Tài liệu Ly trích và khảo sát hàm lƣợng anthocyanin trong khoai lang tím

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN -------- PHÙNG VĂN TẤN LY TRÍCH VÀ KHẢO SÁT HÀM LƢỢNG ANTHOCYANIN TRONG KHOAI LANG TÍM LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Hóa Học Cần Thơ, 2014 TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN ------------ PHÙNG VĂN TẤN LY TRÍCH VÀ KHẢO SÁT HÀM LƢỢNG ANTHOCYANIN TRONG KHOAI LANG TÍM LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên Ngành: Hóa Học CÁN BỘ HƢỚNG DẪN TS. PHAN THỊ BÍCH TRÂM CẦN THƠ - 2014 Luận văn tốt nghiệp Đại Học Trường Đại Học Cần Thơ BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN  Năm học 2014-2015 Đề tài: “LY TRÍCH VÀ KHẢO SÁT HÀM LƢỢNG ANTHOCYANIN TRONG KHOAI LANG TÍM” LỜI CAM ĐOAN Tôi tên: Phùng Văn Tấn MSSV: 2111960 Lớp Hoá Học K37. Tôi xin cam đoan đã chỉnh sửa hoàn chỉnh luận văn theo yêu cầu của Hội đồng chấm luận văn. Cần Thơ, ngày 19 tháng 12 năm 2014 Phùng Văn Tấn Luận văn tốt nghiệp đại học Chuyên ngành: Hóa Học Đã bảo vệ và đƣợc duyệt Hiệu trƣởng:…………………………. Trƣởng Khoa:…………………………. Trƣởng Chuyên ngành Cán bộ hƣớng dẫn TS. Phan Thị Bích Trâm GVHD: Phan Thị Bích Trâm i SVTH: Phùng Văn Tấn Luận văn tốt nghiệp Đại Học Trƣờng Đại Học Cần Thơ Khoa Khoa học Tự nhiên Trường Đại Học Cần Thơ Cộng hòa Xã hội chủ nghĩa Việt Nam Độc lập – Tự do – Hạnh phúc Bộ môn Hóa học -----------Cần Thơ, ngày…tháng….năm 2014 NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ HƢỚNG DẪN 1. Cán bộ hƣớng dẫn: TS. Phan Thị Bích Trâm 2. Tên đề bài: “Ly trích và khảo sát hàm lƣợng anthocyanin trong khoai lang tím”. 3. Sinh viên thực hiện: Phùng Văn Tấn MSSV: 2111960 Lớp Cử nhân Hóa Học 4. Nội dung nhận xét:……………………………………………………... …………….…………………………………………………………………..... a) Nhận xét về hình thức của luận văn tốt nghiệp:..................................... ......................................................................................................................... b) Nhận xét nội dung của luận văn tốt nghiệp (đề nghị ghi chi tiết và đầy đủ): .............................................................................................................................. * Những vấn đề còn hạn chế:............................................................................ c) Nhận xét đối với sinh viên thực hiện đề tài:............................................ d) Đề nghị và điểm:................................................................................... Cần Thơ, ngày…tháng…năm 2014 Cán bộ hƣớng dẫn TS. Phan Thị Bích Trâm GVHD: Phan Thị Bích Trâm ii SVTH: Phùng Văn Tấn Luận văn tốt nghiệp Đại Học Trường Đại Học Cần Thơ Trƣờng Đại Học Cần Thơ Cộng hòa Xã hội chủ nghĩa Việt Nam Khoa Khoa học Tự nhiên Độc lập – Tự do – Hạnh phúc Bộ môn Hóa học -----------Cần Thơ, ngày…tháng….năm 2014 NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN 1. Cán bộ hƣớng dẫn: TS. Phan Thị Bích Trâm 2. Tên đề bài: “Ly trích và khảo sát hàm lƣợng anthocyanin trong khoai lang tím”. 