Khảo sát quy trình chế biến bột khoai lang tím và đề xuất hướng ứng dụng

ĐỒN THANH NIÊN CỘNG SẢN HỒ CHÍ MINH
BAN CHẤP HÀNH TP. HỒ CHÍ MINH
----------------------

CƠNG TRÌNH DỰ THI
GIẢI THƯỞNG SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC EURÉKA
LẦN THỨ XX NĂM 2018

TÊN CÔNG TRÌNH
KHẢO SÁT QUY TRÌNH CHẾ BIẾN BỘT KHOAI LANG TÍM
VÀ ĐỀ XUẤT HƯỚNG ỨNG DỤNG

LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN THỰC PHẨM, ĐỒ UỐNG

Mã số cơng trình: …………………………….


TÓM TẮT
Nghiên cứu được thực hiện nhằm đề xuất hướng ứng dụng sử dụng bột khoai
lang tím được chế biến từ khoai lang tím củ tươi để chế biến và sản xuất các loại sản
phẩm thực phẩm có nguồn gốc từ thực vật nhưng giàu hợp chất polyphenol.
Nghiên cứu dựa trên cơ sở các quy trình chế biến đều đã qua tham khảo các
nghiên cứu trước và những lần thăm dị, khảo sát trong phịng thí nghiệm, được tiến
hành khảo sát với 4 thí nghiệm lớn sau:
1. Khảo sát thí nghiệm cho quy trình chế biến bột khoai lang tím
2. Khảo sát thí nghiệm cho quy trình chế biến sữa khoai lang tím
3. Khảo sát thí nghiệm cho quy trình chế biến bánh mì khoai lang tím
4. Khảo sát thí nghiệm cho quy trình chế biến bánh cookie khoai lang tím
Kết quả nghiên cứu được ghi nhận như sau:
- Khoai lang tím nguyên liệu được hấp ở 85oC trong 4 phút và sấy ở 60oC cho bột

khoai lang tím đạt giá trị dinh dưỡng, màu sắc và hiệu quả kinh tế cao.
- Bột khoai lang tím với tỷ lệ bột khoai:nước = 1:24 trong q trình hồ hóa cho
dịch sữa có độ nhớt phù hợp cùng với giá trị cảm quan cao.
- Hàm lượng bột sữa ở tỷ lệ bột khoai:bột sữa = 1:1/4 và hàm lượng đường ở tỷ
lệ bột khoai:đường = 1:3 bổ sung quá trình phối trộn cho sản phẩm sữa giá trị cảm
quan về hương vị tốt nhất.
- Thời gian giữ nhiệt là 25 phút trong q trình thanh trùng cho sản phẩm sữa có
giá trị dinh dưỡng cao và thời gian bảo quản dài nhất.
- Để bánh mì có độ nở, độ xốp tốt và đạt giá trị dinh dưỡng cùng cảm quan cao
thì tỷ lệ bột khoai bổ sung trong quá trình nhào trộn là 30%.
- Để bánh cookie đạt giá trị cảm quan cao thì tỷ lệ bột khoai bổ sung trong quá
trình nhào trộn là 50%.


MỤC LỤC
1.

LỜI MỞ ĐẦU ...................................................................................................... 1

1.1.

Đặt vấn đề............................................................................................................. 1

1.2.

Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................................ 2

2.

TỔNG QUAN TÀI LIỆU ................................................................................... 3

2.1.

Tổng quan về khoai lang tím .............................................................................. 3

2.1.1.

Nguồn gốc ...................................................................................................... 3

2.1.2.

Đặc tính thực vật........................................................................................... 4

2.1.3.

Thành phần hố học của khoai lang tím .................................................... 5

2.1.4.

Giá trị dinh dưỡng của khoai lang tím ....................................................... 6

2.2.

Sắc tố anthocyanin trong khoai lang tím .......................................................... 7

2.2.1.

Tổng quan ...................................................................................................... 7

2.2.2.

Cấu tạo hố học của anthocyanin ............................................................... 8

2.2.3.

Tính chất của anthocyanin .......................................................................... 9

2.2.4.

Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền màu của anthocyanin ......................... 9

2.3.

Tinh bột .............................................................................................................. 11

2.3.1.

Giới thiệu ..................................................................................................... 11

2.3.2.

Cấu trúc của tinh bột.................................................................................. 11

2.3.3.

Một số tính chất của tinh bột ..................................................................... 13

2.4.

Sữa bột tách béo ................................................................................................ 16

2.4.1.

Giới thiệu ..................................................................................................... 16

2.4.2.

Thành phần hóa học ................................................................................... 17

2.4.3.

Giá trị dinh dưỡng ...................................................................................... 19

2.5.

Đường ăn kiêng Isomalt .................................................................................... 19

2.5.1.

Tổng quan về Isomalt ................................................................................. 19

2.5.2.

Đặc điểm cấu tạo ......................................................................................... 20

2.5.3.

Phương pháp thu nhận............................................................................... 20

2.5.4.

Giá trị dinh dưỡng của Isomalt ................................................................. 21

2.6.

Bột mì.................................................................................................................. 22

2.6.1.

Giới thiệu ..................................................................................................... 22

2.6.2.

Thành phần hóa học ................................................................................... 22

2.7.

Nấm men ............................................................................................................ 26


2.8.

Bơ ........................................................................................................................ 28

2.9.

Muối ăn ............................................................................................................... 29

2.10. Trứng gà ............................................................................................................. 29
2.11. Nước .................................................................................................................... 29

2.12. Xu hướng tiêu dùng sữa từ thực vật thay thế cho sữa bò nguyên chất ........ 30
2.13. Xu hướng tiêu dùng bánh mì............................................................................ 31
2.14. Tình hình nghiên cứu trong và ngồi nước ..................................................... 32
2.14.1.

Tình hình nghiên cứu trong nước .......................................................... 32

2.14.2.

Tình hình nghiên cứu ngồi nước .......................................................... 34

3.

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................................................................... 37

3.1.

Thời gian và địa điểm nghiên cứu .................................................................... 37

3.1.1.

Thời gian nghiên cứu .................................................................................. 37

3.1.2.

Địa điểm nghiên cứu ................................................................................... 37

3.2.

Vật liệu nghiên cứu............................................................................................ 37

3.2.1.

Nguyên liệu .................................................................................................. 37

3.2.2.

Thiết bị ......................................................................................................... 37

3.2.3.

Hóa chất ....................................................................................................... 38

3.3.

