Nghiên ứu ứng dụng enzyme trong quy trình sản xuất siro từ khoai lang tím

Hàm l ng anthocyanin trong d ch siro khoai lang tím .... Hàm lng các cht chng oxy hóa trong các loi khoai lang khác nhau .... Tính ưu việt của khoai lang tím so với các loại khoai l

TRƯỜNG ĐẠ I H C BÁCH KHOA HÀ N I Ọ Ộ

-

NGHIÊN C Ứ U Ứ NG D NG ENZYME TRONG QUY TRÌNH Ụ

S N XU T SIRO T KHOAI LANG TÍM Ả Ấ Ừ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

1 TS Vũ Hồng Sơn

2 PGS.TS Nguyễn Văn Đạo

HÀ N Ộ I – 201 7

u tiên, em xin trân tr ng c i h c   i

h c Bách khoa Hà N u ki n cho em hoàn thàn h lu

Em xin g i l i c  c nhn th y PGS.TS Nguy  o Vi n 

i h c M  Hà Ni  Vi n Công n gh sinh hc và Công nghThc Phm - i Hc Bách Khoa Hà Ni ng d, cung cp thông tin và kin th c quý báu trong su t quá trình h  c tp và th c hi n lu

    y cô gi ng viên c a Vi n Công ngh sinh h    c và Công ngh Thc Ph m   i H c Bách Khoa Hà N i   t tình gi ng d y, truy  t

ki n th c và t o m    u ki n  thu n l i cho em trong su t quá trình h c t p và   nghiên c u t ng

Cui cùng, tôi xin g i l i c  n t t c b n bè tôi, nh ng    

 ng hành cùng tôi trong su t quá trình h c t p   

Hà Nộ i, tháng 9 năm 2017

Sinh viên

Bùi Thị Trang

M C L Ụ Ụ C

LỜ I CẢM Ơ i N

DANH MỤC CÁC BẢNG v

DANH MỤC CÁC HÌNH vi

LỜ I MỞ ĐẦ viii U CHƯƠNG I T NG QUAN 1 Ổ 1.1. Giới thi u chung v khoai lang.ệ ề 1

1.1.1 Khoai lang 1

1.1.2 Khoai lang tím 2

1.1.3 Tính u vi t ca khoai lang tím so v i các lo i khoai lang khác 3  

1.2 C khoai lang tím và thành ph n hóa h c c   a khoai lang tím 5

1.2.1 C khoai lang tím 5 

1.2.2 Thành ph n hóa h c khoai lang tím 5

1.3 T ng quan v anthocyanin 8  

1.3.1 Gii thiu 8

1.3.2 C u trúc hóa h c c  a anthocyanin 9

1.3.3 Tính cht ca anthocyanin 10

1.4 Tình hình s n xu t và tiêu th khoai lang trên Th gi    i và Vit Nam 11

1.4.1 Tình hình s n xu t và tiêu th khoai lang trên Th gii 11

1.4.2 Các nghiên c u v khoai lang tím trên Th gi i 14    

1.4.3 Tình hình s n xu t và tiêu th khoai lang  Vit Nam 15

1.5 T ng quan Enzyme 16 

1.5.1 Quá trình phát tri n Enzyme 16 

1.5.2 Tính u vi t ca enzyme 18

1.5.3 Enzyme Termamyl-120L 18

CHƯƠNG II V T LI Ậ ỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23

2.1 Vt liu và hóa ch t 23 

2.1.1.Vt liu 23

2.1.2 Hóa ch t 23 

2.2 Thit b 23

2.3 Ph ng pháp nghiên c u 24  

nh thành ph n c a khoai lang tím 24  

nh hàm lng kh b ng phng pháp DNS 30  

2.3.3 Ph ng pháp s c kí b n m ng (TLC) 32    

2.3.4 Ph ng pháp s c ký l ng hi    33

2.3.4 Phm quan 35

CHƯƠNG III K T QU VÀ TH O LU N 38 Ế Ả Ả Ậ 3.1 Kt qu nh thành ph n hóa h c ca khoai lang tím 38

nh hàm l ng n c trong c khoai lang tím 38   

3.1.2 39

nh hàm l ng protein 41 

nh hàm l ng lipit 41 

nh hàm l ng tinh b t 42  

nh hàm lng 43

3.2 Khc tính c a enzyme Termamyl-120L trên c   cht khoai lang tím 43 3.2.1 Kh o sát nh h ng c a nhi       t i ho t l c c a enzyme Termamyl-   120L 44

3.2.2 Kh o sát nh h ng c a pH t i ho     t lc ca enzyme Termamyl-120L 46

3.2.3 Kh o sát nh h ng c a ion kim lo i t i ho t l c c a enzyme Termamyl-         120L 48

nh th i gian ph n ng thích h p c a ph n ng enzyme Termamyl-        tìm giá tr ng h c enzyme Km 50   

nh giá tr ng h c Km 52   

3.2.6 Ki m tra s n ph m th y phân b ng enzyme Termamyl-120L b     ng ph ng pháp TLC 53 

3.3 Kt qu ng dng th y phân c  khoai lang tím s dng enzyme Termamyl-120L54  xu t quy trình làm siro t khoai lang tím s d ng enzyme Termamyl-    120L quy mô phòng thí nghi m 54 

3.3.2 K t qu s n xu t siro t khoai lang tím s d ng enzym Termamyl-120L56        3.4 Kt qu t lng siro khoai lang tím 56

3.4.1 Hàm l ng anthocyanin trong d ch siro khoai lang tím 57  

3.4.2 Phân tích carbohydrat có trong s n ph m siro khoai lang tím 58  

3.4.3 K t qu   m quan thành ph m siro khoai lang tím 58 

KẾ T LUẬN VÀ KIẾ N NGHỊ 60

TÀI LIỆU THAM KH O 61 Ả

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bng 1.1 Hàm lng các cht chng oxy hóa trong các loi khoai lang khác nhau 4

