Nghiên cứu công nghệ chế biến bột khoai lang tím giống Nhật Bản cho mục đích chế biến đồ uống

Khoai lang tím Nhật Bản ngoài giá trị cung cấp các loại vitamin, các chất khoáng, tinh bột dễ tiêu hóa cùng một hàm lượng đáng kể chất xơ thực phẩm, thì nó còn có những ưu điểm vượt trội

ĐẠI HỌC THÁI NGUYấN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NễNG LÂM

NGÔ THị HƯƠNG

Tờn đề tài:

Nghiên cứu công nghệ chế biến bột khoai lang tím giống Nhật Bản

cho mục đích chế biến đồ uống

KhóA LUậN TốT NGHIệP ĐạI HọC

Hệ đào tạo : Chớnh quy Chuyờn ngành : Cụng nghệ Thực phẩm Khoa : CNSH-CNTP

Khoỏ học : 2010-2014

Thỏi Nguyờn, năm 2014

ĐẠI HỌC THÁI NGUYấN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NễNG LÂM

NGÔ THị HƯƠNG

Tờn đề tài:

Nghiên cứu công nghệ chế biến bột khoai lang tím giống Nhật Bản

cho mục đích chế biến đồ uống KhóA LUậN TốT NGHIệP ĐạI HọC

Chuyờn ngành : Cụng nghệ Thực phẩm

Khoa : CNSH-CNTP

Khoỏ học : 2010-2014

Giảng viờn hướng dẫn : TS Hoàng Thị Lệ Hằng

Trưởng bộ mụn Bảo quản Chế biến - Viện nghiờn cứu Rau Quả

ThS Phạm Thị Vinh

Khoa CNSH - CNTP, trường Đại học Nụng Lõm Thỏi Nguyờn

Thỏi Nguyờn, năm 2014

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, các phòng ban liên quan, Ban Chủ Nhiệm khoa CNSH & CNTP, cùng toàn thể các thầy cô giáo khoa CNSH & CNTP đã giảng dạy, hướng dẫn để tôi

có những kiến thức như ngày hôm nay

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Hoàng Thị Lệ Hằng đã tận tình

chỉ bảo, hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành khóa luận tốt nghiệp

Tôi xin bày tỏ lời cảm ơn các cán bộ của Bộ môn Bảo quản Chế biến, Viện Nghiên cứu Rau quả - Trâu Quỳ - Gia Lâm - Hà Nội đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi thực hiện tốt nhiệm vụ nghiên cứu của mình

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới ThS Phạm Thị Vinh đã nhiệt tình

giúp đỡ dạy bảo để tôi hoàn thành tốt khóa luận này

Cuối cùng, tôi xin bày tỏ tình cảm và lòng biết ơn chân thành nhất tới gia

đình, bạn bè đã tận tình giúp đỡ, động viên tôi trong suốt thời gian qua

Tôi xin chân thành cảm ơn tất cả những sự giúp đỡ quý báu đó

Thái nguyên, ngày tháng năm 2014

Sinh viên

Ngô Thị Hương

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan rằng số liệu và các kết quả nghiên cứu trong luận văn này là hoàn toàn trung thực và chưa hề sử dụng để bảo vệ một học vị nào

Trong quá trình thực hiện đề tài và hoàn thiện khóa luận mọi sự giúp đỡ đều

đã được cám ơn và các trích dẫn trong luận văn đều được ghi rõ nguồn gốc

Thái nguyên, ngày tháng năm 2014

Sinh viên

Ngô Thị Hương

DANH MỤC CÁC BẢNG

trang

Bảng 2.1: Hàm lượng các chất chống oxy hóa trong các loại khoai lang khác nhau 5

Bảng 2.2: Hàm lượng các chất vi lượng trong các loại khoai lang 5

Bảng 2.3: Thành phần hóa học của khoai lang (tính cho 100g sản phẩm) 7

Bảng 2.4: Các acid amin có trong protein toàn phần (tính theo 16g N) 7

Bảng 2.5: Đặc điểm và thành phần hóa học của 5 giống khoai lang khác nhau 8

Bảng 2.6: Sản lượng khoai lang trên thế giới (tấn) 13

Bảng 4.1: Bảng kết quả phân tích các chỉ tiêu chất lượng của khoai lang tím Nhật Bản theo kích thước củ 35

Bảng 4.2: Kết quả xác định một số chỉ tiêu của khoai lang tím tươi có kích thước trung bình 36

Bảng 4.3: Sự ảnh hưởng của các nồng độ acid citric tới màu sắc và các chỉ tiêu của khoai lang tím trong quá trình sơ chế 38

Bảng 4.4: Sự ảnh hưởng của thời gian ngâm acid citric tới màu sắc và các chỉ tiêu của khoai lang tím trong quá trình sơ chế 39

Bảng 4.5: Ảnh hưởng của các độ dày thái lát đến chất lượng khoai lang tím sau sấy 41

Bảng 4.6 Sự ảnh hưởng của nhiệt độ sấy đến chất lượng của khoai lang tím 42

Bảng 4.7: Ảnh hưởng của các phương pháp nghiền đến chất lượng bột phục vụ cho mục đích chế biến đồ uống 43

Bảng 4.8 Ảnh hưởng của kích thước hạt đến chât lượng của bột khoai lang tím 45

Bảng 4.9 Nhận xét cảm quan trạng thái, màu sắc dung dịch bột khoai lang tím 46

Bảng 4.10: Kết quả đánh giá chất lượng bột khoai lang tím Nhật Bản 49

DANH MỤC CÁC HÌNH

trang

Hình 2.1: Công thức và chất màu anthocyanin từ khoai lang tím 9

Hình 2.2 Một số sản phẩm chế biến từ khoai lang 17

Hình 2.3: Quy trình công nghệ chế biến bột khoai lang tím Nhật Bản 23

Hình 3.1: Màu của anthocyanin trong khoai lang tím tại pH = 1 và pH = 4,5 34

Hình 4.1: Quy trình sản xuất bột khoai lang tím Nhật Bản 48

MỤC LỤC

trang

PHẦN 1: MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục đích và yêu cầu của đề tài 2

1.2.1 Mục đích 2

1.2.2 Yêu cầu 2

PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

2.1 Giới thiệu chung về khoai lang 3

2.1.1 Khoai lang 3

2.1.2 Khoai lang tím Nhật Bản 3

2.1.3 Tính ưu việt của khoai lang tím Nhật Bản so với các loại khoai lang khác 4

2.2 Cấu tạo và thành phần hóa học của khoai lang tím 5

2.2.1 Cấu tạo của củ khoai lang tím 5

2.2.2 Thành phần hóa học của khoai lang tím 6

2.3 Anthocyanin và các tính chất 8

2.3.1 Đặc điểm của anthocyanin 8

2.3.2 Tính chất của anthocyanin 9

2.3.3 Một số yếu tố ảnh hưởng đến độ màu của anthocyanin 10

2.3.4 Vai trò, công dụng của anthocyanin 11

2.4 Tình hình sản xuất và tiêu thụ khoai lang trên thế giới và ở Việt Nam 12

2.4.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ khoai lang trên thế giới 12

2.4.2 Các nghiên cứu về khoai lang tím trên thế giới 14

2.4.3 Tình hình sản xuất và tiêu thụ khoai lang ở Việt Nam 15

2.5 Một số sản phẩm chế biến từ khoai lang 16

2.5.1 Khoai lang làm khô 17

2.5.2 Khoai lang nghiền nhừ 17

2.5.3 Khoai lang đóng hộp 18

2.5.4 Khoai lang để lạnh 18

2.5.5 Khoai lang rán giòn 18

2.5.6 Mứt nghiền, mứt ướt và kẹo 18

2.5.7 Các sản phẩm từ bột khoai lang 19

2.5.8 Nước giải khát không cồn từ khoai lang 19

2.6 Các phương pháp ổn định màu sắc nông sản trong quá trình sơ chế khoai lang tím 20

2.7 Giới thiệu một số máy nghiền sử dụng trong chế biến thực phẩm 21

2.8 Quy trình và thuyết minh quy trình sản xuất bột khoai lang tím Nhật Bản 22

PHẦN 3: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25

3.1 Đối tượng, hóa chất, dụng cụ, phạm vi nghiên cứu 25

3.1.1 Đối tượng nghiên cứu 25

3.1.2 Hóa chất 25

3.1.3 Dụng cụ và thiết bị 25

3.1.4 Phạm vi nghiên cứu 26

3.2 Thời gian, địa điểm nghiên cứu 26

3.2.1 Thời gian tiến hành nghiên cứu 26

3.2.2 Địa điểm nghiên cứu 26

3.3 Nội dung nghiên cứu 26

3.4 Phương pháp nghiên cứu 26

3.4.1 Phương pháp bố trí thí nghiệm 26

3.4.2 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu nghiên cứu 30

3.4.3 Phương pháp xử lý số liệu 34

PHẦN 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 35

4.1 Nghiên cứu đánh giá chất lượng của nguyên liệu khoai lang tím Nhật Bản cho chế biến sản phẩm bột khoai lang tím 35

4.2 Nghiên cứu sử dụng acid citric để ổn định chất lượng khoai lang tím trong công đoạn sơ chế 38

4.2.1 Nghiên cứu xác định nồng độ acid citric thích hợp để ổn định chất lượng khoai lang tím trong công đoạn sơ chế 38

4.2.2 Nghiên cứu xác định thời gian ngâm acid citric thích hợp để ổn định chất lượng khoai lang tím trong công đoạn sơ chế 39

