Quy trính tách chiết chlorophyll và anthocyanin từ nguyên liệu thực vật và ứng dụng trong Công Nghệ Thực Phẩm
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM o0o ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH TÁCH CHIẾT CHLOROPHYLL VÀ ANTHOCYANIN TỪ NGUYÊN LIỆU THỰC VẬT VÀ ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM GVHD: Th.S Trần Quốc Tuấn SVTH : Hồ Thị Ngọc Anh MSSV : 106110002 Tp HCM, tháng năm 2010 LỜI CÁM ƠN Em xin chân thành cám ơn thầy Ths Trần Quốc Tuấn tận tình hướng dẫn tạo điều kiện tốt giúp em hoàn thành luận văn tốt nghiệp Em xin chân thành cám ơn thầy cô môn Công Nghệ Thực Phẩm – trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ dạy dỗ truyền đạt cho em kiến thức quý báu suốt thời gian thực luận văn Cám ơn tất bạn khóa bạn sinh viên trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên nhiệt tình giúp đỡ tơi suốt thời gian thực luận văn Tp HCM,15/08/2010 HỒ THỊ NGỌC ANH ii TÓM TẮT ĐỒ ÁN Hiện nay, xu hướng giới quan tâm nghiên cứu để khai thác chất màu có nguồn gốc tự nhiên từ rau, hoa quả, củ, lá… để dùng công nghệ thực phẩm, chất màu tự nhiên thường khơng độc, an toàn cho người sử dụng Trong luận văn này, chúng tơi tiến hành nghiên cứu q trình thu nhận chất màu chlorophyll anthocyanin từ nguyên liệu chồi dứa hoa hồng - Với chồi dứa, phế phụ liệu không dùng đến nguyên liệu trái dứa, nên tận thu nguồn phế phụ liệu làm nguyên liệu chiết tách chất màu chlorophyll Với điều kiện ly trích chlorophyll là: 10g chồi dứa cần 0,4g NaOH pha 50ml nước đun cách thủy 90oC 90 phút cho hàm hượng chlorophyll thu cao Chế phẩm bổ sung thêm CuSO4 0,1 % (với 0,2 ml cho10g chồi dứa) để giữ màu xanh sản phẩm Chế phẩm Chlorophyll thu bền nhiệt nhiệt độ, tan tốt nước Hiệu suất thu nhận chế phẩm chlorophyll đạt 13,17% so với nguyên liệu tươi - Với hoa hồng, dùng hoa hồng tươi vườn hoa hoa trở thành phế liệu chợ hoa làm nguyên liệu chiết tách chất màu anthocyanin Dung mơi thích hợp chất cho q trình chiết xuất anthocyanin: C2H5OH : HCl 1% với tỉ lệ thể tích tương ứng 35 : 15 Chế phẩm anthocyanin thu hiệu tốt với diều kiện tách chiết 60oC 90 phút - Chế phẩm màu thu được ứng dụng nhuộm màu số thực phẩm như: rau câu, kẹo dẻo, cho màu đẹp Kết nhận đáng khả quan việc sử dụng nhuộm màu thực phẩm Hơn việc sử dụng màu tự nhiên nhu cầu cấp thiết việc nhuộm màu thực phẩm - Với nguồn nguyên liệu dồi dào, chi phí thu mua ngun liệu khơng q cao điều kiện thuận lợi để thu nhận chất màu, hạ giá thành sản phẩm Mặt khác sản phẩm chất màu thu đáp ứng yêu cầu vệ sinh an tồn thực phẩm, có màu sắc tự nhiên, điều chứng tỏ việc ứng dụng chất màu tự nhiên việc nhuộm màu thực phẩm khả quan iii