ảnh hưởng của acid ascorbic đến sự biến đổi anthocyanins trong khoai lang tím nhật (ipomoea batatas l ) từ các quá trình chế biến nhiệt (nấu, hấp, sấy)

Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp & Sinh học Ứng dụng iLuận văn đính kèm với đề tài “Ảnh hưởng của acid ascorbic đến động học biến đổi anthocyanins trong khoai lang tím Nhật t

Trang 1

KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG

CÁC QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN NHIỆT

Trang 2

KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG

CÁC QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN NHIỆT

Trang 3

Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp & Sinh học Ứng dụng i

Luận văn đính kèm với đề tài “Ảnh hưởng của acid ascorbic đến động học biến đổi anthocyanins trong khoai lang tím Nhật từ các quá trình chế biến nhiệt (nấu, hấp, sấy)” do Trương Mộng Kiều thực hiện và báo cáo đã được hội đồng chấm luận văn thông qua

Cần Thơ, ngày tháng năm 2014

Giáo viên hướng dẫn

Trang 4

Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp & Sinh học Ứng dụng ii

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân Các số liệu, kết quả trình bày trong đề tài này là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ luận văn nào trước đây

Cần Thơ, ngày tháng năm 2014 Sinh viên thực hiện

Trương Mộng Kiều

Trang 5

Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp & Sinh học Ứng dụng iii

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt thời gian học tập tại Bộ môn Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp

và Sinh học Ứng dụng, Trường Đại học Cần Thơ, bằng sự nỗ lực của bản thân và sự giúp đỡ tận tình của các Thầy Cô, gia đình và bạn bè, tôi đã hoàn thành luận văn tốt nghiệp này

Trước tiên, em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến Cô Nguyễn Minh Thủy, người đã trực tiếp hướng dẫn và tận tình giúp đỡ em rất nhiều trong suốt thời gian thực hiện

đề tài

Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô bộ môn Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng, Trường Đại học Cần Thơ đã nhiệt tình giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành luận văn tốt nghiệp

Xin gửi lời cảm ơn đến các anh Đinh Công Dinh, Nguyễn Ái Thạch đang công tác tại phòng thí nghiệm D101 đã nhiệt tình giúp đỡ em trong quá trình thực hiện đề tài Cảm ơn các bạn sinh viên Ngành Công nghệ Thực phẩm K37, Trường Đại học Cần Thơ đã đồng hành cùng tôi trong thời gian học tập và nghiên cứu

Sau cùng, em xin cảm ơn gia đình đã luôn ủng hộ và động viên em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu

Cần Thơ, ngày tháng năm 2014

Sinh viên

Trương Mộng Kiều

Trang 6

Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp & Sinh học Ứng dụng iv

TÓM LƯỢC

Nghiên cứu được thực hiện nhằm khảo sát ảnh hưởng của acid ascorbic đến sự biến đổi anthocyanins trong khoai lang tím Nhật từ các quá trình chế biến nhiệt thông thường (nấu, hấp, sấy) Acid ascorbic được sử dụng với các nồng độ 1, 2 và 3 g/l Hàm lượng anthocyanin được phân tích bằng phương pháp pH vi sai

Kết quả khảo sát cho thấy khi bổ sung acid ascorbic vào quá trình ngâm làm tăng đáng kể hàm lượng anthocyanin sau khi đã xử lý nhiệt Hàm lượng anthocyanin sau khi nấu, hấp và sấy tăng so với khoai lang sau khi nấu, hấp và sấy không bổ sung acid ascorbic

Kết quả phân tích cho thấy khi bổ sung acid ascorbic với nồng độ là 2 g/l thì hàm lượng anthocyanin thu được là cao nhất Đồng thời, hàm lượng anthocyanin duy trì cao nhất khi thời gian xử lý nhiệt đối với quá trình nấu là 3 phút, hấp là 4 phút và sấy trong thời gian 360 phút

Trang 7

Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp & Sinh học Ứng dụng v

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN ii

LỜI CẢM ƠN iii

TÓM LƯỢC iv

MỤC LỤC v

DANH SÁCH BẢNG vii

DANH SÁCH HÌNH viii

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1

CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2

2.1 Giới thiệu về khoai lang 2

2.1.1 Nguồn gốc và phân loại thực vật 2

2.1.2 Đặc điểm sinh học 3

2.1.3 Phân bố 3

2.1.4 Sản lượng 3

2.1.5 Cấu tạo 4

2.1.6 Thành phần hóa học 4

2.1.7 Giá trị dinh dưỡng của khoai lang 6

2.1.8 Công dụng của khoai lang 6

2.2 Chất màu anthocyanin 7

2.2.1 Giới thiệu chung về anthocyanin 7

2.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến anthocyanin 11

2.2.3 Ứng dụng của anthocyanin 13

2.3 ACID ASCORBIC 16

2.3.1 Cấu tạo 16

2.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến acid ascorbic 17

2.3.3 Ứng dụng 17

2.4 Sơ lược các quá trình chế biến nhiệt 18

2.4.1 Quá trình nấu 18

2.1.2 Quá trình hấp 19

2.4.3 Quá trình sấy 20

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21

Trang 8

Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp & Sinh học Ứng dụng vi

3.1 Phương tiện thí nghiệm 21

3.1.1 Địa điểm và thời gian tiến hành thí nghiệm 21

3.1.2 Dụng cụ và thiết bị 21

3.1.3 Nguyên vật liệu 21

3.1.4 Hóa chất 21

3.2 Phương pháp thực hiện 21

3.2.1 Quy trình thí nghiệm 21

3.2.2 Thuyết minh quy trình 22

3.2.3 Phương pháp bố trí thí nghiệm 23

3.2.4 Chỉ tiêu phân tích 24

3.2.5 Phương pháp xử lý số liệu 25

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 26

4.1 Ảnh hưởng của acid ascorbic đến sự biến đổi anthocyanin trong khoai lang tím Nhật trong quá trình nấu 26

4.2 Ảnh hưởng của acid ascorbic đến sự biến đổi anthocyanin trong khoai lang tím Nhật trong quá trình hấp 31

4.3 Ảnh hưởng của acid ascorbic đến sự biến đổi anthocyanin trong khoai lang tím Nhật trong quá trình sấy 36

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 41

5.1 Kết luận 41

5.2 Đề nghị 41

TÀI LIỆU THAM KHẢO 42

PHỤ LỤC 1 ix

PHỤ LỤC 2 ix

Trang 9

Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp & Sinh học Ứng dụng vii

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 2.1 Diện tích, năng suất và sản lượng của cây khoai lang ở Việt Nam 4

Bảng 2.2 Thành phần hóa học của khoai lang tím Nhật (100g) 5

Bảng 2.3 Sáu loại anthocyanidin phổ biến nhất trong thực phẩm 8

Bảng 2.4 Khả năng chỉ thị màu của dung dịch anthocyanin 10

Bảng 2.5 Đặc điểm của một số anthocyanin phổ biến 13

Bảng 2.6 Các loại anthocyanidin thường gặp trong thực phẩm 15

Bảng 4.1 Ảnh hưởng của acid ascorbic đến sự biến đổi hàm lượng anthocyanin (%) trong khoai lang tím Nhật trong quá trình nấu 26

Bảng 4.2 Phân tích ảnh hưởng của nồng độ acid ascorbic (g/l) và thời gian (phút) đến hàm lượng anthocyanin (%) 29

Bảng 4.3 Ảnh hưởng của acid ascorbic đến sự biến đổi hàm lượng anthocyanin (%) trong khoai lang tím Nhật trong quá trình hấp 31