4.3 Nghiên cứu xác định độ dày thái lát phù hợp cho công đoạn sơ chế nguyên liệu khoai lang tím 40

4.4 Nghiên cứu xác định nhiệt độ sấy thích hợp trong công đoạn sơ chế nguyên liệu khoai lang tím 42

4.5 Nghiên cứu xác định thông số nghiền tạo ra bột khoai lang tím Nhật Bản phù hợp cho mục đích chế biến đồ uống 43

4.5.1 Nghiên cứu xác định phương pháp nghiền thích hợp tạo bột khoai lang tím 43

4.5.2 Nghiên cứu xác định độ mịn thích hợp cho bột khoai lang tím 44

4.6 Quy trình công nghệ chế biến bột khoai lang tím Nhật Bản cho mục đích chế biến

đồ uống 47

4.7 Kết quả đánh giá chất lượng bột khoai lang tím Nhật Bản 49

PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 50

5.1 Kết luận 50

5.2 Đề nghị 50

TÀI LIỆU THAM KHẢO 51

PHẦN 1

MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề

Từ xưa con người đã biết sử dụng các loại nguyên liệu sẵn có trong tự nhiên

để tạo ra nhiều loại sản phẩm đồ uống khác nhau như: Nước hoa quả, nước giải

khát, nước khoáng, rượu vang Ngày nay, khoa học công nghệ ngày một phát triển

và đang được ứng dụng rộng rãi mang lại hiệu quả kinh tế cao cho con người Nhờ

đó mà chúng ta đã tạo ra được nhiều sản phẩm phong phú và đa dạng cả về thể loại

và chất lượng, đáp ứng được nhu cầu sử dụng ngày càng cao của người tiêu dùng

Việt Nam nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới nên có điều kiện thuận lợi cho

sự sinh trưởng và phát triển của các loại cây lương thực cũng như các loại cây hoa màu, cây ăn trái khác Khoai lang là cây lương thực được trồng lâu đời ở Việt Nam, xếp thứ 3 sau cây lúa, cây ngô và khoai lang đã và đang chuyển đổi nhanh chóng vai trò từ cây lương thực thành cây công nghiệp chế biến với tốc độ phát triển cao ở những năm đầu thế kỷ XXI Khoai lang chứa nhiều thành phần dinh dưỡng như protid, lipid, glucid, vitamin, muối khoáng và các nguyên tố vi lượng rất cần cho cơ thể con người

Hiện nay trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng các sản phẩm đồ uống có độ cồn thấp từ khoai lang tím hầu như chưa được sản xuất Đây là các sản phẩm mới có giá trị dinh dưỡng cao đồng thời rất có lợi cho sức khoẻ con người Loại sản phẩm này không chỉ có giá trị về mặt dinh dưỡng mà còn là một loại đồ uống giá rẻ, thích hợp đối với mọi lứa tuổi đặc biệt là phụ nữ và trẻ em Hàm lượng cồn không cao trong sản phẩm tạo nên sự kích thích tiêu hoá, khiến bữa ăn trở nên ngon miệng mà không gây say như một số sản phẩm đồ uống có cồn khác

Khoai lang tím Nhật Bản ngoài giá trị cung cấp các loại vitamin, các chất khoáng, tinh bột dễ tiêu hóa cùng một hàm lượng đáng kể chất xơ thực phẩm, thì nó còn có những ưu điểm vượt trội so với khoai lang thường Trong khoai lang tím có chứa nhiều chất chống oxy hóa như các hợp chất phenol, anthocyanin, carotenoid

Đặc biệt, hàm lượng anthocyanin trong khoai lang tím khá cao, đây là một hoạt chất

sinh học có tác dụng kháng oxy hoá rất mạnh, có khả năng kiềm chế đột biến các tế bào ung thư, ngăn ngừa ung thư, hạ huyết áp, phòng ngừa bệnh tim mạch Ngoài ra, với một màu sắc đa dạng hấp dẫn sẽ tạo cho các sản phẩm chế biến có một giá trị cảm quan cao Là một trong những yếu tố kích thích sự lựa chọn của người tiêu dùng, đáp ứng nhu cầu con người về việc sử dụng khoai lang, mang lại sự tiện dụng

cho người sử dụng và góp phần giải quyết vấn đề tiêu thụ cho người trồng khoai lang tím, nâng cao hiệu quả kinh tế, tăng thêm thu nhập cho người dân.Vì vậy, việc nghiên cứu sản xuất đồ uống từ khoai lang tím là rất cần thiết và hoàn toàn phù hợp với xu thế phát triển chung của thế giới và Việt Nam

Để sản xuất ra được các sản phẩm đồ uống từ khoai lang tím, ta có thể sử

dụng nguyên liệu tươi nguyên củ hoặc nguyên liệu khô Tuy nhiên, để hình thành

được từng loại đồ uống thích hợp thì các nguyên liệu cần phải được nghiền và xử lý

với các điều kiện khác nhau để tạo ra được loại đồ uống đạt tiêu chuẩn Những biến

đổi thường gặp phải trong quá trình xử lý nguyên liệu đều dựa trên cấu tạo và tính

chất của khoai lang tím Có thể kể đến như những biến đổi về màu sắc, độ trương

nở, độ sánh, độ mịn trong quá trình sơ chế và chế biến Do anthocyanin không thật bền, nhạy cảm với pH nên để giữ được màu ổn định cần phải xử lý nhiệt hoặc acid hữu cơ ở các chế độ khác nhau

Xuất phát từ vấn đề trên chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu công

nghệ chế biến bột khoai lang tím giống Nhật Bản cho mục đích chế biến đồ uống”

1.2 Mục đích và yêu cầu của đề tài

PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Giới thiệu chung về khoai lang

2.1.1 Khoai lang

Khoai lang (Ipomea batatas, là một loại cây thuộc họ bìm bìm Convolvulacae),

có nguồn gốc từ khu vực nhiệt đới châu Mỹ, nó được con người trồng cách đây trên 5.000 năm Đây là loại cây trồng có tiềm năng và có năng suất sinh học cao, địa bàn phát triển rộng, thích hợp cho nhiều loại đất Khoai lang là loại cây đa dụng, củ được

sử dụng như một loại rau, thân lá rất giàu vitamin A và C đồng thời có chứa một hàm lượng protein tương đối cao (25-30% chất khô) so với các lá cây trồng khác

Ngoài ra, củ và rau khoai lang còn là vị thuốc phòng chữa bệnh đã được dùng từ lâu trong dân gian, có nơi còn gọi nó là “sâm nam” Theo Đông y, củ khoai lang tính bình, vị ngọt, có tác dụng bồi bổ cơ thể, ích khí, cường thận, kiện vị, tiêu viêm, thanh can, lợi mật, sáng mắt Rau lang tính bình, vị ngọt, dùng chữa tì hư, kém ăn, thận âm bất túc Ngọn khoai lang luộc hoặc xào với tỏi là một món ăn ngon, có nhiều vitamin và chất khoáng, giàu chất xơ Các nhà khoa học đã chứng minh rằng chất xơ trong thực phẩm có tác dụng hạn chế hấp thu cholesterol trong ruột vào máu, hạn chế tỉ lệ mắc bệnh ung thư đại tràng Ngoài ra, thành phần chất

xơ của khoai lang là loại pectin có tác dụng giúp tiêu hóa tốt, đào thải cholesterol,

chống táo bón (Nguyễn Đặng Hùng, 1991) Theo Tây y, khoai lang có chủng loại

các chất dinh dưỡng tương đối nhiều Thành phần chủ yếu là carbonhydrate tinh bột, dễ được cơ thể tiêu hoá, hấp thu và tận dụng Khoai lang có chứa nhiều nucoprotein, có khả năng cản trở cholesterol lắng đọng trên thành mạch, tránh xơ cứng động mạch, đồng thời giữ được tính đàn hồi của mạch máu, lại còn có thể tránh teo mô liên kết trong gan, thận Trong khoai lang chứa một số chất đặc thù phòng bệnh ung thư ruột kết, ung thư vú Khoai lang có thể thúc đẩy nhu động ruột,

tránh bị táo bón (Tạ Văn Bình, 2006)

