1 LỜI MỞ ĐẦU Khoai mỡ có tên khoa học là Dioscorea alata L Ở Việt Nam hiện nay, khoai mỡ được trồng khá phổ biến tại hầu hết các vùng sinh thái, với năng suất cao. Nguồn nguyên liệu khoai mỡ dồi dào nhưng lại chưa được quan tâm đúng mức. Vấn đề sử dụng khoai mỡ còn ở mức đơn giản như làm lương thực, thực phẩm cho hộ gia đình sử dụng trực tiếp, các sản ph ẩm công nghiệp từ khoai mỡ còn rất ít bao gồm tinh bột khoai mỡ, khoai mỡ lạnh đông, khoai mỡ tím sấy khô. Chính vì thế việc nghiên cứu chế biến các sản phẩm từ khoai mỡ là rất cần thiết nhằm nâng cao giá trị kinh tế của cây khoai mỡ, đa dạng hóa thị trường sản phẩm. Chúng tôi nghiên cứu sản phẩm bánh khoai mỡ không chỉ đáp ứng nhu cầu nâng cao giá trị kinh tế, đa dạng hóa s ản phẩm mà còn cung cấp một lượng tinh bột, chất xơ, chất khoáng tốt cho sức khỏe người sử dụng, góp phần cung cấp năng lượng, ngăn ngừa một số bệnh lý do thiếu chất khoáng và bệnh do thiếu chất xơ. Mục tiêu của đề tài. - Tạo ra sản phẩm mới “bánh khoai mỡ” nhằm đa dạng hóa sản phẩm công nghiệp, nâng cao giá trị kinh tế của cây khoai mỡ. - Sản phẩm có thể ứng dụng rộng rãi, phù hợp với mọi lứa tuổi. - Cung cấp tinh bột, chất xơ, chất khoáng giúp bổ xung năng lượng và ngăn ngừa một số bệnh lý do thiếu chất xơ và chất khoáng gây ra. Chúng tôi tiến hành khảo sát trên củ khoai mỡ thuộc giống VNDA.99. Các thông số được khảo sát là thời gian hấp khoai, nhiệt độ và thời gian sấy khoai, tỷ lệ bộ t khoai mỡ : bột mỳ, thời gian hấp bánh. Từ các kết quả khảo sát đạt được chúng tôi đưa ra quy trình sản xuất bánh khoai mỡ. Tuy nhiên do thời gian có hạn nên đề tài của chúng tôi vẫn còn một vài thiếu sót đó là xác định ảnh hưởng của acid citric tới màu sắc của sản phẩm và xác định một vài chỉ tiêu hóa lý của sản phẩm. 2 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về khoai mỡ.[3] 1.1.1. Giới thiệu về cây khoai mỡ.[3] Khoai mỡ (khoai vạc) là loại cây thuộc họ củ nâu Dioscoreaceae, chi Dioscorea. Họ củ nâu Dioscoreacae ở Việt Nam thường gọi chung là khoai vạc, khoai mỡ, khoai từ… được ghi nhận là một trong những cây lương thực lâu đời nhất. Nhóm cây có củ của một số loài thuộc chi Dioscorea còn được gọi là yams. Họ củ nâu có chín chi với 650 loài phân bố chủ yếu ở vùng nhiệt đới, ít phân bố ở các vùng ôn đới. Ở Việt Nam chỉ có một chi với khoảng 40 loài. Khoai mỡ có tên khoa học là Dioscorea alata L. là một trong số 10 loài quan trọng nhất có giá trị kinh tế của chi Dioscorea. 1.1.2. Nguồn gốc xuất xứ.[3] Khoai mỡ có nguồn gốc xuất xứ ở đông nam Châu Á. Nó được trồng nhiều ở các nước châu Á, châu Mỹ và châu Phi. Việt Nam nằm trong khu vực Đông Nam Á, do vậy nguồn gen khoai mỡ trên n ước ta rất phong phú. Ở Việt Nam khoai mỡ được trồng ở hầu khắp các tỉnh từ bắc vào nam, tập trung nhiều ở các vùng triền sông, vùng bán sơn địa và các vùng khai hoang. Hiện nay diện tích khoai mỡ ngày càng được mở rộng đặc biệt là ở các tỉnh đồng bằng nam bộ như Long An, Tiền Giang, Đồng Tháp. 1.1.3. Đặc điểm thực vật của cây khoai mỡ.