Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật hóa học: Nghiên cứu chế phẩm chất màu từ bí đỏ (Cucurbita Pepol)

Vì thế, dé tài “Nghién cứu chế phẩm chất màu từ bí đỏ Cucurbita PepoL.” khảo sát các yếu tổ ảnh hưởng đến quá trình trích ly, khả năng kháng oxy hóa,độ bền của chất màu tự nhiên và phươn

ĐẠI HOC QUOC GIA THÀNH PHO HO CHÍ MINH

TRUONG DAI HOC BACH KHOA

NGUYEN THI MY NHIEN

NGHIEN CUU CHE PHAM CHAT MAU

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠITRUONG ĐẠI HOC BACH KHOA —DHQG -HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS TS Lê Thị Hong Nhan

Cán bộ chấm nhận Xét 1 : -.- G6 E391 SE EESESEEESEEEEsEskeerersesed

Cán bộ chấm nhận Xét 2 : - G-G- + 6E E E391 8E ESE E1 Ekekrerered

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Truong Đại học Bach Khoa, DHQG Tp.HCM ngày tháng năm

Thanh phan Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vi của Hội đông châm bảo vệ luận văn thạc sĩ)

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lýchuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nêu có).

CHỦ TỊCH HỘI ĐÔNG TRƯỞNG KHOA

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HOA XA HOI CHỦ NGHĨA VIET NAMTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIEM VỤ LUẬN VAN THẠC SĨ

Họ tên học viên: Nguyễn Thị Mỹ Nhiên -5-5 MSHV:1570175 Ngày, tháng, năm sinh: 25/09/11992 - S5 Sex Nơi sinh: Tp.HCM

Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa học - -Ă S25 +sss Mã số : 60520301

I TEN DE TÀI: Nghiên cứu chế phẩm chất màu từ bí đồ Cucurbita Pepo L

Il NHIỆM VU VA NOI DUNG:

Đánh giá các loại nguyên liệu bí khác nhau, từ đó xây dựng quy trình tríchly chất màu

Đánh giá quy trình chiết chất màu và tạo sản phẩm cao màu Khảo sát và sosánh tính chất của các dạng sản phẩm

Đánh giá độ bền sản phẩm trong các môi trường giả lập bảo quản và sử dụng

khác nhau.

Tao sản phẩm bột màu bằng phương pháp encapsule

HI NGÀY GIAO NHIỆM VU : 04/07/20 16 2-5522 S232 2E2121212121 21c,

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:18/06/2017 5- 25+ +£s+£+£+tzrzesrsd

Vv CÁN BỘ HƯỚNG DAN: PGS TS Lê Thị Hồng Nhan

Tp HCM, ngày .14 tháng U7 năm 2017

CÁN BO HUONG DAN CHU NHIEM BO MON DAO TAO

TRUONG KHOA

LỜI CÁM ƠNLời đầu tiên, tôi xin cảm ơn đến các thầy cô ở trường Đại học Bách KhoaTp.HCM nói chung và các thầy cô bộ môn Hóa hữu cơ nói riêng đã tận tình hướngdẫn và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian qua.

Tôi xin gửi lời tri ân sâu sắc đến cô PGS TS Lê Thị Hỗng Nhan đã truyềncảm hứng, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài Bên cạnh đó, tôi xincảm ơn chị Th§ Phan Nguyễn Quỳnh Anh đã đưa ra những lời khuyên và sự hỗ trợtận tình để giúp tôi thuận lợi hoàn thành đề tài

Cuối cùng, tôi xin cảm ơn gia đình đã bên cạnh động viên tôi trong suốt thờigian qua và tôi xin cảm ơn các bạn trong phòng thí nghiệm hữu cơ vì những điềutốt đẹp, những khoảnh khắc vui vẻ khi cùng nhau học tập, làm việc và vui chơicùng nhau.

Tôi xin chúc các thây cô, các anh chị, các bạn nhiều sức khỏe và thành côngtrên con đường sự nghiệp sau này.

Tp Hồ Chí Minh, ngày 14 tháng 07 năm 2017

Nguyễn Thị Mỹ Nhiên

TÓM TATTrong luận văn nay, quá trình chiết xuất chất màu carotenoids từ 3 loại bí đỏkhác nhau là bí Vàm Răng (C maxima), bí Hồ Lô (C moschata) va bí Nhật(Delica) đã được khảo sát Sau quá trình nghiên cứu, điều kiện phù hợp là bột bínên được chiết băng côn 96° với tỷ lệ dung môi/nguyên liệu là 12/1 mL/g ở 50 °Ctrong 60 phút Hàm lượng carotenoids và hiệu quả quá trình chiết khoảng 7,5- 8g/mL và 85 ug/g Cao màu của bí Vam Răng (C maxima), Hồ Lô (C moschata),bí Nhật (Delica) được hình thành bang cách loại dung môi và có hàm lượngcarotenoids tương ứng là 88,37 ug/g; 90,52 ug/g; 59,03 ug/g Khả nang khang oxyhóa được thực hiện băng phương pháp DPPH Bồ sung vitamin C 1%, ham lượngcarotenoids của cao màu biến đổi 54,08% đối với bí Vàm Răng và 58,48% đối vớibí Hồ Lô va cao hơn 1,5 lần so với cao mau không có vitamin C Đề tạo thành dạngbột, cao màu được vòng hóa bằng Ø- cyclodextrin (CD) ở tỉ lệ 1/10 g/g Sau 30ngày lưu trữ ở nhiệt độ 0-5 °C, bột màu đạt độ ôn định là trên 90%.

In this essay, the extraction of carotenoids pigments from three types ofpumpkin (Vam Rang (C maxima), Ho Lo (C moschata) and Japan pumpkin(Delica)) were investigated After the study, suitable condition was that pumpkinpowder should be extracted with 96° alcohols at a solvent / material ratio of 12/1mg/g at 50 °C for 60 minutes The carotenoids concentration and extractionefficiency were about 7.5 - 8 ug/mL and 85 ug/g Condensed colorants from VamRang (C maxima), Ho Lo (C moschata) and Japan pumpkin (Delica) were formedby removing solvent their carotenoids concentrations were 88.37 ug/g, 90.52 ug/gand 59.03 ug/g, respectively The antioxydant capacity also was carried out withDPPH method Then, adding vitamin C 1%, the carotenoids stability of twocolorants were 54.08% in Vam Rang, 58.48% in Ho Lo and about 1.5 times higherthan that of colorants without vitamin C To prepare a powder form, the colorantwas encapsuled with B-cyclodextrin (CD) at ratio of 1/10 g/g After 30 days storingat 0-5 °C, the carotenoids stability of encapsuled colorants reached to over 90%.

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn này được hoàn thành dựa trên các kêt quả nghiêncứu của tôi và chưa được dùng cho bat cứ luận văn cùng cap nào khác.

TP Hỗ Chí Minh, ngày 14 tháng 07 năm 2017

Nguyễn Thị Mỹ Nhiên

MỤC LỤC

LOI CẢM ƠN c2 1 1 121215111111112111101 110101110111 11 0111011111011 11 111g tr i

TOM TAT 5c SE E1 E115 1 1515 3111511111511 1111111111111 1115111111111 11 10 1111k ii

ABSTRACCT 5-5 tt S3 1 1121115152111 11 11151111 111111 1111111111111 1111201011111 11gb iii0900.) 62979027 iv

DANH MỤC HINH ANH (Gv 539191 8E 11121 1 111211 1g ree viii

DANH MỤC BANG BIÊU G5 St S631 1E 56119158 3 5111211 111811 xcrrei X

DANH MỤC TỪ VIET TT ẮTT -G =6 E318 EE 312v cv gen ree xi

LOI NÓI DAU oeecccccceccccccccscsesssscscscscsscscscssscsscscscscsvsscscscscsvsssscsssssssesscsesssvsssesseseseeeeess xii

CHƯƠNG 1: TONG QUAN G1121 1 51918191 1E 1110151111 11101011 ng ng |

1.1 TONG QUAN VE CHAT MẦU -G-G G5 6t E121 SE vrxes |

1.1.1 Giới thiệu chung về chất màu - ¿+ - + 2+2 E+E+E+EE£E£E£E+ESEEEEEErEeErrererered |

1.1.2 Nhóm màu Carotenoids - + - + 212331111031 111331185 1115 1111 re 21.1.4 Phương pháp làm bền hóa chất Mau ¿-¿- - 52 2 2+£+E+E+£££££E£EzEz£zrerxd 5