2.1.2 Khoai lang tím Nhật Bản

Khoai lang tím Nhật Bản (Murasakimasari - Nhật tím 1) là một loại khoai

lang được nghiên cứu đưa vào sản xuất bởi Viện nghiên cứu nông nghiệp quốc gia Nhật Bản có tên là Okinawan Đây là một nguồn chất màu tím tốt và ổn định vì nó

có sản lượng lớn với hàm lượng anthocyanin cao (Ikuo và cs., 2003) Giống khoai

lang tím này đã được Trung tâm Nghiên cứu Thực nghiệm Nông nghiệp Hưng Lộc

nhập nội năm 1994 từ công ty FSA Giống tuyển chọn và giới thiệu hiện được trồng chủ yếu ở vùng đồng bằng sông Cửu Long với đặc tính nông học chủ yếu như sau: Thời gian sinh trưởng 105 - 110 ngày với năng suất củ tươi đạt 10 - 22 tấn/ha, hàm lượng chất khô 27 - 30oBrix, vỏ củ màu tím sẫm, thịt củ màu tím đậm, dạng củ đều

đẹp, có thể trồng quanh năm và cho thu nhập cao, gấp đôi các loại khoai khác Đây

là giống khoai dễ trồng, bình quân mỗi dây khoai cho từ 3 - 7 củ, ít bị sùng ăn Mặt khác, khoai lang tím chỉ có nhiều vào mùa vụ nhất định chứ không có quanh năm

Do vậy, việc chọn khoai lang tím làm nguyên liệu trong đề tài nghiên cứu này sẽ góp phần làm tăng giá trị sử dụng của khoai lang tím đồng thời tạo ra sản phẩm thực

phẩm mới đáp ứng nhu cầu tiêu dùng của người tiêu dùng (Nguyễn Văn Tuất,

2008) Do khoai lang tím Nhật Bản có chất lượng cao nên ngoài tỷ lệ củ dùng để ăn

tươi còn được chế biến ra nhiều sản phẩm khác như sấy khô, chế biến bánh kẹo, mứt đóng hộp, nhờ vậy có thể tiêu dùng trong nước và xuất khẩu ra nhiều nước trên thế giới như: Nhật Bản, Mỹ, Singapore, Hàn Quốc mang lại giá trị kinh tế cao

2.1.3 Tính ưu việt của khoai lang tím Nhật Bản so với các loại khoai lang khác

Ngoài giá trị cung cấp năng lượng với nhiều loại vitamin A, B, C, E và các chất khoáng K, Ca, Mg, Fe, Se, giàu chất xơ thực phẩm thì khoai lang tím Nhật Bản còn có những ưu điểm vượt trội so với các giống khoai lang khác Những nghiên cứu gần đây cho thấy giống khoai lang tím có chứa một lượng anthocyanin

đáng kể với tác dụng kháng oxy hoá rất mạnh, có khả năng kiềm chế đột biến của tế

bào ung thư, ngăn ngừa ung thư, hạ huyết áp, phòng ngừa bệnh tim mạch Chất màu trong khoai lang tím hiện đang được một số nhà nghiên cứu trên thế giới nghiên cứu

để thu nhận chất màu thực phẩm thiên nhiên thay thế cho chất màu nhân tạo Bao

gồm các hợp chất phenol, anthocyanin, carotenoid, trong đó khoai lang tím chứa chất chống ô-xy hóa tổng số nhiều nhất, kế đến là khoai lang vàng và khoai lang trắng (bảng 2.1) Với lượng đáng kể vitamin A (dưới dạng beta-caroten) và vitamin

C, khiến khoai lang là thực phẩm chống viêm nhiễm có tác dụng phòng và chữa trị bệnh Cả hai dạng beta-caroten và vitamin C có tiềm năng chống oxy hóa lớn giúp hiệu quả cho cơ thể loại bỏ các gốc tự do Thành phần các gốc tự do có hóa chất gây thiệt hại cho các tế bào và màng tế bào và chúng kết hợp với sự phát triển của các

điều kiện như xơ vữa động mạch, bệnh tiểu đường, bệnh tim, ung thư ruột Điều này

có thể giải thích tại sao cả beta-caroten và vitamin C giúp ích hiệu quả để ngăn ngừa

các gốc tự do (Võ Văn Chi, 2005) Đó là lý do các nhà sản xuất ở Nhật Bản đã sử

dụng khoai lang tím là một trong những nguyên liệu chủ yếu để chế biến loại nước uống chức năng

Bảng 2.1: Hàm lượng các chất chống oxy hóa trong các loại khoai lang khác nhau

(µg trolox equiv/g) 809-2979 1424-3047 1751-5600 Hàm lượng chất khô (%) 25,7-40,7 25,4-37,0 33,2-41,7

(Nguồn: Bùi Đức Hợi, 1986)

Các vi chất có trong khoai lang khá dồi dào, ăn khoai lang đơn thuần bảo

đảm cung cấp thừa lượng vitamine A, đáp ứng 28% nhu cầu vitamine C, 25% chất

manganese, 16% chất đồng, xơ và vitamine B6, 8% chất sắt và kali

2.2 Cấu tạo và thành phần hóa học của khoai lang tím

2.2.1 Cấu tạo của củ khoai lang tím

Khoai lang là một loại rễ củ, rễ bên đã biến đổi, phình to ra với chức năng của một cơ quan lưu trữ các chất dinh dưỡng Vì thế, về nguồn gốc khoai lang khác với thân củ, nhưng chức năng và bề ngoài thì tương tự và gần giống với thân củ

Các rễ phình to làm cơ quan lưu trữ khác với củ thật sự, khoai lang có các cấu trúc tế bào bên trong và bên ngoài của các rễ điển hình Các củ thật sự có cấu trúc tế bào của thân, còn trong rễ củ thì không có các đốt và gióng hoặc các lá suy thoái Một đầu gọi là đầu gần có các mô đỉnh đầu sinh ra các chồi để sau này phát triển thành thân và lá Đầu kia gọi là đầu xa, thông thường sinh ra các rễ không bị biến đổi Trong các củ thật sự, trật tự là ngược lại với đầu xa sinh ra thân cây Về mặt thời gian, các rễ củ là hai năm Trong năm đầu tiên cây mẹ sinh ra các rễ củ và

về mùa thu cây chết đi Năm sau các rễ củ sinh ra cây mới và bị tiêu hao trong quá trình tạo thành bộ rễ mới cùng thân cây và ra hoa Các mô còn lại chết đi trong khi

cây sinh ra rễ củ mới cho năm kế tiếp sau đó (Bùi Huy Đáp, 1984)

Về mặt cấu tạo, khoai lang tím gồm 3 phần : Vỏ ngoài, vỏ cùi và thịt củ

Vỏ ngoài: Mỏng, chiếm 1% trọng lượng củ, gồm những tế bào có chứa sắc tố, cấu tạo chủ yếu là cellulose và hemicellulose có tác dụng: Làm giảm các tác động từ bên ngoài, hạn chế sự bay hơi nước của khoai lang trong quá trình bảo quản

Vỏ cùi: Chiếm 5 - 12%, gồm những tế bào chứa tinh bột, nguyên sinh chất và dịch thể Hàm lượng tinh bột ở vỏ cùi ít hơn ở thịt củ

Thịt củ: Gồm các tế bào nhu mô chứa chủ yếu là tinh bột và các hợp chất chứa nitơ

2.2.2 Thành phần hóa học của khoai lang tím

Khoai lang là thức ăn, đồng thời cũng là vị thuốc chữa bệnh được nhân dân

ta dùng từ lâu đời Bà con ta thường ăn khoai lang tươi luộc, nướng, hoặc thái mỏng phơi khô Lá khoai lang non và những ngọn lang được dùng luộc hoặc nấu canh ăn như rau tươi Về thành phần hóa học, trong 100g củ khoai lang tươi có 6,8g nước, 0,8g protid, 0,2g lipid, 28,5g glucid (24,5g tinh bột, 4g glucoza), 1,3g xenluloza, cung cấp cho cơ thể 122 calo Ngoài ra, trong khoai lang tươi còn có nhiều vitamin

và muối khoáng (34mg canxi, 49,4g photpho, 1mg sắt, 0,3mg caroten, 0,05mg vitamin B1, 0,05mg vitamin B2, 0,6mg vitamin PP, 23mg vitamin C ) Khi phơi khô, rút gần hết nước, giá trị dinh dưỡng của khoai tăng hơn nhiều Trong 100g khoai lang khô có 11g nước, 2,2g protid, 0,5 lipid, 80g glucid, 3,6g xenluloza, cung cấp cho cơ thể tới 342 calo Như vậy khoai lang là một thức ăn tốt, rất giàu tinh bột, nên thường được dùng làm lương thực nuôi sống con người Rau khoai lang cũng là một loại rau ngon, thành phần dinh dưỡng không thua các loại rau tươi khác Trong 100g rau khoai lang có 91,9g nước, 2,6g protid, 2,8g glucid, 1,4g xenluloza, 48mg

canxi, 54mg photpho, 11mg vitamin C (Viện dược liệu, 2004)

