LUẬN văn CÔNG NGHỆ hóa ĐÁNH GIÁ TÍNH CHẤT KHOAI LANG tím NHẬT và bước đầu THĂM dò lên MEN rượu từ KHOAI LANG tím NHẬT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ
------------

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

ĐÁNH GIÁ TÍNH CHẤT KHOAI LANG TÍM
NHẬT VÀ BƢỚC ĐẦU THĂM DÒ LÊN MEN
RƢỢU TỪ KHOAI LANG TÍM NHẬT

CÁN BỘ HƢỚNG DẪN
CNKH. Vƣơng Ngọc Chính
Kỹ sƣ Lƣơng Huỳnh Vũ Thanh

SINH VIÊN THỰC HIỆN
Lê Đoàn Ái Minh
MSSV: 2072183
Ngành: Công Nghệ Hóa Học-Khóa 33

Tháng 04/2011


Trƣờng Đại học Cần thơ

Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam

Khoa Công Nghệ

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

Bộ môn Công Nghệ Hóa Học

--------------------Cần Thơ, ngày tháng

năm 2010

PHIẾU ĐỀ NGHỊ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP
NĂM HỌC 2010 – 2011

1. Họ và tên cán bộ hƣớng dẫn
Vƣơng Ngọc Chính
Lƣơng Huỳnh Vũ Thanh
2. Tên đề tài: “Đánh giá tính chất khoai lang tím Nhật và bước đầu thăm dò lên
men rượu từ khoai lang tím Nhật”
3. Địa điểm thực hiện: Phòng thí nghiệm hóa hữu cơ, bộ môn Công nghệ Hóa học,
khoa Công nghệ, trƣờng Đại học Cần Thơ.
4. Số lƣợng sinh viên thực hiện: 01 sinh viên.
5. Họ và tên sinh viên: Lê Đoàn Ái Minh
Lớp: công nghệ hóa học

MSSV: 20 72183
Khóa 33

6. Mục tiêu đề tài
Đánh giá tính chất của khoai lang tím Nhật đƣợc trồng Đà Lạt và Vĩnh Long.
Và bƣớc đầu lên men tạo sản phẩm rƣợu khoai lang tím có tác dụng tốt cho sức
khỏe của con ngƣời nhờ khả năng kháng oxy hóa của anthocyanin.
7. Các nội dung chính của đề tài
Đánh giá lựa chọn nguồn nguyên liệu khoai lang tím Nhật đƣợc trồng ở hai
vùng khác nhau

Khảo sát quá trình lên men rƣợu khoai lang tím Nhật
 Loại men thích hợp
 Tỉ lệ men so với xôi khoai quy khô (g/g) thích hợp
 Tỉ lệ nƣớc chan so với xôi khoai quy khô (ml/g) thích hợp
 Thời gian lên men thích hợp


 Đánh giá sản phẩm rƣợu khoai lang tím Nhật

8. Yêu cầu hỗ trợ cho việc thực hiện đề tài: hóa chất và thiết bị.
9. Kinh phí dự trù cho việc thực hiện đề tài: 500000 đồng.

DUYỆT CỦA CÁN BỘ CƠ SỞ

Lƣơng Huỳnh Vủ Thanh

DUYỆT CỦA CÁN BỘ HƢỚNG DẪN

Vƣơng Ngọc Chính


LỜI CẢM ƠN
Bắt tay vào nghiên cứu một vấn đề thực sự là một công việc không dễ dàng.
Luận văn tốt nghiệp đại học không những là một sự tổng kết những kiến thức trong
bốn năm học mà còn là một công trình rất có ý nghĩa, tạo điều kiện cho sinh viên
làm việc khoa học. Ba tháng thực hiện luận văn đã giúp tôi rèn luyện khả năng làm
việc một cách độc lập, học cách tiếp cận những vấn đề mới, giúp tôi có điều kiện
tiếp xúc, điều khiển trực tiếp các thiết bị - điều mà một kỹ sƣ Công nghệ Hoá cần
biết, giúp tôi trƣởng thành hơn trong vai trò của một kỹ sƣ Công nghệ Hoá tƣơng
lai. Để có đƣợc kết quả đó là nhờ công ơn của biết bao ngƣời thân bên cạnh.

Xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Lƣơng Huỳnh Vủ Thanh là ngƣời đã
trực tiếp hƣớng dẫn và tận tình chỉ bảo tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn.
Tôi cũng xin gửi lời biết ơn chân thành đến cô Vƣơng Ngọc Chính đã rất nhiệt
tình giải đáp những thắc mắc, giúp đỡ trong thời gian thực hiện luận văn.
Cùng với các bạn sinh viên nhóm luận văn, xin chân thành cảm ơn quý thầy
cô-bộ môn công nghệ hóa, đã tạo điều kiện vật chất và tinh thần cho tôi hoàn thành
luận văn.
Cùng với toàn thể sinh viên lớp Công Nghệ Hóa học khóa 33, xin gửi lời biết
ơn chân thành đến tất cả quý thầy cô Trƣờng Đại học Cần Thơ, quý thầy cô Bộ môn
Công Nghệ Hoá học, Khoa Công Nghệ đã nhiệt tình giảng dạy, chỉ bảo những kiến
thức cơ sở, chuyên ngành bổ ích phục vụ cho công tác luận văn.
Cảm ơn gia đình và những ngƣời thân yêu nhất đã luôn là chỗ dựa vững chắc,
là nguồn động lực cho tôi vững bƣớc.
Cũng với lời cảm ơn chân thành và thân ái xin gửi về các bạn sinh viên trong
tập thể Công Nghệ Hoá K33, những ngƣời bạn luôn luôn sẵn sàng chia sẻ, giúp đỡ
tôi trong mọi lúc.
Dù rất cố gắng nhƣng trong luận văn cũng không tránh khỏi những thiếu sót,
rất mong quý thầy cô chỉ dẫn thêm.
Cần Thơ, ngày 15 tháng 04 năm 2011
Lê Đoàn Ái Minh


