Đặt vấn đề Khoai lang là cây rau lương thực đứng hàng thứ bảy trên thế giới sau lúa mì, lúa nước, ngô, khoai tây, lúa mạch, sắn. Ở Việt Nam, khoai lang là một trong bốn loại cây lương thực. Khoai lang có khối lượng đường bột (cacbohydrate), vitamin A và năng lượng cao hơn so với lúa mì, lúa nước, sắn. Khoai lang được sử dụng củ và để làm lương thực cho người, thức ăn chăn nuôi, chế biến tinh bột, rượu cồn, xi rô, nước giải khát, bánh kẹo và làm màng sinh học (bioplastic).
Lợi ích của việc trồng khoai lang đã được khẳng định là cây dễ trồng, phù hợp với nhiều loại đất, vốn đầu tư thấp, hợp khả năng kinh tế với nhiều hộ nông dân nghèo, thiếu lao động, tận dụng đất. Tuy nhiên, việc thu hoạch, vận chuyển, bảo quản hiện nay chủ yếu vẫn còn khá thủ công. Công nghệ xử lý, bảo quản hoàn toàn theo phương pháp truyền thống nhỏ lẻ, chi phí cao (bảo quản trong hầm, bảo quản bằng cách ủ cát khô) nên số lượng khoai lang được bảo quản tuy nhiều nhưng chất lượng bảo quản chưa cao, thời gian bảo quản ngắn, tỷ lệ hư hỏng sau bảo quản cao do đó chưa đáp ứng được yêu cầu của thị trường.Đây cũng chính là khâu yếu kém nhất trong sản xuất rau củ hiện nay và là nguyên nhân làm giảm hiệu quả trồng trọt ở nước ta. Sản phẩm rau củ hầu hết bán tại thành phố, vận chuyển gần, đại đa số thu hái tươi rồi bán trực tiếp cho thương lái mang tới tay người tiêu dùng.
Kênh phân phối chủ yếu là từ nông dân đến thương lái, người bán lẻ và cuối cùng là người tiêu dùng. Trong khi thị trường tiêu thụ khoai lang còn bấp bênh, chưa ổn định và vấn đề sử dụng các biện pháp bảo quản, chế biến cho sản phẩm này còn hạn chế, chưa tìm được thị trường xuất khẩu chính ngạch, việc nghiên cứu ứng dụng một số giải pháp khoa học trong bảo quản củ khoai lang hy vọng có tác dụng ổn định chất lượng sản phẩm (chống nâu hóa, giảm tỉ lệ thối hỏng) đồng thời không gây nguy hại cho sức khoẻ của người tiêu dùng và môi trường sinh thái trong thời gian dài tồn trữ e 2 đối với củ khoai lang tím Nhật Bản, nhằm hướng tới việc tiêu thụ ở các thị trường xa hơn. Việc nghiên cứu các giải pháp khoa học nhằm kéo dài thời gian tồn trữ là vấn đề rất cần thiết và có ý nghĩa trong thực tế hiện nay nhằm khắc phục những hạn chế về chất lượng củ khoai lang. Chính vì lý do trên tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “ Nghiên cứu các giải pháp thân thiện với môi trường trong công nghệ bảo quản khoai lang tím”.
Mục đích - yêu cầu 1. Mục đích Xác định được các thông số công nghệ trong quá trình bảo quản và xây dựng được quy trình bảo quản khoai lang tím bằng các giải pháp hữu hiệu, thân thiện với môi trường (phương pháp sơ chế,sử dụng nồng độ các tinh dầu: quế, hương nhu.bạc hà để hạn chế sự phát triển của các nhóm nấm gây hại làm giảm chất lượng của khoai lang). Nhằm hạn chế sự hư hỏng ở mức thấp nhất và kéo dài thời gian bảo quản. Yêu cầu - Nghiên cứu được phương pháp sơ chế thích hợp trong quá trình bảo quản khoai lang tím.
- Nghiên cứu được điều kiện thích hợp cho quá trình làm lành vết thương của củ khoai lang tím. - Nghiên cứu được điều kiện xử lý tác nhân chống mọc mầm (NAA) thích hợp trong quá trình bảo quản khoai lang tím. - Nghiên cứu được nồng độ và loại tinh dầu xử lý để hạn chế sự phát triển của bệnh sau thu hoạch. e 3 Phần 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.