Bảng 2.3: Thành phần hóa học của khoai lang (tính cho 100g sản phẩm)

(Nguồn: Lê Doãn Diên và cs., 1990)

Bảng 2.4: Các acid amin có trong protein toàn phần (tính theo 16g N)

(Nguồn: Viện Dược Liệu, 2004)

Chính vì thế, khoai loang là một thực phẩm vô cùng quan trọng trong việc cung cấp chất dinh dưỡng và năng lượng cho cơ thể Phân tích thành phần dinh dưỡng trong khoai lang người ta còn thấy rằng, khoai lang có chứa một lượng phong phú chất xơ có tác dụng kích thích dạ dày co bóp, tiêu hóa thức ăn nhanh và hiệu quả Từ đó đẩy lùi tình trạng táo bón và tích mỡ bụng

Ngoài các thành phần hóa học trên trong khoai lang tím còn có chứa một thành phần quan trọng là anthocyanin tạo nên giá trị về dinh dưỡng cho củ khoai lang tím Chất màu này gồm các dạng mono hoặc di-acylated của cyanidin (YGM-

1a, -1b, -2 and -3) và peonidin (YGM-4b, -5a, - 5b and -6) (Ikuo và cs., 2003)

Thành phần hóa học của một số giống khoai lang đã được Ngô Xuân Mạnh nghiên cứu và công bố trong luận án tiến sĩ khoa học năm 1996, với kết quả được thể hiện ở bảng 2.5

Bảng 2.5: Đặc điểm và thành phần hóa học của 5 giống khoai lang khác nhau

tổng số (%)

Tinh bột (%)

(Nguồn: Ngô Xuân Mạnh, 1996)

Thành phần hóa học của khoai lang, không cố định mà thay đổi tùy thuộc theo giống, khí hậu, thời vụ, thổ nhưỡng, điều kiện canh tác…

2.3 Anthocyanin và các tính chất

2.3.1 Đặc điểm của anthocyanin

Anthocyanin thuộc nhóm các hợp chất flavonoid, có khả năng hòa tan trong nước và chứa trong các không bào Về bản chất, các anthocyanin là những hợp chất glycoside của các dẫn xuất polyhydroxy và polymethoxy của 2 phenylbenzopyrylium hoặc muối flavylium Cho đến nay, người ta đã xác định được 18 loại aglycon khác nhau, trong đó 6 loại phổ biến nhất là pelargonidin, cyanidin, delphinidin, peonidin, petunidin và maldivin Trong tự nhiên, anthocyanin rất hiếm khi ở trạng thái tự do (không bị glycosyl hóa) Nhóm hydroxy tự do ở vị trí C-3 làm cho phân tử anthocyanidin trở nên không ổn định và làm giảm khả năng hòa tan của nó so với anthocyanin tương ứng Vì vậy, sự glycosyl hóa luôn diễn ra, đầu tiên ở vị trí nhóm 3-hydroxy Nếu có thêm một phân tử đường sữa, vị trí tiếp theo bị glycosyl hóa thường gặp nhất là ở C-5 Ngoài ra, sự glycosyl hóa còn có thể gặp ở các vị trí C- 7, C-3, C-5 Loại đường phổ biến nhất là glucose, ngoài ra cũng có một vài loại monosaccharide

(như galactose, rammose, arabinose), các loại disaccharide (chủ yếu là rutinose, sambubiose hay sophorose) hoặc trisaccharide tham gia vào quá trình glycosyl hóa

Sự methoxyl hóa các anthocyanin và các glucoside tương ứng diễn ra thông thường nhất là ở vị trí C-3 và C-5, cũng có thể gặp ở vị trí C-7 và C-5 Tuy nhiên, cho đến nay, người ta vẫn chưa tìm thấy môt hợp chất nào bị glycosyl hóa hay bị methoxyl hóa trên tất cả các vị trí C-3, - 5, -7 và -4 do cần thiết phải còn ít nhất một nhóm hydroxyl tự do ở C-5, -7 hay -4 để hình thành dạng cấu trúc quinonoidal base (dạng cấu trúc của anthocyanin thường tồn tại trong trong không bào thực vật có

2.3.2 Tính chất của anthocyanin

- Khi đun nóng lâu trong nước, anthocyanin bị phá hủy một phần

- Anthocyanin hòa tan tốt trong nước và trong dịch bão hòa, khi kết hợp với

đường làm cho phân tử anthocyanin càng dễ hòa tan hơn

- Màu sắc của anthocyanin thay đổi phụ thuộc vào nhiệt độ, các sắc tố có mặt

và nhiều yếu tố khác… Khi tăng số lượng nhóm –OH trong vòng benzen thì màu càng xanh đậm Khi tác dụng với Sn có màu lam, với Al có màu tím, với Fe, Cu thì

bị biến màu

- Mức độ methyl hóa các nhóm –OH trong vòng benzen càng cao thì màu càng đỏ Nếu nhóm –OH ở vị trí thứ 3 kết hợp với các gốc đường thì màu sắc cũng thay đổi theo số lượng các gốc đường được đính vào nhiều hay ít

- Màu sắc của anthocyanin phụ thuộc rất mạnh vào pH của môi trường, khi pH> 7 các anthocyanin cho màu xanh, pH< 7 các anthocyanin cho màu đỏ

2.3.3 Một số yếu tố ảnh hưởng đến độ màu của anthocyanin

So với đa số các chất màu thiên nhiên, anthocyanin là chất màu có độ bền kém hơn, nó chỉ thể hiện tính bền trong môi trường acid Ngoài ra nó có thể phân huỷ tạo thành dạng không màu và sản phẩm cuối cùng của sự phân huỷ có dạng màu nâu cộng với những sản phẩm không tan

Sự phân huỷ anthocyanin có thể xảy ra trong quá trình trích ly và tinh chế chúng, đồng thời sự phân huỷ này còn xảy ra trong quá trình xử lý và bảo quản các sản phẩm thực phẩm

Độ bền của các anthocyanin phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: cấu trúc hoá

học của anthocyanin, pH, nhiệt độ, SO2, ánh sáng, enzyme, đường và các sản phẩm biến tính của chúng

* Nhiệt độ

Trong quá trình chế biến và bảo quản thực phẩm, anthocyanin dễ dàng bị biến tính dưới tác dụng của nhiệt độ Khi một cấu trúc của anthocyanin bền với sự gia tăng của pH thì nó cũng bền với sự gia tăng của nhiệt độ Sự hydroxyl hoá các aglycone làm giảm tính bền của anthocyanin, trong khi sự methyl hoá, glycosyl hoá, acyl hoá sẽ cho kết quả ngược lại Cơ chế của sự phân huỷ nhiệt độ xảy ra không những phụ thuộc vào nhiệt độ mà còn phụ thuộc vào bản thân anthocyanin đó

Drazdina cho rằng counmarin glycoside là sản phẩm phân huỷ phổ biến của anthocyanin 3,5-diglycoside và cơ chế của sự phân huỷ là đầu tiên, cation flavylium chuyển thành dạng quinomidal base tiếp theo là hình thành nhiều dạng sản phẩm trung gian và cuối cùng thu được dẫn xuất conmarin và thành phần tương ứng với vòng B của anthocyanin, sự biến tính này không những được tiếp xúc bởi nhiệt độ

mà còn bị ảnh hưởng bởi oxy

Anthocyanin 3-glycoside thì không hình thành những dẫn xuất conmarin mà bước đầu tiên của sự phân huỷ bao gồm sự chuyển hoá của dạng carbinol pseudobase không màu, sau đó là sự mở vòng pyrylium để hình thành dạng chalcone trước khi thuỷ phân liên kết glycoside

Adams cho rằng các anthocyanin 3-glycoside khi được nung nóng ở pH = 2,0 - 4,0 đầu tiên sẽ bị thuỷ phân liên kết glycoside (ở 100oC) sau đó là sự biến đổi aglycone thành chalcone Sự biến tính hơn nữa dẫn đến hình thành dạng sản phẩm màu nâu đặc biệt là sự có mặt của oxy

