Tài liệu Nghiên cứu quy trình công nghệ sản xuất nước uống từ khoai lang tím (ipomoea batatas l )

SVTH: Trương Hùng Tuyết Như GVHD: Th.S Như Xuân Thiện Chân BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ TP.HỒ CHÍ MINH ---------- BÁO CÁO KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Tên đề tài: NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NƯỚC UỐNG TỪ KHOAI LANG TÍM (Ipomoea batatas (L.)) KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM GVHD: Th.S Như Xuân Thiện Chân SVTH: Trương Hùng Tuyết Như MSSV: 1153010604 Khóa: 2011 – 2015 Bình Dương, tháng 5 năm 2015 Báo cáo Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Trương Hùng Tuyết Như GVHD: Th.S Như Xuân Thiện Chân LỜI CẢM ƠN Thời gian trôi qua thật nhanh, nhớ ngày nào khi tôi mới chỉ là sinh viên năm nhất với nhiều bỡ ngỡ, khi lần đầu bước chân vào trường thì bây giờ tôi đã là sinh viên năm cuối. Bốn năm qua không quá dài cũng không quá ngắn, đủ để tôi có được những kỉ niệm vui buồn bên thầy cô, bạn bè dưới mái trường đại học, cùng với những kiến thức, những kĩ năng, những kinh nghiệm sẽ là hành trang luôn bên tôi trên con đường tương lai phía trước_con đường mà tôi phải đi trên chính đôi chân của mình. Đầu tiên, em xin chân thành cám ơn Ban giám hiệu trường Đại học Mở TP. Hồ Chí Minh đã tạo cho em một môi trường học tập tốt với những chương trình giảng dạy bổ ích. Tiếp theo, em xin gửi lời tri ân sâu sắc, chân thành nhất của em đến thầy Như Xuân Thiện Chân_giảng viên Khoa Công nghệ sinh học, chuyên ngành Công nghệ Thực phẩm cũng là giảng viên hướng dẫn cho em thực hiện đề tài khóa luận này. Em xin cảm ơn thầy đã tận tình hướng dẫn cho em thực hiện đề tài này, giúp em giải đáp những thắc mắc, cho em những kiến thức và lời khuyên bổ ích để em có thể hoàn thành tốt khóa luận của mình. Em cám ơn thầy rất nhiều, cám ơn những chỉ bảo thầy đã dành cho em. Em xin chúc thầy luôn khỏe mạnh, hạnh phúc bên gia đình, thành công trong công việc cũng như trong cuộc sống. Lời cảm ơn tiếp theo em xin dành cho các thầy cô, bạn bè mà em có cơ hội được tiếp xúc và học hỏi… trong suốt thời gian em ngồi trên ghế nhà trường, đặc biệt là các thầy cô trong khoa Công nghệ sinh học nói chung và các thầy cô chuyên ngành thực phẩm nói riêng của truờng Ðại học Mở. Em xin chúc cho quí thầy cô cùng những người bạn luôn dồi dào sức khoẻ và tràn đầy niềm vui để có thể gặt hái được nhiều thành công trong cuộc sống cũng như có nhiều đóng góp cho xã hội. Cuối cùng con xin dành lời cảm ơn sâu sắc nhất đến ba mẹ_người đã sinh thành, nuôi dưỡng, dạy dỗ và luôn dõi theo từng bước con đi. Ba mẹ đã luôn quan tâm, lo lắng, động viên con và luôn bên con những lúc con gặp khó khăn, tạo điều kiện cho con được học hỏi và tiếp xúc với mọi người. Con xin chúc ba mẹ luôn khỏe mạnh, bình an, hạnh phúc và luôn bên con ba mẹ nhé! Hãy luôn là chỗ dựa vững chắc nhất cho con! Báo cáo Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Trương Hùng Tuyết Như GVHD: Th.S Như Xuân Thiện Chân Em xin chân thành cảm ơn! Tất cả mọi người! MỤC LỤC ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................................................ 1 Phần I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU .................................................................................. 3 1.1 TỔNG QUAN VỀ KHOAI LANG TÍM .......................................................... 3 1.1.1 Phân loại và nguồn gốc .............................................................................. 3 1.1.2 Đặc tính thực vật ........................................................................................ 4 1.1.3 Cấu tạo và thành phần hóa học của củ khoai lang ..................................... 4 1.1.4 Giá trị dinh dưỡng và công dụng của khoai lang ....................................... 7 1.1.5 Tình hình sản xuất khoai lang trên Thế giới và Việt Nam ......................... 9 1.2 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC UỐNG RAU QUẢ .............................................. 10 1.2.1 Giới thiệu về đồ hộp rau quả .................................................................... 10 1.2.2 Phân loại nước uống từ rau quả................................................................ 10 1.2.3 Một số quy trình sản xuất nước uống rau quả tiêu biểu ........................... 11 1.3 TỔNG QUAN VỀ TINH BỘT ....................................................................... 