Nghiên cứu ứng dụng enzyme trong quy trình sản xuất siro từ khoai lang tím

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

BÙI THỊ TRANG

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ENZYME TRONG QUY TRÌNH
SẢN XUẤT SIRO TỪ KHOAI LANG TÍM

CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ SINH HỌC

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC :
1. TS. Vũ Hồng Sơn
2. PGS.TS. Nguyễn Văn Đạo

HÀ NỘI – 2017


Đại học Bách khoa Hà Nội

Viện CN Sinh học & CN Thực phẩm

LỜI CẢM ƠN
Trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu tôi đã nhận được rất nhiều sự
chỉ bảo, quan tâm và giúp đỡ của các thầy cô trong khoa, người thân và bạn bè.
Chính nhờ điều đó đã giúp tôi tích lũy được vốn kiến thức quý báu để hoàn thành
tốt luận văn thạc sĩ này.
Đầu tiên, em xin trân trọng cảm ơn Viện Đào tạo Sau đại học – Trường Đại
học Bách khoa Hà Nội và các cơ quan hữu quan đã tạo điều kiện cho em hoàn thành

luận văn thạc sĩ này.
Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến thầy PGS.TS. Nguyễn Văn Đạo – Viện
Đại học Mở Hà Nội và TS. Vũ Hồng Sơn – Viện Công nghệ sinh học và Công nghệ
Thực Phẩm - Đại Học Bách Khoa Hà Nội đã tận tình hướng dẫn giúp đỡ, cung cấp
thông tin và kiến thức quý báu trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn.
Xin cám ơn các thầy cô giảng viên của Viện Công nghệ sinh học và Công
nghệ Thực Phẩm– Đại Học Bách Khoa Hà Nội đã nhiệt tình giảng dạy, truyền đạt
kiến thức và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình học tập và
nghiên cứu tại trường.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, đến tất cả bạn bè tôi, những
người luôn bên tôi, giúp đỡ và đồng hành cùng tôi trong suốt quá trình học tập.
Hà Nội, tháng 9 năm 2017
Sinh viên

Bùi Thị Trang

Luận văn thạc sĩ

i

Bùi Thị Trang BK-01


Đại học Bách khoa Hà Nội

Viện CN Sinh học & CN Thực phẩm

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. i
DANH MỤC CÁC BẢNG ........................................................................................ v

DANH MỤC CÁC HÌNH ........................................................................................ vi
LỜI MỞ ĐẦU ......................................................................................................... viii
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN ..................................................................................... 1
1.1. Giới thiệu chung về khoai lang. .................................................................... 1
1.1.1. Khoai lang .................................................................................................. 1
1.1.2. Khoai lang tím ........................................................................................... 2
1.1.3. Tính ưu việt của khoai lang tím so với các loại khoai lang khác .............. 3
1.2. Củ khoai lang tím và thành phần hóa học của khoai lang tím ......................... 5
1.2.1. Củ khoai lang tím ...................................................................................... 5
1.2.2. Thành phần hóa học khoai lang tím .......................................................... 5
1.3. Tổng quan về anthocyanin ........................................................................... 8
1.3.1. Giới thiệu ................................................................................................... 8
1.3.2. Cấu trúc hóa học của anthocyanin ............................................................. 9
1.3.3. Tính chất của anthocyanin ......................................................................... 10
1.4. Tình hình sản xuất và tiêu thụ khoai lang trên Thế giới và Việt Nam .......... 11
1.4.1. Tình hình sản xuất và tiêu thụ khoai lang trên Thế giới .......................... 11
1.4.2. Các nghiên cứu về khoai lang tím trên Thế giới ..................................... 14
1.4.3. Tình hình sản xuất và tiêu thụ khoai lang ở Việt Nam ............................ 15
1.5. Tổng quan Enzyme ........................................................................................ 16
1.5.1. Quá trình phát triển Enzyme .................................................................... 16
1.5.2. Tính ưu việt của enzyme ......................................................................... 18
1.5.3. Enzyme Termamyl-120L ......................................................................... 18
CHƯƠNG II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................... 23
2.1. Vật liệu và hóa chất ....................................................................................... 23
2.1.1.Vật liệu ..................................................................................................... 23
2.1.2. Hóa chất ................................................................................................... 23
2.2. Thiết bị ........................................................................................................... 23
Luận văn thạc sĩ

ii

Bùi Thị Trang BK-01


Đại học Bách khoa Hà Nội

Viện CN Sinh học & CN Thực phẩm

2.3. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................... 24
2.3.1. Xác định thành phần của khoai lang tím. ................................................ 24
2.3.2. Xác định hàm lượng đường khử bằng phương pháp DNS ...................... 30
2.3.3. Phương pháp sắc kí bản mỏng (TLC) ..................................................... 32
2.3.4. Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) ................................... 33
2.3.4. Phương pháp đánh giá cảm quan ............................................................. 35
CHƯƠNG III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ...................................................... 38
3.1. Kết quả xác định thành phần hóa học của khoai lang tím. ............................ 38
3.1.1. Xác định hàm lượng nước trong củ khoai lang tím. ................................ 38
3.1.2. .................................................................................................................. 39
3.1.3. Xác định hàm lượng protein .................................................................... 41
3.1.4. Xác định hàm lượng lipit ......................................................................... 41
3.1.5. Xác định hàm lượng tinh bột ................................................................... 42
3.1.6. Xác định hàm lượng đường ..................................................................... 43
3.2. Khảo sát đặc tính của enzyme Termamyl-120L trên cơ chất khoai lang tím 43
3.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ tới hoạt lực của enzyme Termamyl120L ................................................................................................................... 44
3.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của pH tới hoạt lực của enzyme Termamyl-120L .. 46
3.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của ion kim loại tới hoạt lực của enzyme Termamyl120L ................................................................................................................... 48
3.2.4. Xác định thời gian phản ứng thích hợp của phản ứng enzyme Termamyl120L để tìm giá trị động học enzyme Km ......................................................... 50
3.2.5. Xác định giá trị động học Km ................................................................. 52
3.2.6. Kiếm tra sản phẩm thủy phân bằng enzyme Termamyl-120L bằng
phương pháp TLC .............................................................................................. 53

3.3. Kết quả ứng dụng thủy phân củ khoai lang tím sử dụng enzyme Termamyl-120L54
3.3.1. Đề xuất quy trình làm siro từ khoai lang tím sử dụng enzyme Termamyl120L quy mô phòng thí nghiệm ........................................................................ 54
3.3.2. Kết quả sản xuất siro từ khoai lang tím sử dụng enzym Termamyl-120L56
3.4. Kết quả đánh giá chất lượng siro khoai lang tím. .......................................... 56
Luận văn thạc sĩ

iii

Bùi Thị Trang BK-01


Đại học Bách khoa Hà Nội

Viện CN Sinh học & CN Thực phẩm

3.4.1. Hàm lượng anthocyanin trong dịch siro khoai lang tím .......................... 57
3.4.2. Phân tích carbohydrat có trong sản phẩm siro khoai lang tím ................ 58
3.4.3. Kết quả đánh giá cảm quan thành phẩm siro khoai lang tím ................. 58
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................ 60
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 61

