NGHIÊN cứu QUY TRÌNH sản XUẤT SNACK KHOAI mì 2

Hiện tại, khoai mì được trồng trên 100 nước của vùng nhiệt đới, cận nhiệt đới, tập trung nhiều ở châu Phi, châu Á và Nam Mỹ, là nguồn thực phẩm của hơn 500 triệu người CIAT, 1993.. hình

2.1 Tổng quan về nguyên liệu khoai mì.[3, 4, 10, 11, 12, 23, 24, 25, 29]

kỷ 18 đầu thế kỷ 19 (Fang Baiping 1992 U Thun Than 1992) Cây khoai mì đựơc du nhập vào Việt Nam khoảng giữa thế kỷ 18 (Phạm Văn Biên, Hoàng Kim, 1991) Hiện chưa có tài liệu chắc

chắn về nơi trồng và năm trồng đầu tiên

Hiện tại, khoai mì được trồng trên 100 nước của vùng nhiệt đới, cận nhiệt đới, tập trung

nhiều ở châu Phi, châu Á và Nam Mỹ, là nguồn thực phẩm của hơn 500 triệu người (CIAT, 1993).

Hình 2.1 Vùng phân bố và sản lượng trên thế giới

Ở Việt Nam, khoai mì được trồng ở hầu hết các tỉnh từ Bắc đến Nam Diện tích khoai mìtrồng nhiều nhất ở vùng Đông Nam Bộ, vùng Tây Nguyên, vùng núi và trung du phía bắc, vùngven biển Nam Trung Bộ và vùng ven biển Bắc Trung Bộ.

Hệ thống phân loại.

Khoai mì hay sắn là cây lương thực ăn củ có thể

sống lâu năm

Phân loại khoa học: Giới (regnum): Plantae Bộ

(ordo): Malpighiales Họ (familia): Euphorbiaceae Phân

họ (subfamilia): Crotonoideae Tông (tribus):

Manihoteae Chi (genus): Manihot Loài (species): M.

esculenta.

Tên: Manihot esculenta, tên trong các ngôn ngữ

khác: cassava, tapioca, yuca, mandioca, manioc,

maniok, singkong, ubi kayu, aipim, macaxeir, kappa,

maracheeni.

Hình 2.2 hình dạng cây khoai mì

Khoai mì có nhiều loại khác nhau về màu sắc thân cây, lá, vỏ, củ, thịt củ v.v… Tuy nhiên,trong sản xuất chế biến người ta phân thành hai loại: khoai mì đắng và khoai mì ngọt Thôngthường, người ta phân loại theo đặc điểm sinh học và lượng độc tố

a Phân loại theo đặc điểm củ.

 Khoai mì đắng (sắn dù hay sắn cao sản): cây thấp (không quá 1,2m), ít bị

đổ khi gió to Năng suất cao, củ mập, nhiều tinh bột, nhiều mủ và hàm lượng HCN rấtcao Ăn tươi rất dễ bị ngộ độc, chủ yếu để sản xuất khoai mì lát

 Khoai mì ngọt: bao gồm tất cả các loại khoai mì có hàm lượng HCN thấpnhư khoai mì vàng, đỏ và trắng v.v…

 Khoai mì vàng (sắn nghệ): củ nhỏ, dài trung bình, vỏ gỗ của củ có màunâu, vò cùi màu trắng, thịt củ màu vàng nhạt, khi luộc có màu rõ hơn

 Khoai mì đỏ: củ dài, to, vỏ gỗ màu nâu đậm, vỏ cùi dày, màu hơi đỏ, thịt

củ trắng

 Khoai mì trắng: củ ngắn và mập, vỏ gỗ màu xám nhạt, thịt và cùi màutrắng.

b Phân loại theo hàm lượng acid cyanhydride (HCN).

Một số nghiên cứu trên thế giới về hàm lượng HCN công bố nhóm khoai mì ngọt có hàmlượng HCN<280mg/kg (theo vật chất khô), còn nhóm khoai mì đắng có hàm lượng

HCN>280mg/kg (theo vật chất khô) (Nartery, 1968) Theo Oke (1978), từ kết quả của nhiều

người nghiên cứu đã kết luận: hàm lượng cyanua trong khoai mì biến động từ 75-400ppm Nhữngloại khoai mì đắng chứa 200-400ppm, và khoai mì ngọt chứa dưới 100ppm Còn Goll (1981) vàFuller (1997) cho rằng nhóm khoai mì ngọt có hàm lượng HCN<0,01%, nhóm khoai mì đắng cóHCN>0,01% (theo khối lượng tươi)

Cũng có nhận xét cho rằng có sự tương quan ngược giữa hàm lượng caroten (màu đỏ) vàhàm lượng HCN (màu xanh lục), các giống có cuống lá màu đỏ sẫm thường là những giống khoai

mì ngọt, còn cuống lá có màu xanh là khoai mì đắng

BIỂU ĐỒ BIỂU DIỄN M ỐI TƯƠNG QUAN

GIỮA HCN VỚI CAROTEN

Biểu đồ 2.1.Sự tương quan giữa HCN với Caroten của khoai mì

Đặc điểm sinh học.

