TỔNG QUAN VỀ CÂY KHOAI LANG
Giới thiệu về khoai lang
1.1 Đặc điểm thực vật cây khoai lang
Cây khoai lang hoai lang có nguồn gốc từ vùng nhiệt đới Châu Mỹ và đã được con người trồng cách đây hơn 5.000 năm Các bằng chứng khảo cổ học, ngôn ngữ học và sử học đều chỉ ra rằng Châu Mỹ, đặc biệt là Trung và Nam Mỹ, là nơi khởi nguồn của cây khoai lang Theo nghiên cứu của Engel (1970), những mẫu khoai lang khô từ hang động Colca Canyon ở Peru cho thấy chúng có niên đại từ 8.000 đến 10.000 năm.
Các nhà khảo cổ học đã phát hiện bằng chứng về cây khoai lang tại thung lũng Casmia, Peru, có niên đại khoảng 2000 năm trước công nguyên (Ugent và Podolski, 1983).
Bằng chứng ngôn ngữ học cho thấy cây khoai lang đã xuất hiện tại vùng Mayan của Trung Mỹ khoảng giữa năm 2600 đến 1000 trước công nguyên, cho thấy đây là nguồn lương thực quan trọng cho người Maya ở Trung Mỹ và người Peruvian ở vùng núi Andes, Nam Mỹ.
Theo O'Brien (1972) và Yen (1982), khoai lang có nguồn gốc chính xác từ Trung hoặc Nam Mỹ Tuy nhiên, cây khoai lang bắt đầu lan rộng ở Châu Mỹ khi người Châu Âu đầu tiên đến nơi này.
1.1.2 Phân loại thực vật học cây khoai lang
- Tên khoa học: Iopomoea batatas L.
1.1.3 Đặc điểm hình thái cây khoai lang
Khoai lang là một loại cây thân thảo, sống hàng năm, với thân mềm có khả năng bò hoặc leo Cây có hoa lưỡng tính, quả hình sóc, và lá đơn mọc cách, thường đều đặn hoặc có khía Khoai lang thuộc nhóm thực vật lớp 2 lá mầm và sở hữu nhiều đặc điểm nổi bật.
Trong thực tế sản xuất, căn cứ vào đặc tính, chức năng nhiệm vụ và mức độ phân hoá có thể chia rễ khoai lang thành 3 loại:
- Rễ con (còn gọi là rễ cắm, rễ nhỏ).
Thân khoai lang chủ yếu là thân bò, nhưng có một số giống thân đứng hoặc thân leo, với chiều dài có thể lên tới 3 - 4m, trung bình khoảng 1,5 - 2m và đường kính thân thường nhỏ, khoảng 0,3 - 0,6cm Trên thân có nhiều đốt, mỗi đốt mang một lá, với chiều dài trung bình từ 3 - 7cm Tiết diện thân thường tròn hoặc có cạnh, và một số giống có lông trên thân Màu sắc thân cũng đa dạng tùy thuộc vào từng giống, bao gồm trắng vàng, xanh đậm và xanh nhạt.
Lá khoai lang có cuống dài khoảng 10cm, giúp lá dễ dàng xoay về phía ánh sáng mặt trời Hình dạng và màu sắc của lá phụ thuộc vào giống, với các hình dạng như hình tiêm, mũi mác, hoặc xẻ thùy (nông, sâu hoặc chân vịt) Màu sắc lá có thể là vàng nhạt, xanh hoặc xanh đậm, và một số giống còn có sự khác biệt về màu sắc giữa lá thân và lá ngọn.
Hoa, quả và hạt khoai lang
Khoai lang, thuộc họ bìm bìm, có hoa hình chuông với cuống dài tương tự như hoa rau muống Hoa thường xuất hiện ở nách lá hoặc đầu ngọn thân, mọc đơn lẻ hoặc thành chùm từ 3 đến 7 bông Mỗi bông hoa chỉ nở một lần vào buổi sáng và sẽ héo vào giữa trưa.
Tràng hoa khoai lang có hình phễu, màu hồng tím, với cánh hoa dính liền Mỗi bông hoa gồm một nhị cái và năm nhị đực có chiều cao không đều, trong đó nhị đực đều thấp hơn nhị cái Sau khi hoa nở, nhị đực mới bắt đầu phát tán phấn Do phấn chín chậm và cấu trúc hoa không thuận lợi cho tự thụ phấn, tỷ lệ tự thụ phấn chỉ đạt khoảng 10%, trong khi 90% còn lại phụ thuộc vào thụ phấn từ cây hoặc hoa khác Trong sản xuất khoai lang, quá trình thụ phấn thường diễn ra nhờ gió hoặc côn trùng.
Quả khoai lang có hình dạng hơi tròn và thuộc loại quả sóc, với 3 mảnh vỏ và từ 1 đến 4 hạt bên trong Hạt khoai lang thường có màu nâu đen, hình bầu dục hoặc đa giác, với vỏ cứng giúp duy trì khả năng sống lên đến 20 năm hoặc lâu hơn.
1.1.4 Đặc điểm sinh thái cây khoai lang
Trong điều kiện trồng bằng hạt, nếu gặp điều kiện thuận lợi, hạt sẽ nảy mầm sau 3 - 5 ngày và phát triển rễ chính Sau 5 - 7 ngày, rễ con bắt đầu hình thành, và sau 20 - 25 ngày, lá đầu tiên sẽ xuất hiện cùng với sự phát triển mạnh mẽ của rễ con.
Trong phương pháp trồng bằng dây (sinh sản vô tính), thời gian từ khi đặt dây đến khi ra rễ là khoảng 5 - 7 ngày Rễ hình thành từ các mắt đốt thân theo hướng từ trên xuống dưới Mỗi mắt đốt có khả năng phát triển từ 10 - 15 rễ, nhưng thực tế thường chỉ có 5 - 7 rễ, trong đó khoảng 2 - 3 rễ có khả năng phân hóa thành rễ củ.
Thân khoai lang bao gồm thân chính phát triển từ ngọn cây và thân phụ phát triển từ nách lá, tạo thành bộ khung vững chắc cho cây Sự kết hợp này giúp lá khoai lang phát triển thuận lợi, góp phần vào sự sinh trưởng và năng suất của cây trồng.
Quá trình phát triển của cây khoai lang phụ thuộc vào giống, điều kiện ngoại cảnh và kỹ thuật trồng trọt Để đạt năng suất cao, người trồng thường chọn giống khoai lang có thân ngắn hoặc trung bình, thân đứng hoặc bán đứng, với đường kính lớn và chiều dài đốt ngắn.
Khoai lang là loại cây có số lượng lá lớn, với khoảng 300 - 400 lá, bao gồm 40 - 50 lá trên thân chính và nhiều lá trên các thân phụ Tuy nhiên, do đặc điểm thân bò, lá thường che khuất nhau, dẫn đến giảm hiệu suất quang hợp và tuổi thọ của lá, ảnh hưởng đến quá trình tích luỹ vật chất khô Để cải thiện cấu trúc lá và nâng cao khả năng quang hợp của cây khoai lang, cần chú ý đến việc chọn giống, bố trí mật độ trồng hợp lý, cùng với việc chăm sóc, tưới nước và bón phân đầy đủ.