MỤC LỤC Đề mục Trang Trang bìa i Nhiệm vụ đồ án Lời cám ơn ii Tóm tắt .iii Mục lục iv Danh sách hình v Danh sách bảng biểu vi Danh sách biểu đồ, đồ thị vii GIỚI THIỆU CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ CHẤT MÀU 1.1.1 Ý nghĩa chất màu thực phẩm sản xuất 1.1.2 Phân loại chất màu 1.1.3 Một số chất màu tự nhiên tổng hợp dùng thực phẩm 1.1.4 Cơ sở lý thuyết màu sắc 1.1.5 Danh pháp chất màu 10 1.1.6 Sắc tố thực vật 12 1.1.7 Vài công dụng sắc tố thực vật lĩnh vực 14 1.2 TỔNG QUAN VỀ DỨA (THƠM) VÀ CHẤT MÀU CHLOROPHYLL iv 1.2.1 Dứa (thơm) 16 1.2.2 Chất màu Chlorophyll 16 1.2.2.1 Giới thiệu 17 1.2.2.2 Thành phần hóa học lục lạp 17 1.2.2.3 Cấu trúc hóa học Chlorophyll 18 1.2.2.4 Tính chất vật lý Chlorophyll 19 1.2.2.5 Tính chất hóa học Chlorophyll 20 a Tác dụng với acid 20 b Tác dụng với base 20 c Tác dụng với kim loại 21 d Quá trình oxy hóa chlorophyll 21 1.2.2.6 Tính chất quang hóa chlorophyll 21 1.2.2.7 Vai trò chlorophyll 24 1.3 TỔNG QUAN VỀ HOA HỒNG VÀ CHẤT MÀU ANTHOCYANIN 1.3.1 Hoa hồng 25 1.3.2 Chất màu Anthocyanin 26 1.3.2.1 Tình hình sử dụng 26 1.3.2.2 Cấu trúc Anthocyanin 27 1.3.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền Anthocyanin 28 a Cấu trúc hóa học anthocyanin 28 b pH 28 c Nhiệt độ 29 d Oxyae, hydrogenperoxide acid ascorbic 29 iv e Ánh sáng 29 f Enzyme 29 g Kim loại 30 h Sự ngưng tụ 30 1.3.2.4 Vai trò anthocyanin 30 a Đối với thực vật 30 b Đối với người 31 CHƯƠNG VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 33 2.1 VẬT LIỆU 2.1.1 Nguyên liệu để thu nhận Chlorophyll 33 2.1.2 Nguyên liệu để thu nhận Anthocyanin 33 2.2 PHƯƠNG PHÁP 2.2.1 PHƯƠNG PHÁP TÁCH CHIẾT CHLOROPHYLL TỪ CHỒI DỨA 2.2.1.1 Xác định phổ hấp thu ánh sáng chlorophyll 33 2.2.1.2 Xác định hàm lượng chlorophyll nguyên liệu 34 2.2.1.3 Phương pháp chiết tách chlorophyll từ nguyên liệu 34 2.2.2 THU NHẬN CHẾ PHẨM CHLOROPHYLL TỪ CHỒI DỨA 2.2.2.1 Khảo sát lượng NaOH tối ưu cho trình tách chiết chlorophyll 35 2.2.2.2 Khảo sát thời gian tối ưu cho trình tách chiết chlorophyll 35 2.2.2.3 Khảo sát tỉ lệ thể tích nước với nguyên liệu tối ưu cho trình tách chiết chlorophyll 35 2.2.2.4 Thu nhận chế phẩm chlorophyll từ nguyên liệu 36 2.2.1.5 Xác định hiệu suất thu chế phẩm chlorophyll so với lượng nguyên liệu tươi 36 iv 2.2.2.6 Xác định số tiêu chế phẩm chlorophyll 36 a Xác định độ ẩm chế phẩm chlorophyll 36 b Xác định hàm lượng chlorophyll chế phẩm 37 c Xác định hiệu suất thu nhận chlorophyll chế phẩm so với hàm lượng chlorophyll nguyên liệu 37 d Xác định độ bền nhiệt chế phẩm chlorophyll 38 2.2.2.7 Khảo sát thay Cu vào nhân Mg chlorophyll 38 2.2.3 THU NHẬN CHẾ PHẨM ANTHOCYANIN TỪ HOA HỒNG 2.2.3.1 