Bng 1.2 Hàm lng các cht vi lng trong các loi khoai lang 4

B ng 1.3 Thành ph n hóa h c c a khoai lang (tính cho 100g s    n phm) 6

Bng 1.4 Các acid amin có trong protein toàn phn (tính theo 16g N ) 7

Bm và thành ph n hóa h c c a 5 gi ng khoai lang khác nhau 7    

B ng 1.6 S n l ng khoai lang trên Th gi 12   i B ng 1.7    nh c a Termamyl (th i gian, phút c n thi    m t 50% ho t tính) 20

B ng 2.1 Thành ph n các ch t trong ph n      xây dng chu n 30 

Bm các ch  m quan c a siro khoai lang tím 36 

 38

B ng 3.2 K t qu nh anthocyanin trong nguyên li u 40 

B ng 3.3 K t qu hàm l ng protein trong nguyên li u 41  

B ng 3.4 K t qu hàm l ng lipit trong khoai lang tím 42 

B ng 3.5 K t qu hàm l ng tinh b t trong khoai lang tím 42  

B ng 3.6 K t qu hàm lng trong khoai lang tím 43

Bng 3.7 Kt qu kho sát nh h ng ca nhi ti hot lc ca enzyme Termamyl-120L 44

B ng 3.8 K t qu kh o sát nh h ng c a pH t i ho t l c c a enzyme Termamyl-           120L 46

B ng 3.9 K t qu kh o sát nh h ng c a ion kim lo i t i ho t l c c a enzyme             Termamyl-120L 49

B ng 3 K t qu  10   nh th i gian th ch h p c a ph n ng enzyme Termamyl-      120 tìm giá tr ng h c Km 50   

B ng 3.11: K t qu ng anthocyanin d ch siro khoai lang tím 57 

B ng 3.12 K t qu c làm t khoai lang tím 59 

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Hình nh khoai lang 1

Hình 1.2 Hình nh khoai lang tím 3

Hình 1.3 nh ch p lát c  u   c làm t khoai lang tím 4 

Hình 1.4 S  phân lo i polyphenol 8 

Hình 1.5 Công thc và ch t màu c a anthocyanin t khoai lang tím [32] 9  

Hình 1.6 nh hng ca pH lên hot tính ca Termamyl ti các nhi  khác nhau 20 Hình 1.7 nh h ng c a nhi    lên ho t tính c a Termamyl 21  

Hình 2.1 Màu ca anthocyanin trong khoai lang tím t i pH =1 và pH=4,5 29 

   th ng chu n glucose 31 

Hình 2.3 S      th hi n s nh h ng c a các l c r a gi    i 33

Hình 2.4 Quá trình ra gi i và tách peak c a cht A và ch t B. 34

c thái lát m ng ti n hành thí nghi m 38   

c ngâm trong dung môi 39

Hình  th nh bc sóng ci ca anthocyanin trong khoai lang tím 40

Hình 3.4 k t qu kh o sát nh h ng c a nhith         t i ho t l c c a enzyme    Termamyl-120L 45

Hình 3.5 Ph n ng màu DNS c a d ch thy phân nh h ng b i nhi       45

Hình 3.6 Bi  nh h ng c n ho  c a Termamyl-120L 47

Hình 3.7 Ph n ng màu DNS c a d   ch thy phân nh h ng b i pH 47   

Hình 3.8 Ph n ng màu DNS c a d   ch thy phân nh h ng b i ion kim lo i 49    

Hình 3.9 Bi   k t qu   nh th i gian ph n ng thích h p c a ph n ng        enzyme Termamyl- nh giá tr ng h c enzyme Km 51   

Hình 3.10 Ph n ng màu DNS c a ph  n ng 51

Hình 3.11 Lineaweaver & Burk c a Termamyl-120L 53 th  Hình 3.12: S c ký b n m ng c a s n ph m th y phân khoai lang tím b ng enzyme         Termamyl-120L 54

Hình 3.13: S quy trình làm siro t khoai lang tím s d ng enzyme Termamyl-    120L quy mô phòng thí nghi m 55 Hình 3.14 Thành ph m siro khoai lang tím 56Hình 3.15: nh d ch siro khoai lang tím pH=1 và pH=4.5 tr c và sau khi pha   loãng 10 ln 57 Hình 3 16 Hình nh sả ắc ký đồ phân ch siro t ừ khoai lang tím được phân ch

b ng s c ký l ng cao áp (HPLC) ằ ắ ỏ 58

LỜ I MỞ ĐẦU Vit Nam n m trong vùng khí h u nhi  u ki n thu n l i cho s    

 ng và phát tri n c a các lo i          i cây hoa

Hin nay trên th gi i nói chung và Vi t Nam nói riêng các s n ph    

u ng và nhi u s n ph m khác t khoai lang tím      vào phát tri n s n xu t m   nhn ph m m i có giá tr    ng cao

ng th i r t có l i cho s c kh  i Lo i s n ph m này không ch           có giá tr   v m ng mà còn là m t lo   u ng giá r , thích h p v i m i l a     tu  c bit là ph n và tr em   