LỜI MỞ ĐẦU
Rƣợu là sản phẩm lên men có truyền thống lâu đời, nó là thức uống quen
thuộc không chỉ của ngƣời Việt Nam mà của tất cả mọi ngƣời trên thế giới. Uống
một lƣợng rƣợu thích hợp, giúp tăng cƣờng khả năng tiết dịch vị, giúp ăn ngon
miệng và dể tiêu hóa. Rƣợu đƣợc dùng trong các bữa tiệc từ sang trọng đến đơn
giản hay chỉ là buổi hợp mặt thông thƣờng. Theo xu hƣớng mới của thế giới, rƣợu
không chỉ chú trọng ở độ cồn mà còn lƣu ý nhiều đến màu sắc và lợi ích của sản
phẩm rƣợu mang lại. Dòng rƣợu vang ngày nay khá phổ biến nhƣ rƣợu mận, rƣợu

sơ ri, rƣợu mơ chuối, và sản phẩm mới là rƣợu dừa. Trong đó dòng rƣợu nho nổi
tiếng từ lâu đời không chỉ bởi hƣơng vị đặc trƣng của nho mà còn lợi ích mà quả
nho đem lại. Vỏ quả nho giàu tanin và anthocyanin có tác dụng kháng khuẩn, chống
lảo hóa, ngăn ngừa ung thƣ đƣờng ruột.
Theo xu hƣớng này, chúng tôi thực hiện đề tài “Khảo sát tính chất khoai lang
tím Nhật và bƣớc đầu lên men rƣợu khoai lang tím Nhật”.
Khoai lang tím Nhật có màu sắc tím đẹp tự nhiên của anthocyanin. Bên cạnh
đó anthocyanin có tính kháng oxy hóa cao, ngừa ung thƣ ruột hiệu quả. Với mục
đích tạo sản phẩm giàu anthocyanin chúng tôi thực hiện đề tài này với các nội dung
chính
Đánh giá nguyên liệu khoai lang tím Nhật đƣợc trồng ở hai vùng khác nhau
Đà Lạt và Vĩnh Long thông qua
Đánh giá cảm quan bột và xôi khoai khoai lang tím Nhật
Đánh giá chỉ tiêu lý hóa của khoai lang tím Nhật thông qua giản đồ RVU
Đánh giá thông qua khả năng kháng oxy hóa của khoai lang tím Nhật
Đánh giá khả năng lên men của khoai lang tím Nhật
Và đồng thời khảo sát quá trình lên men của xôi khoai tím Nhật
Khảo sát loại men thích hợp
Khảo sát tỉ lệ men so với xôi khoai quy khô (g/g) thích hợp cho quá trình
lên men
Khảo sát ảnh hƣởng của tỉ lệ nƣớc chan so với xôi khoai quy khô (ml/g) và
thời gian lên men đến quá trình lên men
Bƣớc đầu đánh giá sản phẩm rƣợu khoai lang tím Nhật


NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƢỚNG DẪN


-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN


-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


MỤC LỤC
Bìa phụ
Phiếu đề nghị đề tài
Nhận xét của cán bộ hƣớng dẫn
Nhận xét của cán bộ phản biện
Lời cảm ơn ................................................................................................................ ii
Lời mở đầu ................................................................................................................ iii
Mục lục ...................................................................................................................... v
Danh mục hình ........................................................................................................ viii
Danh mục bảng ......................................................................................................... x
CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN
1.1 Tổng quan về khoai lang tím .............................................................................. 1
1.1.1 Giới thiệu chung về khoai lang tím .................................................................. 1
1.1.2 Các công trình nghiên cứu về khoai lang tím .................................................. 4
1.2 Tổng quan về tinh bột ......................................................................................... 4
1.2.1 Giới thiệu về tinh bột ....................................................................................... 6
1.2.2 Tính chất của tinh bột ....................................................................................... 5
1.2.2.1 Tính chất vật lý.............................................................................................. 6
1.2.2.2 Tính chất hóa học đặc trƣng của tinh bột ...................................................... 9
1.3 Tổng quan về anthocyanin ................................................................................. 10
1.3.1 Giới thiệu về anthocyanin ............................................................................... 10
1.3.2 Các yếu tố hƣởng đến độ bền màu của anthocyanin ....................................... 12
1.3.3 Ứng dụng của anthocyanin.............................................................................. 13

1.4 Tổng quan về rƣợu ............................................................................................. 14
1.4.1 Giới thiệu chung về enzyme amylase ............................................................. 14
1.4.2 Khái quát quá trình lên men rƣợu ................................................................... 16
1.4.3 Các yếu tố ảnh hƣởng đến tốc độ phản ứng của enzyme ................................ 17