Cây khoai mì cao 2-3 m, giữa thân có lõi trắng và xốp nên rất yếu Lá thuộc loại lá phân thuỳsâu, có gân lá nổi rõ ở mặt sau, thuộc loại lá đơn mọc xen kẽ, xếp trên thân theo chiều xoắn ốc.Cuống lá dài từ 9 - 20cm có màu xanh, tím hoặc xanh điểm tím Có thể dùng để làm thức ăn chănnuôi gia súc

Hoa đơn tính, mọc thành chùm, hoa đực và hoa cái mọc trên cùng một chùm hoa Hoa cáikhông nhiều, mọc ở phía dưới cụm hoa và nở trước hoa đực nên cây luôn luôn được thụ phấn củacây khác nhờ gió và côn trùng.

Quả hình cầu, lúc chín tách ra làm 6 mảnh, có màu nâu

nhạt đến đỏ tía Rễ mọc từ mắt và mô sẹo của hom, lúc đầu

mọc ngang sau đó cắm sâu xuống đất

Theo thời gian chúng phình to ra và tích lũy bột thành củ,

rễ ngang phát triển thành củ và tích luỹ tinh bột, thời gian sinh

trưởng 6 đến 12 tháng, có nơi tới 18 tháng, tùy giống, vụ

trồng, địa bàn trồng và mục đích sử dụng Củ khoai mì hai

đầu nhọn, chiều dài biến động từ 20-200 cm, trung bình

khoảng 40-50 cm Đường kính củ thay đổi từ 2-25 cm, trung

bình 5-7 cm Nhìn chung, kích thước cũng như trọng lượng củ

thay đổi theo giống, điều kiện canh tác và độ màu của đất

Hình 2.3 hoa, lá quả của khoai

mì

Cấu tạo của củ khoai mì.

Vỏ củ: Gồm vỏ gỗ và vỏ cùi

Vỏ gỗ: chiếm 0,5-3% khối lượng toàn củ, dày từ 0,2-0,6 mm

màu xám đến màu nâu sậm tùy theo giống, thành phần chủ

yếu là cellulose và hemicellulose

Vỏ cùi: dày từ 1-3mm, chiếm 8-15% khối lượng toàn củ, gồm

cellulose, tinh bột, tanin, sắc tố, độc tố và có chứa một lượng

Khe mủ: nằm giữa vỏ cùi và thịt củ Khe này chứa đầy dịch mủ, hiện tượng chạy chỉ ở củ cũngxuất hiện đầu tiên ở đây

Thịt củ: là phần thịt trắng bên trong chiếm 90% khối lượng củ, là nơi dự trữ năng lượng của củ

Thịt củ chứa 65-85% tinh bột, 2,87-4,86% protein thô, 0,68-1,84% lipit, 0,7-0-2,18 khoáng (Lê Văn Hoàng, 1991)… trong thịt củ hàm lượng polyphenol chiếm khoảng 10-15%.

Thành phần hóa học của củ khoai mì.[28]

Bảng 2.2 bảng so sánh thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng (phần ăn được)

Hàm lượng tinh bột phân bố trong củ như sau:

Lớp thịt gần vỏ chứa khoảng 20-25% tinh bột.

Lớp thịt gần lõi chứa 12-19% tinh bột

Lớp thịt nằm giữa 2 lớp chứa khoảng 48-50% tinh bột trong toàn củ

Lõi củ: nằm ở giữa củ và chạy dài suốt chiều dài củ, chiếm khoảng 0.5-2% khối lượng củ

Hạt tinh bột hình trống, đường kính khoảng 3- 35 μm, trung bình 26,76 μm, trung bình 26,76 μm, trung bình 26,76 μm Tinh bột khoai

mì có dạng hình cầu, hình trứng hoặc hình mũ, có một số hạt trũng, có nhiệt độ hồ hóa 58,5OC

52-Đường.

