III. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC
3. Khả năng tận dụng các phần bỏ đi của khoai lang
3.2. Vỏ khoai lang
Vỏ khoai lang được sản xuất từ các quy trình cơng nghiệp chịu trách nhiệm cho một lượng chất thải khổng lồ. Người ta ước tính rằng khoảng 30% ngun liệu thơ đi vào hoạt động đóng hộp khoai lang bị loại bỏ và không được sử dụng cho con người (SCHAUB & LEONARD, 1996). Nếu chúng được sử dụng ở tất cả, vỏ thường được sử dụng cho phân bón hoặc thức ăn động vật. Tuy nhiên, với sự thiếu hụt trong khu vực, có lẽ đó là hàm lượng protein đáng được chú ý nhất.
Tổng hàm lượng protein của khoai lang chiếm khoảng 5% trọng lượng khơ, và protein hịa tan chiếm ưu thế là sporamin. Nghiên cứu chỉ ra rằng protein có trong củ khơng phân bố đều và nồng độ cao hơn được tìm thấy ở lớp ngồi của lớp vỏ gần với vỏ. Tùy thuộc vào phương pháp
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP PHẦN III GVHD: NGUYỄN VĂN TÙNG
bóc vỏ, 4,4% -12% hàm lượng protein của củ có thể được loại bỏ để chuẩn bị cho quá trình chế biến tiếp theo (WALTER et al., 1984).
Protein khoai lang thể hiện tính hịa tan và nhũ hóa tốt và do đó là một ứng cử viên như là một thành phần chức năng trong các ứng dụng thực phẩm chế biến (WOOLFE, 1992). Maloney và cộng sự (2012) đã kiểm tra hàm lượng protein của vỏ khoai lang được sản xuất tại hai điểm trong chế biến khoai lang nghiền nhuyễn. Lột vỏ ban đầu của khoai lang mang lại vỏ chính. Vỏ thứ cấp được sản xuất sau khi khoai tây được chần, và sau đó bóc vỏ lần thứ hai. Protein được báo cáo là dễ dàng chiết xuất từ vỏ thứ cấp. Khoảng 32% protein trong vỏ được thu hồi từ một q trình được tối ưu hóa bằng cách sử dụng nước muối và canxi clorua.
Vỏ khoai lang cũng đã thu hút sự chú ý vì chứa một lượng đáng kể các hợp chất phenolic được báo cáo là có hoạt tính chống oxy hóa cao gấp ba lần các mơ thực vật khác. Trong nghiên cứu của họ về việc chiết xuất phenolics từ vỏ khoai lang, ANASTACIO & CARVALHO (2013) đã báo cáo rằng dung môi: Tỷ lệ rắn và độ sâu của vỏ cắt làm giảm lượng phenolics được tạo ra. Tổng các hợp chất phenolic nằm trong khoảng từ 1,02-6,21 GAE (tương đương axit gallic) / g d.w., và hoạt tính chống oxy hóa được xác định bởi khả năng chống oxy hóa khử sắt là từ 0,71- 8,11 TE (tương đương trolox) / g d.w.
STEED & TRUONG (2008) cũng phát hiện ra rằng vỏ khoai lang chứa tổng số phenolics gần gấp ba lần so với thịt và toàn bộ rễ. Họ đã báo cáo khoảng 1483,7mg CAE (tương đương axit caffeic) 100 g−1 trong vỏ thô và 1298.1mg CAE 100 g−1 trong vỏ hấp trong khi tổng hàm lượng phenolic của toàn bộ rễ chỉ là 469,9mg CAE 100 g−1. Đối với các quy trình sản xuất nhiều vỏ như sản phẩm phụ, chiết xuất các hợp chất phenolic sẽ là một cách tốt để giảm lượng chất thải trong khi sản xuất một sản phẩm giá trị gia tăng với tác động kinh tế.