Bảng 4.4 Phân tích ảnh hưởng của nồng độ acid ascorbic (g/l) và thời gian (phút) đến hàm lượng anthocyanin (%) 34

Bảng 4.5 Ảnh hưởng của acid ascorbic đến sự biến đổi hàm lượng anthocyanin (%) trong khoai lang tím Nhật trong quá trình sấy 36

Bảng 4.6 Phân tích ảnh hưởng của nồng độ acid ascorbic (g/l) và thời gian sấy (phút) đến hàm lượng anthocyanin (%) 39

Trang 10

Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp & Sinh học Ứng dụng viii

DANH SÁCH HÌNH

Hình 2.1 Khoai lang tím Nhật 2

Hình 2.2 Cấu trúc cơ bản của aglucon của anthocyanin 8

Hình 2.3 Sự biến đổi dạng anthocyanin theo pH 10

Hình 2.4 Công thức cấu tạo của L-ascorbic acid 16

Hình 3.1 Quy trình đề nghị trích ly anthocyanin trong khoai lang tím Nhật 22

Hình 4.1 Biểu đồ thể hiện sự thay đổi hàm lượng anthocyanin khi bổ sung acid ascorbic và không bổ sung acid ascorbic theo thời gian nấu 27

Hình 4.2 Sự thay đổi màu sắc khoai lang tím sau khi nấu 28

Hình 4.4 Tương quan giữa hàm lượng anthocyanin (%) và nồng độ acid ascorbic (g/l) theo thời gian xử lý (phút) 30

Hình 4.3 Tương quan giữa hàm lượng anthocyanin ước tính và thực nghiệm theo phương trình hồi quy 30

Hình 4.5 Biểu đồ thể hiện sự thay đổi hàm lượng anthocyanin khi bổ sung acid ascorbic và không bổ sung acid ascorbic theo thời gian hấp 32

Hình 4.6 Sự thay đổi màu sắc khoai lang tím sau khi hấp 33

Hình 4.8 Tương quan giữa hàm lượng anthocyanin (%) và nồng độ acid ascorbic (g/l) theo thời gian xử lý nhiệt (phút) 35

Hình 4.9 Biểu đồ thể hiện sự thay đổi hàm lượng anthocyanin khi bổ sung acid ascorbic và không bổ sung acid ascorbic theo thời gian sấy 37

Hình 4.10 Sự thay đổi màu sắc khoai lang tím sau khi sấy 38

Hình 4.12 Tương quan giữa hàm lượng anthocyanin (%) và nồng độ acid ascorbic (g/l) theo thời gian xử lý nhiệt (phút) 40

Trang 11

Ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Nông nghiệp & Sinh học Ứng dụng 1

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU

1.1 Đặt vấn đề

Từ lâu, khoai lang đã được ưa chuộng trong khẩu phần ăn của gia đình Việt Nam, khoai lang không chỉ được sử dụng như rau trong các bữa ăn mà còn có thể được sử dụng như các loại lương thực (độn vào cơm, ăn thay cơm…) Ngày nay, khoai lang ngày càng được ưa chuộng hơn không chỉ ở Việt Nam mà trên toàn thế giới do hương thơm, vị ngọt dễ ăn Để đáp ứng nhu cầu đó, khoai lang luôn được chú trọng nghiên cứu thâm canh và lai tạo nhiều giống mới cho năng suất cao, phẩm chất tốt Trong đó thì khoai lang tím giống Nhật đang thu hút nhiều nghiên cứu ứng dụng trong thực phẩm (làm rượu, mứt, sữa tiệt trùng, si rô,…) bởi màu sắc đẹp, hương vị thơm ngon Bên cạnh đó, khoai lang tím Nhật còn chứa các thành phần dinh dưỡng cao có tính dược liệu, nhất là hàm lượng anthocyanin rất cao Anthocyanin là một chất màu thực phẩm quan trọng, ứng dụng rộng rãi trong các sản phẩm thực phẩm

và dược phẩm 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 Chính vì vậy, nhiều nghiên cứu trích ly anthocyanin trên rau quả nhằm tạo được chất màu thực phẩm an toàn cho người sử dụng Anthocyanin trong khoai lang tím Nhật có màu sắc đậm, đẹp là nguồn nguyên liệu tốt để trích ly anthocyanin làm chất màu ứng dụng trong thực phẩm

Tuy nhiên, anthocyanin lại rất dễ bị thất thoát trong các quá trình chế biến dưới tác động của nhiệt độ, ánh sáng, sự hiện diện của oxy, ion kim loại,… Các yếu tố này ảnh hưởng rất lớn đến sự biến đổi hàm lượng anthocyanin trong thực phẩm Vì vậy, phương pháp bảo vệ anthocyanin là vấn đề cần được quan tâm nghiên cứu để giúp hạn chế tối đa sự tổn thất nguồn chất màu quý giá này

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu của nghiên cứu nhằm tìm hiểu tác động của acid ascorbic đến sự duy trì hàm lượng anthocyanin trong khoai lang tím Nhật từ các quá trình chế biến nhiệt (nấu, hấp, sấy)

Trang 12

CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1 Giới thiệu về khoai lang

2.1.1 Nguồn gốc và phân loại thực vật

Năm 1942, Christopher Clumbus đã phát hiện ra khoai lang được trồng ở Hispaniola và Cuba, từ đó khoai lang mới thực sự lan rộng ra khắp châu Mỹ và di thực ra khắp thế giới

Khoai lang có nguồn gốc từ khu vực nhiệt đới châu Mỹ, nó được con người trồng cách đây trên 5000 năm Nó cũng được biết tới trước khi có sự thám hiểm của người phương Tây tới Polynesia Cây khoai lang được đưa vào Trung Quốc năm

1594 và Papuaniu Ghinê khoảng 300 – 400 năm trước

Khoai lang có tên khoa học là Ipomoea batatas (L.), thuộc họ Convolvulaceae, bộ Solanales (Kang et al., 2014), là một loại thực phẩm gần gũi với người dân Việt

Khoai lang là một nguồn cung cấp rau ăn củ quan trọng, được sử dụng trong vai trò của cả rau lẫn lương thực Các lá non và thân non cũng được sử dụng như một loại

rau Khoai lang có quan hệ họ hàng xa với khoai tây (Solanum tuberosum) có nguồn

gốc từ Nam Mỹ và quan hệ họ hàng rất xa với khoai mỡ (một số loài trong chi

Dioscorea) là các loài có nguồn gốc từ châu Phi và châu Á

Hình 2.1 Khoai lang tím Nhật (Nguồn:http://www.24h.com.vn/suc-khoe-doi-song/khoai-lang-tim-chua-nhieu-benh.html

truy cập ngày 19/11/2014)

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

ấm với lượng nước đủ để hỗ trợ sự phát triển của nó

Ở Việt Nam, khoai lang được trồng rất phổ biến, trước đây chủ yếu ở đồng bằng các vùng đất bãi ven sông, nay khoai lang đã được trồng nhiều ở cả các vùng đồi, trung

du từ Bắc vào Nam (http://123doc.vn/_truy cập ngày 19/11/2014)

Trang 13

2.1.2 Đặc điểm sinh học

Khoai lang là loài cây thân thảo dạng dây leo sống lâu năm, có các lá mọc so le hình tim hay xẻ thùy chân vịt, các hoa có tràng hợp và kích thước trung bình Khoai lang trồng ở vùng nhiệt đới thường có thân bò, trồng ở vùng ôn đới thường có dạng bụi