1.4.3.1 Ảnh hƣởng của nồng độ đƣờng .................................................................... 17
1.4.3.2 Ảnh hƣởng của nồng độ enzyme.................................................................. 17
1.4.3.3 Ảnh hƣởng của nhiệt độ ............................................................................... 17
1.4.3.4 Ảnh hƣởng của pH ....................................................................................... 18
1.4.3.5 Ảnh hƣởng của các chất hoạt hóa ................................................................ 18
1.4.3.6 Ảnh hƣởng của các chất kiềm hãm .............................................................. 18
1.4.4 Nấm mốc và nấm men trong men ................................................................... 19
1.4.5 Một số quá trình lên men từ các nguồn nguyên liệu khác .............................. 20
CHƢƠNG II PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1 Mục đích và nội dung nghiên cứu ...................................................................... 25
2.1.1 Mục đích.......................................................................................................... 25
2.1.2 Nội dung nghiên cứu ....................................................................................... 25
2.2 Địa điểm, nguyên liệu, hóa chất và dụng cụ nghiên cứu ................................... 26
2.2.1 Địa điểm .......................................................................................................... 26
2.2.2 Nguyên liệu ..................................................................................................... 26
2.2.3 Hóa chất .......................................................................................................... 26
2.2.4 Dụng cụ nghiên cứu ........................................................................................ 26
2.3 Chuẩn bị và đánh giá nguyên liệu ...................................................................... 26
2.3.1 Chuẩn bị nguyên liệu đầu ................................................................................ 26
2.3.2 Đánh giá nguyên liệu ...................................................................................... 28
2.3.2.1 Đánh giá cảm quan nguyên liệu ................................................................... 28
2.3.3.2 Đánh giá chỉ tiêu lý hóa của nguyên liệu thông qua giản đồ RVU .............. 28
2.3.3.3 Đánh giá khả năng kháng oxy hóa của cao chiết từ khoai lang ................... 30
2.3.3.5 Đánh giá nguyên liệu qua quá trình lên men ............................................... 38

2.4 Khảo sát quá trình lên men................................................................................. 39
2.4.1 Khảo sát ảnh hƣởng của sản phẩm men đến chất lƣợng rƣợu ........................ 40
2.4.2 Khảo sát ảnh hƣởng của tỉ lệ men so với xôi khoai quy khô (g/g) đến chất
lƣợng rƣợu ................................................................................................................ 41


2.4.3 Khảo sát ảnh hƣởng của tỉ lệ nƣớc chan so với xôi khoai quy khô (ml/g) và
thời gian lên men đến chất lƣợng rƣợu .................................................................... 41
2.5 Đánh giá sản phẩm rƣợu khoai lang tím Nhật ................................................... 42
CHƢƠNG III KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
3.1 Chuẩn bị và đánh giá nguyên liệu ...................................................................... 45
3.1.1 Chuẩn bị nguyên liệu đầu ................................................................................ 46
3.1.2 Đánh giá nguyên liệu ...................................................................................... 46
3.1.2.1 Đánh giá cảm quan nguyên liệu ................................................................... 47
3.1.2.2 Đánh giá chỉ tiêu lý hóa của nguyên liệu thông qua giản đồ RVU .............. 47
3.1.2.3 Đánh giá khả năng kháng oxy hóa của cao chiết từ khoai lang ................... 49
3.1.2.4 Đánh giá nguyên liệu qua quá trình lên men ............................................... 49
3.2 Khảo sát quá trình lên men................................................................................. 57
3.2.1 Khảo sát ảnh hƣởng của sản phẩm men đến chất lƣợng rƣợu ........................ 57
3.2.2 Khảo sát ảnh hƣởng của tỉ lệ men so với xôi khoai quy khô (g/g) đến chất
lƣợng rƣợu ................................................................................................................ 59
3.2.3 Khảo sát ảnh hƣởng của tỉ lệ nƣớc chan so với xôi khoai quy khô (ml/g) và
thời gian lên men đến chất lƣợng rƣợu .................................................................... 61
3.4 Đánh giá sản phẩm rƣợu khoai lang tím Nhật ................................................... 66
CHƢƠNG IV KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
4.1 Kết luận .............................................................................................................. 69
4.2 Định hƣớng nghiên cứu tiếp theo ....................................................................... 69
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
Đề cƣơng chi tiết

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 Sản lƣợng khoai lang trên thế giới năm 2009 ............................................ 3
Bảng 1.2 Thành phần hóa học trung bình của khoai lang ......................................... 4
Bảng 1.4 Thành phần hóa học trung bình của khoai lang ......................................... 5
Bảng 1.5 Thành phần hóa học của tế bào nấm men ................................................. 20
Bảng 3.1 Kết quả đánh giá cảm quan hai loại khoai lang ........................................ 47
Bảng 3.2 Kết quả phân tích sơ bộ hóa thực vật ....................................................... 51
Bảng 3.3 Kết quả kiểm tra DPPH ở nồng độ 1mg/ml .............................................. 53
Bảng 3.4 Kết quả của quá trình lên men hai loại khoai lang ................................... 55
Bảng 3.5 Kết quả chọn loại men .............................................................................. 57
Bảng 3.6 Kết quả khảo sát tỉ lệ men ........................................................................ 59
Bảng 3.7 Kết quả khảo sát tỉ lệ nƣớc chan so với xôi khoai quy khô sau một ngày
chan nƣớc ................................................................................................................. 61
Bảng 3.8 Kết quả khảo sát tỉ lệ nƣớc chan so với xôi khoai quy khô sau hai ngày
chan nƣớc ................................................................................................................. 61
Bảng 3.9 Kết quả khảo sát tỉ lệ nƣớc chan so với xôi khoai quy khô sau ba ngày
chan nƣớc ................................................................................................................. 62
Bảng 3.10 Kết quả khảo sát tỉ lệ nƣớc chan so với xôi khoai quy khô sau bốn ngày
chan nƣớc ................................................................................................................. 63
Bảng 3.11 Kết quả đánh giá sản phẩm ..................................................................... 67
Bảng 3.12 Kết quả đánh giá cảm quan ..................................................................... 67


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Khoai lang tím và món ăn từ khoai lang ................................................... 1
Hình 1.2: Cấu trúc của Amylose ............................................................................... 5
Hình 1.3: Cấu trúc của amylopectin. ......................................................................... 6
Hình 1.4: Sự trƣơng nở của tinh bột ......................................................................... 7