3. Sinh viên thực hiện: Phùng Văn Tấn MSSV: 2111960 Lớp Cử nhân Hóa Học 4. Nội dung nhận xét:.............................................................................. .......................................................................................................................... a) Nhận xét về hình thức của luận văn tốt nghiệp:.................................... ......................................................................................................................... b) Nhận xét nội dung của luận văn tốt nghiệp (đề nghị ghi chi tiết và đầy đủ): .......................................................................................................................... * Những vấn đề còn hạn chế:........................................................................... c) Nhận xét đối với sinh viên thực hiện đề tài:........................................... d) Đề nghị và điểm:..................................................................................... Cần Thơ, ngày…tháng…năm 2014 Cán bộ phản biện ------------------------------- GVHD: Phan Thị Bích Trâm iii SVTH: Phùng Văn Tấn Luận văn tốt nghiệp Đại Học Trường Đại Học Cần Thơ LỜI CAM ĐOAN  Tôi xin cam kết các số liệu sử dụng trong luận văn này đƣợc tham khảo từ nhiều nguồn tài liệu có kèm theo thông tin trích dẫn, các kết quả thu đƣợc trong quá trình làm thực nghiệm chƣa đƣợc công bố và sử dụng trong bất kỳ tài liệu nào khác. Phùng Văn Tấn GVHD: Phan Thị Bích Trâm iv SVTH: Phùng Văn Tấn Luận văn tốt nghiệp Đại Học Trường Đại Học Cần Thơ LỜI CẢM ƠN  Để đạt kết quả nhƣ ngày hôm nay, em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô thuộc bộ môn Hóa Học–khoa Khoa học Tự nhiên–Trƣờng Đại học Cần Thơ, những kiến thức và những kinh nghiệm quý báu mà thầy cô truyền đạt đã giúp em rất nhiều trong suốt quá trình học tập. Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến cô Phan Thị Bích Trâm, Cô luôn có những định hƣớng, hƣớng dẫn và truyền đạt những kiến thức chuyên môn và kỹ năng sống. Cảm ơn Th.S Nguyễn Tri Liêm, ngƣời giúp đỡ rất nhiều trong quá trình thực hiện đề tài, cũng nhƣ hoàn thiện luận văn. Đồng thời, cảm ơn anh Lê Minh Hoàng và các bạn trong phòng Thí nghiệm Sinh Hóa D214 đã tận tình giúp đỡ, chia sẻ cũng nhƣ động viên trong suốt quá trình thực hiện đề tài của mình. Xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình, nơi luôn là chỗ dựa quan trọng nhất về tinh thần lẫn vật chất trong suốt quá trình học tập. Xin chân thành cảm ơn. Cần Thơ, tháng 12 năm 2014 Phùng Văn Tấn GVHD: Phan Thị Bích Trâm v SVTH: Phùng Văn Tấn Luận văn tốt nghiệp Đại Học Trường Đại Học Cần Thơ TÓM TẮT Đề tài tiến hành khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến sự ly trích hàm lƣợng anthocyanin tổng số trong khoai lang tím Nhật. Kết quả nghiên cứu cho thấy điều kiện ly trích hàm lƣợng anthocyanin tổng số thu đƣợc hiệu quả cao khi sử dụng dung môi chiết EtOH 50%-HCl 1%, với tỉ lệ mẫu và dung môi là 1:6, ở nhiệt độ chiết 50oC trong thời gian 3 giờ. Việc xử lý nguyên liệu khoai lang tím ban đầu có ảnh hƣởng đến khả năng ly trích hàm lƣợng anthocyanin tổng số, trong đó khoai lang đƣợc hấp và sấy khô đạt hàm lƣợng cao nhất khoảng 2,3 mg CGE/g với khả năng loại gốc tự do bằng DPPH có giá trị IC50 thấp nhất đạt 0,78 mg/ml. Từ khoá: anthocyanin, khoai lang tím, gốc tự do, chống oxy hóa. GVHD: Phan Thị Bích Trâm vi SVTH: Phùng Văn Tấn Luận văn tốt nghiệp Đại Học Trường Đại Học Cần Thơ MỤC LỤC TÓM TẮT….....................................................................................................vi