Phân bố khoai lang ở Việt Nam
Khoai lang được trồng ở khắp mọi nơi trên cả nước từ Đồng bằng đến Miền núi, Duyên hải Miền Trung và vùng Đồng bằng Sông Cửu Long.
Phân loại cây khoai lang, các giống khoai lang ở Việt Nam
3.1 Phân loại theo năng suất, phẩm chất
Theo Lê Đức Diên, dựa vào năng suất và phẩm chất, có thể phân loại khoai lang thành 4 nhóm sau:
Nhóm giống khoai có năng suất cao và phẩm chất tốt, với thời gian sinh trưởng từ 5 đến 6 tháng, đạt năng suất lên đến 15 tấn/ha Hệ số kinh tế dao động từ 0.65 đến 0.8, hàm lượng tinh bột từ 21.6 đến 26.4%, hàm lượng nước từ 51.4 đến 68.4%, và protein từ 1.63 đến 1.87% Các giống khoai tiêu biểu bao gồm Khoai Lim, khoai Bông, khoai Xộp, và Chiêm Lương, chủ yếu được sử dụng làm lương thực.
Nhóm cây có năng suất cao nhưng phẩm chất kém thường có thời gian sinh trưởng từ 5 đến 6 tháng, với năng suất đạt khoảng 20 tấn/ha Hàm lượng nước trong cây dao động từ 76,3% đến 80%, trong khi hàm lượng tinh bột đạt 18,2% và protein chỉ ở mức 0,98%, chủ yếu được sử dụng trong chăn nuôi Một số giống tiêu biểu trong nhóm này bao gồm Bất Luận Xuân, Học Viện 1 và Hồng Quảng.
Nhóm năng suất thấp nhưng có phẩm chất tốt bao gồm các giống khoai tây với thời gian sinh trưởng từ 3 đến 4 tháng, năng suất đạt khoảng 6 đến 8 tấn/ha Các giống này có hàm lượng nước từ 61 đến 67%, hàm lượng tinh bột từ 21 đến 30%, và hàm lượng protein từ 0.89 đến 0.95% Chúng thường được sử dụng làm vật liệu lai tạo và trong ngành công nghiệp thực phẩm Một số đại diện tiêu biểu cho nhóm này là giống 3 tháng Nam Đàn, khoai Nghệ, và Cực Nhanh.
Nhóm cây trồng có năng suất thấp và phẩm chất kém thường có thời gian sinh trưởng từ 3 đến 4 tháng, năng suất đạt khoảng 5 đến 7 tấn trên mỗi hecta, với chất lượng củ không cao và hàm lượng nước trong củ nhiều Các giống cây tiêu biểu cho nhóm này bao gồm khoai Tím và khoai Chiêm Ngàn.
3.2 Phân loại theo hàm lượng nước trong củ
Việc phân loại này do các nhà khoa học Trung Quốc đề xướng Theo cách phân loại này khoai lang có hai biến chủng lớn:
Bảng 1: So sánh đặc điểm khoai lang ngọt và khoai lang nhiều nước
SO SÁNH ĐẶC ĐIỂM KHOAI LANG
Lá Hình tim, có gân màu vàng hoặc tím Lá màu xanh
Ngắn, có lông Thân dài (cũng có số ngắn)
Dày Mỏng, lá trơn, có hình lòi lõm
Màu ruột củ Trắng hoặc vàng, nước ít, phẩm chất tốt.
Trắng hoặc vàng, nhiều nước, dẻo
Khó Dễ, về sau lượng đường tăng lên
Làm bột Ăn tươi hoặc dùng lâu
BỘ PHẬN GIỐNG KHOAI NGỌT GIỐNG KHOAI NHIỀU
Thành phần hóa học của khoai lang
Củ khoai lang là sản phẩm thu hoạch chính, 100g khoai lang cung cấp năng lượng là 122 calo.
Bảng 2: Thành phần hóa học của khoai lang
Glucid là thành phần chính trong chất khô, chiếm khoảng 24 - 27% trọng lượng tươi, với tinh bột, đường và xơ là các thành phần chủ yếu Ngoài ra, còn có pectin và cellulose, nhưng chúng có tỷ lệ thấp hơn Tỷ lệ glucid thay đổi tùy thuộc vào giống và độ chín của củ, cũng như thời gian bảo quản, nấu nướng và chế biến Những yếu tố này ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng sản phẩm, bao gồm độ cứng, độ khô, cảm giác ngon miệng và hương vị.
(1992) cho rằng nơi trồng với các điều kiện sinh thái cụ thể hình như là tác nhân quan trọng ảnh hưởng đến từng loại gluxit
Trong quá trình phát triển của khoai lang, gluxit liên tục chuyển đổi giữa các dạng khác nhau, như đã được nghiên cứu bởi Bùi Huy Đáp (1984) và Nguyễn Đặng Hùng cùng Vũ Thị Thư (1993).
Củ khoai lang chứa nhiều tinh bột, chiếm khoảng 60 - 70% trọng lượng khô của củ Hàm lượng tinh bột phụ thuộc vào điều kiện canh tác và giống khoai, thường dao động từ 17 - 24% so với trọng lượng củ Khi khoai chín, trọng lượng tinh bột và các hạt tinh bột sẽ tăng lên Tinh bột trong khoai lang chủ yếu bao gồm 13-23% amylose và 77 - 78% amylopectin.
Giống khoai lang đóng vai trò quan trọng trong việc xác định hàm lượng tinh bột của củ khoai lang Nghiên cứu về 18 giống khoai lang tại Brazil cho thấy hàm lượng tinh bột dao động từ 42,6% đến 78,7%, trong khi chất khô cũng có sự biến đổi đáng kể.
1982) Các giống trồng ở Philippin và Mỹ (Hoa Kỳ) biến động từ 33,2 - 72,9% chất khô (Bienman và Marlett, 1986).
+ Ở Ấn Độ: 11,0 - 25,5% chất tươi (31 giống).
+ Ở Đài Loan: 7 - 22,2% chất tươi (272 giống).
+ Ở Thái Lan: 4,1 - 26,7% chất tươi (75 giống).
+ Ở Việt Nam: 11,6 - 17,48% chất tươi (28 giống); (Ngô Xuân Mạnh, Đinh Thế Lộc, Nguyễn Đặng Hùng, 1992 - 1994)
Hàm lượng tinh bột trong thực phẩm không chỉ phụ thuộc vào giống cây trồng mà còn bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố khác như thời vụ, địa điểm trồng, loại phân bón sử dụng, thời gian thu hoạch, thời gian bảo quản, cũng như cách nấu nướng và chế biến.
4.1.2 Đường Đường trong khoai lang chủ yếu là glucose, fructose, saccharose và maltose Chúng biến động từ 5 - 10% trọng lượng khoai lang Giống là yếu tố ảnh hưởng lớn nhất đến hàm lượng đường của khoai lang, ngoài ra còn có thời gian bảo quản, thu hoạch,
Các giống trồng ở Philippin có hàm lượng đường tổng số biến động từ 5,6 - 38,3% chất khô (Trương V.D và CS, 1986); các giống ở Mỹ biến động từ 2,9
Theo nghiên cứu của Lê Đức Diên và Nguyễn Đình Huyên (1967) trên 50 mẫu giống khoai lang, hàm lượng đường trong củ khoai lang ở Việt Nam dao động từ 12,26% đến 18,52% chất khô và từ 3,63% đến 6,77% chất tươi (Ngô Xuân Mạnh, Đinh Thế Lộc, Nguyễn Đặng Hùng, 1992 - 1994) Các loại đường chủ yếu có trong củ khoai lang tươi bao gồm saccaroza, glucoza và fructoza, bên cạnh đó cũng có một lượng nhỏ maltose (Trương V.D và CS, 1986).
