Nghiên cứu quy trình chế biến bột dinh dưỡng từ khoai lang tím

Nghiên cứu quy trình chế biến bột dinh dưỡng từ khoai lang tím

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

Giáo viên hướng dẫn: 1.TS Hoàng Thị Lệ Hằng

Bộ môn Bảo quản chế biến – Viện nghiên

cứu rau quả

2 GV.TS.Trần Thị Định

HÀ NỘI, 5/2014

PHẦN THỨ NHẤT – MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề

Cuộc sống ngày càng phát triển con người càng quan tâm đến sức khỏe vàvấn đề an toàn thực phẩm Xã hội hiện đại không chỉ là “ăn no, mặc ấm” mà dầndần là “ăn ngon, mặc đẹp” và đến ngày nay con người không chỉ là ăn ngon màphải là ăn đầy đủ, dinh dưỡng tối ưu Dù rất quan tâm, nhưng với nhịp sống hiệnđại, thời gian dành cho ăn uống của con người ngày càng bị thu hẹp Đáp ứngnhu cầu này nghành công nghiệp thực phẩm hiện đại hướng đến việc đem đếncho xã hội những loại thực phẩm, đồ ăn nhanh vừa tiện dùng vừa đáp ứng đầy

đủ nhu cầu dinh dưỡng Bột dinh dưỡng đang là một lựa chọn để đáp ứng nhucầu tốt nhất đồng thời yêu cầu tiện dụng và đầy đủ dinh dưỡng

Trong những năm gần đây nông nghiệp nước ta đạt được nhiều thành tựu tolớn Ngoài đáp ứng nhu cầu trong nước chúng ta đã xuất khẩu nông sản và chếphẩm của chúng đóng góp không nhỏ vào thu nhập quốc dân Nhờ được thiênnhiên ưu ái với khí hậu nhiệt đới gió mùa, nông sản nước ta rất phong phú và rẻtiền đồng thời có giá trị dinh dưỡng cao Khoai lang tím là một ví dụ điển hình.Đây là một giống khoai có nguồn gốc từ Nhật Bản mới được nhập về nước tatrồng và cho kết quả rất khả quan, đem lại thu nhập ổn định cho người nông dân.Khoai lang được xem là một loại lương thực thực phẩm tốt cho việc đa dạngchất bột đường trong khẩu phần ăn, hỗ trợ quá trình tiêu hóa vì chúng rất dễ tiêu,năng lượng của khoai lang cũng tương đương khi so với khoai lang và khoai tây.Mặc dù trên cùng một đơn vị trong lượng, khoai lang chỉ cung cấp số nănglượng bằng 1/3 so với lúa gạo và lúa mì do hàm lượng nước cao hơn [15] Tuynhiên, trên cùng một đơn vị diện tích, khoai lang lại cho năng suất cao hơn năngsuất lúa [8] Vì vậy trên cùng một đơn vị diện tích và thời gian, khoai lang chonăng suất chất bột đường cao gấp 1,5 lần và giá trị thu nhập gấp 1,7 lần so vớilúa [5] Ngoài ra, trong khoai lang tím có chứa hàm lượng anthocyanin cao, đây

là một hợp chất hóa học đã được chứng minh là không độc và có rất nhiều tácdụng ngăn ngừa bệnh tật, chống ôxy hóa [10] Trong nghành công nghiệp thựcphẩm, anthocyanin có những đặc tính quý, là chất màu thực phẩm tự nhiên, antoàn với sức khỏe con người Nhưng việc sử dụng khoai lang tím hang ngày vẫn

bị hạn chế, một mặt vì khoai lang tím được trồng có mùa vụ Mặt khác vì tácdụng của nó vẫn chưa được biết đến rộng rãi

Vì vậy, trong phạm vi điều kiện nghiên cứu, chúng tôi tiến hành thực hiện

đề tài “Nghiên cứu quy trình chế biến bột dinh dưỡng từ khoai lang tím”, nhằm

tạo ra sản phẩm có chất lượng tốt, dễ sử dụng, an toàn và có lợi với sức khỏe,góp phần đa dạng hóa sản phẩm bột dinh dưỡng trên thị trường

1.2 Mục đích và yêu cầu

1.2.1 Mục đích

Xây dựng được “quy trình chế biến bột dinh dưỡng từ khoai lang tím”

có giá trị dinh dưỡng cao, đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm

1.2.2.Yêu cầu

Lựa chọn nguyên liệu phù hợp cho chế biến

Xác định được các thông số công nghệ của công đoạn làm chín, làm khô.Xác định được biện pháp làm nhỏ phù hợp nhằm tạo ra bột khoai lang có

độ mịn theo yêu cầu và hạn chế tổn thất

Xác định được tỉ lệ phối trộn của các nguyên liệu trên cơ sở thành phầnnguyên liệu và nhu cầu dinh dưỡng

Xây dựng được quy trình chế biến bột dinh dưỡng từ khoai lang tím

Tính toán giá thành sản phẩm

PHẦN THỨ HAI – TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Tình hình sản xuất bột dinh dưỡng

2.1.1 Trên thế giới

Hiệp Hội thông tin thực phẩm quốc tế (IFIC), định nghĩa: “ Thực phẩmchức năng là thực phẩm mang đến những lợi ích cho sức khoẻ vượt xa hơn dinhdưỡng cơ bản”

Là nhóm sản phẩm thực phẩm bổ dưỡng, tăng cường sức khoẻ của conngười Các sản phẩm bột dinh dưỡng vô cùng đa dạng về mẫu mã hình thứccũng như thành phần cấu tạo nên Tại Mỹ, tập đoàn K-Link đưa ra sản phẩm làbột dinh dưỡng Organic K-BioGreen, được tổng hợp từ 58 thành phần hợp chấthữu cơ có nguồn gốc từ thiên nhiên như đậu, rau xanh, ngũ cốc, tảo biển và cáchợp chất enzyme… Chúng có khả năng làm sạch, loại bỏ và giải các chất độc,phục hồi các chức năng trong cơ thể và củng cố hệ thống miễn dịch[18]

Ở Đức công ty BlueBiotech Int sản xuất bột dinh dưỡng thấp năng lượngSpirulina Diat Drink (Spirulina Diet Drink) Thành phần bột gồm tảo xoắnSpirulina và tảo lục tiểu cầu Chorella cùng với hơn 15 loại rau củ các loại và cácloại vi chất và các chất xơ hoà tan như bột đậu nành, bột gạo, chất xơ củ cảiđường, bột yến mạch, dầu các loại rau quả, cám yến mạch, tinh xơ táo, Lecithin,Inulin, quả dứa, papain, bromelain,…[19]

Trẻ em cũng là đối tượng được quan tâm trong xã hội, bên cạnh các sảnphẩm sữa thì hiện nay nhóm sản phẩm bột cũng được phát triển với nhiều nhãnhàng và bổ sung nhiều thành phẩn phong phú Tại Hàn Quốc, tập đoàn NamJang

có sản phẩm bột dinh dưỡng MasterPiece1,2,3,4 Có thể thấy rằng trên thế giớicác sản phẩm bột dinh dưỡng đã và đang rất phát triển phục vụ rất nhiều đốitượng từ người già, trẻ em, vận động viên hay người có nhu cầu giảm cân,…Thành phẩn bột dinh dưỡng cũng rất đa dạng có nguồn gốc từ tự nhiên như: tảoSpirullina; chất Creatine từ cá , thịt và một số loại thảo dược hay bổ sung cáctinh chất từ các sản phẩm thực vật

2.1.2 Việt Nam

Bộ Y tế Việt Nam: Thông tư số 08/TT-BYT ngày 23/8/2004 về việc

“Hướng dẫn việc quản lý các sản phẩm thực phẩm chức năng” đã đưa ra địnhnghĩa: “Thực phẩm chức năng là thực phẩm dùng để hỗ trợ chức năng của các

bộ phận trong cơ thể người, có tác dụng dinh dưỡng, tạo cho cơ thể tình trạngthoải mái, tăng sức đề kháng và giảm bớt nguy cơ gây bệnh”

Thực phẩm chức năng có thể sử dụng thường xuyên, lâu dài nhằm nuôidưỡng (thức ăn qua sonde), bổ dưỡng hoặc phòng ngừa các nguy cơ gây bệnh…

mà vẫn an toàn, không có độc hại, không có phản ứng phụ

Bột dinh dưỡng cũng là một trong những sản phẩm giúp tăng cường sứckhoẻ đang được phát triển ở Việt Nam Bột dinh dưỡng là nhóm thực phẩm đadạng về chủng loại, phục vụ nhiều lứa tuổi: trẻ em, người già, phụ nữ mang thai,người bệnh và các đối tượng khác có nhu cầu Các nhãn hiệu như Ridielac,Nestlé,… Với các các sản phẩm bổ sung thịt, ngũ cốc, trái cây, Với các mứcgiá khác nhau tùy vào mỗi loại sản phẩm