[3] Hình 1.1: Củ khoai mỡ tím Hình 1.2: Lá khoai 3 Khoai mỡ là loại cây có bộ nhiễm sắc thể cơ bản là 2n = 20. Tuy nhiên trong thực tế có thể gặp các giống có bộ nhiễm sắc thể 2n = 40, 90 và 100. Rễ: rễ của khoai mỡ thuộc loại rễ chùm, ăn ngang trong đất. Hệ thống sợi rễ nằm gần mặt đất, hầu hết ở độ sâu 30 cm và chỉ rất ít giống có rễ ăn sâu tới 80 – 100 cm. Thân: thân có cấu trúc hình dây, bản thân không tự đứng thẳng mà phải tựa vào cọc hoặc leo vào giàn. Hầu hết các giống đều có thân phát triển dài vài mét trước khi phân nhánh. Thân của khoai mỡ không có gai, thỉnh thoảng có những nốt sần con, có tiết diện vuông và có bốn cánh mỏng ở bốn góc với màng chạy dọc theo chiều dài của thân. Thân của khoai mỡ quấn sang phải, thường màu xanh. Nhưng cánh thỉnh thoảng có màu đỏ hay tím bởi sự có mặt của chất sắc tố. Lá: Lá củ a khoai mỡ thuộc loại lá đơn, thường có hình trứng, hình tim và đỉnh lá thường nhọn. Những gân lá chính đều xuất phát từ gốc lá, các gân phụ phân bố theo hình mắt lưới. Lá thường nhẵn, màu xanh, mọc đối. Tuy nhiên ở một số giống cũng có hiện tượng mọc cách. Củ: Củ của khoai mỡ thường là củ đơn, có nhiều hình dạng như hình trụ, hình trứng ,hình oval ….Vỏ củ mỏng dễ cạo màu nâu xám hay nâu đ en. Thịt củ có nhiều màu sắc khác nhau trắng, vàng ngà hay tím. Hoa, quả, hạt: cụm hoa đực dạng bông, khúc khuỷu. Cụm hoa cái thõng xuống. Quả nang có ba cánh. Hạt có cánh màu nâu đỏ. 1.1.4. Một số giống khoai mỡ phổ biến.[3]  Khoai mỡ tím bông lau. Cây dạng thân leo, xoắn sang phải, cao trên 7m. Thân màu xanh có cánh, màng cánh xanh với rìa mép tím. Lá hình mũi tên dài màu xanh. Dạng củ hình ovan. Vỏ củ nâu sẫm, thịt củ tím. Hàm lượng chất khô trong củ 20,5%, protein 5,3% chất khô. Mỗi khóm có từ 2 – 5 củ. Khối lượng trung bình khóm 1 – 1,2kg. Th ời gian sinh trưởng 7 – 9 tháng. 4  Củ mỡ tía. Cây dạng thân leo, xoắn sang phải cao hơm 7m. Thân màu xanh, có cánh, màng cánh tím. Lá hình tên rộng, mài xanh. Dạng củ hình trụ. Vỏ củ nâu sẫm, thịt củ trắng ngà. Hàm lượng chất khô trong củ là 34,1%, protein 9,19%. Mỗi khóm từ 2 -5 củ. Khối lượng trung bình khóm từ 0,8 – 1,0kg.  Khoai mỡ (VNDA.99) Cây dạng thân leo sang phải, cao trên 7m. Thân màu xanh có cánh, màng cánh xanh với rìa mép tím. Lá hình mũi tên dài, màu xanh. Dạng củ hình ovan dài. Vỏ củ nâu sẫm, thịt củ tím pha trắng. Hàm lượng chất khô trong củ là 34,2%, tinh bột 65,0%, protein 8,3%. Mỗi khóm có từ 2 – 5 củ. Khối lượng trung bình khóm 0,6 – 1,0 kg. 1.1.5. Điều kiện sinh thái.