Nội dung nghiên cứu ......................................................................................... 39

3.4.

Phương pháp nghiên cứu .................................................................................. 40

3.4.1.

Quy trình sản xuất bột khoai lang tím...................................................... 40

3.4.2.

Quy trình dự kiến thử nghiệm chế biến sữa khoai lang tím ................... 43

3.4.3.

Quy trình dự kiến thử nghiệm chế biến bánh mì khoai lang tím .......... 46

3.4.4.

Quy trình dự kiến thử nghiệm chế biến bánh cookie khoai lang tím .... 53

3.5.

Bố trí thí nghiệm ................................................................................................ 58

3.5.1.

Thí nghiệm 1: Khảo sát quy trình chế biến bột khoai lang tím ............. 58

3.5.2.

Thí nghiệm 2: Khảo sát quy trình chế biến sữa khoai lang tím ............. 59

3.5.3.

Thí nghiệm 3: Khảo sát quy trình chế biến bánh mì khoai lang tím ..... 64

3.5.4.

Thí nghiệm 4: Khảo sát quy trình chế biến bánh cookie khoai lang tím ..
...................................................................................................................... 67

3.5.

Phương pháp phân tích dùng trong nghiên cứu............................................. 70

3.6.

Phương pháp xử lý số liệu ................................................................................ 70

4.

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ........................................................................... 71


4.1.

Khảo sát các thông số cơ bản của nguyên liệu và bột khoai lang tím .......... 71

4.1.1.

Thơng số cơ bản của khoai lang tím ngun liệu..................................... 71

4.1.2.

Thơng số cơ bản của bột khoai lang tím bán thành phẩm ..................... 72

4.2.

Kết quả thí nghiệm cho quy trình chế biến bột khoai lang tím .................... 74

4.2.1.

Ảnh hưởng của thời gian hấp đến hàm lượng anthocyanin và độ bền

màu trong bột khoai lang tím bán thành phẩm .................................................... 74
4.2.2.

Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy đến hàm lượng anthcyanin và độ bền màu

của bột khoai lang tím bán thành phẩm ................................................................ 77
4.3.

Kết quả thí nghiệm cho quy trình chế biến sữa khoai lang tím .................... 79

4.3.1.

Ảnh hưởng của tỉ lệ bột:nước đến độ nhớt của sữa khoai lang tím thành

phẩm 79
4.3.2.

Ảnh hưởng của tỉ lệ bột sữa bổ sung đến giá trị cảm quan của sữa khoai

lang tím thành phẩm ................................................................................................ 81
4.3.3.

Ảnh hưởng của tỉ lệ đường bổ sung đến giá trị cảm quan của sữa khoai

lang tím thành phẩm ................................................................................................ 82
4.3.4.

Ảnh hưởng của thời gian thanh trùng đến hàm lượng anthocyanin và

giới hạn vi sinh vật trong sữa khoai lang tím thành phẩm .................................. 83
4.3.5.
4.4.

Đánh giá chất lượng sữa khoai lang tím ................................................... 85

Kết quả thí nghiệm cho quy trình chế biến bánh mì khoai lang tím ............ 88

4.4.1.

Ảnh hưởng của tỉ lệ bột khoai:bột mì đến thể tích riêng, hàm lượng

anthocyanin và chất lượng cảm quan của bánh mì khoai lang tím..................... 88
4.4.2.

Kết quả thị hiếu người tiêu dùng giữa các mẫu bánh mì có hàm lượng

bột khoai lang tím bổ sung được ưa thích nhất với mẫu bánh mì được làm từ
100% bột mì .............................................................................................................. 91
4.4.3.

Đánh giá chất lượng và thị hiếu người tiêu dùng giữa bánh mì khoai

lang tím với các mẫu bánh mì trên thị trường ...................................................... 92
4.5.

Kết quả thí nghiệm cho quy trình chế biến bánh cookie khoai lang tím ..... 94

4.5.1.

Ảnh hưởng của tỉ lệ bột khoai:bột mì đến thể tích riêng và chất lượng

cảm quan của bánh cookie khoai lang tím ............................................................. 94
4.5.2.

Kết quả thị hiếu người tiêu dùng giữa các mẫu bánh cookie có hàm

lượng bột khoai lang tím bổ sung được ưa thích nhất với mẫu bánh cookie được
làm từ 100% bột mì.................................................................................................. 97


4.5.3.

Đánh giá thị hiếu người tiêu dùng giữa bánh cookie khoai lang tím với

các mẫu bánh cookie trên thị trường ..................................................................... 98
4.6.

Thiết kễ nhãn sãn phẩm.................................................................................... 99

4.7.

Tính tốn sơ bộ giá thành sản phẩm .............................................................100

4.7.1.

Tính tốn sơ bộ giá thành bột khoai lang tím ........................................100

4.7.2.

Tính tốn sơ bộ giá thành sữa khoai lang tím........................................101

4.7.3.

Tính tốn sơ bộ giá thành bánh mì khoai lang tím ...............................101

4.7.4.

Tính tốn sơ bộ giá thành bánh cookie khoai lang tím .........................102

4.8.

Hướng đề xuất sản phẩm ứng dụng...............................................................102

5.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................................104

5.1.

Kết luận ............................................................................................................104

5.2.

Kiến nghị ..........................................................................................................108

TÀI LIỆU KHAM KHẢO ........................................................................................111
PHỤ LỤC ...................................................................................................................117

DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1. Thành phần hóa học của khoai lang tím .................................................... 5
Bảng 2.2. Hàm lượng các chất vi lượng trong các loại khoai lang ............................ 5
Bảng 2.3. Đặc điểm và thành phần hóa học của 5 giống khoai lang khác nhau ...... 6
Bảng 2.4. Hàm lượng các chất chống oxy hóa trong các loại khoai lang ................. 7
Bảng 2.5. Thành phần amylose và amylopectin của một số loại tinh bột. ............. 11
Bảng 2.6. Thành phần hóa học điển hình của sữa bột tách béo .............................. 17
Bảng 2.7. Thành phần hóa học của các loại bột mì .................................................. 23
Bảng 2.8. Sản phẩm nấm nem dạng bột thương mại ............................................... 27
Bảng 2.9. Thành phần trung bình của nấm men bánh mì ....................................... 27
Bảng 2.10. Thành phần hóa học của bơ .................................................................... 28
Bảng 2.11. Thành phần hóa học của trứng ............................................................... 29
Bảng 3.1. Độ nhớt của mẫu chuẩn…………………………………………………………...……………………..60
Bảng 4.1. Thành phần hóa học của khoai lang tím ngun liệu…………….……………..71
Bảng 4.2. Thành phần hóa học của khoai lang tím dựa trên khối lượng khơ ....... 71
Bảng 4.3. Thành phần hóa học của bột khoai lang tím bán thành phẩm .............. 73
Bảng 4.4. Thành phần hóa học của bột khoai lang tím bán thành phẩm dựa trên
khối lượng khô ............................................................................................................. 73
Bảng 4.5. Hàm lượng anthocyanin và độ khác màu qua các thời gian hấp ........... 75
Bảng 4.6. Mô tả cấu trúc dung dịch trong q trình hồ hóa ................................... 80
Bảng 4.7. Bảng kết quả tổng hạng và mơ tả tính chất sản phẩm sau khi bổ sung
các tỉ lệ bột sữa ............................................................................................................. 81
Bảng 4.8. Bảng kết quả tổng hạng và mơ tả tính chất sản phẩm sau khi bổ sung
các tỉ lệ đường .............................................................................................................. 82
Bảng 4.9. Biến đổi giới hạn vi sinh vật trong thời gian bảo quản ........................... 85
Bảng 4.10. Thành phần hóa học sữa khoai lang tím thành phẩm tính trên 100ml
....................................................................................................................................... 86
Bảng 4.11. Kết quả so sánh chỉ tiêu hóa lý dựa trên 100ml của các mẫu sữa ........ 87
Bảng 4.12. Hàm lượng anthocyanin và thể tích riêng của bánh mì có hàm lượng
bột khoai lang tím khác nhau ..................................................................................... 88

Bảng 4.13. Kết quả tổng hạng của bánh mì qua các hàm lượng bột khoai lang tím
bổ sung khác nhau ....................................................................................................... 90


Bảng 4.14. Kết quả tổng hạng giữa các mẫu bánh mì nghiên cứu với mẫu bánh mì
từ 100% bột mì ............................................................................................................ 91
Bảng 4.15. Thành phần hóa học bánh mì khoai lang tím tính trên 100g ............... 92
Bảng 4.16. Kết quả tổng hạng giữa mẫu bánh mì nghiên cứu với các mẫu bánh mì
ngồi thị trường ........................................................................................................... 94
Bảng 4.17. Thể tích riêng của bánh mì có hàm lượng bột khoai lang tím bổ sung
khác nhau ..................................................................................................................... 95
Bảng 4.18. Kết quả tổng hạng của bánh mì qua các hàm lượng bột khoai lang tím
bổ sung khác nhau ....................................................................................................... 95
Bảng 4.19. Kết quả tổng hạng giữa các mẫu bánh cookie nghiên cứu với mẫu
bánh mì từ 100% bột mì ............................................................................................. 97
Bảng 4.20. Kết quả tổng hạng giữa mẫu bánh mì nghiên cứu với các mẫu bánh mì
ngồi thị trường ........................................................................................................... 98
Bảng 4.21. Chi phí nguyên liệu sản xuất 10 chai sữa khoai lang tím ...................101
Bảng 4.22. Chi phí nguyên liệu sản xuất 20 ổ bánh mì khoai lang tím ................101
Bảng 4.23. Chi phí nguyên liệu sản xuất 1kg bánh cookie khoai lang tím ...........102


DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1. Khoai lang tím giống Murasakimasari ....................................................... 3
Hình 2.2. Hình thái cây khoai lang .............................................................................. 4
Hình 2.3. Công thức anthocyanin và cấu trúc cơ bản của aglycon ........................... 8
Hình 2.4. Sự biến đổi màu của anthocyanin theo pH ................................................. 9
Hình 2.5. Cấu tạo phân tử amylose ............................................................................ 12
Hình 2.6. Cấu tạo phân tử amylopectin ..................................................................... 13
Hình 2.7. Cơ chế của q trình hồ hóa ...................................................................... 15

Hình 2.8. Sản phẫm sữa bột tách béo thương mại ................................................... 16
Hình 2.9. Sản phẩm đường isomalt thương mại ....................................................... 20
Hình 2.10. Cấu tạo của Isomalt .................................................................................. 20
Hình 2.11. Phản ứng chuyển hóa sucrose thành isomaltulose................................. 21
Hình 2.12. Phản ứng chuyển hóa isomaltulose thành isomalt ................................. 21
Hỉnh 3.1. Máy đo độ màu cầm tay KONICA MINOLTA CR-400 và sấy ẩm hồng
ngoại KERN DBS60-3 ................................................................................................. 37
Hỉnh 3.2. Cân phân tích AES 200-4C và máy đo độ nhớt BROOKFIELD
DVEELVTJ0 ................................................................................................................ 37
Hỉnh 3.3. Lò nướng bánh và tủ sấy ............................................................................ 38
Hỉnh 3.4. Hồi hấp, nồi hồ hóa cánh khuấy và cân phân tích ................................... 38
Hỉnh 3.5. Rây và máy đo OD ...................................................................................... 38
Hình 4.1. Đồ thị biểu thị kết quả ảnh hưởng của thời gian hấp đến hàm lượng
anthocyanin và giá trị ΔE trong bột khoai lang tím bán thành phẩm ................... 75
Hình 4.2. Đồ thị biểu thị kết quả ảnh hưởng của nhiệt độ sấy đến hàm lượng
anthocyanin trong bột khoai lang tím bán thành phẩm .......................................... 77
Hình 4.3. Đồ thị biểu thị kết quả ảnh hưởng của nhiệt độ sấy đến độ khác màu
của bột khoai lang tím bán thành phẩm.................................................................... 79
Hình 4.4. Đồ thị biểu thị kết quả ảnh hưởng của thời gian thanh trùng đến hàm
lượng anthocyanin và giới hạn vi sinh vật trong sữa khoai lang tím thành phẩm 83
Hình 4.5. Nhãn sản phẩm bánh mì khoai lang tím ................................................... 99
Hình 4.6. Nhãn sản phẩm sữa khoai lang tím ........................................................... 99
Hình 4.7. Nhãn sản phẩm bột khoai lang tím .........................................................100
Hình 4.8. Nhãn sản phẩm bánh cookie khoai lang tím ..........................................100


DANH MỤC VIẾT TẮT
µm: microgram.
mg: milligram.
g: gram.

ml: mililit.
CFU: Colony forming unit – Đơn vị hình thành khuẩn lạc.
NXB: Nhà xuất bản.