Khoai lang tím ngoài giá tr cung c p các lo i vitamin, các ch t khoáng, tinh    

b t d tiêu hóa cùng m       ch  c ph m, thì nó còn có 

nht tr i so v ng Trong khoai lang tím có cha nhi u ch t ch  p chc

bing anthocyanin trong khoai lang tím khá cao t h p ch t sinh 

h c có tác d ng kháng oxi hóa r t m nh, có kh      m ch t bi n các t bào    

 huy t áp, phòng ng a b nh tim m ch Ngoài ra, v i     

m t màu s ng h p d n s t o cho các s n ph m ch bi n có m t giá tr c          m quan cao Là m t trong nh ng y   u t kích thích s l a ch n c   i tiêu dùng,

  i v vi c s d ng khoai lang, mang l i s ti n d ng cho      

  i s d ng và góp ph n gi i quy t v    tiêu th  i tr ng khoai lang tím, nâng cao hi u qu kinh t ,     thêm thu nhi dân Nhu c i i vcác lo   u ng ch y u d a vào giá tr         và màu sc (McLellan,1990) (Coggins et al 2003) báo cáo rc ép có th  c tiêu th 

c gi i khát ho c k t h p v i các lo i       t o thành m t lo t  

c trái cây pha.Vì v y, vi c nghiên c u s n xu t các s n ph m, ch ph m t          khoai lang tím là r t c n thi t và hoàn toàn phù h p, s d      ch

bi n siro s là m t l a ch n kh thi cho th        ng Xut phát t nh ng y u t    thc

t trên chúng tôi ti n hành nghiên c    tài : “ Nghiên cứ ứu ng d ng enzyme ụ

trong quy trình sản xuất siro từ khoai lang tím ”

Mục đích nghiên cứ u đề tài :

Nghiên cc quy trình và t o ra s n ph m siro t c khoai lang tím     dùng làm th c ph m b sung và nguyên li u trong ch bi n m t s u ng và làm          phong phú s n ph c sn xut t  c khoai lang tím

N i dung nghiên c u : ộ ứ

1 u ki n thích h p c a enzyme và ng d ng trong công ngh      

s n xu t siro t khoai lang tím   

2 Xây dc quy trình công ngh s n xu t siro t khoai lang tím    

3 T c sn ph m 

CHƯƠNG I TỔNG QUAN

1.1. Giới thi u chung v khoai lang ệ ề

1.1.1 Khoai lang

Khoai lang (Ipomea batatas, là mt loi cây thuc h bìm bìm Convolvulacae),

có ngun gc t khu v c nhi i châu Mi tr

i cây trng có tit sinh ha bàn phát tri n r ng, thích h p cho nhi u lot Khoai lang là long, c  c

n âm b t túc Ng n khoai lang lu c ho c xào v i t i là m      ngon, có nhi u vitamin và ch t khoáng, giàu ch  ng minh r ng ch c ph m có tác d ng h n ch h p thu cholesterol trong     

rut vào máu, h n ch t l m c b     i tràng Ngoài ra, thành ph n ch  t

a khoai lang là lo i pectin có tác d ng giúp tiêu hóa t  i cholesterol, chng táo bón (Nguy ng Hùng, 1991) Theo Tây y, khoai lang có ch ng lo i các ch t din i nhi u Thành ph n ch y u là carbonhydrate tinh    

b t, d    tiêu hoá, h p thu và t n d ng Khoai lang có ch a nhi    u nucoprotein, có kh  n tr  cholesterol lng trên thành m

cng mng th i gi    i c a m ch máu, l i còn có th   tránh teo mô liên k t trong gan, th n Trong khoai lang ch a m t s      chc thù phòng bt k ng ru t, tránh b táo bón (T  

1.1.2 Khoai lang tím

Khoai lang tím là m t lo i khoai   c nghiên cn xu t b i

Vin nghiên c u nông nghi p qu c gia    Nht Bt ngu n ch t màu tím t t và     nh vì nó có s ng l n v   ng anthocyanin cao (Ikuo và cs., 2003) Gi ng khoai  c Trung tâm Nghiên c u Th c nghi m Nông nghi     c nhp n   công ty FSA Gi ng tuy n chn và gii thiu hic trng ch u  ng b ng sông y 

C u Long v   c tính nông hc ch  y

Thng 105 - 110 ngày v  t c t 10 - 22 t n/ha, 

ng ch t khô 27 - 30 oBrix, v c màu tím s m, th t c      m, d ng c  

p, có th tr p cao, gi khoai khác

ng khoai d ng, bình quân m i dây khoai cho t - 7 c , ít b tr  3   

M khác, khoai lang tím ch có nhi u vào mùa v nht    nh ch không có quanh 

Do v y, vi c ch n khoai lang tím làm nguyên li    tài nghiên c u này 

s góp ph  s d ng cng thi to ra sn ph m th c phm mng nhu c u tiêu dùng c i tiêu dùng (Nguyt, 2008) Do khoai lang tím có ch ng cao nên ngoài t l c     

c ch bi n ra nhi u s n ph    y khô, ch bi n bánh k o,   mp, nh v y có th  c và xut khu ra nhic trên th  gi t Bn, M, Singapore, Hàn Quc mang li giá tr kinh t cao 

Hình 1.2 Hình ảnh khoai lang tím

1.1.3 Tính ưu việt của khoai lang tím so với các loại khoai lang khác

Ngoài giá tr cung c  ng vi nhiu loi vitamin A, B, C, E và các cht khoáng K, Ca, Mg, Fe, Se, giàu chc phm thì khoai lang tím còn có nhng

t tri so vi các ging khoai lang khác Nhng nghiên cu gy ging khoai lang tím có cha mng anthocyanin  vi tác dng kháng oxy hoá rt mnh, có kh m ch t bin ca t  huyt

áp, phòng nga bnh tim mch Cht màu trong khoai lang tím hic mt s nhà nghiên cu trên th  gi i nghiên c u thu nhn cht màu thc phm thiên nhiên thay th cho cht màu nhân to Bao gm các hp chkhoai lang tím cha cht chng ô-xy hóa tng s nhi u nht, k n là khoai lang vàng và khoai lang trng (bng 2.1) V i dng beta-caroten) và vitamin C, khin khoai lang là thc phm chng viêm nhim có tác dng phòng và cha tr bnh C hai dng beta-caroten và vitamin C có ting oxy hóa ln giúp hiu qu  loi b các gc t do Thành phn các gc t do có hóa cht gây thi i t hcho các t bào và màng t bào và chúng kt hp vi s phát trin ca các u ki n vng mch, bnh ting, bu này có th gii thích ti sao c beta-caroten và vitamin C giúp ích hiu qu  a các gc t 

n xut  Nh  dng khoai lang tím là mt trong t Bnhng nguyên liu ch y ch bin loc ung ch 