Khi đun nóng lâu dài các anthocyanin có thể bị phân huỷ và mất màu, đặc biệt là các anthocyanin của dâu tây, anh đào, củ cải Ngược lại các anthocyanin của phúc bồn tử đen cũng trong điều kiện đó lại không bị thay đổi Nhìn chung khi gia nhiệt, các chất màu đỏ dễ dàng bị phân huỷ, còn các chất màu vàng thì khó hơn

* Oxy

Oxy và nhiệt độ được xem là những tác nhân đặc trưng xúc tiến sự phân huỷ của anthocyanin, do đó mà sinh ra những dạng sản phẩm không màu hoặc màu nâu Chính sự oxy hoá trực tiếp dạng carbinol pseudobase đã gây ra sự kết tủa và đóng vàng trong nước trái cây

Trong quá trình đun nóng các anthocyanin bị oxy hoá mãnh liệt Oxy và nhiệt độ là những tác nhân xúc tiến đặc biệt trong nước ép của blueberry, cherry (anh đào), currant, nho, raspberry và dâu Lượng anthocyanin còn lại của dâu sẽ lớn hơn khi đóng chai dưới điều kiện chân không hoặc nitrogen Độ bền của các pigment của nho còn được sử dụng như là chất màu ở nước giải khát được tăng lên khi đóng hộp với nitrogen

2.3.4 Vai trò, công dụng của anthocyanin

Hợp chất anthocyanin có trong khoai lang tím với hàm lượng từ 0,23-1,82%,

đây là một hợp chất thuộc nhóm flavonoid Anthocyanin là chất màu tự nhiên có

nhiều tính chất, tác dụng quý báu, bởi vậy nó được sử dụng ngày càng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm cũng như trong y học Trong sản xuất thực phẩm cùng với các chất màu tự nhiên khác như carotenoid, clorofil, anthocyanin giúp sản phẩm hồi phục lại màu tự nhiên ban đầu, tạo ra màu sắc hấp dẫn cho mỗi sản phẩm Đồng thời do có khả năng kháng oxy hóa nên chúng còn được dùng để làm bền chất béo Trong y học tác dụng của anthocyanin rất đa dạng nên được ứng dụng rộng rãi: do khả năng làm giảm tính thấm thành mạch và thành tế bào nên được sử dụng trong trường hợp chảy máu, hoặc có nguy cơ chảy máu Do có khả năng chống oxy hóa nên anthocyanin được sử dụng để chống lão hóa, 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 môi trường có những bức xạ điện từ

Ngoài ra, anthocyanin còn được dùng trong điều trị chống dị ứng, viêm loét

do nguyên nhân nội sinh hay ngoại sinh, kháng nhiều loại vi khuẩn khó tiêu diệt,

tăng chức năng chống độc của gan, ngăn ngừa sự nhiễm mỡ gan và hoại tử mô gan,

điều hòa lượng cholesterol trong máu, tránh nguy cơ tắc nghẽn xơ vữa động mạch,

phục hồi trương lực tim, điều hòa nhịp tim và huyết áp, điều hòa chuyển hóa canxi, làm giảm đau do tác dụng co thắt cơ trơn, làm giảm các đám xuất huyết nhỏ trong bệnh tiểu đường Ngoài ra anthocyanin còn có thể có nhiều ứng dụng khác do các phản ứng đa dạng của chúng trong các enzyme và các quá trình trao đổi chất khác nhau, chính vì vậy việc quan tâm đến thực phẩm giàu anthocyanin ngày càng được

tăng cường vì nó có lợi cho sức khỏe con người (Hoàng Thị Kim Cúc, 2004)

2.4 Tình hình sản xuất và tiêu thụ khoai lang trên thế giới và ở Việt Nam

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

Khoai lang là cây lương thực có địa bàn phân bố rộng, thích ứng với các điều kiện nhiều vùng sinh thái khác nhau, phân bố rộng rãi ở nhiều châu lục trên thế giới,

đặc biệt là các vùng nhiệt đới, cận nhiệt đới và ôn đới Trong tất cả các cây trồng

chính, khoai lang đứng vị trí thứ 10 về diện tích, nhưng tính riêng cây có củ: Khoai tây, củ cải đường, sắn… thì khoai lang đứng thứ 3 sau khoai tây và sắn Về sản lượng, theo FAO năm 1999 khoai lang chiếm diện tích không lớn (8,9 triệu ha) nhưng lại có một sản lượng tương đối cao (129,2 triệu tấn), đứng ở vị trí thứ 9 trong các loại cây trồng chính

Cũng theo số liệu của FAO năm 2004, khoai lang được trồng ở hơn 114 nước Tổng diện tích khoai lang của thế giới là 9.010.700 ha, sản lượng là 127.538.000 tấn, năng suất bình quân 14,2 tấn/ha, trong đó châu Á đã trồng 6.107.100 ha (chiếm 67,8%), đạt sản lượng cao nhất 113.389.100 tấn

Năm 2010 trên thế giới có 115 nước sản xuất khoai lang với tổng sản lượng

là 106.569.572 tấn Trong đó 82,3% là ở các nước châu Á Với sản lượng 81.175.660 tấn, Trung Quốc là nước sản xuất khoai lang lớn nhất thế giới Tiếp đến

là Indonesia đứng thứ 2 châu Á và đứng thứ 4 thế giới với hơn 2 triệu tấn Châu Phi chiếm 14% sản lượng toàn thế giới với 14,2 triệu tấn Đứng đầu là Uganda với 2,83 triệu tấn cung cấp hơn nửa sản lượng ở Châu Phi Sau đó là Nigeria (2,83 triệu tấn)

và Tanzania (1,4 triệu tấn) Một khu vực sản xuất khoai lang không nhỏ nữa là khu vực Châu Mỹ La tinh, năm 2010 cung cấp hơn 2% sản lượng toàn cầu với 1,97 triệu tấn Brazil là nước đứng đầu, sau đó đến Cu Ba và Argentina Hoa Kỳ là nước sản xuất khoai lang tương đối nhỏ (1,0 triệu tấn) nhưng lại là nước xuất khẩu khoai lang nhiều nhất thế giới Ở Châu Âu thì chỉ có Tây Ban Nha, Bồ Đào Nhà và Italia sản xuất khoai lang, chiếm tỷ lệ không đáng kể

Bảng 2.6: Sản lượng khoai lang trên thế giới (tấn)

Tình hình tiêu thụ khoai lang trên thế giới những năm gần đây đã gia tăng, sản lượng khoai được xuất khẩu từ các nước sản xuất tăng hơn 54% trong khoảng từ năm 2004 đến năm 2009 Có khoảng 80 nước tham gia xuất khẩu và chỉ 13 nước trong số đó đã chiếm 90% sản lượng xuất khẩu toàn cầu Ở Nam Phi, 10 năm trước mức tiêu thụ khoai lang mới chỉ là 47.776 tấn/năm, nhưng đến năm 2009 lượng tiêu

thụ đã đạt 60.688 tấn với thị trường tiêu thụ chính là Châu Âu (Hà Lan, Vương

Quốc Anh, Bồ Đào Nha, Pháp và Bỉ)

Việc sử dụng khoai lang ở các nước trên thế giới cũng rất khác nhau: Ở Nam Mỹ, 90% sản lượng khoai lang được sử dụng cho con người, trong khi đó ở Trung Quốc 40% sản lượng khoai lại được sử dụng thức ăn cho động vật vì người Trung Quốc ưa dùng protein động vật nhiều hơn Châu Phi tuy là nước trồng khoai lang với sản lượng khá lớn nhưng chưa quan tâm đến việc chế biến vì vậy các sản phẩm chế biến từ khoai lang rất ít, chủ yếu là sản phẩm tinh bột Tuy nhiên, đây cũng là một hướng góp phần giảm tỷ lệ tổn thất sau thu hoạch một cách đáng kể

(Nguyễn Minh Thủy, 2010)

2.4.2 Các nghiên cứu về khoai lang tím trên thế giới

Trong thành phần củ khoai lang tím có chứa một lượng chất anthocyanin nhất định, đây là chất có tác dụng chống oxy hóa, phòng chống ung thư chính vì vậy mà khoai lang tím đã được nhiều nhà khoa học trên thế giới nghiên cứu chế biến để nhằm tạo ra các sản phẩm có lợi cho sức khỏe con người

Nghiên cứu của các nhà khoa học Trường Đại học bang Kansas (Mỹ) trình bày tại Hội nghị Thực nghiệm Sinh học mới đây cho biết, khoai lang tím có chứa một số thành phần chống ung thư, trong đó chủ yếu là anthocyanin, một chất sắc tố

tự nhiên thường được tìm thấy trong các loại rau củ, hoa quả màu tím như: nho, trái việt quất, bắp cải tím, dâu,… Anthocyanin không những có tác dụng giảm nguy cơ ung thư, kìm hãm sự phát triển của các tế bào gây ung thư mà còn có khả năng chống oxy hóa cao, chống viêm, chống lão hóa và tăng cường hệ miễn dịch cho cơ thể So sánh thành phần anthocyanin giữa khoai lang tím và các loại khoai lang khác, các nhà khoa học đều thấy lượng anthocyanin trong khoai lang tím cao hơn