1
1. LỜI MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Ngày nay trong cuộc sống bộn bề và kém chất lượng con người phải đối mặt với
nhiều nguy cơ ảnh hưởng xấu đến sức khỏe. Cũng chính vì lẽ đó mà càng có nhiều
người ưu tiên lựa chọn những thực phẩm tốt cho sức khỏe theo xu hướng phòng bệnh
hơn chữa bệnh.
Ở các nước phương Tây, việc sử dụng các giải pháp thay thế bằng thực phẩm
nguồn gốc từ thực vật được thiết lập tốt khơng chỉ bởi vì là đồ uống, mà cịn được sử
dụng rộng rãi trong công thức chế biến làm nguyên liệu. Do đó, có một phạm vi lớn để
đưa ra các lựa chọn sử dụng thực vật để chế biến sữa như đồ uống và các sản phẩm
thực phẩm khác. Ngoài ra, trong những năm gần đây, thực phẩm có nguồn gốc thực
vật được chấp nhận là thực phẩm có nguồn gốc từ các nguồn thực phẩm bổ sung dinh
dưỡng do sự hiện diện của các thành phần có lợi cho sức khỏe như chất xơ, khoáng
chất, vitamin và chất chống oxy hóa (Das và cơng sự, 2012). Hơn nữa, việc luân
chuyển cơ sở tiêu dùng đối với chế độ ăn thuần chay bởi các lý do nhất định bao gồm
cả quyền lợi động vật và bảo vệ môi trường được dự đoán sẽ thúc đẩy nhu cầu tiêu thụ
về các sản phẩm nguồn gốc từ thực vật.
Khoai lang tím là là cây nơng nghiệp được trồng phổ biến ở vùng Đồng bằng
sông Cửu Long (Nguyễn Văn Tuất, 2008), là nguồn thực phẩm giàu năng lượng, giàu
chất xơ, cùng với nhiều loại vitamin A, B, C, E và các khống chất (K, Na, Mg…),…
đem lại nhiều lợi ích cho sức khỏe con người (Huỳnh Thị Kim Cúc, 2004), là một
nguồn chất màu tốt và ổn định vì nó có sản lượng lớn với hàm lượng anthocyanin
tương đối cao (M. K. Krokida, 1998) và có thành phần chủ yếu là tinh bột, dễ được cơ
thể tiêu hoá và hấp thụ (Huỳnh Thị Kim Cúc, 2004) là một trong những lý do quan

trọng trong việc quyết định chọn khoai lang tím là nguyên liệu cho đề tài nghiên cứu.
Ở Nhật Bản, hiện nay có nhiều sản phẩm thực phẩm chế biến từ khoai lang tím
được bán trong các cửa hàng tại các nhà ga, phi trường, khu du lịch ở KyushuOkinawa (M. K. Krokida, 1998). Trong khi đó, sản lượng khoai lang tím ở nước ta
tương đối cao nhưng chủ yếu là dùng để tiêu thụ trong nước và xuất khẩu ở dạng củ
tươi sang các thị trường Nhật bản và Tây Âu. Vì vậy giá trị kinh tế thu được cịn thấp.
Do vậy việc chọn khoai lang tím làm ngun liệu trong đề tài sẽ góp phần làm tăng giá


2
trị sử dụng, giá trị kinh tế đồng thời tạo ra một sản phẩm thực phẩm mới đáp ứng nhu
cầu tiêu dùng của xã hội.
Từ các phân tích trên, nghiên cứu được thực hiện nhằm đề xuất hướng ứng dụng
sử dụng bột khoai lang tím được chế biến từ khoai lang tím củ tươi để chế biến và sản
xuất các loại sản phẩm thực phẩm có nguồn gốc từ thực vật nhưng giàu hợp chất
polyphenol.
1.2. Mục tiêu nghiên cứu
Nhằm mục đích tạo ra các sản phẩm được làm từ nguồn thực phẩm tự nhiên
nhưng vẫn còn giữ được hàm lượng dinh dưỡng, hương vị tự nhiên, dễ tiêu hóa cho
người sử dụng.


3
2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Tổng quan về khoai lang tím
2.1.1.

Nguồn gốc

Khoai lang có tên khoa học là Ipomoea batatas (L.) Lamk, có nguồn gốc từ Mỹ
Latinh, được sinh ra do sự lai chéo hoặc thông qua các thay đổi nhiễm sắc thể từ một

cây không rõ của chi Ipomoea (O’Brien, 1972). Khoai lang là cây lương thực có tầm
quan trọng, chủ yếu được trồng ở các nước đang phát triển, chiếm hơn 95% sản lượng
thế giới. Khoảng 80% khoai lang trên thế giới được trồng ở Châu Á, khoảng 15% ở
Châu Phi, và chỉ có 5% ở phần cịn lại của thế giới, trong đó Trung Quốc chiếm 70%
tổng diện tích. Ở các nước đang phát triển, khoai lang đứng thứ năm trong sản xuất có
giá trị kinh tế, thứ sáu về sản xuất chất khô, thứ bảy về sản xuất năng lượng, thứ chín
trong sản xuất protein, và có tính linh hoạt rất lớn trong việc sử dụng làm thực phẩm
và các sản phẩm công nghiệp (Gregory, 1992).
Khoai lang tím Nhật Bản (Murasakimasari - Nhật tím 1) là một loại khoai lang
được nghiên cứu lai tạo để đưa vào sản xuất bởi Viện nghiên cứu Nông nghiệp Quốc
gia Nhật Bản có tên là Okinawan. Đây là nguồn chất màu ổn định vì nó có sản lượng
lớn với hàm lượng anthocyanin cao (Ikuo và cộng sự, 2003).

Hình 2.1. Khoai lang tím giống Murasakimasari
Giống khoai lang tím này đã được Trung tâm Nghiên cứu Thực nghiệm Nông
nghiệp Hưng Lộc 4 nhập nội năm 1994 từ công ty FSA. Giống được tuyển chọn và
giới thiệu năm 2002 (Hoàng Kim và cộng sự, 2003). Hiện nay được trồng chủ yếu ở
vùng đồng bằng sơng Cửu Long với đặc tính nơng 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


4
khơ 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 khơng 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).
2.1.2.