1.2 GIỚI THIỆU VE CHAT MAU TU BÍ ĐỎ 5 2c xe eEseseeees 11

1.2.1 Phân loại thực Vat và mô tả - - << 031103001001 111111 111 111111 111 vờ 111.2.2 Ngu6n gốc và phân bồ eccceccccscsccsesssssssssesssessesssesscsesessesesesscsesesscseseseeseseseeseeen 11

1.2.3 Chất mau tự nhiên trong bí đỏ -¿- - - + +E+E+ESESEEEEEEEEEEEkrkrkrkrkrkrkd 12

1.24 Công trình nghiên cứu trong và ngoài nước về chat màu va chat mau trong

2 13CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHAP NGHIÊN CỨU 5- 552 552c+cs£e+xscscs2 17

2.1 MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU -¿ 2 5s sEsx+xzx+ecxz 17

2.1.1 Nguyên liệu và hóa Chat c.cccccecccscsessssessssssessescsessssesesscsesessesesessesssesesssseeeeees 17

2.1.2 Thiết bị, dụng CỤ - 5-5-5622 1 1 1 1212151151311 11511 1111111101111 11 111tr 17

2.2 PHƯƠNG PHÁP PHAN TICH VÀ ĐÁNH GIÁ . -©c«cccce2 18

2.2.1 Xác định độ âm & chất dé bay hơi ¿- 2-6 + + 2E SE SE EESEEErkrkrrrrrrsred 18

2.2.2 Mau sắc ngoại QUAD ceccceccccsescsssssscsesescscscscsssesesesssscscscscsescscscscsessssssseseeeeess 18

2.2.3 Kha năng kháng oxy hÓa (c9 ngờ 192.2.4 Ham lượng chat mau carotenoids c.ccccccccssesessssessesssesessesesessesssessssssesseseeeeees 20

2.2.5 Xác định ham lượng f - carotene bằng phương pháp sắc ky lỏng hiệu năng

2.3.5 Thử nghiệm chiết có hỗ trợ enzym amyÌaZa 2 - + 2255252 Ss+x+ssscs+z 25

2.3.6 Khao sát quá trình encapsule - - << 1 00 ng ngờ 252.3.7 Khảo sát độ bền màu của carotene trước và sau khi encapsule 27

2.3.8 Kiểm tra độ hòa tan của carotene — CD trong nước - - s scs=scs¿ 27

CHƯƠNG 3: KET QUA VÀ BAN LUẬN series 29

3.1 KẾT QUÁ SƠ BỘ VE NGUYEN LIBU coccccsscccssseccsssesssseccsssccsseesssseessstessssee 29

3.1.1 Tinh chất co bản của nguyên liệu cececeeccccssessssesessesssesessesesessesssesscsestessseeeeees 29

3.1.2 Hàm lượng carotenoids <5 5 00.0 nọ ng 30

3.2 NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH TRÍCH LY CHAT MÀU - - 323.2.1 Ảnh hưởng của dung môi trích Ly - + + s52 ++x+E+£e+x+xexezxerrecree 32

3.2.2 Ảnh hưởng của tỷ lệ trích Ìy - - ¿+2 £+E+E+Et£EeEeErkrkererkrkrrrrerree 33

3.2.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ trích ly - + + s2 ++s+£+£++x+xerezeerererecxee 34

3.2.4 Ảnh hưởng của thời gian trích Ly ¿+ + 25s S++E+EeE+xexerererrerererree 36

3.3 ĐÁNH GIÁ HIEU QUÁ QUY TRÌNH - 5-66 + E22 EsEsesesesecee 37

3.3.1 Đánh giá kha năng lặp lại của quy trình .5- 55555 £++ssxeeesseesss 373.3.2 Đánh gia kha năng nâng cao quy mô của quy trìnhh - «5s5s++<s<5s3 38

3.3.3 Thử nghiệm chiết có hỗ trợ enzyme aMylaza - + 25 +52 5s+s+ssscs+2 39

3.3.4 Đánh giá hiệu quả trích trên các đối tượng nguyên liệu khác nhau 393.4 ĐÁNH GIÁ TÍNH CHAT SAN PHẬM 22222222ccczrttrrreecseerer 4I3.4.1 Thử nghiệm tạo sản phẩm đậm đặc + 2 252k sEEErkrkerererered 41

3.4.2 Định lượng carotenoids bang phương pháp HPLC - 2 2 255552 42

3.4.3 Kha nang khang ban he 45

3.4.4 Độ bền sản phẩm - - 2E S221 E9 SE 151123111511 11115 1115111115111 1xx 47

3.4.5 Thử nghiệm nâng cao độ bên sản phẩm bằng phương pháp encapsule 53

CHUONG 4 KET LUẬN VA KIEN NGHI cccccceccscssccscecesesseveceesevevscececeesevevecees 58

TAI LIEU THAM KHẢO se 1532128 3E 31128 1E 1112195 1181 1 1E ng rke 60

DANH MỤC HÌNH ANH

Hình 1.1 B - Carotene c1 111 HH Ho vn 3i00: 1 a +Hình 1.3 Zeaxanthin - - 1111901119 ng HH vn +Hình 1.4 Cau trúc của ot, B, y - cyclodeXtrin - + 2525222 +E£E+EzEcErkrkrrerrered 7Hình 1.5 Cau trúc không gian của B - cyclodextrin 555552 5s+s+szsscs+2 8Hình 1.6 Hình anh các loại bi dO 2200 030111111111111111111 111111 111 1 1 xe 12Hình 2.1 Quy trình xử lý mẫu trước khi chạy HPLC - 2-2 << =s=s5sc: 22Hình 2.2 Sơ đồ quy trình chiết cơ bản ¿2 5222 x‡EvEEEeEerxrkrrrrererree 23

Hình 2.3 Quá trình encapsule — carotene với B — CD tại nhiệt độ phòng 26

Hình 3.1 Pho hap thu của 3 loại bí ở dạng tươi và khô - - + c2 s5s5s¿ 31Hình 3.2 Ảnh hưởng dung môi trích ly đến hiệu quả thu chất mầu 32Hình 3.3 Ảnh hưởng dung môi trích ly đến tính chất dịch màu - 32Hình 3.4 Ảnh hưởng tỉ lệ trích ly đến hiệu quả thu chất màu - 34Hình 3.5 Ảnh hưởng tỉ lệ trích ly đến tính chất dịch màu - - 252 5+: 34Hình 3.6 Ảnh hướng nhiệt độ trích ly đến hiệu quả thu chất MAU s: 35Hình 3.7 Anh hưởng nhiệt độ trích ly đến tính chất dịch màu - 5: 35Hình 3.8 Ảnh hưởng thời gian trích ly đến tính chất dich mảu - 36Hình 3.9 Ảnh hưởng thời gian trích ly đến hiệu quả thu chất màu - 36Hình 3.10 Độ lặp lại của quy trình chiết chất mau tại quy mô xÌ - 37Hình 3.11 Anh hưởng của quy mô chiết đến hàm lượng chất màu trong nguyênliệu (H) ở chiết kiỆt -¿- E6 S223 1515 1 1211151151321 11 1111111 111111111 111111 38Hình 3.12 Đồ thị biểu diễn hàm lượng carotenoids trong 3 loại bí khác nhau 40Hình 3.13 Kết quả phân tích 3 loại bí đỏ theo phương pháp HPLC 44

Hình 3.14 Kha năng khang oxy hoá của cao MaU cccecsccsceseessesscesceeseeseeseeseeeseens 46

Hình 3.15 Ảnh hưởng của ánh sáng đến màu sắc ngoại quan LCh của dịch sauchiết bí hồ lô a) dịch có ánh sáng b) dịch được che sáng c) dịch có vitamin C cóánh sáng d) dịch có vitamin C được che sáng - - << xxx ng 47