14 1.3.1 Giới thiệu về tinh bột ............................................................................... 14 1.3.2 Cấu tạo của tinh bột.................................................................................. 14 1.3.3 Tính chất của tinh bột ............................................................................... 16 1.4 TỔNG QUAN VỀ ENZYME AMYLASE .................................................... 18 1.4.1 Giới thiệu chung về enzyme amylase ...................................................... 18 1.4.2 Enzyme α-amylase ................................................................................... 19 1.4.3 Enzyme glucoamylase (γ-amylase).......................................................... 20 1.5 TỔNG QUAN VỀ PHỤ GIA Carboxymethyl cellulose (CMC) .................... 21 1.5.1. Định nghĩa, nguồn gốc và cấu tạo ............................................................ 21 1.5.2. Tính chất, đặc tính của carboxymethyl cellulose (CMC) ........................ 22 1.5.3. Ứng dụng của carboxymethyl cellulose (CMC) trong thực phẩm ........... 23 Phần II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................................ 25 2.1 Vật liệu nghiên cứu ............................................................................................. 25 2.1.1 Địa điểm nghiên cứu ..................................................................................... 25 2.1.2 Nguyên liệu ................................................................................................... 25 2.1.3 Thiết bị, dụng cụ và hóa chất ........................................................................ 25 Báo cáo Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Trương Hùng Tuyết Như GVHD: Th.S Như Xuân Thiện Chân 2.2 Quy trình công nghệ dự kiến ............................................................................... 26 2.2.1 Sơ đồ quy trình công nghệ dự kiến ............................................................... 26 2.2.2 Thuyết minh quy trình .................................................................................. 27 2.3 Sơ đồ nghiên cứu tổng quát................................................................................. 29 2.4.1 Xác định thành phần nguyên liệu ban đầu .................................................... 30 2.4.2 Khảo sát các thông số tối ưu cho quá trình sản xuất nước uống từ khoai lang tím ................................................................................................................................. 30 2.4.3 Khảo sát ảnh hưởng của chế độ thanh trùng đến chất lượng sản phẩm ....... 40 2.4.4 Đánh giá chất lượng sản phẩm cuối.............................................................. 41 Phần III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN............................................. 45 3.1 Khảo sát thành phần nguyên liệu ban đầu........................................................... 45 3.2 Khảo sát quy trình sản xuất nước uống từ khoai lang tím .................................. 45 3.2.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát quá trình hấp khoai................................................. 45 3.2.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát quá trình xử lý enzyme .......................................... 48 3.2.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát quá trình hồ hóa không xử lý enzyme .................... 51 3.2.4 Thí nghiệm 4: Khảo sát quá trình phối chế sản phẩm .................................. 53 3.3 Khảo sát ảnh hưởng của chế độ thanh trùng đến chất lượng sản phẩm .............. 62 3.4 Đánh giá chất lượng sản phẩm cuối .................................................................... 67 Phần IV. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ........................................................................... 71 4.1 Kết luận ........................................................................................................... 71 4.2 Kiến nghị ......................................................................................................... 72 Tài liệu tham khảo ........................................................................................................ 