đáng kể (CHU Wen-jing và cs.,2007)

Các kết quả nghiên cứu của CHU Wen-jing, TENG Jian-wen, XIA Ning and WEI Bao-yao (2007) về hoạt tính chống oxi hóa của rượu khoai lang tím đã cho thấy rằng khả năng chống oxy hóa của rượu từ khoai lang tím mạnh hơn rượu vang

đỏ ở cùng độ cồn 11%vol Hoạt tính chống oxy hóa ở nước ép khoai lang tương

đương với ở rượu khoai lang trước và sau khi lên men (CHU Wen-jing và cs.,2007)

Oki và các cộng sự tại Trung tâm Nghiên cứu Nông nghiệp Quốc gia Kyushu Okinawa khu vực, Koshi, Kumamoto (2010) đã xác định 8 loại anthocyanins chính trong 61 thực phẩm chế biến từ khoai lang tím giống Ayamurasaki và Murasakimasari tại Nhật Bản Các kết quả nghiên cứu đã xác định được lượng anthocyanins trong

10 loại thực phẩm chính như bột khô, vảy khô, khoai lang khô thường dao động từ 53,22 - 936,26 mg/100g, còn trong 13 loại đồ uống bao gồm đồ uống và giấm lên men có chứa lượng anthocyanin từ 1,19 - 131,95 mg/100ml và từ 33,00 - 376,39 mg/100g đối với 11 loại thực phẩm chiên, bao gồm cả chip và bánh bột chiên, 1,01-69,75 mg/100 đối với 27 loại thực phẩm thứ cấp chế biến, bao gồm cả các đồ ăn ngọt phương Tây và Nhật Bản Cũng theo các nghiên cứu này, hàm lượng anthocyanins peonidin vượt quá 70% tổng hàm lượng anthocyanin trong 9 thực phẩm chế biến chính, 13 loại đồ uống, 6 của loại thực phẩm chiên và 21 các thực

phẩm chế biến thứ cấp (Oki, T và cs., 2010)

Tác giả Wei Na Fu, Tuo Ping Li, You Feng Jia, Zhong Sheng Zhao, Wei Hou, Ying Chen (2011) đã nghiên cứu hoàn thiện công nghệ lên men rượu khoai lang tím bằng các biện pháp như: Sử dụng enzym trong quá trình thủy phân tinh bột

từ khoai lang tím, làm trong rượu khoai lang tím bằng tác nhân làm trong chytosan, tăng khả năng chống oxy hóa của sản phẩm rượu khoai lang tím bằng các gốc tự

do (Wei Na Fu và cs., 2011)

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

Việt Nam là nước có diện tích trồng khoai lang đứng hàng thứ 6 trên thế giới sau Trung Quốc, Ouganda, Nigeria, Indonesia và Tanzania Năm 2010 với diện tích khoảng 150.800 ha, sản lượng đạt 1.317.200 tấn hướng tới mục tiêu khoảng 2 triệu ha, sản lượng khoai củ (quy khô) đạt 40 - 50 triệu tấn/năm, doanh thu mang lại cho nông dân trên 15 tỉ USD/năm Cùng với chuỗi sản phẩm công nghiệp giá trị cao mang tính chiến lược, khoai lang chế biến đem lại doanh thu 30

- 40 tỉ USD/năm, trong đó xuất khẩu khoảng 10 tỉ USD/năm, nâng tầm sản xuất khoai lang thành sản phẩm nông nghiệp xanh trong cơ cấu nền nông nghiệp hàng hoá, phát triển bền vững của nước nhà

Ở Việt Nam hiện nay trồng chủ yếu ba nhóm giống khoai lang chính là nhóm

giống khoai lang năng suất củ tươi cao, chịu lạnh, ngắn ngày, thích hợp vụ đông Bên cạnh những giống khoai nội địa, trong nhiều năm qua, nước ta đã nhập nhiều

giống khoai lang từ nước ngoài, trong đó có giống khoai lang tím Nhật Bản đang

được người dân khu vực Đồng bằng sông Cửu Long trồng với diện tích lớn Những

năm gần đây giống khoai này đang phát triển rất rầm rộ cả về diện tích và sản lượng

đặc biệt ở hai huyện Bình Minh và Bình Tân thuộc tỉnh Vĩnh Long

Ở Việt Nam, khoai lang đã và đang chuyển đổi nhanh chóng vai trò từ cây

lương thực thành cây công nghiệp chế biến với tốc độ phát triển cao ở những năm

đầu thế kỷ XXI Thị trường xuất khẩu khoai lang của Việt Nam dự báo thuận lợi và

có lợi thế cạnh tranh cao do có nhu cầu về chế biến khoai lang xuất khẩu các loại thức ăn gia súc và những sản phẩm tinh bột biến tính Theo số liệu của Bộ thương mại thì 6 tháng đầu năm 2010 đạt cao nhất với hơn 1,2 triệu USD, khoai lang Nhật Bản tươi đạt 1,1 triệu USD, tăng 113,9% Kim ngạch xuất khẩu khoai lang năm

2010 đạt kim ngạch cao nhất với gần 3,8 triệu USD So với năm 2009 tăng hơn 1,6% Trong số 92 mặt hàng khoai lang tím tươi đạt 191,7 nghìn USD, tăng 311,3%, khoai lang cấp đông đạt 293,7 nghìn USD, tăng 212,1% Việt Nam đã trở thành nước xuất khẩu khoai lang lớn trên thế giới và một trong những nước có mặt hàng khoai lang xuất khẩu mới có triển vọng, được chính phủ và các địa phương quan tâm phát triển

2.5 Một số sản phẩm chế biến từ khoai lang

Từ xa xưa, khoai lang trở thành nguồn lương thực quan trọng đối với người dân, đáp ứng một phần nhu cầu dinh dưỡng của cơ thể người Khoai lang

có thể chế biến theo lối cổ truyền đơn giản hoặc chế biến theo những quy trình tiên tiến để tạo ra nhiều sản phẩm khác nhau Chế biến khoai lang không những làm tăng khả năng bảo quản, cất giữ mà còn làm tăng khả năng sử dụng, lưu thông, trao đổi trên thị trường Các sản phẩm chính là bột khoai lang, củ thái lát khô, một số loại bánh kẹo… Trong đó, bột là sản phẩm quan trọng nhất, vì bột là nguyên liệu chính cho các ngành công nghiệp và sử dụng trực tiếp trong thực phẩm: Bánh ngọt, nước chấm, kẹo…

Bột khoai lang được sản xuất tinh bột biến tính như tinh bột oxy hoá và nhiều loại tinh bột khác được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp dệt, giấy, y dược, thực phẩm, vật liệu xây dựng, đúc, công nghiệp nhẹ, công nghệ sinh học, sản xuất sản phẩm hoá công như acid citric, acid axetic, acid oxalic, polyetylene, socbic alcol, ethanolamin là nguyên liệu quan trọng để sản xuất cao su nhân tạo, dầu béo, bao bì, mỹ phẩm, công nghiệp quốc phòng, sản phẩm lên men và thuỷ phân như đường glucose, fructose, oligose…

Dưới đây là một số sản phẩm được chế biến từ khoai lang:

Hình 2.2 Một số sản phẩm chế biến từ khoai lang

Sản phẩm chế biến từ khoai lang rất đa dạng và phong phú Do hàm lượng

đường, tinh bột và chất xơ cao nên khoai lang thích hợp để chế biến các sản phẩm

giàu dinh dưỡng và hấp dẫn người sử dụng Mỗi sản phẩm khác nhau ở các địa phương khác nhau được chế biến theo nhiều phương pháp phù hợp với thị hiếu và quy mô sản xuất Dưới đây là một số sản phẩm cụ thể

2.5.1 Khoai lang làm khô

Phương pháp làm khô là phương pháp chế biến truyền thống và đã được sử dụng ở các nước đang phát triển Theo phương pháp này, khoai củ có thể được gọt

vỏ hoặc không gọt vỏ (đôi khi là củ chín) thái lát và phơi khô Ở Indonesia, củ tươi

được đem ngâm vào trong dung dịch muối 8 - 10% trong khoảng 1 giờ trước khi cắt

lát và phơi khô Mục đích của công đoạn này là ức chế sự phát triển của vi sinh vật

trong quá trình sấy khô (Winaro, 1992)

Ở các nước đang phát triển, phương pháp làm khô chủ yếu là phơi khô bằng

năng lượng của ánh sáng mặt trời như ở Trung Quốc, Ấn Độ, Việt Nam Phương pháp này có ưu điểm là dễ thực hiện, không tốn chi phí cho năng lượng sấy nhưng nhược