Bảng 3: Thành phần đường trong củ khoai lang
Thành phần Hàm lượng (%/ Tổng lượng đường)
Trong 100g khoai lang thì chất xơ chiếm khoảng 1.3g
Xơ ăn được gồm các hợp chất pectin, cellulose, hemicelluloses
Pectin trong khoai chiếm 0.23 - 0.37% so với trọng lượng củ Trong quá trình bảo quản thì lượng pectin sẽ giảm dần.
Xơ tiêu hoá có khả năng làm giảm các bệnh ung thư, các bệnh đường tiêu hoá, đái tháo đường, tim mạch (Collins W.W, 1985).
Hàm lượng xơ tiêu hoá trong các giống khoai lang tại đảo Tonga đạt 4% chất tươi, cùng với lignin có 0,4% chất tươi Trong khi đó, ở Mỹ, hàm lượng xơ tiêu hoá của khoai lang là 3,6% chất tươi.
Khoai lang chứa khoảng 5% protid trong chất khô, tuy hàm lượng này không cao nhưng lại có thành phần các acid amin cân đối, đặc biệt là các acid amin không thể thay thế.
Theo nghiên cứu của Woolfe J.A (1992), hàm lượng protein thô trong khoai lang trung bình đạt 5% chất khô hoặc 1,5% chất tươi và có sự biến động tùy thuộc vào giống, điều kiện canh tác và môi trường Tại Đài Loan, trong cùng điều kiện trồng trọt, hàm lượng protein thô của 300 dòng khoai lang dao động từ 1,27% đến 10,07% chất khô, trong đó phần lớn đạt 4-5% (Li L, 1974) Tại Mỹ, hàm lượng protein thô trong khoai lang biến động từ 4,38% đến 8,98% chất khô.
Nghiên cứu của Cheng (1978) trên 141 giống khoai lang cho thấy hàm lượng protein trong củ biến đổi từ 1,3% đến 10% chất khô, với thành phần protein trong củ khoai lang phong phú hơn so với sắn và ngô, phù hợp với kết quả của Purcell et al (1972) Cheng cũng chỉ ra rằng hàm lượng protein phụ thuộc nhiều vào khí hậu và đất đai hơn là yếu tố giống Tại Việt Nam, nghiên cứu của Lê Đức Diên và Nguyễn Đình Huyên (1967) trên 50 mẫu khoai lang cho thấy hàm lượng protein thô dao động từ 2,81% đến 6,22% chất khô (trung bình 1,8%), trong khi nghiên cứu của Hoàng Kim và cộng sự (1990) ghi nhận hàm lượng protein từ 2,73% đến 5,42% chất khô.
Khoai lang vụ Xuân thường có hàm lượng protein cao hơn vụ Đông
Khoai lang vùng nhiệt đới có hàm lượng protein cao hơn vùng ôn đới.
Nền phân đạm cao trong đất cũng dẫn đến tăng hàm lượng protein trong củ.
Kali nói chung ít ảnh hưởng đến hàm lượng protein trong củ.
Tuy nhiên cần lưu ý hàm lượng protein trong củ cao sẽ dẫn đến tăng hàm lượng nước giảm hàm lượng tinh bột trong củ, giảm khả năng bảo quản.
Chọn tạo giống khoai lang vừa có hàm lượng tinh bột và protein cao là một công việc không dễ dàng đối với nhà chọn tạo giống (Cheng, 1978).
Bảng 3.1: Thành phần acid amin trong 100g khoai lang
Các vitamin có mặt trong khoai lang như C, A, B1, B2, PP, acid pantothenic. Trong khoai nghệ chứa nhiều carotenoid đến 44,6 mg%.
Các vitamin tập trung nhiều ở vòng ngoài của ruột củ Vỏ và phần trung tâm chứa ít vitamin hơn.
Khoai lang là nguồn cung cấp phong phú vitamin C và chứa một lượng hợp lý các vitamin B1, B2, B6, B5 cùng axit folic Đặc biệt, khoai lang còn giàu caroten (tiền vitamin A), rất quan trọng cho dinh dưỡng của cả con người và gia súc, nhất là ở các giống khoai lang ruột vàng.
Khoai lang chứa hàm lượng vitamin C dao động từ 20 - 50mg/100g chất tươi, tùy thuộc vào giống khoai lang (Ezell B.D & Wilcox M.S, 1952) Theo Viện Dinh Dưỡng, các loại khoai lang khác nhau có hàm lượng vitamin C từ 23mg/100g ở khoai lang trắng đến 30mg/100g ở khoai lang vàng (Từ Giấy và CS, 1994).
Caroten, tiền vitamin A, đóng vai trò dinh dưỡng quan trọng cho con người và động vật, với sự thiếu hụt có thể dẫn đến các bệnh về mắt, thậm chí mù lòa Tại Mỹ, hàm lượng caroten trong các giống khoai lang dao động từ 0,030 đến 3,308mg/100g chất tươi Các giống khoai lang có ruột màu kem đến vàng chứa 0,184 - 0,368mg/100g, trong khi các giống ruột màu vàng da cam đậm là nguồn giàu caroten, với hàm lượng từ 3,36 đến 19,60mg/100g chất tươi.
1992) Ở Việt Nam theo các tác giả Từ Giấy và C.S (1994); Lê Doãn Diên và CS
(1990) hàm lượng caroten ở giống khoai lang ruột trắng và giống ruột vàng da cam biến động từ 0,3 - 3,4mg/ 100g chất tươi.
Sắc tố caroten là yếu tố quyết định màu sắc thịt ruột củ, với màu sắc dao động từ kem đến vàng (da cam hoặc cam đậm) tùy thuộc vào hàm lượng caroten Các giống ruột vàng và vàng đậm thường chứa tỷ lệ caroten cao, trong khi các giống ruột củ màu trắng thường không có sắc tố này Caroten có ý nghĩa quan trọng trong khẩu phần ăn nhờ hoạt tính tiền vitamin A Tổng lượng sắc tố caroten được kiểm soát bởi khoảng 6 gen cộng tính, và có thể quan sát sự phân ly tăng tiến trong các tổ hợp giữa những giống bố mẹ nhất định (Martin, 1983).
Bảng 3.2: Hàm lượng một số Vitamin trong 100g khoai lang
Giá trị dinh dưỡng và công dụng khoai lang trong cuộc sống
5.1 Giá trị dinh dưỡng khoai lang
Trong khoai lang chứa rất nhiều tinh bột Ngoài ra, còn chứa 1 lượng protein, β - carotene (trong khoai lang nghệ), các loại vitamin như vitamin
C, vitamin B1 và hơn 10 loại nguyên tố cần thiết cho sức khỏe con người như canxi, phospho, kẽm, sắt, magie, natri, kali, Khoai lang chứa rất ít chất béo và không có cholesterol Năng lượng của khoai lang cũng tương đương với cơm hay khoai tây
Khoai lang là một thực phẩm giàu chất bột đường, dễ tiêu hóa nhờ vào lượng chất xơ phong phú Nó cung cấp lượng tiền chất vitamin A lên tới 9180 µg/100 củ, trong khi gạo lại có hàm lượng vitamin A rất thấp Bên cạnh đó, khoai lang cũng là nguồn cung cấp kẽm và sắt dồi dào, khắc phục nhược điểm thiếu hụt hai khoáng chất này trong gạo.