Đặc tính thực vật

Khoai lang là một lồi cây nơng nghiệp với 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 ngồi thì tương tự và gần giống
với thân củ (Bùi Huy Đáp, 1984).
Khoai lang có rễ củ lớn, thân thảo dạng dây leo sống lâu năm, có các lá mọc so le
hình tim hay sẻ thuỳ chân vịt. Các hoa có tràng hợp và kích thước trung bình. Rễ củ ăn
được, có hình dáng thuôn dài và thon, lớp vỏ nhẵn nhụi (Mai Thạch Hồnh, 2015).

Hình 2.2. Hình thái cây khoai lang
Về mặt cấu tạo, củ khoai lang 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.


5
Thịt củ: Gồm các tế bào nhu mô chứa chủ yếu là tinh bột và các hợp chất chứa
nitơ (Bùi Đức Hợi, 2007).
2.1.3.

Thành phần hố học của khoai lang tím

Khoai lang tím là một thực phẩm vơ cùng quan trọng trong việc cung cấp chất
dinh dưỡng và năng lượng cho cơ thể.
Phân tích thành phần dinh dưỡng trong khoai lang tím người ta cịn thấy rằng,

khoai lang tím 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.
Các vi chất có trong khoai lang tím khá dồi dào, ăn khoai lang tím 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.
Bảng 2.1. Thành phần hóa học của khoai lang tím
Thành phần

STT

Hàm lượng (%)

1

Độ ẩm

67,77

2

Hàm lượng Protein

1,006

3

Hàm lượng Glucid

4

Hàm lượng Xơ

6

Hàm lượng Anthocyanin

Đường tổng

28,888

Đường khử

2,608

Tinh bột

26,504
1,1704
101,60 ± 0,5
(Huỳnh Thị Kim Cúc, 2014)

Bảng 2.2. Hàm lượng các chất vi lượng trong các loại khoai lang
Màu sắc củ

Thành phần
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
(Bùi Đức Hợi, 1986)


6
Thành phần hóa học của khoai lang, khơng cố định mà thay đổi tùy thuộc theo
giống, khí hậu, thời vụ, thổ nhưỡng, điều kiện canh tác... 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 2.3.
Bảng 2.3. Đặc điểm và thành phần hóa học của 5 giống khoai lang khác nhau
STT

Giống

Màu ruột

Đường tổng

Tinh bột

củ

số (%)

(%)

Xơ (%)

1

Chiêm Dâu

Trắng ngà

5,97

15,89

0,74

2

Hồng Long

Vàng nhạt

5,86

18,32

0,55

3

Lim

Trắng

4,66

16.54

0,83

4

K51

Da cam

4,46

22,47

0,94

5

Tự nhiên

Trắng có

3,75

17,04

1,02

viền tím
(Ngơ Xuân Mạnh, 1996)
2.1.4.

Giá trị dinh dưỡng của khoai lang tím

Khoai lang tím là nguồn thực phẩm giàu năng lượng, cùng với nhiều loại vitamin
A, B, C, E và các khoáng chất (K, Na, Mg…), giàu chất xơ,… đem lại nhiều lợi ích
cho sức khỏe con người. Một đặc trưng điển hình của khoai lang tím làm cho nó có giá
trị hơn các loại khoai lang khác là sự có mặt của một hợp chất có hoạt tính sinh học
cao trong các thành phần sinh hóa của nó, đó là anthocyanin (Huỳnh Thị Kim Cúc,
2006). Anthocyanin được dùng để chống dị ứng, viêm loét, kháng nhiều loại vi khuẩn
khó tiêu diệt, tăng chức năng chống độc của gan, ngăn ngừa sự nhiễm mỡ gan và hoại
tử mơ gan, điều hịa lượng cholesterol trong máu, tránh nguy cơ tắc nghẽn xơ vữa
động mạch, phục hồi trường lực tim, điều hòa nhịp tim và huyết áp, điều hịa chuyển
hóa canxi, làm giảm đau do tác dụng co thắt cơ trơn. Chính điều này đã làm cho khoai
lang tím có một giá trị dinh dưỡng và dược liệu cao (Huỳnh Thị Kim Cúc, 2004)
Bên cạnh đó, các chất màu trong khoai lang tím hiện đang được một số nhà khoa
học 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,… (Võ Văn
Chi, 2005).

7
Mặt khác, với một lượng đáng kể vitamin A (dưới dạng beta-caroten) và vitamin
C, khiến khoai lang tím có khả năng chống viêm nhiễm, có tác dụng phịng và chữa trị
bệnh. Cả hai dạng beta-caroten và vitamin C có tiềm năng chống oxy hóa cao giúp cho
cơ thể loại bỏ các gốc tự do hiệu quả. Thành phần các gốc tự do sẽ gây ảnh hướng xấu
đến các tế bào và màng tế bào, 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), chống đột biến (Yoshimoto và cộng sự, 2001).
Bảng 2.4. Hàm lượng các chất chống oxy hóa trong các loại khoai lang
Thành phần
Hợp chất Phenolic (%)
Anthocyanins (%)
Carotenoids (%)
Tổng số chất chống oxy hóa
(µg trolox equiv/g)
Hàm lượng chất khơ (%)

Màu sắc củ
Trắng

Vàng

Tím

0,55 – 1,36

0,77 – 1,16

0,02 – 3,04

0 – 0,08

0,01 – 0,13

0,23 – 1,82

0,40 – 14,75

0,33 – 56,93

0,37 – 4,32

809 – 2979

1424 – 3047

1751 – 5600

25,7 – 40,7

25,4 – 37,0

33,2 – 41,7

(Thái Thị Ánh Ngọc, 2011)
2.2. Sắc tố anthocyanin trong khoai lang tím
2.2.1.

Tổng quan

Anthocyanin (Anthos – nghĩa là hoa và Kysanesos – nghĩa là màu xanh) là hợp
chất thuộc họ flavonoid, là sắc tố ở thực vật, thường biểu hiện các màu tím, đỏ tía hoặc
xanh trong các loại rau củ, trái cây, hoa lá và rễ của các loài thực vật (Gross và cộng
sự, 1987).
Anthocyanin từ khoai lang tím có thể cung cấp màu tự nhiên cho một số loại thực
phẩm do tính ổn định với nhiệt độ cao và ánh sáng, thường được sử dụng trong nước
trái cây, đồ uống có cồn, mứt, bánh kẹo, bánh mì và mì. Có một số giống thương mại
của khoai lang tím, có thể thay đổi kích thước, hình dạng và màu sắc. Trong thập kỷ
qua giống khoai lang tím chủ yếu phát triển ở Nhật Bản và giống mới có hàm lượng
anthocyanin cao đã được phát triển do sự tích tụ anthocyanin thấp từ giống khoai lang
tím bản địa. Trong đó, giống quan trọng là Ayamurasaki và Yamagaw amurasaki
(Montilla và cộng sự, 2011).