2.2 Nguồn gốc cây khoai lang

Khoai lang có nguồn gốc nguyên thủy từ vùng nhiệt đới châu Mỹ Hầu hếtcác bằng chứng khảo cổ học, ngôn ngữ học và lịch sử học đều cho thấy châu Mỹ

là khởi nguyên của cây Khoai lang (Tr11.Cây có củ và kỹ thuật thâm canh,quyển 1 cây khoai lang, Ts.Trịnh Xuân Ngọ - PGS.TS Đinh Thế Lộc)

Theo Engel (1970) từ những mẫu Khoai lang khô thu được tại hang độngChilca Canyon (Peru) sua khi phân tích phóng xạ cho thấy có độ tuổi từ 8.000đến 10.000 năm

Theo quan điểm của Obrien (1972) và ý kiến của Yen (1982) trung tâmkhởi nguyên chính xác của Khoai lang là Trung hoặc Nam mỹ khi người châu

Âu đầu tiên đặt chân tới

Vì vậy, khoai lang được coi là nguồn lương thực quan trọng của ngườiMayan ở Trung Mỹ và người Péruvian ở vùng núi Andet (Nam Mỹ)

* Tình hình sản xuất khoai lang trên thế giới

Khoai lang là một trong 5 cây có củ quan trọng trên thế giới: Sắn, Khoailang, Khoai mỡ, Khoai sọ, Khoai tây Theo số liệu thống kê của Fao năm 2012,diện tích trồng khoai lang trên thế giới đạt 8,087 triệu ha, năng suất bình quân

12,75 tấn/ha và tổng sản lượng 103,145 triệu tấn Trong đó sản lượng của Trung

Quốc đại lục là 73,140 triệu tấn, Nigeria là 3,4 triệu tấn, Việt Nam là 1,42 triệu

tấn, Ugada 2,65 triệu tấn, Tanzania 3,02 triệu tấn,…( http://faostat.fao.org, ngày

truy cập: 3/5/2014)

*Tình hình sản xuất khoai lang ở Việt Nam

Theo các tài liệu cổ như sách “Thực vật bản thảo”, “Lĩnh nam tạp kỷ” và

“Quảng Đông tân ngữ” của Lê Quý Đôn (Viện Hán nôm, 1995) thì cây khoai

lang gần như chắc chắn là cây trồng nhập nội và có thể được đưa vào nước ta từ

nước Lã Tông (đảo Luzon ngày nay) vào khoảng cuối đời nhà Minh cai trị nước

ta

Sách “Biên niên lịch sử Cổ Trung đại Việt Nam” (Nhà xuất bản Khoa Học

Xã Hội 1987) đã có ghi: “Năm 1558 (năm Mậu Ngọ), Khoai lang từ Philippin

được đưa vào Việt Nam, trồng đầu tiên ở An Trường – Thủ đô tạm thời của đời

Lê Trung Hưng (Hậu Lê), nay thuộc huyện Thọ Xuân, tỉnh Thanh Hóa” Như

vậy Khoai lang đã có mặt ở Việt Nam cách đây khoảng gần 450 năm (Tr13.Cây

có củ và kỹ thuật thâm canh, quyển 1 cây khoai lang, Ts.Trịnh Xuân Ngọ

-PGS.TS Đinh Thế Lộc)

Trong quá trình phát triển sản xuất nông nghiệp ở nước ta Khoai lang đã

chiếm một vị trí quan trọng trong sản xuất lương thực, đứng thứ 3 sau Lúa và

Ngô Ở những vùng sản xuất lúa gặp khó khăn, vùng đất bạc màu, đất cát ven

biển…Khoai lang đã chiếm vị trí ngang hoặc cao hơn sản xuất Lúa

Các giống khoai lang:

Giống Murasa Kimasari có nguồn gốc Nhật Bản, do Trung tâm Nghiên cứuThực nghiệm Nông nghiệp Hưng Lộc nhập nội năm 1994 từ Công ty Giốngtuyển chọn và giới thiệu năm 2002.(Hoang Kim, Nguyen Thi Thuy 2003) hiệnđược trồng ở vùng đồng bằng sông Cửu Long, bán tại các chợ đầu mối và siêuthị Giống có thời gian sinh trưởng: 105-110 ngày Năng suất củ tươi: 10-22 tỷ

lệ chất khô 27-30% chất lượng củ luộc khá ngon, vỏ củ màu tím sẫm, thịt củmàu tím đậm, dạng củ đều đẹp, dây tím xanh, nhiễm nhẹ sùng và sâu đục dây.(FOODCROPS.VN Giống khoai lang ở Việt Nam , 12 March 2014 22:36, TS.

