Mở đầu Chương 2: Tổng quan Chương 3: Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu Chương 4: Kết quả và bàn luận Chương 5: Kết luận và kiến nghị 3 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 2.1 Tổng quan về khoai mỡ Khoai mỡ (Dioscorea alata) là thuộc họ Dioscoreacees và chi Dioscorea. Đây là một loại cây leo nhiệt đới có củ ăn được và có hình dạng đa dạng. Khoai mỡ là loại cây lương thực có nguồn gốc từ Châu Phi và Châu Á, sau nhiều năm loại cây trồng này hòa nhập tốt và được trồng trọt rộng rãi ở rồng khắp các vùng nhiệt đới và ôn đới trên thế giới (Hahn và cộng sự, 1987). Nó đứng thứ hai sau sắn là cây lấy củ ở vùng nhiệt đới.
Nhưng xét về mặt dinh dưỡng thì nó chứa hàm lượng vitamin C cao hơn so với sắn (40-120 mg/g trong một khẩu phần ăn) và cả hàm lượng protein thô (40-140 g/kg 4 khô) (Opera LU, 1999). Nó cũng phát triển ở Tây Ấn Độ và Tây Phi, nơi ước tính cung cấp một lượng 200 calo trong khẩu phần ăn mỗi ngày được cung cấp hơn cho 60 triệu người (FI Nweke, 1991). Đây còn là loại lương thực chủ yếu có tầm quan trọng về mặt kinh tế đối với hàng triệu người ở các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới chỉ xếp sau sắn và khoai lang (FAO, 2002). Khoai mỡ được trồng trọt rộng rãi ở khắp các vùng nhiệt đới nên có nhiều loài, gồm hơn hơn 600 loài trên toàn thế giới (Burkill, 1960; Coursey, 1967 trong số đó có có sáu loài khoai mỡ chính là Dioscorea alata, Dioscorea bulifera, Dioscorea dumetorum (Pax), Dioscorea esculenta (Lour), Dioscorea cayenensis Lamk và Dioscorea rotundata (Poir).
1: Thành phần hoá học của một số loại khoai mỡ Thành phần D. dumetorum Độ ẩm 65-78,6 50-80 60-84 67-81 67-79 Carbohydrate 22-31 15-23 16 17-25 17-28 Tinh bột 16,7-28 26,8-30,2 16,0 25 18-25 Protein 1,1-3,1 1,1-2,3 1,1-1,5 1,3-1,9 2,8 Chất béo <0,1-0,6 0,05-0,1 0,06-0,2 0,04-0,3 0,3 Chất xơ 1,3-3,8 1,0-1,7 0,4 0,2-1,5 0,7 Tro 0,7-2,1 0,7-2,6 0,5 0,5-1,5 0,7 Nguồn: Faustina Dufie Baah và cộng sự (2009) 4 Trong số đó, Dioscorea alata có nguồn gốc từ Đông Nam Á và được coi là loài đại diện. Vì tính sẵn có, dễ trồng trọt, dễ nhân giống và tiềm năng về năng suất cao mang đến giá trị kinh tế cao hơn. Nó có tỷ lệ nhân giống tốt và tăng năng suất thu hoạch củ cao hơn, khả năng bảo quản tốt hơn, chẳng hạn như hai giống D.
alata được ước tính có năng suất tiềm năng từ 60 đến 75 tấn/ha năm (Zinsou, 1998). Khoai mỡ là loại cây thuộc vùng khí hậu nhiệt đới và không sinh sống được điều kiện băng giá (Coursey, 1967). Nhiệt độ từ 25 đến 30°C để phát triển bình thường, nhưng khi nhiệt độ dưới 20°C cản trở sự phát triển của cây. Vòng đời của cây khoai mỡ sẽ dao động và thay đổi khoảng từ 5 đến 12 tháng tùy theo loài, giống và cả cường độ ánh sáng ảnh hưởng đến sự sinh trưởng hình thành nên củ.
Khoai mỡ có đặc điểm là thân hình vuông, củ có nhiều hình dạng khác nhau nhưng chủ yếu là hình trụ, thịt màu trắng, vàng kem hoặc tím (FAO, 1994). Trọng lượng của những củ này tầm khoảng lớn hơn 500g. Tùy thuộc vào điều kiện trồng trọt và canh tác sẽ cho ra những hình dạng, màu sắc và kích thước khác nhau. 1: Khoai mỡ Dioscorea alata Khoai mỡ không chỉ là nguồn thực phẩm, lương thực mà nó còn được sử dụng như thuốc trị liệu viêm khớp và một số bệnh dị ứng (Higdon K.