Hình 3.16 Ảnh hưởng của ánh sáng đến màu sắc ngoại quan LCh của cao bí hồ lô.a) cao có ánh sáng b) cao được che sáng c) cao có vitamin C có ánh sáng d) cao cóVitamin C được che SốNg s0 re 48Hình 3.17 Anh hưởng của ánh sáng đến mau sắc ngoại quan LCh của dich bí vamrăng a) dịch có ánh sáng b) dịch được che sáng c) dịch có vitamin C có ánh sáng d)dịch có vitamin C được che Sáng - - << - Ăn ngờ 49Hình 3.18 Ảnh hưởng của ánh sáng đến màu sắc ngoại quan LCh của cao bí vàmrăng a) cao có ánh sáng b) cao được che sáng c) cao có vitamin C có ánh sáng d)cao có vitamin C được che Sáng << s k0 ng 49Hình 3.19 Ảnh hưởng của ánh sáng đến độ bên hoạt chất của sản phẩm dịch màu0ö I0 50Hình 3.20 Ảnh hưởng của ánh sáng đến độ bên hoạt chất của sản phẩm cao màu0ö I0 51Hinh 3.21 Anh huong cua anh sang đến độ bên hoạt chất của san phẩm dịch màucủa Di VAM Tăng - - << << c0 nọ và 51Hình 3.22 Ảnh hưởng của ánh sáng đến độ bên hoạt chất của sản phẩm cao màucủa Di VAM Tăng - - << << c0 nọ và 52Hình 3.23 Biểu đỗ biếu diễn hiệu suất của quá trình encapsule ở các tỉ lệ khác¡0 4 53Hình 3.24 Biểu đồ thé hiện phần trăm hàm lượng còn lại của bột carotene -B —CDtrong thời gian 30 ngày - cọ HH nọ nọ 55Hình 3.25 Đồ thị biểu diễn phan trăm hàm lượng còn lại của mẫu bí hồ lô lưu trữtrong tu lạnh (Ó -5 °C ) nọ kh 56Hình 3.26 Đồ thị biểu diễn phần trăm hàm lượng còn lại của mẫu bí vàm răng lưutrữ trong tủ lạnh (QO — 5 ° ) c0 kh 56

DANH MỤC BANG BIEUBang 1.1 Phân loại chất màu tự nhiên dựa theo cau trúc hóa học [2] |Bang 1.2 Độ hòa tan của CD trong nước ở các nhiệt độ khác nhau SBang 1.3 Khả năng tạo phức cua CD với các phan tử khách khác nhau 9Bang 2.1 Thông số chương trình của /j- carotene - ¿55 s5s+s+csczcszsccee 21Bang 3.1 Hình anh của nguyên liệu bí tươi va bột bí khô - -««««<+- 29Bang 3.2 Tinh chất cơ bản của nguyên liệu bí tươi 2-5 + 5s s+c+cscscsee 30Bang 3.3 Tính chất cơ bản của nguyên liệu bột bí khô - - + 25-52: 30Bang 3.4 Hàm lượng carotenoids tổng trong các dạng nguyên liệu bí 31Bảng 3.5 So sánh hàm lượng chat màu giữa chiết có enzyme và không có enzymecủa nguyên liệu bột bí hỗ lÔ ¿- - ¿2 5£ SE2E+S££E£E#EE£E£E#EE£EEEeEEEEEEvErrkrkrrrrerree 39Bang 3.6 Hiệu quả trích sơ bộ trên 3 loại bí khác nhau . -««<<<++2 40Bang 3.7 Hình ảnh của dịch chiết và cao chiết của 3 loại bí đỏ -5- AlBang 3.8 Tính chất cơ bản của dich Chiét cccececcsscssessesssecssecesssscsesesesessssssssesees AlBang 3.9 Tính chất cơ bản của cao Chitt c.cccscescsscsccsescssscsescssscsssssssssssessesesesees 42

Bang 3.10 Thu nghiệm sơ bộ khả năng khang oxy hoá 5 5-5555 <+<<<++ 45Bang 3.11 Thu nghiệm xác định kha năng khang oxy hoa ICzo của cao màu 45

Bang 3.12 Thử nghiệm sơ bộ khả năng kháng oxy hóa của cao bí hỗ lô và cao bívam răng ở các điều kiện có vitamin C và không có vitamin C - 46Bảng 3.13 Kết quả khảo sát hàm lượng cao mau/ 1g j- CD của bí hồ lô ở các tỉ lệ3:1 0 54Bang 3.14 Độ tan bão hòa carotene - CD (1:10) trong nước cat ở nhiệt độ thường54

DANH MỤC TU VIET TAT

BC Beta caroteneCD CyclodextrinCa Nông độ chlorophyll aCp Nông độ chlorophyll bCi Nông độ carotenoids tongDAD Diode array detectorDMSO Dimethyl sulfoxydeDPPH 2 ,2-diphenyl-1-picrylhydrazylHPLC High performent liquid chromatographyUV/Vis Ultra violet/ visible

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay, nhu cau về thực phẩm của con người ngày càng cao, nó phải đápứng các giá trị dinh dưỡng, an toàn và giá trị cảm quan Trong đó yếu tố quan trọngtạo nên giá trị cảm quan của sản phẩm thực phẩm là màu sắc.Ngoài việc chiết xuấtcác sắc tố này trong tự nhiên người ta còn có thé tong hop bang các phản ứng hóahọc Tuy nhiên nếu lạm dụng chất màu tổng hợp cho các sản phẩm thực phẩm cóthé gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người Chính vi thế việc sử dụng chất màu tựnhiên trong chế biến thực phẩm có ý nghĩa quan trọng, vừa tạo màu sắc tự nhiên,tăng giá tri cảm quan, an toàn cho sức khỏe người tiêu dùng.

Bí đỏ là nguồn cung cấp vitamin A, đóng vai trò quan trọng cho thị giác.Ngoài tỉ lệ chất xơ và sắt khá cao bí đỏ còn chứa vitamin C, acid folic, magié, kalivà nhiều nguyên tô vi lượng khác Day cũng là một loại thực phẩm ăn kiêng vi 100g bí đỏ chỉ cung cap 26 kcal và không chứa chất béo Hàm lượng Carotenoids trongbí đỏ khoảng 204 g/g Nếu bảo quản bí ngoài ánh sáng hoặc ở nhiệt độ cao thìlượng sắc tổ trong bí sẽ giảm dan

Ngoài ra, hỗn hop carotenoids trong đó đặc biệt là B — carotene ngoài chứcnăng chống oxy hóa còn giúp da khỏi sự tàn phá của tia cực tím, ngăn ngừa phỏngnăng và kích ứng da, bên cạnh đó nó còn có hiệu quả trong điều trị mụn, chồng ungthư da và các loại ung thư khác.

Hiện nay, trong thị trường Việt Nam có nhiều giống bí đỏ mới được du nhậpbên cạnh loại bí vam răng quen thuộc Các loại bí nay chưa được nghiên cứu nhiềuvề tính chất và hàm lượng chất màu Chính vi vậy, mục tiêu cua đề tài là đánh giavà xây dựng quy trình trích ly chiết xuất chất màu từ bí đỏ Các khảo sát cũng tậptrung đánh giá tinh chất của chúng và kết quả sẽ là nên tảng cho các ứng dụngtrong thực phẩm, mỹ phẩm va dược phẩm ở tương lai

Vì thế, dé tài “Nghién cứu chế phẩm chất màu từ bí đỏ (Cucurbita PepoL.)” khảo sát các yếu tổ ảnh hưởng đến quá trình trích ly, khả năng kháng oxy hóa,độ bền của chất màu tự nhiên và phương pháp làm tăng độ bền của chất màu

CHƯƠNG 1: TONG QUAN1.1 TONG QUAN VE CHẤT MAU

1.1.1 Giới thiệu chung về chất màu1.1.1.1 Phan loại

Hiện nay chat màu chủ yếu gdm hai loại: chat màu tự nhiên và chat mautong hop Chất màu tự nhiên: là các chất màu được chiết xuất hoặc được chế biếntừ các nguyên liệu hữu cơ (thực vật, động vật) sẵn có trong tự nhiên Chất màu tonghợp là các phẩm mau được tạo ra bằng các phản ứng hóa hoc [1]

