng làm nóng nhanh bởi vi sóng lên cấu trúc tinh bột. .........36
Hình 1.11 Sơ đồ các bước thực hiện trong làm giàu tinh bột kháng bằng vi sóng .........37
Hình 1.12 Hoạt động của enzyme pullulanase ................................................................42
Hình 1.13 Mơ tả hoạt động của enzyme cắt liên kết 1,6 glycosidic trong phân tử AP ...42
Hình 1.14 Sơ đồ cấu trúc kết tinh của tinh bột cắt nhánh (DBS) ....................................42
Hình 1.15 Sơ đồ các bước thực hiện trong làm giàu tinh bột kháng bằng enzyme
pullulanase .......................................................................................................................42
Hình 1.16 Biểu đồ thối hóa của phân tử AM . ...............................................................49
Hình 1.17 Mơ hình một phần của mạng AM (a) và mạng AP (b) thối hóa ...................49
Hình 2.1 Sơ đồ nội dung nghiên cứu ...............................................................................60
Hình 2.2 Sơ đồ quy trình thu nhận tinh bột đậu xanh .....................................................62
Hình 2.3 Sơ đồ quy trình khảo sát quá trình tách và tinh sạch tinh bột đậu xanh có hỗ trợ
của các chất làm sạch.......................................................................................................64
Hình 2.4 Sơ đồ quy trình biến đổi tinh bột trong làm giàu RS bằng vi sóng ..................65
Hình 2.5 Sơ đồ quy trình biến đổi tinh bột trong làm giàu RS bằng enzyme .................67
Hình 2.6 Sơ đồ quy trình làm giàu RS bằng enzyme kết hợp vi sóng ............................65
Hình 2.7 Sơ đồ quy trình khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ thối hóa đến hàm lượng RS

và cấu trúc phân tử của tinh bột .......................................................................................70
Hình 3.1 Hình thái hạt tinh bột của 8 giống đậu xanh.....................................................84
Hình 3.2 Độ trương nở của các loại tinh bột đậu xanh ...................................................87
Hình 3.3 Hàm lượng tinh bột kháng (RS) của các loại tinh bột ......................................89
Hình 3.4 Hiệu suất thu nhận tinh bột khi sử dụng các loại chất hỗ trợ làm sạch ............91
Hình 3.5 Hình thái hạt tinh bột thu nhận từ việc sử dụng các loại chất hỗ trợ làm sạch 94
Hình 3.6 Hàm lượng AM của tinh bột thu nhận từ việc sử dụng các loại chất hỗ trợ làm
sạch ..................................................................................................................................95

x


Hình 3.7 Phổ XRD của tinh bột thu nhận từ việc sử dụng các loại chất hỗ trợ làm sạch....96
Hình 3.8 Phổ FTIR của tinh bột thu nhận từ việc sử dụng các loại chất hỗ trợ làm sạch...97
Hình 3.9 Hàm lượng RS của tinh bột thu nhận khi thay đổi mức năng lượng vi sóng ...99
Hình 3.10 Hàm lượng AM của tinh bột thu nhận khi thay đổi mức năng lượng vi sóng..100
Hình 3.11 Hàm lượng RS của tinh bột thu nhận khi thay đổi độ ẩm tinh bột trong vi sóng
.......................................................................................................................................103
Hình 3.12 Hàm lượng AM của tinh bột thu nhận khi thay đổi độ ẩm tinh bột trong vi sóng
.......................................................................................................................................104
Hình 3.13 Hàm lượng RS của tinh bột có thời gian vi sóng khác nhau………………. .106
Hình 3.14 Hàm lượng AM của tinh bột có thời gian vi sóng khác nhau ......................106
Hình 3.15 Phổ Xray của tinh bột biến đổi từ các phương pháp ....................................116
Hình 3.16 Phổ FTIR của tinh bột biến đổi từ các phương pháp....................................118
Hình 3.17 Hình thái hạt tinh bột từ các phương pháp biến đổi .....................................118
Hình 3.18 Chênh lệch đường huyết trung bình của chuột sử dụng các mẫu tinh bột thối
hóa .................................................................................................................................122
Hình 3.19 Chỉ số đường huyết của chuột khi sử dụng các mẫu tinh bột thối hóa ở nhiệt
độ khác nhau ..................................................................................................................122
Hình 3.20 Hình thái hạt tinh bột biến đổi bằng các phương pháp và thối hóa ở nhiệt độ

khác nhau .......................................................................................................................123
Hình 3.21 Phổ XRD của tinh bột sau thối hóa ở nhiệt độ và phương pháp biến đổi khác
nhau ...............................................................................................................................124
Hình 3.22 Phổ FTIR của tinh bột sau thối hóa ở nhiệt độ và phương pháp biến đổi khác
nhau ...............................................................................................................................126
Hình 3.23 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân-NMR rắn của các mẫu tinh bột thoái hóa ......127
Hình 3.24 Một số hình ảnh của các mẫu bánh có sử dụng loại bột khác nhau. ............131
Hình 3.25 Hình ảnh mặt cắt ngang của các mẫu bánh quy. ..........................................135
Hình 3.26 Chênh lệch đường huyết của chuột trong thời gian tiêu hóa các mẫu bánh quy
.......................................................................................................................................138
Hình 3.27 Chỉ số đường huyết của chuột khi ăn các mẫu bánh quy .............................138