Rễ củ ăn được có hình dáng thuôn dài và thon, lớp vỏ nhẵn nhụi có màu từ đỏ, tím, nâu hay trắng Lớp cùi thịt có màu từ trắng, vàng, cam hay tím tùy theo giống Khoai lang là cây màu ưa ẩm nên được trồng phổ biến ở các nước nhiệt đới Ở nước

ta khoai lang giữ vị trí quan trọng sau lúa và bắp Từ đồng bằng đến trung du đều trồng khoai lang, đặc biệt các vùng có nhiều đất cát và phù sa Khoai lang dễ trồng, mỗi năm có thể trồng được nhiều vụ trong năm, trong đó vụ đông xuân và thu đông

là hai vụ chính

2.1.3 Phân bố

Khoai lang là cây trồng quan trọng được trồng ở nhiều vùng khác nhau trên thế giới như: châu Á, châu Phi, châu Mĩ Latinh Ở nước ta khoai lang được trồng chủ yếu ở các tỉnh như Kiên Giang, Vĩnh Long, Đắk Nông, Lâm Đồng cho sản lượng khá và

đem lại thu nhập ổn định cho các khu vực này

2.1.4 Sản lượng

Khoai lang là cây lương thực quan trọng nhất thứ bảy trên thế giới, sau lúa mì, gạo,

ngô, khoai tây, lúa mạch và sắn (FAO, 1993) (Choong, 2005; Kim et al., 2010)

Năm 2008, toàn thế giới có 111 nước trồng khoai lang (FAO, 2009) trên diện tích khoảng 8,17 triệu ha Trong đó 95% tại các nước đang phát triển, năng suất bình quân khoảng 13,46 tấn/ha, sản lượng 110,13 triệu tấn (so với năm 2005 là 123,27 triệu tấn và năm 1961 là 98,19 triệu tấn)

Việt Nam có sản lượng khoai lang 1,32 triệu tấn, đứng thứ năm của toàn thế giới sau Trung Quốc (85,21 triệu tấn), Nigeria (3,31 triệu tấn), Uganda (2,70 triệu tấn)

và Indonesia (1,87 triệu tấn) Diện tích, năng suất và sản lượng của khoai lang ở Việt Nam được trình bày ở Bảng 2.1

Trang 14

Bảng 2.1 Diện tích, năng suất và sản lượng của cây khoai lang ở Việt Nam

Năm 2000 2005 2006 2007 2008 2009 Diện tích (1000 ha) 28 35 37,6 38,4 41,2 37,5 Năng suất (tạ/ha) 112,7 105,7 111,4 113,6 118,2 117,9 Sản lượng (1000 tấn) 316 370 419,2 436,7 486,2 442,8

(Nguồn: http://faostat.fao.org truy cập ngày 19/11/2014)

2.1.5 Cấu tạo

Khoai lang là loại củ không có lõi Dọc theo củ có hệ thống xơ nối ngọn củ với đuôi

củ Các mắt trên củ có thể là rễ của củ hay mầm Cấu tạo củ khoai lang gồm ba phần: vỏ ngoài, vỏ cùi và thịt củ

- Lớp vỏ ngoài tương đối mỏng, chiếm khoảng 1% trọng lượng củ gồm những tế bào xếp thành dày chứa sắc tố, tùy theo giống mà chứa sắc tố khác nhau Cấu tạo thành tế bào chủ yếu là cellulose và hemicelluloses có tác dụng làm giảm các tác động từ bên ngoài và hạn chế sự bay hơi nước của khoai lang trong quá trình bảo quản

- Vỏ cùi chiếm khoảng 5 – 12% gồm những tế bào thành mỏng chứa tinh bột, nguyên sinh chất và dịch thể Trong dịch thể có nhiều chất khác nhau như tannin, sắc tố, enzyme… Hàm lượng tinh bột trong các tế bào này ít hơn so với các tế bào thịt củ

- Thịt củ gồm những tế bào nhu mô có chứa tinh bột, các hợp chất nitơ và một số nguyên tố vi lượng Giữa các lớp tế bào nhu mô đôi khi còn có các lớp tế bào thành dày, cấu tạo từ cellulose chạy dọc theo củ Tinh bột của khoai lang tập trung chủ yếu ở phần thịt củ Mủ khoai lang không những nhiều ở lớp vỏ cùi mà trong thịt củ

cũng nhiều (Bùi Đức Hợi và ctv, 2007)

2.1.6 Thành phần hóa học

Cũng như các loại khoai lang khác, trong khoai lang tím có thành phần chủ yếu là tinh bột, dễ được cơ thể tiêu hoá và hấp thụ (Trương Thị Minh Hạnh và Lê Viết Triển, 2009) Cùng với tinh bột khoai lang cũng chứa nhiều xơ tiêu hóa, vitamin A, vitamin C và vitamin B6 (Choong, 2005; Oke and Workneh, 2013; Panda and Sonkamble, 2012)

Thành phần hóa học của khoai lang tím Nhật được trình bày ở bảng 2.2

Trang 15

Bảng 2.2 Thành phần hóa học của khoai lang tím Nhật (100g)

(Nguồn: Panda and Sonkamble, 2012)

Chất khô: củ khoai lang cũng như các loại rễ củ và thân củ khác, thường có hàm lượng nước cao nên hàm lượng chất khô thấp Trung bình xấp xỉ 30% và luôn phụ thuộc vào các yếu tố như: giống, nơi trồng, khí hậu, độ dài ngày, loại đất, tỷ lệ sâu bệnh và kỹ thuật trồng trọt

Glucid là thành phần chủ yếu của chất khô, chiếm khoảng 80 – 90% hàm lượng chất khô, khoảng 24 – 27% trọng lượng tươi Thành phần glucid chủ yếu là tinh bột và đường, ngoài ra còn chứa một lượng nhỏ pectin, cellulose và hemicellulose Thành phần tương đối của glucid biến động không những phụ thuộc vào giống, độ chín mà còn phụ thuộc vào thời gian bảo quản

Trang 16

Tinh bột: bao gồm hai thành phần là amylase và amylosepectin Tinh bột là thành phần quan trọng trong khoai lang, nó không chỉ chiếm hàm lượng lớn mà còn ảnh hưởng đến khả năng trích dịch màu của khoai do tính chất hồ hóa của nó

Đường: sự biến động về hàm lượng đường tổng số từ 0,30 – 5,64% trọng lượng chất tươi Hàm lượng đường trong khoai lang khoảng 3,63 – 6,77% Yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hàm lượng đường là giống Thành phần đường chủ yếu trong khoai

là đường saccharose, glucose, fructose và maltose

Xơ dễ tiêu: đóng vai trò quan trọng trong dinh dưỡng Nó có vai trò trong việc phòng chống một số bệnh như: ung thư, tiểu đường, tim mạch… Xơ ăn được bao gồm các hợp chất pectin, cellulose và hemicellulose

Protein: hàm lượng protein trong củ khoai lang thô không cao, trung bình chiếm khoảng 5% trọng lượng chất khô hay 1,5% trọng lượng chất tươi Protein chính của khoai là sporanin (chiếm khoảng 80% protein hòa tan)

Chất màu: trong khoai lang tím có chứa anthocyanin, 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

2.1.7 Giá trị dinh dưỡng của khoai lang

Khoai lang được xem như nguồn cung cấp calo chủ yếu, lượng calo cao hơn khoai tây (113 calo so với 175 calo/100g) Thành phần dinh dưỡng chính của khoai lang

là đường và tinh bột, ngoài ra còn có các thành phần khác như: protein, các vitamin (vitamin C, tiền vitamin A, B1, B2, B6…), các chất khoáng (K, Ca, Mg, P, Fe…) góp phần quan trọng trong dinh dưỡng của con người (Oke and Workneh, 2013; Panda and Sonkamble, 2012)