Chất xơ hòa tan là một chất bổ sung dinh dưỡng quan trọng có thể được sản xuất từ vỏ khoai lang. Việc sản xuất chất xơ hòa tan với chi phí thấp từ khoai lang có thể cung cấp một nguồn mới cho chế độ ăn kiêng rẻ tiền. Q trình micron hóa vỏ khoai lang dẫn đến tỷ lệ hịa tan
sung dinh dưỡng quan trọng có thể được sản xuất từ vỏ khoai lang. Việc sản xuất chất xơ hịa tan với chi phí thấp từ khoai lang có thể cung cấp một nguồn mới cho chế độ ăn kiêng rẻ tiền. Q trình micron hóa vỏ khoai lang dẫn đến tỷ lệ hịa tan thành khơng hịa tan cao hơn so với vỏ không được xử lý trong khi tạo ra một sản phẩm dinh dưỡng hữu ích hơn cho con người (HUANG và cộng sự, 2010).
Vỏ khoai lang đã được lên men thành công với các vi khuẩn axit lactic như Lactobacillus rhamnosus để tạo ra axit lactic. Pagana và cộng sự (2014) đã có thể sản xuất 10g axit lactic cho mỗi lít chất thải khoai lang. Đây là 40% sản lượng lý thuyết dựa trên 30g glucose có sẵn trong mơi trường chất thải khoai lang. Mặc dù axit lactic thường được sản xuất từ ngơ, nhưng nó có ý nghĩa kinh tế và sinh thái để sản xuất nó từ các vật liệu hữu cơ mà nếu khơng sẽ bị lãng phí.
Với nhu cầu của người tiêu dùng ngày càng tăng, ngành chế biến thực phẩm đang dần thay thế màu nhân tạo bằng các sắc tố tự nhiên có nguồn gốc từ trái cây, hoa và rau.
Một trong những đặc điểm khác biệt của các giống khoai lang khác nhau là sắc tố trong thịt và vỏ. Sắc tố này là do sự hiện diện của anthocyanin và carotenoids tạo ra màu tím, cam và vàng nhìn thấy trong củ. Khoai lang tím được ghi nhận là có hàm lượng anthocyanin cao hơn các màu khác, và đã có nghiên cứu chiết xuất các sắc tố từ củ (LIU và cộng sự, 2013).
Trong khi các nghiên cứu chính đang sử dụng củ để chiết xuất các sắc tố, vỏ màu của khoai lang là nguồn tốt của các hợp chất. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng anthocyanin tập trung ở vỏ nhiều hơn thịt hoặc tồn bộ củ. Vỏ khoai lang có vỏ màu tím thường chứa anthocyanin cao hơn thịt và có thể là một nguồn tiềm năng để chiết xuất các hợp chất (ZHU và cộng sự, 2010). Steed cũng nhận thấy rằng vỏ khoai lang chứa lượng anthocyanin trong thịt gần gấp hai lần với khoảng 174mg ml−1 f.w. (STEED & TRUONG, 2008).
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP TÙNG
IV. HƯỚNG KHAI THÁC KHOAI LANG Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG 1. Hướng phát triển
Ngày nay, người tiêu dùng có khuynh hướng lựa chọn các thực phẩm tốt cho sức khỏe, hạn chế sử dụng các chất hóa học, chất bảo quản độc hại trong khâu chế biến, và nhất là dịng thực phẩm có tác dụng phịng bệnh. Đồng thời, xu hướng cải thiện chất lượng cuộc sống đi đôi với sự phát triển bền vững của môi trường trở thành mục tiêu chung và hàng đầu của các doanh nghiệp trong lĩnh vực thực phẩm hiện nay, khi thực phẩm không chỉ đem lại các nguồn bổ sung dinh dưỡng cần thiết mà cịn an tồn, thân thiện và gần gũi với môi trường từ nguyên liệu thực vật.
Nghiên cứu thực hiện nhằm đề xuất sử dụng vỏ lá khoai lang tím tại tỉnh Vĩnh Long nhằm tận dụng tối ưu nguồn khoai lang bị bỏ trong quá trình chế biến các sản phẩm tinh bột khoai lang hay dùng làm thức ăn tại các trại chăn ni gia súc. Vỏ và lá khoai lang tím với hàm lượng cao các hợp chất phenolic
i, có ứng dụng cao nhờ tác dụng kháng viêm; kháng vi khuẩn, nấm mốc có hại; kháng các tác nhân gây oxy hóa trong cơ thể con người - ảnh hưởng đến sức khỏe và quá trình trao đổi chất thiết yếu, sẽ được chiết bằng phương pháp trích ly có hỗ trợ siêu âm và chân không để tối ưu dịch chiết phenolic. Nhằm mục đích sử dụng hợp chất phenolic từ vỏ, lá khoai lang vào để làm sữa chua synbiotic với sự hỗ trợ của chủng probiotic và prebioticii iii bằng kỹ thuật vi gói 2 lớp màng.