Luận văn thạc sĩ

iv

Bùi Thị Trang BK-01


Đại học Bách khoa Hà Nội

Viện CN Sinh học & CN Thực phẩm

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1. Hàm lượng các chất chống oxy hóa trong các loại khoai lang khác nhau ............ 4
Bảng 1.2. Hàm lượng các chất vi lượng trong các loại khoai lang ................................. 4
Bảng 1.3. Thành phần hóa học của khoai lang (tính cho 100g sản phẩm) ................. 6
Bảng 1.4. Các acid amin có trong protein toàn phần (tính theo 16g N )....................... 7
Bảng 1.5. Đặc điểm và thành phần hóa học của 5 giống khoai lang khác nhau ......... 7
Bảng 1.6. Sản lượng khoai lang trên Thế giới. .......................................................... 12
Bảng 1.7. Độ ổn định của Termamyl (thời gian, phút cần thiết để mất 50% hoạt
tính) ........................................................................................................................... 20
Bảng 2.1. Thành phần các chất trong phản ứng DNS để xây dựng đường chuẩn. ... 30
Bảng 2.2. Thang điểm các chỉ tiêu đánh giá cảm quan của siro khoai lang tím ....... 36
Bảng 3.1. Kết quả đo độ ẩm của nguyên liệu .......................................................... 38
Bảng 3.2. Kết quả xác định anthocyanin trong nguyên liệu ..................................... 40
Bảng 3.3. Kết quả hàm lượng protein trong nguyên liệu .......................................... 41
Bảng 3.4. Kết quả hàm lượng lipit trong khoai lang tím .......................................... 42
Bảng 3.5. Kết quả hàm lượng tinh bột trong khoai lang tím .................................... 42
Bảng 3.6. Kết quả hàm lượng đường trong khoai lang tím ...................................... 43
Bảng 3.7. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ tới hoạt lực của enzyme Termamyl120L ........................................................................................................................... 44
Bảng 3.8. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH tới hoạt lực của enzyme Termamyl120L .......................................................................................................................... 46
Bảng 3.9. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của ion kim loại tới hoạt lực của enzyme
Termamyl-120L ........................................................................................................ 49
Bảng 3.10. Kết quả xác định thời gian thịch hợp của phản ứng enzyme Termamyl120L để tìm giá trị động học Km .............................................................................. 50
Bảng 3.11: Kết quả đánh giá hàm lượng anthocyanin dịch siro khoai lang tím ....... 57
Bảng 3.12. Kết quả đánh giá cảm quan siro được làm từ khoai lang tím. ................ 59

Luận văn thạc sĩ

v

Bùi Thị Trang BK-01


Đại học Bách khoa Hà Nội

Viện CN Sinh học & CN Thực phẩm

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Hình ảnh khoai lang .................................................................................... 1
Hình 1.2. Hình ảnh khoai lang tím .............................................................................. 3
Hình 1.3. Ảnh chụp lát cắt khoai lang tím và đồ uống được làm từ khoai lang tím. .. 4
Hình 1.4. Sơ đồ phân loại polyphenol ........................................................................ 8
Hình 1.5. Công thức và chất màu của anthocyanin từ khoai lang tím [32]. ............... 9
Hình 1.6. Ảnh hưởng của pH lên hoạt tính của Termamyl tại các nhiệt độ khác nhau . 20
Hình 1.7. Ảnh hưởng của nhiệt độ lên hoạt tính của Termamyl . ............................. 21
Hình 2.1. Màu của anthocyanin trong khoai lang tím tại pH =1 và pH=4,5 ........... 29
Hình 2.2. Đồ thị đường chuẩn glucose...................................................................... 31
Hình 2.3. Sơ đồ thể hiện sự ảnh hưởng của các lực rửa giải ................................... 33
Hình 2.4. Quá trình rửa giải và tách peak của chất A và chất B. .............................. 34
Hình 3.1. Khoai lang tím được thái lát mỏng tiến hành thí nghiệm. ........................ 38
Hình 3.2. Khoai lang tím được ngâm trong dung môi. ............................................. 39
Hình 3.3. Đồ thị xác định bước sóng cực đại của anthocyanin trong khoai lang tím ..... 40
Hình 3.4. Đồ thị kết quả khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ tới hoạt lực của enzyme
Termamyl-120L ........................................................................................................ 45
Hình 3.5. Phản ứng màu DNS của dịch thủy phân ảnh hưởng bởi nhiệt độ ............. 45
Hình 3.6. Biểu đồ ảnh hưởng của pH đến hoạt độ của Termamyl-120L .................. 47
Hình 3.7. Phản ứng màu DNS của dịch thủy phân ảnh hưởng bởi pH ..................... 47
Hình 3.8. Phản ứng màu DNS của dịch thủy phân ảnh hưởng bởi ion kim loại ...... 49

Hình 3.9. Biểu đồ kết quả xác định thời gian phản ứng thích hợp của phản ứng
enzyme Termamyl-120L để xác định giá trị động học enzyme Km......................... 51
Hình 3.10. Phản ứng màu DNS của phản ứng .......................................................... 51
Hình 3.11. Đồ thị Lineaweaver & Burk của Termamyl-120L. ................................. 53
Hình 3.12: Sắc ký bản mỏng của sản phẩm thủy phân khoai lang tím bằng enzyme
Termamyl-120L ........................................................................................................ 54
Luận văn thạc sĩ

vi

Bùi Thị Trang BK-01


Đại học Bách khoa Hà Nội

Viện CN Sinh học & CN Thực phẩm

Hình 3.13: Sơ đồ quy trình làm siro từ khoai lang tím sử dụng enzyme Termamyl120L quy mô phòng thí nghiệm ................................................................................ 55
Hình 3.14. Thành phẩm siro khoai lang tím ............................................................. 56
Hình 3.15: Ảnh dịch siro khoai lang tím ở pH=1 và pH=4.5 trước và sau khi pha
loãng 10 lần ............................................................................................................... 57
Hình 3. 16. Hình ảnh sắc ký đồ phân tích siro từ khoai lang tím được phân tích
bằng sắc ký lỏng cao áp (HPLC). ............................................................................... 58