8
2.2.2.

Cấu tạo hố học của anthocyanin

Hình 2.3. Cơng thức anthocyanin và cấu trúc cơ bản của aglycon
Anthocyanin là những glucoside do gốc đường kết hợp với gốc aglycon có cấu
trúc cơ bản và có màu (được gọi là anthocyanidin hay anthocyanidol) tạo nên. Các gốc
đường có thể được gắn vào vị trí C-3, C-5, C-7. Thơng thường được gắn vào vị trí C-3
và C-5, cịn vị trí C-7 rất ít. Phân tử anthocyanin gắn đường vào vị trí C-3 gọi là
monoglycoside, ở vị trí C-3 và C-5 gọi là diglycoside. Các aglycon của anthocyanin
khác nhau chính là do các nhóm gắn vào vị trí R1 và R2 khác nhau, thường là H, OH
hoặc OCH3 (Jon Wright, 1998). 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 (A.C. Ovando và cộng sự, 2009). Loại

đường tham gia vào cấu trúc chủ yếu nhất là glucose, ngồi ra cũng có một vài loại
monosaccharide (như galactose, rammose, arabinose), các loại disaccharide (chủ yếu
là rutinose, sambubiose hay sophorose) hoặc trisaccharide. Phần lớn anthocyanin
không tồn tại ở trạng thái tự do mà thường tồn tại ở trạng thái đã bị acyl hố một hay
hai nhóm hydroxyl, điển hình ở hai aglycon là cyanidin (YGM-1a, -1b, -2 và -3) và
peonidin (YGM-4b, -5a, -5b và -6). Các nhóm acyl hóa chính là các phenolic acid như
p-hydroxybenzoic, caffeic, ferulic hay sinapic acid,… Trong số 8 loại anthocyanin
chủ yếu trong khoai lang tím, có duy nhất 2 loại được acyl hố một nhóm hydroxyl bởi
caffeic acid, và một số loại khác bị acyl hố hai nhóm hydroxyl bởi caffeic acid,
caffeic acid và p-hydroxy benzoic acid, hoặc caffeic acid và ferulic acid. Qua đó, có
thể thấy tất cả 8 anthocyanin này được đặc trưng bằng cách liên kết ít nhất với một


9
nhóm caffeoyl, nhóm này có khả năng loại bỏ các gốc tự do cao (Ikuo và cộng sự,
2003).
2.2.3.

Tính chất của anthocyanin

Màu sắc của anthocyanin được xác định bởi cấu trúc hóa học và mơi trường bên
ngồi. Có thể 2 anthocyanin khác nhau cho màu giống nhau hay 2 anthocyanin
giống nhau lại cho màu khác nhau (Nguyễn Thị Thu Thủy, 2010). Bên cạnh đó cịn
phụ thuộc vào nồng độ của các chất màu, pH, nhiệt độ, ánh sáng, ion kim loại,
enzyme, oxy, acid ascorbic, đường và các chất chuyển hóa đường… (Mazza và
Minitiati, 1993), (Francis và cộng sự, 1989). Tuy nhiên màu sắc của anthocyanin thay
đổi mạnh nhất lại phụ thuộc vào pH mơi trường.

Hình 2.4. Sự biến đổi màu của anthocyanin theo pH
Khi pH < 7 các anthocyanin có màu đỏ (flavylium), khi pH > 7 thì có màu xanh.

Ở pH = 1 các anthocyanin thường ở dạng muối oxonium màu cam đến đỏ, ở pH = 4 
5 chúng có thể chuyển về dạng bazơ cacbinol hay bazơ chalcon không màu, ở pH = 7
 8 lại về dạng bazơ quinoidal anhydro màu xanh (Lê Ngọc Tú, 1994).
Anthocyanin tinh khiết ở dạng phân tử hoặc vơ định hình, là hợp chất khá phân
cực nên tan tốt trong dung môi phân cực. Anthocynin hòa tan tốt trong nước và trong
dịch bão hòa, khi kết hợp với phân tử đường anthocyanin sẽ hòa tan tốt hơn (Huỳnh
Thị Kim Cúc, 2004).
2.2.4.
Oxy

Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền màu của anthocyanin


10
Oxy gây thối hố anthocyanin. Trong q trình đun nóng các anthocyanin bị
oxy hoá mãnh liệt. Sự hiện diện của oxy cùng với nhiệt độ cao hình thành tổ hợp bất
lợi gây ảnh hưởng xấu tới anthocyanin, do đó mà sinh ra những dạng sản phẩm khơng
màu hoặc màu nâu.
Ngồi ra, vitamin C cũng có thể làm hư hỏng một số anthocyanin trong quá trình
bảo quản trái cây, do H2O2 được sinh ra gây oxy hoá anthocyanin khi vitamin C bị oxy
hoá bởi oxy với sự hiện diện của ion Cu+ (Nguyễn Thị Thu Thuỷ, 2010).
Nhiệt độ
Trong quá trình chế biến và bảo quản thực phẩm, anthocyanin dễ dàng bị biến
tính dưới tác dụng của nhiệt độ. Cơ chế của sự phân huỷ nhiệt độ xảy ra không những
phụ thuộc vào nhiệt độ mà còn phụ thuộc vào bản chất của anthocyanin đó.
Theo J. B. Adams (1973), một số nối 3-glycoside tinh khiết của cyanidin khi
được nung nóng ở 100oC tại pH = 2,0 – 4,0 đầu tiên sẽ bị thủy phân liên kết với
glycoside, sau đó là sự biến đổi aglycone hình thành sản phẩm khơng màu, được xác
định tạm thời là chalcone hoặc α ‐ diketone của cyanidin. Sự biến tính hơn nữa sẽ
hình thành các sản phẩm màu nâu, đặc biệt là với sự có mặt của oxy.

