Nghiên cứu ảnh hưởng của giống và thời vụ đến một số tính chất của tinh bột khoai lang

..

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

ĐỖ VĂN THIỆN

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA GIỐNG VÀ
THỜI VỤ ĐẾN MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA
TINH BỘT KHOAI LANG
Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TS. NGUYỄN TIẾN CƯỜNG

Hà Nội - 2019

Hà Nôij


ỜI CẢ

N

Trong q trình nghiên cứu và hồn thành luận văn này em đã nhận được sự
giúp đỡ tận tình của các thầy cô, bạn bè, những người thân trong gia đình.
Trước hết, xin gửi lời cảm ơn chân thành tới giáo viên hướng dẫn: TS. Nguyễn
Tiến Cường đã tận tình hướng ẫn động viên
giúp đỡ em trong

t

an tâm và tạo m i đi

á trình thực hiện và hồn thành

iện

ận văn nghiên cứ

này. Ngoài ra em c ng in bày tỏ lịng kính tr ng và cám ơn tới PGS.TS ương
Hồng Nga đã chỉ dậy giúp đỡ em từ những năm đầu sinh viên ngành Công nghệ
thực phẩm cho đến thời điểm hiện tại.
Xin gửi lời cảm ơn tới tập thể các thầy cô giáo trong Viện
h c

ng nghệ inh

ng nghệ Thực phẩm - Trường ại h c ách hoa Hà Nội đã giảng dạy

cho em những kiến thức căn bản, tạo m i đi u kiện thuận lợi cho em trong quá
trình h c tập và nghiên cứu.
Cu i cùng, xin dành lời cảm ơn tới gia đình người thân, bạn bè và các bạn
sinh viên bộ môn Công nghệ sinh h c và Công nghệ thực phẩm đã ủng hộ động
viên giúp đỡ em hoàn thành đ tài nghiên cứu này.
Xin chân thành cảm ơn !

Hà Nội, ngày tháng năm 2019
Tác giả

Đỗ Văn Thiện

i


LỜI CA
T i in cam đoan

ĐOAN

ận văn này o chính t i nghiên cứu và thực hiện, s

liệu và kết quả trong luận văn này hoàn toàn tr ng thực. M i sự giúp đỡ cho việc
thực hiện luận văn đã được cảm ơn và các th ng tin trích ẫn trong nghiên cứu này
đ

được chỉ rõ nguồn g c. Nế như

ận văn có vấn đ , tơi xin hồn toàn chịu

trách nhiệm.
Hà Nội ngày tháng

năm 2019

Tác giả

Đỗ Văn Thiện

ii


MỤC LỤC
ỜI
LỜI A

N

i

OAN

ii

MỤC LỤC

iii

TĨM TẮT Ề TÀI
DANH

Ụ

v

NG

vii

DANH MỤC HÌNH

viii

LỜI MỞ ẦU

1

HƯ NG I TỔNG QUAN

2

1.1. TỔNG QUAN VỀ KHOAI LANG

2

1.1.1. Khoai lang và giá trị inh ưỡng

2

1.1.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ khoai lang

3

1.1.3 Một s gi ng khoai lang nổi bật ở Việt Nam

5

1.2 TỔNG QUAN VỀ TINH BỘT KHOAI LANG

12

1.1.4 Hình dạng và ích thước của tinh bột khoai lang

12

1.1.5 Cấu trúc của tinh bột

13

1.1.6 Tính chất của tinh bột

16

1.3 CÁC CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU VỀ KHOAI LANG

24

1.3.1 Các nghiên cứu v khoai lang trên thế giới

24

HƯ NG II: VẬT LIỆU VÀ PHƯ NG PHÁP NGHIÊN ỨU

27

2.1 VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU

27

2.2 PHƯ NG PHÁP NGHIÊN CỨU

28

2.2.1 Phương pháp tách và th hồi tinh bột

28

2.2.2 Phương pháp ác định hàm ượng Protein

28

2.2.3 Phương pháp ác định hàm ượng ơ

28

2.2.4 Phương pháp ác định hàm ượng tro

28

2.2.5 Phương pháp ác định hàm ượng lipit bằng bộ chiết soxhlet

28

2.2.6 Phương pháp ác định nồng độ tạo gel tinh bột

28

2.2.7 Phương pháp ác định mức độ thoái hoá gel tinh bột.

29

iii


2.2.8 Phương pháp ác định độ hút nước, hút dầu của tinh bột.

29

2.2.9 Phương pháp đo độ trong của dịch hồ

30

2.2.10 Phương pháp ác định sự trương nở, hoà tan của tinh bột

30

2.2.11 Phương pháp ác định hàm ượng amylose trong tinh bột (Bates FL, French
D, Rundle RE. 1943)

30

2.2.12 Phương pháp ác định ích thước hạt tinh bột bằng tán xạ laser

31

2.2.13 Phương pháp ác định chi u dài mạch của phân tử tinh bột

32

2.2.14 Phương pháp ử lý s liệu

33

2.2.15 Phương pháp ác định độ cứng gel tinh bột

33

HƯ NG III: ẾT QU VÀ TH O LUẬN

35

3.1. nh hưởng của gi ng đến một s tính chất của tinh bột khoai lang

35

3.1.1 Ảnh hưởng của giống đến tỉ lệ thu hồi tinh bột của khoai lang

35

3.1.2 Thành phần hóa học trong tinh bột khoai lang của các giống khoai khác
nhau

36

3.1.3 Ảnh hưởng của một số giống khoai lang phổ biến tại Việt Nam đến cấu
trúc hạt tinh bột (kích thước và chiều dài mạch trung bình).