Chat màu tong hợp thường dat độ bền cao, bên theo thời gian, ánh sáng haynhiệt độ nhưng chúng có thể gây ngộ độc nếu dùng loại không nguyên chất Cácchất màu tổng hợp có thé gây ung thư và có tác dụng không tốt cho cơ thé conngười; còn chất màu tự nhiên thường không gây độc hại do được chiết xuất từ cácthành phân thiên nhiên Vì vậy, các phương pháp chiết tách chất màu tự nhiên vàứng dụng vào trong ngành công nghiệp thực phẩm và các ngành khác là điều rấtcan thiết [1]

Bang 1.1 Phan loai chất mau tự nhiên dựa theo cấu trúc hóa hoc [2]

NHÓM CHÍNH NHÓM NHỎDẫn xuất Isoprenoid Carotenoids, Xanthophyll

Chlorophyll, Porphyrin, Heme,Dẫn xuất tetrapyrole 7

Bilin- „ Anthocyanin, Flavone,Dan xuât benzopyran

Flavonoid, TanninDan xuat Artefact Melanoidin, Caramel

Iso-allorazine, Phenalone,Dẫn xuất khác Betalain, Anthraquinone,

Carbon, Inorganic

1.1.1.2 Độ bên

Các phân tử màu hấp thụ vùng ánh sáng nhìn thay, có hệ thống nối đôi liênhợp vì vậy dé bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ, ánh sáng, pH [3]

Các nối đôi liên hợp thể hiện phản ứng hóa học tương tự như các ankene,nhưng với một số khác biệt quan trọng Cau trúc cộng hưởng của hệ liên hợp làmcho chúng 6n định hon và nhiệt độ hydro hóa thấp hon một hệ thống không liênhợp tương ứng [4].

Trong tất cả các chất chống oxy hóa trong tự nhiên, carotenoids có khả năngvô hoạt oxy hóa đơn mạnh nhất, năng lượng dư của oxy đơn được chuyển chocarotenoids Oxy đơn được chuyển thành trạng thái bình thường trong khicarotenoids được chuyến sang trang thái kích thích Các carotenoids này chuyếnsang trạng thái bình thường bang cách phát năng lượng dư thừa mà nó nhận đượctừ oxy đơn phân ra môi trường bên ngoài Khả năng vô hoạt oxy đơn phân phụthuộc vào số liên kết đôi có trong mạch C của nó Mỗi phân tử carotenoids có khảnăng oxy hóa 1000 oxy đơn phân trước khi tham gia vào các phản ứng hóa học vàbị bién đôi thành các hợp chất khác [5]

1.1.2 Nhóm mau carotenoids1.1.2.1 Giới thiệu chung về ho mau carotenoids

Carotenoids là một dang sac tố hữu co có tự nhiên trong thực vật và các loàisinh vật quang hợp khác như là tảo, một vài loài nắm và một số loài vi khuẩn Hiệnnay, đã tìm được 600 loại carotenoids, sắp xếp theo hai nhóm: xanthophyll vàcarotene [6].

Con người không thé tự tong hợp ra carotenoids mà sử dung carotenoids từviệc ăn các thực phẩm tự nhiên như trái cây và rau quả Carotenoids giúp chống lạicác tác nhân oxy hóa từ bên ngoài [7].

Với 600 loại carotenoids khác nhau, trong đó có 50 loại carotenoids hiệndiện trong thực phẩm Có 15 loại trong máu của người, chúng đang được chứngminh là đóng vai trò quan trọng đối với đời sống con người [8]

Carotenoids là những chat màu vàng, da cam, đỏ phân bố rộng trong giớithực vật và động vật Còn gọi là chất màu lipocromic (mau tan trong lipid) vì chúngtan trong chất béo Trong thực vật va động vật carotenoids ton tại 6 dạng:ơ_carotenoids: dung dịch nhũ tương với chất béo Ø_ carotenoids: phân tán trong môi

trường dâu béo y_ carotenoids: liên kêt với protein ó_ carotenoids: ester hóa với

acid béo [2].

Các carotenoids phố biến nhất bao gồm lycopene và các Ø-carotene là tiềnchất của vitamin A [9] Ở thực vật, các lutein và zeaxanthin là các carotenoids phobiến nhất va nó có vai trò trong việc ngăn ngừa bệnh về mat Lutein va các sắc tốcarotenoids khác có nhiều trong lá (lá chín và rụng) có mảu vàng, đỏ, và cam là củacarotenoids Đối với lá còn xanh thì thành phan carotenoids không chiếm ưu thế docòn chất diệp lục Vì thế, màu sắc carotenoids thường chiếm ưu thế trong trái câychín (ví dụ: cam, cà chua, chuối ), hiện diện sau khi các chất diệp lục không còn[2I.

1.1.2.2 Cau tạo và phán loại

Carotenoids là hợp chất thuộc nhóm tetraterpene, cầu tạo từ 4 đơn vị terpene(8 đơn vị isoprene liên kết theo kiểu đầu đuôi nhưng thứ tự liên kết bị đảo ngược ởtrung tam) [10].

Đa số các carotenoids trong tự nhiên déu có cau hình lập thé ở dang trans[11] Trong đa số các carotenoids có vòng, sự liên kết giữa vòng cuối và dãy trungtâm được tiễn hành qua một nối đơn Tuy nhiên, nhờ có dehydrogen hóa, có thểchuyền liên kết đó thành một nối đôi Khi đó, tên các hợp chat đó có tiếp đầu ngữ[10].

Carotenoids chia thành 2 nhóm [1,12]:Carotenoids hydrocarbon (carotene): là một loại hidrocacbon bão hòa trongphân tử không chứa oxy, tan trong dung môi phân cực kém như hexane, ether dauhỏa, toluen,

Hình 1.1 B - Carotene

Nhóm xanthophyll là các dẫn xuất oxy của carotene Những hợp chat đó làhydroxyl, keton, epoxy, methoxy hoặc carboxylic acid nhóm này tan trong ethanol,aceton, Xanthophyll có thé phân loại như sau: Các carotenoids hydrocarbon bãohòa như cryptoxanthin, lutein và zeaxanthin Nhóm hydroxyl này có thể ở dạng tựdo hoặc ester hóa [6,12].

Hình 1.2 Lutein

1.1.2.3 Tinh chất của carotenoids

Carotenoids là tinh thé kết tinh ở dang hinh kim, khói lăng trụ, đa diện, dạnglá hình thoi Không tan trong nước, chúng chỉ hòa tan được trong các dung môi hữucơ như acetone, alcohol, ethylether, chloroform va ethyl acetate Ngoại trừ một sốcarotenoids có chứa nhóm phân cực mạnh tan được trong nước như norbixin, cácsulphat carotenoids [10].

Mau sac của carotenoids được tạo ra nhờ sự có mặt của hệ các nối đôi liênhợp trong phân tử Phan lớn các nối đôi này có cau hình dang trans [11] Kha nănghấp thụ mạnh ở những bước sóng khác nhau của hệ nỗi đôi liên hợp được sử dụngdé phân tích cau trúc, định tính cũng như định lượng carotenoids [10]

1.1.2.4 Khả năng hấp thu ánh sảng

Hệ thống liên kết đôi liên hợp trong cấu trúc phân tử của carotenoids tạothành nhóm mang màu có khả năng hấp thụ ánh sáng Nhóm này tạo chocarotenoids có những màu sac hấp dẫn và từ đó xác định được các phổ hap thu ánhsáng có ý nghĩa quan trọng trong việc nghiên cứu carotenoids Sự mất màu haythay đôi màu sắc ở bat kỳ thời điểm nào trong suốt quá trình phân tích, cho biết dauhiệu của sự biến tính hay thay đổi cau trúc của hop chat đang nghiên cứu [13]

Trong cấu trúc của các carotenoids có chứa nhiều nối đôi liên hợp, nên dễ bịđồng phân hóa dưới tác dụng của nhiệt độ, ánh sáng, acid và dễ bị oxy hóa dướitác dụng của oxy khi có sự hiện diện của các yếu tố kích hoạt như ánh sang,enzyme, chat béo không no, vét kim loại Vi vậy cân có các chê độ bảo vệ hoạt

chất tránh khỏi các tác nhân trên để giữ được các hoạt tính sinh học có giá trị củanó [13].

Carotenoids dễ bị oxy hóa trong không khí làm giảm chất lượng thực phẩm,làm thay đổi màu sắc của thực phẩm, tạo ra nhiều chất mùi (hợp chất có mùi thomnhư aldehyde không no hoặc keton đóng vai trò tạo hương cho trà), cần bảo quảntrong khí tro và chân không [14].