5.2 Giá trị sử dụng Ở các nước trồng khoai lang trên thế giới, khoai lang đƣợc sử dụng rộng rãi với mục đích làm lương thực, thực phẩm, làm rau cho người, làm thức ăn cho gia súc và chế biến thành nhiều sản phẩm khác nhau trong công nghiệp
Theo số liệu thống kê của Tổ chức Lương thực - Nông nghiệp thế giới (FAO) thì củ khoai lang trên thế giới được sử dụng nhƣ sau:
Làm nguyên liệu chế biến: 3%.
Số bị thải loại, bỏ đi: 6%.
Nghiên cứu đã chỉ ra rằng các thành phần dinh dưỡng của khoai lang, bao gồm caroten, axit ascorbic, calo, protein, vitamin và enzym, có tác động trực tiếp đến sức khỏe con người.
Khoai lang đang được xem là cây lương thực quan trọng trong việc giải quyết vấn đề lương thực toàn cầu của thế kỷ 21, đặc biệt ở các nước Châu Á và Châu Phi với dân số tăng mạnh Nhiều giống khoai lang củ cung cấp lượng vitamin, khoáng chất và protein vượt trội so với nhiều loại rau khác Mặc dù có lợi thế về dinh dưỡng và nông sinh học, sản xuất và tiêu thụ khoai lang đã giảm trong những thập kỷ qua Nguyên nhân chủ yếu là do vấn đề bảo quản sau thu hoạch và chế biến chưa đáp ứng được nhu cầu và thị hiếu của người tiêu dùng.
5.4 Công dụng khoai lang trong cuộc sống
Khoai lang là một loại thực phẩm giàu protein, đặc biệt có khả năng ức chế ung thư ruột kết và trực tràng Hàm lượng protein cao trong khoai lang càng tăng cường khả năng ngăn chặn hoạt động của tế bào ung thư, mang lại lợi ích sức khỏe đáng kể cho con người.
Khoai lang có hàm lượng vitamin B6 cao, giúp giảm mức homocysteine trong cơ thể Homocysteine liên quan đến các bệnh lý thoái hóa và tim mạch, và nồng độ cao của nó trong máu có thể làm tăng nguy cơ xơ vữa động mạch, nhồi máu cơ tim và tai biến mạch máu não.
Khoai lang là nguồn cung cấp vitamin C phong phú, giúp ngăn ngừa cảm lạnh và virus cúm Vitamin C không chỉ cần thiết cho sức khỏe xương và răng mà còn hỗ trợ hệ tiêu hóa hiệu quả.
Hình 1 1: Hình khoai lang sữa Nhật 1
Hình 1 2: Hình ảnh khoai lang Việt Nam 2
1 Nguồn tham khảo: https://www.bonappetit.com/story/japanese-sweet-potatoes
2 Nguồn tham khảo: https://chicago.suntimes.com/taste/2020/3/31/21190261/sweet-potato-healthy-wellness- diet-fiber-antioxidants-yams
Vitamin C không chỉ hỗ trợ quá trình hình thành tế bào máu mà còn giúp chữa lành vết thương, tạo ra collagen để duy trì làn da tươi trẻ Ngoài ra, vitamin C còn có tác dụng giảm stress và bảo vệ cơ thể khỏi các độc tố có nguy cơ gây ung thư cao.
Vitamin D trong khoai lang đóng vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ hệ miễn dịch và nâng cao sức khỏe tổng quát Chất dinh dưỡng này giúp duy trì sự khỏe mạnh cho hệ xương, tim mạch, thần kinh, răng, da và tuyến giáp.
Màu cam trên vỏ khoai lang cho thấy lượng carotene cao, giúp cải thiện thị lực, tăng cường hệ miễn dịch, chống oxy hóa và ngăn ngừa lão hóa Nghiên cứu của ĐH Harvard trên 124.000 người cho thấy tiêu thụ thực phẩm giàu carotene có thể giảm 32% nguy cơ ung thư phổi Hơn nữa, phụ nữ có nồng độ carotene cao nhất có nguy cơ tái phát ung thư vú thấp nhất, theo nghiên cứu của WHEL (Women’s Healthy Eating and Living) trên những phụ nữ đã hoàn tất điều trị.
Beta carotene là tiền chất của vitamin A, đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì sức khỏe mắt và làn da Ngoài ra, beta carotene còn có khả năng bảo vệ cơ thể khỏi các tác nhân gây ung thư Khoai lang là một nguồn thực phẩm giàu beta carotene, cung cấp nhiều lợi ích cho sức khỏe.
Các nhà khoa học vừa phát hiện ra một nhóm chất dinh dưỡng trong khoai lang, gọi là batatoside, có khả năng chống lại các đặc tính của vi khuẩn và nấm.
Một nghiên cứu gần đây cho thấy rằng các chất cyanidins và peonidins có trong khoai lang có khả năng giảm thiểu tác động tiêu cực của kim loại nặng đối với sức khỏe con người.
TỔNG QUAN VỀ THỰC TRẠNG CÂY KHOAI LANG Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG
Vấn đề tiêu thụ cây khoai lang ở Đồng bằng Sông Cửu Long
Khoai lang là cây lương thực truyền thống quan trọng ở Việt Nam, đứng thứ ba sau lúa và ngô, và thứ hai về giá trị kinh tế sau khoai tây Cây khoai lang được trồng rộng rãi trên toàn quốc, từ Đồng bằng đến miền núi, đặc biệt phát triển mạnh ở Duyên hải miền Trung và vùng Đồng bằng Sông Cửu Long (ĐBSCL) Vùng ĐBSCL, đặc biệt là tỉnh Vĩnh Long, nổi bật với năng suất khoai lang cao nhất cả nước, được mệnh danh là thủ phủ khoai lang miền Nam Việt Nam.
Tỉnh Vĩnh Long có diện tích trồng khoai lang khoảng 15 ha, với sản lượng đạt khoảng 400.000 tấn mỗi năm Giống khoai lang chủ yếu là khoai tím Nhật, chiếm hơn 80% diện tích trồng Khoảng 50% sản lượng được xuất khẩu sang Trung Quốc, trong khi phần còn lại được tiêu thụ nội địa và chế biến thành các sản phẩm như thực phẩm sấy dẻo và bột khoai lang, nổi bật với giá trị dinh dưỡng cao Tuy nhiên, giá khoai lang thường xuyên biến động, dẫn đến tình trạng nông dân gặp khó khăn với "được mùa, mất giá".
Năm 2018, tình hình tiêu thụ khoai lang tại Vĩnh Long gặp khó khăn nghiêm trọng khi nhiều thương lái ngừng thu mua, khiến hơn 4.000 ha khoai lang quá lứa nhưng nông dân không dám thu hoạch do chi phí thuê nhân công không đủ bù đắp Tình trạng này đã làm cho người trồng khoai ở huyện Bình Tân rơi vào khốn khó, khi hơn 20 vựa thu mua khoai xuất khẩu tại ĐBSCL gần như ngừng hoạt động Nguyên nhân chính là do Trung Quốc giảm nhập khẩu khoai lang tươi từ tỉnh Vĩnh Long để kiểm soát dịch bệnh và vệ sinh thực phẩm, và đến nay, chưa có đơn vị nào gửi thông tin sản phẩm cho hải quan nước bạn.