Đường trong khoai mì chủ yếu là glucose và một ít maltose, saccarose Khoai mì càng già thìhàm lượng đường càng giảm Trong chế biến, đường hoà tan trong nước được thải ra trong nướcdịch

Nước.

Lượng ẩm trong củ khoai mì tươi rất cao, chiếm khoảng 70% khối lượng toàn củ Lượng ẩmcao khiến cho việc bảo quản củ tươi rất khó khăn Vì vậy ta phải đề ra chế độ bảo vệ củ hợp lýtuỳ từng điều kiện cụ thể Đa số lượng nước trong củ khoai mì là nước tự do, nên dễ tách ra khỏi

củ để bảo quản Tuy nhiên, trong công nghệ chế biến thì cần củ khoai mì còn tươi vì các thànhphần trong củ ít biến đổi

Hệ enzim.

Trong khoai mì có lipase, peroxidase, catalase và các polyphenol oxydase

Các chất polyphenol và hệ enzim polyphenoloxydase có ảnh nhiều tới chất lượng trong bảoquản và chế biến Khi chưa đào hoạt độ chất men trong khoai mì yếu và ổn định nhưng sau khiđào thì chất men hoạt động mạnh Polyphenoloxydase xúc tác quá trình oxy hoá polyphenol tạothành octoquinon sau đó trùng hợp các chất không có bản chất phênol như axitamin để hìnhthành sản phẩm có màu Trong nhóm polyphenoloxydase có những enzim oxy hoá cácmonophenol mà điển hình là tirozinnase xúc tác sự oxy hoá acid amin tirozine tạo nên quinontương ứng Sau một số chuyển hoá các quinon này sinh ra sắc tố màu xám đen gọi là melanine.Đây là một trong những nguyên nhân làm cho thịt khoai mì có màu đen mà thường gọi là khoai

mì chạy nhựa Ngoài tirozinase các enzim oxy hoá khử cũng hoạt động mạnh làm tổn thất chấtkhô của củ.

Hàm lượng tanin trong khoai mì ít nhưng sản phẩm oxy hoá tanin là chất flobafen có màusẫm đen khó tẩy Khi chế biến, tanin còn có tác dụng với Fe tạo thành sắt tannat cũng có màuxám đen Cả hai chất này đều ảnh huởng đến màu sắc của tinh bột nếu như trong chế biến khôngtách dịch bào nhanh và triệt để

c Vitamin.

Chủ yếu nhóm B, trong đó vitamin B1 khoảng 0,03mg/100g, vitaminB2 0,03mg/100g, và

vitamin PP là 0,6mg/100g

d. Các acid amin

Bảng 2.3 bảng thành ph n acid amin không thay th trong khoai mì (mg/100g)ần acid amin không thay thế trong khoai mì (mg/100g) ế trong khoai mì (mg/100g)

Fe 33 45,6 90,6

Độc tố trong khoai mì

Chất độc có trong cây khoai mì chính là HCN Trong củ khoai mì, HCN tồn tại dưới dạng phazeolunatine gồm hai glucozide Linamarine và Lotaustraline Trong đó, linamarine chiếm 93-

96% và lotaustraline chiếm 4-7% (Oke 1969) Độc tố này được phát hiện lần đầu vào 1885 bởi

Peckolt và được gọi là manihototoxine

Acid HCN dễ bay hơi, dễ hòa tan trong nước, có thể bị oxi hóa thành cyanic không độc, kếthợp với đường cũng tạo thành chất không độc

Liều gây độc cho người lớn là 20mgHCN Liều lượng gây độc có thể chết là 1,4mgHCN/1kg trọng lượng cơ thể Đối với trẻ em, người già và ốm yếu thì liều gây độc và gây chết

còn thấp hơn (Hoàng Phương, 1978).

Đối với người và động vật thì giới hạn cho phép của HCN là 0,5 – 3,5 mg/kg thể trọng, tức là

từ 25-175 mg/50kg thể trọng người lớn.[12]

Trong lá và củ khoai mì ngoài các chất dinh dưỡng cũng chứa một lượng độc tố (HCN) đáng kể Các giống khoai mì ngọt có 80-110 mg HCN/kg lá tươi và 20-30 mg/kg củ tươi Các giống khoai mì đắng chứa 160-240 mg HCN/kg lá tươi và 60-150 mg/kg củ tươi.

Khả năng gây độc.