Hình 1.5: Phản ứng thủy phân của tinh bột ............................................................... 9
Hình 1.6: Quá trình cắt mạch tinh bột ....................................................................... 9
Hình 1.7: Cấu trúc cơ bản của aglucon của anthocyanin ......................................... 10
Hình 1.8: Bảng 6 nhóm anthocyanin phổ biến trong tự nhiên ................................. 11
Hình 1.9: Cấu trúc chuyển hóa của anthocyanin (cyanindin-3-O-glucoside) ở môi
trƣờng pH khác nhau ................................................................................................ 13
Hình 1.10: Sơ đồ phân loại enzim amylase .............................................................. 15
Hình 1.11: Sơ đồ phân loại enzim amylase .............................................................. 16
Hình 1.12: Quy trình sản xuất rƣợu Gạo ................................................................. 21
Hình 1.13: Quy trình sản xuất rƣợu khoai mì .......................................................... 22
Hình 1.14: Quy trình sản xuất rƣợu Ngô ................................................................ 22
Hình 2.1 : Sơ đồ chuẩn bị bột khoai và xôi khoai .................................................... 27
Hình 2.2 : Giản đồ RVU cơ bản của tinh bột ........................................................... 29
Hình 2.3: Sơ đồ phân tích sơ bộ hóa thực vật .......................................................... 31
Hình 2.4: Sơ đồ chiết anthocyanin với dung môi chiết – cồn 96 ............................. 32
Hình 2.5: Hình phổ anthocyanin theo pH ................................................................ 33
Hình 2.6: Sơ đồ thiết lập công thức tính hàm lƣợng anthocyanin ........................... 34
Hình 2.7: Phản ứng bắt gốc tự do của DPPH ........................................................... 37
Hình 2.8: Quy trình đo độ rƣợu của dung dịch ........................................................ 38
Hình 2.9: Sơ đồ khảo sát quá trình lên men ............................................................. 39
Hình 3.1: Khoai lang tím Nhật Vĩnh Long, khoai lang tím Nhật Đà Lạt ................ 45
Hình 3.2: Sơ đồ chuẩn bị bột và xôi khoai lang ....................................................... 46
Hình 3.3: Giản đồ RVU và bảng kết quả các thông số của giản đồ RVU ............... 48


Hình 3.4: Đồ thị biểu diễn độ nhớt đỉnh, độ nhớt ổn định và độ nhớt cuối của hai
loại khoai lang tím Nhật ........................................................................................... 49
Hình 3.5: Sơ đồ phân tích sơ bộ hóa thực vật .......................................................... 50
Hình 3.6: Sơ đồ chiết tách anthocyanin ................................................................... 52
Hình 3.7:Biểu diễn hàm lƣợng anthocyanin và giá trị phần trăm ức chế gốc tự do .53

Hình 3.8: Đồ thị biểu diễn kết quả tính IC50 ............................................................ 54
Hình 3.9: Đồ thị Biểu diễn hàm lƣợng anthocyanin và EtOH (%) thu đƣợc ........... 55
Hình 3.10: Đồ thị biểu diễn hàm lƣợng anthocyanin (%) và hàm lƣợng cồn tuyệt đối
(%) khảo sát loại men ............................................................................................... 58
Hình 3.11: Đồ thị biểu diễn hàm lƣợng anthocyanin (%) và hàm lƣợng cồn tuyệt đối
(%) khảo sát tỉ lệ men............................................................................................... 60
Hình 3.12: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi anthocyanin theo ngày lên men với
các tỉ lệ nƣớc chan so với xôi khoai quy khô khác nhau ......................................... 63
Hình 3.13: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ cồn tuyệt đối theo ngày lên men với các
tỉ lệ nƣớc chan khác nhau ......................................................................................... 64
Hình 3.15: Sơ đồ lên men......................................................................................... 67
Hình 3.16: Sản phẩm rƣợu khoai lang ..................................................................... 67


CHƢƠNG I
TỔNG QUAN


1.1Tổng quan về khoai lang[1,2,7,9,35,36,37]
1.1.1 Giới thiệu chung về khoai lang
Khoai lang là cây lƣơng thực quan trọng đƣợc trồng rộng rãi ở nhiều vùng
khác nhau trên thế giới nhƣ: Châu Á, Châu Phi và Châu Mỹ La Tinh. Ở Việt Nam,
khoai lang là cây lƣơng thực truyền thống đứng thứ ba sau lúa, ngô và đứng thứ hai
về giá trị kinh tế sau khoai tây.
Khoai lang có tên khoa học là (Ipomoea batatas [Lam]), thuộc loài thảo dạng
dây leo sống lâu năm.[2]
Lá mọc so le hình tim hay xẻ thùy
Hoa có tràng hợp và kích thƣớc trung bình.
Củ có hình dáng thon hay hơi tròn, lớp vỏ nhẵn nhụi, thịt có màu cam, tím,
vàng hay trắng.