MỤC LỤC…...................................................................................................vii DANH MỤC HÌNH…......................................................................................ix DANH MỤC BẢNG…......................................................................................x DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT…..............................................................xi CHƢƠNG 1: PHẦN MỞ ĐẦU….....................................................................1 1.1 Đặt vấn đề…...........................................................................................1 1.2 Mục tiêu đề tài…....................................................................................2 CHƢƠNG 2: LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU…........................................................3 2.1 Tổng quan về khoai lang tím …….........................................................3 2.1.1 Giới thiệu về khoai lang…….. ………..........................................3 2.1.2 Tình hình sản xuất khoai lang tím ………...…...….......................5 2.1.3 Một số nghiên cứu về khoai lang tím….........................................7 2.2 Tổng quan về anthocyanin……………………………………………..7 2.2.1 Giới thiệu…...................................................................................7 2.2.2 Quá trình sinh tổng hợp anthocyanin trong thực vật……………..9 2.2.3 Tính chất của anthocyanin……………………………………… 11 2.2.4 Tác dụng của anthocyanin đến sức khỏe ……...………………..12 2.2.5 Các yếu tố ảnh hƣởng đến hàm lƣợng anthocyanin …………… 13 CHƢƠNG 3: PHƢƠNG PHÁP VÀ PHƢƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU……... 15 3.1 Phƣơng tiện nghiên cứu…...................................................................15 3.1.1 Địa điểm…..................................................................................15 3.1.2 Thời gian…..................................................................................15 3.1.3 Nguyên liệu…..............................................................................15 3.1.4 Thiết bị, dụng cụ thí nghiệm…....................................................16 3.1.5 Hóa chất…...................................................................................17 3.2 Phƣơng pháp xử lý kết quả thí nghiệm ……………………………….17 3.3 Phƣơng pháp nghiên cứu…..................................................................17 3.3.1 Xác định độ ẩm nguyên liệu…...................................................17 3.3.2 Khảo sát các điều kiện ly trích ảnh hƣởng tới hàm lƣợng anthocyanin………………………………………………………...... .18 CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ...............................................24 4.1 Độ ẩm nguyên liệu…...........................................................................24 4.2 Các điều kiện ly trích ảnh hƣởng đến hàm lƣợng anthocyanin..........25 4.2.1 Loại dung môi ……….................................................................25 4.2.2 Nồng độ dung môi …....... .........................................................26 4.2.3 Môi trƣờng dung môi …..............................................................27 4.2.4 Tỉ lệ khối lƣợng mẫu với thể tích dung môi................................28 4.2.5 Nhiệt độ chiết……….