Rất nhạy cảm với acid và chất oxy hóa, bền vững với kiềm Do có hệ thốngnói đôi liên hợp nên carotenoids dé bi oxy hóa mat màu hoặc đồng phân hóa hydrohóa tạo màu khác [13].

l.1.2.5 Hoạt tính sinh học và vai tro cua carotenoids

Carotenoids là chất chống oxy hóa tự nhiên có khả năng bắt giữ oxy đơnphân tử Có chức năng bảo vệ mắt: lutein và zeaxathin hap phụ những phổ ánh sángcó năng lượng cao và có hại nhất của ánh sáng mặt trời, kìm hãm việc hoạt hóa cácsốc tự do, ngăn chặn phản ứng kích hoạt cua ánh sáng, giúp bảo vệ mat [1]

Giúp phòng chống một số bệnh: Ngăn ngừa ung thư tuyến tiền liệt, ung thưphối Giải độc, bảo vệ gan, đặc biệt là chống ung thư gan, ung thư vú, ung thư cô tửcung có nguy cơ cao đối với phụ nữ độ tuổi từ 30 đến 45 và giúp chống đột quy

Hiện nay, có rất nhiều nguyên liệu có chứa carotenoids như: gac, cà rốt, càchua, ớt, đu đủ và một trong số đó có bí đỏ [11] Bí đỏ là nguồn nguyên liệucung cấp vitamin A, đóng vai trò quan trọng cho thị giác, tăng trưởng xương, thamgia tong hop protein, điều hòa hệ miễn dịch va bảo vệ da

1.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết chat màu

Quá trình chiết ảnh hưởng bởi rất nhiều yếu tô như bản chất của chat tan,dung môi sử dụng, nhiệt độ, áp suất, cầu tạo màng tế bao, Tat cả những yếu tổnày ảnh hưởng đến chất lượng và hiệu quả của quá trình chiết Ngoài ra, kích thướccủa nguyên liệu cũng ảnh hưởng nhiêu đến hiệu quả chiết xuất

Có rất nhiều phương pháp chiết như phương pháp chiết lỏng — ran, chiếtlỏng- lỏng

1.1.4 Phương pháp làm bên hóa chất màu

Hiện nay, có nhiều phương pháp làm bền hóa chất màu như sử dung gelatinđể bao bọc chất màu, cho phân tử chất màu chui vào trong phân tử đường

Nhung trong dé tài này sử dụng phương pháp vòng hóa (encapsule) chất mau bằngØ- cyclodextrin.

1.1.4.1 Phương pháp encapsule và ứng dung

Quá trình encapsule chính là quá trình tạo phức giữa phân tử chủ và phân tửkhách [15].

Encapsule hóa bắt đầu phát triển từ những năm 1950 khi nghiên cứu sự ảnhhưởng của áp lực lên bề mặt cho sản phẩm giấy copy không than [16] Cho đếnngày nay, kỹ thuật nay đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực: thực phẩm,dược phẩm, phân bón — thuốc trừ sâu

e Thực phẩmỨng dụng encapsule hóa nhăm: Duy trì thành phần dễ bay hơi theo điều kiệnmong muốn Tạo chất màu chống hút âm, oxy hóa, tia cực tím, Pha trộn cácthành phần không tương hợp Tạo mùi vị ưa thích giúp dễ tiêu hóa hơn Gây ra tácdụng đặc biệt tương ứng với các cơ chế phóng thích mới lạ [17]

e Nông nghiệp

Ứng dụng encapsule để sản xuất phân bón và thuốc trừ sâu, khống chế sựphóng thích có giới han [18].

e© Dược phẩmD’Onofrio và cộng sự nghiên cứu và ứng dụng phương pháp nay để khôngchế sự phóng thích aspirin

Cải tiến sản phẩm tạo mùi vị cũng như màu sắc, nâng cao chất lượng sảnphẩm [18, 20]

1.1.4.2 Cyclodextrin

e Giới thiệuCyclodextrin theo như mô tả ban đầu có tên gọi là cellulosine [21] Về sau,Cyclodextrin (hay cycloamyloses) được biết là sự tạo phức bao bọc với nhiều hợpchat [22] Ngày nay, chúng được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực: thực phẩm,dược phẩm, mỹ phẩm, nhựa, hóa chat, và ngày càng có nhiều lĩnh vực khác sửdụng chúng.

Phức bao bọc là những hợp chất phân tử có cấu trúc đặc biệt mà trong đóhợp chất này (phan tử chủ) bao bọc một phan hop chat kia Hop chất được bao bọc

(phân tử khách) được định vị trong lỗ hỏng của phân tử chủ mà không làm ảnhhưởng đáng ké đến cấu trúc của phân tử chủ.

e Tổng hop cyclodextrin và cau trúcCyclodextrin là các oligosaccharide được sản xuất bởi tác động của cácenzyme glycosyltranferase (CGTase) (sinh ra từ Bacillus macerans) và ø-amylaselên tinh bột Enzyme này chuyển hóa những mảnh tinh bột đã được thủy phân sơ bộthành hỗn hợp @ Ø, y — cyclodextrin Và ø, Ø, y — cyclodextrin chứa 6,7 và 8 sốcglucosyl; theo thứ tự đó, được liên kết với nhau bởi liên kết a - 1,4 [23]

Cấu trúc và cấu hình của cyclodextrin giải thích đặc tính tạo phức củachúng Lỗ hong bên trong của phân tử cyclodextrin dạng ống có tính ky nước, trongkhi đó bê mặt ngoài ưa nước.

MÔ, x 7 i ` HOw Ẫ du ee ouaCD ' ề X ÿ-CD r Y y-CD

HO” ” OM HO” HO :

Hình 1.4 Cau trúc của ø, Ø, y- cyclodextrin

e Sw tạo thành phức bao boc của cyclodextrin

Sự bao bọc một phân tử khách trong lỗ hồng của CD là sự thế các phân tửnước bởi phân tử khách ít phân cực hơn Sự liên kết với nhau giữa CD và phân tửkhách là do lực VanderWaals, tương tác ky nước và liên kết hydro

Phân tử nước bên trong lỗ hồng ở vị trí không thuận lợi vì bề mặt lỗ hồngkhông phân cực Do đó, phân tử nước thoát ra ngoài, phân tử khách từ bỏ lớp vỏhydrat của nó và thâm nhập vào 16 hong của CD, thiết lập được sự tương tác chatchẽ giữa không phân cực- không phân cực Nghia là phức được bên hóa [24]

Hình 1.5 Câu trúc không gian của / - cyclodextrin

e Tính tan của CD trong nướcBảng 1.2 Độ hòa tan của CD trong nước ở các nhiệt độ khác nhau

Độ tan trong nướcNhiệt độ (mg/mL)

(°C)

a—CD | B-—CD |y-CD

20 90 164 18525 127 18,8 25630 165 22.8 32035 204 28.3 39040 242 34,9 460

45 285 44 585

50 347 52,6 55 - 60,5 -60 - 74.9 -65 - 101.8 -70 - 1203 -75 - 148 -80 - 196.6 -

-CD không có điểm nóng chảy rõ rệt, nhưng nhiệt độ tăng khoảng 200 °Cchúng bị phân hủy Độ nhớt của dung dịch CD không đáng kể khi so với nước

CD không có nhóm khử Độ bên của CD trong dung dịch kiểm tương tự nhưcủa cellulose Khi chiếu tia y vào Ø- và ø- cyclodextrin, sự cat đứt phân tử chủ yếu

xảy ra tại liên kết 1,4- glycosyl: không có glcose tạo thành, sản phẩm chính làmatosehexose, malomdialdehyde, acid gluconic, hydro, CO và cacbonic.

Nếu dùng acid thủy phân một phan CD sé sinh ra glucose và một dãy cácmaltosesaccharide mạch thăng

Dé cải thiện độ hòa tan của CD, có thé dựa trên sự alkyl hóa, hydroxy alkylhóa hay sulfo alkyl hóa nhóm OH ở C2, C3, C6 tạo dẫn xuất CD sau:

+ Hydroxypropyl 6 — CD+ 2,6-dimethyl 6— CD+ 2,3,6- trimethyl 6 — CDe Điều kiện tạo phứcSự tương hợp về kích thước hình học: Cyclodextrin có khả năng tạo phứcvới các hop chất có kích thước tương ứng với kích thước của lỗ hong Yếu tố hìnhhọc có tính chất quyết định loai phân tử khách thâm nhập vào lỗ hồng củacyclodextrin [19].