Xác định hệ dung mơi thích hợp để chiết xuất Anthocyanin 39 2.2.3.2 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ thời gian đến khả chiết xuất anthocyanin dung môi 40 2.2.3.3 Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ dung môi/nguyên liệu đến cường độ màu chiết xuất 41 2.2.3.4 Xác định hàm lượng anthocyanin 41 2.2.3.5 Khảo sát ảnh hưởng pH đến dịch chiết xuất 42 2.2.3.6 Khảo sát biến đổi màu theo thời gian nhiệt độ khác dịch màu thô 42 2.2.3.7 Phương pháp tạo dạng bột màu 42 2.2.4 Ứng dụng nhuộm màu số sản phẩm 42 2.2.4.1 Nhuộm màu sản phẩm rau cau 43 2.2.4.2 Nhuộm màu sản phẩm kẹo dẻo 44 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 45 3.1 THU NHẬN CHLOROPHYLL iv 3.1.1 Khảo sát phổ hấp thu ánh sáng chlorophyll 45 3.1.2 Xác định hàm lượng chlorophyll nguyên liệu 46 3.1.3 Khảo sát lượng NaOH phù hợp cho trình tách chiết chlorophyll 46 3.1.4 Khảo sát thời gian chiết đến trình tách chiết chlorophyll 48 3.1.5 Khảo sát tỉ lệ thể tích nước với trọng lượng nguyên liệu cho trình tách chiết chlorophyll 49 3.1.6 Hiệu suất thu nhận chế phẩm chlorophyll từ nguyên liệu tươi 50 3.1.7 Một số tiêu chế phẩm bột chlorophyll 51 3.1.8 Khảo sát thay Cu vào nhân Mg chlorophyll 51 3.1.9 Khảo sát độ bền màu theo nhiệt độ chế phẩm chlorophyll có nhân Cu 53 3.1.10 Quy trình thu nhận chế phẩm bột chlorophyll 55 3.1.11 Thu nhận chế phẩm bột Chlorophyll 56 a Chế phẩm cao chlorophyll 56 b Chế phẩm bột chlorophyll (không nhân Cu) 56 c Chế phẩm bột chlorophyll nhân Cu 56 3.1.12 Sản phẩm rau cau kẹo dẻo nhuộm từ chế phẩm chlorophyll nhân đồng 57 3.2 THU NHẬN ANTHOCYANIN 3.2.1 Xác định hệ dung mơi thích hợp để chiết xuất chất màu Anthocyanin 58 3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ thời gian đến khả chiết xuất anthocyanin dung môi 59 3.2.3 Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ dung môi/nguyên liệu đến cường độ màu chiết xuất 61 3.2.4 Khảo sát ảnh hưởng pH đến dịch chiết xuất 62 3.2.5 Khảo sát biến đổi màu theo thời gian nhiệt độ khác dịch màu thô 65 3.2.6 Xác định hàm lượng Anthocyanin dịch trích thơ 66 iv 3.2.7 Quy trình thu nhận chế phẩm bột từ dịch trích hoa hồng 69 3.2.8 Thu nhận chế phẩm bột Anthocyanin 70 3.2.7 Sản phẩm rau cau kẹo dẻo nhuộm từ chế phẩm bột hoa hồng 70 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 72 4.1 Kết luận 72 4.2 Đề nghị 73 Tài liệu tham khảo .I iv DANH SÁCH HÌNH Hình 1.1: Cấu trúc chlorophyll a b Hình 1.2: Cấu trúc chlorophyll c Hình 1.3: Cấu trúc chlorophyll d Hình 1.4: Phổ hấp thu chlorophyll a b Hình 1.5: Cấu trúc Anthocyanin Hình 3.1: Cao chlorophyll Hình 3.2: Chế phẩm bột từ dịch chiết chlorophyll (khơng nhân đồng) Hình 