Hình 1.1 Khoai lang tím và món ăn từ khoai lang
Thịt khoai lang có nhiều màu sắc khác nhau. Đó là điều đặc biệt của chúng.
Màu sắc của thịt khoai lang có nhiều ý nghĩa, mang đến giá trị dinh dƣỡng cho củ
khoai lang. Khoai lang tím giàu sắc tố anthocyanin, màu vàng, cam thể hiện sắc tố
của hợp chất carotenoid hay flavonoid. Đây là những hợp chất có tác dụng chống
oxy hóa, ngừa ung thƣ hiệu quả đã đƣợc thế giới biết đến.[7,9,35]
Trên thế giới rất ƣa chuộng khoai lang đặc biệt là khoai lang có lớp thịt có
màu sắc tƣơi đẹp nhƣ khoai lang tím, khoai lang vàng. Màu sắc của thịt khoai lang
không những có lợi cho sức khỏe, mà còn góp phần làm tăng thêm sự hấp dẫn cho
món ăn. Thật vậy khoai lang là những món ăn quen thuộc ở nhà hàng hay lề đƣờng
của nhiều nƣớc. Ở Trung Quốc, Nhật Bản, khoai lang luộc hay nƣớng đƣợc bán
suốt mùa đông. Hay khoai lang đƣợc chế biến với một số gia vị khác đƣợc tìm thấy
ở nhà hàng tại Đài Loan, tại Hàn Quốc, một số nhà hàng pizza nhƣ Pizza Hut và


Dominoes phục vụ món pizza có thành phần là khoai lang. Và nhiều nƣớc khác trên
thế giới cũng có những món ăn đƣợc chế biến khác nhau từ khoai lang[ 35,37].
Bảng 1.1 Sản lƣợng khoai lang trên thế giới năm 2009[7]
Quốc gia

Triệu tấn

china

80,5

Nigeria

3,3

Uganda

2,7

Indonesia

1,88

Vietnam

1,32

Tanzania

1,31

India

1,1

Japan

1,0

World

106,5

Khoai lang tím rất đƣợc ƣa chuộng trên thị trƣờng Việt Nam ngày nay là loại

khoai lang tím giống Nhật (khoai lang tím Nhật). Khoai lang tím Nhật ngọt và khi
nấu chín dể bóc vỏ. Lớp thịt màu tím thẫm là anthocyanin. Củ khoai lang giàu
carbonhydrate cung cấp năng lƣợng, ngoài ra nó còn bổ sung một số nguyên tố vi
lƣợng và một số ít vitamine cần thiết cho cơ thể. Khoai lang là loại thực phẩm giàu
cacbonhydrate, ngoài tinh bột khoai lang còn chứa chất xơ, đƣờng tốt cho sức khỏe.


Năng lƣợng đƣợc cung cấp từ 100g khoai lang là 360Kj
]

Bảng 1.2 Thành phần hóa học trung bình của khoai lang[1
Thành phần

Hàm lƣợng (%)

Nƣớc

68,1

Gluxit

27,9

Protit

1,5

Chất béo

0,5

Xenlulose

0,9

Tro

1,0

Khoai lang tím chƣa thật sự đƣợc nghiên cứu. Điểm đáng chú ý nhất của khoai
lang tím là anthocyanin trong lớp thịt của khoai lang.

1.1.2 Các công trình nghiên cứu về khoai lang tím
Trên thế giới, khoai lang đƣợc biết đến là thực phẩm chứa anthocyanin. Trên
lĩnh vực thực phẩm khoai lang tím chƣa thật sự có một nghiên cứu nào sâu sắc về
anthocyanin. Sản phẩm rƣợu vang khoai lang tím chƣa có mặt trên thị trƣờng thế
giới.
Trong nƣớc, khoai lang tím là loại ngủ cốc đƣợc đánh giá cao bởi màu sắc tím
tự nhiên của anthocyanin, nó vƣợt trội hơn hẳn tất cả các loại ngủ cốc thông thƣờng
về phƣơng diện này. Trên ý tƣởng đƣa màu sắc hấp dẫn ấy vào sản phẩm thực
phẩm, sinh viên Hồ Thanh Sang – khóa 32 – bộ môn công nghệ thực phẩm thuộc
khoa nông nghiệp và sinh học ứng dụng - Trƣờng Đại học Cần Thơ đã nghiên cứu
lên men rƣợu khoai lang tím Nhật và sản phẩm rƣợu khoai với màu sắc tím đẹp đã
mang lại giải nhì sáng tạo cho sinh viên này năm 2010. Tuy nhiên anthocyanin
trong khoai lang chƣa đƣợc tìm hiểu đầy đủ. Đồng thời, hàm lƣợng anthocyanin
cũng nhƣ khả năng kháng oxy hóa của chúng hoàn toàn không đƣợc nhắc đến.

1.2 Tổng quan về tinh bột
Trong quá trình lên men tinh bột đƣợc thủy phân tạo đƣờng và đƣờng đƣợc
nấm men sử dụng trong công đoạn đƣờng hóa. Trong các loại ngủ cốc cũng nhƣ

khoai lang tinh bột chiếm hàm lƣợng khá cao. Vì vậy tinh bột là yếu tố quan trọng,
ảnh hƣởng đến quá trình lên men cũng nhƣ hiệu suất thu cồn.

1.2.1 Giới thiệu về tinh bột[3,4,5,6,21,23,24]
Tinh bột là sản phẩm quang hợp của cây xanh. Trong tế bào thực vật hạt lạp
tổng hợp tinh bột từ các glucoside hòa tan. Tinh bột đƣợc giữ lại trong các bộ phận
của cây nhƣ củ, rễ, quả, hạt, thân với hàm lƣợng từ 2 – 70%, trong lá thƣờng không
quá 1 – 2%. Tinh bột ở dƣới dạng hạt có cấu trúc, kích thƣớt, hình dáng khác nhau
phụ thuộc vào giống cây và điều kiện trồng trọt.
Tinh bột là loại polysaccharide khối lƣợng phân tử cao gồm các đơn vị
glucose đƣợc nối với nhau bởi các liên kết  - glucoside, có công thức hóa học là
(C6H12O6)n, ở đây n có thể từ vài trăm đến hơn 1 triệu. Nó bao gồm hai
polysaccharide khác nhau là: amylose và amylopectin. Thông thƣờng tỉ lệ amylose
và amylopectin xấp xỉ ¼.
Bảng 1.3 Đặc điểm của một số tinh bột[3,4,5]
Nguồn