73 PHỤ LỤC ........................................................................................................................ I Báo cáo Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Trương Hùng Tuyết Như GVHD: Th.S Như Xuân Thiện Chân DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Thành phần hóa học trung bình của khoai lang ............................................. 5 Bảng 1.2: Giá trị dinh dưỡng của khoai lang (100g) . ................................................... 8 Bảng 1.3: Diện tích, năng suất và sản lượng khoai lang ở Việt Nam ............................ 9 Bảng 2.1: Phương pháp xác định các chỉ tiêu trong nguyên liệu ban đầu .................. 30 Bảng 2.2: Bảng bố trí thí nghiệm hấp khoai ................................................................. 30 Bảng 2.3: Bảng bố trí thí nghiệm xử lý enzyme 𝜶-amylase ....................................... 32 Bảng 2.4: Bảng bố trí thí nghiệm xử lý enzyme glucoamylase .................................. 33 Bảng 2.5: Bảng bố trí thí nghiệm quá trình hồ hóa không xử lý enzyme ................... 34 Bảng 2.6: Bảng bố trí thí nghiệm 4.1 ........................................................................... 35 Bảng 2.7: Bảng điểm cảm quan về màu sắc của sản phẩm ......................................... 35 Bảng 2.8: Bảng điểm cảm quan về vị của sản phẩm .................................................... 36 Bảng 2.9: Bảng bố trí thí nghiệm 4.2.1 ........................................................................ 36 Bảng 2.10: Bảng điểm về màu sắc của sản phẩm sau phối trộn................................... 37 Bảng 2.11: Bảng điểm về trạng thái của sản phẩm sau phối trộn ................................ 37 Bảng 2.12: Bảng bố trí thí nghiệm 4.2.2 ...................................................................... 38 Bảng 2.13: Điểm cảm quan về vị và trạng thái của sản phẩm sau phối chế ................ 38 Bảng 2.14: Bảng bố trí thí nghiệm 4.3 ......................................................................... 39 Bảng 2.15: Điểm đánh giá cảm quan về màu sắc của các nghiệm thức ....................... 39 Bảng 2.16: Bảng bố trí thí nghiệm thanh trùng ........................................................... 40 Bảng 2.17: Bảng cho điểm về sản phẩm nước khoai lang tím theo TCVN 3215-79 ... 41 Bảng 2.18: Bảng cho điểm về sản phẩm nectar khoai lang tím theo TCVN 3215-79 42 Bảng 2.19: Thang điểm đánh giá mức độ ưa thích đối với sản phẩm .......................... 43 Bảng 3.1: Kết quả các thành phần trong nguyên liệu ban đầu (phụ lục B1) ............... 45 Bảng 3.2: Hàm lượng anthocyanin trong khoai lang tím ở các thời gian hấp (%) ....... 45 Bảng 3.3: Điểm cảm quan về cấu trúc của khoai sau khi hấp ...................................... 47 Bảng 3.4: Kết quả đánh giá cảm quan về cấu trúc ....................................................... 47 Bảng 3.5: Điểm cảm quan về mùi của khoai sau khi hấp ............................................ 48 Báo cáo Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Trương Hùng Tuyết Như GVHD: Th.S Như Xuân Thiện Chân Bảng 3.6: Kết quả đánh giá cảm quan về mùi .............................................................. 48 Bảng 3.7: Hàm lượng đường của dịch khoai lang tím sau khi xử lý 𝜶-amylase ......... 49 Bảng 3.8: Hàm lượng đường của dịch khoai lang tím sau khi xử lý glucoamylase ..... 50 Bảng 3.9: Độ nhớt của dịch khoai của các nghiệm thức .............................................. 52 Bảng 3.10: Điểm cảm quan về trạng thái của dịch khoai của các nghiệm thức ........... 52 Bảng 3.11: Kết quả đánh giá cảm quan màu sắc và vị sản phẩm sau phối chế............ 54 Bảng 3.12: Kết quả đánh giá cảm quan màu sắc và trạng thái sản phẩm sau phối chế ................................................................................................................................. 56 Bảng 3.13: Kết quả đánh giá cảm quan vị và trạng thái sản phẩm sau phối chế ......... 57 Bảng 3.14: Thời gian lắng của các nghiệm thức .......................................................... 59 Bảng 3.15: Thời gian lắng của các mẫu với thời gian đồng hóa khác nhau ................. 61 Bảng 3.16: Kết quả điểm cảm quan màu sắc của các nghiệm thức ............................. 61 Bảng 3.17: Bảng theo dõi ảnh hưởng của chế độ thanh trùng đến chỉ tiêu hóa lý và cảm quan của sản phẩm có xử lý enzyme. ........................................................................... 