Khoai mỡ chứa một lượng lớn là carbohydrate, chủ yếu là tinh bột. Dựa vào báo cáo của Behera và các cộng sự (2009) thì hàm lượng tinh bột cao lên đến 82,51% trong khoai mỡ trong nghiên cứu của họ. Woolfe (1987) đã báo cáo rằng bột khoai mỡ có chứa hàm lượng chất xơ cao, hàm lượng này cao hơn nhiều so với bột khoai tây, bột mì tinh chế, ngô và cơm. Hàm lượng carbohydrate trong 5 khoai mỡ không chỉ cung cấp năng lượng mà nó còn chứa các carbohydrate phức tạp và chất xơ làm chậm tốc độ chuyển hóa đường được sản sinh ra và được hấp thụ chuyển vào máu.
Ngoài việc tiêu thụ chủ yếu là carbohydrate thì thứ hai còn để lấy các thành phần như protein, vitamin và các khoáng chất khác có trong khoai mỡ (Baah et al, 2009). Khoai mỡ còn chứa các thành phần vi lượng cung cấp nguồn dinh dưỡng giúp cải thiện sức khỏe. bên cạnh đó còn chứa một lượng đáng kể kali, đây là một trong những khoáng chất giúp kiểm soát huyết áp cao, nhưng không phù hợp với người bị suy thận (Osagie và Eka, 1998). Nó còn được sử dụng như thuốc trị liệu viêm khớp và một số bệnh dị ứng (Higdon K.
Khoai mỡ có chứa hàm lượng chất saponin steroid gọi là diosgenin thể hiện một loạt các hoạt động sinh học như là có hoạt tính kháng nấm, chống viêm, hạ đường huyết và chống ung thư (Conlan và cộng sự, 1998). Ngoài ra, nó còn có hoạt tính chống oxy hóa bằng việc sử dụng để ổn định số lượng lớn dầu, nhũ tương và màng sinh học chống lại quá trình peroxide hóa lipid (Farombi, 1998; Farombi và cộng sự, 2000). Tổng quan về bã khoai mỡ sau khi tách tinh bột Bã khoai mỡ là phần bã còn lại sau khi hoà tan tinh bột và các chất tan trong dung dịch xút (NaOH) 0,2N. Tinh bột sẽ lắng xuống đáy một phần và phần khác lơ lửng trong dịch ngâm, phần bã là phần cặn thu được nổi trên bề mặt của hỗn hợp dịch ngâm.
Các hợp chất màu, protein, phenol sẽ hoà tan vào dịch xút ngâm khoai mỡ. Trong hầu hết các nghiên cứu về việc tách tinh bột khoai mỡ như nghiên cứu của Otegbayo năm 2013 về đặc tính hoá lý của tinh bột khoai mỡ, phần bã nổi trên mặt nước sẽ được loại bỏ và thải ra môi trường, có thể gây ô nhiễm cho môi trường. Hơn nữa, trong quá trình nghiên cứu chiết xuất các thành phần hoạt tính sinh học từ củ khoai mỡ (chẳng hạn như diosgenin từ D. zingiberensis), phần tinh bột và chất xơ thường bị loại bỏ, cũng gây ra các vấn đề về môi trường (Yuan và cộng sự 2007; Chu và cộng sự 2013).
Vì có hàm lượng tinh bột cao nên đã có các nghiên cứu về việc chiết xuất tinh bột khoai mỡ (Otegbayo năm, 2013, Fan zhu, 2015 về đặc tính chức năng của bã khoai mỡ). Tuy nhiên các nghiên cứu về việc ứng dụng phần bã sót lại sau quá trình chiết tách tinh bột rất ít, vì vậy thành phần dinh dưỡng và tiềm năng của phần bã này vẫn chưa được rõ ràng. Ở nghiên cứu này cho thấy thành phần chính của bã là carbohydrate, bên cạnh đó việc phân tích thành phần dinh dưỡng cho thấy phần bã này cũng rất giàu chất xơ 6 dinh dưỡng hỗ trợ cho quá trình tiêu hoá, đem lại nhiều lợi ích sức khoẻ và đang là xu hướng trong việc nghiên cứu bổ sung vào các dạng thực phẩm hiện nay. Carbohydrate có hàm lượng cao trong củ khoai mỡ (76,26%), trong đó hàm lượng chất xơ dinh dưỡng khá cao (4,1-11%) theo F.