…..............................................................29 4.2.6 Thời gian chiết….……………………………………………..... 30 GVHD: Phan Thị Bích Trâm vii SVTH: Phùng Văn Tấn Luận văn tốt nghiệp Đại Học Trường Đại Học Cần Thơ 4.3 Sự biến đổi hàm lƣợng anthocyanin theo các điều kiện xử lý mẫu ban đầu………………………………………………………………………... 30 4.4 Khả năng loại gốc tự do 1,1-diphenyl-2-picryhydydrazyl (DPPH)….. 31 CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ…...............................................34 5.1 Kết luận…............................................................................................34 5.2 Kiến nghị…..........................................................................................34 TÀI LIỆU THAM KHẢO…...........................................................................35 PHỤ LỤC….……………………………………............................................37 GVHD: Phan Thị Bích Trâm viii SVTH: Phùng Văn Tấn Luận văn tốt nghiệp Đại Học Trường Đại Học Cần Thơ DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 Khoai lang tím ……………………………………………………… 3 Hình 2.2 Biểu đồ sản lƣợng khoai lang huyện Bình Tân giai đoạn 2010 - 2013 …………………………………………………………………………….… ...6 Hình 2.3 Cấu trúc cơ bản của các anthocyanidin …………………………….. 8 Hình 2.4 Sơ đồ tổng hợp anthocyanin ………………………………………. 11 Hình 2.5 Sự thay đổi màu sắc của anthocyanin theo pH ……………………. 12 Hình 3.1 Quy trình xử lý nguyên liệu ………………………………………..15 Hình 3.2 Quy trình khảo sát ảnh hƣởng của các điều kiện ly trích …………..19 Hình 3.3 Phản ứng loại gốc tự do DPPH …………………………………….22 Hình 4.1 Kết quả độ ẩm các mẫu khoai ……………………………………...24 Hình 4.2 Kết quả khảo sát loại dung môi …………………………………… 25 Hình 4.3 Kết quả khảo sát nồng độ dung môi ………………………………. 26 Hình 4.4 Kết quả khảo sát môi trƣờng dung môi ………………………… …27 Hình 4.5 Kết quả khảo sát tỉ lệ khối lƣợng mẫu với thể tích dung môi ……. 28 Hình 4.6 Kết quả khảo sát nhiệt độ chiết ………………………………….... 29 Hình 4.7 Kết quả khảo sát thời gian chiết …………………………………... 30 Hình 4.8 Kết quả khảo sát hàm lƣợng anthocyanin theo điều kiện xử lý mẫu ...…………………………………………………………………………… ...31 Hình 4.9 Đồ thị biểu diễn sự tƣơng quan giữa nồng độ và %SC của mẫu B ...…..…………………………………………………………………………..32 Hình 4.10 Kết quả IC50 của các mẫu nguyên liệu ……………………………32 GVHD: Phan Thị Bích Trâm ix SVTH: Phùng Văn Tấn Luận văn tốt nghiệp Đại Học Trường Đại Học Cần Thơ DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Thành phần dinh dƣỡng của khoai lang …………………………... 4 Bảng 2.2 Các loại anthocyanidin thƣờng gặp trong một số thực phẩm …….. 8 GVHD: Phan Thị Bích Trâm x SVTH: Phùng Văn Tấn Luận văn tốt nghiệp Đại Học Trường Đại Học Cần Thơ DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT B CGE DM EtOH MC MeOH MS SC SU TAC %SC Mẫu hấp chín Cyanidin-3-glycoside equivalent Dung môi Ethanol Mẫu chiết tại các nhiệt độ Methanol Mẫu sấy tại các nhiệt độ Mẫu sấy đông khô Mẫu phơi nắng Total anthocyanin content Phần trăm quét gốc tự do GVHD: Phan Thị Bích Trâm xi SVTH: Phùng Văn Tấn Luận văn tốt nghiệp Đại Học Trường Đại Học Cần Thơ Chƣơng 1: PHẦN MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Anthocyanin là hợp chất màu chứa nhiều hoạt chất sinh học, có khả năng chống oxy hóa cao, chống lão hóa, tăng sức đề kháng; có tác dụng làm bền thành mạch, chống viêm, hạn chế sự phát triển của các tế bào ung thƣ, phòng và chữa bệnh tiểu đƣờng; tác dụng chống các tia phóng xạ. Ngoài ra, anthocyanin còn đƣợc dùng để chống dị ứng, tăng khả năng bảo vệ tế bào gan, ngăn ngừa sự nhiễm mỡ gan và hoại tử mô gan, điều hòa lƣợng cholesterol trong máu,… Trong đó, hoạt tính chống oxy hóa, loại gốc tự do của chất màu anthocyanin đƣợc chú ý hơn cả. Đây là tiền đề quan trọng trong bƣớc đầu ngăn chặn và phòng ngừa các nguyên nhân dẫn tới các bệnh liên quan tới tác hại của gốc tự do nhƣ: viêm gan, tai biến mạch máu não, Alzheimer,… Anthocyanin là hợp chất màu tồn tại nhiều và phổ biến nhất trong hầu hết các loài thực vật bậc cao, đƣợc tìm thấy hầu hết trong các loại rau, hoa, quả, hạt có màu từ đỏ đến tím nhƣ bắp cải tím, quả dâu, quả nho, hoa dâm bụt, gạo nếp than,… Nhƣ vậy, các nguồn nguyên liệu cung cấp anthocyanin khá đa dạng. Ở nƣớc ta, từ lâu khoai lang đã đƣợc sử dụng nhƣ một loại lƣơng thực phổ biến, với giá trị dinh dƣỡng cao. Đặc biệt hơn cả là khoai lang tím chứa một lƣợng dồi dào anthocyanin với tác dụng ức chế sự phát triển của tế bào ung thƣ, hỗ trợ và điều trị tiểu đƣờng type 2 đã đƣợc chứng minh bởi các nghiên cứu của Soyoung Lim (2012)[1]. Hiện nay, khoai lang tím đƣợc trồng phổ biến ở Đà Lạt và các tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long, trong đó khu vực huyện Bình Tân – tỉnh Vĩnh Long đƣợc đánh giá là vùng nguyên liệu chuyên canh khoai lang tím trọng điểm của nƣớc ta. Từ những lý do trên đề tài: “Ly trích và khảo sát hàm lƣợng anthocyanin trong khoai lang tím” đƣợc thực hiện nhằm làm cơ sở khoa học để đánh giá một nguồn cung cấp anthocyanin tiềm năng và góp phần nâng cao giá trị của giống khoai lang tím giúp cải thiện cuộc sống của ngƣời dân vùng đồng bằng sông Cửu Long. 1.2 Mục tiêu đề tài Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến sự ly trích hàm lƣợng anthocyanin tổng số từ củ khoai lang tím Nhật nhằm đánh giá các điều kiện xử lý mẫu nguyên liệu ban đầu và làm cơ sở cho các nghiên cứu kế tiếp. GVHD: Phan Thị Bích Trâm 1 SVTH: Phùng Văn Tấn Luận văn tốt nghiệp Đại Học Trường Đại Học Cần Thơ Nội dung nghiên cứu : 1. Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình ly trích anthocyanin từ khoai lang tím Nhật: dung môi chiết, tỉ lệ khối lƣợng mẫu với thể tích dung môi, nhiệt độ chiết, thời gian chiết và điều kiện xử lý mẫu ban đầu. 2. Đánh giá sự tƣơng quan giữa hàm lƣợng anthocyanin tổng số và hiệu quả loại gốc tự do trong cùng một điều kiện khảo sát. GVHD: Phan Thị Bích Trâm 2 SVTH: Phùng Văn Tấn Luận văn tốt nghiệp Đại Học Trường Đại Học Cần Thơ Chƣơng 2: LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1 Tổng quan về khoai lang tím 2.1.1 Giới thiệu về khoai lang Khoai lang có tên khoa học là Ipomoea batatas (L.) Lamk là một loại cây nông nghiệp, thân có nhựa; với các rễ củ lớn, chứa nhiều tinh bột, có vị ngọt đƣợc gọi là củ khoai lang. Khoai lang có nguồn gốc từ khu vực nhiệt đới châu Mỹ, đƣợc con ngƣời trồng cách đây trên 5.000 năm, sau đó Hình 2.1 Khoai lang tím đƣợc phổ biến kể cả khu vực Caribe. Ngoài ra, khoai lang còn đƣợc biết đến trƣớc khi có sự thám hiểm của ngƣời phƣơng tây đến các đảo ở nam Thái Bình Dƣơng