Mặc dù lá và thân non ăn được, nhưng rễ củ nhiều tinh bột mới là sản phẩm chính

và quan trọng nhất của khoai lang Trong một số quốc gia khu vực nhiệt đới thì khoai lang là loại lương thực chủ yếu Tất cả các giống khoai lang đều cho củ có vị ngọt, dù nhiều hay ít Mặc dù có vị ngọt, nhưng khoai lang trên thực tế là thức ăn tốt

cho những người mắc bệnh đái tháo đường (Kang et al., 2014) do các nghiên cứu sơ

bộ trên động vật cho thấy nó hỗ trợ cho sự ổn định nồng độ đường trong máu và làm giảm sức kháng insulin

2.1.8 Công dụng của khoai lang

Trong hệ thống xếp hạng thực phẩm cho thấy khoai lang là loại thực phẩm truyền thống giàu chất dinh dưỡng Khoai lang được xem là một loại lương thực, thực phẩm tốt cho việc đa dạng hóa các chất bột đường trong khẩu phần ăn, hỗ trợ quá trình tiêu hóa vì chúng rất dễ tiêu hóa và chứa nhiều chất xơ nên dễ nhuận trường Khoai lang chứa ít chất béo và không có cholesterol Năng lượng của khoai lang

Trang 17

cũng tương đương khi so với cơm hay khoai tây Nếu chúng ta ăn bổ sung hoặc ăn dặm thêm khoai lang sẽ là cách cung cấp thêm bột đường và năng lượng trong trường hợp ăn cơm ít hoặc chậm tăng cân ở trẻ Khoai lang thường được luộc, rán hay nướng Chúng có thể được chế biến thành tinh bột và được thay thế một phần bột mì Trong công nghiệp người ta dùng khoai lang để sản xuất tinh bột và cồn

công nghiệp (Bùi Đức Hợi và ctv, 2007)

Khám phá gần đây cho thấy trong khoai lang có chứa nhiều chất chống oxy hóa ngăn chặn sự phát triển của tế bào ung thư, chống lão hóa và làm sạch các chất bẩn

trong mạch máu (Hwang et al., 2011) Bao gồm các hợp chất phenol, anthocyanin

(có nhiều trong khoai lang tím), carotenoid (Choong, 2005; Tokusoglu and Yildrim, 2012), trong đó khoai lang tím chứa nhiều chất chống oxy hóa tổng số nhất, kế đến

là khoai lang hồng và khoai lang bí Đó là lý do ở Nhật lấy khoai lang tím và khoai

lang bí để làm nước ép, loại nước uống của thực phẩm chức năng (Suda et al.,

2003)

2.2 Chất màu anthocyanin

2.2.1 Giới thiệu chung về anthocyanin

2.2.1.1 Sơ lược về anthocyanin

Anthocyanin là hợp chất màu hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên (Elyana et al., 2011), thuộc nhóm flavonoid (Jawi et al., 2012), có màu đỏ, đỏ tía Anthocyanin là chất

màu thiên nhiên được sử dụng an toàn trong thực phẩm và dược phẩm (Phạm Thị

Thanh Nhàn và ctv, 2011) Trong các chất màu thực phẩm có nguồn gốc tự nhiên thì

anthocyanin là họ màu phổ biến nhất tồn tại trong hầu hết các thực vật bậc cao và tìm thấy được trong các loại rau, hoa, quả, hạt có màu từ đỏ đến tím (Choong, 2005; Shipp and Abdel-Aal, 2010) như: quả nho, quả dâu, quả cà tím, bắp cải tím, khoai

lang tím, lá tía tô, đậu đen, gạo nếp than…(Nguyễn Thị Hiển và ctv, 2012)

Ngoài tác dụng là chất tạo màu thiên nhiên được sử dụng an toàn trong thực phẩm, tạo ra nhiều màu sắc hấp dẫn cho mỗi sản phẩm; theo các nghiên cứu khoa học được công bố trong những năm gần đây, anthocyanin còn là hợp chất có nhiều hoạt

tính sinh học quý như khả năng chống oxy hóa cao (Hwang et al., 2011; Jawi et al.,

2012) nhờ hạn chế sự hình thành các gốc tự do, tăng cường sức đề kháng, có tác dụng làm bền thành mạch, chống viêm, hạn chế sự phát triển của các tế bào ung thư

(Wang et al., 2010; Nikkhah et al., 2010), tác dụng chống các tia phóng xạ…

(Trương Thị Minh Hạnh và Lê Viết Triển, 2009)

2.2.1.2 Cấu trúc của anthocyanin

Anthocyanidin là cấu trúc cơ bản của anthocyanin Anthocyanidin (aglycon hay dạng flavylium cation) gồm vòng A liên kết với nhân dị vòng C chứa oxy, vòng C liên kết C-C với vòng thơm B Khi anthocyanidin ở dạng glycoside (liên kết với đường), chúng được gọi là anthocyanin (Jian, 2004)

Trang 18

Các gốc đường có thể đươc gắn vào vị trí 3, 5, 7; thường được gắn vào vị trí 3 và 5 còn vị trí 7 rất ít (Svensson, 2010) Phân tử anthocyanin gắn đường vào vị trí 3 gọi

là monoglycozit, ở vị trí 3 và 5 gọi là diglycozit (Huỳnh Thị Kim Cúc và ctv, 2010)

Các loại monosaccharide phổ biến nhất của anthocyanins là glucose, rhamnoza,

galactose, arabinose và xylose (Jian, 2004; Lopes et al., 2011; Shipp and Abdel-Aal,

2010) Disaccharides và trisaccharide tìm thấy thường xuyên nhất trong anthocyanins là rutinose, sophorose, sambubiose và glucorutinose

Hình 2.2 Cấu trúc cơ bản của aglucon của anthocyanin (Nguồn: Huỳnh Thị Kim Cúc, 2010)

Anthocyanin là các dẫn xuất polyhydroxyl và methoxyl của flavylium (Lopes et al.,

2011) Hiện nay, người ta đã biết đến 22 loại anthocyanidin khác nhau nhưng trong

đó chỉ có 6 loại phổ biến nhất trong thực phẩm (Svensson, 2010; Jian He, 2004;

Hamouz et al., 2011; Shipp and Abdel-Aal, 2010) (Bảng 2.3), chúng khác nhau là

do độ hydroxyl và methoxyl hóa vòng B (Nikkhah et al., 2010)

Bảng 2.3 Sáu loại anthocyanidin phổ biến nhất trong thực phẩm

(Nguồn: Nguyễn Thị Thu Thủy, 2010)

Trang 19

2.2.1.3 Tính chất của anthocyanin

Hầu hết anthocyanin đều tan trong nước (Elyana et al., 2011; Shipp and Abdel-Aal,

2010), tạo kết tủa khi đun sôi và có sự hiện diện của ion kim loại Anthocyanin bị thủy phân tạo anthocyanidin và carbohydrate, anthocyanidin ít tan trong nước hơn anthocyanin và không tìm thấy ở dạng tự do trong tự nhiên

Anthocyanin Anthocyanidin + Monose Trong mô thực vật, có một nhóm sắc tố giống như anthocyanidin nhưng khác nhau

ở carbohydrate, là hợp chất được tạo thành từ sự thủy phân anthocyanin với acid hydrochloride như pelagonidin chloride, cyanidin chloride và delphinidin chloride Các dẫn xuất methyl của vòng benzene bao gồm các chất peonidin, syringidin, petunidin, malvidin và hirsutidin Một vài loại sắc tố anthocyanin tự nhiên được tìm thấy là ester của organic acid, p-hydroxy benzoic acid, maloic acid, p-hydroxy cinnamic acid và p-cumaric acid được tìm thấy Sự ester hóa không chỉ ở nhóm hydroxyl của phân tử anthocyanidin mà còn trên cả phân tử carbohydrate