Hình 1.3 Ảnh chụp lát cắt khoai lang tím và đồ uống được làm từ khoai lang tím.

ng các ch t chng oxy hóa c a các lo i khoai lang rt khác nhau [20], trong bng y rt rõ s khác bi

Bả ng 1.1 Hàm lượng các chất chống oxy hóa trong các loại khoai lang khác nhau Thành phần màu

Các vi ch t có trong khoai lang khá d       n bo

m cung c p th ng vitamin  ng 28% nhu c u vitamin C, 25% ch t  manganese, 16% ch  B6, 8% ch t st và kali 

1.2 Củ khoai lang tím và thành phần hóa học của khoai lang tím

1.2.1 C khoai lang tím ủ

Khoai lang là m t lo i r c , r    i, phình to ra v i ch a m các chng Vì th, v  ngun gc khoai lang khác vi thân c  và gn ging nhau vi thân c Các r       khác v i c   th t s , khoai lang có các

c u trúc t bào bên trong và bên ngoài c a các r     n hình Các c  th t s có cu trúc t bào c a thân, còn trong r c     t và gióng ho c các lá suy thoái Mu gu gu sinh ra các ch sau này phá t triu kia gng sinh ra các r không b  

bii Trong các c  th      t s , tr t t c l i v u xa sinh ra thân cây V 

m t th i gian, các r c     u tiên cây m sinh ra các r c v    à

v mùa thu cây ch   c sinh ra cây m i và b tiêu hao trong quá  trình t o thành b r m i cùng thân cây và ra hoa Các mô còn l i ch     cây sinh ra r c m  ti  [1]

V mt c u t o, khoai lang tím gm 3 phn : V ngoài, v cùi và th t c

V ngoài: M ng, chi  m 1% trng c , g m nh  ng t bào có ch a s c t c u t   ,  o ch  y u là cellulose và hemicellulose có tác dng: Làm gi   ng t bên ngoài, hn ch s c c a khoai lang trong quá trình b o qun

V cùi: Chim 5 - 12%, gm nhng t bào ch a tinh b t, nguyên sinh ch t và dch th

ng tinh bt  v  tht c

Tht c: Gm các t bào nhu mô cha ch yu là tinh bt và các hp cht ch

1.2.2 Thành phần hóa học khoai lang tím

Khoai lang là thng th thuc ch a b c nhân dân

ta dùng t  ng, hoc thái m ng 

ng ngc dùng lu c ho c n u can   

 thành ph n hóa h c, trong 100g c    c,

0,8g protid, 0,2g lipid, 28,5g glucid (24,5g tinh b t, 4g glucoza), 1,3g xenluloza, cung c u vitamin

và mu i khoáng (34mg canxi, 49,4g photpho, 1mg s t, 0,3mg caroten, 0,05mg  

 khô, rút g n h c, giá tr  ng cu Trong 100g khoai lang khô có 11g c, 2,2g protid, 0,5 lipid, 80g glucid, 3,6g xenluloza, cung c  t y khoai lang là mt tht, r t giàu tinh b t,

c nuôi s mt lo i rau ngon, thành ph ng không thua các lo

c, 2,6g protid, 2,8g glucid, 1,4g xenluloza, 48mg canxi, 54mg photpho, 11mg vitamin C [10, 22]

Bảng 1.3 Thành phần hóa học của khoai lang (tính cho 100g sản phẩm)

ng các acid amin ca protein có trong c  rt phong phú,

t s acid amin thi t y ng v t không th t  ng hc li t kê trong bng 1.4 [22] 

Bảng 1 .4 Các acid amin có trong protein toàn phần (tính theo 16g N )

i ta còn thy rng, khoai lang có cha mng phong phú cht

ng kích thích d dày co bóp, tiêu hóa th u qu T   

y lùi tình trng táo bón và tích m  b ng

Ngoài các thành ph n hóa h c trên trong khoai lang tím còn có ch a m    t thành ph n quan tr ng là anthocyanin t o nên giá tr v      ng cho c khoai lang tím Ch t màu này g m các d ng mono ho   c di-acylated c a cyanidin (Y GM- 1a, -1b, -2 and -3) và peonidin (YGM-4b, -5a, - 5b and -6) [32]

Thành ph n hóa h c c a m t s      gi    c Ngô Xuân Mnh nghiên c u và công b trong lu n án ti   i k t qu  c th 

hi n   b ng 2.5 

Bảng 1.5 Đặc điểm và thành phần hóa học của 5 giống khoai lang khác nhau

Thành ph n hóa h c c a khoai lang, không c     i tùy thu c theo 

gi ng, khí h u, th i v , th  u ki

1.3 Tổng quan về anthocyanin

1.3.1 Giới thiệu

Anthocyanin là h p ch t g m có g       c g i là anthocyanidin hay anthocyanidol) k t h p v i các glucoside có g   ng glucose,

 c còn anthocyanidin thì không tan trong

c Anthocyanin tham gia vào vi c t c màu cho hoa qung th i cùng v i ch t t    t o cho hoa qu  ng

 màu khác nhau tùy thu  ng và s ng phân c a chúng     

Các anthocyanin hi n thu c nhóm các ch t màu t      n c l

nh trong tht   gi i thc v t Thut ng anthocyanin bt ngun t ng Hy L p, trong  ti 

nthocyanin là s kt hp gia Anthos- - a là màu xanh Tuy nhiên, không ch       n cho thc vt nhiu màu s c r c r      , cam và các gam màu trung gian Các anthocyanin khi mt h   c gi là anthocyanin hay aglycon Mi anthocyanin có th b glycosyl hóa acylate b i các lo   ng và các acid khác ti các v trí khác nhau Vì th  ng anthocyanin l -20 l15 n