Luận văn thạc sĩ

vii

Bùi Thị Trang BK-01

Đại học Bách khoa Hà Nội

Viện CN Sinh học & CN Thực phẩm

LỜI MỞ ĐẦU
Việt Nam nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới nên có điều kiện thuận lợi cho sự
sinh trưởng và phát triển của các loại cây lương thực cũng như các loại cây hoa
màu, cây ăn trái khác. Khoai lang là cây lương thực được trồng lâu đời ở Việt Nam,
xếp thứ 3 sau cây lúa, cây ngô và khoai lang đã và đang chuyển đổi nhanh chóng
vai trò từ cây lương thực thành cây công nghiệp chế biến với tốc độ phát triển cao ở
những năm đầu thế kỷ XXI. Khoai lang chứa nhiều thành phần dinh dưỡng như
protid, lipid, glucid, vitamin, muối khoáng và các nguyên tố vi lượng rất cần cho cơ
thể con người.
Hiện nay trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng các sản phẩm đồ
uống và nhiều sản phẩm khác từ khoai lang tím đang bắt đầu được chú ý và đưa
vào phát triển sản xuất mạnh. Đây là các sản phẩm mới có giá trị dinh dưỡng cao
đồng thời rất có lợi cho sức khỏe con người. Loại sản phẩm này không chỉ có giá
trị về mặt dinh dưỡng mà còn là một loại đồ uống giá rẻ, thích hợp với mọi lứa
tuổi đặc biệt là phụ nữ và trẻ em.
Khoai lang tím ngoài giá trị cung cấp các loại vitamin, các chất khoáng, tinh
bột dễ tiêu hóa cùng một hàm lượng đáng kể chất sơ thực phẩm, thì nó còn có
những ưu điểm vượt trội so với khoai lang thường. Trong khoai lang tím có chứa
nhiều chất chống oxy hóa như các hợp chất phenol, anthocyanin, carotenoid…Đặc
biệt, hàm lượng anthocyanin trong khoai lang tím khá cao, đây là một hợp chất sinh
học có tác dụng kháng oxi hóa rất mạnh, có khả năng kiềm chế đột biến các tế bào
ung thư, ngăn ngừa ung thư, hạ huyết áp, phòng ngừa bệnh tim mạch. Ngoài ra, với
một màu sắc đa dạng hấp dẫn sẽ tạo cho các sản phẩm chế biến có một giá trị cảm
quan cao. Là một trong những yếu tố kích thích sự lựa chọn của người tiêu dùng,
đáp ứng như cầu con người về việc sử dụng khoai lang, mang lại sự tiện dụng cho

người sử dụng và góp phần giải quyết vấn đề tiêu thụ cho người trồng khoai lang
tím, nâng cao hiệu quả kinh tế, tăng thêm thu nhập cho người dân. Nhu cầu đối với
các loại đồ uống chủ yếu dựa vào giá trị dinh dưỡng, hương vị và màu sắc
(McLellan,1990). (Coggins et al. 2003) báo cáo rằng nước ép có thể được tiêu thụ
Luận văn thạc sĩ

viii

Bùi Thị Trang BK-01


Đại học Bách khoa Hà Nội

Viện CN Sinh học & CN Thực phẩm

như nước giải khát hoặc được kết hợp với các loại nước khác để tạo thành một loạt
các nước trái cây pha.Vì vậy, việc nghiên cứu sản xuất các sản phẩm, chế phẩm từ
khoai lang tím là rất cần thiết và hoàn toàn phù hợp, sử dụng khoai lang tím để chế
biến siro sẽ là một lựa chọn khả thi cho thị trường. Xuất phát từ những yếu tố thực
tế trên chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài : “ Nghiên cứu ứng dụng enzyme
trong quy trình sản xuất siro từ khoai lang tím ”.
Mục đích nghiên cứu đề tài :
Nghiên cứu đưa ra được quy trình và tạo ra sản phẩm siro từ củ khoai lang tím
dùng làm thực phẩm bổ sung và nguyên liệu trong chế biến một số đồ uống và làm
phong phú sản phẩm được sản xuất từ củ khoai lang tím.

Nội dung nghiên cứu :
1. Tìm được điều kiện thích hợp của enzyme và ứng dụng trong công nghệ
sản xuất siro từ khoai lang tím
2. Xây dựng được quy trình công nghệ sản xuất siro từ khoai lang tím

3. Tạo ra được sản phẩm

Luận văn thạc sĩ

ix

Bùi Thị Trang BK-01


Đại học Bách khoa Hà Nội

Viện CN Sinh học & CN Thực phẩm

CHƯƠNG I
TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu chung về khoai lang.
1.1.1. Khoai lang
Khoai lang (Ipomea batatas, là một loại cây thuộc họ bìm bìm Convolvulacae),
có nguồn gốc từ khu vực nhiệt đới châu Mỹ, nó được con người trồng cách đây trên
5.000 năm. Đây là loại cây trồng có tiềm năng và có năng suất sinh học cao, địa bàn
phát triển rộng, thích hợp cho nhiều loại đất. Khoai lang là loại cây đa dụng, củ được
sử dụng như một loại rau, thân lá rất giàu vitamin A và C đồng thời có chứa một hàm
lượng protein tương đối cao (25-30% chất khô) so với các lá cây trồng khác.

Hình 1.1. Hình ảnh khoai lang
Ngoài ra, củ và rau khoai lang còn là vị thuốc phòng chữa bệnh đã được
dùng từ lâu trong dân gian, có nơi còn gọi nó là “sâm nam”. Theo Đông y, củ khoai
lang tính bình, vị ngọt, có tác dụng bồi bổ cơ thể, ích khí, cường thận, kiện vị, tiêu
viêm, thanh can, lợi mật, sáng mắt. Rau lang tính bình, vị ngọt, dùng chữa tì hư,
kém ăn, thận âm bất túc. Ngọn khoai lang luộc hoặc xào với tỏi là một món ăn

ngon, có nhiều vitamin và chất khoáng, giàu chất xơ. Các nhà khoa học đã chứng
minh rằng chất xơ trong thực phẩm có tác dụng hạn chế hấp thu cholesterol trong
Luận văn thạc sĩ

1

Bùi Thị Trang BK-01


Đại học Bách khoa Hà Nội

Viện CN Sinh học & CN Thực phẩm

ruột vào máu, hạn chế tỉ lệ mắc bệnh ung thư đại tràng. Ngoài ra, thành phần chất
xơ của khoai lang là loại pectin có tác dụng giúp tiêu hóa tốt, đào thải cholesterol,
chống táo bón (Nguyễn Đặng Hùng, 1991). Theo Tây y, khoai lang có chủng loại
các chất dinh dưỡng tương đối nhiều. Thành phần chủ yếu là carbonhydrate tinh
bột, dễ được cơ thể tiêu hoá, hấp thu và tận dụng. Khoai lang có chứa nhiều
nucoprotein, có khả năng cản trở cholesterol lắng đọng trên thành mạch, tránh xơ
cứng động mạch, đồng thời giữ được tính đàn hồi của mạch máu, lại còn có thể
tránh teo mô liên kết trong gan, thận. Trong khoai lang chứa một số chất đặc thù
phòng bệnh ung thư ruột kết, ung thư vú. Khoai lang có thể thúc đẩy nhu động ruột,
tránh bị táo bón (Tạ Văn Bình, 2006).
1.1.2. Khoai lang tím
Khoai lang tím là một loại khoai lang được nghiên cứu đưa vào sản xuất bởi
Viện nghiên cứu nông nghiệp quốc gia Nhật Bản có tên là Okinawan. Đây là một
nguồn chất màu tím tốt và ổn định vì nó có sản lượng lớn với hàm lượng
anthocyanin cao (Ikuo và cs., 2003). Giống khoai lang tím này đã được Trung tâm
Nghiên cứu Thực nghiệm Nông nghiệp Hưng Lộc nhập nội năm 1994 từ công ty
FSA. Giống tuyển chọn và giới thiệu hiện được trồng chủ yếu ở vùng đồng bằng sông

Cửu Long với đặc tính nông học chủ yếu như sau:
Thời gian sinh trưởng 105 - 110 ngày với năng suất củ tươi đạt 10 - 22 tấn/ha,
hàm lượng chất khô 27 - 30oBrix, vỏ củ màu tím sẫm, thịt củ màu tím đậm, dạng củ
đều đẹp, có thể trồng quanh năm và cho thu nhập cao, gấp đôi các loại khoai khác.
Đây là giống khoai dễ trồng, bình quân mỗi dây khoai cho từ 3 - 7 củ, ít bị sùng ăn.
Mặt khác, khoai lang tím chỉ có nhiều vào mùa vụ nhất định chứ không có quanh
năm. Do vậy, việc chọn khoai lang tím làm nguyên liệu trong đề tài nghiên cứu này
sẽ góp phần làm tăng giá trị sử dụng của khoai lang tím đồng thời tạo ra sản phẩm thực
phẩm mới đáp ứng nhu cầu tiêu dùng của người tiêu dùng (Nguyễn Văn Tuất,
2008). Do khoai lang tím có chất lượng cao nên ngoài tỷ lệ củ dùng để ăn
tươi còn được chế biến ra nhiều sản phẩm khác như sấy khô, chế biến bánh kẹo,
mứt đóng hộp, nhờ vậy có thể tiêu dùng trong nước và xuất khẩu ra nhiều nước trên
thế giới như: Nhật Bản, Mỹ, Singapore, Hàn Quốc mang lại giá trị kinh tế cao.
Luận văn thạc sĩ

2

Bùi Thị Trang BK-01


Đại học Bách khoa Hà Nội

Viện CN Sinh học & CN Thực phẩm

Hình 1.2. Hình ảnh khoai lang tím
1.1.3. Tính ưu việt của khoai lang tím so với các loại khoai lang khác
Ngoài giá trị cung cấp năng lượng với nhiều loại vitamin A, B, C, E và các
chất khoáng K, Ca, Mg, Fe, Se, giàu chất xơ thực phẩm thì khoai lang tím còn có những
ưu điểm vượt trội so với các giống khoai lang khác. Những nghiên cứu gần đây cho thấy
giống khoai lang tím có chứa một lượng anthocyanin đáng kể với tác dụng kháng oxy hoá

rất mạnh, có khả năng kiềm chế đột biến của tế bào ung thư, ngăn ngừa ung thư, hạ huyết
áp, phòng ngừa bệnh tim mạch. Chất màu trong khoai lang tím hiện đang được một số nhà
nghiên cứu trên thế giới nghiên cứu để thu nhận chất màu thực phẩm thiên nhiên thay thế
cho chất màu nhân tạo. Bao gồm các hợp chất phenol, anthocyanin, carotenoid, trong đó
khoai lang tím chứa chất chống ô-xy hóa tổng số nhiều nhất, kế đến là khoai lang vàng và
khoai lang trắng (bảng 2.1). Với lượng đáng kể vitamin A (dưới dạng beta-caroten) và
vitamin C, khiến khoai lang là thực phẩm chống viêm nhiễm có tác dụng phòng và chữa trị
bệnh. Cả hai dạng beta-caroten và vitamin C có tiềm năng chống oxy hóa lớn giúp hiệu
quả cho cơ thể loại bỏ các gốc tự do. Thành phần các gốc tự do có hóa chất gây thiệt hại
cho các tế bào và màng tế bào và chúng kết hợp với sự phát triển của các điều kiện như xơ
vữa động mạch, bệnh tiểu đường, bệnh tim, ung thư ruột. Điều này có thể giải thích tại sao
cả beta-caroten và vitamin C giúp ích hiệu quả để ngăn ngừa các gốc tự do (Võ Văn Chi,
2005). Đó là lý do các nhà sản xuất ở Nhật Bản đã sử dụng khoai lang tím là một trong
những nguyên liệu chủ yếu để chế biến loại nước uống chức năng.
Luận văn thạc sĩ

3

Bùi Thị Trang BK-01


Đại học Bách khoa Hà Nội

Viện CN Sinh học & CN Thực phẩm

Hình 1.3. Ảnh chụp lát cắt khoai lang tím và đồ uống được làm từ khoai lang tím.
Hàm lượng các chất chống oxy hóa của các loại khoai lang rất khác nhau [20],
trong bảng 1.1. dưới đây đã cho chúng ta thấy rất rõ sự khác biệt đó.
Bảng 1.1. Hàm lượng các chất chống oxy hóa trong các loại khoai lang khác nhau
Màu sắc củ

Thành phần màu

Trắng

Vàng

Tím

Hợp chất Phenolic ( % )

0.55-1.36

0.77-1.16

0.02-3.04

Anthocyanin ( % )

0-0.08

0.01-0.13

0.23-1.82

Carotenoids (%)

0.40-14.75

0.33-56.93

0.37-4.32

Tổng số chất chống oxy hóa (µg trolox 809-2979
equiv/g )

1424-3047

1751-5600

Hàm lượng chất khô ( %)

25.4-37.0

33.2-41.7

25.7-40.7

Hàm lượng các chất nguyên tố sắt và vi lượng của các loại khoai lang rất khác nhau,
trong bảng 1.2. dưới đây đã cho chúng ta thấy rất rõ sự khác biệt đó.
Bảng 1.2. Hàm lượng các chất vi lượng trong các loại khoai lang
Thành phần

Màu sắc củ
Trắng

Vàng

Tím

Hàm lượng Sắt ( ppm)

60.7

80.1

48.7

Hàm lượng Kẽm ( ppm)

9.9

9.8

8.7

Hàm lượng canxi ( %)

0.14

0.19

0.18

Hàm lượng Kali ( % )

0.87

0.96

0.90

Hàm lượng chất khô ( % )

36.4

29.5

38.2

Luận văn thạc sĩ

4

Bùi Thị Trang BK-01


Đại học Bách khoa Hà Nội

Viện CN Sinh học & CN Thực phẩm

Các vi chất có trong khoai lang khá dồi dào, ăn khoai lang đơn thuần bảo
đảm cung cấp thừa lượng vitamin A, đáp ứng 28% nhu cầu vitamin C, 25% chất
manganese, 16% chất đồng, xơ và vitamin B6, 8% chất sắt và kali.
1.2. Củ khoai lang tím và thành phần hóa học của khoai lang tím
1.2.1. Củ khoai lang tím
Khoai lang là một loại rễ củ, rễ bên đã biến đổi, phình to ra với chức năng của
một cơ quan lưu trữ các chất dinh dưỡng. Vì thế, về nguồn gốc khoai lang khác với
thân củ, nhưng chức năng và bề ngoài thì tương tự và gần giống nhau với thân củ.
Các rễ phình to làm cơ quan lưu trữ khác với củ thật sự, khoai lang có các
cấu trúc tế bào bên trong và bên ngoài của các rễ điển hình. Các củ thật sự có cấu

trúc tế bào của thân, còn trong rễ củ thì không có các đốt và gióng hoặc các lá suy
thoái. Một đầu gọi là đầu gần có các mô đỉnh đầu sinh ra các chồi để sau này phát
triển thành thân và lá. Đầu kia gọi là đầu xa, thông thường sinh ra các rễ không bị
biến đổi. Trong các củ thật sự, trật tự là ngược lại với đầu xa sinh ra thân cây. Về
mặt thời gian, các rễ củ là hai năm. Trong năm đầu tiên cây mẹ sinh ra các rễ củ và
về mùa thu cây chết đi. Năm sau các rễ củ sinh ra cây mới và bị tiêu hao trong quá
trình tạo thành bộ rễ mới cùng thân cây và ra hoa. Các mô còn lại chết đi trong khi
cây sinh ra rễ củ mới cho năm kế tiếp sau đó [1].
Về mặt cấu tạo, khoai lang tím gồm 3 phần : Vỏ ngoài, vỏ cùi và thịt củ.
Vỏ ngoài: Mỏng, chiếm 1% trọng lượng củ, gồm những tế bào có chứa sắc tố, cấu tạo
chủ yếu là cellulose và hemicellulose có tác dụng: Làm giảm các tác động từ bên
ngoài, hạn chế sự bay hơi nước của khoai lang trong quá trình bảo quản.
Vỏ cùi: Chiếm 5 - 12%, gồm những tế bào chứa tinh bột, nguyên sinh chất và dịch thể.
Hàm lượng tinh bột ở vỏ cùi ít hơn ở thịt củ.
Thịt củ: Gồm các tế bào nhu mô chứa chủ yếu là tinh bột và các hợp chất chứa nitơ.
1.2.2. Thành phần hóa học khoai lang tím
Khoai lang là thức ăn, đồng thời cũng là vị thuốc chữa bệnh được nhân dân
ta dùng từ lâu đời. Bà con ta thường ăn khoai lang tươi luộc, nướng, hoặc thái mỏng
phơi khô. Lá khoai lang non và những ngọn lang được dùng luộc hoặc nấu canh ăn
như rau tươi. Về thành phần hóa học, trong 100g củ khoai lang tươi có 6,8g nước,
Luận văn thạc sĩ

5

Bùi Thị Trang BK-01


Đại học Bách khoa Hà Nội

Viện CN Sinh học & CN Thực phẩm

0,8g protid, 0,2g lipid, 28,5g glucid (24,5g tinh bột, 4g glucoza), 1,3g xenluloza,
cung cấp cho cơ thể 122 calo. Ngoài ra, trong khoai lang tươi còn có nhiều vitamin
và muối khoáng (34mg canxi, 49,4g photpho, 1mg sắt, 0,3mg caroten, 0,05mg
vitamin B1, 0,05mg vitamin B2, 0,6mg vitamin PP, 23mg vitamin C...). Khi phơi
khô, rút gần hết nước, giá trị dinh dưỡng của khoai tăng hơn nhiều. Trong 100g
khoai lang khô có 11g nước, 2,2g protid, 0,5 lipid, 80g glucid, 3,6g xenluloza, cung
cấp cho cơ thể tới 342 calo. Như vậy khoai lang là một thức ăn tốt, rất giàu tinh bột,
nên thường được dùng làm lương thực nuôi sống con người. Rau khoai lang cũng là
một loại rau ngon, thành phần dinh dưỡng không thua các loại rau tươi khác. Trong
100g rau khoai lang có 91,9g nước, 2,6g protid, 2,8g glucid, 1,4g xenluloza, 48mg
canxi, 54mg photpho, 11mg vitamin C... [10, 22].
Bảng 1.3. Thành phần hóa học của khoai lang (tính cho 100g sản phẩm)
Sản phẩm

Củ tươi

Thành phần

Khoai lang

Rau khoai

khô

lang
91.9

Nước (g )

68

11.0

Lipit ( g )

0.2

0.5

Đạm ( g )

0.8

2.2

2.6

Tổng

28.5

80.0

2.8

Đường

4.0

Tinh bột

24.5
3.6

1.4

Gluxit (g )

Xơ ( g )
Khoáng ( mg )

Vitamin ( mg )

Luận văn thạc sĩ

1.3
Ca

34.0

48

P

49.4

54

Fe

1.0

Caroten

0.3

B1

0.05

B2

0.05

PP

0.6

C

23.0

6

Bùi Thị Trang BK-01


Đại học Bách khoa Hà Nội

Viện CN Sinh học & CN Thực phẩm

Hàm lượng các acid amin của protein có trong củ khoai lang cũng rất phong phú,
trong đó có một số acid amin thiết yếu mà cơ thể người và động vật không thể tổng
hợp được. Các acid amin và hàm lượng được liệt kê trong bảng 1.4. [22]
Bảng 1.4. Các acid amin có trong protein toàn phần (tính theo 16g N )
Thành phần
Arginin
Histidin
Lysine
Trytophan
Phenylalanin

Hàm lượng
(%)
2.9
1.4
1.3
1.8
4.33

Thành phần
Methionin
Threonin
Leucin
Isoleucin
Valin

Hàm lượng
(%)

1.7
3.8
4.8
3.6
5.6

Chính vì thế, khoai lang là một thực phẩm vô cùng quan trọng trong việc cung
cấp chất dinh dưỡng và năng lượng cho cơ thể. Phân tích thành phẩm dinh dưỡng
trong khoai lang người ta còn thấy rằng, khoai lang có chứa một lượng phong phú chất
xơ có tác dụng kích thích dạ dày co bóp, tiêu hóa thức ăn nhanh và hiệu quả. Từ đó
đẩy lùi tình trạng táo bón và tích mỡ bụng.
Ngoài các thành phần hóa học trên trong khoai lang tím còn có chứa một
thành phần quan trọng là anthocyanin tạo nên giá trị về dinh dưỡng cho củ khoai
lang tím. Chất màu này gồm các dạng mono hoặc di-acylated của cyanidin (YGM1a, -1b, -2 and -3) và peonidin (YGM-4b, -5a, - 5b and -6) [32].
Thành phần hóa học của một số giống khoai lang đã được Ngô Xuân Mạnh
nghiên cứu và công bố trong luận án tiến sĩ khoa học năm 1996, với kết quả được thể
hiện ở bảng 2.5.
Bảng 1.5. Đặc điểm và thành phần hóa học của 5 giống khoai lang khác nhau
STT

Giống

1
2
3
4
5

Chiêm Dâu
Hoàng Long

Lim
K51
Tự nhiên

Luận văn thạc sĩ

Đường tổng Tinh bột Xơ (%)
số (%)
(%)
Trắng ngà
5.97
15.89
0.74
Vàng nhạt
5.86
18.32
0.55
Trắng
4.66
16.54
0.83
Da cam
4.46
22.47
0.94
Trắng có viền 3.75
17.04
1.02
màu tím
(Nguồn: Ngô Xuân Mạnh, 1996)

Màu ruột củ

7

Bùi Thị Trang BK-01


Đại học Bách khoa Hà Nội

Viện CN Sinh học & CN Thực phẩm

Thành phần hóa học của khoai lang, không cố định mà thay đổi tùy thuộc theo
giống, khí hậu, thời vụ, thổ nhưỡng, điều kiện canh tác….
1.3. Tổng quan về anthocyanin
1.3.1. Giới thiệu
Anthocyanin là hợp chất gồm có gốc aglycon có màu (được gọi là
anthocyanidin hay anthocyanidol) kết hợp với các glucoside có gốc đường glucose,
galactose… Anthocyanin hòa tan trong nước còn anthocyanidin thì không tan trong
nước. Anthocyanin tham gia vào việc tạo nên đa sắc màu cho hoa quả. Đồng thời
cùng với chất tạo màu khác như clorophin, carotenoid để tạo cho hoa quả có cường
độ màu khác nhau tùy thuộc vào hàm lượng và số đồng phân của chúng.
Các anthocyanin hiện thuộc nhóm các chất màu tự nhiên tan trong nước lớn
nhất trong thế giới thực vật. Thuật ngữ anthocyanin bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp, trong
đó anthocyanin là sự kết hợp giữa Anthos- nghĩa là hoa và Kysanesos- nghĩa là màu
xanh. Tuy nhiên, không chỉ có màu xanh, anthocyanin còn mang đến cho thực vật
nhiều màu sắc rực rỡ khác như hồng, đỏ, cam và các gam màu trung gian. Các
anthocyanin khi mất hết nhóm đường được gọi là anthocyanin hay aglycon. Mỗi
anthocyanin có thể bị glycosyl hóa acylate bởi các loại đường và các acid khác tại các
vị trí khác nhau. Vì thế lượng anthocyanin lớn hơn anthocyanidin từ 15-20 lần.

Hình 1.4. Sơ đồ phân loại polyphenol
Luận văn thạc sĩ

8

Bùi Thị Trang BK-01


Đại học Bách khoa Hà Nội

Viện CN Sinh học & CN Thực phẩm

1.3.2. Cấu trúc hóa học của anthocyanin
Anthocyanin thuộc nhóm các hợp chất flavonoid, có khả năng hòa tan trong
nước và chứa trong các không bào. Về bản chất, các anthocyanin là những hợp chất
glycoside của các dẫn xuất polyhydroxy và polymethoxy của 2 phenylbenzopyrylium
hoặc muối flavylium. Cho đến nay, người ta đã xác định được 18 loại aglycon khác
nhau, trong đó 6 loại phổ biến nhất là pelargonidin, cyanidin, delphinidin, peonidin,
petunidin và maldivin. Trong tự nhiên, anthocyanin rất hiếm khi ở trạng thái tự do
(không bị glycosyl hóa). Nhóm hydroxy tự do ở vị trí C-3 làm cho phân tử anthocyanidin
trở nên không ổn định và làm giảm khả năng hòa tan của nó so với anthocyanin
tương ứng. Vì vậy, sự glycosyl hóa luôn diễn ra, đầu tiên ở vị trí nhóm 3-hydroxy.
Nếu có thêm một phân tử đường sữa, vị trí tiếp theo bị glycosyl hóa thường gặp
nhất là ở C-5. Ngoài ra, sự glycosyl hóa còn có thể gặp ở các vị trí C- 7, C-3, C-5.
Loại đường phổ biến nhất là glucose, ngoài ra cũng có một vài loại monosaccharide
(như galactose, rammose, arabinose), các loại disaccharide (chủ yếu là rutinose,
sambubiose hay sophorose) hoặc trisaccharide tham gia vào quá trình glycosyl hóa.
Sự methoxyl hóa các anthocyanin và các glucoside tương ứng diễn ra thông thường
nhất là ở vị trí C-3 và C-5, cũng có thể gặp ở vị trí C-7 và C-5. Tuy nhiên, cho đến nay,
người ta vẫn chưa tìm thấy môt hợp chất nào bị glycosyl hóa hay bị methoxyl hóa trên

tất cả các vị trí C-3, - 5, -7 và -4 do cần thiết phải còn ít nhất một nhóm hydroxyl tự do
ở C-5, -7 hay -4 để hình thành dạng cấu trúc quinonoidal base (dạng cấu trúc của
anthocyanin thường tồn tại trong trong không bào thực vật có pH từ 2,5 - 7,5.

Hình 1.5. Công thức và chất màu của anthocyanin từ khoai lang tím [32].

Luận văn thạc sĩ

9

Bùi Thị Trang BK-01


Đại học Bách khoa Hà Nội

Viện CN Sinh học & CN Thực phẩm

Sự acyl hóa cũng có thể xảy ra ở vị trí C-3 của phân tử đường hay ester hóa ở
nhóm hydroxy C-6. Các nhóm acyl hóa chính là các phenolic acid như ρ-coumeric,
caffeic, ferulic hay sinapic acid và một loạt các acid như acetic, malic, malonic,
oxalic và succinic.
1.3.3. Tính chất 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 đường là cho phân tử anthocyanin
hòa tan hơn. Màu sắc anthocyanin thay đổi phụ thuộc vào nhiệt độ, các chất màu
và nhiều yếu tố khác,...Khi tăng số lượng nhóm OH trong vòng benzene thì màu
càng xanh đậm.
Mức độ methyl hóa các nhóm OH ở vòng benzene càng cao thì màu càng
đỏ. Nếu nhóm OH ở vị trí thứ ba kết hợp với các gốc đường thì màu sắc cũng sẽ

thay đổi theo số lượng các gốc đường được đính vào nhiều hay ít. Các
anthocyanin cũng phụ thuộc rất mạnh vào pH của môi trường : Khi pH > 7 các
athocyanin có màu xanh và khi pH= 7 các anthocyanin có màu đỏ; Ở pH = 1 các
anthocyanin thường ở dạng muối oxonium màu cam đến đỏ; Ở pH = 4÷5 chúng
có thể chuyển về dạng bazo Cacbinol hay bazo Chalcon không màu; Ở pH = 7
÷8 lại về dạng bazo Quinoidal Anhydro màu xanh.
Màu sắc của anthocyanin còn có thể thay đổi do hấp thụ ở trên polysaccharide.
Khi đun nóng lâu dài các anthocyanin có thể phá hủy và mất màu.
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 yêu 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 acid mạnh có độ hấp phụ lớn, nồng độ
anthocyanin càng lớn độ hấp thụ càng mạnh.
Tóm lại, trong môi trường axit, các anthocyanin là những bazo mạnh và có thể
tạo muối bền vững với axit. Anthocyanin cũng có khả năng cho muối với bazo. Như
vậy chúng có tính chất amphote. Muối với acid thì có màu đỏ, còn muối với kiềm
thì có màu xanh.
Luận văn thạc sĩ