63 Bảng 3.18: Bảng theo dõi ảnh hưởng của chế độ thanh trùng đến chỉ tiêu hóa lý và cảm quan của sản phẩm có xử lý enzyme. ........................................................................... 65 Bảng 3.19: Các chỉ tiêu hóa lý của 2 sản phẩm ............................................................ 68 Bảng 3.20: Kết quả đánh giá cảm quan theo TCVN 3215 – 79 của sản phẩm 1 ......... 68 Bảng 3.21: Kết quả đánh giá cảm quan theo TCVN 3215 – 79 của sản phẩm 2 ......... 68 Bảng 3.22: Kết quả đánh giá mức độ ưa thích của người tiêu dùng đối với sản phẩm 1 .................................................................................................................................... 69 Bảng 3.23: Kết quả đánh giá mức độ ưa thích của người tiêu dùng đối với sản phẩm 2 .................................................................................................................................... 69 Báo cáo Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Trương Hùng Tuyết Như GVHD: Th.S Như Xuân Thiện Chân DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Khoai lang tím .................................................................................................. 3 Hình 1.2 Cấu trúc cơ bản của aglucon của anthocyanin ................................................. 6 Hình 1.3 Sự biến đổi màu của anthocyanin theo pH ....................................................... 7 Hình 1.5 Cấu trúc các thành phần của tinh bột: (A) amylose và (B) amylopectin ....... 15 Hình 1.6 Hạt tinh bột khoai lang dưới kính hiển vi ....................................................... 18 Hình 2.1 Sơ đồ quy trình công nghệ dự kiến sản xuất nước uống từ khoai lang tím .... 26 Hình 3.1 Biểu đồ biểu diễn hàm lượng anthocyanin trong khoai lang tím ở các thời gian hấp khác nhau ................................................................................................................ 46 Hình 3.2 Biểu đồ biểu diễn hàm lượng đường khử của các nghiệm thức ..................... 50 Hình 3.3 Biểu đồ thể hiện hàm lượng đường khử của các nghiệm thức ....................... 51 Hình 3.4 Biểu đồ thể hiện điểm cảm quan về trạng thái và độ nhớt của dịch khoai lang tím sau khi hồ hóa .......................................................................................................... 53 Hình 3.5 Điểm cảm quan về màu sắc và vị của các nghiệm thức sau phối chế ............ 55 Hình 3.6 Điểm cảm quan về màu sắc và trạng thái của các nghiệm thức sau phối chế .... ....................................................................................................................................... 56 Hình 3.7 Điểm cảm quan về vị và trạng thái của các nghiệm thức sau phối chế .......... 58 Hình 3.8 Biểu đồ biểu diễn thời gian lắng của các nghiệm thức................................... 60 Hình 3.9 Biểu đồ điểm cảm quan về màu sắc và thời gian lắng của các nghiệm thức ..... ....................................................................................................................................... 62 Báo cáo Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Trương Hùng Tuyết Như GVHD: Th.S Như Xuân Thiện Chân ĐẶT VẤN ĐỀ Khoai lang tím có tên khoa học là Ipomoea batatas, thuộc họ Convolvulaceae, là một trong năm loại cây lương thực dạng củ quan trọng (khoai mì, khoai lang, khoai mỡ, khoai sọ và khoai tây) và được trồng phổ biến ở Việt Nam. Củ khoai lang tím là bộ phận được sử dụng làm lương thực thực phẩm, phần thịt củ chứa các thành phần dinh dưỡng như tinh bột, protein và các loại vitamin, acid amin, nhiều nguyên tố vi lượng, chất xơ, sắt, kali, acid folic đem lại nhiều lợi ích cho sức khỏe con người, đặc biệt trong khoai lang tím còn chứa hàm lượng cao anthocyanin_ một nhóm chất màu tự nhiên có tác dụng trung hòa gốc tự do, hạn chế sự tổn thương thành mạch, cải thiện lưu lượng máu lên não, cải thiện trí nhớ,… Ở nước ta hiện nay, khoai lang tím được trồng rất phổ biến và sản lượng thu hoạch cũng khá lớn, năng suất cao nhưng mức độ tiêu thụ và việc bảo quản còn hạn chế, vẫn chưa được sử dụng đúng mức, chưa được khai thác tốt về tiềm năng kinh tế cũng như về vai trò đối với sức khỏe. Hầu như khoai lang tím thường được tiêu thụ dưới dạng chế biến quy mô gia đình như khoai luộc, nấu chè, làm bánh,..trong khi các sản phẩm chế biến quy mô công nghiệp thì chưa được