Bang 1.3 Kha năng tao phức cua CD với các phan tử khách khác nhau

Phan tử khách | z— CD | B-— CD |y- CDPropionic acid + - -

Butyric acid + +

-Biphenyl + + +

Cyclohexane + + +

Naphthalene - + +Anthracene - - +

Clo +

Br2 + + lộ + + +

-Nếu phân tử khách quá lớn dé trú ngụ trong một lỗ hồng thì phức của CD vaphân tử khách có thé được tạo thành theo 2:1 va đầu khác của nó có thé tạo phức

Như vậy, tùy thuộc vào tương quan kích thước giữa phân tử khách và phântử chủ mà phức tạo thành do sự bao bọc toàn thé hay chỉ một phan phân tử khách

008

Hình 1.6 Liên kết giữa chủ thé và khách thé theo những tỉ lệ khác nhau [22]

Độ phân cực của phân tử khách: hiển nhiên đây là điều kiện phải được tínhđến khi tạo phức Những phân tử khách phân cực mạnh, nhóm hydrat hóa và ionhóa mạnh không hoặc có khả năng tạo phức rất yếu

Môi trường: về nguyên tắc là không sử dụng dung môi cho sự tạo phứcnhằm tránh sự tạo phức bên giữa dung môi và CD

e Cac phương pháp tạo phức:Có 3 phương pháp tạo phức CD:+ Điêu chế phức trong dung dịch:Thông thường, dé tạo phức tiễn hành khuấy hay lắc dung dịch nước của CDvới phân tử khách (hay dung dịch của chúng) Quá trình tạo phức có thé có hoặckhông có sự hỗ trợ của dung môi hữu cơ thích hợp [24]

Sau khi đạt đến cân bằng, nước có thể loại băng sự sấy phun hay phươngpháp thích hợp khác Nước cái có thể tách băng cách lọc

Dựa vào độ đục của dung dịch CD khi làm lạnh có thể theo dõi được sự kếttinh phức Và sự tạo thành phức là xảy ra nếu nhiệt độ kết tinh của hỗn hợp khácvới nhiệt độ kết tinh của CD và phân tử khách trong cùng điều kiện

+ Điêu chế phức dang paste:Phan tử khách được trộn với CD dạng paste có chứa 10 — 20% nước và CDkhông được hòa tan Sau vài giờ nghiền, paste tạo thành là phức ở dang bội

Nếu dùng phương pháp nau chảy phân tử khách và trộn với CD bột thì sửdụng lượng dư phân tử khách Sau khi làm lạnh, lượng dư đó bị loại bỏ băng cáchrửa can thận với dung môi tạo phức yếu

Như vậy, phương pháp này được ưu tiên hơn vì tránh được lượng nước dưtrong dung môi [24].

+ Điêu chế phức trong huyền phù:Khuấy trộn phân tử khách vào CD, sự tạo phức hoàn tất trong 2- 24h ở nhiệtđộ phòng Quá trình này được theo dõi dưới kính hién vi.

Phương pháp này được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp Khuấy trộnbang sóng cao tan sẽ cải tiến hiệu suất của sự tạo phức [23]

e Uu điểm của sự tạo phức [25]:- Bao vệ các hợp chất quan trọng như chất màu chong lại :

+ Su oxy hóa+ Tác dụng của anh sáng+ Sự phân hủy do nhiệt hay sự tự phân hủy+ Mất mát do bay hơi hay thăng hoa

- - Loại hay giảm:

+ Mùi vị không mong muốn+ Nhiễm vi sinh

+ Những thành phần không mong muốn khác+ Tính hút 4m và tạo bột cho các chất có độ nhớt.+ Giảm chi phí đóng gói và bảo quản

- Tang độ tan của chất ít tan hay không tan trong nước1.2 GIỚI THIỆU VE CHAT MAU TỪ BÍ DO

1.2.1 Phan loại thực vat va mồ ta

Bí đỏ tên khoa học là Cucurbita pepo L (con gọi là bí ngô, bi ro), loài rauăn quả thuộc họ bầu bí (Cucurbitaceae) Thân bí đỏ mọc lan trên mặt đất, có haidạng trái chính là tròn và dài, thích nghị tốt ở khí hậu nhiệt đới nên được trồngnhiều ở khắp Việt Nam, được dùng làm thực phẩm pho biến trong các bữa ăn củangười Việt [6].

1.2.2 Nguén gốc va phân bố

Bí đỏ có nguồn gốc từ Trung Mỹ, gồm 2 loài phổ biến nhất ở vùng nhiệt đớilà C pepo và C.moschata còn C.maxima thì thích hợp ở vùng khí hậu mat [6].

Cacbohydrat 7gChat xo 0,5 gDuong 23gProtein lgNgoài ti lệ chất xơ va sắt khá cao bí đỏ còn chứa vitamin C, acid folic,magiê, kali và nhiều nguyên tố vi lượng khác Đây cũng là một loại thực phẩm ănkiêng vì 100 g bí đỏ chỉ cung cấp 26 kcal và ít chất béo.

Trong bí đỏ còn chứa một chất cần thiết cho hoạt động của não bộ, đó làacid glutamic, đóng vai trò quan trọng trong việc bôi dưỡng than kinh Vì thé bí đỏđược coi là món ăn b6 não, trị suy nhược thần kinh, tốt cho trẻ em chậm phát triểnvề trí Óc

Bí chứa nhiều carotene có tính kháng oxy hóa Màu vàng cam càng nhiềuhàm lượng carotenoids càng cao.

1.2.3 Chất màu tự nhiên trong bí đỏ

Hàm lượng carotenoids trong bí đỏ khoảng 204 ug/g Nếu bảo quản bí ngoàiánh sáng hoặc ở nhiệt độ cao thì lượng sắc tố trong bí sẽ giảm dan

Lutein thuộc nhóm carotenoids có kha năng khang oxy hóa Lutein có chứcnăng bảo vệ mắt, giải độc và bảo vệ gan, chống đột quy, cải thiện trí nhớ và tăngsức dé kháng [2]

Việc sử dụng các nguồn thực phẩm chứa hàm lượng xanthophyll sẽ hạn chếnguy cơ sinh bệnh ung thư, tim mach và sự hình thành đục thủy tinh thể.Xanthophyll có khả năng bảo vệ các mô mat chồng bức xạ tia cực tím và các loạioxy phản ứng có thé gây đục thủy tinh thé và thoái hóa điểm vàng do tuôi tác [2].

Tuy nhiên họ chất màu này bị ảnh hưởng bởi rất nhiều yếu tổ như nhiệt do,ánh sáng, pH, sự oxy hóa.

1.2.4 Công trình nghiên cứu trong và ngoài nước về chất màu và chất màu

trong bí đóTrong nướcNăm 2012, Phạm Phước Nhẫn Phan Trung Tín và Trương Trần Thúy Hằngnghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ lên / -carotene trích từ dầu gắc, bí đỏ và Lê —ki — ma cho thay gac, bí đỏ, lê - ki - ma rất giàu hàm lượng f - carotene Nếu dunnau trong thời gian ít hon 15 phút thì sự phân hủy Ø - carotene không nhiều Tuynhiên đun sôi khoảng 30 phút thì hàm lượng Ø - carotene mat đi khoảng 30 % Vìvậy dé khai thác tốt nguồn ÿ - carotenoids nên sử dụng tươi hoặc đun nấu trong thờigian ngan hơn 15 phút [26]

Ngoài nướcNăm 2005, Muntean E đã trình bày một phương pháp chiết xuất màu thựcphẩm tự nhiên, giàu carotenoids, sử dụng một hỗn hợp vỏ quả của Cucurbita pepoL var Giromonfia Phương pháp chiết xuất cho giá trị trung bình của carotenoidslà 146,25 g/mL Phân tích HPLC của việc chiết xuất xà phòng hóa cho biết chỉ cócarotenoids — lutein là chủ yeu [27]

Năm 2006, Muntean E va các cộng sự đã sử dụng phương pháp phan tíchHPLC — PDA pha đảo dé phân tích carotenoids va chlorophylls từ quả Cucurbitapepo L convar giromontina Su phan tach duoc thuc hién trén cot Nucleosil 120-5C18, sử dung pha động là A - acetonitrile: nước (9: 1) va B - ethyl acetate, tốc độdòng là 1 mL/phut Kết quả đã xác định được 11 carotenoids, trong đó chủ yếu là B— carotene va lutein [28].