Hình 1.4 Sơ đồ phân loại polyphenol

1.3.2 Cấu trúc hóa học của anthocyanin

Anthocyanin thuc nhóm các h p ch t flavonoid, có kh       

c và ch a trong các không bào V b n ch   t, các anthocyanin là nh ng h p ch  t glycoside c a các d n xut polyhydroxy và polymethoxy c a 2 phenylbenzopyrylium hoc mun nayc 18 loi aglycon khác

i ph  bi n nh t là pelargonidin, cyanidin, delphinidin, peonidin, petunidin và maldivin Trong t nhiên, anthocyanin r t hi m khi ng thái t do     tr (không b glycosyl hóa) Nhóm hydroxy t do v trí C-3 làm cho phân t anthocyanidin tr nên không nh và làm gi m kh   a nó so v i anthocyanin 

ng Vì v y, s glycosyl hóa luôn di  u tiên v trí nhóm 3-hydroxy  

N u có thêm m t phân t    ng s a, v trí p theo b   ti  ng gp

nh t là C-5 Ngoài ra, s glycosyl hóa còn có th g    p  các v trí C- 7, C-3, C-5 Long ph bi n nh  t vài lo i monosaccharide 

     i disaccharide (ch y u là rutinose,  sambubiose hay sophorose) ho c trisaccharide tham gia vào quá trình glycosyl  hóa

S  ng ding nht là  v trí C-3 và C- gp  v trí C-7 và C-n nay,

i ta vy môt hp cht nào b glycosyl hóa hay b methoxyl hóa trên tt c các v trí C-3, 5, - -7 và -4 do cn thit phi còn ít nht mt nhóm hydroxyl t do

 C-5, -7 hay - hình thành d ng c u trúc quinonoidal base (dng c u trúc c a

ng t n t i trong trong không bào thc vt có pH t 2,5 - 7,5 

Hình 1.5 Công thức và chất màu của anthocyanin từ khoai lang tím [32]

S  x y ra v   trí C-3 c a phân t   ng hay ester hóa nhóm hydroxy C--coumeric, caffeic, ferulic hay sinapic acid và m t lo oxalic và succinic

1.3.3 Tính chất của anthocyanin

Anthocyanin tinh khi t d ng tinh th     ho nh hình là h p ch t khá  phân c c nên tan t t trong dung môi phân c  c Anthocyanin hòa tan t t trong 

c và trong d ch bão hòa Khi k t h p v   ng là cho phân t anthocyanin 

 Màu si ph thu c vào nhi  , các ch t màu 

và nhi u y u t     ng nhóm OH trong vòng benzene thì màu

có th chuy n v d ng bazo Cacbinol hay bazo Chalcon không màu    ;  pH = 7

÷8 li v  d ng bazo Quinoidal Anhydro màu xanh

Màu sc ca anthocyanin còn có th i do hp th  trên polysaccharide

 lâu dài các anthocyanin có th phá hy và mt màu

c sóng h p th trong mi n nhìn th y, kh      p th c c  

 i t c sóng 510 -   h p th là yêu t liên quan m t thi   n màu

s c c a các anthocyanin chúng ph thu c vào pH c a dung d ch, n       

 ng pH thu c vùng acid m     h p ph l n, n   anthocyanin càng l  h p th càng m nh  

Tóm lng axit, các anthocyanin là nh ng bazo m nh và có th   

t o mu i bn v ng v ng có kh   i v

v y chúng có tính ch t amphote Mu i v   , còn mu i v i ki  m thì có màu xanh

Công dụng của anthocyanin :

Anthocyanin là chc s  d ng khá ph  bi n và an toàn trong thc phm, to ra nhiu màu sc hp dn cho mi sn phm Anthocyanin là h p ch t

có nhiu hot tính sinh h

 Kh c s d chng lão hóa, hoc chng oxi hóa các s n ph m thc phm, chng viêm, chng các tia phóng x

 Hn ch s suy gim s  kháng, s phát trin ca các t   

 Ngoài ra, anthocyanin còn có vai trò thu hút côn trùng giúp cho s th ph a cây n c

di n ra t 

1.4 Tình hình sản xuất và tiêu thụ khoai lang trên T ghế iới và Việt Nam

1.4.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ khoai lang trên T g hế iới

 a bàn phân b rng, thích ng v u kin nhiu vùng sinh thái khác nhau, phân b r ng rãi nhi   u châu l c trên th   gi i,

c bi t là các vùng nhi i, c n nhi t   i Trong t t c các cây tr ng   

ng v trí th 10 v di   : Khoai tây, c c ng, sng th 3 sau khoai tây và s n V s   n

m di n tích không l n (8,9 tri u ha)   

i có m t s i cao (129,2 triu tng   v trí th 9 trong các loi cây tr ng chính 

    li u c      c tr ng    

c T ng di n tích khoai lang c a th gi i là 9.010.700 ha, s     ng là 127.538.000 t t bình quân 14,2 t  ng 6.107.100 ha (chit sng cao nht 113.389.100 t n 

  gic s n xu t khoai lang v i t ng s    ng

là 106.569.572 t   82,3% là   c châu Á V i s  ng 81.175.660 tn, Trung Qu c s n xut khoai lang ln nht th  gi i Tin là

ng th ng th 4 th   gi u t n Châu Phi i v chim 14% sng toàn th gi i v i 14,2 triu tu là Uganda v i 2,83 tri u t n cung ca sng   u t n)

và Tanzania (1,4 tri u t n) M t khu v c s n xu t khoai lang không nh n a là khu        

vc Châu M 0 cung cng toàn c u v i 1,97 tri  u

tn Cu Ba và Argentina Hoa K c s n xui nh (1,0 triu tc xut khu khoai lang nhi u nh t th gi   i  Châu Âu thì ch có Tây Ban Nha, B   n

xu t khoai lang, chi m t l  

Bả ng 1.6 Sản lượng khoai lang trên hế giới T [21]