Sự gây độc của HCN cho cơ thể là do ái lực kết hợp giữa HCN với ion trao đổi nhu Cu, Fe.Gốc CN- khi vào cơ thể sẽ liên kết chặt chẽ với Fe2+ của hemoglobine tạo thành methemoglobinegây ức chế quá trình vận chuyển oxi, ngạt thở, các niêm mạc da tím bầm và chết rất nhanh nếu ăn

phải 1 lượng lớn (Nguyễn Phước Thuận, 1987 và Oke 1969)

Những tác nhân hóa học không bình thường đó gây ra sự suy nhược thần kinh ở các trung

khu hành tủy (Medullar Center) và làm tê liệt toàn bộ hệ thần kinh động vật Vì vậy, HCN được

coi là 1 độc chất nguyên sinh chất mạnh nhất đối với tất cả các dạng cơ thể sống

 Triệu chứng

Sau khi ăn hoặc uống phải chất độc này, nạn nhân thường có các triệu chứng chóng mặt, mắt

mờ (Blurred Vision), điếc tai ,nhức đầu, nôn ói, cảm giác lo lắng, sợ hãi, tay chân lạnh, co giật,

hôn mê dẫn đến tử vong Những người bịnh bị ngộ độc liều thấp hơn, mãn tính gọi là bịnh thần

kinh mất thăng bằng nhiệt đới (Tropical Ataxic Neuropathy)

Cách phòng trừ ngộ độc: có 3 cách

Ngâm khoai mì vào nước để tạo ra môi trường rộng lớn phù hợp với sự lên men và cho phép loại

trực tiếp glucoside cũng như một lượng nhỏ HCN hòa tan trong nước ngâm (Oke, 1978).

Phân giải glucoside thành acetone và acid HCN dưới tác dụng của enzyme linamarase trong

khoai mì, sau đó loại HCN bằng cách cho bốc hơi hoặc rửa trôi (Đinh Văn Lữ, 1972).

Nấu chín ở nhiệt độ 100oC hay sấy ở nhiệt độ lớn hơn 72oC để vô hiệu hóa enzyme linamarase

xúc tác phân giải glucoside (Nartey, 1968).

Điều trị.

Theo Adegbola (1977) và Job (1975) thì sự giải độc HCN trong cơ thể động vật là do

sự chuyển hóa cyanua thành thiacyanate nhờ enzyme thiosunfat cyanide sunfua transferase(Rodanase) có s n trong t bào c th đ c bi t t bào gan c a đ ng v t.ẵn trong tế bào cơ thể đặc biệt ở tế bào gan của động vật ế trong khoai mì (mg/100g) ơ thể đặc biệt ở tế bào gan của động vật ể đặc biệt ở tế bào gan của động vật ặc biệt ở tế bào gan của động vật ệt ở tế bào gan của động vật ở tế bào gan của động vật ế trong khoai mì (mg/100g) ủ khoai mì (mg/100g) ộng vật ật.

Theo Oke (1969), do HCl ở dịch vị phản ứng với HCN đ hình thành nh ng acid ít đ c nhể đặc biệt ở tế bào gan của động vật ững acid ít độc như ộng vật ưacid fomic và amonium cloride

Thu hoạch và bảo quản.

Nên thu hoạch đúng thời điểm, nếu quá sớm ít tinh bột và đường, nếu quá muộn sẽ tiêu haochất khô trong củ

Khoai mì tươi là loại khó bảo quản nhất vì một mặt do hoạt động sinh lý hoá của củ sau khitách khỏi cây gây nên hiện tượng "chảy nhựa" tinh bột biến thành cellulose làm cho củ mì bị hoá

xơ, cứng sưng đắng Ngoài ra, củ mì còn thường bị thối khi bảo quản, do ảnh hưởng của nhiệt độcao hoặc do vi sinh vật phá hại Vì vậy để tránh hiện tượng chảy nhựa, thối là vấn đề khó khănhiện nay còn đang nghiên cứu giải quyết Hiện nay theo kinh nghiệm, người ta dùng các hìnhthức sau:

Bảo quản trong hầm đất: đào một hầm đất sâu 0,5 - 0,8 m ở nơi đất khô ráo, không có nướcngầm, rộng hay hẹp tuỳ theo số lượng củ bảo quản Chọn những củ tốt, đều nhau, không bị dậpgẫy xếp vào hầm, sau đó lấy phên hoặc ván gỗ đậy kín và lấp đất lên trên, hoặc nhổ cả cụm đểnguyên rễ đem xếp vào trong hầm đất hoặc nơi khô ráo rồi phủ đất bịt kín lại