Năm 2009, Agnieszka Nawirska và cộng sự đã nghiên cứu việc say bí bangcác phương pháp như sấy đối lưu, sấy bằng lò vi sóng chân không, làm lạnh khôchân không Việc áp dụng các phương pháp hút chân không vi sóng đã rút ngắnthời gian 10 lần so với phương pháp đối lưu Trong dòng không khí nóng, các lát

của loài Cucurbita pepo bị mất nước nhanh hơn so với các loài Cucurbita maxima[29].

Nam 2010, Zhongxiang Fang and Bhesh Bhandari đã nghiên cứu va ứngdung của các polyphenol, thu hút sự quan tâm lớn của các thực phẩm chức năng,các ngành công nghiệp dinh dưỡng và dược phẩm, do lợi ích sức khoẻ tiềm an đốivới con người Việc sử dụng các polyphenol đóng gói, thay vì các hợp chất tự do,có hiệu quả có thé làm 6n định các hoạt tính sinh học và hạn chế hương vi khó chịucủa hau hết các hợp chất phenolic Các công nghệ đóng gói các polyphenol, baogom say phun, coacferation, hap thu liposome, complexation bao gồm, kết tinh,nano canapsulation, sấy khô, nắm men đóng gói và nhũ tương, được thảo luậntrong tổng quan này [19]

Năm 2011, Zaibunnisa, A H và cộng sự đã nghiên cứu đặc trưng va độ tancủa phức / — carotene và y — cyclodextrin cho thấy việc tạo ra phức bao phủ bangcách sử dụng kỹ thuật nhào trộn, đồng kết tủa và phối trộn vật lý đã tạo ra các hợpchất có hình thái hoàn toàn khác hơn f — carotene và y — cyclodextrin Đông kết tủalà phương pháp tốt nhất cho việc tang khả năng hòa tan của # — carotene [30]

Năm 2012, Norshazila, S và các cộng sự đã dua ra so đồ của chuẩn B —carotene trong bí đỏ (Cucurbita moschata) bằng phương pháp sắc ky lỏng hiệunăng cao (HPLC) để định tính và định lượng carotenoids Nghiên cứu này đã chứngminh rang độ tinh khiết của chuẩn /Ø — carotene dao động từ 92,21 - 97,95 %, hệ sốtương quan là 0,9936 Vì vậy, bí đỏ có thé là một nguồn đáng tin cậy của chuẩn p-carotene vì nó rẻ và thường có sẵn trong suốt năm [2]

Năm 2012, một nghiên cứu sơ bộ của Lucia Maria Jaeger de Carvalho vàcộng sự nghiên cứu 2 loại bí ngô Landrace (Cucurbita moschata) Sử dụng phươngpháp sắc ký lỏng va UV/ Visible để xác định hàm lượng carotenoids, ø-carotene, Ø-carotene và đồng phân của nó dé xác định tiềm năng sản xuất hạt giống Kết quacho thay tong hàm lượng carotenoids trong mẫu A là 404,98 và 234,21 ug /g trongmẫu B Hàm lượng của carotenoids trong mau A cho thay nó có thé sản xuất giốngđể trồng và tiêu thụ [4]

Năm 2013, E.S Lago-Vanzela, P do Nascimento và cộng sự đã nghiên cứuđánh giá hiệu quả của của lớp phủ trước xử lý về việc lưu giữ lượng tiền vitamin Atrong quá trình say bí ngô Dé đánh giá ảnh hưởng của lớp phủ các lát bí ngô được

say khô ở 70 °C có hoặc không có lớp phủ tinh bột được áp dụng tại 30 và 80 — 90°C Carotenoids đã được xác định thông qua HPLC sử dụng cột C30 Kết qua chothay lớp phủ đồng nhất, giảm thiểu mat mát carotenoids trong quá trình say bí ngô,là một nguồn tốt của tiền vitamin A [31].

Năm 2013, H Dietrich, M Hey đã nghiên cứu về nước và bã ép của bí ngô,thành phân và nông độ của chúng phụ thuộc nhiều vào giống bí ngô và cách chếbiến Sự khác biệt đáng ké cho thay hàm lượng carotenoids thay đổi từ 8 mg/L đến173 mg/L Hàm lượng đường tổng tương ứng từ 7,8 -60,8 g/L Do hàm lượngđường thấp nên nước ép bí ngô có thé là một nguồn thích hợp cho đỗ uống có calothấp [32]

Năm 2013, Xianquan Shi, Hao Wu và các cộng sự nghiên cứu điều kiện xửly, năng suất, và khả năng chống oxy hóa của carotenoids băng phương pháp CO2siéu tới hạn Sự kết hợp cua ethanol và nước, hoặc ethanol va dầu, hoặc nước vàdau trong SC-CO> cho thay sản lượng carotenoids cao hơn khi biến đổi 1 lần vớicùng 1 lượng Khả năng chống oxy hóa cao nhất khi chiết xuất đơn vị khối lượngcarotenoids đã được thực hiện ở 80 °C với điều chỉnh đơn và kết hợp [33]

Năm 2014, Emine Aydin và Duygu Gocmen đã nghiên cứu bí ngô được sấyhoặc đông khô sau đó tiền xử lý với metabisulfite Đông khô sẽ có tính chất tốthơn : khả năng giữ nước cao (92 m 100 g"!), khả năng liên kết dầu (314 mL 100 øg”)và khả năng tong hợp với BSA cho nhũ tương hóa Tiền xử lý bằng sấy vàmetabisulfite dẫn đến nồng độ acid phenolic cao hơn Bột bí ngô được sây khô màkhông có tiền xử lý với metabisulfite có thể có thành phần chức năng và dinhdưỡng thích hợp hơn [34].

Năm 2014, Miriana Durante và cộng sự đã nghiên cứu một quá trình chứavitamin E và sinh ra carotenoids cao bằng phương pháp CO2 siêu tới hạn chiết xuấttừ bí ngô (Cucurbita moschata Duch) Kết quả cho thay rằng việc sử dụng một lòchân không khô (độ âm ~8 % và 70 lưới sàng) làm tăng khả năng chiết xuất bằngCO siêu tới hạn tạo ra vitamin E va carotenoids tong [35]

Nam 2014, Jasim Ahmed va cộng sự đã nghiên cứu anh hưởng cua kíchthước hạt và nhiệt độ trên dao động phân tán bột bí ngô Bí ngô tươi được đôngkhô, nghiền và sàng lọc để lựa chọn kích thước hat (74-841 um) Do lưu biến củacác hạt tạo thành một hàm nhiệt độ (10 -90 °C) va nồng độ (4-10% w/w) Quan sat

băng kính hién vi cho thay sự hiện diện cua một mang những hạt phân tan tốt nhất,trái ngược với một mạng các hạt có kích cỡ hạt khác nhau [36].

Nam 2015, Hamed Mirhosseini và cộng sự đã nghiên cứu ảnh hưởng thaythế một phân bột ngô với bột bí và bột hạt sầu riêng theo đặc điểm của gluten trongmì Mi có gluten chứa PF (bột bí) có đặc tính mong muốn hon mì chứa bột sầuriêng (DSF) Việc bồ sung 25 % PF vào việc xây dựng dẫn đến cải thiện màu sắc,tính chất kết cau và các thuộc tinh cảm quan của gluten tự do trong mì Các nghiêncứu hiện nay cho thấy mì gluten chứa 25% PF là mẫu được ưa chuộng nhất trongsố tat cả các công thức mì ống [37]

Năm 2015, Yi Song, Jing Zhao nghiên cứu một galacto glucofucomannantan trong nước được chiết xuất từ bí ngô (Cucurbita pepo, Lady Godiva) Các tínhchất dung dich của các polysaccharide đã được nghiên cứu có hệ thống băng cáchsử dụng phương pháp sắc ký loại trừ kích thước kết hợp với đa góc tán xạ ánh sánglaser, đo độ nhớt và tán xạ ánh sáng kích thích tại 25°C Sự phân hủy của mẫu khihấp khử trùng đã được quan sát và định lượng băng việc xác định độ nhớt nội tạiSEC-MALLS [38].