xi


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Đặc điểm đặc trưng của một số giống đậu xanh phổ biến ở Việt Nam .………5
Bảng 1.2 Sản xuất đậu xanh ở một số nước Đơng Nam Á, 2016 – 2017..........................6
Bảng 1.3 Hình dạng, kích thước và trạng thái bề mặt của hạt tinh bột đậu xanh..............9
Bảng 1.4 Bảng chỉ số mô tả cấu trúc phân tử của tinh bột đậu xanh được trồng ở một số
quốc gia............................................................................................................................11
Bảng 1.5 Cấu trúc phân tử trong tổ chức hạt của một số loại tinh bột đậu xanh ............14
Bảng 1.6 Đặc tính trương nở và hịa tan của tinh bột đậu xanh ......................................15
Bảng 1.7 Đặc tính hồ của tinh bột đậu xanh ...................................................................16
Bảng 1.8 Khả năng tiêu hóa bằng in vitro của một số loại tinh bột đậu xanh.................18
Bảng 1.9 Bảng hiệu suất, thành phần hóa học của tinh bột đậu xanh có nguồn gốc và
phương pháp thu nhận khác nhau ....................................................................................21
Bảng 1.10 Tính chất chức năng của các chế phẩm thương mại RS2 và RS3 .................25
Bảng 1.11 Xử lý thủy nhiệt với các loại tinh bột đậu đỗ.................................................33
Bảng 1.12 Xử lý ẩm nhiệt bằng vi sóng với các loại tinh bột .........................................39

Bảng 1.13 Xử lý cắt nhánh bằng pullulanase với các loại tinh bột .................................44
Bảng 1.14 Xử lý bằng các phương kết hợp với các loại tinh bột ....................................47
Bảng 1.15 Lợi ích của tinh bột kháng trong các sản phẩm RS thương mại ....................52
Bảng 2.1 Bảng các hóa chất được sử dụng trong nghiên cứu .........................................57
Bảng 2.2 Bảng dụng cụ, thiết bị sử dụng trong nghiên cứu ............................................58
Bảng 2.3 Bảng các yếu tố cố định trong phương pháp xử lý tinh bột bằng vi sóng ...…65
Bảng 2.4 Bảng bố trí thí nghiệm khảo sát về mức năng lượng vi sóng đến %RS……. .66
Bảng 2.5 Bảng bố trí thí nghiệm khảo sát về độ ẩm tinh bột đến %RS………………. .66
Bảng 2.6 Bảng bố trí thí nghiệm khảo sát về thời gian vi sóng đến %RS …….……….66
Bảng 2.7 Bảng các yếu tố cố định trong phương pháp xử lý tinh bột bằng enzyme. …….68
Bảng 2.8 Bảng bố trí thí nghiệm khảo sát về nồng độ enzyme đến %RS ………… ….68
Bảng 2.9 Bảng bố trí thí nghiệm khảo sát về tỷ lệ tinh bột/đệm đến %RS ................….68
Bảng 2.10 Bảng bố trí thí nghiệm khảo sát về thời gian thủy phân đến %RS ................69
Bảng 2.11 So sánh hình thái, cấu trúc của các mẫu tinh bột có RS cao nhất ở các phương
pháp xử lý đơn lẻ và kết hợp …………………………………………………………..69
Bảng 2.12 Bảng thành phần nguyên liệu trong công thức bánh quy …………………..71
Bảng 2.13 Các phương pháp xác định thành phần hóa học và chỉ tiêu vi sinh …………..72
Bảng 3.1 Thành phần hóa học của hạt từ 8 giống hạt đậu xanh ......................................81
Bảng 3.2 Hiệu suất tách tinh bột và thành phần hóa học của 8 loại tinh bột đậu xanh ...82
Bảng 3.3 Thành phần và cấu trúc phân tử của tinh bột thu nhận từ 8 giống đậu xanh ...86
Bảng 3.4 Đặc tính hồ của 8 loại tinh bột đậu xanh .........................................................88
Bảng 3.5 Thành phần hóa học của tinh bột thu nhận từ việc sử dụng các loại chất hỗ trợ
làm sạch ...........................................................................................................................92

xii


Bảng 3.6 Kích thước và màu sắc của hạt tinh bột thu nhận từ việc sử dụng các loại chất
hỗ trợ làm sạch.................................................................................................................93
Bảng 3.7 Một số chỉ số thể hiện cấu trúc phân tử của hạt tinh bột đậu xanh thu nhận từ