Khi tăng số nhóm hydroxyl vào phân tử sẽ làm cho nó chuyển từ màu hồng sang màu xanh Khi thay nhóm hydroxyl bằng nhóm methoxyl sẽ làm ngược lại khuynh hướng đổi màu (Jian, 2004; Nguyễn Thị Thu Thủy, 2010) Mức độ methyl hóa nhóm OH trong vòng benzene càng cao thì màu càng đỏ Nếu nhóm -OH ở vị trí thứ

ba kết hợp với gốc đường thì màu sắc cũng sẽ thay đổi theo số lượng gốc đường đính vào nhiều hay ít

Ở pH thấp, anthocyanin thường có màu đỏ và trở nên không màu khi ở pH cao rồi thành xanh dương ở pH cao hơn nữa Ở pH = 1, các anthocyanin thường ở dạng muối oxonium màu cam đến đỏ, ở pH = 4 – 5 chúng có thể chuyển về dạng bazơ carbinol hay bazơ chalcon không màu, ở pH 7 – 8 lại về dạng bazơ quinoidal

anhydro màu xanh (Huỳnh Thị Kim Cúc và ctv, 2010; Trần Hoàng Quyên, 2010;

Svensson, 2010; Shipp and Abdel-Aal, 2010) Ở pH cao hơn, các anthocyanin tự do

sẽ bị phân rã thông qua chromenol và α-diketone tạo thành aldehyde và acid carboxylic Sự biến đổi màu anthocyanin theo pH được biểu diễn ở Hình 2.3

Trang 20

Hình 2.3 Sự biến đổi dạng anthocyanin theo pH

(Nguồn: Lopes et al., 2011)

Anthocyanin tinh khiết ở dạng tinh thể hoặc vô định hình là hợp chất khá phân cực nên tan tốt trong dung môi phân cực Màu sắc của anthocyanin luôn thay đổi phụ thuộc vào pH, các chất màu có mặt và nhiều yếu tố khác, tuy nhiên màu sắc của anthocyanin thay đổi mạnh nhất phụ thuộc vào pH môi trường (Huỳnh Thị Kim Cúc

và ctv, 2010; Nguyễn Thị Hiển và ctv, 2012; Aishah et al., 2013)

Bảng 2.4 Khả năng chỉ thị màu của dung dịch anthocyanin

Xanh dương

Xanh

lá

Xanh lá cây

Xanh

lá mạ

(Nguồn: http://dc202.4shared.com/doc/nO2IBHpj/preview.html truy cập ngày 20/10/2014)

Anthocyanin có bước sóng hấp thụ trong miền ánh sáng nhìn thấy, khả năng hấp thụ cực đại tại bước sóng 510 – 540 nm (Phạm Thị Thanh Nhàn, 2011) Độ hấp thụ là yếu tố liên quan mật thiết đến màu sắc anthocyanin, chúng phụ thuộc vào pH của dung dịch và nồng độ anthocyanin Thường pH thuộc vùng acid mạnh có độ hấp thụ

Trang 21

lớn (Phạm Thị Thanh Nhàn, 2011), nồng độ anthocyanin càng lớn độ hấp thụ càng

mạnh (Huỳnh Thị Kim Cúc và ctv, 2010)

2.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến anthocyanin

Các loại rau quả chứa anthocyanin thường có màu đỏ và tím Cần quan tâm bảo vệ anthocyanin trong quá trình chế biến và nấu nướng vì chúng dễ tan trong nước gây tình trạng thất thoát Nhưng nếu màng tế bào không bị vỡ thì lượng anthocyanin được giữ lại rất cao Màu đỏ của trái mâm xôi vẫn giữ được tốt khi đông lạnh trong khi màu đỏ của trái dâu bị tan ra ngoài dịch ngâm cho đến khi không còn màu Khi

củ cải đường được gọt vỏ hoặc cắt khối bị mất màu nhiều hơn khi không gọt vỏ và

để nguyên củ Trước khi trích dịch quả nho người ta nghiền nhỏ và để cho lên men nhẹ để anthocyanin trong vỏ di chuyển vào dịch quả, sau đó mới trích ly sẽ thu được hoàn toàn anthocyanin Sự thoái hóa màu anthocyanin phụ thuộc vào cấu trúc, nhiệt độ, sự hiện diện của oxy, acid ascorbic, ion kim loại và sự hiện diện của các

hợp chất khác (Aishah et al., 2013; Cevallos-Casals and Cisneros-Zevallos, 2003; Roobha et al., 2011)

- Khi số nhóm hydroxyl trong anthocyanin càng tăng, độ bền của anthocynin tương ứng nói chung giảm đi, trong khi đó, nếu số nhóm methoxyl càng tăng, phân tử anthocynin sẽ càng bền Sự glycosyl hóa nhóm hydroxyl càng giúp làm tăng độ ổn định như sự methoxyl hóa, có thể do cả hai quá trình này đều giúp chặn nhóm hydroxyl hoạt động Sự acyl hóa các nhóm đường còn giúp tạo hiệu ứng trợ màu, tăng cường độ bền của phân tử anthocynin

- Các enzyme thủy phân hay oxy hóa làm phai màu anthocyanin (Nguyễn Thị Huệ, 2009) Glucosidase thủy phân liên kết 3-glycoside tạo thành anthocyanidin ít ổn định, mất màu nhanh Phenoloxydase làm thoái hóa dễ dàng loại o-hydroxyphenyl như catechin và chlorogenic Các enzyme này thường được gọi là các anthocyanidase Enzyme này có thể bị vô hoạt ở nhiệt độ 90 – 100oC trong 45 – 60 giây (Bùi Hữu Thuận, 2000)

- Nhiệt độ cũng rất quan trọng, anthocyanin bị thủy phân chậm ở nhiệt độ thường và nhanh ở nhiệt độ cao Nói chung, các yếu tố cấu trúc tương tự, trong đó tăng cường

sự ổn định pH của anthocyanin cũng làm tăng sự ổn định nhiệt (Roobha et al.,

2011) Nhiệt độ cũng có thể có ảnh hưởng tích cực đến anthocyanin Nhiệt độ là quan trọng đối với anthocyanin hình thành trong quá trình bảo quản quả mọng tươi Hàm lượng anthocyanin trong dâu tây và quả mâm xôi được lưu trữ trong tám ngày

đã tăng lên ở nhiệt độ lưu trữ trên 0o

C Tuy nhiên nhiệt độ tăng cao sẽ làm giảm hiệu ứng tăng cường độ màu sắc Gia tăng nhiệt độ cũng góp phần đẩy nhanh sự suy

giảm các anthocyanin monomeric (Roobha et al., 2011)

- Oxy có thể gây phân hủy anthocyanin theo cơ chế trực tiếp hay gián tiếp trong đó các sản phẩm bị oxy hóa của môi trường sẽ tương tác với anthocyanin tạo thành các

Trang 22

sản phẩm không màu hoặc có màu nâu (Svensson, 2010) Sự hiện diện của oxy cùng với nhiệt độ cao hình thành nên tổ hợp bất lợi nhất làm suy giảm màu sắc của nước trái cây và gây thoái hóa anthocyanin Anthocyanin là một chất chống oxy hóa, do đó nó phản ứng mạnh mẽ với oxy, gây nên sự thoái hóa và suy giảm chất lượng