Sản lượng khoai lang tím tại Việt Nam khá cao, nhưng chủ yếu được xuất khẩu dưới dạng củ tươi sang các thị trường như Trung Quốc, Nhật Bản và Tây Âu, dẫn đến giá trị sử dụng còn thấp.
Khoai lang được trồng chủ yếu để lấy củ làm thực phẩm và xuất khẩu, nhưng thị trường xuất khẩu khoai lang tươi hiện đang gặp bất ổn về giá cả Điều này ảnh hưởng đến hiệu quả kinh tế và khả năng mở rộng diện tích trồng khoai lang như một cây hàng hóa.
Trong những năm gần đây, nhu cầu sử dụng các sản phẩm chế biến từ khoai lang đã gia tăng, bên cạnh việc tiêu thụ củ khoai lang tươi Hiện tại, nhiều công ty chế biến như Công ty TNHH Quốc tế Vinapas Việt Nam, Công ty Cổ phần nhà máy cồn Tùng Lâm, và Công ty cổ phần Vinamit đã xuất hiện, nhưng nguồn nguyên liệu cho các công ty này vẫn còn hạn chế về số lượng và chất lượng Nguyên nhân chính là do các giống khoai lang hiện có ở Việt Nam chưa đạt tiêu chuẩn cho quá trình chế biến.
Vấn đề sử dụng khoai lang ở Đồng bằng Sông Cửu Long
Khoai lang là cây lương thực quan trọng ở Việt Nam, đặc biệt tại ĐBSCL, nhờ khả năng chịu bệnh tốt và ít cần thuốc trừ sâu Tuy nhiên, trong quá trình chế biến, ngành công nghiệp thường loại bỏ vỏ và lá khoai lang, trong khi thực tế, vỏ củ khoai lang chứa nhiều chất xơ, vitamin và khoáng chất, đồng thời giúp bảo vệ phần thịt bên trong Vỏ khoai lang còn có tính kiềm yếu, hỗ trợ trung hòa acid dạ dày Lá khoai lang, giàu phenolics, vitamin và axit amin, có giá trị dinh dưỡng cao hơn nhiều so với các loại rau thông thường Việc tiêu thụ thường xuyên lá khoai lang có thể giúp trì hoãn lão hóa, chống oxy hóa và nâng cao khả năng miễn dịch.
Tinh bột là nguyên liệu công nghiệp quan trọng, được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành hàng như thực phẩm, y dược và dệt may Trong hơn 20 năm qua, công nghiệp chế biến tinh bột đã trở nên được chú trọng, đặc biệt ở các nước tiên tiến như Mỹ và Nhật Bản, nơi đã công nghiệp hóa quy trình này Việc sản xuất tinh bột quy mô lớn mang lại nhiều lợi ích, bao gồm chất lượng sản phẩm tốt, tiêu hao năng lượng thấp và hệ số thu hồi cao, với tinh bột ngô đạt trên 95% và tinh bột khoai lang trên 85% Để giảm thiểu chi phí vận chuyển và hư hao sản phẩm, các cơ sở chế biến tinh bột khoai lang thường được đặt ngay tại nơi sản xuất, giúp nâng cao thu nhập cho nông dân và phát triển chăn nuôi từ các phụ phẩm chế biến, tạo ra vòng tuần hoàn bền vững trong nông nghiệp và giảm ô nhiễm môi trường.
Tinh bột khoai lang có độ dính cao và hàm lượng amylose trên 80%, mang lại tính đàn hồi tốt sau khi hồ hoá Sợi mì từ khoai lang có độ dai, mềm và khẩu vị tốt hơn so với mì ngô và mì lúa mì, đồng thời có độ trong suốt cao hơn Khác với mì ngô và mì lúa mì, mì sợi khoai lang có vị hạt cốc đặc trưng, không gây tác động tiêu cực đến các loại thực phẩm khác Với những đặc tính nổi bật, tinh bột khoai lang được ứng dụng rộng rãi trong ngành thực phẩm, công nghiệp nhẹ và y dược, đồng thời giữ vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực sản xuất khác.
Trước đây, khoai lang chủ yếu được chế biến thủ công ở nông thôn để sản xuất mì sợi và một phần nhỏ được bán tại chợ Tuy nhiên, trong những năm gần đây, công nghệ chế biến tinh bột khoai lang đã được hiện đại hóa, với hệ số chuyển hóa đạt 70-80% từ khoai lang tươi Tinh bột khoai lang được chế biến bằng máy móc không chỉ có chất lượng tốt mà còn đủ tiêu chuẩn để xuất khẩu sang các thị trường như Hàn Quốc và Nhật Bản.
Chế biến tinh bột khoai lang hiện nay chủ yếu có hai phương pháp: nông dân có thể chế biến khoai lang tươi thành tinh bột để sản xuất mì sợi hoặc bán cho các cơ sở tinh chế, hoặc phơi khô củ khoai để bán cho các nhà máy chế biến Hướng chủ đạo hiện nay là chế biến khoai lang tươi trực tiếp thành tinh bột, với quy trình rửa sạch, tách bẩn và sấy khô bằng máy Tinh bột khoai lang chiếm tỷ trọng lớn trong các loại tinh bột, và nhu cầu về nó rất cao, đặc biệt tại Mỹ và Hàn Quốc, nơi phần lớn tinh bột khoai lang được nhập khẩu với giá trên 600 USD/tấn Củ khoai lang chứa nhiều tinh bột, với tỷ lệ chất khô từ 12,74-41,2% và hàm lượng tinh bột khoai khô đạt từ 44,59-78,02% Theo nghiên cứu, hàm lượng tinh bột khoai lang tươi dao động từ 5,3-28,4%, trung bình là 20,1%.
Giống khoai lang ở Đồng bằng Sông Cửu Long hiện đang được thử nghiệm để sản xuất tinh bột khoai lang theo quy trình khép kín, nhằm bảo vệ môi trường trong suốt quá trình sản xuất Mục tiêu của dự án là định hình ngành công nghiệp khoai lang và giải quyết vấn đề xuất khẩu cũng như tiêu thụ nội địa cho nông dân.
TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC
Trong nước
Nhóm nghiên cứu do TS Vũ Văn Định tại Viện NC & PT Công nghệ NLN Thành Tây đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu tuyển chọn giống khoai lang phục vụ chế biến cho các tỉnh phía Bắc” nhằm nâng cao thu nhập bền vững cho nông dân trồng khoai lang Đề tài tập trung vào việc phát triển các giống khoai lang phục vụ ăn tươi và chế biến, áp dụng các biện pháp canh tác tiên tiến để nâng cao năng suất và chất lượng Kết quả nghiên cứu đã công nhận 4 giống khoai lang mới, trong đó có giống HNV1 được công nhận chính thức, cùng 3 giống KQD1, KHT1 và KJT14 cho sản xuất thử Những kết quả này không chỉ đa dạng hóa bộ giống khoai lang mà còn cung cấp nguồn nguyên liệu ổn định cho các nhà máy chế biến, từ đó tăng giá trị sản phẩm và thu nhập cho người sản xuất, góp phần thúc đẩy phát triển sản xuất khoai lang tại Việt Nam Các kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Nông nghiệp và Phát triển nông thôn.