việc sử dụng các loại chất hỗ trợ làm sạch ......................................................................97
Bảng 3.8 DPn và sự phân bố nhánh trong AP của tinh bột biến đổi ở các mức năng lượng
vi sóng khác nhau ..........................................................................................................101
Bảng 3.9 DPn và sự phân bố nhánh trong AP của tinh bột biến đổi theo các mức độ ẩm
tinh bột trong vi sóng .....................................................................................................105
Bảng 3.10 DPn và sự phân bố nhánh trong AP của tinh bột được xử lý ở các mức thời
gian vi sóng ....................................................................................................................107
Bảng 3.11 Hàm lượng RS, AM, DP13-36 và DPn của tinh bột biến đổi theo các nồng độ
enzyme ...........................................................................................................................108
Bảng 3.12 Sự phân bố chiều dài mạch của tinh bột được biến đổi theo các nồng độ enzyme
.......................................................................................................................................109
Bảng 3.13 Hàm lượng RS, AM, DP13-36 và DPn của tinh bột được xử lý theo các tỷ lệ
tinh bôt/đệm ...................................................................................................................111
Bảng 3.14 Sự phân bố chiều dài mạch của tinh bột được xử lý theo các tỷ lệ tinh bột/đệm
.......................................................................................................................................112
Bảng 3.15 Hàm lượng RS, AM, DP13-36 và DPn của tinh bột được xử lý theo các thời
gian thủy phân ...............................................................................................................113
Bảng 3.16 Sự phân bố chiều dài mạch của tinh bột được xử lý theo các thời gian thủy
phân ...............................................................................................................................114
Bảng 3.17 Hàm lượng RS, AM, DPn và phân bố chiều dài mạch của AP ở điều kiện xử
lý tốt nhất của 3 phương pháp .......................................................................................115
Bảng 3.18 Một số chỉ số thể hiện cấu trúc phân tử của tinh bột xác định bằng XRD và
FTIR tại các điều kiện xử lý tốt nhất của 3 phương pháp .............................................117
Bảng 3.19 Mức độ tiêu hóa ống nghiệm của tinh bột sau thối hóa .............................120
Bảng 3.20 Một số chỉ số thể hiện cấu trúc phân tử của tinh bột sau thối hóa thơng qua
việc phân tích phổ XRD và FTIR ..................................................................................125
Bảng 3.21 Một số chỉ số thể hiện cấu trúc phân tử của tinh bột thối hóa thơng qua việc
phân tích phổ13CNMR ..................................................................................................128
Bảng 3.22 Kết quả đo màu của bánh quy ở các công thức thay thế tinh bột đậu xanh giàu
RS ..................................................................................................................................130

Bảng 3.23 Đặc tính vật lý và cơ lý của các mẫu bánh quy............................................132
Bảng 3.24 Mức độ tiêu hóa thử nghiệm trong ống nghiệm của các mẫu bánh quy .….136
Bảng 3.25 Điểm đánh giá cảm quan của các mẫu bánh quy .........................................139
Bảng 3.26 Thành phần hóa học của các mẫu bánh quy ................................................140
Bảng 3.27 Chỉ tiêu vi sinh và kim loại nặng của bánh quy có tỷ lệ thay thế tinh bột đậu
xanh giàu RS tốt nhất (RS30) ........................................................................................141

xiii


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
AM
AMG
AP

Amylose
Amyloglucosidase
Amylopeptin
̅̅̅̅̅
DPn
Average Degree of Polymerization – mức độ trùng hợp trung bình
̅̅̅̅̅
CLn
Average Chain Length - chiều dài chuỗi trung bình
RDS
Rapid Digestible Starch – Tinh bột tiêu hóa nhanh
SDS
Slow Digestible Starch – Tinh bột tiêu hóa chậm
RS
Resistant Starch – Tinh bột kháng (tiêu hóa)

GI
Glycemic Index- chỉ số đường huyết
In vitro
Thử nghiệm trong ống nghiệm
In vivo
Nghiên cứu trên động vật
WHO
World Health Organization – Tổ chức Y tế thế giới
USDA
United States Department of Agriculture – Bộ Nông nghiệp Hoa Kì
HMT
Heat moisture- Nhiệt ẩm
DMSO
dimethyl sulfoxide
OSA
1-octenyl succinic anhydride
FAO
Food and Agricultural Organization – Tổ chức Nông lương Liên Hiệp
Quốc
SEM
Scanning Electron Microscope – Kính hiển vi điện tử quét
XRD
X-Ray Diffraction- Nhiễu xạ tia X
FTIR
Fourier Transform Infrared Spectroscopy- Quang phổ hồng ngoại biến
đổi Fourier
LDS
Laser Diffraction particle Size distribution- Phân bố kích thước hạt
bằng laze
13CNMRsolid 13C Nuclear Magnetic Rosonance solid- Cộng hưởng từ hạt nhân chất

rắn
HPAEC-PAD High Performance Anion Exchange Chromatography with Pulsed
Amperometric Detection- Sắc ký trao đổi ion hiệu năng cao đầu dò
xung điện
ĐvG
Đơn vị glucose
TB
Tinh bột
ĐX
Đậu xanh
PUL
Pullulanase
ISA
Isoamylase
TPHH
Thành phần hóa học
DO
Degree of order- Mức độ trật tự phân tử trong phân tích FTIR
DD
Degree of double helix- Mức độ xoắn kép trong phân tích FTIR

xiv


MỞ ĐẦU
Hiện nay bệnh đái tháo đường, thừa cân, béo phì và ung thư đại trực tràng đang trở thành
những bệnh phổ biến trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng. Hội đái tháo đường
Quốc tế (IDF) thống kê năm 2019 có hơn 463 triệu người mắc bệnh, trong đó có 1,6 triệu
người chết/năm và dự đốn tử vong lớn vào năm 2030. Một trong những nguyên nhân
gây ra vấn đề này là do khẩu phần ăn liên quan đến tinh bột. Về thừa cân, béo phì, có đến

35,8 triệu ca mắc bệnh và 2,8 triệu người chết/năm với độ tuổi ngày càng trẻ hóa [1]. Số
liệu của WHO năm 2018 [2] cũng chỉ ra rằng hằng năm có 1,8 triệu ca tử vong về ung
thư đại trực tràng, đứng thứ 3 trong số 9,6 triệu ca tử vong/năm về các bệnh ung thư. Thói
quen sử dụng nhiều tinh bột có thể dẫn đến nguy cơ mắc những căn bệnh trên đây ngày
càng lớn hơn. Do đó, giới nghiên cứu ngày càng quan tâm hơn đến việc tạo các sản phẩm
từ tinh bột có khả năng sinh đường thấp [3].
Phần tinh bột thốt khỏi q trình tiêu hóa ở ruột non và được xác định khơng thể tiêu
hóa được trong vịng 120 phút gọi là tinh bột kháng tiêu hóa - RS. Tinh bột kháng là
nguồn carbohydrate khơng tiêu hóa dồi dào nhất, rất tốt cho các bệnh nhân đái tháo đường
và có thể quan trọng như NSP (polysacarit không chứa tinh bột). Chúng làm tăng cường
hấp thu khoáng và ngăn ngừa các bệnh viêm ruột, ung thư đại trực tràng (IBD) [4]. Tiềm
năng của RS không chỉ như một chất xơ ăn kiêng mà chúng có nhiều chức năng sinh lý
tốt khác. Chẳng hạn như RS có khả năng tăng sinh vi khuẩn tạo các axit béo chuỗi ngắn
(SCFAs) trong đó có butyric giúp hỗ trợ sức khỏe đường ruột [5], [6], [7]. RS không chỉ
thể hiện tác dụng sinh lý kể trên mà cịn có những tính chất chức năng đặc biệt trong chế
biến thực phẩm [8], [9]. Tùy thuộc vào phương pháp biến đổi tinh bột tạo RS mà những
tính chất này có thể khác nhau. Tuy nhiên các tính chất nổi trội chủ yếu có ích trong việc
cải thiện chất lượng trong các sản phẩm bánh khơ thường được đề cập là kích thước hạt
mịn, mùi dễ chịu, màu trắng, nhiệt độ hồ hóa cao, khả năng liên kết nước kém, trương nở
tốt, tạo gel tốt, giữ kết cấu giòn, xốp [10], [11], [12]. Sản phẩm thực phẩm có nguồn tinh
bột được thay thế bằng RS có thể đem lại sự cải thiện về một số chỉ tiêu chất lượng trong
sản xuất đồng thời còn giữ vai trò như một prebiotic mang lại lợi ích cho sức khỏe người
tiêu dùng [13], [14], [15], [16], [17].
Các đặc tính sinh lý, tính chất chức năng cũng như hàm lượng RS khác nhau tùy thuộc

1


vào nguồn gốc, loại nguyên liệu và phương pháp biến đổi [18]. Do vậy, các nhà khoa học
khơng ngừng tìm kiếm nguồn nguyên liệu tại khu vực để gia tăng lượng tinh bột kháng

này. Đậu xanh được biết đến với lợi thế là nguồn tinh bột lớn và khó tiêu [19], [20], [21],
[22]. Ủy ban về chế độ ăn lành mạnh từ hệ thống thực phẩm bền vững (The EAT-Lancet
Commission on Healthy Diets from Sustainable Food Systems) kết luận rằng mức tiêu
thụ các loại đậu trên toàn cầu sẽ tăng gấp đôi vào năm 2050 [24]. Ở Việt Nam nguồn
cung nguyên liệu này khá dồi dào do điều kiện tự nhiên và khí hậu thích hợp. Số liệu năm
2018 thống kê diện tích trồng là 80.339 ha, với tổng sản lượng là 83,668.8 tấn/năm [25].
Ưu thế của việc chọn đậu xanh làm nguồn tạo RS còn nằm ở chỗ khả năng tách và làm
sạch tinh bột dễ dàng. Hơn thế nữa hạt tinh bột đậu xanh nhẵn, mịn, nhỏ, hàm lượng
amylose (AM), RS cao, phân bố nhánh của amylopectin (AP) trong khoảng 13-36 ĐvG
lớn [26], [27], [28] là điều kiện tốt để làm giàu RS. Bên cạnh đó, về mặt tính chất chức
năng, tinh bột đậu xanh cịn thể hiện ưu điểm như độ trương nở thấp, tính chất hồ hóa tốt
tạo độ đàn hồi, tạo gel tốt có thể thuận lợi cho việc ứng dụng vào các sản phẩm sợi hoặc
bánh có độ ẩm thấp [12], [29], [30], [31]. Các đặc điểm vốn có của tinh bột đậu xanh như
kể trên cần được nghiên cứu và làm rõ.
Không chỉ tìm kiếm các nguồn ngun liệu có nhiều lợi thế, các phương pháp làm giàu
tinh bột kháng cần được chọn lọc cho phù hợp. Các tác nhân vật lý và enzym được quan
tâm nhiều hơn so với các tác nhân hóa học trong việc gia tăng hàm lượng RS do tính an
tồn trong tồn dư [3], [32], [33], [34]. Ưu điểm của các phương pháp này là hiệu quả cao
nhưng nhược điểm là thời gian kéo dài và tốn kém. Sử dụng enzyme pullulanase là
phương pháp hữu hiệu để cắt các nhánh trong phân tử AP tạo ra lượng mạch thẳng ngắn
và trung bình- điều kiện để tăng khả năng xoắn, tạo độ kết tinh hình thành RS [35]. Trong
khi đó, vi sóng là phương pháp gia nhiệt vật lý an tồn có lợi thế về thời gian xử lý ngắn,
cắt mạch AM và tạo điều kiện cho các mạch ngắn sát nhau có thể dễ dàng tạo xoắn képmột cơ sở làm tăng RS [36], [37], [38], [39]. Các phương pháp kết hợp tỏ ra hiệu quả hơn
được nhiều nhà khoa học chú ý [13], [40], [41], [42]. Do vậy, sự kết hợp hai biện pháp
enzyme và gia nhiệt bằng vi sóng để biến đổi loại tinh bột đậu xanh có hàm lượng AM
cao với mục đích làm giàu RS và ứng dụng vào sản phẩm bánh quy không gluten, sinh
đường thấp là một quy trình đáng quan tâm nghiên cứu.

2

Chính vì vậy, luận án “Nghiên cứu sản xuất tinh bột kháng tiêu hóa từ tinh bột đậu
xanh và ứng dụng trong chế biến thực phẩm” được thực hiện nhằm chọn được loại
nguyên liệu đậu xanh được trồng tại Việt Nam phù hợp với việc gia tăng RS, đồng thời
phát triển phương pháp làm giàu RS hiệu quả và ứng dụng trong chế biến bánh quy không
gluten sinh đường thấp. Từ đó, có thể hiểu rõ hơn bản chất của sự hình thành RS sẵn có
trong đậu xanh, ảnh hưởng của các thơng số kỹ thuật trong quy trình biến đổi tinh bột
trong làm giàu tinh bột kháng và tính chất chức năng của loại tinh bột sau biến đổi.
Ý nghĩa thực tiễn:
- Gia tăng giá trị của đậu xanh thông qua việc tạo sản phẩm tinh bột kháng.
- Xây dựng được quy trình làm giàu tinh bột kháng bằng sự kết hợp xử lý tinh bột đậu
xanh bằng enzyme và vi sóng.
- Góp phần đa dạng hóa sản phẩm thực phẩm từ tinh bột đậu xanh giàu tinh bột kháng
phục vụ cho đối tượng ăn kiêng và bệnh nhân đái tháo đường.
Ý nghĩa khoa học:
- Xác định được các chỉ dấu trong thành phần và cấu trúc phân tử để lựa chọn loại tinh
bột đậu xanh phù hợp cho sản xuất tinh bột kháng.
- Thiết lập phương pháp làm giàu tinh bột kháng bằng phương pháp enzyme có hỗ trợ vi
sóng thơng qua việc xác định quy luật ảnh hưởng của các thông số kỹ thuật đến thành
phần và cấu trúc phân tử của tinh bột khi xử lý.
- Xác định khả năng thay thế và cải thiện chất lượng bánh quy không đường, không gluten
của tinh bột đậu xanh giàu tinh bột kháng.

3


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU, MỤC TIÊU VÀ
NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU
Đậu xanh và tinh bột đậu xanh
1.1.1 Đậu xanh

1.1.1.1 Giới thiệu chung
Đậu xanh hay đỗ xanh (Mung bean, green gram) là tên thường gọi của loài Vigna
radiata (L.) R. Wilczek. Theo Tổ chức Nông lương Thế giới (FAO), loài đậu xanh (Vigna
radiata) bắt nguồn từ Ấn độ và Trung Á, sau đó lan sang nhiều khu vực khác của Châu
Á.
Sự phân bố rộng rãi của cây đậu xanh từ Châu Á đến Châu Phi, Châu Âu, Châu Úc là do
cây đậu xanh có khả năng thích ứng rộng, chịu hạn khá và có thể thích nghi với các vùng
có điều kiện khắc nghiệt [43]. Hơn thế nữa, các nốt sần trên rễ cây đậu xanh cịn có khả
năng cố định nitơ, cải tạo và làm giàu chất dinh dưỡng cho đất [43]. Nhưng hơn hết vẫn
là hạt đậu xanh, sản phẩm quan trọng của quá trình canh tác cây, được sử dụng nhiều làm
thực phẩm với các tác dụng dược lý xác định.
Ở Việt Nam đậu xanh được trồng trên khắp cả nước từ Bắc chí Nam. Đây là loài cây rau
quan trọng và là một loại đậu có giá trị đặc biệt trong văn hóa ẩm thực Việt Nam. Bên
cạnh đó, do có ưu thế về chu kỳ sinh trưởng ngắn (60 – 80 ngày từ lúc mọc mầm đến
chín), kỹ thuật canh tác đơn giản, trồng được nhiều vụ trong năm, dễ luân canh, tăng vụ,
trồng xen, trồng gối với nhiều loại cây khác nên ngày càng được phát triển mạnh. Đậu
xanh đã trở thành cây rất được ưa thích trong hệ thống đa canh hay khi chuyển dịch cơ
cấu cây trồng.
Cây đậu xanh (Vigna radiata) là một chi Đậu (đỗ) (Vigna) gồm có 3 thứ (phân loài): V.
radiata var. Grandiflora; V. radiata var. Radiata; V. radiata var. Sublobata, phổ biến
nhất là thứ V. radiata var. Radiata. Dưới thứ có nhiều giống khác nhau, được trồng, chọn
lọc và lai tạo phù hợp với từng vùng đất. Các giống đậu xanh được trồng phổ biến ở Việt
Nam có những đặc điểm đặc trưng thể hiện trong Bảng 1.1 dưới đây.

4


Bảng 1.1 Đặc điểm đặc trưng của một số giống đậu xanh phổ biến ở Việt Nam
STT

Giống đậu

1

KPS1

Đặc điểm hình thái
Giống nhập nội của Thái Lan, dòng hạt to, xanh tối, chín tập trung,
năng suất cao. Trồng nhiều ở miền Duyên hải Trung bộ.

2

V123

Giống dòng hạt xanh mỡ, hạt to, ruột vàng. Thời gian sinh trưởng
70 ngày. Trồng cả 3 vụ xuân, hè, thu đông, phổ biến ở cả vùng đồi
núi, trung du và đồng bằng.

3

T135

Giống dòng hạt to, xanh mốc, sinh trưởng ngắn 65 - 75 ngày, phân
cành khá 3 - 4 cành/ cây, năng suất cao, chịu thâm canh, chịu sâu
bệnh khá. Số quả/ cây, số hạt/ quả cao, khối lượng 1000 hạt từ 45
- 65g. Trồng vụ đông và xuân ở miền Bắc và miền Trung (đất đồi,
gị, bãi ven sơng).

4

DX044

Giống nhập nội, thích ứng trên diện rộng khắp cả nước ở cả 3 vụ
xuân, hè và thu. Cây cao 45 - 50 cm, thời gian sinh trưởng ở vụ
xuân là 80 ngày, vụ hè là 75 - 80 ngày, vụ thu đông là 90 ngày.
Hạt to, khối lượng 1000 hạt là 65 - 70g, đạt tiêu chuẩn xuất khẩu.

5

DX14

Giống nhập nội từ Hàn Quốc. Thích ứng trồng ở khu vực phía bắc.
Sản lượng ổn định.

6

DX208

Giống cao sản nhập nội, loại chín sớm, chịu hạn, chịu nóng, chống
đổ, chống chịu bệnh đốm lá và vàng lá tốt, trồng vụ Xuân và hè
(60 - 75 ngày), năng suất từ 14 -17 tạ/ha, phù hợp với nhiều vùng
đặc biệt vùng đất cát ven biển. Hạt to, mỡ bóng, ruột vàng, bở, 16
-18 quả/cây, khối lượng 1000 hạt 60 - 65g.

7

DXVN7

Giống lai tạo, chịu hạn cao, nhiệt độ cao, hạn chế đổ cây, hạt nhỏ,
hình trụ, mốc ở vỏ hạt. Phù hợp với Bắc Trung bộ, năng suất cao,

chín tập trung, thích hợp cho sản xuất các vụ Xuân, Hè và Đông.

8

TN182

Giống nhập nội, loại cao sản, 60 - 65 ngày, 3 vụ, trồng chủ yếu ở
miền Nam.

Trích nguồn: Trung tâm khảo nghiệm giống cây trồng Quốc Gia

5


Tất cả các giống trên đây đều được Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn quyết định
là giống quốc gia qua sự đề xuất của Trung tâm Khảo kiểm nghiệm giống cây trồng quốc
gia, Cục trồng trọt.
Về sản lượng, Châu Á sản xuất gần 90% tổng sản lượng đậu xanh trên thế giới [44], trong
đó Myanmar và Ấn độ chiếm hơn 50% [45]. Hầu hết lượng đậu xanh ở Ấn Độ dùng để
tiêu thụ trong nước, trong khi Myanmar là nước xuất khẩu lớn nhất khu vực Châu Á, với
mức tăng trung bình hàng năm là 28% (số liệu 2013 - 2014 của FAO, 2019) [44]. Theo
Trung tâm nghiên cứu và phát triển rau quả Châu Á, đã có hơn 5.000 mẫu giống trong
tập đoàn giống đậu xanh lớn nhất thế giới, trong đó có giống cho năng suất 18 - 25 tạ/ha
và thâm canh có thể đạt gần 40 tạ/ha. Đông Nam Á là một trong những vùng lãnh thổ
trồng nhiều đậu xanh (Bảng 1.2, [46]).
Bảng 1.2 Sản xuất đậu xanh ở một số nước Đông Nam Á, 2016 – 2017
Diện tích trồng
Sản lượng (1000
(1000 ha)
tấn)

Campuchia
45
54
Indonesia
207
244
Lào
2
3
Philipin
42
35
Thái Lan
82
86
Việt Nam
83
92
Trích nguồn: Teresa Sequeros, 2021 [267]
Nước

Năng suất trung
bình (tấn/ha)
1,18
1,18
0,84
1,04
1,11

Ở Việt Nam, đậu xanh là loại cây trồng đang được Chính phủ ưu tiên trong nhiều năm

gần đây để đáp ứng nhu cầu chuyển đổi cơ cấu cây trồng ở một số địa phương (Quyết
định số 150/2005/QĐ-TT ngày 20/6/2005). Cùng với quyết định của Chính phủ, Bộ Nơng
nghiệp đã đưa ra quyết định 3246/QĐ-BNN-KHCN về chiến lược nghiên cứu KHCN giai
đoạn 2013 - 2020 đề cập đến việc phát triển cây, con theo thế mạnh của địa phương.
Trong đó định hướng nghiên cứu và chuyển giao tiến bộ khoa học đến năm 2025 là chọn
tạo và phát triển các giống đậu xanh năng suất 1,2 - 2,5 tấn/ha, chống chịu sâu bệnh tốt,
ngắn ngày, chín tập trung, chất lượng tốt, có hàm lượng protein từ 20 - 22% thích hợp
nhiều vùng sinh thái. Từ nhiều năm nay, việc nghiên cứu và đánh giá các mẫu nhập từ
nước ngoài và thu thập trong nước đã được tiến hành ở các cơ sở nghiên cứu với số lượng
2.596 lượt mẫu giống. Một số giống đậu xanh mới có triển vọng được khảo nghiệm, tuyển

6


chọn, chọn lọc, thuần hóa trên từng vùng sinh thái và được Bộ Nông nghiệp và phát triển
nông thôn cho phép đưa vào sản xuất.
Diện tích trồng đậu xanh trong cả nước năm 2018 đạt 80.339 ha với năng suất bình quân
đạt 1,1 triệu tấn/ha, sản lượng là 83,668.8 tấn [25]. Các tỉnh phía Bắc và Bắc Trung bộ
tính đến Thừa Thiên Huế trồng với diện tích 24,817 ha, chiếm khoảng 31% diện tích
trồng đậu xanh cả nước, năng suất đạt 0,98 tấn/ha. Nam Trung bộ và Nam bộ diện tích
trồng cao hơn hẳn đạt 54,589.6 ha, năng suất 1,16 triệu tấn/ha, thu về 63,379.1 tấn (Viện
Quy hoạch, thiết kế Nông nghiệp, 2018). Đậu xanh được sử dụng ở Việt Nam chủ yếu là
sản xuất bánh khô (từ bột khô) hoặc nhân bánh (từ bột nhão nấu chín), miến (từ tinh bột)
và làm giá đỗ (từ việc nảy mầm hạt đậu).
1.1.1.2 Thành phần hóa học của hạt đậu xanh
Mỗi giống có đặc điểm hình thái, khả năng chống chịu, thích hợp với điều kiện thổ
nhưỡng khác nhau. Hơn thế nữa, ở cùng một loại chủng giống nhưng được trồng ở các
vùng địa lý khác nhau cũng có thành phần hóa học, đặc tính lý hóa cũng như giá trị dinh
dưỡng không giống nhau [48], [19], [20], [49]. Hạt của các loại đậu xanh được đánh giá
là nguồn dinh dưỡng rất phong phú, ngon, rẻ tiền vì chúng có lượng đạm cao hơn các loại

ngũ cốc khác. Protein chiếm 24% so với tổng lượng hạt, trong đó chủ yếu là glubulin
(60%) và albumin (25%), loại giàu các acid amin thiết yếu như phenylalanin, leucine,
isoleucine, valine, arginine và lysine [48], [362]. Lượng carbohydrate cao, trong đó tinh
bột chiếm phần lớn và cũng là nguồn dự trữ năng lượng chính. Ngồi ra, đậu xanh có
nhiều xơ, ít béo, giàu vitamin B, sắt, kali, và các chất chống oxy hóa [44], [27]. Theo ước
tính trung bình trong 100g ăn được, đậu xanh có chứa khoảng 49,6% carbohydrate, 15,4%
chất xơ, 20,9% protein, 1,3% béo, và cung cấp khoảng 325 kcal. Các vi chất dinh dưỡng
trong đó gồm 4,4 mg Fe, 139mg Mg, 350mg P, 180mg K, 1,62mg Zn, 1,16mg Cu, 620µg
Folate trong 100g đậu xanh [49].
Nguồn tinh bột dồi dào trong đậu xanh (30 - 45% trong carbohydrate) đã được sử dụng
rộng rãi trong thực tiễn sản xuất như miến, bánh khô [50], [51]. Các nghiên cứu chuyên
sâu gần đây cho thấy tiềm năng và lợi ích khác của tinh bột đậu xanh khi chúng có chứa
một lượng lớn tinh bột kháng tiêu hóa (Resistant Starch-RS) tự nhiên [52]. Điều này
không chỉ mang lại cảm giác no mà còn giúp ổn định lượng đường trong máu và lượng

7


insulin sau ăn. Có thể nói tinh bột đậu xanh trở thành lựa chọn tốt cho những người mắc
bệnh đái tháo đường, đồng thời cải thiện tình trạng kháng insulin và quản lý cân nặng của
cơ thể [26], [48].
Với những ưu điểm kể trên, nếu chỉ xem xét tinh bột đậu xanh dưới góc độ như một
nguồn thực phẩm cung cấp protein hay năng lượng là chưa đủ, chúng còn nhiều đặc tính
q báu hơn từ loại RS. Hình thái, thành phần cấu trúc, tổ chức phân tử và đặc tính lý-

hóa của tinh bột đậu xanh tự nhiên cần được đánh giá để có những tác động biến đổi
phù hợp cho việc làm gia tăng hàm lượng RS [53]. Các đặc điểm này phụ thuộc nhiều
vào chủng loại đậu và phương pháp tách tinh bột [54].
1.1.2 Tinh bột đậu xanh
1.1.2.1 Hình thái, cấu trúc và tổ chức phân tử của hạt tinh bột