Hàm lƣợng
amylose, %

Hàm lƣợng
amylopectin, %

Hạt ngô

24

76

Nếp

0.3

99.7

Đậu xanh

54

46

Lúa

18.5

81.5

Khoai tây

20

80

Sắn

17

83

1.2.1.1 Thành phần cấu trúc của amylose[3,4,5,31]
Amylose là loại mạch thẳng, chuỗi dài từ 500-2000 đơn vị glucose, liên kết
bởi liên kết  -1,4 glycosidic. Có hai loại amylose:
 Amylose có mức độ trùng hợp thấp (khoảng 2000) thƣờng không có
cấu trúc bất thƣờng và bị phân hủy hoàn toàn bởi enzyme  - amylaza.
 Amylose có mức độ trùng hợp lớn hơn, loại này có cấu trúc án ngữ đối
với enzyme  - amylaza nên chỉ bị phân hủy 60%.


Trong hạt tinh bột, trong dung dịch hoặc ở trạng thái thoái hóa amylose
thƣờng có cấu trúc hình mạch giãn. Khi thêm tác nhân kết tủa vào, amylose mới
chuyển thành dạng xoắn ốc. Mỗi vòng xoắn ốc gồm 6 đơn vị glucose. Đƣờng kính
của xoắn ốc là 12.97Ao, chiều cao của vòng xoắn ốc là 7.91Ao. Các nhóm hydroxyl
của các gốc glucose đƣợc bố trí ở phía ngoài xoắn ốc, bên trong là các nhóm C-H.

Hình 1.2 Cấu trúc của Amylose

1.1.2.2 Thành phần cấu trúc của amylopectin[3,4,5,31]
Amylopectin là polymer mạch nhánh, ngoài mạch chính có liên kết α-1,4
glucoside còn có nhánh liên kết với mạch chính bằng liên kết α-1,6 glucoside.

Hình 1.3 Cấu trúc của Amylopectin
Mối liên kết nhánh này làm cho phân tử trở nên cồng kềnh hơn, chiều dài của
chuổi mạch nhánh này khoảng 25-30 đơn vị glucose. Phân tử amylopectin có thể
chứa tới 100000 đơn vị glucose.

1.2.2 Tính chất của tinh bột[3,4,5,22]
1.2.2.1 Tính chất vật lý
Độ tan của tinh bột

Amylose mới tách từ tinh bột có độ hòa tan cao hơn nhƣng không bền nên
nhanh chóng bị thoái hóa nên không hòa tan trong nƣớc. Amylopectin khó tan trong
nƣớc ở nhiệt độ thƣờng mà chỉ tan trong nƣớc nóng.
Tinh bột bị kết tủa trong cồn, vì vậy cồn là tác nhân tốt để tăng hiệu quả thu
hồi tinh bột.
Tính trương nở của tinh bột
Khi ngâm tinh bột vào trong nƣớc thì thể tích hạt tăng do sự hấp phụ nƣớc,
làm cho hạt tinh bột trƣơng phồng lên. Hiện tƣợng này gọi là sự trƣơng nở của hạt
tinh bột. Độ tăng kích thƣớc trung bình của một số loại tinh bột khi ngâm vào nƣớc
nhƣ tinh bột bắp (9.1%), tinh bột khoai tây (12.7%), tinh bột sắn (28.4%).

Hình 1.4 Sự trƣơng nở của tinh bột
Tính chất hồ hóa của tinh bột
Nhiệt độ để phá vỡ hạt chuyển tinh bột từ trạng thái ban đầu có mức oxy hóa
khác nhau thành dung dịch keo gọi là nhiệt độ hồ hóa.
Phần lớn tinh bột bị hồ hóa khi nấu và các biến đổi hóa lý khi hồ hóa nhƣ sau:
hạt tinh bột trƣơng lên, tăng độ trong suốt và độ nhớt, các phân tử mạch thẳng và
nhỏ thì hòa tan và sau đó tự liên hợp với nhau để tạo thành gel. Tinh bột biểu hiện
tính ái nƣớc do sự tồn tại của nhóm -OH trong cấu tạo của amylose và amylopectin.
Khi gia nhiệt, sự phân tán của những hạt tinh bột sẽ làm yếu liên kết hydro nội phân
tử giữa các mạch polymer và kết quả là hạt tinh bột sẽ trƣơng nở. Sự trƣơng nở này
là sự bắt đầu mạnh mẽ của hiện tƣợng tạo gel.
Tuy nhiên, nhiệt độ hồ hóa không phải là một điểm mà là một khoảng nhiệt độ
nhất định. Các điều kiện phụ thuộc nhiệt độ hồ hóa nhƣ: nguồn gốc của tinh bột,
kích thƣớc hạt, pH mà nhiệt độ phá vỡ cấu trúc và trƣơng nở của tinh bột biến đổi
một cách rộng lớn.
Độ nhớt của hồ tinh bột