Diện tích trồng khoai lang tím Nhật Bản tại Đồng bằng Sông Cửu Long hiện chiếm hơn 90%, mang lại thu nhập cho nông dân gấp 6-7 lần so với cây lúa Khoảng 80% sản lượng khoai lang được xuất khẩu, nhưng phương pháp đóng gói và bảo quản vẫn chủ yếu là thủ công, dẫn đến chi phí cao và chất lượng bảo quản chưa đạt yêu cầu Công nghệ xử lý truyền thống làm giảm thời gian bảo quản và tăng tỷ lệ hư hỏng, chưa đáp ứng được nhu cầu thị trường.
Thị trường tiêu thụ và công nghệ chế biến khoai lang tím chưa được quan tâm đúng mức, với quy mô nhỏ lẻ và chất lượng không ổn định Để cải thiện tình hình, cần xây dựng quy trình công nghệ thu hoạch, sơ chế và bảo quản khoai lang tím tươi đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm, kéo dài thời gian tồn trữ trên 4 tháng ở nhiệt độ thường, với tỷ lệ hư hỏng dưới 7% Mô hình thu hoạch và sơ chế tại vùng nguyên liệu với quy mô 2 tấn/ngày và sản xuất thực nghiệm bột dinh dưỡng cùng đồ uống lên men từ khoai lang tím Nhật Bản với quy mô 300-500 kg nguyên liệu/mẻ, cho ra 100kg bột dinh dưỡng và 500 lít đồ uống lên men, sẽ tạo ra sản phẩm có hương vị và màu sắc đặc trưng Dưới sự dẫn dắt của TS Hoàng Thị Lệ Hằng từ Viện Nghiên cứu Rau quả, nghiên cứu “Nghiên cứu công nghệ chế biến một số sản phẩm từ củ khoai lang tím giống Nhật Bản” là chương trình nghiên cứu ứng dụng và phát triển công nghệ sau thu hoạch quy mô lớn đầu tiên tại Việt Nam.
Nghiên cứu này tập trung vào việc xác định độ già thu hoạch, phương pháp bao gói và vận chuyển khoai lang tím Nhật Bản để bảo quản và chế biến hiệu quả Nó bao gồm quy trình công nghệ sơ chế và bảo quản khoai lang tím tươi, cũng như phương pháp tồn trữ nhằm ổn định quá trình lên men Bên cạnh đó, nghiên cứu còn trình bày quy trình chế biến sản phẩm bột dinh dưỡng và đồ uống lên men từ củ khoai lang tím Nhật Bản, cùng với các biện pháp bảo quản và chế biến các sản phẩm này.
Nghiên cứu của Huỳnh Kim Phụng và Ngô Thụy Kim Anh về quy trình sản xuất sữa khoai lang tím đã giải quyết những vấn đề hiện tại trong phát triển sản phẩm, nâng cao chất lượng và đảm bảo an toàn thực phẩm, đồng thời cải thiện hiệu quả kinh tế cho nông dân Mục tiêu nghiên cứu là tạo ra sản phẩm từ nguyên liệu tự nhiên, giữ lại dinh dưỡng và hương vị, dễ tiêu hóa cho người tiêu dùng Các thông số nghiên cứu bao gồm tỷ lệ bột khoai: nước (1:20 – 1:24), bột khoai: đường (1:1,5 – 1:3,5) và bột khoai: bột sữa (1:0,125 – 1:1,5), cùng với thời gian giữ nhiệt (10 – 30 phút) trong quá trình thanh trùng ở 90oC Kết quả cho thấy tỷ lệ bột khoai: nước là 1:24 cho độ nhớt tối ưu, trong khi tỷ lệ bột khoai: đường 1:3 và bột khoai: bột sữa 1:0,25 mang lại hiệu quả kinh tế tốt nhất Điều kiện thanh trùng lý tưởng là 90oC trong 25 phút Tuy nhiên, hiện nay, nghiên cứu vẫn tập trung vào việc sử dụng củ khoai tươi và loại bỏ hoàn toàn vỏ và lá khoai lang, bỏ qua các thành phần dinh dưỡng quan trọng có giá trị trong ngành thực phẩm, mỹ phẩm và dược phẩm.
Tuy nhiên, hiện nay việc sử dụng khoai lang tím chỉ dừng lại ở việc luộc,làm bánh, sản xuất tinh bột ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác.
Trên thị trường hiện nay, có nhiều loại bột dinh dưỡng từ các nguyên liệu như ngũ cốc, lúa mạch, đậu xanh, và hạt sen, nhưng giá thành cao khiến người tiêu dùng, đặc biệt là những người có thu nhập thấp, e ngại khi lựa chọn Nghiên cứu chế biến bột dinh dưỡng từ khoai lang tím và chuối Xiêm là cần thiết để đa dạng hóa sản phẩm, nâng cao giá trị dinh dưỡng và sinh học của nguyên liệu, đồng thời tạo ra sản phẩm mới với giá cả hợp lý, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng hiện đại.
Nghiên cứu được thực hiện nhằm để khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ sấy (60,
Nghiên cứu về bột khoai lang tím và chuối Xiêm cho thấy sấy ở 70 ℃ giúp sản phẩm đạt độ ẩm cân bằng, đồng thời duy trì hàm lượng anthocyanin và vitamin C cao Tỷ lệ bột chuối Xiêm và sữa bột tối ưu là 20% và 10%, mang lại giá trị cảm quan tốt nhất và màu sắc hài hòa Thành phần dinh dưỡng của sản phẩm bao gồm ẩm 5,12%; glucid 64,37%; protein 5,60%; lipid 1,26%; chất xơ 8,80%; và tro tổng số 2,19% Hàm lượng anthocyanin và vitamin C lần lượt đạt 1917,62 mg/kg và 560,84 mg/kg Người tiêu dùng đánh giá cao về trạng thái, màu sắc, mùi và vị của sản phẩm, cho thấy khả năng chấp nhận sản phẩm rất tốt.
Công nghệ chế biến sản phẩm từ củ khoai lang, đặc biệt là củ khoai lang tím, vẫn chưa được chú trọng đúng mức, với quy mô sản xuất nhỏ lẻ và phương pháp chế biến chưa đảm bảo an toàn thực phẩm Hiện tại, người dân chủ yếu thực hiện sấy bằng than củi và chiên bằng dầu mỡ đã qua sử dụng Do đó, cần thiết phải nghiên cứu và hoàn thiện quy trình chế biến các sản phẩm từ củ khoai lang tím, bao gồm sản phẩm nước uống lên men lactic, nhằm tạo ra giá trị cao phục vụ nhu cầu trong nước và xuất khẩu, đồng thời đa dạng hóa sản phẩm Tác giả Hoàng Thị Lệ Hằng và Nguyễn Thị Thu Hường đang thực hiện đề tài “Nghiên cứu chế biến lên men lactic từ củ khoai lang tím Nhật Bản (giống Murasakimasari)”.