Nam 2014, Ø - carotene (BC) được bao bọc bởi protein natri caseinate (SC),protein váng sữa (WPI), protein đậu tương (SPI) bằng phương pháp đồng nhấtthăng hoa tạo thành hạt nano có đường kính là 78, 90 và 370 nm Khả năng khángoxy hóa của gốc tự do DPPH và OH làm giảm mức năng lượng được cải thiện băngcách thực hiện nanoencapsule so sánh với BC tự do [39].

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 MỤC TIỂU VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Hiện nay, trong thị trường Việt Nam có nhiều gidng bi do mới được du nhập

bên cạnh loại bí vam răng quen thuộc Các loại bí này chưa được nghiên cứu nhiềuvề tinh chat và hàm lượng chat màu Chính vì vậy, mục tiêu của dé tài là đánh gia

và xây dựng quy trình trích ly chiết xuất chất màu từ bí đỏ Các khảo sát cũng tậptrung đánh giá tinh chất của chúng và kết quả sẽ là nên tảng cho các ứng dụngtrong thực pham, mỹ pham va dược phâm ở tương lai

Với mục tiêu trên, nội dung thực hiện gôm các phân như sau:

Chuẩn bị và đánh giá nguyên liệu.Khảo sát và xây dựng điều kiện trích ly chất màu.Đánh giá quy trình chiết chất màu (độ lặp lại, khả năng nâng cao quymồ).

Chuẩn bị sản phâm cao mau từ các dang bí khác nhau.Đánh gia va so sánh tính chất các dang sản phẩm (tinh chat vật lý,

ham lượng, kha năng khang oxy hoa, )

Đánh giá độ bền san phẩm trong các môi trường gia lập bao quan va

nuoc cat.

2.1.2 Thiét bi, dung cu

TénMicropipet 1000 „L, 100 nL — DucBinh cầu 2 cổ 500 mL — Đức

Nhiệt kế 100 °C — Trung QuốcPipette 1 ,2,5,10 mL — Trung QuécBề siêu âm Power Sonic 405May cô quay chân không Buchi R-3Máy đo độ âm Sartorius MA 35Máy quang phô hấp thu UV- Vis (Genesys 10S)Máy sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) AgilentMáy đo màu Minolta CR 300

2.2 PHƯƠNG PHÁP PHAN TÍCH VA ĐÁNH GIÁ2.2.1 Xác định độ am & chất dễ bay hơi

Độ âm của mẫu được xác định băng máy đo độ âm Máy được cài đặt ởnhiệt độ: 105°C Thời gian: 0,0 min (ở chế độ mặc định, máy sẽ cho kết quả khikhối lượng mẫu không đổi) Thí nghiệm được tiến hành 3 lần và lay kết quả trungbình.

2.2.2 Màu sắc ngoại quan

Nguyên tắc: Dựa trên cơ sở ánh sáng phản xạ từ bất cứ bề mặt có màu nàocũng có thể quy về hỗn hợp của ba tia màu: đỏ (red); xanh lá (green); xanh da trời(blue) với tý lệ thích hợp Các màu được đo bằng phương pháp kích thích ba giá trịmàu giống như cảm nhận của mắt người hoặc đo phổ phản xạ Giúp người quan sáttheo dõi cường độ màu của sản phẩm ứng dụng carotenoids trực quan và nhanhchóng.

Hai không gian màu thuộc hệ thống CIE được sử dụng pho biến nhất là CIE- Lab và CIE— LCh.

2.2.3 Kha nang kháng oxy hóa

Nguyên tắc: Các chất nghiên cứu có tác dụng kháng oxy hóa theo cơ chế bắtgốc tự do sẽ chuyển gốc tự do DPPH (1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl) từ mau tímsang màu vàng nhạt Xác định khả năng bat gốc tự do của chất nghiên cứu bangphương pháp đo độ hấp thu của mẫu tại bước sóng A = 517 nm Ascorbic acid đượcsử dụng làm chât đôi chiêu.

Xác định tính kháng oxy hóa bằng phương pháp DPPH

Thực hiện với mẫu thử ở nồng độ 0,5 mg/mL

Mau hoà tan trong dung môi EtOH với nông độ 15 mg/mL

DPPH hoà tan trong dung môi methanol ở nông độ 6mM

Cho 100 ul dung dịch DPPH nồng độ 6mM vào 2800 pl methanol,sau đó bố sung 100 yl dịch mẫu

Dung dịch được lắc đều, thực hiện phản ứng ở diéu kiện nhiệt độphòng trong thời gian 30 phút, rồi đem mẫu đo độ hấp thu ở bướcsóng A =517 nm.

Thực hiện với mẫu đối chiéu và mẫu trắng

Hoa tan ascorbic acid (vitamine C) trong DMSO ở nong độ ban dau 3mg/mL

Mẫu đối chiếu (ascorbic acid): Cho 100 pl dung dịch DPPH nông độ6 mM vào 2800 ul methanol, sau đó bố sung 100 pl dung dịchascorbic acid nồng độ 3 mg/mL,

Mau trang: Cho 100 pl DPPH vào 2900u1 methanol

Ca hai dung dịch được lắc đều, thực hiện phan ứng ở điều kiện nhiệtđộ phòng trong thời gian 30 phút, rồi đem mẫu đo độ hấp thu ở bướcsóng A =517 nm.

Kết quả tính toánPhần trăm bắt gốc tự do DPPH của chất nghiên cứu được tính theo côngthức sau:

O(%)= 1 Gna), 100

c (2.5)Trong đó:

A là độ hấp thu của dung dịch chứa mẫu thử.Ao là độ hấp thu của DPPH khi không có mẫu.Ac là độ hap thu của dung dịch chứa chất đối chiếu.2.2.4 Hàm lượng chat màu carotenoids

Hàm lượng chat carotenoids trong dịch được tính theo Rhodriguez-Amaya

và Norshazila như sau:

— A0” ug

l ~ A= 100 ‘ml? 23)

C.-Y HSmũ — m) 2 ) (2.4)

Với A là độ hap thu của dịch tại bước sóng hap thu cực đại (444 nm), y làthê tích dung dịch (mL), m là khối lượng mẫu sử dụng dé chiết hay đánh giá (g) vàw là độ am Quy chất màu carotenoids trong sản phẩm bí đỏ về carotene nêntrong ethanol có giá trị là 2550 H là hiệu quả chiết chất màu so với nguyên liệukhô tuyệt đối

Hàm lượng chất carotenoids trong dịch chiết cũng có thể được tính theoWellburn [1] như sau:

_ 1000.A,,, —142C, — 46,09

C, = 10,91 Agee — 1,2 -Agas (2.6)C, =13.36.A,„„— 4,57 Acc (2.7)Trong đó Cava Cb là nông độ chlorophylls a và b được tinh từ độ hap thu Atại 2 bước sóng hap thu cực đại 648 va 666 nm

2.2.5 Xác định hàm lượng Ø - carotene bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu

năng cao (HPLC)Toàn bộ thí nghiệm được tiễn hành bằng máy HPLC Aligent tại phòng thínghiệm của bộ môn Hữu Cơ, khoa Kỹ Thuật Hóa Học, đại học Bách Khoa Tp.HCM Các thông số vận hành được trình bày ở bảng sau:

Bang 2.1 Thông số chương trình của /- carotene

Thông tin về thiết bị phân | Bộ lọc bọt khí chân không, bơm 4 cậptích HPLC Có bộ phận ôn định nhiệt độ bot

Tiêm mẫu tự độngĐầu dò DADCot pha dao C18 (150 x 4,6 mm; 5 um)Pha động isopropanol: MeOH = 2:98

Nhiệt độ cột 20 °CLuong mau bom 10 uLTốc độ bơm 1,5 mL/phútBước sóng 450 nm

Đối với phương pháp HPLC, một lượng mẫu sẽ được pha loãng trong dungmôi isopropanol với nông độ thích hợp rồi tiêm đến cột C18 của hệ thong HPLC,đầu dò DAD sