Nghiên cứu quy trình sản xuất phôi cháo ăn liền từ nguyên liệu có bổ sung khoai lang tím

TỔNG QUAN

TỔNG QUAN VỀ LÚA GẠO

1.1.1 Nguồn gốc và lịch sử phát triển

Cây lúa, một trong những loại cây trồng lâu đời nhất thế giới, đã được thuần hóa từ những cây lúa hoang dại ở vùng đầm ven sông Nhiều học thuyết về nguồn gốc của cây lúa đã được đưa ra, nhưng các nhà khoa học thống nhất rằng cây lúa có nguồn gốc từ Châu Á, xuất hiện khoảng 8000 năm trước Dấu vết của giống lúa cổ đã được tìm thấy ở Đông Nam Á, vùng Assam (Ấn Độ), biên giới Thái Lan – Myanmar và trung du Tây Bắc Việt Nam Gần đây, các nhà khảo cổ học Trung Quốc đã phát hiện những hạt lúa nguyên thủy và nông cụ cổ có niên đại khoảng 9000 năm, củng cố thêm cho giả thuyết về nguồn gốc của cây lúa.

Họ (Family): Poaceae/Gramineae (Hòa thảo)

Ngày nay, cây lúa phát triển trên một bình diện rộng khắp thế giới với khoảng

Trên thế giới, có 100 quốc gia trồng lúa, trong đó Châu Á là khu vực chính với vai trò quan trọng của gạo trong đời sống hàng ngày Ba nước xuất khẩu gạo lớn nhất là Thái Lan, Việt Nam và Trung Quốc Tại Việt Nam, lúa được trồng ở cả ba miền với nhiều giống khác nhau, trong đó giống lúa lai năng suất cao và kháng sâu bệnh tốt được ưa chuộng Đồng bằng sông Hồng và Đồng bằng sông Cửu Long là hai vùng trồng lúa lớn nhất của Việt Nam.

Có nhiều ý kiến khác nhau về việc phân loại chi Oryza Ví dụ Roshevits R.U,

(1931) chia chi Oryza ra làm 19 loài, Chaherjee (1948) chia làm 23 loài, Richharia R

Lúa gạo, thuộc loài Oryza sativa L., là loại cây lương thực chủ yếu được trồng trên toàn thế giới Từ năm 1960, lúa được chia thành 18 loài, và đến năm 1963, Viện Nghiên Cứu Lúa Quốc Tế IRRI đã xác định 19 loài Sự phổ biến của lúa gạo dẫn đến sự xuất hiện của nhiều giống lúa và các phương pháp phân loại khác nhau Tuy nhiên, các phương pháp này chỉ mang tính tương đối, vì với sự tiến bộ của khoa học, ngày càng nhiều giống lúa lai ra đời để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con người.

+ Theo điều kiện sinh thái: lúa đƣợc thành hai nhóm lớn là Japonica (lúa cánh) và Indica (lúa tiên)

Hiện nay, nhiều giống lúa lai giữa lúa tiên và lúa cánh đã được phát triển để đáp ứng nhu cầu của nhà sản xuất Giống lúa Nông nghiệp I thích hợp cho vụ hè thu ở Trung Bộ, trong khi giống VN10 có khả năng chịu rét tốt, phù hợp cho vụ chiêm xuân ở miền Bắc.

Theo thời gian sinh trưởng, lúa được phân loại thành lúa chiêm và lúa mùa dựa trên thời điểm gieo trồng và thu hoạch Các giống lúa lai ngắn ngày đang được lai tạo hoặc nhập khẩu nhằm tăng vụ, trái vụ và nâng cao năng suất Những giống lúa này có khả năng phản ứng trung tính với ánh sáng, do đó có thể trồng rộng rãi trong các vụ xuân, hè, thu và đông xuân ở khu vực Nam Bộ.

+ Theo điều kiện tưới và gieo cấy: có giống lúa cạn trồng tại vùng đồi nương, không cần nước trên mặt đất và giống lúa nổi chịu ngập đến 3-4m

According to its chemical composition, glutinous rice (O sativa L.var glutinoza Tanaka) primarily consists of amylopectin, while non-glutinous rice (O sativa L.var utilissima A.camus) contains an amylose content ranging from 13% to 15%.

Hạt được phân loại theo hình dạng với các kích thước khác nhau: hạt rất dài có chiều dài trên 7,5 cm, hạt dài từ 6,6 đến 7,5 cm, hạt trung bình từ 5,5 đến 6,5 cm, và hạt ngắn có chiều dài dưới 5,5 cm.

1.1.3.1 Thành phần hóa học của thóc gạo a Nước Độ ẩm của hạt tuy chỉ chiếm 13-15% nhưng có ảnh hưởng lớn đến quá trình chế biến và bảo quản Độ ẩm của thóc, gạo phụ thuộc chặt chẽ vào nhiệt độ và độ ẩm môi trường Khi độ ẩm môi trường lớn thì nó hút thêm ẩm, làm cho độ ẩm hạt tăng lên và ngược lại Ở mỗi điều kiện độ ẩm tương đối và nhiệt độ môi trường, thóc gạo có một giá trị độ ẩm cân bằng xác định Độ ẩm cân bằng của hạt khoảng 14-15% Khi độ ẩm của hạt cao hơn độ ẩm tới hạn thì cường độ hô hấp và các hoạt động sinh lý của hạt tăng nhanh Kết quả hàm lƣợng các chất dinh dƣỡng trong hạt bị hao tổn do quá trình hô hấp, độ ẩm trong hạt tăng cao ảnh hưởng đến quá trình chế biến.[15] b Glucid

The carbohydrates in rice include starch, dextrin, cellulose, hemicellulose, glucose, sucrose, fructose, and raffinose, with starch being the predominant component Starch consists mainly of two parts: amylose and amylopectin, with amylose making up approximately 17% Notably, glutinous rice contains very little amylose.

Bảng 1.1 Độ ẩm cân bằng của thóc và gạo ở các độ ẩm tương đối của không khí khác nhau ở nhiệt độ 20 o C

Tên lương thực Độ ẩm tương đối của không khí (%)

Gạo thông thường chứa hàm lượng protein từ 7-8%, với gạo lật có phôi giàu protein nhất, tiếp theo là lớp cám Trong gạo xát, glutenlin chiếm 75-85% tổng số protein, trong khi tỷ lệ này ở gạo lật thấp hơn Các nhóm protein khác như albumin, globulin và prolamin chỉ chiếm tỷ lệ nhỏ Sự phân bố protein trong các bộ phận của hạt không đồng nhất, với protein cám chứa nhiều albumin và globulin, trong khi protein phôi có hàm lượng thấp hơn Nội nhũ lại chứa nhiều glutenlin.

Bảng 1.2 Thành phần và hàm lƣợng amino acid của protein các loại hạt (%)

Amino acid Lúa mì Đại mạch Bắp Gạo

Thóc gạo chứa khoảng 1-3% lipid, chủ yếu tập trung ở phôi và aleurone Giống như các loại ngũ cốc khác, lipid trong gạo chủ yếu là acid béo không no như acid oleic và acid linoleic, trong khi acid béo no như acid palmitic và stearic chỉ chiếm tỷ lệ nhỏ Khoảng 80% lipid có trong gạo lật nằm ở cám và tấm, trong đó gần 1/3 là ở mầm Do đó, gạo xát trắng chỉ còn khoảng 20% lipid so với gạo lật Hàm lượng lipid cao khiến gạo dễ hỏng, đặc biệt khi bảo quản ở nhiệt độ cao và độ ẩm cao, dễ dẫn đến quá trình oxy hóa chất béo gây biến chất và hư hỏng gạo.

Bảng 1.3 Hàm lƣợng các acid béo có trong gạo

Hàm lƣợng trung bình (%) Gạo lật Gạo xát Cám + tấm Dầu cám

Các acid béo không no

Gạo nếp chứa nhiều vitamin tan trong nước, đặc biệt là vitamin B1, B2, B6, B12 và PP Các vitamin này chủ yếu tập trung ở lớp alơrông và phôi, do đó rất dễ bị mất trong quá trình bảo quản và chế biến.

Gạo chứa nhiều loại enzyme như amylase, lipase, catalase và peroxidase, trong đó một số enzyme có vai trò xúc tác trong quá trình tổng hợp tinh bột, giúp cải thiện chất lượng hạt trong giai đoạn chín sau thu hoạch Tuy nhiên, cũng có những enzyme như amylase và lipase có thể gây giảm chất lượng gạo nghiêm trọng bằng cách thủy phân tinh bột và lipid thành các chất đơn giản dễ hòa tan, dẫn đến sự suy giảm giá trị dinh dưỡng của sản phẩm.

1.1.3 Ứng dụng các sản phẩm từ gạo

Lúa đóng góp 25-30% tổng sản lượng lương thực toàn cầu, 50-60% sản lượng lương thực Châu Á và khoảng 95% sản lượng lương thực của Việt Nam Từ lúa, chúng ta có thể chế biến ra nhiều sản phẩm như gạo, bột gạo, tinh bột gạo, cùng với các phụ phẩm như cám và trấu trong quá trình xay xát.

Gạo là ngũ cốc chủ yếu của gần một nửa dân số thế giới, đặc biệt quan trọng ở Việt Nam, nơi gạo từ lúa là một trong những loại ngũ cốc chính bên cạnh ngô, mì và khoai sắn Gạo không chỉ là nguyên liệu để sản xuất bột và tinh bột mà còn được sử dụng để chế biến nhiều món ăn như bún, cháo, miến, hủ tiếu và các sản phẩm dinh dưỡng khác Tinh bột gạo cũng đóng vai trò quan trọng trong sản xuất bánh snack, góp phần làm phong phú thêm ẩm thực và dinh dưỡng cho người tiêu dùng.

TỔNG QUAN VỀ KHOAI LANG TÍM

1.2.1 Giới thiệu chung về khoai lang tím

Khoai lang, với tên khoa học là Ipomoea batatas (L.) Lamk, là một loại thực phẩm quen thuộc với người dân Việt Nam Đây là cây sống lâu năm, có thân chứa nhựa mủ.

Lá khoai lang là loại rau dân dã, không chỉ ngon mà còn mát và bổ dưỡng Cả củ và lá khoai lang đã được sử dụng từ lâu trong dân gian như một vị thuốc phòng và chữa bệnh, thể hiện giá trị dinh dưỡng và công dụng sức khỏe của nó.

Khoai lang, theo Đông y, có tính bình và vị ngọt, giúp bồi bổ cơ thể, ích khí, cường thận và tiêu viêm Rau lang cũng có tác dụng tương tự, chữa trị tình trạng kém ăn và thận âm bất túc Món ngọn khoai lang luộc hoặc xào tỏi không chỉ ngon mà còn giàu vitamin, khoáng chất và chất xơ Nghiên cứu cho thấy chất xơ trong khoai lang giúp hạn chế hấp thu cholesterol vào máu, từ đó giảm nguy cơ mắc bệnh ung thư đại tràng Về mặt dinh dưỡng, khoai lang chứa nhiều carbohydrate dễ tiêu hóa và mucoprotein, giúp ngăn ngừa cholesterol lắng đọng trong mạch máu, duy trì độ đàn hồi của mạch và bảo vệ gan, thận Ngoài ra, khoai lang còn chứa các chất đặc biệt có khả năng phòng ngừa ung thư ruột kết và ung thư vú, đồng thời thúc đẩy nhu động ruột, giúp tránh táo bón.

Khoai lang tím, được nghiên cứu và đưa vào sản xuất bởi Viện nghiên cứu nông nghiệp quốc gia Nhật Bản Okinawan, là nguồn cung cấp chất màu tím ổn định và dồi dào, với hàm lượng anthocyanin cao.

Khoai lang tím đã trở thành một nguồn thực phẩm quan trọng trong những năm qua, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng cho sức khỏe con người Thị trường khoai lang tím đang phát triển mạnh mẽ ở nhiều quốc gia như Nhật Bản, Hàn Quốc, New Zealand và một số nước khác.

Yamagawa-Murasaki Ayamurasaki là giống khoai đặc trưng của Nhật Bản, được ứng dụng rộng rãi trong ngành chế biến thực phẩm Giống khoai này được sử dụng để sản xuất các sản phẩm thương mại như chất màu thực phẩm tự nhiên, nước trái cây, bánh mì, mì, mứt, bánh kẹo và đồ uống lên men.

Nghiên cứu về tách chiết anthocyanin từ trái cây và rau củ, bao gồm bột khoai lang tím, ngô tím, quả lý chua và nho tím, cho thấy cồn là dung môi tối ưu cho quá trình này Tuy nhiên, hiệu quả tách chiết phụ thuộc vào nồng độ dung môi, tỷ lệ, nhiệt độ và thời gian ngâm Phương pháp tách chiết bằng dung môi thường được áp dụng để trích ly anthocyanin từ khoai lang tím.