Mục tiêu của nghiên cứu này là phát triển quy trình công nghệ chế biến sản phẩm nước uống lên men lactic, ứng dụng công nghệ sinh học để nâng cao hiệu suất và chất lượng sản phẩm Nghiên cứu đảm bảo ổn định hàm lượng dinh dưỡng, đặc biệt là hợp chất anthocyanin, nhằm tạo ra sản phẩm an toàn thực phẩm và phù hợp với thị hiếu người tiêu dùng Qua khảo sát các công đoạn chính như ứng dụng enzyme trong dịch hóa, đường hóa và điều kiện lên men, nghiên cứu đã xác định các thông số kỹ thuật cho quá trình thủy phân tinh bột khoai lang bằng enzyme glucoamylase 0,15% ở nhiệt độ 60℃ trong 1,5 giờ, cùng với quá trình lên men bằng vi khuẩn.
Lactobacillus bulgaricus với tỷ lệ tiếp giống 3% (tương ứng mật độ vi khuẩn lactic là 106 CFU/ml) trong điều kiện nhiệt độ 41± 1 ℃, thời gian lên men là
6 giờ Từ đó, xây dựng được sơ đồ quy trình công nghệ chế biến nước uống lên men lactic từ củ khoai lang tím.
Nghiên cứu quốc tế về công nghệ chế biến khoai lang tập trung vào tinh bột, bột màu, pectin và thực phẩm ăn nhẹ tiện lợi Gần đây, các sản phẩm tự nhiên từ khoai lang tím đã trở thành trọng tâm của nghiên cứu chế biến sau thu hoạch, với việc xác định cấu trúc và hoạt động sinh học của các hợp chất như polysaccarit, protein, anthocyanin và polyphenol Nghiên cứu cũng giới thiệu các hệ thống đánh giá sinh khả dụng và mô phỏng tiêu hóa tế bào ung thư mới, cùng với các phương pháp tiên tiến nhằm khám phá đặc tính chống ung thư, chống viêm, và khả năng ức chế các bệnh tim mạch và mạch máu não của khoai lang tím, tạo nên điểm nhấn trong nghiên cứu quốc tế (Sun và cộng sự, 2018; Esatbeyoglu và cộng sự, 2017).
Trong chế biến thực phẩm, điện trường xung ảnh hưởng đến chất lượng và tính chất hóa lý của khoai lang, cũng như các sản phẩm chiên Tiền xử lý siêu âm kết hợp với nhiệt và thủy tĩnh áp lực cao đã được áp dụng cho bột khoai lang và các sản phẩm bánh mì (Liu và cộng sự, 2016; Oladejo và cộng sự, 2017; Pérez và cộng sự, 2017) Bánh mì tổng hợp từ khoai lang cam được phát triển nhằm cung cấp vitamin A (Nzamwita và cộng sự, 2017) Ngoài ra, sữa lên men từ bột khoai lang và đồ uống lên men từ khoai lang tím cũng đã được sản xuất (Ramos và cộng sự, 2017; Li và cộng sự, 2017).
Tác dụng của β−Primeverosidase trong việc tăng cường rượu monoterpene trong shochu khoai lang đã được nghiên cứu, cho thấy enzyme này có khả năng kiểm soát sự hình thành mùi hương trong quá trình sản xuất shochu, từ đó góp phần đa dạng hóa chất lượng sản phẩm Ngoài ra, bánh mì làm từ khoai lang nghiền thịt cam cũng rất được ưa chuộng bởi người tiêu dùng.
Nghiên cứu về công nghệ chế biến khoai lang tại Trung Quốc chủ yếu tập trung vào tinh bột khoai lang, bảo quản và tích trữ khoai lang, cũng như việc sử dụng các sản phẩm phụ từ khoai lang Các nghiên cứu đã chỉ ra ảnh hưởng của áp suất thủy tĩnh cao và xử lý nhiệt đến cấu trúc, tính chất hóa lý và khả năng tiêu hóa in vitro của tinh bột kháng khoai lang Ngoài ra, tinh bột kháng khoai lang cũng được sản xuất thông qua các phương pháp biến đổi vật lý, hóa học và đơn hóa.
Nghiên cứu đã chỉ ra rằng các đặc tính chế biến của anthocyanin, carotenoids, axit chlorogenic, bột khoai lang, khoai tây sấy khô tổng hợp, bánh khoai lang bóng, đồ uống khoai lang tím và rượu sake khoai lang tím có thể được tối ưu hóa thông qua các điều kiện tiền xử lý, phồng và sấy khô khác nhau Kết quả cho thấy hàm lượng polyphenol, axit phenolic và flavonoid trong khoai lang thay đổi đáng kể, trong khi hàm lượng anthocyanin không thay đổi nhiều (Li và cộng sự, 2017) Để nâng cao giá trị dinh dưỡng và giải quyết vấn đề tiêu thụ khoai lang, cần phát triển các sản phẩm thực phẩm chức năng gốc thực vật từ khoai lang, đồng thời tận dụng phần bỏ đi của nó để tạo ra những sản phẩm an toàn, chất lượng và thân thiện với môi trường.
Nghiên cứu đã đánh giá thành phần dinh dưỡng của lá từ 40 giống khoai lang (Ipomoea batatas L.), xác định mối tương quan giữa hoạt động chống oxy hóa và các thành phần dinh dưỡng như protein thô, chất béo thô, chất xơ thô, carbohydrate và polyphenol Hàm lượng protein thô, chất xơ thô, chất béo thô, carbohydrate và tro lần lượt dao động từ 16,69-31,08g, 9,15-14,26g, 2,08-5,28g, 42,03-61,36g và 7,39-14,66g trên 100g trọng lượng khô Lá khoai lang được xác định là nguồn cung cấp protein và chất xơ phong phú, đồng thời cho thấy mối liên hệ chặt chẽ giữa hoạt động chống oxy hóa và hàm lượng polyphenol Điều này nhấn mạnh vai trò quan trọng của polyphenol như một chất chống oxy hóa trong lá khoai lang, khuyến khích việc tiêu thụ chúng như rau lá để giảm suy dinh dưỡng, đặc biệt ở các nước đang phát triển Bên cạnh đó, một quy trình đơn giản đã được phát triển để chiết xuất peroxidase và phenolics từ thân cây khoai lang già, với hiệu suất chiết xuất cao từ cả nước và ethanol Sản phẩm thu được có thể được sử dụng để tạo ra các sản phẩm chức năng có giá trị từ chất thải khoai lang.
Khả năng tận dụng các phần bỏ đi của khoai lang
Mặc dù lá khoai lang và dây leo rất bổ dưỡng và có thể chế biến thành món ăn, nhưng chúng thường bị bỏ qua, đặc biệt tại Bắc Mỹ Nghiên cứu của CN và cộng sự (2014) đã phân tích 40 giống khoai lang, cho thấy lá khoai lang chứa từ 16,69 đến 31,08g protein trên 100g trọng lượng khô, cùng với các thành phần dinh dưỡng khác như chất xơ, chất béo, carbohydrate, năng lượng, và hoạt động chống oxy hóa.
Lượng vi chất dinh dưỡng như Ca, K, P, Mg, Na, Fe, Mn, Zn và Cu có sự khác biệt đáng kể giữa các giống cây trồng Trong số đó, kali (K) là vi lượng phong phú nhất với hàm lượng 1625,1 mg trên 100 g khối lượng khô.