điểm lớn nhất của nó là phụ thuộc vào điều kiện thời tiết Ở các vùng mưa liên tục

trong mùa thu hoạch khoai lang thì biện pháp tốt nhất là phơi lát trên giá có sử dụng máy sấy Ở Peru, người ta đã thiết kế máy sấy bằng năng lượng mặt trời để sấy khoai

lát (Woolfe J.A, 1992) Ở các nước công nghiệp phát triển như Mỹ và Nhật Bản đã xây

dựng quy trình công nghệ sản xuất khoai lát khô với thiết bị hiện đại, công suất lớn

2.5.2 Khoai lang nghiền nhừ

Khoai lang nghiền nhừ là sản phẩm chế biến đơn giản nhất bằng cách luộc hay hấp sau đó nghiền nhừ Ở Nhật Bản, sản phẩm này được sản xuất từ các giống

Rượu Bột dinh dưỡng

Miến Dược phẩm

Khoai lang

Bánh kẹo

Mỹ phẩm

Phân bón Mứt khoai lang

TĂGS snack

khoai lang ruột tím Mặt hàng này dùng để bổ sung vào bánh mì hay kem Ở Mỹ, khoai lang nghiền nhừ được sản xuất trên quy mô lớn Khoai nghiền nhừ được đóng gói dạng hộp nhỏ hay vừa Sản phẩm khoai lang nghiền nhừ ở các nước này được dùng thường xuyên, ăn cùng với đồ ngọt tráng miệng, thay thế cho phụ gia đắt tiền

2.5.3 Khoai lang đóng hộp

Khoai lang đóng hộp là sản phẩm được bán với số lượng đáng kể ở Mỹ Tuy việc đóng hộp là một quy trình quá đắt đối với hầu hết các nước đang phát triển nhưng nó được khẳng định là phương pháp chế biến có hiệu quả kinh tế Khoai lang

có thể được đóng hộp cả củ, cắt đôi hoặc cắt thành khúc trong nước siro

2.5.4 Khoai lang để lạnh

Việc sử dụng phương pháp ướp lạnh để bảo quản khoai lang chỉ được chấp nhận ở một số nước phát triển như Mỹ và Nhật Bản do giá thành cao và đòi hỏi hệ thống bán lẻ phải được trang bị tốt Quá trình ướp lạnh khoai lang gồm các khâu

chính như sau: phân loại, cắt, xử lý hay nấu chín và ướp lạnh (Woolfe J.A, 1992)

Khoai lang được làm lạnh ở rất nhiều dạng như cả củ, nửa củ, cắt khúc hoặc ở dạng bột nhão, khoai nghiền nhừ

2.5.5 Khoai lang rán giòn

Khoai lang có thể được chế biến thành khoai lang rán giòn tương tự như khoai tây rán giòn Sản phẩm này được phổ biến ở nhiều nước như Peru, Nhật Bản, Trung Quốc, Mỹ Qua trình sản xuất khoai lang rán giòn đã được hoàn thiện ở Mỹ gồm các khâu chính như sau:

Thái lát → Xử lý (khử hoạt tính enzmye và làm giảm hàm lượng đường) → Loại nước một phần → Rán → Để ráo → Cho thêm muối, đường hoặc gia vị → Đóng gói

Ở Nhật Bản, sản phẩm thức ăn nhanh kiểu ép đùn có hình dạng tương tự như

khoai lang khô kiểu rán giòn thông thường đã được sản xuất (Woolfe J.A, 1992) Ở

Thái Lan khoai lang rán giòn dạng lát tẩm tỏi và hạt tiêu đã được phát triển

2.5.6 Mứt nghiền, mứt ướt và kẹo

Độ ngọt tự nhiên của nhiều giống khoai lang cộng với việc bổ sung thêm đường đã tạo ra nhiều sản phẩm ngọt như: Kẹo, mứt ướt, mứt dẻo… Ở Philippin

mứt khoai lang được sản xuất rất nhiều (Truong V.D, 1986) Khoai lang rất thích

hợp cho việc làm mứt vì nó chứa một lượng thích hợp pectin hòa tan trong nước

(Winano, 1992) - với đặc tính tạo đông như pectin trong táo Quá trình chế biến bao

gồm: Gia nhiệt hỗn hợp dung dịch chứa 20,7% khoai lang, 45% đường, 34% nước

và 0,3% acid citric cho đến khi đạt nồng độ 68°Brix Mứt này được đánh giá rất cao

cả về màu sắc, hương vị và được ưa chuộng Mứt khoai lang mang các màu sắc tự nhiên khác nhau như: Vàng, đỏ, tím, da cam… phụ thuộc vào việc sử dụng các giống khoai có màu sắc khác nhau Sản phẩm này cũng được sản xuất và tiêu thụ ở cộng đồng Châu Âu

Ở Nhật Bản, sản phẩm kẹo khoai lang được sản xuất ở một số cơ sở kinh

doanh cổ truyền Khoai lang luộc không bóc vỏ đem nghiền nhừ và thêm 2,5% malt

đại mạch khô Hỗn hợp được giữ ở nhiệt độ 55°C trong 1,5 giờ để tinh bột thủy

phân thành maltose và dextrin Khối dịch này đem ép, chiết và đun trong 7 giờ để tạo thành dịch mật đặc Dịch mật này tiếp tục gia nhiệt ở 105°C trong chảo và sau

đó đổ ra các khuôn bằng kim loại làm mát chờ cứng lại Khối kẹo này sẽ dùng máy

cắt thành các viên kẹo nhỏ và bao gói Một loại kẹo khác cũng được sản xuất ở Trung Quốc bằng cách dùng khoai lang tươi gọt vỏ, cắt nhỏ rửa sạch sau đó luộc trong dung dịch đường 8 phút, thêm hương vị và tiếp tục đun trong 3 giờ, sấy khô trong tủ sấy 8 giờ, lấy ra và bao gói

2.5.7 Các sản phẩm từ bột khoai lang

Bánh mì:

- Người ta sử dụng phương pháp đơn giản là dùng khoai lang tươi bóc vỏ nghiền nhỏ và thêm vào khối bột nhào tỉ lệ 30% (thay thế bột mì) Mức độ thay thế bột khoai lang trong sản xuất bánh mì đã được nghiên cứu khá nhiều nhưng qua tất cả các tài liệu

đã báo cáo kết luận rằng tỉ lệ thay thế bột khoai lang ở 20% là lớn nhất để có được sản

phẩm bánh mì khoai lang có hương vị, cấu trúc và chất lượng tốt

Bánh ngọt:

- Hàng loạt các loại bánh ngọt như: Bánh quy, bánh nướng, bánh xốp… đã

được đề xuất sử dụng bột khoai lang thay thế Có loại sử dụng đến 50% bột khoai

lang thay thế, có loại sử dụng đến 100% như ở Philippin Với các loại bánh ngọt sử dụng đến 30% bột khoai lang thay thế được người tiêu dùng ưa chuộng và không thấy sự khác nhau với sản phẩm bột mì

Miến khoai lang:

- Một số nước đã sử dụng bột khoai lang thay thế bột mì để sản xuất mì sợi như: Nhật Bản, Đài Loan, Triều Tiên, Philippin

- Ở Nhật Bản, người ta đã sản xuất mì khô, mì ướt có tỉ lệ bột khoai lang lên tới 50%

2.5.8 Nước giải khát không cồn từ khoai lang

Nước giải khát không cồn được sản xuất từ các giống khoai lang có giá trị dinh dưỡng cao tương đương các loại nước quả có trên thị trường đã được sản xuất

từ Philippin (Truong V.D &Fermntira G.B, 1990) Mùi vị, màu sắc và trạng thái của

nước giải khát khoai lang là tương tự với nước giải khát từ quả Màu của nước giải

khát biến động tương ứng với màu của ruột củ như: vàng, da cam, tím…(Truong

V.D, 1986)

Quy trình chế biến bao gồm các khâu: Rửa sạch, gọt vỏ, cắt nhỏ, hấp chín, chiết dịch, rồi cho thêm 0,2% acid nitric, 232 mg/l vitamin C, 12% đường, acid nitric có thể thay thế bằng dịch chanh Hơn thế có thể cho thêm thịt hay dịch của các loại quả nhiệt đới như ổi, dứa trước giai đoạn chiết dịch Hương vị khoai lang

được át đi nhờ hương vị của quả cho thêm, điều này làm tăng sự ưa thích của người

tiêu dùng Nước giải khát khoai lang được đóng trong chai 150ml, thanh trùng ở nhiệt độ 90 - 95% Sử dụng 100g nước giải khát khoai lang đáp ứng được 40% lượng khuyến cáo hằng ngày về vitamin C Ngoài ra, nước giải khát khoai lang còn chứa một lượng đáng kể Ca, P so với các dịch quả khác