Khoai lang tím khác biệt so với các loại khoai lang thông thường ở Mỹ nhờ chứa hàm lượng anthocyanin cao và hàm lượng chất khô trung bình trong củ đạt khoảng 32% Lượng chất khô này có thể được chuyển hóa thành đường, chủ yếu là glucose, nhờ tác dụng của enzyme thủy phân tinh bột.

Màu tím rịm của thịt củ khoai lang tím là do sự hiện diện của anthocyanin, chủ yếu ở dạng mono hoặc diacelated của cyaniding và peonidin So với các loại khoai lang trắng, vàng hay da cam, anthocyanin trong khoai lang tím có khả năng chống oxi hóa mạnh mẽ hơn Bên cạnh đó, anthocyanin còn mang lại nhiều lợi ích sinh lý như kháng viêm, kháng khuẩn và bảo vệ da khỏi tác động của tia cực tím.

Nồng độ anthocyanin trong thịt củ khoai lang tím cao nhất so với các chất màu anthocyanin trong trái cây và rau quả, đứng cùng hàng với các loại quả như việt quất, nam việt quất, chanh và nho.

Hàm lƣợng anthocyanin trong một số rau củ quả đƣợc thể hiện trong bảng sau

Bảng 1.4 Hàm lƣợng anthocyanin trong một số loại rau quả

Nguyên liệu Hàm lƣợng anthocyanin (mg/100g nguyên liệu tươi)

Khoai lang tím chủ yếu được trồng ở Đà Lạt và một số tỉnh miền Nam như An Giang, Vĩnh Long, Kiên Giang, mang lại sản lượng lớn và thu nhập ổn định cho nông dân Tuy nhiên, người tiêu dùng vẫn chưa quen sử dụng khoai lang tím trong khẩu phần ăn hàng ngày do nó chưa phổ biến và chưa được biết đến nhiều về giá trị dinh dưỡng Hơn nữa, khoai lang tím chỉ có vào mùa vụ nhất định, không có quanh năm Việc nghiên cứu và chọn khoai lang tím làm nguyên liệu sẽ giúp tăng giá trị sử dụng của loại thực phẩm này, đồng thời tạo ra sản phẩm mới đáp ứng nhu cầu tiêu dùng.

1.2.2 Thành phần hoá học của nguyên liệu

Khoai lang tím Nhật, giống như các loại khoai lang khác như khoai lang vàng và khoai lang trắng, là một nguồn nguyên liệu phong phú chứa glucid, đường và tinh bột Thành phần hóa học của khoai lang tím Nhật trong 100g sản phẩm và các acid amin có trong protein được trình bày rõ ràng trong bảng dưới đây.

Bảng 1.5: Thành phần hóa học của khoai lang (tính cho 100g sản phẩm)

Sản phẩm Củ tươi Khoai lang khô Rau khoai lang

Bảng 1.6 Các acid amin có trong protein toàn phần

Thành phần Hàm lƣợng Thành phần Hàm lƣợng

Khoai lang tím không chỉ chứa các thành phần hóa học quan trọng mà còn có anthocyanin, góp phần nâng cao giá trị dinh dưỡng và cảm quan của thực phẩm này.

Hình 1.2 Thu hoạch khoai lang tím Nhật (huyện Kỳ Phú, Ninh Bình)

TỔNG QUAN VỀ ANTHOCYANIN

1.3.1 Giới thiệu chung về anthocyanin

Từ “anthocyanin” bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp, antho nghĩa là hoa, kianos có nghĩa là màu xanh, lần đầu tiên đƣợc giới thiệu vào năm 1835 bởi Marquat (J Gross

Anthocyanin là một hợp chất có mặt trong nhiều nhóm thực vật, mang lại sự đa dạng màu sắc cho rau củ, với màu sắc chủ yếu là đỏ tươi, xanh và tím Những loại thực phẩm giàu anthocyanin thường gặp bao gồm dâu, nho, táo, bắp cải tím và khoai lang tím Nồng độ anthocyanin cao trong khẩu phần ăn đóng vai trò quan trọng đối với sức khỏe con người.

1.3.2 Công thức hóa học của anthocyanin

Anthocyanidin là cấu trúc cơ bản của anthocyanin, bao gồm một vòng thơm (A) kết hợp với vòng (C) chứa oxy Vòng (C) liên kết với vòng thơm (B) qua liên kết cacbon – cacbon Khi anthocyanin kết hợp với các phân tử đường như glucose, galactose, rhamnose, xylose hay arabinose dưới dạng glycoside, chúng được gọi là anthocyanin.