Các thử nghiệm lâm sàng đã chứng minh rằng, sự gia tăng số lượng các vi khuẩn probiotic trong ruột giúp tăng cường sự lành mạnh của ruột và chống lại bệnh tật. Tuy nhiên, nhiều nghiên cứu cho thấy số lượng probiotic đến được những vị trí mà nó có thể mang lại những lợi ích thường rất thấp. Những tác nhân gây nên sự sụt giảm đáng kể số lượng probiotic bao gồm: pH thấp, sự hiện diện của oxy trong sản phẩm, nhiệt độ bảo quản,… và điều kiện cực
Prebiotic là những carbohydrate mạch ngắn mà enzyme của cơ thể người không thể phân cắt được nhưng lại là nguồn cơ chất cho vi khuẩn probiotic khi đến đại tràng. Do vậy, những sản phẩm được bổ sung cả probiotic và prebiotic sẽ tăng cường làm tăng thêm những lợi ích cho cơ thể và được gọi là synbiotic. Vai trò của prebiotic trong việc nâng cao khả năng sống của prebiotic đã được báo cáo trong nhiều nghiên cứu trước đây. Tuy nhiên, nghiên cứu về sự kết hợp của các prebiotic nhằm nâng cao hiệu quả bảo vệ probiotic vẫn chưa được báo cáo đầy đủ.
Các kỹ thuật vi gói thường được sử dụng trong vi gói probiotic bao gồm kỹ thuật nén đùn, kỹ thuật nhũ hóa… và kỹ thuật sấy phun. Kỹ thuật nén đùn là phương thức tạo chế phẩm vi gói đơn giản nhất. Tuy nhiên, kích thước lớn của chế phẩm thu được từ kỹ thuật này ảnh hưởng đến cảm quan của sản phẩm. Kỹ thuật nhũ hóa cho kích thước chế phẩm nhỏ hơn và tiềm năng ứng dụng trong sản xuất lớn. Với phương pháp này, kích thước chế phẩm vẫn cịn lớn, gây ảnh hưởng đến cảm quan. Ngoài ra, chế phẩm vi gói từ kỹ thuật nhũ hóa có giá thành cao hơn kỹ thuật nén đùn do tiêu tốn dầu trong quá trình tạo chế phẩm.
Kỹ thuật sấy phun với ưu điểm cho chế phẩm kích thước nhỏ, khơng ảnh hưởng đến cảm quan, hiệu quả kinh tế và có thể ứng dụng trên quy mơ lớn. Tuy nhiên, điểm yếu của kỹ thuật sấy phun đó là tỉ lệ sống thấp và khơng ổn định trong q trình bảo quản, cũng như khơng hiệu quả trong việc bảo vệ probiotic trong điều kiện dạ dày nhân tạo. Nghiên cứu của Ding và cộng sự (2009) cho thấy, chất mang dùng để vi gói có vai trò quan trọng trong việc bảo vệ vi khuẩn probiotic trong quá trình bảo quản và trong điều kiện muối mật và dạ dày. Do đó, việc lựa chọn chất mang rất cần thiết để bảo tồn hoạt tính của probiotic.