[3] Nhiệt độ: khoai mỡ là cây có củ vùng nhiệt đới nên ưa nhiệt độ cao. Để sinh trưởng và phát triển bình thường, cây yêu cầu nhiệt độ trong khoảng 25 – 30 o C. Cây ngừng sinh trưởng khi nhiệt độ thấp dưới 20 o C. Trong điều kiện thời tiết ấm áp cây sinh trưởng mạnh, có tốc độ đồng hóa cao, và đẩy nhanh quá trình hình thành thân củ. Ánh sáng: khoai mỡ là cây ưa sáng cần nhiều ánh sáng để sinh trưởng và phát triển củ. Ngày dài có ảnh hưởng lớn đến việc hình thành củ. Điều kiện ngày ngắn và ánh sáng mạnh thúc đẩy hình thành và phát triển củ còn ngày dài thì lại thúc đẩy sự phát triển của thân. Đất: khoai mỡ là loại cây trồng dễ tính, có thể tr ồng trên nhiều loại đất khác nhau, nhưng phát triển tốt nhất và cho năng suất cao nhất trên đất tương đối nhẹ, tơi xốp, tầng đất canh tác sâu, đủ dinh dưỡng. Có thể trồng trên đất phèn mặn trung bình và độ chua nhẹ. Khoai mỡ là loại cây chịu úng kém. Không thích hợp trồng trên đất cát, đất sét. Nước: khoai mỡ là cây chịu hạn. Tuy nhiên độ ẩm vừa phải trong suốt quá trình sinh trưởng phát triển sẽ cho cây phát triển t ốt và năng suất cao. Lượng mưa tối ưu cho cây là 1.200mm – 1.500 mm mỗi năm. Yêu cầu độ ẩm đất cho cả vụ là 70 – 5 75% nhưng mỗi giai đoạn sinh trưởng cây cần độ ẩm đất không giống nhau. Thời kỳ đầu sinh trưởng yêu cầu nước của cây thấp, cây có khả năng chịu hạn tốt vì thế có thể trồng trong điều kiện khô hạn. Thời kỳ phát triển thân lá cây cần có nhiều nước phục vụ cho quá trình tạo thành và tích lũy chất khô trong thân lá. Thời kỳ phình to của củ nhu cầu nước của cây gi ảm xuống. Yêu cầu của nước trong thời kỳ này chủ yếu phục vụ cho quá trình đồng hóa từ thân lá về củ. Vì vậy tùy theo giống, nơi trồng, mùa vụ trồng và giai đoạn sinh trưởng của cây mà quyết định chế độ tưới nước cho phù hợp để đạt năng suất cao. Chất dinh dưỡng: cũng như các loại cây trồng lấy củ khác khoai mỡ yêu cầu đất tốt, đầy đủ NPK và các nguyên tố vi lượng. Khoai mỡ ưa đất giàu mùn và phản ứng tốt với phân chuồng đã phân giải. 1.1.6. Năng suất.[3] Năng suất khoai mỡ trung bình đạt từ 20 – 30 tấn củ/ha chăm sóc tốt có thể lên tới 40 – 50 tấn củ/ha. Trên thế giới hàng năm sản xuất tới 38,57 triệu tấn loại củ này, trong đó nước sản xuất lớn nhất là Nigieria. Nước nhập khẩu lo ại củ này lớn nhất là vương quốc Anh. Riêng nước Anh mỗi năm nhập khoảng 8000 tấn củ khoai mỡ phục vụ nhu cầu trong nước. 1.1.7. Thành phần hóa học.[3] Củ là phần được sử dụng của khoai mỡ. Thành phần chính của củ tươi là nước chiếm khoảng 2/3 khối lượng củ tươi. Tỷ lệ chất khô trong củ chiếm khoảng 20 – 30% tùy thuộc vào giống và thời gian thu hoạ ch. Hydrat cacbon là thành phần chất khô chính của củ, chiếm ¼ khối lượng củ. Phần lớn hydrat cacbon là các hạt tinh bột amylopectin mạch nhánh, tồn tại trong các tế bào dưới dạng các hạt tinh bột hình elip. Thành phần hóa học của khoai mỡ: 6 Bảng 1.1: Thành phần hoá học của khoai mỡ. [3] Thành phần % Nước 70 Tinh bột 28 Đường 0.7 – 1.0 Chất béo 0.1 – 0.3 Protein thô 1.1 – 2.9 Xơ thô 0.6 – 1.4 Khoáng 0.7 – 2.1 Vitamin C (mg/100g) 5 – 8 Vitamin B1 (mg/100g) 0.09 Vitamin B2 (mg/100g) 0.03 Bảng 1.2: Thành phần hóa học của một số giống khoai (theo khối lượng). [17] Bảng 2.2: fresh weight composition of Dioscorea spp 7 1.1.7.1. Tinh bột:  Cấu tạo hóa học.