Anthocyanin là các glucozit được hình thành từ sự kết hợp giữa gốc đường glucose, galactose với gốc aglucon có màu sắc (anthocyanidin) Aglucon của anthocyanin có cấu trúc cơ bản như mô tả trong hình 1.3 Các gốc đường thường được gắn vào vị trí 3 và 5, trong khi vị trí 7 ít khi được gắn Phân tử anthocyanin gắn đường tại vị trí 3 được gọi là monoglycozit, còn nếu gắn tại cả hai vị trí 3 và 5 thì được gọi là diglycozit.

Hình 1.3: Cấu trúc cơ bản của aglucon của anthocyanin

Ngược lại với các flavonoid khác, anthocyanin mang điện tích dương trong môi trường axit

Anthocyanin là một phân tử phân cực, dễ hòa tan trong dung môi phân cực Tuy nhiên, điều kiện chiết xuất đóng vai trò quan trọng, ảnh hưởng lớn đến khả năng hòa tan của chúng.

Năm 1939, Pauling đã lần đầu tiên giải thích sự thể hiện màu sắc của các phân tử anthocyanin và đề xuất cấu trúc cộng hưởng của ion flavilium, điều này giúp lý giải sự khác biệt về màu sắc của anthocyanin.

Màu sắc của anthocyanin thay đổi tùy thuộc vào pH và các yếu tố khác, nhưng pH là yếu tố ảnh hưởng mạnh nhất Cụ thể, khi pH < 7, anthocyanin có màu đỏ, trong khi pH > 7, chúng chuyển sang màu xanh Ở pH = 1, anthocyanin tồn tại dưới dạng muối oxonium với màu cam đến đỏ, còn ở pH = 4-5, chúng chuyển sang dạng bazơ cacbinol hoặc bazơ chalcon không màu Khi pH đạt 7-8, anthocyanin trở lại dạng bazơ quinoidal anhydro với màu xanh.

Anthocyanin có khả năng hấp thụ ánh sáng trong miền nhìn thấy, với bước sóng tối ưu từ 510 đến 540 nm Độ hấp thụ của anthocyanin liên quan chặt chẽ đến màu sắc của chúng, phụ thuộc vào pH của dung dịch và nồng độ anthocyanin Thông thường, trong môi trường có pH acid mạnh, độ hấp thụ sẽ cao hơn, và khi nồng độ anthocyanin tăng, độ hấp thụ cũng trở nên mạnh mẽ hơn Cấu trúc hóa học của anthocyanin được thể hiện rõ trong bảng dưới đây.

Bảng 1.7 Cấu trúc hóa học của anthocyanin

Trong tự nhiên, có hơn 500 loại anthocyanin khác nhau, với sự khác biệt chính nằm ở số lượng nhóm hydroxyl hóa, số lượng phân tử đường, các hợp chất béo, và vị trí của các liên kết giữa chúng Những yếu tố này tạo nên sự đa dạng phong phú của anthocyanin trong thực vật.

23 loại anthocyanidin, tuy nhiên trong đó chỉ có 6 loại phổ biến nhất trong các loại thực vật có mạch dẫn là Pg, Pn, Cy, Mv, Pt và Dp

Các glycoside từ ba loại anthocyanidin không chứa gốc methyl (Cy, Dp, Pg) là những hợp chất tự nhiên phổ biến, xuất hiện trong khoảng 80% các loại lá có sắc tố, 69% các loại quả, và khoảng 50% trong các loại hoa.

Anthocyanin là một loại chất màu tự nhiên thuộc nhóm sản phẩm trao đổi chất bậc hai, an toàn cho sức khỏe và mang lại nhiều lợi ích cho con người Chính vì vậy, anthocyanin được sử dụng như một phụ gia trong ngành công nghiệp thực phẩm, với mã ký hiệu E163.

Anthocyanin không chỉ là một chất màu tự nhiên an toàn trong thực phẩm, mang đến nhiều màu sắc hấp dẫn, mà còn sở hữu nhiều hoạt tính sinh học quý giá Chúng có khả năng chống oxy hóa cao, giúp chống lão hóa và bảo quản sản phẩm thực phẩm, đồng thời tăng cường sức đề kháng Ngoài ra, anthocyanin còn có tác dụng làm bền thành mạch, chống viêm, hạn chế sự phát triển của tế bào ung thư và bảo vệ cơ thể khỏi tác động của tia phóng xạ.

Mặc dù anthocyanin chỉ được hấp thu với lượng rất nhỏ (