và là chủ đề của các cuộc tranh luận do có các chứng cứ từ khảo cổ học, ngôn ngữ học và di truyền học. Khoai lang không chịu đƣợc sƣơng giá, phát triển tốt nhất ở nhiệt độ trung bình khoảng 24°C. Phụ thuộc vào giống cây trồng và các điều kiện khác, các rễ củ sẽ phát triển đầy đủ trong vòng từ 2 đến 9 tháng. Với sự chăm sóc cẩn thận, các giống ngắn ngày có thể trồng nhƣ cây một năm để cho thu hoạch vào mùa hè tại các khu vực có khí hậu ôn đới, nhƣ miền bắc Hoa Kỳ. Khoai lang ít khi ra hoa nếu khoảng thời gian ban ngày vƣợt quá 11 giờ. Chúng đƣợc nhân giống chủ yếu bằng các đoạn thân (dây khoai lang) hay rễ hoặc bằng các rễ bất định mọc ra từ các rễ củ trong khi lƣu giữ bảo quản. Trong các điều kiện tối ƣu với 85-90% độ ẩm tƣơng đối ở nhiệt độ 1316°C, các củ khoai lang có thể bảo quản đƣợc trong vòng 6 tháng. Nhiệt độ thấp hoặc cao hơn đều nhanh chóng làm hỏng củ. Khoai lang phát triển tốt trong nhiều điều kiện về đất, nƣớc và phân bón; có rất ít kẻ thù tự nhiên nên thuốc trừ dịch hại ít khi phải dùng tới. Khoai lang rất dễ trồng vì đƣợc nhân giống bằng các đoạn thân, thân và lá phát triển nhanh nên có khả năng che lấp và kìm hãm sự phát triển của cỏ dại. Ở khu vực nhiệt đới, khoai lang có thể để ở ngoài đồng và thu hoạch khi cần thiết và khác với vùng vực ôn đới thƣờng đƣợc thu hoạch trƣớc khi mùa đông bắt đầu. Xét trên phƣơng diện y học cổ truyền và y học hiện đại, khoai lang là một loại thực phẩm tốt cho sức khỏe. Theo Đông y, khoai lang còn có tên khác là: cam thử, phiên chử. Củ khoai lang có vị ngọt, tính bình, có tác dụng bồi bổ cơ thể, ích khí, cƣờng thận, kiện vị, tiêu viêm, thanh can, lợi mật, sáng mắt. GVHD: Phan Thị Bích Trâm 3 SVTH: Phùng Văn Tấn Luận văn tốt nghiệp Đại Học Trường Đại Học Cần Thơ Nó đƣợc dùng chữa bệnh vàng da, ung nhọt, viêm tuyến vú, kinh nguyệt không đều. Lá khoai lang có vị ngọt, tính bình, dùng chữa tì hƣ, kém ăn. Bảng 2.1 Thành phần dinh dƣỡng củ khoai lang (tính trên 100g khoai tƣơi)[2] Thành phần dinh Thành phần dƣỡng Đơn vị Hàm lƣợng dinh dƣỡng Đơn vị Hàm lƣợng Nƣớc g 68 Vitamin E mg 0,26 Năng lƣợng kcal 119 Vitamin K μg 1,8 Protein g 0,8 Beta-caroten μg 150 Lipid g 0,2 Acid béo g 0,02 Glucid g 28,5 Lysin mg 30 Cellulose g 1,3 Methionin mg 10 Tro g 1,2 Trytophan mg 2 Ca mg 34 Phenylalanin mg 40 Fe mg 1 Threonin mg 40 Mg mg 201 Valin mg 30 Mn mg 0,39 Leucin mg 40 P mg 49 Isoleucin mg 30 K mg 210 Arginin mg 30 Na mg 31 Histidin mg 10 Zn mg 0,2 Cystin mg 12 Cu μg 260 Tyrosin mg 48 Se μg 7,1 Alanin mg 58 Vitamin C mg 23 Acid aspartic mg 176 Vitamin B1 mg 0,05 Acid glutamic mg 139 Vitamin B2 mg 0,05 Glycin mg 42 Vitamin PP mg 0,6 Prolin mg 34 Vitamin B6 mg 0,209 Theo Tây y, khoai lang là một loại thực phẩm giàu dinh dƣỡng có lợi cho sức khỏe. Thành phần chủ yếu có trong khoai lang chính là carbohydrate, chúng dễ dàng đƣợc cơ thể tiêu hóa và hấp thu. Khoai lang có chứa nhiều glycoprotein, có khả năng cản trở cholesterol lắng đọng trên thành mạch, tránh xơ vữa động mạch, đồng thời giữ độ đàn hồi cho mạch máu, còn có thể tránh teo mô liên kết trong gan và thận. . Ngoài ra, khoai lang còn chứa dồi dào nguồn kali và vitamin B6, hai dƣỡng chất có tác dụng tốt cho tim. Kali giúp ngăn ngừa huyết áp cao trong khi vitamin B6 hỗ trợ phân hủy chất homocysteine có thể gây xơ cứng