Tình hình tiêu th khoai lang trên th gi i nh    s n

c xut khu t c sn xung t  

c tham gia xu t kh u và ch    c trong

s  m 90% sng xu t kh u toàn c  u  Nam Phic c mtiêu th khoai lang mi ch là 47.776 tng tiêu th 

t 60.688 t n v i th    ng tiêu th      Quc Anh, B )

Vic s d ng khoai lang     c trên th gi   t khác nhau: Nam M, 90% sc s d  Trung Qu c 40% s ng khoai lc s d ng th  ng vi Trung Qung v t nhi c tr ng khoai lang v i s ng khá ln vi c ch bi n vì v y các s    n

phm ch   bi n t khoai lang r t ít, ch y u là s n ph m tinh b     

ng góp ph n gi m t l t n th t sau thu ho ch m       [17]

1.4.2 Các nghiên cứu về khoai lang tím trên T g hế iới

Trong thành phn c khoai lang tím có ch a m  ng ch t anthocyanin nh t  

t có tác d ng ch ng oxy hóa, phòng ch   v y

c nhi u nhà khoa h c trên th gi i nghiên c u ch bi n       

 nhm to ra các sn phm có li cho sc khi

Nghiên c u c a các nhà khoa h    i h c bang Kansas (M ) trình bày t i H i ngh    Thc nghi m Sinh h c m  t, khoai lang tím có cha

m t s  thành ph n ch   y u là anthocyanin, m t ch t s c t    

t  c tìm th y trong các lo i rau c , hoa qu    vit qu t, b p c  ng có tác d ng gi 

 phát tri n c a các t     chng oxy hóa cao, ch ng viêm, ch ng h mi n d  th So sánh thành ph n anthocyanin gi a khoai lang tím và các lo i khoai lang   khác, các nhà khoa hu th n

 [27]

Các k t qu  nghiên c u c a CHU Wen-jing và c ng s    v  hot tính ch ng oxi hóa c th y r ng kh  ng oxy hóa c u t khoai lang tím mu vang   cùng   c n 11%vol Ho t tính ch ng  oxy hóa   i c và sau khi lên men [27]

Oki và các c ng s  t i Trung tâm Nghiên c u Nông nghi p Qu c gia Kyushu Okinawa khu v c [36]  nh 8 lo i anthocyanins chính trong 61 th c phm ch bin t khoai lang tím gi ng Ayamurasaki và Murasakimasari t i Nh t B n Các   

k t qu nghiên c       ng anthocyanins trong 10 lo i th c ph t khô, v  ng t 53,22 - 936,26 mg/100g, còn trong 13 lo  u ng bao g  u ng và gi m lên men 

có ch ng anthocyanin t  1,19 - 131,95 mg/100ml và t  33,00 - 376,39

i v i 11 lo i th c ph m chiên, bao g m c chip và bánh b t chiên,       1,01-i v i 27 lo i th c ph m th c p ch        bin, bao g m c các  

ng   t quá 70% t  ng anthocyanin trong 9 thc phm ch  bi n chính, 13 lo  u ng, 6 c a lo i th c ph m chiên    

và 21 các th c ph m ch   bin th c p [36]  

Tác gi Wei Na Fu và c ng s [39]    u hoàn thi n công ngh   lên

 u khoai lang tím bng các bi  d ng enzym trong quá trình thy phân tinh bt t u khoai lang tím bng tác nhân làm trong chi ng oxy hóa c a s n ph  u khoai lang tím b ng các g c t  do

1.4.3 Tình hình sản xuất và tiêu thụ khoai lang ở Việt Nam

Vi  c có di n tích tr  ng hàng th 6 trên th  gii sau Trung Qu   i din tích kho ng 150.800 ha, s t 1.317.200 tng t i m c tiêu  kho ng 2 tri u ha, s  ng khoai c  t 40 - 50 tri u t thu mang l i cho nông dân trên 15 t   i chu i s n ph m công   nghi p giá tr cao mang tính chi  c, khoai lang ch bii doanh thu 30

- 40 t  t kh u kho ng 10 t    m s n xu t khoai lang thành s n ph m nông nghi p xan   u n n nông nghi p hàng  hoá, phát tri n b n v  ng cc nhà

 Vi t Nam hin nay trng ch yu ba nhóm ging khoai lang chính là nhóm 

gi  t c u l nh, ng n ngày, thích h p v     Bên c nh nh ng gi ng khoai n   a, trong nhip nhi u 

gi ng khoai lang t   ng khoai lang tím Nh t B 

i dân khu vng b ng sông C u Long tr ng v i di n tích l n Nh ng     

n r t r m r c v  din tích và sng

c bit  hai huyn Bình Minh và Bình Tân thuc t

 Vi        i nhanh chóng vai trò t cây 

c thành cây công nghi p ch bi n v i t     phát tri n cao   nhng n

u th k  XXI Th  ng xut kh u khoai lang c a Vi  t Nam d báo thu n l  i và

có l i th c nh tranh cao do có nhu c u v      ch  bi n khoai lang xu t kh u các lo   i

thng s n ph m tinh b t bi n tính Theo s      li u c a B   

m i t t cao nh t v u USD, khoai lang Nh t

Bt 1,1 trich xu t kh 

t kim ng ch cao nh t v i g n 3,8 tri u USD So v     1,6% Trong s 92 m t hàn     311,3%, khoai lang c

c xu t kh u khoai lang l n trên th     gii và m t trong nh c có m t hàng khoai lang xu t kh u m i có tri n v    c chính ph   quan tâm phát trin [21]