Một trong những tính chất quan trọng của tinh bột có ảnh hƣởng đến chất
lƣợng của nhiều sản phẩm thực phẩm đó là độ nhớt và độ dẻo. Phân tử tinh bột có
nhiều nhóm hydroxyl có khả năng liên kết đƣợc với nhau làm cho phân tử tinh bột
tập hợp lại, giữ nhiều nƣớc hơn khiến cho dung dịch có độ đặc, độ dính và có độ
nhớt cao hơn. Yếu tố chính ảnh hƣởng đến độ nhớt của dung dịch tinh bột là đƣờng
kính biểu kiến của các phân tử hoặc các hạt phân tán, đặc tính bên trong của tinh bột
nhƣ kích thƣớc, thể tích, cấu trúc, và sự bất đối xứng của phân tử. Nồng độ tinh bột,
pH, nhiệt độ, tác nhân oxi hóa, các thuốc thử phá hủy liên kết hydro đều làm cho
tƣơng tác của các phân tử tinh bột thay đổi, do đó làm thay đổi độ nhớt của dung
dịch tinh bột.
Khả năng tạo gel và sự thoái hóa gel
Tinh bột sau khi hồ hóa và để nguội, các phân tử sẽ tƣơng tác nhau và sắp xếp
lại một cách có trật tự để tạo thành gel tinh bột và có trúc mạng ba chiều. Để tạo
đƣợc gel thì dung dịch tinh bột phải có nồng độ đậm đặc vừa phải, phải đƣợc hồ hóa
để chuyển tinh bột thành trạng thái hòa tan và sau đó để nguội ở trạng thái yên tĩnh.
Trong gel tinh bột chỉ có các liên kết hydro tham gia, có thể nối trực tiếp các mạch
polyglucoside hoặc gián tiếp qua các phân tử nƣớc.
Khi gel tinh bột để nguội một thời gian dài sẽ co lại và lƣợng dịch thể sẽ thoát
ra, gọi là sự thoái hóa. Quá trình này sẽ càng tăng mạnh nếu gel để ở lạnh đông rồi
sau đó cho tan giá.
Tính hấp phụ của tinh bột
Hạt tinh bột có cấu tạo lỗ xốp nên khi tƣơng tác với chất bị hấp phụ thì bề mặt
trong và ngoài của tinh bột đều tham dự. Chất hấp phụ trên tinh bột không chỉ hấp
thụ trên bề mặt tinh bột mà còn hấp phụ bên trong hạt tinh bột, do đó cần cung cấp
sự cân bằng ổn định để hấp phụ tích cực.
Tinh bột đƣợc sử dụng để hấp phụ chất lỏng, quyết định độ ẩm của sản phẩm.
Vì vậy trong quá trình bảo quản, sấy và chế biến cần phải hết sức quan tâm tính chất
này. Các ion liên kết với tinh bột thƣờng ảnh hƣởng đến khả năng hấp phụ của tinh
bột. Khả năng hấp phụ của các loại tinh bột phụ thuộc vào cấu trúc bên trong của

hạt và khả năng trƣơng nở của chúng. Và những chất khác nhƣ chất nhầy, chất có
độ nhớt cao cũng đƣợc hấp phụ trên tinh bột.
Khả năng hấp phụ nước và khả năng hòa tan của tinh bột
Xác định khả năng hấp thụ nƣớc và khả năng hòa tan của tinh bột cho phép
điều chỉnh đƣợc tỉ lệ dung dịch tinh bột và nhiệt độ cần thiết trong quá trình sản


xuất công nghiệp, nó còn có ý nghĩa trong quá trình bảo quản, sấy và chế biến thủy
nhiệt. Rất nhiều tính chất chức năng của tinh bột phụ thuộc vào tƣơng tác của tinh
bột và nƣớc (tính chất thủy nhiệt, sự hồ hóa, tạo gel, tạo màng). Ngoài ra, nó cũng là
cơ sở để lựa chọn tinh bột biến hình thích hợp cho từng ứng dụng cụ thể. Ví dụ: Để
sản xuất các sản phẩm nƣớc uống hòa tan nhƣ cà phê, trà hòa tan thì nên chọn tinh
bột biến hình nào có độ hòa tan cao nhất.

1.2.2.2 Tính chất hóa học đặc trưng của tinh bột[3,4,5,22,32]
Phản ứng thủy phân
Một tính chất quan trọng của tinh bột là quá trình thủy phân liên kết giữa các
đơn vị glucose bằng acid hoặc bằng enzyme. Acid có thể thủy phân tinh bột ở dạng
hạt ban đầu hoặc ở dạng hồ hóa, còn enzyme chỉ thủy phân hiệu quả ở dạng hồ hóa.
Một số enzyme thƣờng dùng là α- amylaza, β- amylaza.. Acid và enzyme đều thủy
phân các phân tử tinh bột bằng cách thủy phân liên kết α-D (1,4) glycoside. Đặc
trƣng của phản ứng này là sự giảm nhanh độ nhớt và sinh ra đƣờng.

Hình 1.5 Phản ứng thủy phân của tinh bột
Các nhóm hydroxyl trong tinh bột có thể bị oxy hóa tạo thành aldehyd, ceton
và tạo thành các nhóm carboxyl. Quá trình oxy hóa thay đổi tùy thuộc vào tác nhân
oxy hóa và điều kiện tiến hành phản ứng. Quá trình oxy hóa tinh bột trong môi
trƣờng kiềm bằng hypocloride là một trong những phản ứng dùng tạo ra nhóm
carboxyl trên tinh bột và một số lƣợng nhóm carbonyl. Quá trình này còn làm giảm
chiều dài mạch tinh bột và tăng khả năng hòa tan trong nƣớc, đặc biệt trong môi

trƣờng loãng.