2.6 Các phương pháp ổn định màu sắc nông sản trong quá trình sơ chế khoai lang tím

Nguyên nhân gây biến màu:

- Trong khoai lang chứa nhiều hợp chất polyphenol, cùng tồn tại trong nguyên liệu là enzym polyphenoloxidase Khi tiếp xúc với oxi không khí sẽ kích

hoạt enzym polyphenoloxidase hoạt động và xúc tác cho phản ứng oxi hóa các hợp chất polyphenol thành những hợp chất mới gây sẫm màu và tạo vị đắng cho nguyên

liệu Từ đó ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm chế biến sau này

- Do tính chất của thành phần anthocyanin là hợp chất không bền ở nhiệt độ cao và thời gian dài nên trong quá trình sơ chế, chế biến rất dễ bị phân hủy dẫn tới

sự biến màu của nguyên liệu khoai lang

- Theo đó, các phương pháp thường được sử dụng nhằm ổn định màu sắc: + Xử lý hóa chất: Để chống biến màu do các phản ứng do enzym thường sử dụng các chất chống oxy hóa (bao gồm cả muối và các ester của chúng) Ví dụ: Acid ascorbic, acid citric, acid limoic Ngoài ra, NaCl cũng là một trong những tác nhân có tác dụng ức chế hoạt động của hệ enzim polyphenoloxidase nên trong một số trường hợp được sử dụng để hạn chế quá trình biến màu trong quá trình chế biến

+ Xử lý nhiệt: Do tác động của nhiệt độ các enzym - với bản chất là protein

sẽ bị vô hoạt phần nào, đồng thời dưới tác dụng của nhiệt sẽ tạo điều kiện thuận lợi

cho các phản ứng tạo muối của thành phần anthocyanin nên có tác dụng ổn định màu cho nguyên liệu

2.7 Giới thiệu một số máy nghiền sử dụng trong chế biến thực phẩm

Xay, ép, nghiền là một quá trình dùng các lực cơ học tác dụng lên vật liệu để chia nhỏ chúng ra Như vậy vật liệu chỉ được chia nhỏ, khi mà lực tác dụng cơ học

đủ lớn để thắng độ bền, cũng như độ cứng của các hạt Như vậy, tuỳ vào từng vật

liệu với độ bền, độ cứng khác nhau mà quá trình nghiền sẽ khác nhau, với năng suất

và chất lượng cũng khác nhau Cũng tùy vào từng vật liệu có độ bền độ cứng khác nhau mà ta có phương pháp nghiền khác nhau Kích thước vật nghiền lớn hay nhỏ

sẽ xác định phương pháp nghiền và cấu tạo của bộ phận nghiền, cũng như chất lượng của quá trình Những vật liệu có kích thước lớn sẽ đòi hỏi cấu tạo của bộ phận nghiền phức tạp nếu như yêu cầu sản phẩm có hạt nhỏ, ngoài ra kích thước lớn còn làm cho quá trình nghiền vỡ tồn nhiều năng lượng và sản phẩm nghiền ít đồng

bộ Còn kích thước quá nhỏ sẽ gây ra nhiều bụi trong quá trình nghiền làm năng suất nghiền bị giảm

Máy nghiền đá: Thường được sử dụng để nghiền các loại gạo, sắn, khoai,

đậu nành Nguyên liệu được làm nhỏ sơ bộ, sau đó được đưa vào phễu nạp liệu Tùy

theo kích cỡ cần đạt được có thể điều chỉnh vít điều khiển hai tấm đá

Máy nghiền đĩa: Là loại máy nghiền hoạt động liên tục Sự nghiền trong máy

được hình thành qua các đĩa quay và cố định hoặc hai đĩa quay ở các mặt khác nhau

của các đĩa cố định Các đĩa được lắp các dao nghiền, phụ thuộc vào đặc tính của quá trình công nghệ nghiền bột đòi hỏi mức độ nghiền thấp (2-6%) hay mức độ nghiền cao (30-40%)

Máy nghiền búa: Loại thiết bị này được dùng để nghiền các nguyên liệu khô

có độ ẩm < 17% Bề mặt trong xilanh của hộp nghiền 1 có bánh răng Bên trong

hộp, trên trục của động cơ điện cảm ứng 2 lắp rôto có đường kính 630 mm với các búa bằng những phiến lá khớp chặt Sản phẩm thải chất lỏng làm lạnh.Sản phẩm nghiền chất làm lạnh 1035 Sản phẩm ban đầu có kích thước các tiểu phần đến 50

mm qua đoạn ống ở trên nắp của thiết bị nghiền được cho vào tâm rôto một cách liên tục, dưới tác động của lực ly tâm sản phẩm qua khoảng giữa các búa bị va đập nhiều lần và bị vỡ ra Nhiệt độ trong hộp nghiền 15 – 20o

C, trong áo lạnh từ 10 đến

100oC Trên cửa thoát lắp lưới có kích thước thay đổi của các lỗ lưới tùy theo kích

thước yêu cầu Năng suất của máy nghiền tính theo chủng nấm mốc đến 700 kg/h,

bề mặt trao đổi nhiệt 0,3m2, công suất động cơ 13 kW Kích thước cơ bản

1178-1035-1066 mm, khối lượng 800 kg

Máy nghiền bằng phương pháp va đập: Các loại máy đập vụn, máy tán và những loại máy khác có cấu tạo tương tự đều thuộc loại máy nghiền va đập Ưu điểm của các máy nghiền va đập là kết cấu đơn giản, năng suất cao, hoạt động bền, nhược điểm - tạo bụi mạnh và tiêu hao năng lượng lớn

Máy đập vụn: Là máy va đập bằng đĩa, gồm hai rôto quay ngược chiều với

số vòng quay 950 và 1440 vòng/phút từ các bộ dẫn động riêng rẽ Máy nghiền bằng phương pháp va đập: Phễu nạp, cơ cấu nghiền, động cơ, giàn trên, giàn dưới Rôto gồm hai đĩa tròn nối với các chốt của xilanh Các chốt tròn với đường kính 15 và chiều dài 55 mm được lắp theo chu vi, đồng thời các chốt của một rô to được cài giữa hai hàng chốt của rôto khác Số chốt va đập trong mỗi một rôto được tăng lên

từ tâm đến biên Khi nghiền sơ bộ thì vật liệu nghiền nạp vào máy va đập dọc theo trục của rôto quay, dưới tác động của lực ly tâm nó bị bắn tới biên Năng suất của máy nghiền va đập tính theo chủng nấm mốc có độ ẩm 45- 50 % là 120-140 kg/h.Vì tốc độ quay của rôto lớn nên cần thiết phải có sự lắp đặt và cân bằng chính xác.Trong các máy nghiền va đập bằng đĩa dạng máy nghiền va đập có thể nhận đến

96 % các hạt có kích thước từ 1 đến 3 mm

Máy nghiền hạt: Để nghiền siêu mịn một cách liên tục bằng cơ học (tán sắc)

để tạo thành nhũ tương thường sử dụng các máy nghiền hạt Máy gồm hộp tán với

bộ dẫn động điện và trạm bơm Hộp tán là ống xilanh đứng có áo để làm lạnh, bên trong hộp có trục được lắp các đĩa Sản phẩm ban đầu có dạng huyền phù được bơm đẩy vào phần dưới của hộp tán, chứa các bi thuỷ tinh Khi rôto quay, các tiểu phần cứng của vật liệu do ma sát sẽ bị va đập với các bi nghiền có đường kính 0,8 - 1,2

mm Khi qua đoạn ống trên, sản phẩm bị đẩy vào thùng chứa Các bộ phận được tiếp xúc với nguyên liệu đều được chế tạo bằng thép không gỉ

2.8 Quy trình và thuyết minh quy trình sản xuất bột khoai lang tím Nhật Bản

* Quy trình sản xuất dự kiến:

Trên cơ sở quy trình công nghệ chế biến bột khoai lang đang được áp dụng, sau đây là đề xuất quy trình công nghệ theo các bước và giải pháp công nghệ tương

ứng của đề tài:

Độ ẩm 11±1%

Hình 2.3: Quy trình công nghệ chế biến bột khoai lang tím Nhật Bản

* Thuyết minh quy trình:

Nguyên liệu: Khoai lang tím sử dụng là những củ không bị dập nát, thối hỏng, không sâu bệnh, chưa mọc mầm

Phân loại, rửa sạch: Khoai lang tím sau khi phân loại theo kích cỡ, được rửa thủ công bằng nước sạch ít nhất 3 lần để loại bỏ đất cát, tạp chất bẩn