Hoàng Kim, Trường Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh

lá rất giàu tiền vitamin A và vitamin C đồng thời có chứa một hàm lượng proteintương đối cao (25-30% chất khô) so với các lá cây trồng khác[6]

Ngày nay, khoai lang được trồng rộng khắp trong các khu vực nhiệt đới và

ôn đới ẩm với lượng nước đủ để hỗ trợ sự phát triển của nó Ở Việt Nam khoailang trồng rất phổ biến, trước đây chủ yếu ở đồng bằng các vùng đất bãi vensông, nay khoai lang đã được trồng nhiều cả các vùng đồi, trung du từ Bắc vàoNam

Khoai lang phát triển rất tốt trong điều kiện về đất, nước và phân bón Nócũng có rất ít kẻ thù tự nhiên nên thuốc trừ dịch hại là ít khi phải dùng tới Do nó

được nhân giống bằng các đoạn thân nên khoai lang tương đối dễ trồng Trongkhu vực nhiệt đới, khoai lang có thể để ở ngoài đồng và thu hoạch khi cần thiếtcòn tại khu vực ôn đới thì nó thường được thu hoạch trước khi sương giá bắt đầu[13].

2.3 Thành phần dinh dưỡng trong củ khoai lang tím

Những nghiên cứu gần đây cho thấy giống khoai lang tím có chứa mộtlượng anthocyanin đáng kể với tác dụng kháng ôxy hóa rất mạnh, có khả năngkiềm chế đột biến tế bào ung thư, ngăn ngừa ung thư, hạ huyết áp, phòng ngừabệnh tim mạch Chất màu trong khoai lang tím hiện đang được một số nhà khoahọc trên thế giới nghiên cứu để thu nhận chất màu thực phẩm thiên nhiên thaythế cho màu nhân tạo Bao gồm các hợp chất phenol, anthocyanin, carotenoid,trong đó khoai lang tím chứa chất chống ôxy hóa tổng số nhiều nhất, kế đến làkhoai lang vàng và khoai lang trắng

Bảng 2.1: Hàm lượng các chất chống oxy hóa trong 100g của các loại khoai

Bảng 2.3: Thành phành phần dinh trên 100 g ăn được của khoai lang và

một số thực phẩm khác

Thành phần

dinh dưỡng

Khoailang tươi

Khoailang nghệtươi

Khoaimôn

Khoaisọ

Khoaitây

Khoailang khô

Gạotẻ

Raumuống

2.4.Hợp chất anthocyanin

Hợp chất anthocyanin có trong khoai lang tím với hàm lượng từ 1,82%.Đây là hợp chất thuộc nhóm flavonoid Anthocyanin là chất màu tự nhiên

0,23-có nhiều tính chất, tác dụng quý báu, bởi vậy nó được sử dụng ngày càng rộngrãi trong công nghiệp thực phẩm cũng như trong y học Trong sản xuất thựcphẩm cùng với các chất màu tự nhiên khác như carotenoid, clorofil, anthocyaningiúp sản phẩm hồi phục lại màu tự nhiên ban đầu, tạo ra màu sắc hấp dẫn chomỗi sản phẩm Đồng thời do có khả năng kháng oxy hóa nên chúng còn đượcdùng để làm bền chất béo Trong y học tác dụng của anthocyanin rất đa dạngnên được ứng dụng rộng rãi Do khả năng làm giảm tính thấm thành mạch vàthành tế bào nên được sử dụng trong trường hợp chảy máu, hoặc có nguy cơchảy máu Khả năng chống oxy hóa của anthocyanin được sử dụng để chống lãohóa, hạn chế sự giảm sức đề kháng do sự suy giảm của hệ thống miễn dịch, nhờ