- Anthocyanin nói chung không bền khi tiếp xúc với UV hoặc ánh sáng khả kiến do ánh sáng dễ đưa anthocyanin lên trạng thái kích thích thông qua sự chuyển electron, khiến cho các hợp chất này càng dễ bị phân hủy Anthocyanin giữ màu sắc của nó tốt hơn nhiều khi được giữ trong bóng tối Sự khác biệt được nhìn thấy sau 24 giờ khi anthocyanin được lưu trữ dưới ánh sáng và trong bóng tối ở nhiệt độ phòng ở

pH = 2,3 Sự mất mát anthocyanin mạnh mẽ nhất (khoảng 70%) được quan sát dưới ánh sáng huỳnh quang ở nhiệt độ bảo quản cao

- H2O2 oxy hóa anthocyanin (Nikkhah et al., 2010) Sự tấn công của H2O2 vào vị trí

C2 của anthocyanin gây phân tách vòng pyrylium và dẫn đến sự hình thành của nhiều ester không màu và các dẫn xuất courmarin Các sản phẩm oxy hóa còn có thể tham gia vào các phản ứng phân hủy và polymer hóa kế tiếp để tạo thành những kết tủa màu nâu dạng keo

- SO2 làm nhạt màu anthocyanin trong bảo quản trái cây Nồng độ 500 – 2000 ppm thường được dùng Nồng độ 1 – 1,5% làm biến màu thuận nghịch Nồng độ thấp hơn 30 ppm ngăn được sự hư hỏng anthocyanin do phenolase

- Anthocyanin ngưng tụ với chính nó và các chất hữu cơ khác tạo thành phức với protein, tannin, flavonoid, polysaccharide Phản ứng này làm gia tăng màu của anthocyanin, bền hơn trong chế biến và tồn trữ (Nguyễn Thị Thu Thủy, 2010) Màu

ổn định của rượu vang đỏ được cho là sự liên kết của anthocyanin Các chất này ít nhạy cảm với pH, sự liên kết ở vị trí C4 chống lại sự mất màu bởi SO2 Những phản ứng ngưng tụ khác có thể dẫn đến sự mất màu, một số chất thân hạch như amino acid, catechin…có thể ngưng tụ với flavonoid cho chất không màu

- Anthocyanin chứa glycoside o-dihydroxy như cyanidin, delphinidin tạo màu với kim loại (Nguyễn Thị Huệ, 2009) Các hợp chất này ổn định với ánh sáng và pH Màu sắc muối kim loại của anthocyanin không chỉ phụ thuộc vào anthocyanin mà còn phụ thuộc vào ion kim loại đó và hầu hết có màu đỏ tía hơi xám Các ion kim loại này có trong các dụng cụ chứa đựng trong quá trình chế biến Các hộp thiếc dùng để chứa rau quả có chứa anthocyanin có thể bị trầy xướt do quá trình vận chuyển, gia công…làm cho thiếc di chuyển vào trong hộp làm cho cùi của quả việt quấc chuyển sang xanh xám, anthocyanin tạo phức với thiếc cho màu xanh da trời trong một số nước berry Khi lớp thiếc bị bong tróc ra thì làm cho sắt bên trong bị phân hủy bởi acid trong thực phẩm (rau quả), ion sắt có thể ảnh hưởng lên anthocyanin, với muối Fe2+, Fe3+ tạo phức màu xanh da trời với anthocyanin ở pH > 5,5 Nếu trái dâu được cắt bởi dao thép thì vết cắt sẽ trở nên sậm màu Muối nhôm

Trang 23

được tạo thành với anthocyanin cũng làm thay đổi màu sắc ban đầu của nó, cyanidin-3-glycoside tạo phức đỏ với nhôm ở pH > 5,5 Đặc điểm của một số anthocyanin được trình bày ở Bảng 2.5

Bảng 2.5 Đặc điểm của một số anthocyanin phổ biến

Pelargonidin Cyanidin Delphinidin Peonidin Malvidin

hoặc Syringidin

Xanh dương đậm

Không xác định

Không thay đổi

Tím sau đó xanh dương

Tím sau

đó xanh dương hơi xanh lá

Tím sau đó xanh dương

Tím sau

đó xanh dương hơi xanh lá

Nhạt màu chậm ở nhiệt

độ thấp, mất màu nhanh khi gia nhiệt

Mất màu khi gia nhiệt

Màu rất nhạt và mất màu khi gia nhiệt

(Nguồn: Lopes et al., 2011)

2.2.3 Ứng dụng của anthocyanin

2.2.3.1 Đối với thực vật

Các anthocyanin là các sắc tố tiêu biểu có trong các loài thực vật hạt kín và các loài

thực vật có hoa (Wang et al., 2013), tập trung ở các bộ phận khác nhau như rễ, lá,

hoa và quả Trong những loại thực vật này, anthocyanin được tìm thấy chủ yếu ở các lớp tế bào nằm bên ngoài như biểu bì Trong giới thực vật, chlorophyll là loại chất màu chiếm ưu thế và đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình quang hợp Sự xuất hiện của chất màu khác, không phải màu xanh (anthocyanin, carotenoid) thường nhằm mục đích chính là tạo tương phản, thu hút các loài động vật, tạo điều kiện cho quá trình thụ phấn và phát tán hạt giống của cây (Shipp and Abdel-Aal,

Trang 24

2010) Ngoài ra, anthocyanin còn giúp che chở, bảo vệ diệp lạp chống lại cường độ ánh sáng cao, ngăn chặn sự ức chế quá trình quang hợp (Phạm Thị Thanh Nhàn, 2011)

2.2.3.2 Đối với sức khỏe con người

Ngoài những vai trò sinh lý đối với thực vật, các hợp chất anthocyanin còn được

chứng minh là mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe con người (Elyana et al., 2011)

Các hợp chất anthocyanin được hấp thu vào trong dạ dày ở dạng phân tử nguyên vẹn hoặc có thể được hỗ trợ bởi một cơ chế vận chuyển qua mật Ngoài ra, phân tử anthocyanin cũng không bị biến đổi dưới tác dụng của hệ vi khuẩn trong ruột non Các nghiên cứu gần đây cho thấy các anthocyanin chỉ được hấp thu ở người với mức độ thấp (chỉ khoảng 0,016 đến 0,11%)

Mặc dù chỉ được cơ thể hấp thu ở một lượng rất nhỏ, các phân tử anthocyanin sau

khi được chuyển hóa có thể biểu hiện những hoạt tính như chống ung thư (Cisse et al., 2009), chống xơ vữa động mạch (Svensson, 2010), chống viêm (Nikkhah et al.,

2010), ức chế mức độ thẩm thấu, độ vỡ của mao mạch, ức chế sự đông tụ của các tiểu huyết cầu và thúc đấy sự tạo thành cytokine từ đó điều hòa các phản ứng miễn

dịch (Jiao et al., 2012) Tất cả các phản ứng này đều dựa trên khả năng chống oxy

hóa của các anthocyanin (Jian, 2004; Phạm Thị Thanh Nhàn, 2011) Cũng nhờ khả năng này, các hợp chất anthocyanin còn bảo vệ màng dạ dày chống lại những thương tổn do sự oxy hóa, vì vậy hoãn lại giai đoạn đầu của bệnh ung thư dạ dày, ung thư ruột và ruột kết Hoạt tính và thành phần của hệ vi khuẩn đường ruột có thể

bị thay đổi sau khi dùng dịch trích từ các loại quả mọng có chứa các hợp chất flavonoid gồm cả anthocyanin