quan tâm nhiều. Trước tình hình đó, việc chế biến khoai lang tím thành một sản phẩm dùng ngay cần được thực hiện nhằm nâng cao giá trị sử dụng của nguyên liệu, giá thành rẻ mà chất lượng tốt vừa tiện lợi vừa tốt cho sức khỏe người tiêu dùng. Với ý tưởng trên, chúng tôi quyết định thực hiện đề tài “Nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ sản xuất nước uống từ khoai lang tím (Ipomoea batatas (L.))” nhằm tạo ra loại thức uống vừa dễ sử dụng vừa cung cấp phần nào các dưỡng chất có lợi cho người tiêu dùng lại có thể giúp khai thác tốt nguồn nguyên liệu khoai lang tím tại Việt Nam. Trong đề tài này chúng tôi tiến hành các thí nghiệm khảo sát về quá trình xử lý để thu dịch khoai lang tím, quá trình phối chế và thanh trùng để tìm được các thông số tối ưu. Từ đó xây dựng quy trình sản xuất nhằm tạo ra sản phẩm thức uống từ khoai lang tím và dinh dưỡng cho người tiêu dùng. Báo cáo Khóa luận Tốt nghiệp Trang 1 SVTH: Trương Hùng Tuyết Như GVHD: Th.S Như Xuân Thiện Chân PHẦN I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU Báo cáo Khóa luận Tốt nghiệp Trang 2 SVTH: Trương Hùng Tuyết Như GVHD: Th.S Như Xuân Thiện Chân Phần I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 TỔNG QUAN VỀ KHOAI LANG TÍM 1.1.1 Phân loại và nguồn gốc [4] [12] – Giới (Kingdom): Plantae – Ngành (Division): Magnoliophyta. – Lớp (Class): Magnoliopsida. Phân lớp Asteridae. – Bộ (Order): Solanales. – Họ (Familia): Convolvulaceae. – Chi (Genus): Ipomoea. – Loài (Species): Ipomoea batatas. Hình 1.1 Khoai lang tím Khoai lang có tên khoa học là Ipomoea Batatas (L), thuộc họ Bìm bìm, chi Khoai lang. Khoai lang có nguồn gốc từ vùng nhiệt đới châu Mỹ. Sau đó lan truyền rất sớm sang các quần đảo Thái Bình Dương rồi trở thành cây trồng quan trọng ở New Zealand (Yen, 1974). Với sự hình thành và phát triển của thương mại quốc tế, cây khoai lang lan nhanh ra các vùng nhiệt đới. Người Tây Ban Nha mang khoai lang từ Mehico và Philippines phát tán sang các đảo khác, còn người Bồ Đào Nha đã đưa khoai lang từ vùng Caribe và Nam Mỹ sang châu Âu, Châu Phi, Đông Nam Châu Á và Ấn Độ (Yen, 1976). Cây khoai lang du nhập vào Việt Nam vào cuối thế kỉ 16, có lẻ từ Phúc Kiến (Trung Quốc) hay đảo Lu-zôn của Philippines. Hiện nay, khoai lang được trồng ở khắp các vùng nhiệt đới và một số vùng cận nhiệt đới, ôn đới và được coi là nguồn lương thực quan trọng của người Mayan ở Trung Mỹ, người Péruvian ở vùng núi Andet (Nam Mỹ),và các nước khác ở Châu Âu như Tây Ban Nha, Bồ Đào Nha, Châu Á như Ấn Độ, Trung Quốc, Philippin, Indonesia, Việt Nam,…. Báo cáo Khóa luận Tốt nghiệp Trang 3 SVTH: Trương Hùng Tuyết Như GVHD: Th.S Như Xuân Thiện Chân 1.1.2 Đặc tính thực vật [9] Khoai lang là loài cây thân thảo, dạng dây leo hoặc bò, rễ củ ăn được có hình dạng 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. - Thân: chủ yếu là thân bò, dài 1,5 – 2 m, có thể dài từ 3 – 4 m đến 7 m nếu cho mọc tự nhiên, thân phát triển thành nhiều nhánh. - Rễ: rễ phình thành củ tròn dài, màu đỏ, trắng, nâu hay tím. Lớp cùi thịt có màu từ trắng, vàng, cam hay tím. Trên đốt thân có rễ khí sinh, khi chạm đất các rễ này phát triển thành rễ dinh dưỡng. - Lá: có nhiều dạng, các lá mọc cách, thường là hình tim xẻ ba thùy sâu hay cạn, có cuống dài. - Hoa: hình chuông có cuống dài, màu tím nhạt, trắng hay vàng. Hoa thường mọc ở nách lá hoặc đầu ngọn thân, mọc riêng rẽ hoặc thành chùm 3 – 7 hoa. Mỗi hoa chỉ nở một lần vào lúc sáng sớm và héo vào lúc giữa trưa. 1.1.3 Cấu tạo và thành phần hóa học của củ khoai lang [1][5][11][13] 1.1.3.1 Cấu tạo của củ khoai lang Khoai lang là loại củ không có lõi. Cuống củ nối với thân cây có hệ xơ chạy dọc theo củ, có khi kéo dài đến hết củ tạo thành rễ đuôi củ. Củ khoai lang gồm có 3 phần: - Lớp vỏ bao (vỏ lụa) ngoài cùng thường chiếm 1% trọng lượng củ, gồm các tế bào sít, có thành dày và chứa sắc tố, tùy theo giống mà chứa các sắc tố khác nhau. Thành tế bào cấu tạo chủ yếu là cellulose giúp giữ nước và bảo vệ củ khỏi bị tác động bên ngoài. - Lớp vỏ cùi chiếm khoảng 5 – 12 % gồm các tế bào thành mỏng, chứa tinh bột, nguyên sinh chất và dịch thể (mủ khoai). Trong dịch thể chứa nhiều chất khác nhau bao gồm tannin, sắc tố, enzyme... Hàm lượng tinh bột trong tế bào này ít hơn so với tế bào thịt củ. - Thịt củ gồm các tế bào nhu mô có chứa tinh bột, các hợp chất nito và một số nguyên tố vi lượng. Giữa các lớp tế bào nhu mô, đôi khi còn có các lớp tế bào thành Báo cáo Khóa luận Tốt nghiệp Trang 4 SVTH: Trương Hùng Tuyết Như GVHD: Th.S Như Xuân Thiện Chân 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 có nhiều ở lớp vỏ cùi mà còn có nhiều trong lớp thịt củ . 