10

Bùi Thị Trang BK-01


Đại học Bách khoa Hà Nội

Viện CN Sinh học & CN Thực phẩm

Công dụng của anthocyanin :
Anthocyanin là chất màu thiên nhiên được sử dụng khá phổ biến và an toàn trong

thực phẩm, tạo ra nhiều màu sắc hấp dẫn cho mỗi sản phẩm. Anthocyanin là hợp chất
có nhiều hoạt tính sinh học quý như :
 Khả năng chống oxi hóa cao nên được sử dụng để chống lão hóa, hoặc chống oxi
hóa các sản phẩm thực phẩm, chống viêm, chống các tia phóng xạ....
 Hạn chế sự suy giảm sức đề kháng, sự phát triển của các tế bào ung thư.
 Ngoài ra, anthocyanin còn có vai trò thu hút côn trùng giúp cho sự thụ phấn của cây
diễn ra tốt hơn.
1.4. Tình hình sản xuất và tiêu thụ khoai lang trên Thế giới và Việt Nam
1.4.1. Tình hình sản xuất và tiêu thụ khoai lang trên Thế giới
Khoai lang là cây lương thực có địa bàn phân bố rộng, thích ứng với các điều
kiện nhiều vùng sinh thái khác nhau, phân bố rộng rãi ở nhiều châu lục trên thế giới,
đặc biệt là các vùng nhiệt đới, cận nhiệt đới và ôn đới. Trong tất cả các cây trồng
chính, khoai lang đứng vị trí thứ 10 về diện tích, nhưng tính riêng cây có củ: Khoai
tây, củ cải đường, sắn… thì khoai lang đứng thứ 3 sau khoai tây và sắn. Về sản
lượng, theo FAO năm 1999 khoai lang chiếm diện tích không lớn (8,9 triệu ha)
nhưng lại có một sản lượng tương đối cao (129,2 triệu tấn), đứng ở vị trí thứ 9 trong
các loại cây trồng chính.
Cũng theo số liệu của FAO năm 2004, khoai lang được trồng ở hơn 114
nước. Tổng diện tích khoai lang của thế giới là 9.010.700 ha, sản lượng là
127.538.000 tấn, năng suất bình quân 14,2 tấn/ha, trong đó châu Á đã trồng
6.107.100 ha (chiếm 67,8%), đạt sản lượng cao nhất 113.389.100 tấn.
Năm 2010 trên thế giới có 115 nước sản xuất khoai lang với tổng sản lượng
là 106.569.572 tấn. Trong đó 82,3% là ở các nước châu Á. Với sản lượng
81.175.660 tấn, Trung Quốc là nước sản xuất khoai lang lớn nhất thế giới. Tiếp đến là
Indonesia đứng thứ 2 châu Á và đứng thứ 4 thế giới với hơn 2 triệu tấn. Châu Phi
chiếm 14% sản lượng toàn thế giới với 14,2 triệu tấn. Đứng đầu là Uganda với 2,83
triệu tấn cung cấp hơn nửa sản lượng ở Châu Phi. Sau đó là Nigeria (2,83 triệu tấn)
và Tanzania (1,4 triệu tấn). Một khu vực sản xuất khoai lang không nhỏ nữa là khu
Luận văn thạc sĩ

11

Bùi Thị Trang BK-01


Đại học Bách khoa Hà Nội

Viện CN Sinh học & CN Thực phẩm

vực Châu Mỹ La tinh, năm 2010 cung cấp hơn 2% sản lượng toàn cầu với 1,97 triệu
tấn. Brazil là nước đứng đầu, sau đó đến Cu Ba và Argentina. Hoa Kỳ là nước sản
xuất khoai lang tương đối nhỏ (1,0 triệu tấn) nhưng lại là nước xuất khẩu khoai lang
nhiều nhất thế giới. Ở Châu Âu thì chỉ có Tây Ban Nha, Bồ Đào Nhà và Italia sản
xuất khoai lang, chiếm tỷ lệ không đáng kể.
Bảng 1.6. Sản lượng khoai lang trên Thế giới [21].
Vùng

Sản lượng khoai lang trên Thế giới

lãnh

thổ

( tấn )
2006

2007

2008

2009

2010

Thế giới

106.641.705 100.943.340 104.578.294 102.323.748 106.569.572

Châu Á

88,430,581

83,124,117

85,702,879

84,182,639

88.511.139

Trung Quốc

81,039,000

75,600,000

78,830,000

76,772,593

81.175.660

Indonesia

1,854,238

1,886,852

1,876,944

2,057,913

2.050.810

Việt Nam

1,460,900

1,437,600

1,325,620

1,207,600

1.317.060

Ấn độ

1,066,500

1,067,200

1,094,000

1,119,700

1.094.700

Nhật Bản

988,900

968,400

1,011,000

1,026,000

863.600

Philipines

566,773

573,734

572,655

560,516

541.525

Châu Phi

14,712,718

14,098,182

15,275,678

14,353,091

14.213.680

Ouganda

2,628,000

2,602,000

2,707,000

2,766,000

2.838.800

Nigeria

3,462,000

2,432,000

3,318,000

2,746,817

2.838.000

Tanzania

1,396,400

1,322,000

1,379,000

1,381,120

1.400.000

Angola

684,756

949,104

819,772

982,588

986.563

Kenya

724,646

811,513

894,781

930,784

383.590

Madagascar

869,000

890,000

941,355

910,857

919.127

Mozambique 929,826

875,216

890,000

900,000

920.000

777,034

814,000

826,000

801,376

840.072

Rwanda

Luận văn thạc sĩ

12

Bùi Thị Trang BK-01


Đại học Bách khoa Hà Nội

Ethiopia

388,814

Mỹ Latinh, 1,961,714
bao gồm :

Viện CN Sinh học & CN Thực phẩm

388,841

526,487

450,763

401.600

2,104,017

2,057,497

2,162,830

1.966.398

Brazil

518,541

529,531

548,438

477,475

479,200

Cuba

303,000

414,000

375,000

437,000

384,700

Bắc Mỹ, bao 744,046

819,741

836,662

883,207

1,081,720

gồm :
Hoa kỳ

743,937

819,641

836,560

883,099

1,081,590

Châu
Dương,

Đại 719,410
bao

763,716

641,861

680,177

742,54

Papua New 560,000
Guinea

580,000

485,181

534,085

576,000

gồm:

Tình hình tiêu thụ khoai lang trên thế giới những năm gần đây đã gia tăng, sản
lượng khoai được xuất khẩu từ các nước sản xuất tăng hơn 54% trong khoảng từ năm
2004 đến năm 2009. Có khoảng 80 nước tham gia xuất khẩu và chỉ 13 nước trong
số đó đã chiếm 90% sản lượng xuất khẩu toàn cầu. Ở Nam Phi, 10 năm trước mức
tiêu thụ khoai lang mới chỉ là 47.776 tấn/năm, nhưng đến năm 2009 lượng tiêu thụ đã
đạt 60.688 tấn với thị trường tiêu thụ chính là Châu Âu (Hà Lan, Vương Quốc
Anh, Bồ Đào Nha, Pháp và Bỉ).
Việc sử dụng khoai lang ở các nước trên thế giới cũng rất khác nhau: Ở
Nam Mỹ, 90% sản lượng khoai lang được sử dụng cho con người, trong khi đó ở
Trung Quốc 40% sản lượng khoai lại được sử dụng thức ăn cho động vật vì người
Trung Quốc ưa dùng protein động vật nhiều hơn. Châu Phi tuy là nước trồng khoai
lang với sản lượng khá lớn nhưng chưa quan tâm đến việc chế biến vì vậy các sản
phẩm chế biến từ khoai lang rất ít, chủ yếu là sản phẩm tinh bột. Tuy nhiên, đây
cũng là một hướng góp phần giảm tỷ lệ tổn thất sau thu hoạch một cách đáng kể
[17].