37

3.1.4. Ảnh hưởng của giống đến tính chất của tinh bột khoai lang

40

3.2. nh hưởng của thời vụ đến một s tính chất của tinh bột khoai lang

47

3.2.1 Ảnh hưởng của thời vụ đến tỉ lệ thu hồi tinh bột của khoai lang

48

3.2.2 Thành phần hóa học trong tinh bột khoai lang được gieo trồng tại các
thời vụ trong năm

48

3.2.3 Ảnh hưởng của thời vụ đến kích thước và mức độ trùng hợp tinh bột
khoai lang.

49

3.2.4 Ảnh hưởng thời vụ đến một số tính chất của tinh bột khoai lang

50

3.3 Thảo luận v ảnh hưởng của gi ng và thời vụ đến một s tính chất của tinh bột
khoai lang

51

KẾT LUẬN

55

KIẾN NGHỊ

56

TÀI LIỆU THAM KH O

57

iv


TÓM TẮT ĐỀ TÀI
Khoai lang à một oại cây ương thực cho năng
ứng rộng rãi với nhi

oại thổ nhưỡng c ng như hí hậ

ất cao ổn định và thích
hác nha . ây hoai ang

có giá trị inh tế cao phạm vi ử ụng rộng à ng yên iệ

ý của nhi

công nghiệp chế biến n ng ản hiện đại. Những năm gần đây nh cầ

ngành

hoai ang

trên thị trường đã tăng ần đặc biệt à nh cầ v tinh bột khoai lang [6].
Tinh bột hoai ang được ứng ụng rất nhi
phẩm như àm ng yên iệ

ản

trong c ng nghệ chế biến thực

ất cồn methano ethylene, axit acetic, aldehyde....

Ở các nước phát triển hiện nay việc ử ụng c ng nghệ mới có thể chế biến được
hoảng 2000 ản phẩm từ hoai ang
phẩm y ược

ử ụng rộng rãi trong c ng nghiệp thực

ệt giấy hóa c ng n ng nghiệp...

hính vì vậy việc am hiể đặc

tính c ng nghệ của ng yên iệ thực phẩm mà ở đây tinh bột hoai ang – một
thành phần chính yế trong củ hoai ang c ng à ng yên iệ ứng ụng rộng rãi
trong các ngành c ng nghiệp nê trên cần được thấ hiể một cách tường tận. Do
đó, tơi đã tiến hành nghiên cứ v
đến một

ự ảnh hưởng của gi ng và mùa vụ gieo trồng

tính chất của tinh bột hoai ang nhằm t yển ch n những gi ng và mùa

vụ gieo trồng thích hợp trong việc ứng ụng tinh bột hoai ang trong ngành chế
biến thực phẩm c ng nghiệp.
ết

ả nghiên cứ đã chỉ ra ảnh hưởng của các gi ng và mùa vụ gieo trồng

đến hàm ượng tính chất của tinh bột khoai lang. Các gi ng hoai lang khác nhau
hoặc được gieo trồng ở các mùa vụ hác nha
Amy opectin trong tinh bột hác nha
như hút nước hút ầ

ẽ có hàm ượng Amy o e và

chúng gây ra ự hác biệt trong các tính chất

trương nở hịa tan nồng độ tạo ge c ng như độ b n ge của

tinh bột. ác oại tinh bột có hàm ượng Amy o e cao ẽ tạo ge t t hơn các oại tinh
bột cịn ại nhưng tính hút nước trương nở thấp hơn đồng thời độ cứng của ge tinh
bột cao hơn nhưng độ đàn hồi thấp hơn các oại có hàm ượng A

v

thấp hơn.

DANH MỤC VIẾT TẮT
AM : Amylose
AP : Amylopeptin
VSV : Vi sinh vật
FAO: Food and Agriculture Organiza of the United Nations
DP: Degree of Polymerization
(e): Electron
SPSS : Statistical Package for Socical Science
NBV: Khoai lang Nhật thu hoạch tại Ba Vì, Hà Nội
HL Hè Thu: Khoai lang Hoàng Long thu hoạch tại Việt Yên, Bắc Giang, vụ Hè Thu
H

ng X ân:

hoai ang Hoàng ong th hoạch tại Việt Yên, Bắc Giang, vụ

ng X ân
TM: Khoai lang Trắng thu hoạch tại Mê Linh, Hà Nội
: Khoai lang Mật à ạt thu hoạch tại à ạt, âm ồng
N
N

Hè Thu: Khoai lang Nhật à ạt thu hoạch tại à ạt
ng X ân:

hoai ang Nhật

à

ạt thu hoạch tại

âm ồng, vụ Hè Thu
à

ạt

ng X ân
HLM: Khoai lang Hoàng Long thu hoạch tại Yên D ng

ắc Giang

NGL: Khoai lang Nhật thu hoạch tại Gia Lai
NRT: Khoai lang Nhật ruột tím, thu hoạch tại Nam Trực Nam ịnh
NRV: Khoai lang Nhật ruột vàng thu hoạch tại Nam Trực Nam ịnh

vi

âm

ồng, vụ


DANH

ỤC BẢNG

Bảng 1.1: Khả năng ản xuất năng ượng và thành phần inh ưỡng của củ khoai
lang so với một s cây trồng khác [6]

2

Bảng 1.2: Giá trị inh ưỡng của khoai lang trong 100 g củ tươi (g)[3]

3

Bảng 1.3 Tình hình sản xuất cây khoai lang tại Việt Nam từ năm 2015 đến năm
2017 và kế hoạch sản xuất năm 2018
Bảng 1.4: Tỷ lệ ánh sáng truy n qua của các dịch hồ tinh bột khác nhau

4
20

Bảng 1.5: Tỷ lệ ánh sáng truy n qua dịch hồ tinh bột 1% khi sử dụng dung môi
khác nhau

21

Bảng 2.1 Các gi ng hoai ang được nghiên cứu:

27

Bảng 3.1: Thành phần các chất trong tinh bột khoai lang

36

Bảng 3.2: nh hưởng của gi ng đến nồng độ tạo gel, mức độ thoái hóa độ cứng gel
và độ trong của hồ tinh bột các loại tinh bột khoai lang
Bảng 3.3: nh hưởng của thời vụ đến tỉ lệ thu hồi tinh bột khoai lang

44
48

Bảng 3.4: nh hưởng của thời vụ đến hàm ượng các chất trong tinh bột khoai lang48
Bảng 3.5: nh hưởng của thời vụ đến ích thước hạt tinh bột và dạng tinh thể của
tinh bột khoai lang

49

Bảng 3.6: nh hưởng của thời vụ đến các tính chất: trương nở hịa tan hút nước,
hút dầu của tinh bột khoai lang

50

Bảng 3.7: nh hưởng của thời vụ đến các tính chất: nồng độ tạo gel, mức độ thối
hóa ge độ cứng ge và độ trong của tinh bột khoai lang

vii

51


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 Khoai lang Hồng Long [7]

6

Hình 1.2. hoai ang Hưng ộc 4 [8]

7

Hình 1.3: Khoai lang Nhật đỏ

8

Hình 1.4. Khoai Lang Nhật vàng [8]

9

Hình 1.5: Khoai lang Nhật tím [8]

9

Hình 1.6: Khoai lang Nhật tím 1 [8]

10

Hình 1.7. Khoai lang Nhật trắng [8]

11

Hình 1.8. Khoai lang KB1 [8]

11

Hình 1.9: Hình dạng tinh bột của một s gi ng khoai lang Việt Nam oi ưới kính
hiển vi điện tử [59]

13

Hình 1.10: Sơ đồ cấu trúc hạt tinh bột[61]

14

Hình 1.11: Cấu trúc xoắn của Amylose

15

Hình 1.12: Cơng thức phân tử của Amylopectin

16

Hình 1.13: Cấu trúc khơng gian của phân tử Amylopectin

16

Hình 1.14: Q trình hồ hố của tinh bột

18

Hình 1.15: ộ trong của 3 loại hồ tinh bột tương ứng từ trái qua phải : khoai tây, lúa
mì, ngơ nếp. [14]

20

Hình 1.16: Q trình hồ hố – thối hố gel tinh bột.
Hình 1.17 : S

22

ượng bài báo qu c tế nghiên cứu v khoai lang từ 1995 đến nay 24

Hình 3.1: nh hưởng của gi ng đến tỉ lệ thu hồi tinh bột khoai lang

35

Hình 3.2: Mức độ trùng hợp (chi u dài mạch trung bình) của tinh bột một s gi ng
khoai lang phổ biến tại Việt Nam

38

Hình 3.3: ích thước trung bình của hạt tinh bột một s gi ng khoai lang phổ biến
tại Việt Nam

39

Hình 3.4 ộ trương nở tinh bột thu từ các gi ng Khoai lang phổ biến được trồng tại
Việt Nam

40

Hình 3.5 ộ hòa tan của tinh bột thu từ các gi ng Khoai lang phổ biến được trồng
tại Việt Nam

41
viii


Hình 3.6 nh hưởng của gi ng đến khả năng hút nước của các loại tinh bột khoai
lang (%)

42

Hình 3.7: ộ trương nở hòa tan hút nước, hút dầu của tinh bột thu từ các gi ng
Khoai lang phổ biến được trồng tại Việt Nam:

43

Hình 3.8 ồ thị thể hiện m i quan hệ giữa các tính chất tinh bột của các gi ng khoai
lang khác nhau.

52

Hình 3.9 Cây phân nhóm theo thứ bậc tính chất tinh bột các gi ng khoai lang

ix

53


LỜI MỞ ĐẦU
hoai ang à một oại cây ương thực rất già
biến ở rất nhi
rất

nơi trên thế giới. Tại Việt Nam

inh ưỡng được trồng phổ

hoai ang à một oại thực phẩm

en th ộc trong bữa ăn hằng ngày bởi vị ng t ị

già tinh bột chất ơ hỗ trợ

tiêu hóa. ác ản phẩm từ hoai ang ngày càng trở nên phổ biến như các oại hoai
ang ấy nac

bột hoai ang các oại bánh tr y n th ng từ hoai ang… Tinh bột

hoai ang h ng những được ử ụng như ng n iệ chế biến mà nó cịn được
ùng như một oại phụ gia thực phẩm như chất àm ày chất ổn định tăng độ cứng
giúp cải thiện hả năng giữ nước

y trì chất ượng thực phẩm trong

á trình bảo

ản. hính vì vậy việc am hiể đặc tính c ng nghệ của ng yên iệ thực phẩm mà
ở đây tinh bột hoai ang – một thành phần chính yế trong củ hoai ang c ng à
ng yên iệ ứng ụng rộng rãi trong các ngành c ng nghiệp nê trên cần được thấ
hiể một cách tường tận.
Do đó t i đã tiến hành nghiên cứ v
gieo trồng đến một

ự ảnh hưởng của gi ng và mùa vụ

tính chất của tinh bột hoai ang nhằm t yển ch n những

gi ng và mùa vụ gieo trồng thích hợp trong việc ứng ụng tinh bột hoai ang trong

ngành chế biến thực phẩm c ng nghiệp.
Nội

ng nghiên cứ bao gồm: Nghiên cứ ảnh hưởng của gi ng đến một

tính chất của tinh bột hoai ang và nghiên cứ ảnh hưởng của thời vụ đến một
tính chất của tinh bột hoai ang (bao gồm cấ trúc

hả năng hút nước hút ầ

độ

trương nở hòa tan và các tính chất ge tinh bột như nồng độ tạo ge mức độ thối
hóa ge độ cứng ge ….)

1


CHƯ NG I TỔNG QUAN
1.1. TỔNG QUAN VỀ KHOAI LANG

1.1.1. Khoai lang và giá trị dinh dưỡng
Khoai lang (danh pháp hai phần: Ipomoea batatas) là một lồi cây nơng
nghiệp với các rễ củ lớn, chứa nhi u tinh bột, có vị ng t được g i là củ khoai lang
và nó là một nguồn cung cấp ra ăn củ quan tr ng được sử dụng trong vai trò của
cả rau lẫn ương thực. ác á non và thân non c ng được sử dụng như một loại rau.
Khoai lang có quan hệ h hàng xa với khoai tây (Solanum tuberosum) có nguồn g c
Nam Mỹ và quan hệ h hàng rất xa với khoai mỡ (một s loài trong chi Dioscorea)
là các lồi có nguồn g c từ châu Phi và châu Á.
Tại Việt Nam tính đến 2009, Viện Khoa H c Nông Nghiệp đã ư trữ 528

mẫu gi ng khoai lang, phổ biến nhất hiện nay là các gi ng khoai lang Hoàng Long,
khoai lang Nhật và khoai lang Mật với những đặc tính t t cho sức khỏe, giá trị dinh
ưỡng cao hương vị t t.
Khoai lang có thời gian sinh trưởng ngắn nhưng thành phần inh ưỡng ở củ
khá cao nếu so sánh với nhi u loại cây trồng khác. Kết quả cho thấy khoai lang dẫn
đầu trong s 07 cây ương thực quan tr ng nhất của các nước đang phát triển v mặt
năng

ất năng ượng/ha/ngày, cụ thể nó cung cấp 201

J/ha/ngày cao hơn nhi u so

với cao ương úa úa mì ắn, ngơ.
Bảng 1.1: Khả năng sản xuất năng lượng và thành phần dinh dưỡng của
củ khoai lang so với một số cây trồng khác [6]
Protein
(g)

Canxi
(mg)

Sắt
(mg)

3.6

67

1.5

βAxit
carotene
ascorbic
(mg)
0-42
62

Khoai tây
Chu i

146
205
184

1.7
5.9
3.3

66
25
20

1.9
2.3
1.5

0-0.25
1.0-2.6

48

85
38

Lúa

138

4.1

14

0.3

-

-

Lúa mì

142

7.5

21

1.1

-

-

Ngơ

155

5.7

13

1.9

0.3

-

Cây trồng
Khoai lang
Sắn

Năng ất
năng ượng
(MJ/ha/ngày)
201

2


Bảng 1.2: Giá trị dinh dưỡng của khoai lang trong 100 g củ tươi (g)[3]
Thành phần inh ưỡng

Hàm ượng (g)

Nước

77

Carbohydrate

20.1

Protein

1.6

Lipid

0.1

ường

4.2

Chất ơ

3

Gi ng là yếu t quan tr ng nhất ảnh hưởng đến hàm ượng tinh bột trong củ
khoai lang. Kết quả nghiên cứu 18 gi ng khoai lang trồng ở ra in có hàm ượng
tinh bột biến đổi từ 42,6-78,7% chất khô (Cereda M.Petal,1982) [14]. Các gi ng
trồng ở Philippin và Mỹ biến động từ 33,2-72,9% chất khô (Bienman và Marlett,

1986) [15]. Ở Ấn ộ hàm ượng tinh bột ao động từ 11,0-25,5% chất tươi (31
gi ng); Ở ài oan 7-22,2 % chất tươi (272 gi ng); Ở Thái Lan 4,1-26,7% chất
tươi (75 gi ng); Ở Việt Nam 11,6-17,68% chất tươi (28 gi ng) (Ngô Xuân Mạnh,
inh Thế Lộc, Nguyễn ặng Hùng, 1992-1994) [16]. Theo Trung tâm nghiên cứu
khoai lang, Từ Châu (1994) phân tích 790 mẫu xuất xứ hàm ượng tinh bột thô
37,6-77,8%; Trung tâm nghiên cứu và phát triển rau Châu Á (1992) phân tích 1600
mẫu xuất xứ, tỷ lệ chất h hoai ang đạt 12,74-41 2% hàm ượng tinh bột của
hoai h đạt 44,59-78,02%; Bradbury và Halloway (1988) phân tích 164 gi ng
khoai lang của 5 nước Châu Á- Thái ình Dương hàm ượng tinh bột khoai lang
tươi 5 3-28,4% [17]
Ngồi gi ng, cịn có một s yếu t khác ảnh hưởng đến hàm lượng tinh bột
như thời vụ địa điểm trồng, phân bón, thời gian thu hoạch, thời gian bảo quản…
Khi khoai chín thì tr ng ượng tinh bột và các hạt tinh bột tăng ên. Tinh bột khoai
lang chứa khoảng 13-23% amyloza và 77-78% amylopectine.
1.1.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ khoai lang
Khoai lang là một trong 5 cây có củ quan tr ng trên thế giới: sắn, khoai lang,
khoai mỡ, khoai s , khoai tây. Nếu khơng tính khoai tây (cây có củ cho vùng ơn
đới) thì khoai lang là cây có củ đứng sau sắn ở các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới.
Theo s liệu th ng kê của FAO cho thấy, hiện nay trên thế giới có tổng s 113 nước
trồng hoai ang. Trong đó:
+ hâ Phi: 40 nước

3


+ Châu Mỹ: 35 nước
+ hâ Á: 23 nước
+ hâ Â : 04 nước
+ hâ

ại Dương: 11 nước

Trung Qu c là qu c gia trồng nhi u khoai lang nhất; chiếm tới 80% sản
ượng toàn thế giới (với sản ượng năm 1990 à 130 triệu tấn; bằng khoảng một nửa
sản ượng khoai tây của qu c gia này). Trong quá khứ, phần lớn khoai lang tại
Trung Qu c được trồng để àm ương thực hay phục vụ cho ngành công nghiệp thức
ăn chăn n i nhưng ngày nay phần lớn với sự phát triển của ngành công nghiệp
thực phẩm, khoai lang được dùng làm nguyên liệu cho ngành chế biến ương thực
hay chế biến các sản phẩm hác c ng như để xuất khẩu, chủ yếu là sang Nhật Bản.
Theo báo cáo ngành Trồng tr t tại Việt Nam năm 2017 thì từ năm 2015 đến
năm 2017 năng

ất hoai ang ngày càng tăng ên năm 2016 năng

tăng ên 1 3 tạ/ha so với năm 2015 năm 2017 năng

ất khoai lang

ất đạt 110,9 tạ/ha (tăng 5 3

tạ/ha so với năm 2016). Nhưng iện tích và sản ượng hoai ang năm 2016 à nhỏ
hơn o với năm 2015 và 2017

iện tích trồng hoai ang năm 2017 ước đạt 121,8

nghìn ha (tăng 1 6 nghìn ha o với năm 2016)

iện tích hoai ang năm 2016 giảm

7,8 nghìn ha so với năm 2015. Sản ượng hoai ang năm 2017 ước đạt 1.350,8

nghìn tấn (tăng 81 9 nghìn tấn so với năm 2016) năm 2016 ản ượng khoai lang
giảm 66,1 nghìn tấn so với năm 2015 (chi tiết tại bảng 1.3)
Bảng 1.3 Tình hình sản xuất cây khoai lang tại Việt Nam từ năm 2015
đến năm 2017 và kế hoạch sản xuất năm 2018
ơn vị/năm
Diện tích (nghìn ha)
Năng

ất (tạ/ha)

Sản ượng (nghìn tấn)

2015

2016

2017

2018

128

120,2

121,8

127

104,3

105,6

110,9

193,4

1335

1268,9

1350,8

1409,1

Ở các nước trồng khoai lang trên thế giới

hoai ang được sử dụng rộng rãi

với mục đích àm ương thực, thực phẩm àm ra cho người, làm thức ăn cho gia
4


súc và chế biến thành nhi u sản phẩm khác nhau trong công nghiệp. Theo s liệu
th ng kê của Tổ chức ương thực - Nông nghiệp thế giới (FAO) thì củ khoai lang
trên thế giới được sử dụng như a :

àm ương thực: 77%, Thức ăn gia úc: 13%

Làm nguyên liệu chế biến: 3%, S bị thải loại, bỏ đi: 6%
Hiện nay, ngành công nghiệp thực phẩm đang phát triển mạnh trên thế giới,

trên thị trường đã xuất hiện nhi u sản phẩm thực phẩm từ khoai lang rất đa ạng và
phong phú như: hoai ang nghi n nhừ (pure), mứt ướt, khoai lang chiên, khoai lang
sấy, pha chế với bột mỳ để chế biến bánh mỳ, bánh ng t, bánh x p, bánh quy, mỳ
sợi …[6]. Tuy nhiên, trên thị trường Việt Nam hiện nay, các sản phẩm thực phẩm
từ hoai ang chưa được đa ạng và phong phú. Khám phá gần đây cho thấy trong
khoai lang có chứa nhi u chất ch ng o y hóa ngăn chặn sự phát triển của tế bào ung
thư ch ng lão hóa và làm sạch các chất bẩn trong mạch máu. Bao gồm các hợp chất
phenol, anthocyanin (có nhi

trong hoai ang tím) carotenoi

trong đó hoai

lang tím chứa nhi u chất ch ng oxy hóa tổng s nhất, kể đến khoai lang hồng và
hoai ang bí. ó à í o ở Nhật lấy khoai lang tím và khoai ang bí để àm nước ép,
loại nước u ng của thực phẩm chức năng. Từ những chất inh ưỡng ch ng viêm,
khoai lang có thể hữu ích trong việc giảm khả năng phát inh những bệnh viêm
nhiễm như bệnh suyễn, viêm khớp (o teoarthriti ) và viêm đa hớp dạng thấp
(rheumatoid arthritis).
1.1.3 Một số giống khoai lang nổi bật ở Việt Nam
1.1.3.1 Khoai lang Hoàng Long
Khoai lang Hoàng Long là gi ng nhập nội từ Trung Qu c có tên à Tương
bần s 59. Năm 1960 KS. Quách Ng c Ân - Cục Trồng tr t mang v khảo nghiệm
tại huyện Hoàng Long (nay là huyện Gia Viễn và huyện Nho Quan), Ninh Bình. Do
có nhi

đặc tính q, khoai lang hồng ong được trồng phổ biến ở nhi

nơi trên

cả nước; tuy nhiên vẫn được g i là khoai lang Hoàng Long và là một đặc sản nổi
tiếng của Ninh Bình. Gi ng khoai lang Hồng Long Ninh Bình có dạng thân bị trải,
màu tím; lá hình tim màu xanh, lá ng n có màu xanh tím; vỏ củ màu hồng nhạt, ruột
củ màu vàng, bở. Thời gian inh trưởng 120 - 125 ngày năng
5

ất đạt 10 - 12


tấn/ha, thích hợp với chân đất pha cát nhẹ. Trong củ khoai lang Hồng Long Ninh
ình hàm ượng chất h đạt 29 22%; hàm ượng tinh bột là 25 10%; hàm ượng
đường tổng s đạt 21,67%. [7]

Hình 1.1 Khoai lang Hoàng Long [7]
1.1.3.2 Khoai lang Hưng Lộc 4 (HL4)
HL4 là gi ng khoai lang phổ biến ở vùng

ng Nam

ộ. Nguồn g c Việt

Nam. HL4 là gi ng lai [khoai Gạo x Bí Dalat] x Tai Nung 57 do Trung tâm Nghiên
cứu Thực Nghiệm Nông nghiệp Hưng ộc tạo ch n và giới thiệu, Bộ Nông nghiệp
và PTNT công nhận gi ng năm 1987. Thời gian inh trưởng 85-95 ngày. Năng

ất

củ tươi 18 – 33 tấn/ ha, tỷ lệ chất khô 27-30%, chất ượng củ luộc khá, vỏ củ màu
đỏ, thịt củ mà cam đậm, dạng củ đẹp, dây xanh phủ lu ng g n, mức độ nhiễm sùng
trung bình, nhiễm nhẹ â đục dây [8].

6


Hình 1.2. Khoai lang Hưng Lộc 4 [8]
1.1.3.3 Khoai lang Nhật đỏ (HL518)
Ng ồn g c: Gi ng H 518

o Tr ng tâm Nghiên cứ Thực nghiệm N ng

nghiệp Hưng ộc ch n tạo và giới thiệ từ tổ hợp

o ey 14 po ycro

IP92031 = H 518 (Ng yễn Thị Thủy Hoàng

ng ồn g c

Nhật

ản =

được

ộ N ng nghiệp và Phát triển N ng th n c ng nhận gi ng năm 1997; hiện

phổ biến trong ản

ất phía Nam và bán nhi

im 1997). Gi ng đã

ở các iê thị.

ặc tính gi ng: Thời gian inh trưởng: 95 -110 ngày. Năng
32 tấn/ha tỷ ệ chất h 27-30%. chất ượng củ
củ mà cam đậm

ạng củ đ

đẹp

ất củ tươi: 17-

ộc ngon vỏ củ mà đỏ đậm thịt

ây anh tím nhiễm nhẹ ùng hà và â đục

dây [8].

7


Hình 1.3: Khoai lang Nhật đỏ
1.1.3.4 Khoai lang Nhật vàng (Kokey 14)
Ng ồn g c: Gi ng

o ey 14 có ng ồn g c Nhật ản o Tr ng tâm Nghiên

cứ Thực nghiệm N ng nghiệp Hưng

ộc nhập nội năm 1997 từ

ng ty FSA

( ảng 1). Gi ng được t yển ch n và giới thiệ năm 2002 (Hoang im Ng yen Thi
Th y 2003) hiện à gi ng phổ biến trong ản

ất ở các tỉnh Nam ộ và bán nhi

tại các iê thị.
ặc tính n ng h c chủ yế : Thời gian inh trưởng: 110-120 ngày. Năng
ất củ tươi: 15-34. tấn/ha; tỷ ệ chất h 29-31%. chất ượng củ
mà đỏ thịt củ mà vàng cam

ạng củ đ

đẹp

ộc ngon vỏ củ

ây anh nhiễm nhẹ ùng (Cylas

formicariu) và â đục ây (Omphisia anastomosalis) vir

oăn á (feathery mott e

vir ) bệnh đ m á ( eaf pot: Cercospora sp) bệnh ghẻ ( cab) và hà hoai ang
(Condorus sp)[8].

8


Hình 1.4. Khoai Lang Nhật vàng [8]
1.1.3.5 Khoai lang Nhật tím (HL491)
Gi ng H 491 o Tr ng tâm Nghiên cứ Thực nghiệm N ng nghiệp Hưng
ộc ch n tạo và giới thiệ từ tổ hợp

ra a

ima ari po ycro

ng ồn g c Nhật

ản = N76-2 IP/AVRD (Ng yễn Thị Thủy Hoàng im 1997). Gi ng đã được
ộ N ng nghiệp và Phát triển N ng th n c ng nhận gi ng năm 1997 hiện phổ biến
trong ản

ất phía Nam và bán nhi

ở các iê thị.

ặc tính n ng h c chủ yế : Thời gian inh trưởng: 95 -110 ngày. Năng
củ tươi: 15-27 tấn/ha tỷ ệ chất h 27- 31%. chất ượng củ
thịt củ mà tím đậm

ạng củ đ

đẹp

ất

ộc há vỏ củ mà tía

ây anh tím nhiễm nhẹ ùng hà và â đục

dây[8].

Hình 1.5: Khoai lang Nhật tím [8]

9


1.1.3.6 Khoai lang Nhật tím 1 (Murasa Kimasari)
Ng ồn g c: Gi ng

ra a

ima ari có ng ồn g c Nhật ản

o Tr ng tâm

Nghiên cứ Thực nghiệm N ng nghiệp Hưng ộc nhập nội năm 1994 từ

ng ty

FSA. Gi ng t yển ch n và giới thiệ năm 2002 hiện được trồng ở vùng đồng bằng
ng ử

ong bán tại các chợ đầ m i và iê thị.

ặc tính n ng h c chủ yế : Thời gian inh trưởng: 105-110 ngày. Năng
củ tươi: 10-22. tỷ ệ chất h 27-30%. chất ượng củ
ẫm thịt củ mà tím đậm

ạng củ đ

đẹp

ất

ộc há ngon vỏ củ mà tím

ây tím anh nhiễm nhẹ ùng và â

đục ây [8].

Hình 1.6: Khoai lang Nhật tím 1 [8]
1.1.3.7 Khoai lang Nhật trắng (HL284)
H 284 th ộc nhóm gi ng hoai ang tỷ ệ chất h cao nhi
AVRD

bột. Ng ồn g c

( ài oan) /Japan. Gi ng o Tr ng tâm Nghiên cứ Thực nghiệm N ng

nghiệp Hưng ộc nhập nội t yển ch n và đ nghị hảo nghiệm năm 2000. Thời
gian inh trưởng 90-105 ngày. Năng
31% chất ượng củ
trắng em ạng củ đ

ất củ tươi 18 – 29 tấn/ ha tỷ ệ chất h 28-

ộc há độ bột nhi

hơn độ ẽo vỏ củ mà trắng thịt củ mà

ây anh nhiễm ùng và â đục ây tr ng bình [8].

10


Hình 1.7. Khoai lang Nhật trắng [8]
1.1.3.8 Khoai lang KB1
KB1 là gi ng khoai lang hiện đang phát triển ở vùng đồng bằng sông Hồng.
Gi ng do Viện ây ương thực Cây Thực phẩm tuyển ch n và giới thiệ (V Văn
Chè, 2004). Bộ Nông nghiệp và PTNT đã c ng nhận gi ng năm 2004. Thời gian
inh trưởng 95 -100 ngày. Năng

ất củ tươi 22 – 32 tấn/ ha, tỷ lệ chất khô 27-29%,

chất ượng củ luộc khá, vỏ củ màu hồng cam, thịt củ mà cam đậm, dạng củ hơi
trịn, dây xanh, ng n tím, nhiễm ùng và â đục dây trung bình [8].

Hình 1.8. Khoai lang KB1 [8]

11


1.2 TỔNG QUAN VỀ TINH BỘT KHOAI LANG

Tinh bột cùng với protein và chất béo là thành phần quan tr ng bậc nhất trong
chế độ inh ưỡng của con người c ng như các oài động vật khác. Tinh bột là
polysaccarit có phân tử ượng lớn được tạo nên từ hàng trăm tới hơn 1 triệ đơn
phân glucose, chúng liên kết với nhau bằng các liên kết α-glucozit. Trong thực vật,
tinh bột được tổng hợp từ sự quang hợp của cây xanh trong lục lạp, hay từ trong các
bột lạp [10]. Phân tử tinh bột bao gồm 2 thành phần chính là amylose và
amylopectin.
Tỷ lệ tinh bột khoai lang trung bình chiếm 70% chất h nhưng có một
khoảng biến động lớn giữa các gi ng đi u kiện trồng tr t và thu hoạch khác nhau,
khoảng biến động từ 35-85% cho phép các nhà ch n gi ng có thể nâng cao chất
ượng củ khoai lang thông qua việc nâng cao tỷ lệ tinh bột bằng con đường ch n tạo
gi ng. Ở

ài oan hàm ượng chất khô biến động từ 13,6-35,1%, ở Braxin từ 22,9-

48,1%. [9]. Tại Việt Nam, chỉ tiêu chất h c ng được nhi u nhà khoa h c quan
tâm nghiên cứ . Theo ê

ức Diên và Nguyễn

ình H yên (1967) cho thấy hàm

ượng chất h được nghiên cứu trên 25 gi ng Khoai lang Việt Nam biến động từ
18,4-41,5%, cịn nghiên cứu của Ngơ Xn Mạnh

inh Thế Lộc, Nguyễn

Hùng (1992-1994) chỉ ra khoảng biến động này từ 19,2-33 6%. V

ặng

T yên Hoàng

và cộng sự (1992) khi nghiên cứ hàm ượng chất khô của các gi ng khoai lang
trồng vụ
(vụ

ng và vụ Hè cho thấy: Hàm ượng chất khô biến động từ 23,4 -33,8%

ng) và từ 23,0 -33,0% (vụ Hè).
1.1.4 Hình dạng và kích thước của tinh bột khoai lang
Qua các nghiên cứu v tinh bột, hình dạng tinh bột khoai lang được báo cáo

ưới dạng hình bầu dục hình trịn hình đa giác. Q a các báo cáo trước đó tinh bột
có ích thước nằm trong khoảng 2-42µm [58], 5-50 µm [10], một s tinh bột khoai
lang Hàn Qu c có ích thước 14-30µm [57], một s tinh bột khoai lang Pháp có
ích thước trong khoảng 4-40µm. Hình dạng và ích thước tinh bột phụ thuộc rất
nhi u vào gi ng khoai lang khác nhau, chúng gây ra các ảnh hưởng đến tính chất lý
hóa của tinh bột khoai lang trong quá trình chế biến các sản phẩm thực phẩm từ
khoai lang.
12


Hình 1.9: Hình dạng tinh bột của một số giống khoai lang Việt Nam soi dưới
kính hiển vi điện tử [59]
1.1.5 Cấu trúc của tinh bột
1.2.2.1 Cấu trúc kết tinh của phân tử tinh bột
Hàm ượng nước cân bằng trong hạt tinh bột vào khoảng 12 %. Hạt tinh bột
tính theo hàm ượng chất khô bao gồm 98 – 99 % là amylose và amylopectin, phần
còn lại là lipid, protein, chất tro… [5] [9]

Một hạt tinh bột bao gồm một cấu trúc bán tinh thể. Sự sắp xếp xuyên tâm
của phân tử tinh bột có thể được nhìn thấy ưới một kính hiển vi ánh sáng phân cực.
Các nhánh của amylopectin dạng xoắn ép được sắp xếp trong các mi n kết tinh.
Ngược lại, amylose chủ yếu tạo nên các vùng v định hình được phân b ngẫu
nhiên giữa các nhóm amylopectin [33] [34]. ác vùng phân nhánh được cấu thành
từ lớp v định hình phân tách các tinh thể với nhau [35].
Trong hạt tinh bột có 4 loại cấ trúc đó à A

, C, V. Tinh thể kiể A được

tạo bởi các xoắn kép amylopectin xếp sát nhau trong một khung hình tứ giác, ở
giữa tinh thể liên kết với 8 phân tử nước. Tinh thể kiểu B tạo bởi các chuỗi
amylopectin xoắn kép xếp sát nhau trong khung hình lục giác, giữa tinh thể liên
kết với 36 phân tử nước chính vì ượng phân tử nước nhi u tạo nên cấu trúc rộng
mở cho tinh thể kiểu B. Tinh thể kiểu C (hay còn g i là tinh thể dạng A-B) là kiểu
tinh thể tinh thể trung gian giữa kiểu A và kiểu B. Tinh thể kiểu V tạo bởi các
xoắn đơn amy o e tạo phức với các phân tử iod, lipid hoặc cồn. Cấu trúc xoắn đ i
của m hình A và
xoắn với chi
đó chủ yế

há tương đồng tạo nên bởi 6 đơn phân glucose mỗi vòng

cao 1 bước xoắn là 2.08 – 2.38nm. Sự khác biệt giữa các mơ hình

à o độ dài của chuỗi amylopectin; ngồi ra cịn có nhiệt độ, nồng độ,

13

mu i, các phân tử hữ cơ. Trong phân tử tinh bột không không phải tất cả các
nhánh amy opectin đ u xoắn kép, tỷ lệ xoắn ép đ i với các mạch ngắn của
amy opectin đạt khoảng 80%.
Qua những nghiên cứ trước đây v tinh bột khoai lang, tinh bột khoai lang
th ng thường có dạng tinh thể kiểu A và kiểu C [57]. Dạng tinh thể phụ thuộc vào
chi u dài mạch amylopectin, mạch amylopectin ngắn sẽ có xu hướng hình thành
các vùng tinh thể kiể A ngược lại, mạch amy opectin ài ư tiên hình thành các
vùng tinh thể kiểu B [38]. Các tinh bột có kiểu tinh thể A dễ bị tấn công bởi αamy a e hơn [60].

Hình 1.10: Sơ đồ cấu trúc hạt tinh bột[61]
1.2.2.2

Phân tử amylose và amylopectin

Phân tử amylose bao gồm một chuỗi sắp xếp song song nhau. Amylose khi
ở dạng tinh thể có cấu trúc xoắn c, mỗi vịng xoắn gồm 6 phân tử glucose. Khi ở
14


trong hạt tinh bột, trong dung dịch hoặc trạng thái bị thối hố amy o e thường có
cấu trúc mạch giãn, khi thêm tác nhân kết tủa vào amylose mới chuyển thành dạng
xoắn c. Ở trạng thái xoắn c, amylose cho màu xanh với i t.

ường kính xoắn c

là 12,97 A, chi u cao 7,91 A. Phân tử amylose có một đầu khử và một đầu khơng
khử trong đó đầu khử có nhóm – OH glucozit. Các g c của amylose gắn lại với
nhau nhờ liên kết α-1,4 glucozit tạo nên một chuỗi dài khoảng 500 -2000 đơn vị
glucose, phân tử ượng trung bình 10000 - 300000. Amylose mạch thẳng có thể tạo
màng và sợi với độ b n và độ m m dẻo cao. Trong hi đó phân tử amyloseylopectin

phân nhánh nhi u nên không thể tạo dạng sợi nhi

như amy o e và màng tạo thành

thì giịn.
1.2.2.2.1 Cấu trúc phân tử amylose

Hình 1.11: Cơng thức phân tử Amylose

Hình 1.11: Cấu trúc xoắn của Amylose
1.2.2.2.2

Cấu trúc phân tử amylopectin

Amy opectin được tạo thành từ các đơn phân g co e iên ết với nhau
bằng các liên kết α- 1,4 và α- 1,6 glycozit, một phân tử amylopectin tạo bởi
300.000-3.000.000 đơn phân g co e mức độ phân nhánh của amylopectin cao
hơn nhi u so với amylose. Trong phân tử, liên kết α- 1,4 glucozit chiếm 95 %,
15