1.1.3.2 Thành phần hóa học của củ khoai lang Bảng 1.1: Thành phần hóa học trung bình của khoai lang Thành phần Hàm lượng (%) Nước 68,1 Protein 1,6 Glucid 27,9 Lipid 0,5 Cellulose 0,9 Tro 1,0 (Nguồn: Bùi Đức Hợi, 2009) Thành phần chủ yếu của củ khoai lang là đường và tinh bột. Lượng tinh bột trong khoai lang thường dao động từ 15 –31%, kích thước hạt tinh bột từ 15 - 80µm. Khoai lang còn chứa một lượng đường từ 5 – 10%. Ngoài ra còn 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, nhất là các nước nghèo, đang phát triển. Tuy nhiên thành phần hóa học của củ khoai lang không ổn định mà thường dao động trong khoảng rộng tùy thuộc giống cây, khí hậu, thổ nhưỡng, điều kiện canh tác và mức độ già,… Những khám phá gần đây cho thấy trong khoai lang có chứa hoạt chất sinh học có lợi cho sức khỏe con người, đặc biệt là khoai lang tím_giống khoai có chứa hàm lượng anthocyanin cao, là một hợp chất thuộc nhóm flavonoid. Anthocyanin là chất màu tự nhiên, có tác dụng chống oxy hóa mạnh, ngăn ngừa ung thư, chức năng bảo vệ gan và giảm các nguy cơ về tim mạch.  Anthocyanin trong khoai lang tím Báo cáo Khóa luận Tốt nghiệp Trang 5 SVTH: Trương Hùng Tuyết Như GVHD: Th.S Như Xuân Thiện Chân Anthocyanin (Anthos – nghĩa là hoa và Kysanesos – nghĩa là màu xanh) là sắc tố màu tan trong nước thuộc nhóm hợp chất màu flavonoid, rất phổ biến trong thực vật. Anthocyanin hiện diện trong hoa, lá, thân và cả rễ của thực vật. Anthocyanin là thành phần hóa học cung cấp màu sắc tự nhiên cho nhiều loại trái cây và rau củ quả như quả việt quất, khoai lang tím, bắp cải tím và nho đỏ. Anthocyanin là những glycoside của các gốc aglucon có màu (anthocyanidin) với monosaccharide (glucose, galactose,…), disaccharide và trisaccharide ở các vị trí 3; 3 và 5; 5 và 7. Anthocyanidin ít tan trong nước hơn anthocyanin và không thấy tồn tại tự do trong tự nhiên. Cấu tạo khung cơ bản của anthocyanin được thể hiện ở hình 1.2. Các gốc đường có thể được gắn vào vị trí 3, 5, 7; thường được gắn vào vị trí 3 và 5 còn vị trí 7 rất ít. Hình 1.2 Cấu trúc cơ bản của aglucon của anthocyanin 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. Anthocyanin hòa tan tốt trong nước và trong dịch bão hòa, khi kết hợp với phân tử đường anthocyanin sẽ hòa tan hơn. Màu của anthocyanin còn bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như pH, nhiệt độ, oxy, ánh sáng và cấu trúc,.. Tuy nhiên, màu của anthocyanin thay đổi mạnh nhất phụ thuộc vào pH môi trường. Ở pH thấp (pH<7), anthocyanin thường có màu đỏ và trở nên không màu khi ở pH cao rồi thành xanh dương ở pH cao hơn nữa (pH>7).Sự biến đổi màu anthocyanin theo pH được biểu diễn ở hình 1.3. Báo cáo Khóa luận Tốt nghiệp Trang 6 SVTH: Trương Hùng Tuyết Như GVHD: Th.S Như Xuân Thiện Chân Hình 1.3 Sự biến đổi màu của anthocyanin theo pH Anthocyanin có bước sóng hấp thụ trong miền nhìn thấy, khả năng hấp thụ cực đại tại bước sóng 510 – 540 nm. Độ hấp thụ là yếu tố liên quan mật thiết đến màu sắc của các anthocyanin, chúng phụ thuộc vào pH của dung dịch, nồng độ anthocyanin: thường pH thuộc vùng mạnh có độ hấp thụ lớn, nồng độ anthocyanin càng lớn độ hấp thụ càng mạnh. 1.1.4 Giá trị dinh dưỡng và công dụng của khoai lang [1] Năm 1992 người ta đã so sánh giá trị dinh dưỡng của khoai lang với các loại rau củ khác. Lưu ý với hàm lượng xơ, carbohydrate, protein, vitamin A và C, sắt thì khoai lang đứng vị trí cao nhất về giá trị dinh dưỡng hơn cả khoai tây. 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 nói chung người ta dùng khoai lang để sản xuất tinh bột và cồn công nghiệp, riêng ngành công nghiệp thực phẩm thì khoai lang là nguồn nguyên liệu chính cho các sản phẩm như khoai lang sấy, mì khoai lang,…Tuy nhiên nước uống từ khoai lang thì vẫn đang là một tiềm năng lớn cần được hướng đến. Báo cáo Khóa luận Tốt nghiệp Trang 7 SVTH: Trương Hùng Tuyết Như GVHD: Th.S Như Xuân Thiện Chân Bảng 1.2: Giá trị dinh dưỡng của khoai lang (100g) [15]. Thành phần Đơn vị Hàm lượng Năng lượng kcal 86,00 Đường g 4,18 Protein g 1,57 Carbohydrate g 20,12 Lipid g 0,05 Chất xơ g 3,00 Vitamin C mg 2,40 Vitamin A mg 709,00 Vitamin E mg 0,26 Vitamin B6 mg 0,209 