[11] Tinh bột là polysacarit (gluxit phức tạp). Tinh bột bao gồm hai cấu tử là amiloza và amilopectin. Trong tinh bột tỷ lệ amiloza trên amilopectin bằng khoảng 1/4 . Về cấu tạo hóa học, hai phần trên đều có chứa các đơn vị cấu tạo là các monosacarit glucoza. Trong amiloza các gốc glucoza được gán vào nhau nhờ liên kết 1 – 4 và tạo nên một chuỗi dài gồm từ 200 – 1000 gốc glucoza. Phân tử amiloza bao gồm một số chuỗi sắp xếp song song v ới nhau, trong đó các gốc glucoza của từng chuỗi cuộn vòng lại hình xoắn ốc. Phân tử amiloza có một đầu không khử và một đầu khử ( đầu có nhóm OH glucozit). Trong phân tử amilopectin, các gốc glucoza gắn với nhau không chỉ nhờ liên kết 1 – 4 mà còn nhờ liên kết 1 – 6 . Vì vậy có cả cấu trúc nhánh trong amilopectin. Phân tử amilopectin chỉ có một đầu khử duy nhất. Hình 1.3: Amylose và amylopectin 8  Tính chất và vai trò của tinh bột.[12] • Tính thủy nhiệt và sự hồ hóa: Khi hòa tan tinh bột vào nước do kích thước phân tử của tinh bột lớn lên nên đầu tiên các phân tử sẽ xâm nhập vào giữa các phân tử tinh bột. Tại đây chúng sẽ tương tác với nhóm hoạt động của tinh bột tạo ra lớp vỏ nước làm cho lực liên kết ở mắt xích nào đó của phân tử tinh bột bị yếu đi, do đó phân tử tinh bột bị xê dịch và bị “rão” ra và bị trương lên. Nhiệt độ để phá vỡ hạt chuyển tinh bột từ trạng thái đầu có mức độ hydrat hóa khác nhau thành dung dịch keo gọi là nhiệt độ hồ hóa. Nhiệt độ hồ hóa của tinh bột không phải là một điểm mà là một khoảng nhiệt độ. Nhiệt độ hồ hóa cũng phụ thuộc vào thành phần amyloza và amylopectin. • Tính nhớt dẻ o của hồ tinh bột: Một trong những tính chất quan trọng của tinh bột có ảnh hưởng đến chất lượng kết cấu của nhiều sản phẩm thực phẩm là độ nhớt và độ dẻo. Phân tử tinh bột chứa nhiều nhóm hydroxyl có khả năng liên kết được với nhau làm cho phân tử tinh bột tập hợp lại đồ sộ hơn, giữ nhiều phân tử nước hơn khi ến cho dung dịch có độ đặc, độ dính, độ dẻo và độ nhớt cao hơn, do đó các phân tử di chuyển khó khăn hơn. Tính chất này thể hiện mạnh mẽ hơn ở những tinh bột giàu amilopectin. • Khả năng tạo gel và thoái hóa của tinh bột. Khi để nguội hồ tinh bột thì các phân tử sẽ tương tác với nhau và sắp xếp lại một cách có trật tự để tạo thành gel tinh bột có cấu trúc mạ ng ba chiều. Khi gel tinh bột để một thời gian dài chúng sẽ co lại và một lượng tinh thể sẽ tách ra. Quá trình đó gọi là sự thoái hóa. • Ngoài những tính chất trên tinh bột còn có khả năng tạo màng, tạo sợi… Tinh bột giữ vai trò quan trọng trong kỹ nghệ thực phẩm do những tính chất hóa lý của chúng. Tinh bột thường được dùng làm chất tạo độ nhớt sánh cho các thực phẩm dạng lỏng hoặc tác nhân làm bền các loại th ực phẩm dạng keo hoặc nhũ tương. Người ta cũng sử dụng chúng như