Luận văn thạc sĩ

13

Bùi Thị Trang BK-01


Đại học Bách khoa Hà Nội

Viện CN Sinh học & CN Thực phẩm

1.4.2. Các nghiên cứu về khoai lang tím trên Thế giới
Trong thành phần củ khoai lang tím có chứa một lượng chất anthocyanin nhất
định, đây là chất có tác dụng chống oxy hóa, phòng chống ung thư... chính vì vậy
mà khoai lang tím đã được nhiều nhà khoa học trên thế giới nghiên cứu chế biến
để nhằm tạo ra các sản phẩm có lợi cho sức khỏe con người.
Nghiên cứu của các nhà khoa học Trường Đại học bang Kansas (Mỹ) trình
bày tại Hội nghị Thực nghiệm Sinh học mới đây cho biết, khoai lang tím có chứa
một số thành phần chống ung thư, trong đó chủ yếu là anthocyanin, một chất sắc tố
tự nhiên thường được tìm thấy trong các loại rau củ, hoa quả màu tím như: nho, trái
việt quất, bắp cải tím, dâu,… Anthocyanin không những có tác dụng giảm nguy cơ
ung thư, kìm hãm sự phát triển của các tế bào gây ung thư mà còn có khả năng
chống oxy hóa cao, chống viêm, chống lão hóa và tăng cường hệ miễn dịch cho cơ
thể. So sánh thành phần anthocyanin giữa khoai lang tím và các loại khoai lang
khác, các nhà khoa học đều thấy lượng anthocyanin trong khoai lang tím cao hơn
đáng kể [27].
Các kết quả nghiên cứu của CHU Wen-jing và cộng sự về hoạt tính chống oxi
hóa của rượu khoai lang tím đã cho thấy rằng khả năng chống oxy hóa của rượu từ
khoai lang tím mạnh hơn rượu vang đỏ ở cùng độ cồn 11%vol. Hoạt tính chống
oxy hóa ở nước ép khoai lang tương đương với ở rượu khoai lang trước và sau khi
lên men [27].
Oki và các cộng sự tại Trung tâm Nghiên cứu Nông nghiệp Quốc gia Kyushu
Okinawa khu vực [36] đã xác định 8 loại anthocyanins chính trong 61 thực phẩm chế
biến từ khoai lang tím giống Ayamurasaki và Murasakimasari tại Nhật Bản. Các
kết quả nghiên cứu đã xác định được lượng anthocyanins trong 10 loại thực
phẩm chính như bột khô, vảy khô, khoai lang khô thường dao động từ 53,22 936,26 mg/100g, còn trong 13 loại đồ uống bao gồm đồ uống và giấm lên men
có chứa lượng anthocyanin từ 1,19 - 131,95 mg/100ml và từ 33,00 - 376,39
mg/100g đối với 11 loại thực phẩm chiên, bao gồm cả chip và bánh bột chiên,

1,01-69,75 mg/100 đối với 27 loại thực phẩm thứ cấp chế biến, bao gồm cả các
đồ ăn ngọt phương Tây và Nhật Bản. Cũng theo các nghiên cứu này, hàm
Luận văn thạc sĩ

14

Bùi Thị Trang BK-01


Đại học Bách khoa Hà Nội

Viện CN Sinh học & CN Thực phẩm

lượng anthocyanins peonidin vượt quá 70% tổng hàm lượng anthocyanin
trong 9 thực phẩm chế biến chính, 13 loại đồ uống, 6 của loại thực phẩm chiên
và 21 các thực phẩm chế biến thứ cấp [36].
Tác giả Wei Na Fu và cộng sự [39] đã nghiên cứu hoàn thiện công nghệ lên
men rượu khoai lang tím bằng các biện pháp như: Sử dụng enzym trong quá trình
thủy phân tinh bột từ khoai lang tím, làm trong rượu khoai lang tím bằng tác nhân làm
trong chitosan, tăng khả năng chống oxy hóa của sản phẩm rượu khoai lang tím bằng
các gốc tự do.
1.4.3. Tình hình sản xuất và tiêu thụ khoai lang ở Việt Nam
Việt Nam là nước có diện tích trồng khoai lang đứng hàng thứ 6 trên thế
giới sau Trung Quốc, Ouganda, Nigeria, Indonesia và Tanzania. Năm 2010 với
diện tích khoảng 150.800 ha, sản lượng đạt 1.317.200 tấn hướng tới mục tiêu
khoảng 2 triệu ha, sản lượng khoai củ (quy khô) đạt 40 - 50 triệu tấn/năm, doanh
thu mang lại cho nông dân trên 15 tỉ USD/năm. Cùng với chuỗi sản phẩm công
nghiệp giá trị cao mang tính chiến lược, khoai lang chế biến đem lại doanh thu 30
- 40 tỉ USD/năm, trong đó xuất khẩu khoảng 10 tỉ USD/năm, nâng tầm sản xuất
khoai lang thành sản phẩm nông nghiệp xanh trong cơ cấu nền nông nghiệp hàng

hoá, phát triển bền vững của nước nhà.
Ở Việt Nam hiện nay trồng chủ yếu ba nhóm giống khoai lang chính là nhóm
giống khoai lang năng suất củ tươi cao, chịu lạnh, ngắn ngày, thích hợp vụ đông.
Bên cạnh những giống khoai nội địa, trong nhiều năm qua, nước ta đã nhập nhiều
giống khoai lang từ nước ngoài, trong đó có giống khoai lang tím Nhật Bản đang
được người dân khu vực Đồng bằng sông Cửu Long trồng với diện tích lớn. Những
năm gần đây giống khoai này đang phát triển rất rầm rộ cả về diện tích và sản lượng
đặc biệt ở hai huyện Bình Minh và Bình Tân thuộc tỉnh Vĩnh Long.
Ở Việt Nam, khoai lang đã và đang chuyển đổi nhanh chóng vai trò từ cây
lương thực thành cây công nghiệp chế biến với tốc độ phát triển cao ở những năm
đầu thế kỷ XXI. Thị trường xuất khẩu khoai lang của Việt Nam dự báo thuận lợi và
có lợi thế cạnh tranh cao do có nhu cầu về chế biến khoai lang xuất khẩu các loại
thức ăn gia súc và những sản phẩm tinh bột biến tính. Theo số liệu của Bộ thương
Luận văn thạc sĩ

15

Bùi Thị Trang BK-01