Sau quá trình chiết tách tinh bột, thành phần chủ yếu của phần bã còn lại là chất xơ và các carbohydrate không phải tinh bột. Vì vậy phần bã này cho thấy tiềm năng cung cấp chất xơ cho cơ thể. Chất xơ giúp giảm hàm lượng calo khi bổ sung vào bữa ăn, có thể liên kết và loại bỏ cholesterol, các hợp chất gây ung thư và các hợp chất không mong muốn ra khỏi cơ thể (F. Hàm lượng chất xơ trong khoai mỡ chủ yếu bao gồm chất xơ không hòa tan và chất xơ hòa tan.
Chất xơ không hòa tan bổ sung số lượng lớn vào phân, giúp đi tiêu đều đặn và ngăn ngừa táo bón. Chất xơ hòa tan có thể giúp giảm mức cholesterol và điều chỉnh lượng đường trong máu bằng cách làm chậm quá trình hấp thụ đường và chất béo trong cơ thể (Lei wang và cộng sự, 2015). Các loại chất xơ cụ thể được tìm thấy trong khoai mỡ bao gồm: Cellulose : Một loại chất xơ không hòa tan góp phần vào sự toàn vẹn cấu trúc của thành tế bào thực vật. Trong khoai mỡ hàm lượng cellulose chiếm khoảng 1,6% (Holloway và cộng sự (1985).
Là một polime tuyến tính của các đơn vị monome D’glucopyranose. Thông thường, chuỗi cellulose trong thành tế bào thực vật sơ cấp có mức độ trùng hợp (DP) trong khoảng từ 5000 đến 7500 đơn vị monome glucose, với DP của cellulose từ gỗ là khoảng 10.000 đối với cellulose từ cotton (Wooley, R và cộng sự, 1999). Hemicellulose: Có hàm lượng khoảng 3,4% trong khoai mỡ (Holloway và cộng sự, 1985), là thành phần không chứa cellulose của cả thành tế bào sơ cấp và thứ cấp và nó đi theo cellulose rất nhiều. Trong khi cellulose được hình thành từ các đơn vị glucose, các đơn vị monome khác nhau tạo thành hemicellulose.
Hemicellulose bao gồm một nhóm polysaccharide không đồng nhất được tạo thành từ các đơn vị đường pyranose và furanose, bao gồm xylose, mannose, arabinose, glucose và axit galacturonic. Xylose và glucose thường là những monome phổ biến nhất được tìm thấy trong hemicellulose ( Farhat và cộng sự, 2017 ; Mudgil & Barak, 2013 ; Ozyurt & Ötles, 2016 ; Padayachee và cộng sự, 2017 ). Một số hợp chất hemicellulose có khả năng tan trong nước và một số hợp chất thì không. 7 Pectin: Đây là chất xơ hòa tan được tìm thấy trong thành tế bào của trái cây và một số loại rau.
Là một polysaccharide hoạt động như một chất kết dính trong thành tế bào của tất cả các mô thực vật. Nó là este đã methyl hóa của axit polygalacturonic, có cấu trúc bao gồm các chuỗi từ 300 đến 1000 gốc axit galacturonic, cộng với các loại đường trung tính như L-rhamnose, D- galactose và L-arabinose liên kết với nhau để tạo thành chuỗi tuyến tính với liên kết 1-4. Nó giúp điều chỉnh tiêu hóa và có tác dụng giảm cholesterol tiềm năng. Pectin trong bã khoai mỡ bị mất đi trong quá trình ngâm xút do khả năng tan trong NaOH của chúng.
Theo Holloway và cộng sự (1985), hàm lượng pectin trong khoai mỡ chiếm khoảng 2,6%. Lignin: Lignin không phải là một polysaccharide nhưng nó là một polyme ngẫu nhiên phức tạp chứa khoảng 40 đơn vị phenylpropane được oxy hóa bao gồm các rượu coniferyl, sinapyl và p-coumaryl đã trải qua quá trình trùng hợp khử hydro phức tạp. Các phân tử lignin khác nhau về trọng lượng phân tử và hàm lượng methoxyl (Dhingra và cộng sự, 2012; Fuller, Beck, Salman, & Tapsell, 2016). Lignin là một trong những thành phần hoạt động hóa học mạnh nhất của thành tế bào, chịu trách nhiệm tương tác với các thành phần khác trong chế độ ăn uống và làm giảm khả dụng sinh học của các chất dinh dưỡng.