• Hình thái của hạt tinh bột đậu xanh
Đặc điểm hình thái bao gồm hình dáng, kích thước và trạng thái bề mặt hạt sẽ mang lại
những hiểu biết căn bản về mối quan hệ của chúng với cấu trúc và tính chất của hạt tinh
bột [53]. Hình dáng và trạng thái bề mặt hạt tinh bột trong các nghiên cứu được xác định
bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM) [56]. Nhìn chung, tinh bột đậu xanh đều có hình
dạng hạt oval, elip hoặc hình cầu, trạng thái bề mặt nhẵn mịn, không rãnh, không lỗ, có
thể có vết lõm hoặc khơng, phụ thuộc nhiều vào chủng loại và nguồn gốc của đậu xanh
(Bảng 1.3). Kuriki và Imanaka (1999) nghiên cứu động học quá trình thủy phân tinh bột
giải thích rằng bề mặt nhẵn mịn, phẳng, không lỗ hay rãnh, cũng là nguyên nhân của sự
thủy phân hạn chế khi có enzyme tiêu hóa tấn cơng [61].
Sự phân bố kích thước hạt thường được xác định bằng cách sử dụng máy phân tích phân
bố kích thước hạt nhiễu xạ laze (LDS) [55]. Kích thước hạt tinh bột đậu xanh có chiều
dài từ 6,0 μm đến 60,0 μm với chiều rộng là 6,0 - 45,6 μm và có sự khác nhau ở vùng
trồng (Bảng 1.3). Chẳng hạn như đậu xanh ở Canada có chiều dài hạt tinh bột từ 10,0 32 μm và chiều rộng là 7 - 20 μm [57], ở Mỹ là 11,0 - 32,4 μm và 11,0 - 19,2 μm [5]
trong khi ở Ấn Độ là 10,0 - 49,2 μm và 7 - 30 μm [58]. So với tinh bột của các loại đậu
khác, tinh bột đậu xanh là loại có kích thước nhỏ [59], [19]. Sandhu và Lim (2008) đã chỉ
ra rằng hàm lượng RS của tinh bột họ đậu có tương quan nghịch với kích thước hạt tinh

8


bột, cụ thể, hàm lượng RS tăng theo thứ tự là đậu bồ câu< đậu đen< đậu lăng< đậu Hà
Lan< đậu gà < đậu xanh thì kích thước hạt tinh bột giảm tương ứng theo chiều ngược lại
[60]. Một số nghiên cứu kết luận rằng do kích thước hạt tinh bột đậu xanh nhỏ hơn so với
các loại tinh bột khoai tây và ngơ nên khó hồ hóa hơn và đó là một ngun nhân làm tăng
tính kháng tiêu hóa [62], [27]. Như vậy, hình thái hạt tinh bột đậu xanh cũng có thể ảnh
hưởng đến khả năng tiêu hóa của tinh bột, điều này phụ thuộc vào giống loại đậu xanh
và vùng trồng.
Bảng 1.3 Hình dạng, kích thước và trạng thái bề mặt của hạt tinh bột
đậu xanh

Nguồn gốc
Mỹ
Canada
Ấn Độ

Chiều
dài/ ĐK
(µm)
11,0 32,4
10,0 32,0
10,0 49,2

Chiều
rộng
(µm)
11,0 19,2
7 - 20
7,0 30,0

Hàn Quốc

17 - 17,6 -

Ấn độ

16,2 17,1
19,3 22,7

Mỹ
Thái Lan

•

22,09

-

Hình dạng

Trạng thái bề mặt

Oval, elip,
khơng đều

Nhẵn mịn, khơng
lỗ,
Nhẵn mịn, khơng
Trịn, oval,
lỗ
Bầu dục, trịn,
Có vết lõm trên
elip, khơng đều
hạt hình hạt đậu
Trơn nhẵn,
Hình cầu và oval
khơng rãnh
Oval lớn và trịn Trơn nhẵn,
nhỏ
khơng nứt
Hình hạt đậu,
Trơn nhẵn có

cầu
rãnh
Trơn nhẵn,
Oval
khơng nứt

Tài liệu tham khảo
Ma, 2017 [5]
Hoover, 2010 [53]
Andrabi, 2016 [58]
Kim, 2018 [19]
Kaur, 2011 [63]
Xu, 2013 [20]
Phrukwiwattanakul,
2014 [27]

Thành phần phân tử của hạt tinh bột đậu xanh

Tinh bột nói chung được cấu tạo từ 2 thành phần chính là amylose (AM) và amylopectin
(AP). AM là một polymer chủ yếu ở dạng mạch thẳng từ các đơn phân α-Dglucopyranose liên kết với nhau bằng liên kết α-1-4 glycosidic với một số ít nhánh nhỏ
qua liên kết α-1-6 glycosidic (khoảng 0,1%). AP có cấu trúc phân nhánh cao với khoảng
5% liên kết phân nhánh α-1-6 glycosidic (Hình 1.1).
Hizukuri (1986) [65] đã phân loại nhánh trong AP thành 3 loại A, B và C đồng thời đề
xuất dạng tổ chức của chúng theo mơ hình cụm (Hình 1.1). Nhánh A (DP 6−12) có mặt
trong một cụm duy nhất và gắn vào nhánh B hoặc C thông qua các liên kết α-1-6
glycosidic. Nhánh B mang nhánh A hoặc nhánh B khác có thể là B1 (DP 13−24), B2 (DP
25−36) hoặc B3 (DP > 37), tùy thuộc vào độ dài và số cụm mà chúng mang. Nhánh B1,

9