Thiamine (B1) mg 0,078 Riboflavin (B2) mg 0,061 Niacin (B3) mg 0,557 Folate (B9) mg 11 Calcium (Ca) mg 30,00 Potassium (K) mg 337,00 Magnesium (Mg) mg 25,00 Sắt (Fe) mg 0,61 (Nguồn: Cơ sở dữ liệu dinh dưỡng của Sở Nông nghiệp Hoa Kỳ_USDA) Khoai lang tương đối đầy đủ các chất dinh dưỡng. Củ khoai lang có tính bình, vị ngọt, có tác dụng bồi bổ cơ thể. Thành phần tinh bột dễ được cơ thể tiêu hóa, hấp thu và sử dụng. Chất xơ trong khoai lang có tác dụng hấp thu, làm hạn chế hàm lượng cholesterol trong máu, hạn chế mắc bệnh ung thư đại tràng. Theo nghiên cứu thực hiện tại Mỹ do ông Joe Vinson đứng đầu cho thấy, khoai lang tím có tác dụng trong việc phòng ngừa bệnh cao huyết áp. Trong nghiên cứu, các nhà khoa học đã chọn nhóm người tình nguyện ăn 6 – 8 củ khoai lang tím loại nhỏ mỗi ngày trong vòng 1 tháng, sau đó đo huyết áp, kết quả giảm được 4,3 % huyết Báo cáo Khóa luận Tốt nghiệp Trang 8 SVTH: Trương Hùng Tuyết Như GVHD: Th.S Như Xuân Thiện Chân áp tâm trương (tối thiểu) và 3,5 % huyết áp tâm thu (tối đa). Những nghiên cứu gần đây cho thấy khoai lang tím còn chứa hàm lượng anthocyanin và vitamin C có tiềm năng chống oxy hóa lớn giúp cho cơ thể loại bỏ các gốc tự do một cách hiệu quả, giúp chống lão hóa, phòng ngừa bệnh tim mạch, ngăn ngừa ung thư, giảm huyết áp, ngăn ngừa các bệnh lý do gốc tự do gây ra. Ngoài ra khoai lang tím còn có các chất như chất như sắt, kali, vitamin C, acid folic có tác dụng kháng viêm làm mờ vết thâm, ngăn ngừa mụn nhọt, chữa vàng da,… 1.1.5 Tình hình sản xuất khoai lang trên Thế giới và Việt Nam Khoai lang là cây lương thực đứng thứ năm trên thế giới sau cây lúa, lúa mì, bắp và khoai mì (sắn). Trên thế giới, cây khoai lang được trồng ở 111 nước khác nhau, trong đó có 101 nước là các nước đang phát triển sản xuất và tiêu thụ hầu hết sản lượng khoai lang trên toàn thế giới, châu Á (31 nước), châu Phi (39 nước), châu Mĩ Latin (31 nước). Theo số liệu thống kê của FAO năm 2009, diện tích trồng khoai lang của thế giới là 8,17 triệu ha, trong đó 95% tại các nước đang phát triển, năng suất bình quân 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). Ở Việt Nam, khoai lang được trồng chủ yếu ở các tỉnh phía nam như Vĩnh Long, Kiên Giang, An Giang,…cho sản lượng khá lớn và mang lại nguồn thu nhập ổn định cho khu vực này. Diện tích, năng suất và sản lượng khoai lang ở Việt Nam được trình bày trong bảng Bảng 1.3: Diện tích, năng suất và sản lượng 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 316 370 419,2 436,7 486,2 442,8 tấn) Ngày nay khoai lang nói chung và khoai lang tím nói riêng được trồng ở nhiều nơi trên nước ta với sản lượng ngày càng tăng. Để tiêu thụ được lượng lớn khoai trên ngoài việc xuất khẩu, phụ vụ cho các món ăn đời thường thì làm nguyên liệu cho Báo cáo Khóa luận Tốt nghiệp Trang 9 SVTH: Trương Hùng Tuyết Như GVHD: Th.S Như Xuân Thiện Chân ngành công nghiệp thực phẩm, đặc biệt là ngành công nghiệp nước uống là một hướng đi mới và đầy triển vọng. Khoai lang tím với những thành phần dinh dưỡng có sẵn trong nó là một nguyên liệu tốt cho dòng nước uống từ rau củ quả, cả nước quả trong và nước quả đục (nectar). 1.2 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC UỐNG RAU QUẢ 1.2.1 Giới thiệu về đồ hộp rau quả Trong rau quả, những chất có giá trị dinh dưỡng cao nhất như đường, acid hữu cơ, vitamin…đều tập trung trong phần thịt rau quả. Nhờ có đầy đủ và cân đối các chất đó nên có hương vị rất thơm ngon. Đồ hộp nước rau quả rất phổ biến trên thị trường với nhiều chủng loại đa dạng, phong phú, nhưng chủ yếu dùng để uống, ngoài ra còn dùng để chế biến siro rau quả, rượu mùi, rượu lên men nhẹ, nước giải khát có gas, mứt,…sản phẩm này được sản xuất từ các loại rau quả được xử lý qua một vài công đoạn nhất định để thu lấy nước, có giá trị dinh dưỡng cao, cung cấp vitamin, khoáng chất,…tùy loại có tác dụng chữa bệnh. 1.2.2 Phân loại nước uống từ rau quả 1.2.2.1 Căn cứ theo mức độ tự nhiên: - Nước rau quả tự nhiên: Chế biến từ các loại rau quả tự nhiên, không pha đường, tinh dầu, chất màu,…Được dùng để uống trực tiếp hoặc để chế biến các loại nước quả ngọt, rượu mùi. - Nước rau quả hỗn hợp: Chế biến từ nhiều loại nước rau quả khác nhau, lượng nước quả pha thêm ≤ 35 % nước quả chín. - Nước quả pha đường: Để tăng vị ngọt nước quả. - Nước quả cô đặc: Chế biến bằng cách cô đặc nước quả tự nhiên theo phương pháp đun nóng (bốc hơi) hay phương pháp lạnh đông. 1.2.2.2 Căn cứ theo phương pháp bảo quản: - Nước quả thanh trùng: Đóng vào bao bì kín, thanh trùng bằng cách đun nóng trước hoặc sau khi ghép nắp kín. - Nước quả bảo quản lạnh: Bảo quản ở nhiệt độ 0 – 2 oC. Báo cáo Khóa luận Tốt nghiệp Trang 10 SVTH: Trương Hùng Tuyết Như GVHD: Th.S Như Xuân Thiện Chân - Nước quả nạp khí: Nạp CO2 để ức chế sự hoạt động của vi sinh vật và tăng tính chất giải khát. - Nước quả sulfit hóa: Bảo quản bằng SO2, dùng làm bán chế phẩm. - Nước quả rượu hóa: Pha rượu để ức chế sự hoạt động của vi sinh vật rồi đựng trong bao bì đã thanh trùng. 