động mạch, dẫn đến bệnh tim mạch. Đặc biệt trong khoai lang còn chứa phytosterol phòng ung thƣ ruột GVHD: Phan Thị Bích Trâm 4 SVTH: Phùng Văn Tấn Luận văn tốt nghiệp Đại Học Trường Đại Học Cần Thơ kết, ung thƣ vú. Do giàu chất xơ nên khoai lang có thể thúc đẩy nhu động ruột, tránh táo bón. 2.1.2 Tình hình sản xuất khoai lang Khoai lang phổ biến từ rất sớm ở khu vực Châu Á-Thái Bình Dƣơng. Nó là đặc trƣng trong nhiều món ăn ở Nhật Bản, Đài Loan, Philippines và các quốc gia khác. Việt Nam, Indonesia, Ấn Độ cùng một số quốc gia châu Á khác là các quốc gia trồng nhiều khoai lang. Uganda, Rwanda và một số quốc gia châu Phi khác cũng trồng nhiều khoai lang do nó là một thành phần quan trọng trong khẩu phần ăn tại các quốc gia này. Bắc và Nam Mỹ, quê hƣơng của khoai lang nhƣng ngày nay chỉ chiếm không quá 3% sản lƣợng toàn thế giới. Châu Âu cũng có trồng khoai lang, nhƣng sản lƣợng không đáng kể, chủ yếu tại Bồ Đào Nha. California, tiểu bang đứng đầu Hoa Kỳ về sản xuất khoai lang, hiện nay cung cấp 40% sản lƣợng khoai lang hàng năm của quốc gia này. Mississippi cũng là bang chủ lực trong việc trồng khoai lang, tại đây khoai lang đƣợc trồng trên diện tích khoảng 8.200 mẫu Anh. Khoai lang từ Mississippi đóng góp khoảng 19 triệu USD vào nền kinh tế bang này và hiện nay có khoảng 150 trang trại ở Mississippi trồng khoai lang. Khoai lang đã từng là một phần quan trọng trong khẩu phần ăn tại Hoa Kỳ, đặc biệt là tại khu vực đông nam. Tuy nhiên, trong những năm gần đây thì nó đã trở nên ít phổ biến hơn. Tiêu thụ bình quân trên đầu ngƣời tại Hoa Kỳ ngày nay chỉ khoảng 1,5-2 kg mỗi năm, trong khi trong thập niên 1920 là 13 kg. Ngày nay, khoai lang đƣợc trồng rộng khắp trong các khu vực nhiệt đới và ôn đới ấm với lƣợng nƣớc đủ để hỗ trợ sự phát triển của nó. Trung Quốc là quốc gia trồng nhiều khoai lang nhất; chiếm tới 80% sản lƣợng toàn thế giới. Trƣớc đây, phần lớn khoai lang tại Trung Quốc đƣợc trồng để làm lƣơng thực, nhƣng ngày nay phần lớn (60%) đƣợc trồng để nuôi lợn. Phần còn lại đƣợc dùng làm lƣơng thực hay chế biến các sản phẩm khác cũng nhƣ để xuất khẩu, chủ yếu là sang Nhật Bản. Tại Trung Quốc hiện nay có trên 100 giống khoai lang. Sản lƣợng tiêu thụ bình quân trên đầu ngƣời tại các quốc gia mà khoai lang là lƣơng thực chính trong khẩu phần ăn, đứng đầu là quần đảo Solomon với 160 kg/ngƣời/năm và Burundi với 130 kg/ngƣời/năm. Đối với ngƣời Việt Nam, khoai lang là thực phẩm phổ biến và quen thuộc. Khoai lang là loại cây lƣơng thực phổ biến thứ 4 sau lúa, ngô, sắn. Hiện nay, khoai lang đƣợc trồng phổ biến trên khắp cả nƣớc và đứng đầu là khu vực Đồng bằng Sông Cửu Long. Riêng ở tỉnh Vĩnh Long, khu vực huyện Bình Tân GVHD: Phan Thị Bích Trâm 5 SVTH: Phùng Văn Tấn Luận văn tốt nghiệp Đại Học Trường Đại Học Cần Thơ đƣợc chọn làm khu phát triển canh tác khoai lang tím nhƣ một cây kinh tế chủ lực. tấn ha 300000 267525 248700 20000 240000 250000 15000 200000 170700 150000 100000 9225 8500 8000 10000 5900 5000 50000 0 0 2010 2011 2012 2013 Sản lƣợng (tấn) Diện tích (ha) năm Hình 2.2 Biểu đồ sản lƣợng khoai lang huyện Bình Tân giai đoạn 2010-2013[3] Năm 2014, diện tích trồng khoai lang tím của huyện ƣớc khoảng 7.800 ha, năng suất dự kiến đạt khoảng 257.000 tấn. Diện tích và sản lƣợng khoai đã giảm so với năm 