- Hoạt tính chống oxy hóa

Trong tế bào có những hệ enzyme và các chất chống oxy hóa giúp chống lại tác động xấu bởi các gốc tự do Các chất chống oxy hóa tự nhiên có trong thực phẩm như α-tocopherol và acid ascorbic cũng có vai trò quan trọng giúp ngăn chặn hình thành các gốc tự do

Các hợp chất flavonoid nói chung trong đó có anthocyanin chống oxy hóa bằng

cách quét các gốc tự do (Ahmed et al., 2011; Shipp and Abdel-Aal, 2010) Hoạt tính

chống oxy hóa của anthocyanin là do aglycon quyết định Số lượng các gốc đường

ở vị trí C3 có vai trò rất quan trọng đến khả năng chống oxy hóa, số lượng phân tử đường càng ít khả năng chống oxy hóa càng cao

- Hoạt tính chống ung thư

Tất cả các căn bệnh ung thư đều do sự hình thành, tăng trưởng và suy vong của các

tế bào bất bình thường Các khối u là do sự tích tụ các tế bào bất bình thường với số lượng lớn hơn nhu cầu cần thiết cho sự phát triển, sữa chửa và hoạt động của mô Các aglycon có trong các loại anthocyanin phổ biến nhất như cyaniding,

Trang 25

delphinidin, malvidin, pelargonidin và petunidin đều có khả năng ức chế sự phát triển của các tế bào ung thư dạ dày, ruột kết, phổi, lồng ngực Nhóm hydroxyl tự do

ở nhóm C3 trong dạng cấu trúc flavylium của anthocyanidin góp phần ức chế sự phát triển của các dòng tế bào ung thư ở người Ngoài ra, số nhóm hydroxyl và methoxyl trong vòng B của cyanidin cũng ảnh hưởng rất lớn đến khả năng ức chế các dòng ung thư được nghiên cứu Hoạt tính ức chế cao nhất thuộc về malvidin, vốn có nhóm hydroxyl ở vị trí 3 và 4’ và nhóm methoxyl ở vị trí 3 và 5’

- Hoạt tính chống các bệnh tim mạch

Các hợp chất flavonoid nói chung và các anthocyanin nói riêng có khả năng làm giảm nguy cơ mắc bệnh động mạch vành bởi khả năng ngăn chặn sự oxy hóa của

các lipoprotein có tỉ trọng thấp (LDL) trong huyết tương (Lopes et al., 2011; Shipp

and Abdel-Aal, 2010) Sự oxy hóa các hợp chất này được xem như một bước quan trọng trong sự hình thành các khối xơ vữa động mạch và từ đó dẫn đến bệnh động mạch vành

Một số loại anthocyanin phổ biến trong thực phẩm được trình bày ở Bảng 2.6

Bảng 2.6 Các loại anthocyanidin thường gặp trong thực phẩm

Đậu đỏ, đậu đen Pelargonidin, cyanidin, delphinidin

(Nguồn: Nguyễn Thị Thu Thủy, 2010)

2.2.3.3 Ứng dụng trong thực phẩm

Trong sản xuất thực phẩm, cùng với chất màu tự nhiên khác như carotenoid, chlorophyll, anthocyanin giúp sản phẩm hồi phục lại màu tự nhiên ban đầu, tạo ra màu sắc hấp dẫn cho mỗi sản phẩm Sự quan tâm của ngành công nghiệp thực phẩm

Trang 26

trong chất màu tự nhiên thay thế thuốc nhuộm tổng hợp đã tăng đáng kể trong

những thập kỷ, chủ yếu là do vấn đề an toàn (Roobha et al., 2011) Những đặc tính

quí báu của anthocyanin mà các chất màu hóa học, các chất màu khác hình thành trong quá trình gia công kỹ thuật không có được đã mở ra một hướng nghiên cứu ứng dụng hợp chất màu anthocyanin lấy từ thiên nhiên vào trong đời sống hàng ngày, đặc biệt trong công nghệ chế biến thực phẩm Điều đó hoàn toàn phù hợp với

xu hướng hiện nay của các nước trên thế giới là nghiên cứu khai thác chất màu từ thiên nhiên sử dụng trong thực phẩm, bởi vì chúng có tính an toàn cao cho người sử dụng Chất màu anthocyanin (E163) đã được cho phép sử dụng rộng rãi trong các loại thực phẩm như đồ uống (30-40 ppm), mứt trái cây (20-60 ppm), bánh kẹo (chewing gum, kẹo cứng, kẹo mềm), các sản phẩm tráng miệng hay các loại bột hòa tan uống liền Thông thường, hàm lượng cho phép sử dụng của anthocyanin không

bị giới hạn và chủ yếu phụ thuộc vào từng quy trình sản xuất Hiện nay, xu hướng

sử dụng các chất màu tự nhiên thay thế cho các chất màu tổng hợp đang được quan tâm Rất nhiều loại dịch trích từ các loại rau và trái có màu sắc tạo bởi các anthocyanin đã được sử dụng để tạo màu cho thực phẩm

Trang 27

Vitamin C kết tinh không màu hoặc hơi vàng, rất dễ tan trong nước (300 g/l) Dung dịch nước 5% có pH = 3 Có khi dùng dạng muối natri dễ tan trong nước hơn (900 g/l)

Dù trong công thức cấu tạo không có nhóm –COOH nhưng vitamin C vẫn có tính acid Nó có tính chất hóa học tương tự như các acid thông thường, có khả năng bị oxy hóa và bị phân hủy thành CO2 và nước ở nhiệt độ 193oC

2.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến acid ascorbic

Vitamin C không bền ở nhiệt độ quá cao Nhìn chung khi bảo quản ở nhiệt độ 0 –

4oC thì sự giảm sút vitamin C không đáng kể

Để tránh tổn thất vitamin C trong thực phẩm, người ta thường bảo quản ở nhiệt độ thấp và aw càng thấp càng tốt

Enzyme ascorbatoxydase xúc tác sự oxy hóa trực tiếp acid ascorbic bằng oxy có pH thích hợp khoảng 4,6 – 6,6

Vitamin C ổn định trong môi trường acid tối thích có pH khoảng 5 – 6

Vitamin C bị tổn thất bởi ánh sáng, vì thế nên bảo quản nước ép rau quả trong chai màu tối

Quá trình oxy hóa acid ascorbic bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như áp suất riêng phần, oxy, pH, nhiệt độ, đặc biệt là khi có sự xúc tác của các ion kim loại nặng như

Cu2+, Fe3+ thì tốc độ phản ứng tăng lên nhiều lần so với quá trình tự oxy hóa ngẫu nhiên không có xúc tác (Nguyễn Thị Thu Thủy, 2010)

Acid ascorbic được sử dụng làm phụ gia chống oxy hóa trong thực phẩm với nồng

độ 0,01 – 0,1% (w/v)

2.3.3 Ứng dụng

Với sự phát triển ngày nay, người ta đã biết dùng đến chất phụ gia để bảo vệ thực phẩm Trong số đó, acid ascorbic được xem như là một chất phụ gia an toàn đối với sức khỏe người tiêu dùng theo liều lượng được quy định Vitamin C được dùng như chất chống oxy hóa và ổn định màu cho thực phẩm Như ta đã biết, phản ứng hóa nâu do enzyme xảy ra khi cắt gọt rau quả hoặc các vết bầm dập Enzyme thúc đẩy cho phản ứng này là polyphenol oxydase (phenolase), điều kiện khởi phát của phản ứng này là phải có sự hiện diện của ion kim loại và oxy trong môi trường acid nhẹ Việc sử dụng acid để chống phản ứng hóa nâu do enzyme trong chế biến thực phẩm

là rất phổ biến Acid ascorbic được sử dụng nhằm tạo ra môi trường pH tương ứng với tốc độ phản ứng hóa nâu do enzyme là thấp nhất