2. Quy trình
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP PHẦN IV GVHD: NGUYỄN VĂN TÙNG
NƯỚC
MÁY SIÊU ÂM
CHẤT BỀ MẶT PROBIOTIC PREBIOTIC LÁ KHOAI LANG RỬA SẠCH
SẤY KHÔ & NGHIỀN MỊN
TÁCH DUNG DỊCH
VI GÓI DỊCH CHIẾT
V. NGUỒN TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Nguyễn Duy Tân, Trần Phương Lan, Nguyễn Thị Hạnh Dúng và Nguyễn Minh Thủy (2019). Nghiên cứu chế biến bột dinh dưỡng có hàm lượng anthocyanin và vitamin C cao từ khoai lang và chuối xiêm. https://www.researchgate.net/ publication/ 335338071_Nghien_cuu_che_bien_bot_di nh_duong_co_ham_luong_anthocyanin_v a_vitamin_C_cao_tu_khoai_lang_tim_va_ chuoi_xiem
2.TS. Vũ Văn Định, Viện Nghiên cứu và Phát triển Nông Lâm Ngư Thành Tây (2016). Nghiên cứu tuyển chọn tạo giống khoai lang phục vụ chế biến cho các tỉnh phía Bắc. http://www.vista.vn/UserPages/News/ detail/tabid/73/newsid/18786/seo/Nghien- cuu-tuyen-chon-giong-khoai-lang-phuc- vu-che-bien-cho-cac-tinh-phia-Bac/ language/vi-VN/Default.aspx
3. TS. Hồng Thị Lệ Hằng, Viện Nghiên cứu Rau quả, Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam, Bộ Nông nghiệp và Phát triển
nông thôn (2017). Nghiên cứu công nghệ chế biến một số sản phẩm từ củ khoai lang tím giống Nhật Bản.
https://www.most.gov.vn/vn/tin-tuc/ 13304/nghien-cuu-cong-nghe-che-bien- mot-so-san-pham-tu-cu-khoai-lang-tim- giong-nhat-ban.aspx
4. Huỳnh Kim Phụng và Ngô Thụy Kim Anh (2018). Nghiên cứu quy trình sản xuất sữa khoai lang tím.
http://thuvienso.ctuet.edu.vn/doc/nghien- cuu-quy-trinh-san-xuat-sua-khoai-lang- tim-524136.html
5. Hồng Thị Lệ Hằng và Nguyễn Thị Thu Hường (2018). Nghiên cứu chế biến nước uống lên men lactic từ củ khoai lang tím Nhật Bản (giống Murasakimasari). http://tailieuso.ntt.edu.vn/doc/nghien- cuu-che-bien-nuoc-uong-len-men-lactic- tu-cu-khoai-lang-tim-nhat-ban-giong- murasakimasari-519194.html
6. Winifred Akoetey, Margaret Mead Britain và Ruben Omar Morawicki (2017). Potential use of byproducts from
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP PHẦN V GVHD: NGUYỄN VĂN TÙNG
cultivation and processing of sweet potatoes. https://www.researchgate.net/ publication/ 316028926_Potential_use_of_byproducts _from_cultivation_and_processing_of_sw eet_potatoes
7.Liu Yang, Yi Xi, Xiang-Yu Luo, He Ni và Hai-Hang Li (2019). Preparation of peroxidase and phenolics using discarded sweet potato old stems.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/ articles/PMC6403319/
8. Gitishree Das, Jayanta Kumar Patra, Nagaraj Basavegowda, Chethala N Vishnuprasad và Han-Seung Shin (2019). Comparative study on antidiabetic, cytotoxicity, antioxidant and antibacterial properties of biosynthesized silver nanoparticles using outer peels of two varieties of Ipomoea batatas (L.) Lam. https://www.researchgate.net/ publication/ 334166688_Comparative_study_on_antidi abetic_cytotoxicity_antioxidant_and_antib ver_nanoparticles_using_outer_peels_of_t wo_varieties_of_Ipomoea_batatas_L_La m
9. Dai-Fu Ma (2019). Global market trends, challenges, and the future of the sweet potato processing industry.
https://www.sciencedirect.com/topics/ agricultural-and-biological-sciences/ sweet-potato-starch
10. Liêu Mỹ Đơng, Bùi Văn Hịa, Nguyễn Thúy Hường (2015). Nâng cao khả năng sống của Lactobacillus casei vi gói bằng kỹ thuật sấy phun với hỗn hợp prebiotic. https://tailieumienphi.vn/docs/d/ 1150234/nang-cao-kha-nang-song-cua- lactobacillus-casei-vi-goi-bang-ky-thuat- say-phun-voi-hon-hop-prebiotic http://tapchinganhang.gov.vn/thanh- khoan-he-thong-ngan-hang-thuong-mai-
i Hợp chất phenolic: Các hợp chất hữu cơ bao gồm một nhóm hiđrơxyl (-OH) gắn với một nhóm nhân thơm.
ii Probiotic: Gồm một nhóm các vi khuẩn có lợi cho sự tồn tại và phát triển của nhiều loài sinh vật khác.