Giới thiệu về khoai lang tím 2. Nguồn gốc và phân bố Cây khoai lang có tên khoa học là Ipomoea battatas. L, là cây hai lá mầm thuộc họ bìm bìm (Convolvulaceae), chi Ipomoea. Trong số 50 chi và hơn 1000 loài thuộc họ Convolvulaceae thì I.
batatas là loài có ý nghĩa quan trọng hơn cả và được dùng làm lương thực, thực phẩm. Khoai lang có nguồn gốc nguyên thủy từ vùng nhiệt đới Châu Mỹ. Hầu hết bằng chứng về khảo cổ học, ngôn ngữ học, sử học đều cho thấy Châu Mỹ là khởi nguyên của cây Khoai lang (Trung Mỹ hoặc Nam Mỹ). The Engle (1970) từ những mẫu khoai lang khô thu được tại hang động Chilca Canyon (Peru) sau khi phân tích phóng xạ cho thấy có độ tuổi từ 8000 đến 10000 năm.
Theo quan điểm của Obrien (1972) và ý kiến của Yen (1982) trung tâm khởi nguyên chính xác của Khoai lang là Trung hoặc Nam Mỹ. Nhưng cây Khoai lang thực sự lan rộng ở Châu Mỹ khi người Châu Âu đầu tiên đặt chân tới. Vì vậy, khoai lang được coi là nguồn lương thực quan trọng của người Mayan ở Trung Mỹ và người Péuvian ở cùng núi Andet (Nam Mỹ) [10]. Vào năm 1492, trong chuyến vượt biển đầu tiên Christopher Columbus đã tìm ra Tân thế giới (Châu Mỹ) và phát hiện ra Khoai lang được trồng ở Hispaniola và CuBa.
Từ đó, Khoai lang mới thực sự lan rộng ở Châu Mỹ và sau đó được đi khắp thế giới. Đầu tiên Khoai lang được đưa về Tây Ban Nha, tiếp đó lan tới một số nước Châu Âu và được gọi là batatas (padada) sau đó (hoặc Sweet potato). Các nhà thám hiểm Bồ Đào Nha đã du nhập cây Khoai lang vào Châu Phi (có thể bắt đầu từ Môdămbic hoặc Ănggôle) theo hai con đường: từ Châu Âu và trực tiếp từ vùng bờ biển Trung Mỹ, sau đó lan sang Ấn Độ. Các thương gia Tây Ban Nha đã du nhập cây Khoai lang vào Philippin và từ Philippin vào Phúc Kiến (Trung Quốc) năm 1594.
Tuy nhiên cũng có ý kiến chi rằng Khoai lang vào Trung Quốc có thể sớm hơn từ Ấn Độ hoặc Myama. Người Anh đã đưa Khoai lang đến Nhật Bản vào năm 1615 nhưng đã không phát triển được. Đến năm 1674 cây Khoai lang đã được tái nhập vào Nhật Bản từ Trung Quốc [10]. e 4 Cây khoai lang được trồng trong phạm vi rộng lớn giữa vĩ tuyến 40 độ Bắc đến 32 độ Nam và lên đến độ cao 3000m so với mặt nước biển (Woolfe J.
Tuy nhiên cây Khoai lang vẫn được trồng nhiều ở các nước nhiệt đới, á nhiệt đới Châu Á, Châu Phi và Châu Mỹ La Tinh [10]. Khoai lang tím là một loại khoai lang được nghiên cứu đưa vào sản xuất bởi Viện nghiên cứu nông nghiệp quốc gia Nhật Bản có tên là Okinawan. Ở Việt Nam, giống khoai lang tím Nhật Bản này được Trung tâm Nghiên cứu Thực nghiệm Nông nghiệp Hưng Lộc nhập nội năm 1994 từ Công ty FSA. Giống tuyển chọn và giới thiệu hiện được trồng chủ yếu ở vùng đồng bằng sông Cửu Long với đặc tính nông 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 khô 27-30oBx, 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. Sau khi thu hoạch nếu không đưa vào bảo quan ngay mà để ở ngoài môi trường thì trong 1-2 tuần củ khoai lang sẽ bị nảy mầm và thối hỏng nhiều. Phân loại Lê Đức Diên và Nguyễn Đình Huyên (1967) chia khoai lang làm 4 nhóm: nhóm năng suất cao, phẩm chất tốt; nhóm năng suất cao, phẩm chất kém; nhóm năng suất thấp, phẩm chất tốt và nhóm năng suất thấp, phẩm chất kém [5]. Ngô Xuân Mạnh chia khoai lang theo mục đích sử dụng gồm 3 nhóm sau: nhóm lương thực, nhóm lương thực bổ sung, nhóm thức ăn tráng miệng [13].