Hình 1.6 Quá trình cắt mạch
Các nhóm hydroxyl trong tinh bột có thể tiến hành ether hóa, ester hóa. Một số
monome vinyl đã đƣợc dùng để ghép lên tinh bột. Quá trình ghép đƣợc thực hiện
khi các gốc tự do tấn công lên tinh bột và tạo ra các gốc tự do trên tinh bột ở các
nhóm hydroxyl. Những nhóm hydroxyl trong tinh bột có khả năng phản ứng với
aldehyd trong môi trƣờng acid. Khi đó xảy ra phản ứng ngƣng tụ tạo liên kết ngang
giữa các phân tử tinh bột gần nhau. Sản phẩm tạo thành không có khả năng tan
trong nƣớc.
Phản ứng tạo phức
Phản ứng rất đặc trƣng của tinh bột là phản ứng với iod. Khi tƣơng tác với iod,
amylose sẽ cho phức màu xanh đặc trƣng. Để phản ứng đƣợc thì các phân tử
amylose phải có dạng xoắn ốc để hình thành đƣờng xoắn ốc đơn của amylose bao
quanh phân tử iod. Các dextrin có ít hơn 6 gốc glucose không cho phản ứng với iod
vì không tạo đƣợc một vòng xoắn ốc hoàn chỉnh. Acid và một số muối nhƣ KI,
Na SO tăng cƣờng độ phản ứng.
2

4

Amylose với cấu hình xoắn ốc hấp thụ đƣợc 20% khối lƣợng iod, tƣơng ứng
với một vòng xoắn một phân tử iod. Amylopectin tƣơng tác với iod cho màu nâu
tím. Về bản chất phản ứng màu với iod là hình thành nên hợp chất hấp thụ.
Ngoài khả năng tạo phức với iod, amylose còn có khả năng tạo phức với nhiều
chất hữu cơ có cực cũng nhƣ không cực nhƣ: các rƣợu no, các rƣợu thơm, phenol,
các ceton phân tử lƣợng thấp.

1.3 Tổng quan về anthocyanin

1.3.1 Giới thiệu về anthocyanin [7,8,9,26,27]
Anthocyanin là hợp chất màu hữu cơ thiên nhiên, thuộc hợp chất flavonoid có
màu đỏ, đỏ tía, xanh hiện diện trong một số rau quả nhƣ: quả dâu ta, bắp cải tím, lá
tía tô, trà đỏ, vỏ nho, vỏ cà tím. Ngoài việc cho màu sắc đẹp, an toàn, anthocyanin
còn có những hoạt tính sinh học tốt đối với con ngƣời. Anthocyanin có khả năng


giúp cơ thể chống và chữa một số bệnh nhƣ: chống ung thƣ, chống oxy hóa, chống
tia tử ngoại và chống viêm, chống bệnh viêm kết dạ dày.[7,9]
Anthocyanin là những glucosid do gốc đƣờng glucose, glactose…kết hợp với
lớp aglycon có màu (anthocyanidin). Aglycon có cấu trúc cơ bản gồm các gốc
đƣờng thƣờng đƣợc gắn vào vị trí 3,5 còn vị trí 7 thì rất ít. Phân tử anthocyanin gắn
đƣờng vào vị trí 3 gọi là monoglycosid, ở vị trí 3, 5 gọi là diglycosid. Các aglycon
của anthocyanin khác nhau chính là do các nhóm gắn vòa vị trí R1 và R2, thƣờng là
H, OH, OCH3 [7,8,9]
R1
OH
B

O+

OH

3

7

A
5

3

R2

OH
OH

Hình 1.7 Cấu trúc cơ bản của aglycon của anthocyanin
Hiện nay trên thế giới đã phân lập đƣợc khoảng 540 anthocyanin, 90% trong
số đó cấu tạo từ 6 anthocyanidin phổ biến sau: pelargonidin (Pg) (18%), cyanidin
(Cy) (30%), delphinidin (Dp)(22%), 20% còn lại là petunidin (Pt),malvidin(Mv)và
peonidin (Pn)[ 26,27]

Hình 1.8 Bảng 6 nhóm anthocyanin phổ biến trong tự nhiên
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 có bƣớc sóng hấp thụ trong


vùng nhìn thấy, khả năng hấp thụ cực đại tại bƣớc sóng 510 – 540nm. Độ hấp thụ là
yếu tố liên quan mật thiết đến màu sắc của anthocyanin chúng phụ thuộc vào pH
của dung dịch, nồng độ của anthocyanin.
pH thuộc vùng acid mạnh độ hấp thụ lớn và nồng độ anthocyanin càng lớn độ
hấp thụ càng mạnh.

1.3.2 Các yếu tố ảnh hƣởng đến độ bền màu của
anthocyanin[8,9,26,27]
Màu sắc của anthocyanin phụ thuộc vào pH, nhiệt độ, ánh sáng, các chất màu
tạp và yếu tố khác. Tuy nhiên sự thay đổi màu sắc anthocyanin thấy rỏ nhất với sự
thay đổi của pH môi trƣờng.
Ảnh hưởng của nhiệt độ[8]

Nhiệt độ ảnh hƣởng đến sự ổn định màu anthocyanins trong quá trình chế biến.
Theo nghiên cứu ở nhiệt độ 600C chất màu bắt đầu bị hủy. Nhiệt độ càng cao thì
chất màu bị phá hủy càng mạnh. Do đó, khi sấy sản phẩm với anthocyanin ở nhiệt
độ lớn hơn 1000C chất màu bị phá hủy mạnh. Nếu trong môi trƣờng có thêm oxy thì
sự phân hủy anthocyanin diễn ra càng mạnh
Ảnh hưởng của pH[ 9,26,27]
Những chất màu tan trong nƣớc, đặc biệt là sự biến đổi màu anthocyanin có
liên quan đến sự biến đổi pH. Anthocyanin hầu nhƣ không ổn định ở pH thấp và bị
phá hủy ở pH cao hơn dƣới sự hiện diện của oxy.
Tùy thuộc vào pH môi trƣờng mà anthocyanin sẽ tồn tại ở 5 dạng khác nhau:
cation flavylium (đỏ), carbinol base (không màu), chalcone (vàng), quinonoidal
base (tím) và anion quinonoidal base (xanh)