có tác dụng chống tia phóng xạ nên có thể hỗ trợ cho cơ thể sống trong môitrường có những bức xạ điện từ[9] Theo nghiên cứu của David Heber, Đại họcHarvard (Mỹ), chất anthocyanin có thể cắt được cơn đau tim, giảm thiểu các tổnthương não liên quan đột quỵ và ngăn cản sự tạo thành các cục máu đông tronglòng mạch máu ( nguyên nhân dẫn đến tắc mạch, gây tai biến mạch máu não vànhững cơn nhồi máu cơ tim đột ngột), hạn chế sự suy giảm sức đề kháng Cácnhà khoa học cũng đã chứng minh được rằng anthocyanin có tác dụng tốt trongchống lão hóa, ngăn ngừa sự phát triển của các khối u, bướu, hạn chế nguy cơ bịđột quỵ, giảm nguy cơ mắc ung thư… Khi tiêm một lượng nhỏ anthocyaninchiết xuất từ khoai lang vào các tế bào ung thư ruột già, chất này đã chứng tỏkhả năng ngăn chặn tế bào ung thư phát triển Các nhà nghiên cứu cũng pháthiện trong một số trường hợp, sự biến đổi về cấu trúc của các phân tửanthocyanin cũng làm tăng khả năng chống ung thư của chúng Các nghiên cứucòn cho thấy anthocyanin còn có tác dụng tốt trong việc điều hòa lượng đườnghuyết của những bệnh nhân đái tháo đường,…

2.5 Thu hoạch và bảo quản khoai lang tím

Do hàm lượng nước có trong khoai lang khá lớn (khoảng 80% trọnglượng) nên khoai lang tươi sau khi thu hoạch nếu được chất thành đống màkhông có phương pháp bảo quản thì chất lượng sẽ bị giảm rất mạnh Trong điềukiện nhiệt độ cao, các hoạt động sinh lý trong củ khoai hoạt động mạnh, làm cholượng tinh bột tiêu hao nhanh chóng Hơn nữa do khoai có lớp vỏ ngoài khámỏng nên tác dụng bảo vệ kém, dễ xây sát, thối nên vi sinh vật gây hư hỏng dễ

xâm nhập (đặc biệt là do Silasphoccmicalius họ Cuculionidac, bộ Coleoptera)

gây ra hiện tượng khoai hà, gây thối rỗng và nấm mốc phát triển[5]

Thu hoạch: Khoai lang thu hoạch để bảo quản phải tuyệt đối không đượcdính nước, nên thu hoạch vào ngày khô ráo Thu hoạch khoai phải nhẹ nhàng,tránh bị va đập trầy xước

Bảo quản: Sau quá trình xử lý trên khoai lang được bảo quản bằng cáchphủ lớp cát khô và đất bột đỏ vàng, thời gian bảo quản thích hợp là hai thángđảm bảo hiệu quả kinh tế[3]

2.6 Tình hình sản xuất và tiêu thụ khoai lang

2.6.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ khoai lang trên thế giới trên thế giới

Khoai lang là cây lương thực đứng thứ 5 thế giới sau cây lúa, lúa mì, bắp

và khoai mì (sắn) Khoai lang được canh tác ở trên 100 nước trên thế giới, tậptrung chủ yếu ở các nước có thu nhập thấp Sản lượng khoai lang hàng năm trênthế giới ước tính khoảng 133 triệu tấn Tập trung ở Trung Quốc với khoảng 100triệu tấn (chiếm 82% sản lượng khoai lang thế giới), tiếp đến là Nigeria (3,2triệu tấn, chiếm 3% sản lượng), Uranda (2,6 triệu tấn) , Việt Nam (1,5 triệu tấn)

và Nhật Bản (1,1 triệu tấn)[]

2.6.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ khoai lang tại Việt Nam

Ở Việt Nam khoai lang được trồng từ rất lâu với mục đích làm lương thực.Trước đây chủ yếu ở các vùng đồng bằng đất bãi ven sông, nay khoai lang đãđược trồng nhiều ở các vùng đồi, trung du từ Bắc và Nam Vùng trồng nhiềuKhoai lang tím nhất là Đà Lạt và một số tỉnh miền Nam như: An Giang, VĩnhLong, Kiên Giang, cho sản lượng khá lớn, đem lại thu nhập ổn định cho nôngdân ở các tỉnh này Ngoài việc sử dụng trực tiếp làm thức ăn Trên thị trườngcũng xuất hiện một số sản phẩm chế biến từ khoai lang như: Khoai lang sấygiòn, khoai lang dẻo,…[]

2.7 Các sản phẩm từ khoai lang

Khoai Lang từ xa xưa vẫn được sử dụng làm lương thực, củ được luộc ănhoặc thái lát phơi khô hoặc chà lấy bột để chế biến món ăn, chế biến mạch nha,glucozơ, cồn, làm nguyên liệu công nghiệp, làm thức ăn chăn nuôi, dung trongcông nghiệp dược phẩm