Khi đun nóng lâu dài các anthocyanin có thể bị phân hủy và mất màu, đặc biệt là
anthocyanin của dâu tây, anh đào của cài, ngược lại các anthocynin của phúc bồn tử
đen cũng trong điều kiện đó lại khơng thay đổi (Nguyễn Thị Thu Thuỷ, 2010).
Enzyme
Nhiều enzyme nội sinh trong tế bào có khả năng thủy phân hay oxy hóa làm mất
màu của anthocyanin, có thể bị vơ hoạt ở 90-100oC trong 45-60 phút. Chúng được gọi
là anthocyanase, bao gồm glycosidase và phenoloxydase. Trong dó, ảnh hưởng đến
anthocyanin nhất là glycosidase, chúng thuỷ phân nối 3-glycoside làm anthocyanin
mất đi tính ổn định và nhanh mất màu. Phenoloxydase cũng gây ra sự thoái hoá
anthocyanin (Nguyễn Thị Thu Thuỷ, 2010).
Sự tạo thành các phức chất
Anthocyanin tự ngưng tụ với chính nó và với các chất hữu cơ khác như protein,
tannin, flavonoic, polysaccharide,… tạo thành phức chất. Phản ứng này làm gia tăng
màu của anthocyanin, bền hơn trong chế biến và tồn trữ do các phức chất ít nhạy cảm
với pH. Tuy nhiên, một số phản ứng ngưng tụ khác cũng có thể dẫn đến sự mất màu,


11
như một số chất nhân hạch aminoacid, catechin,…có thể nhưng tụ với flavylium cho
chất không màu (Nguyễn Thị Thu Thuỷ, 2010).
2.3. Tinh bột
2.3.1.

Giới thiệu

Tinh bột có nhiều trong các hạt ngũ cốc, do đó hạt ngũ cốc được xem là nguyên
liệu chủ yếu để sản xuất tinh bột cũng như những sản phẩm có liên quan đến tinh bột.
Hình dáng, thành phần hóa học và những tính chất của tinh bột phụ thuộc vào giống
cây, điều kiện trồng trọt, quá trình sinh trưởng của cây. Tinh bột dự trữ chủ yếu trong
tế bào thực vật, tinh bột được tìm thấy ở quả, hạt cùng với những chất khác như

protein, lipid và những chất phosphase hữu cơ. Ngoài ra, tinh bột cịn được tìm thấy ở
thân, vỏ, củ, rễ, và nhựa của một số thực phẩm đặc biệt (Lê Ngọc Tú và cộng sự,
2003).
Bảng 2.5. Thành phần amylose và amylopectin của một số loại tinh bột.
Loại tinh bột

Amylose (%)

Amylopectin (%)

Gạo

18,5

81,5

Nếp

0,3

99,7

Bắp

24

76

Đậu xanh

54

46

Khoai tây

20

80

Khoai lang

19

81

Khoai mì

17

83
(Vũ Trường Sơn, Nhan Minh Trí, 2000)

Hầu hết các loại tinh bột đều chứa 20 – 30% amylose. Trong khi đó cũng có tinh
bột có amylose với hàm lượng cao (hơn 50% khối lượng tinh bột) như tinh bột đậu
xanh, dong riềng,… và hàm lượng amylopectin xấp xỉ 100% khối lượng tinh bột như
tinh bột bắp nếp, gạo nếp,… (Hoàng Kim Anh, 2007).
2.3.2.

Cấu trúc của tinh bột

Tinh bột là hỗn hợp của hai loại glucan là amylose và amylopectin được tạo
thành từ các đơn vị là glycopyranose. Tinh bột với bản chất bán tinh thể với nhiều mức
độ tinh thể hoá khác nhau, thường từ 15 – 45% khi ở dạng hạt. Trong lớp tinh thể, các
đoạn mạch thẳng của amylopectin liên kết với nhau thành các sợi xoắn kép, xếp thành


12
dãy và tạo thành chùm trong khi phần mạch nhánh nằm trong các lớp vơ định hình.
Người ta ước tính rằng có khoảng 80% các phân tử amylopectin nằm trong cấu trúc
chùm và khoảng 10 – 20% các phân tử amylopectin tham gia vào liên kết giữa các
chùm với nhau. Amylose ngoài tham gia vào việc tạo nên các chuỗi xoắn kép (với tỷ lệ
thấp), còn xuất hiện trong cấu trúc tinh thể của tinh bột dưới dạng phức với lipid
(Hồng Kim Anh, 2007).
2.3.2.1.

Amylose (Am)

Hình 2.5. Cấu tạo phân tử amylose
Phân tử amylose có cấu tạo mạch thẳng, gồm những đơn vị glucose liên kết với
nhau bằng liên kết α – 1,4 glycoside, trong đó có khồng 0,1% số phân tử glucose liên
kết với nhau bằng liên kết α – 1,6 glycoside. Trọng lượng phân tử amylose trong
khoảng 105 – 106 , với mức độ polymer hóa DP (Degree of polymerzsation) từ 1000 –
2000 (thấp) và 4500 – 6000 (cao). Amylose thường có dạng cuộn xoắn ốc, mỗi vịng
xoắn có 6 đơn vị glucose. Các nhóm hydroxyl của các gốc glucose được bố trí ở phía
ngồi xoắn ốc, bên trong là các nhóm C – H. (Hồng Kim Anh, 2007).
Phản ứng đặc trưng với Iod
Khi tương tác với iod, amylose sẽ cho phức màu xanh đặc trưng. Trong phức
amylose – iod, các phân tử iod chui vào trong vòng ưa béo của xoắn amylose tạo thành
một chuỗi các nguyên tử nằm cạnh nhau. Ái lực của amylose với iod tỉ lệ thuận với

chiều dài của mạch amylose. Khi chiều dài của mạch amylose giảm, khả năng gắn kết
với iod cũng giảm (Hoàng Kim Anh, 2007). Tuy nhiên, sự tạo phức này sẽ không xảy
ra khi sử dụng iod tinh khiết, để phản ứng được thực hiện ta phải dùng HI và muối của
chúng. Để phản ứng được với iod, phân tử amylose phải có dạng vịng xoắn ốc (Lê
Ngọc Tú và cộng sự, 2003).


13
Độ hồ tan và tính lưu biến
Amylose mới tách ra từ tinh bột (bằng cách tạo phức với n-butanol) ở dạng bột
xốp khơ, có thể hịa tan dễ dàng trong nước nóng đến nồng độ 15%. Amylose cũng có
thể hịa tan dễ dàng trong dung dịch kiềm loãng, tại nồng độ kiềm tối ưu. Ngồi ra,
một số dung mơi khác cũng hòa tan được amylose là chloralhydrat, acid dichloracetic,
acid formic, urea, formamide…, trong đó dung mơi tốt nhất là dimethylsulphoxide. Do
trọng lượng phân tử lớn và cấu hình mạch thẳng nên độ nhớt của amylose thu được
cũng cao. Ở nhiệt độ thấp, amylose dễ bị thoái hoá và tạo ra các kết tủa khơng thuận
nghịch (Hồng Kim Anh, 2007).
2.3.2.2.

Amylopectin

Hình 2.6. Cấu tạo phân tử amylopectin
Cấu tạo của amylopectin lớn và có tỉ lệ phân nhánh khá lớn. Trọng lượng
amylopectin khoảng 107 – 108. Amylopectin là polymer mạch nhánh, ngồi mạch
chính có liên kết α – 1,4 glycoside, cịn có nhánh liên kết với mạch chính bằng liên kết
α – 1,6 glycoside, tỷ lệ khoảng 4%. Tương tự amylose, amylopectin cũng có cấu trúc
xoắn kép với các chuỗi helix song song (Hồng Kim Anh, 2007). Khi đun nóng trong
nước, amylopectin tạo thành dung dịch trong, đặc, dính và có độ nhớt cao. Khác với
amylose, amylopectin khơng bị thối hố, khả năng tạo gel cũng kém (trừ khi ở nồng
độ rất cao) (Dương Thị Phương Liên, 2000).

2.3.3.

Một số tính chất của tinh bột

Tính trương nở và hồ hố của tinh bột
Cơ chế hồ hố tinh bột
Khi hóa tan tinh bột vào nước, đầu tiên các phân tử nước sẽ thâm nhập vào giữa
các phân tử tinh bột có kích thước lớn và tương tác với các nhóm hoạt động của tinh


14
bột, tạo ra lớp vỏ nước và làm mắt xích của tinh bột bị yếu đi. Kết quả, phân tử tinh
bột xê dịch ra rồi trương nở. Quá trình hồ hóa sẽ bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như kích
thước của hạt tinh bột, loại tinh bột tỷ lệ amylose/amylosepectin,…
Quá trình hấp thụ nước
Ở trạng thái tự nhiên, các phân tử tinh bột liên kết với nhau bằng liên kết hydro
rất bền. Ở nhiệt độ lạnh, tinh bột vẫn có thể hấp thụ nước một cách thuận nghịch
nhưng với một lượng nhỏ.
Khi hấp thụ nước sẽ xảy ra sụ hydrat hóa các nhóm hydroxyl tự do và kết quả tạo
thành liên kết hydro với nước. Nhiệt độ tăng sẽ làm đứt các liên kết hydro tự nhiên của
các hạt tinh bột và làm khả năng hấp thụ nước tăng. Nhiệt độ tăng cao quá sẽ làm đứt
tiếp các liên kết hydro.
Nhiệt độ để phá vỡ hạt, chuyển tinh bột từ trạng thái ban đầu có mức độ hydrat
hóa khác nhau thành dung dịch keo gọi là nhiệt độ hộ hóa. Các hạt tinh bột có kích
thước và nguồn gốc khác nhau cũng có nhiệt độ hồ hóa khác nhau. Các hạt nhỏ có cấu
tạo chặt rất bền nên cần nhiệt độ hồ hóa lớn hơn nhiệt độ hồ hóa các hạt lớn (cấu trúc
yếu), vì thế nhiệt độ hồ hóa tinh bột là những hỗn hợp các hạt có kích thước khác nhau
thường khơng phải một điểm mà là một khoảng nhiệt độ. Trong q trình hồ hóa, độ
nhớt tinh bột tăng dần tới một điểm cực đại rồi giảm dần.
Phần lớn hạt tinh bột bị hồ hoá khi nấu và trạng thái trương nở được sử dụng

nhiều hơn ở trạng thái tự nhiên. Các biến đổi hoá lý khi hồ hoá như sau: hạt tinh bột
trương lên, tăng độ trong suốt và độ nhớt, các phân tử mạch thẳng và nhỏ thì hồ tan
và sau đó tự liên hợp với nhau để tạo thành gel. Khi ngâm hạt tinh bột trong nước ở
nhiệt độ thường, ta nhận thấy có sự tăng thể tích của tinh bột là do nước được hấp thụ
vào trong, làm hạt tinh bột trương phồng lên, đây chính là hiện tượng trương nở của
hạt tinh bột. Khả năng trương nở của hạt trong nước tăng khi nhiệt độ tăng và đến một
lúc nào đó tạo thành dung dịch keo gọi là hồ tinh bột. Khi tinh bột được gia nhiệt với
sự tham gia của nước làm cấu trúc hạt bị phá vỡ và lúc này nhóm –OH của nước tạo
liên kết hydro với nhóm –OH của phân tử amylose và amylopectin. Điều này làm tăng
khả năng hoà tan và trương nở của hạt. Nhiệt độ hồ hoá của hầu hết tinh bột nằm trong
khoảng 60 – 80oC.
Q trình hydrat hóa tinh bột trong nước gồm những giai đoạn sau:


15
Nước khuếch tán qua lớp vỏ của hạt tinh bột thấm
vào bên trong.

Các phân tử nước tạo liên kết hydro với amylose,

amylopectin: sự hydrat hóa tinh bột xảy ra, hạt tinh
bột trương nở

Các liên kết nội phân tử của amylose, amylopectin
yếu đi. Các phân tử này bị biến dạng và amylose di
chuyển ra bên ngoài hạt tinh bột.

Khi các phân tử amylose thốt ra ngồi một lượng
đáng kể thì hạt tinh bột bị biến dạng. Ở bên ngoài, các
phân tử amylose liên kết lại với nhau để tạo cấu trúc

gel. Do đó độ nhớt của phần nước bên ngồi hạt tinh
bột tăng lên.
Hình 2.7. Cơ chế của quá trình hồ hóa
Độ nhớt của hồ tinh bột
Một trong những tính chất quan trọng của tinh bột, ảnh hưởng đến chất lượng và
kết cấu 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 được với nhau làm cho các phân tử tinh bột
tập hợp lại, giữ nhiều nước hơn, khiến dung dịch có độ đặc, độ dính, độ dẻo và độ nhớt
cao hơn. Yếu tố chính ảnh hưởng đến độ nhớt của dung dịch tinh bột là đường kính
biểu kiến của các phân tử hoặc của các hạt phân tán, đặc tính cấu trúc phân tử tinh bột
như kích thước, thể tích và sự bất đối xứng. Nồng độ tinh bột, pH, nhiệt độ, tác nhân
oxy hoá, các hoá chất phá huỷ liên kết hydro đều làm cho tương tác của các phân tử