Thành phần hóa học Khoai lang có hàm lượng chất khô tương đối cao (trung bình lượng chất khô chiếm khoảng 30%). Theo nghiên cứu của Lê Đức Diên và Nguyễn Hữu Huyên (1967) cho thấy hàm lượng chất khô của 25 giống khoai lang nghiên cứu biến động từ 18,45-41,15%. Vũ Tuyên Hoàng và các cộng sự (1992) khi nghiên cứu các giống khoai lang trồng vụ Đông và vụ Hè năm 1990-1991thấy hàm lượng chất khô của các giống trồng vụ Đông biến đổi từ 23,24-33,8% và vụ Hè từ 23,0-33,0%. Còn theo Ngô Xuân Mạnh (1996), các giống khoai lang vụ Đông ở Miền Bắc Việt Nam nói chung có hàm lượng chất khô không cao biến động từ 19,2-33,5%.
Chất khô e 5 trong khoai lang bao gồm các thành phần như tinh bột, protein, lipid. Về thành phần hóa học, trong 100g củ khoai lang tươi có chứa 0,8g protid, 0,2g lipid, 28,5g glucid (24,5g tinh bột, 4g glucoza), 1,3g xenluloza, cung cấp cho cơ thể 122 calo. Ngoài ra, trong thành phần của củ khoai lang còn chứa nhiều vitamin, muối khoáng và các nguyên tố vi lượng rất cần cho cơ thể con người (34mg canxi; 49,4g photpho, 1mg sắt, 0,3mg caroten, 0,05mg vitamin B1, 0,05mg vitamin B2, 0,6mg vitamin PP, 23mg vitamin C, tamin.[1] Thành phần và hàm lượng các chất oxy hóa, các chất vi lượng của củ khoai lang được giới thiệu cụ thể dưới đây: Bảng 2. Thành phần hóa học của củ khoai lang (% chất khô) Thành phần Giá trị trung bình Khoảng biến động Tinh bột 70 30 - 83 Đường tổng số 10 5 - 38 Protein 5 1,2 - 10 Lipid 1 1 - 2,5 Tro 3 0,4 - 4,5 Xơ tổng số 10 - Vitamin, chất vi lượng <1 - (Nguồn: Viện nghiên cứu rau quả, 2013) Bảng 2.
Hàm lƣợng các chất chống oxy hóa trong các loại khoai lang khác nhau Màu sắc củ Thành phần Trắng Vàng Tím Hợp chất Phenolic (%) 0,55 - 1,36 0,77 - 1,16 0,02 - 3,04 Anthocyanin (%) 0 - 0,08 0,01 - 0,13 0,23-1,82 Carotenoid (%) 0,40 - 14,75 0,33 - 56,93 0,37 - 4,32 Tổng số chất chống oxy hóa (g 809 - 2979 1424 - 3047 1751 - 5600 trolox equiv/g) Hàm lượng chất khô (%) 25,7 - 40,7 25,4 - 37,0 33,2 - 41,7 (Nguồn: Viện nghiên cứu rau quả, 2013) e 6 Bảng 2. Hàm lƣợng các chất vi lƣợng 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 (Nguồn: Viện nghiên cứu rau quả, 2013) 2. Cấu tạo Khoai lang là loài cây thân thảo dạng dây leo sống lâu năm, có các lá mọc so le hình tim hay xẻ thùy chân vịt, các hoa có tràng hợp và kích thước trung bình. Khoai lang là loại củ không có lõi, dọc theo thân củ có hệ thống xơ nối ngọn củ với đuôi củ.
Các mặt trên của củ có thể là rễ củ hay mầm.