Xung quanh hầm cần làm rãnh thoát nước và mặt hầm che kín bằng vải nhựa P.V.C hoặc làmlán an toàn chống nắng mưa Phương pháp này có thể bảo quản củ mì trong khoảng 20-30 ngày.Cũng có thể áp dụng kinh nghiệm vùi củ trong cát khô: chọn những củ khoai còn nguyênvẹn, vỏ không bị xây sát xếp thành từng luống có chiều rộng 1,2 - 1,5 m, còn chiều dài tuỳ theo

số lượng khoai nhiều hay ít Khi xếp khoai phải thật nhẹ nhàng, tránh cọ sát Xếp đầu củ quay rangoài, từ dưới lên trên Nếu khoai đóng trong sọt thì để nguyên và chồng 2 - 3 sọt lên nhau, sau

đó lấy cát khô phủ kín lên khoai, trường hợp bảo quản ngoài trời phải làm lán che mưa nắng.Gần đây có thể áp dụng phương pháp bảo quản thoáng và nhúng qua nước vôi hoặc dungdịch CuSO4 1% Khoai mì sau khi thu hoạch về rũ sạch đất, đem nhúng qua nước vôi hoặc dung

dịch CuSO4 1% để hạn chế hiện tượng "chảy nhựa" và thối nẫu, sau đó đem khoai mì bảo quản ởnơi thoáng mát, cao ráo và nên để tránh ánh nắng.

cá Bột lá khoai mì hoặc lá khoai mì ủ chua dùng để nuôi lợn, gà, trâu bò, dê,… Hiện tại, sản

phẩm khoai mì ngày càng thông dụng trong buôn bán, trao đổi thương mại quốc tế (P.Silvestre,

M.Arraudeau, 1991).

Sơ đồ 2.1 các sản phẩm chế biến từ khoai mì

Giá trị dinh dưỡng.

Khoai mì có giá trị dinh dưỡng cao như khoai tây, khoai môn, khoai lang…do hàm lượngprotein thấp nhưng nó chứa nhiều cacbonhydrat là nguồn cung cấp nhiều năng lượng cho cơ thể

Nó còn là một nguồn tốt để cung cấp Kali và chất xơ

Tuy nhiên củ mì lại chứa ít protein, chất béo Chất đạm của lá khoai mì có khá đầy đủ cácacid amin cần thiết, nhưng không cân đối: giàu lysine, thiếu methionine

Tình hình sản xuất, tiêu thụ khoai mì trên thế giới và Việt Nam.

Sản xuất và tiêu thụ khoai mì trên thế giới.

Bảng 2.6 th ng kê s n l ng khoai mì trên th gi i.ống kê sản lượng khoai mì trên thế giới ản lượng khoai mì trên thế giới ượng khoai mì trên thế giới ế trong khoai mì (mg/100g) ới

(Nguồn FAO STAT, 2004)

Bảng 2.7 thống kê tình hình tiêu thụ các dạng chế phẩm từ khoai mì trên thế giới.

Mức tiêu thụ bình quân toàn thế giới là 18kg/người/năm Khoai mì chiếm tỉ trọng cao trong

cơ cấu lương thực ở Châu Phi, bình quân khoảng 96kg/người/năm, cao nhất là Zaire:391kg/người/năm

f Sản xuất và tiêu thụ khoai mì tại Việt Nam.

Bảng 2.8 thống kê diện tích, năng suất, sản lượng khoai mì việt nam

Diện tích (trăm nghìn ha) Năng suất (tấn/ha) Sản lượng (triệu tấn)

Biểu đồ 2.2 diện tích, năng suất, sản lượng khoai mì của Việt Nam

Ở Việt Nam, diện tích trồng cây khoai mì ngày càng tăng đặc biệt trong những năm gần đây

do sự phát triển của nền kinh tế kéo theo sự phát triển của các ngành công nghiệp chế biến lươngthực thực phẩm và dược liệu, nhu cầu của ngành chăn nuôi cũng tăng, do đó nhu cầu khoai mìtăng theo Bên cạnh đó thì giá cả của khoai mì ngày càng cao, lợi nhuận khoai mì mang lại chonông dân cao hơn các loại cây lương thực khác

Cùng với sự tăng lên về diện tích thì năng suất cũng tăng lên do sự áp dụng công nghệ kỹthuật tiên tiến vào việc trồng và thu hoạch khoai mì, đồng thời ứng dụng trồng các loại khoai mìcao sản ngắn ngày cho năng suất rất cao nên sản lượng khoai mì đã tăng cao hơn nhiều so vớitrước đây

Sản xuất lương thực là ngành trọng tâm và có thế mạnh của Việt Nam tầm nhìn đến năm

2020 Chính phủ Việt Nam chủ trương đẩy mạnh sản xuất lúa, ngô và coi trọng việc sản xuất