Trang 28

2.4 Sơ lược các quá trình chế biến nhiệt

2.4.1 Quá trình nấu

Nấu là làm chính thực phẩm trong chất lỏng được nấu sôi Thông thường nhất người ta nấu trong nước Như vậy nhiệt độ nấu nằm trong khoảng trên dưới 100o

C Trong quá trình nấu có sự trao đổi nước bên trong sản phẩm và bên ngoài Kéo theo

đó là sự tăng nhiệt độ dần của sản phẩm

Khi gia nhiệt, các nguyên liệu chứa nhiều tinh bột hút nước sẽ trương nở Với nguyên liệu giàu protid, do bị đông tụ dưới tác dụng của nhiệt sẽ làm giảm thể tích

và trọng lượng

Các tác nhân ảnh hưởng đến quá trình nấu:

- Nhiệt độ: trong quá trình nấu, nước được gia nhiệt tăng dần đến nhiệt độ sôi, nước nóng lên sẽ truyền nhiệt cho nguyên liệu Một mặt làm chín sản phẩm, mặt khác khi nhiệt độ tăng sẽ làm biến đổi một số thành phần trong nguyên liệu

- Nước: khi nấu, nguyên liệu ngập trong nước Khi nước được gia nhiệt độ linh động của nước sẽ tăng lên, tác động đến cấu trúc nguyên liệu và hòa tan một số chất tan trong nước

- pH của dung dịch: thường thì dung dịch nấu có bổ sung hoặc lẫn tạp một số chất

là thay đổi pH của dung dịch pH kiềm hay acid sẽ ảnh hưởng đến một số thành phần trong rau quả

- Các ion kim loại có trong nước: sử dụng nước cứng để luộc hoặc sự nhiễm các ion kim loại từ dụng cụ nấu nướng vào nước sẽ ảnh hưởng đến một số thành phần dinh dưỡng trong thực phẩm Dù lượng ion hòa tan này có thể không nhiều nhưng

nó sẽ có tác động không nhỏ đến những hợp chất vi lượng (http://d.violet.vn/main/21/11/2014 truy cập ngày 19/11/2014)

Ảnh hưởng của quá trình nấu đến chất lượng sản phẩm:

 Về dinh dưỡng

Trong quá trình nấu, các chất khoáng, vitamin cũng như một số các cấu tử hòa tan

bị hòa tan trong nước

Lượng các cấu tử hòa tan phụ thuộc vào các yếu tố:

- Môi trường chất tải nhiệt

- Nhiệt độ, thời gian nấu: nhiệt độ càng cao, thời gian càng dài sẽ tổn thất chất dinh dưỡng càng nhiều

- Nồng độ chất tan có trong nước: nước chứa nhiều chất hữu cơ, chất tan sẽ ít hòa tan vào nước hơn

Trang 29

- Diện tích tiếp xúc giữa nguyên liệu và nước: diện tích tiếp xúc càng lớn, tổn thất chất tan càng nhiều Loại củ và hạt ít tổn thất chất tan hơn rau

 Về màu sắc

Trong nguyên liệu, anthocyanin thường tồn tại ở dạng phức hợp leucoanthocyanin Anthocyanin là chất hòa tan trong nước nên rất dễ mất đi nếu nấu trong thời gian dài ở nhiệt độ cao

 Về mùi vị

Các chất màu thường hiện diện trong nguyên liệu là các hợp chất ester dễ bay hơi

Vì vậy mùi vị giảm một ít sau khi nấu

 Về cấu trúc

Một trong những mục đích của quá trình nấu là làm mềm cấu trúc của rau quả để tạo điều kiện dễ dàng khi cho vào bao bì hoặc tách vỏ, hạt ra khỏi thịt quả Tuy nhiên, đối với một số sản phẩm thì quá trình nấu làm mềm cấu trúc không mong muốn Mà một trong những nguyên nhân làm mềm cấu trúc là do protopectin biến thành pectin (Lê Mỹ Hồng, 2005)

2.1.2 Quá trình hấp

Hấp là phương pháp làm chín thực phẩm bằng cách sử dụng hơi nước Hấp là một trong những phương pháp chế biến có thể giữ lại tối đa màu sắc, hương vị và hầu hết chất dinh dưỡng trong thực phẩm (http://en.wikipedia.org/wiki/21/11/2014 truy cập ngày 19/11/2014)

Ảnh hưởng của quá trình hấp đến chất lượng sản phẩm:

 Về dinh dưỡng

Trong quá trình hấp, chất lượng sản phẩm giảm không nhiều Sự mất mất chất dinh dưỡng thường do hòa tan hơn là bị biến đổi

Lượng các cấu tử hòa tan phụ thuộc vào các yếu tố:

- Môi trường chất tải nhiệt

- Nhiệt độ, thời gian hấp: nhiệt độ càng cao, thời gian càng dài sẽ tổn thất chất dinh dưỡng càng nhiều

 Về mùi vị

Các chất màu thường hiện diện trong nguyên liệu là các hợp chất ester dễ bay hơi

Vì vậy mùi vị giảm một ít sau khi hấp

 Về cấu trúc

Một trong những mục đích của quá trình hấp là làm mềm cấu trúc của rau quả để tạo điều kiện dễ dàng khi cho vào bao bì hoặc tách vỏ, hạt ra khỏi thịt quả Tuy

Trang 30

nhiên, đối với một số sản phẩm thì quá trình hấp làm mềm cấu trúc không mong muốn Mà một trong những nguyên nhân làm mềm cấu trúc là do protopectin biến thành pectin (Lê Mỹ Hồng, 2005)

2.4.3 Quá trình sấy

Quá trình sấy là quá trình làm khô các vật thể bằng phương pháp bay hơi Kết quả của quá trình sấy là hàm lượng chất khô trong vật liệu tăng lên Điều này có ý nghĩa quan trọng trên nhiều phương diện khác nhau Ví dụ: đối với nông sản thực phẩm nhằm tăng cường tính bền vững trong bảo quản, đối với các nhiên liệu than củi nâng cao lượng nhiệt cháy, đối với nguyên liệu để trích ly chất màu có thể tăng khả năng trích ly… Muốn sấy khô một sản phẩm ta tiến hành các phương pháp kỹ thuật sau:

- Gia nhiệt cho vật thể đưa nhiệt độ của nó lên đến nhiệt độ bão hòa với phần áp suất của hơi nước trên bề mặt vật

- Cấp nhiệt để làm bay hơi ẩm trong vật thể

- Vận chuyển hơi ẩm đã thoát ra khỏi vật thể vào môi trường

Sấy là quá trình không ổn định, độ ẩm vật liệu thay đổi theo không gian và thời gian sấy Quá trình này có thể tiến hành bay hơi tự nhiên (năng lượng mặt trời, năng lượng gió…) hay sấy nhân tạo (dùng nguồn năng lượng do con người tạo ra) Tùy theo phương pháp truyền nhiệt, trong kỹ thuật sấy người ta chia ra sấy đối lưu, sấy tiếp xúc, sấy bằng tia hồng ngoại, sấy bằng điện cao tầng, sấy thăng hoa

Trang 31

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Phương tiện thí nghiệm

3.1.1 Địa điểm và thời gian tiến hành thí nghiệm

Nghiên cứu được thực hiện tại các phòng thí nghiệm thuộc Bộ môn Công nghệ thực phẩm, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng, Trường Đại học Cần Thơ

Thời gian thực hiện: từ ngày 12/08/2014 đến ngày 22/11/2014

Định dạng
Số trang	63
Dung lượng	1,36 MB