3.3: Chế phẩm bột từ dịch chiết chlorophyll nhân đồng Hình 3.4: Sản phẩm rau cau nhuộm màu chế phẩm bột màu Chlorophyll Hình 3.5: Sản phẩm kẹo dẻo nhuộm màu chế phẩm bột màu Chlorophyll Hình 3.6: Dịch màu chiết xuất từ hệ dung mơi Hình 3.7: Sự ảnh hưởng pH đến dịch chiết xuất Hình 3.8: Chế phẩm bột từ dịch chiết hoa hồng Hình 3.9: Sản phẩm rau cau nhuộm màu chế phẩm bột màu Anthocyanin Hình 3.10: Sản phẩm kẹo dẻo nhuộm màu chế phẩm bột màu Anthocyanin v GVHD: ThS TRẦN QUỐC TUẤN Nhận xét: • Dựa vào bảng số liệu đồ thị khảo sát ta nhận thấy, nhiệt độ từ 40oC đến 60oC độ hấp thu tăng theo thời gian từ 30 đến 150 phút nhiệt độ 60oC tăng nhanh từ 30 đến 90 phút sau ổn định đến 180 phút trở bị giảm Anthocyanin khơng bền với nhiệt độ cao thời gian dài • Cịn 70oC nhiệt độ cao nên Anthocyanin bị giảm độ hấp thu mạnh Nên chọn nhiệt độ 60oC thời gian chiết 90 phút cho hiệu tách chiết Anthocyanin tốt 3.2.3 Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ dung môi/nguyên liệu đến cường độ màu chiết xuất Tiến hành theo mục 2.2.3.3 Kết trình bày bảng 3.12 đồ thị 3.8 Bảng 3.12: Ảnh hưởng tỷ lệ dung môi/nguyên liệu đến cường độ màu chiết xuất Thể tích dung mơi / trọng lượng NL (ml/ 100mgNL) ODTB 10/100 20/100 0,705 30/100 0,841 40/100 1,100 50/100 SVTH: HỒ THỊ NGỌC ANH 0,565 1,052 61 Chương 3: Kết - Thảo luận GVHD: ThS TRẦN QUỐC TUẤN 1.2 OD 0.8 0.6 0.4 10 20 30 40 50 Thể tích dung mơi/trọng lượng nguyên liệu (ml/mgNL) Đồ thị 3.8: Ảnh hưởng tỷ lệ dung môi/nguyên liệu đến cường độ màu chiết xuất Nhận xét: • Độ hấp thu dịch chiết tăng nhanh thể tích dung mơi tăng từ 10 đến 40ml tăng cao 40ml • Thể tích dung mơi 50ml làm độ hấp thu dịch chiết giảm • Từ bảng kết biểu đồ, dựa màu dung dịch chiết giá trị OD chúng tơi chọn thể tích dung mơi thích hợp để ly trích anthocyanin từ hoa hồng cho 100mg nguyên liệu tươi 40ml 3.2.4 Khảo sát ảnh hưởng pH đến dịch chiết xuất Sử dụng dung dịch đệm acid Citric-Na2HPO4 để pha dung dịch đệm có giá trị pH từ 2-8 Lọc, đo OD 529nm Kết bảng 3.13 đồ thị 3.9 SVTH: HỒ THỊ NGỌC ANH 62 Chương 3: Kết - Thảo luận GVHD: ThS TRẦN QUỐC TUẤN Bảng 3.13: Ảnh hưởng pH đến dịch chiết xuất pH OD(A) pH OD(A) 0,983 0,062 2.5 0,702 0,060 0,356 8,5 0,099 3.5 0,183 0,256 0,079 9,5 0,277 4.5 0,053 10 0,181 0,051 11 0,191 0,069 12 0,294 6.5 0,146 13 0,120 1.2 OD 0.8 0.6 0.4 0.2 10 11 12 13 pH Đồ thị 3.9: Đồ thị khảo sát ảnh hưởng pH đến dịch chiết xuất SVTH: HỒ THỊ NGỌC ANH 63 Chương 3: Kết - Thảo luận GVHD: ThS TRẦN QUỐC TUẤN Hình 3.7: Sự ảnh hưởng pH đến dịch chiết xuất [13] SVTH: HỒ THỊ NGỌC ANH 64 Chương 3: Kết - Thảo luận GVHD: ThS TRẦN QUỐC TUẤN Nhận xét: Khoảng Sự chuyển màu dịch chiết xuất pH