các yếu tố tạo kết dính và làm đặc, tạo độ cứng và độ đàn hồi cho nhiều thực phẩm. 9 1.1.7.2. Cenloluse  Cấu tạo. [11] Xelluloza là polysacarit chủ yếu của thành tế bào thực vật. Phân tử xellulose chứa từ 1400 đến 10000 gốc glucoza. Xelluloza có dạng sợi. Các dạng sợi của xelluloza lại gắn vào nhau nhờ các liên kết hydro tạo nên cấu trúc mixen của xelluloza. Trong phân tử xelluloza có nhiều nhóm hydroxyl tồn tại dưới dạng tự do, hydro của chúng dễ được thay thế bởi một số gốc hóa học như gốc metyl ( - CH 3 ) hoặc gốc axetyl (-CH 3 CO) hình thành nên dẫn xuất ete hoặc este của xelluloza.  Chức năng của cenlulose. [10] Phòng ngừa ung thư ruột kết: chất xơ trong thức ăn ức chế hoạt động của các vi khuẩn kỵ khí, thúc đẩy vi khuẩn hiếu khí sinh trưởng làm cho lượng hình thành axit choleric trong đại tràng giảm xuống. Celluloza có tác dụng kích thích nhu động Hình 1.4: Cấu tạo của cenloluse 10 ruột, vì thế dùng để điều hòa bài tiết. Celluloza có vai trò nhất định trong hệ điều hòa vi khuẩn có ích ở ruột và tạo điều kiện tốt nhất cho chức phận tổng hợp của chúng. Phòng xơ vữa động mạch: gần đây nhiều nghiên cứu cho thấy celluloza tạo điều kiện bài xuất cholesterol ra khỏi cơ thể và như vậy có tác dụng nhất định trong việc phòng xơ vữa động mạch. Phòng ngừa hình thành sỏi mật, giảm hàm lượng mỡ trong máu: phần lớn sỏi mật là do cholesterol trong dung dịch mật bão hòa quá mức gây nên. Khi axit mật và cholesterol mất cân bằng thì sẽ chiết xuất ra chất kết tinh cholesterol nhỏ và hình thành sỏi mật. Chất xơ trong thức ăn sẽ làm giảm được nồng độ cholesterol trong mật và trong huyết thanh từ đó làm độ bão hòa của cholesterol trong mật giảm xuống, tỷ l ệ mắc bệnh sỏi mật do đó cũng giảm. Gây ảnh hưởng đến mức đường huyết, giảm bớt tác dụng dựa vào insulin của bệnh nhân tiểu đường: khi áp dụng cách ăn có chứa nhiều chất xơ và carbohydrate như lương thực các loại đậu, các loại rau xanh thì lượng đường niệu và lượng yêu cầu insulin ở bệnh nhân tiểu đường đều giảm xuống. Ngăn ngừa th ừa năng lượng và béo phì: bữa ăn có nhiều chất xơ sẽ làm tăng dung tích chứa thức ăn trong ruột tạo cảm giác no bụng từ đó để giảm lượng thức ăn và năng lượng nạp vào, kiểm soát được cân nặng và ngăn ngừa được béo phì. 1.1.7.3. Protein.  Cấu tạo phân tử.[11] Đơn vị cấu tạo cơ sở của protein là các axitamin. Axitamin là những hợp chất h ữu cơ mạch thẳng hoặc mạch vòng trong phân tử có chứa ít nhất một nhóm amin ( - NH2) và một nhóm cacboxyl ( - COOH). Các axitamin thường gặp trong các protein tự nhiên là những L - α - axitamin Hình 1.5: Protein . Sản phẩm khoai mỡ tím sấy, khoai mỡ bào sợi, khoai mỡ cắt, khoai mỡ đông lạnh Hình 1.9: Bánh khoai mỡ Hình 1.7: Xôi khoai mỡ tím Hình 1.8: Canh khoai mỡ. là khoai mỡ tím. Khoai mỡ sau khi được lựa chọn, sơ chế, hấp, sấy, xay mịn tạo thành bột khoai mỡ, sử dụng bột khoai mỡ để làm bánh khoai mỡ. Khoai mỡ