2012, nguyên nhân do quy hoạch, định hƣớng phát triển bền vững cây khoai lang tím của huyện. Hiện nay, khoai lang tím đƣợc sử dụng chủ yếu dƣới dạng nhƣ nấu chín, chiên, làm bánh,… chƣa có nhiều sản phẩm từ khoai lang tím đƣợc đƣa vào sản xuất ở quy mô công nghiệp. Mặt khác, thị trƣờng tiêu thụ khoai lang tím chủ yếu vẫn là Trung Quốc, chúng ta thƣờng xuất khẩu dƣới dạng khoai lang tƣơi nên giá trị và hiệu quả kinh tế không cao. Do đó việc nghiên cứu đề tài này góp phần khẳng định giá trị dinh dƣỡng và là nguồn cung cấp anthocyanin dồi dào nhằm mở ra những hƣớng nghiên cứu ứng dụng mới để tăng giá trị của của khoai lang tím. 2.1.3 Một số nghiên cứu về khoai lang tím Trên thế giới, có nhiều nghiên cứu về khoai lang tím và công nhận chúng mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe: - Zhang ZF, Fan SH và Zheng YL (2009), chỉ ra rằng chất màu trong khoai lang tím làm giảm nồng độ của D-Glactose trong gan chuột là một chất oxi hóa làm tăng mức độ căng thẳng và viêm[4]. - Wang YJ, Zheng YL, Lu J (2010) phát hiện chất màu trong khoai lang tím ngăn chặn sự viêm não ở chuột do lipopolysaccharide gây nên[5]. GVHD: Phan Thị Bích Trâm 6 SVTH: Phùng Văn Tấn Luận văn tốt nghiệp Đại Học Trường Đại Học Cần Thơ Ở nƣớc ta, khoai lang tím đang là đối tƣợng mới, đƣợc khá nhiều nhà nghiên cứu quan tâm: - Thái Thị Ánh Ngọc (2011) tiến hành nghiên cứu thành phần của chất màu anthocyanin chiết từ khoai lang tím. Xác định thành phần anthocyanin trong khoai lang tím gồm: cyanidin và peonidin[21]. - Huỳnh Thị Kim Cúc (2013) đã tiến hành nghiên cứu chế biến một số thực phẩm giàu anthocyanin từ củ khoai lang tím Việt Nam, xác định quy trình sản xuất bột khoai lang tím, các sản phẩm nƣớc uống và giấm đỏ từ khoai lang tím[6]. Các nghiên cứu đã khẳng định giá trị, tiềm năng chƣa đƣợc khai thác triệt để của khoai lang tím. Từ đó góp phần thúc đẩy việc sử dụng khoai lang tím phục vụ và nâng cao chất lƣợng cuộc sống. 2.2 Tổng quan về anthocyanin 2.2.1 Giới thiệu Anthocyanin thuộc nhóm các hợp chất flavonoid, là sắc tố tan nhiều trong nƣớc, có nhiều màu sắc khác nhau: màu đỏ, tím và màu xanh. Anthocyanin tập trung ở những cây hạt kín và những loài ra hoa, phần lớn tồn tại ở hoa và quả, một ít ở lá và rễ. Trong những loài thực vật này, anthocyanin đƣợc tìm thấy chủ yếu ở các lớp tế bào nằm bên ngoài nhƣ biểu bì. Anthocyanin là glycoside của các anthocyanidin với monosaccharide (glucose, glactose, rhamnose, xylose,...) và disaccharide (rutinose, sophorose,…); bao gồm các dẫn xuất của polyhydroxyl và methoxyl của flavylium. Có 6 loại anthocyanidin tồn tại phổ biến trong thực phẩm. Các anthocyanidin này phân biệt với nhau bởi sự khác biệt mức độ hydroxyl hóa và methoxyl hóa của vòng B (hình 2.3). Sự methoxyl hóa các anthocyanin và các glucoside tƣơng ứng diễn ra thông thƣờng nhất ở vị trí C-3’ và C-5’, cũng có thể gặp ở vị trí C-5 và C-7. Tuy nhiên, cho đến nay ngƣời ta vẫn chƣa tìm thấy một hợp chất nào bị glycosyl hóa hay bị methoxyl hóa trên tất cả các vị trí C-3, -5, -7 hay -4’ do cần thiết còn ít nhất một nhóm hydroxyl tự do ở C-5, -7 hay -4’ để hình thành dạng cấu trúc quinonoid, đây là dạng cấu trúc của anthocyanin thƣờng tồn tại trong không bào thực vật có pH từ 2,5–7,5. GVHD: Phan Thị Bích Trâm 7 SVTH: Phùng Văn Tấn