Fe, Mn, Zn và Cu cũng rất phong phú.
Các hợp chất phenolic hoạt tính sinh học trong lá khoai lang được xác định là chất chống oxy hóa quan trọng Nghiên cứu của CN và cộng sự (2014) cho thấy lá khoai lang chứa nhiều hợp chất phenolic đáng kể, bao gồm axit 5-O-caffeoylquinic, axit 3-O-caffeoylquinic, axit 4-O-caffeoylquinic, axit caffeic, axit 4,5-di-O-caffeoylquinic, axit 3,5-di-O-caffeoylquinic, 3,4-di-O-caffeoylquinic và axit 3,4,5-tri-O-caffeoylquinic.
Các tác giả đã báo cáo tổng mức polyphenol đạt 12,46g trên 100g mẫu khô, sử dụng phương pháp Folin-Ciocalteu với axit chlorogenic làm tiêu chuẩn Kết quả này tương quan với hoạt động chống oxy hóa là 1,28 ± 0,07μg Trolox Equiv/mg mẫu khô, dựa trên phương pháp ORAC.
Một nghiên cứu của TRUONG và cộng sự (2007) cho thấy lá khoai lang chứa hàm lượng polyphenol trung bình cao, đạt 1248,8mg axit chlorogenic trên 100g trọng lượng tươi, trong khi rễ khoai lang chỉ có 20,27mg trên 100g trọng lượng tươi khi nấu chín Hoạt động chống oxy hóa của lá khoai lang là 38,1mM Trolox trên 1g trọng lượng tươi, trong khi rễ chín chỉ đạt 3,0mM Trolox trên 1g So với các loại rau truyền thống, hàm lượng polyphenol trong lá khoai lang tương đương với rau bina và bông cải xanh.
Nghiên cứu của HUANG và cộng sự (2010) chỉ ra rằng chiết xuất nước từ lá khoai lang có khả năng ức chế sản xuất oxit nitric trong đại thực bào và bảo vệ liposome của chuột khỏi thiệt hại oxy hóa Hơn nữa, bột đông khô từ lá khoai lang đã chứng minh hiệu quả ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn Escherichia coli và Bacillus mà không ảnh hưởng đến vi khuẩn có lợi cho sức khỏe con người (ISLAM và cộng sự, 2004) Đặc biệt, hàm lượng lutein trong lá khoai lang còn vượt trội so với 120 loại trái cây và rau quả khác (ISHIGURO).
Lutein, một loại carotenoid có màu vàng đến da cam, đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ võng mạc, đặc biệt là hoàng điểm, khỏi tác hại của các bước sóng màu xanh lam và các loại oxy phản ứng Do đó, lá khoai lang được xem là thực phẩm tiềm năng trong việc phòng ngừa các bệnh về mắt.
Lutein có trong lá khoai lang có thể thay thế tartrazine (FD & C Yellow 5) Nghiên cứu của HUE và cộng sự (2014) đã phân lập và tinh chế màu vàng từ khoai lang bằng cách chiết xuất lá cây với ba loại dung môi: acetone, methanol và tetrahydrofuran, cùng với ether dầu hỏa theo tỷ lệ 4:1 Sau khi chiết xuất, dung môi được loại bỏ bằng phương pháp bay hơi roto, và cặn thu được được xà phòng hóa với kali hydroxit, thời gian xà phòng hóa được điều chỉnh để loại bỏ sắc tố diệp lục Sau khi xà phòng hóa, sắc tố được chiết xuất bằng acetone và phân tích qua sắc ký khối phổ sắc ký lỏng.
Acetone là dung môi hiệu quả nhất trong việc loại bỏ hỗn hợp carotene và lutein, với lượng carotene và lutein lần lượt là 10,8mg và 10,0mg trên 100g trọng lượng tươi (HUE và cộng sự, 2014) Hàm lượng β-carotene trong bí ngô (Curcubita minima) là 1,16mg trên 100g trọng lượng tươi, trong khi ở xoài (Mangifera indica) là 1,41mg trên 100g trọng lượng tươi (BHASKARACHARY và cộng sự, 1995).
Lá khoai lang chứa protein thô với tỷ lệ từ 25,5-29,8% trong chất khô, theo nghiên cứu của AN và cộng sự (2003) Mặc dù hàm lượng protein cao, lá khoai lang lại thiếu một axit amin hoàn chỉnh, đặc biệt là lysine Nghiên cứu của ISHIDA và cộng sự (2000) đã chỉ ra vấn đề này về chất lượng axit amin trong lá khoai lang.
Nghiên cứu về việc sử dụng lá và dây leo làm thức ăn gia súc đã chỉ ra rằng lá khoai lang có hiệu quả tương đương với bữa ăn Lucerne Cụ thể, trong một nghiên cứu so sánh, gà không cho thấy sự khác biệt về tốc độ tăng trưởng, lượng thức ăn tiêu thụ hoặc chuyển đổi khi được cho ăn tới 160kg lá khoai lang so với bữa ăn Lucerne (FARRELL và cộng sự, 2000).
Dây leo khoai lang kết hợp với cỏ Batiki (Ischaemum aristatum var Indicatorum) có khả năng tăng trọng lượng dê cao hơn so với chỉ sử dụng cỏ Batiki hoặc dây leo khoai lang đơn thuần Khi bổ sung chất đạm cô đặc năng lượng, dây leo khoai lang không chỉ hỗ trợ sản xuất thịt dê mà còn đặc biệt hữu ích trong điều kiện thức ăn khan hiếm.
Một nghiên cứu gần đây trên lợn đã so sánh khả năng tiêu hóa axit amin giữa chế độ ăn có 25% lá khoai lang tươi và chế độ ăn kiểm soát với casein là nguồn protein duy nhất Kết quả cho thấy lá khoai lang chỉ có thể thay thế một phần protein thông thường từ nguồn thực vật đắt tiền hơn như đậu nành, do hàm lượng chất xơ cao và sự hiện diện của các hợp chất làm giảm khả năng tiêu hóa axit amin.
Lá khoai lang có khả năng cung cấp protein cho lợn ở vùng nhiệt đới, nơi có sự kết nối giữa nguồn thức ăn địa phương và hệ thống chăn nuôi quy mô nhỏ Theo nghiên cứu của NGUYEN, việc ủ lá khoai lang mang lại tỷ lệ tiêu hóa chất dinh dưỡng cao hơn so với phương pháp làm khô.
Lá khoai lang có thể hỗ trợ nuôi trồng thủy sản quy mô nhỏ, mặc dù hàm lượng axit phytic cao (3,29%) có thể ảnh hưởng đến sự phát triển (DONGMEZA và cộng sự, 2009) Các hợp chất chống dinh dưỡng trong lá khoai lang đạt 491 và 470mg/100g (MOSHA và cộng sự, 1995) Bò sữa ăn hoàn toàn bằng lá khoai lang cho thấy sự phát triển tốt hơn so với bò ăn Lucerne và cỏ napier, với nồng độ protein, canxi và photpho lý tưởng cho sự phát triển (KARIUKI và cộng sự, 1998) Trong hệ thống trồng lúa/khoai lang, gia súc được nuôi bằng lá khoai lang sản xuất nhiều phân hơn, giúp cung cấp phân bón cho sản xuất lúa (OKE & WORKNEH, 2013).