1.5.1 Quá trình phát triển Enzyme

Enzyme là ch t xúc tác sinh h c có b n ch t protein, có hi u su t xúc tác      

c c kì l n, nó có th g   ri u l n các cht xúc tác

h

 tính chn c a ch t xúc tác, ngoài ra còn có s c tính   

 c hi u cao và hi u l c xúc tác l n Kh       a enzyme

m b o quá trình s ng trong t t c các d ng sinh v t t virut (c u t          n

nh t, nh bé nh  i (t ch c s ng ph c t p nh t) Nhi u enzyme b    o

t n ho c tách ra kh  s i không t n 

t  i ta xác nh n và khai thác kh     a enzyme cho mc

i Th c t th i c     n enzyme, không có m t tài li u hay ki n th c c    th   v i bi t s d   n s

c a s lên men và s phân gi m t ch t này b i m t ch t khác g          

u th k   i ta bc các ch t gây ra hi ng lên men Trong thy ra cu c chi n tranh gi a hai    m v b n ch t tác   

d ng xúc tác c a enzyme Quan ni m th nh      i di n là Louis Pasteur cho 

r ng tác d ng xúc tác c a enzyme có liên h t i ho      ng s ng c a tinh b t khi   nghi n tinh b t n m men s không chuy    u Quan ni m th  

i di n là Justus Liebig và Bertlo l ng ch t xúc tác, 

ho  ng xúc tác c a nó không liên h v i ho     ng s ng 

n cu i th k 19 và vào nh   u c a th k       u công trình nghiên c u v ng h c c a enzyme và gi i thích quá trình sinh t ng h       p enzyme trong t bào T   u có nh ng công trình nghiên c u tách  chit enzyme d ng tinh khi t và nghiên c u b n ch t c     

nhc bn cht ca enzyme là protein

T sau chi n tranh th gi i th nh t, enzyme h c là m t trong nh ng nhành         phát tri n m nh nh t c           c toàn b h   thng

m bi ch t c   s ng phân (Enbden, Meyerhoff 1933), chu trình axit acetic (Krebs Knof và Martius

         c c u trúc b c nh t c a    ribonuclease Nh     

cc c u hình không gian c a phân t enzyme, ngoài ta còn có nh ng công    trình nghiên c u quan tr ng khác có s tham gia c   sinh t ng h 

t gi thuy t v s     u hòa ho  ng c a enzyme trong t bào    

M t thành t u l  c  th  k 20 ng hc enzyme nhân

ti M  u là Hirsmin và Merifield

ng hc ribomulease có ho t tính xúc tác gi ng ribomulease t nhiên V  n hi n nay c a enzyme ch c ch n    

1.5.2 Tính ưu việt của enzyme

Enzyme là xúc tác sinh h c có b n ch t là protein, có kh     

c và dung d ch mu i loãng, phân t  ng l n 20.000 1 tri u Dal nên không       

c màng bán th m Enzyme có kh    y phân nhi u nguyên li u thô  

n ph m có giá tr dinh d ng cao,   giàu axit amin, giàu các long kh , d h p th , d      y enzyme

có nhng tính chn các ch t xúc tác hóa h c  

ng l c xúc tác l  u ki n thích h p có enzyme xúc tác t  

ph n ng nhanh g p 10   8- 1011 l n  so vi khi không có xúc tác enzyme

c hi u cao: m i enzyme ch chuy n hóa m t ho c m t s         t nh t 

nh theo m t ki u ph n ng nh      o s n ph m ph   

Tác du ki n êm d  các enzyme hong nhi  35-

40oC, áp sung, n không c n quá cao Do v i các thi t b  chu nhi t, ch ng s d ng  

c, thân thi n v ng

D ki m, r    ti c t nhi u ngu ng v t, th c v t, vi sinh   

vc bi t vi sinh v t là ngu n nguyên li u t t nh t vì có t       ng, phát tri t ti n

V i nh t tr i các ch ph  c s n xu t ngày càng  nhic d d ng trong h u h t cá    c kinh t Vì enzyme có kh   rút ng n chu k s n xu   u su t thu h i và nâng cao ch  t

ng s n ph i và nâng cao m t s quá trình công ngh   trong ch bi n th c ph m, nông nghi p, y t     ng nhu c u ngày càng cao ca xã h i 

1.5.3 Enzyme Termamyl-120L

1.5.3.1 Giớ i thiệu chung

Alpha-amylaza novo g i là Termamyl, Termamyl là ch ph m l ng ch    c nhi  c s n xu t t vi sinh v  t Bacillus lichenifomis Termamyl là mt endo-amylaza, có tác d ng thu  phân m i n i 1,4 alpha glucozid c a amyloza và   

amylopectin vt tinh bi tác d ng c a Termamyl s nhanh chóng t   o

S n ph m này không cháy và hoàn toàn hoà tan tro  c, nên tránh ti p xúc 

da và hít phi phi ra ngay nhi u l n v  c

5,5 5,3

5,9 5,3

6,2 4,3

1.5.3.3 Ảnh hưởng củ a canxi, nhiệ ột đ đến đ ổộ n định c a Termamyl ủ

Trong b t nhão, tính  nh cc tho mãn v i s hi n di n t      5-70 ppm ion Ca+2 Trong b ng 5.1 cho th y, s    a Termamyl trong bt nhão n  30% trong cùng mu ki n nhi  và pH các n  ion

Ca+2 khác nhau (ppm) Các s u so sánh có cùng tr li  ng DE và trong

ph m vi t 0-12  

Bảng 1.7 Độ ổn định của Termamyl (thời gian, phút cần thiết

Hình 1.7 Ảnh hưởng của nhiệt độ lên hoạt tính của Termamyl

t 0,5% tinh bc), ch t nh 30-60 ppm canxi, pH = 5,7

1.5.3.4 ng dỨ ụng

c s d ng trong nh ng ngành công nghi p: Tinh b t, c n, bia,      

ng và d t 

- Trong k ngh tinh b c dùng cho vi c d ch hoá liên t c tinh   

b t trong n c trong nh ng thi t b     hong nhi   t

105-110 và vì v y l i d  c tính nh nhi c cao c c a enzym

- Trong k ngh n u c        phân tán tinh b t khi nghit Và  n này,   i d nh nhi t c a

a, r t có th th c hi n vi    t không cu ch nh pH và thêm Ca m   u ki     u ki n t   u này là do

ph i l n và vii calci ci th p Nó làm cho quy trình s n xu n và m  r i ro c a c n b  c gim thiu trong ct