1.2.2.3 Căn cứ theo độ trong: - Nước quả không thịt quả: Dịch bào được tách ra khỏi mô rau quả. - Nước quả có thịt quả (nectar): Dịch bào lẫn với các mô được nghiền mịn và pha chế với nước đường. 1.2.3 Một số quy trình sản xuất nước uống rau quả tiêu biểu 1.2.3.1 Quy trình sản xuất nước quả không thịt quả Nguyên liệu Ép/ Xử lý thu dịch Bài khí Chọn lựa Đóng chai, ghép nắp Rửa Làm trong và ổn định độ trong Thanh trùng Cắt nhỏ Phối trộn Sơ chế Báo cáo Khóa luận Tốt nghiệp Sản phẩm Trang 11 SVTH: Trương Hùng Tuyết Như GVHD: Th.S Như Xuân Thiện Chân 1.2.3.2 Quy trình sản xuất nước quả có thịt quả Nguyên liệu Xay nghiền Bài khí Chọn lựa Chà Đóng chai, ghép nắp Rửa Thanh trùng Cắt nhỏ Chần/Hấp Phối trộn Đồng hóa Sản phẩm 1.2.3.3 Thuyết minh quy trình chung cho nước quả không thịt quả và nước quả có thịt quả  Lựa chọn, rửa, cắt nhỏ: Nhằm chọn ra những nguyên liệu phù hợp với yêu cầu sản xuất, giúp làm sạch nguyên liệu và chuẩn bị cho những công đoạn xử lý tiếp theo.  Chần: Trong sản xuất nectar chần giúp phá vỡ các liên kết, làm cho nguyên liệu dễ chà, giảm bớt mật độ vi sinh vật trên nguyên liệu, kéo dài thời gian bảo quản; đồng thời vô hoạt enzyme oxy hóa, bảo vệ màu sắc tự nhiên cho nguyên liệu.  Xay nghiền: Giúp cắt nhỏ nguyên liệu, phá vỡ lớp vỏ tế bào, hỗ trợ tăng hiệu suất cho quá trình chà,ép.  Chà: Giúp phân chia nguyên liệu thành 2 phần: bột chà hay puree chứa dịch cùng với thịt trái mịn và bã chà chứa các phần không sử dụng được như xơ, vỏ, cuống, hạt,…  Ép/ Xử lý thu dịch: Thu lấy dịch trong nguyên liệu, bỏ phần thịt quả của nguyên liệu.  Làm trong và ổn định độ trong: Giúp làm trong dịch nguyên liệu và duy trì độ trong đối với các sản phẩm nước quả trong. Báo cáo Khóa luận Tốt nghiệp Trang 12 SVTH: Trương Hùng Tuyết Như  GVHD: Th.S Như Xuân Thiện Chân Phối trộn: Giúp điều chỉnh các thành phần hóa học của sản phẩm, nhằm đáp ứng nhu cầu cảm quan của người tiêu dùng.  Đồng hóa: Sẽ tiếp tục làm giảm kích thước của thịt quả, tăng khả năng phân tán, lơ lửng, giảm hiện tượng tách lớp trong quá trình bảo quả sản phẩm.  Bài khí: Giúp quá trình thanh trùng ít bị phồng hộp, giảm các phẩn ứng hóa học, tạo độ chân không bên trong hộp và cải thiện tính chất dẫn nhiệt.  Đóng chai, ghép nắp: Làm giảm tối thiểu oxy hòa tan, giảm sự nhiễm khuẩn từ môi trường vào sản phẩm; Tạo vẽ mỹ quan cho sản phẩm; Tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình vận chuyển và phân phối sản phẩm.  Thanh trùng: Nhằm ức chế bất thuận nghịch enzyme và tiêu diệt một phần hệ vi sinh vật có trong sản phẩm, hạn chế chúng đến mức chấp nhận được trong sản phẩm. Nhờ vậy thời gian bảo quan sản phẩm kéo dài, chất lượng sản phẩm ổn định. Các phản ứng phân hủy xảy ra làm tổn thất các thành phần dinh dưỡng như vitamin trong sản phẩm. Các thành phần đường khử và acid amin sẽ tham gia phản ứng Maillard làm sản phẩm bị sậm màu.Quá trình thanh trùng được tiến hành trong thiết bị thanh trùng với thời gian và nhiệt độ thích hợp.  Bảo ôn: Sản phẩm sau khi hoàn thiện được đem bảo ôn trong 20 ngày nhằm phát hiện những sản phẩm không đạt yêu cầu về chế độ thanh trùng hay có bài khí hết không, đồng thời xem có biến đổi gì trong thời gian bảo quản sản phẩm trước khi đưa sản phẩm ra thị trường. Nước uống từ khoai lang tím cũng giống như các loại nước rau quả khác, cũng được sản xuất dựa trên quy trình công nghệ chung của nước uống từ rau quả. Tuy nhiên quá trình xử lý nguyên liệu có chút khác biệt so với các loại quả khác do thành phần chủ yếu của của khoai lang tím chính là tinh bột. Để thu được dịch khoai lang tím bán thành phẩm ta cần phải có công đoạn xử lý tinh bột. Vì thế ta cần phải biết rõ bản chất của tinh bột và cách xử lý để có được bán thành phẩm khoai lang tím có chất lượng tốt nhất. Báo cáo Khóa luận Tốt nghiệp Trang 13