- Trong k ngh n   ph giúp cho vi c d ch hoá   

c d   nh nhi t cao c a enzym quy trình n u có th     

Hin nay nhu c u v các ch t xúc tác sinh h c ho    ng nhi   x p x và trên 100oC là r t l n Vì v y có nh u công trình nghiên c u v enzyme b n nhi       

c ti  s n xu t ra Termamyl-120L-120L có th s d ng gi ng vi sinh     

vt phân lp ngoài t nhiên ho t bic sn xut bng con

ng nào thì Termamyl-120L-120L vt quan tr ng không ch trong  ngành công nghi p th c ph m mà c trong y h c và nhi         ng

c yêu c u v vi  c ng d ng enzyme trong nh i

CHƯƠNG II VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.2 Thiết bị

S d ng thi t b t i phòng thí nghi m Hóa sinh, Khoa Công ngh sinh h       c - Vi i h c M Hà N i: máy UV/VIS (Trung Qu  c), bình n nhi t (Trung Qu c), máy khu y t (Anh), máy Vortex (Hàn Qu c), cân      

 n t (M ), t s y (Trung Qu c), t      c (Trung Qu c), chi t quang k  c),    

bn ( Trung qu c ), bình tri n khai s c ký ( Trung qu c ), bình hút m ( Trung     

qu c ), b   chit Soxhlet ( Trung qum ( Trung qu c ), Pipet 100-1000µl (Trung qu c ), Pipet 10-100µl (Trung qu c), b     t h  Trung qu c ), T l nh âm sâu (-20) ( Trung Qu c ), máy li tâm ( Hàn Qu c ), b l      c hút chân không ( Trung Quc )

Ngoài ra trong nghiên c u còn s d ng m t s v t li u hóa ch t thông d ng         trong phòng thí nghi      nh mc, ph u chi ng  t, nghim,     c c s , nh my tinh, bông, c n công nghi 

2.3 Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Xác định thành phần của khoai lang tím

Cân 20g khoai, s trong t s y  800C trong 1h và tip tc sy 105 0C

 ngui trong bình hút m và cân l n nh và ly 5g cho vào cc trng, sy  1050 C trong thi gian 2 gi, làm ngui trong bình hút t cc vào t s y, s y ti  i làm ngui và cân Quá trình st thúc khi sai s gia 2 ln không quá 0.001 g

Kt qu c trong c c tính theo công thc :

Cân th t chính xác kho ng 1,2-0,5g nguyên li u cho vào bình Kjeldahl v   i 15ml H2S04c và kho ng 1g  cht xúc tác CuS04 : K2S04 (1: 11 ).

L p vào b máy phá m   t s n 3 ch   i t i khi máy báo k t thúc quá trình phá m u dung d ch  s trong su t không màu ho      a CuS04 ngu i,  c c t kho ng 20ml, l p vào b c    m (t 50ml NaOH 40%) Hút chính xác V (ml) H2S04        h p th 

NH3, c t trong 10 phút ( th  b ng gi y qu t i h t ki m), chu       b ng NaOH 0.1N ht V2 ml Làm m u tr   m u th c,chu   h t V1 ml NaOH 0.1N

2.3.1.3 Xác định lipit bằng phương pháp Soxhlet[47]

Nguyên lý :  hòa tan t t c ch t béo t do trong th c ph m      

 t béo còn lng lipit trong 100g thc phm

Cách ti n hành : ế

Sy c c dung tích 250ml 105 0C trong 1h và s y khoai nguyên li n khi

  i Cân th t chính xác 5g nguyên li   c nghi n nh v   chính xác 0.01g vào c c 100ml, thêm 10ml ethanol vào c c, cho vào máy khu y t    

  ng nh t Thêm 8ml acid HCOOH và 12ml dung d ch acid HCl ( 7:3),  khung nh Chuy n m u th vào bình c u và tit      i t h

 750 ngu i Chuy n m u th vào bình chi t, thêm     20ml ethanol và 50ml n-hexan vào bình chi t, l  yên cho h n h p tách pha  ( n u mu n cho vi c tách pha di   p cách th y kho ng  

20 giây 75 0C Ti n hành chi t 2 l n, g p d ch chi t         ngun nhi t phòng trong bình hút  nh khng

m2 : khng c c và lipit sau khi trích ly và s y khô (g)  

2.3.1.4 Xác định hàm lượng đườ ng t ng s bổ ố ằng phương pháp Graxianop

(hay phươn pháp Ferixianua). [42,43,44]

Nguyên tc:

Dung dng kii tác dng ca nhi cao s gii phóng ra oxi nguyên t, oxi nguyên t s ng thành acid Phn c thc hi  d ch vi cht ch màu xanh methylen Kth t thúc phn

ng là xanh methylen chuy n t màu xanh sang màu tím hng r

- Nh vài gi t phenolphtalein vào r i trung hoà b  

-   c c t vào bình tam giác 250ml Dùng pipet l y chính xác  10ml Fehling A và 10ml Fehling B thêm vào bình tam giác

- Lt lên bn và l y chính xác 1ml d ch c     lý, khi dung d ch b u sôi, cho 5 gi t xanh methylen và dùng dung d ng glucoza

 chu n t ng gi  t cho tm k t thúc c a phn ng (m t màu xanh  và xut hi trong dung d

- L p l i thí nghi m trên cho t i khi nào sai s gi a 2 m u chu n không quá        0,2ml Kt qu s chính xác khi thi gian chu  kéo dài không quá 3 phút Thu c th Fehling A có công th c CuSO   4 và Fehling B là h n d ch c  a NaOH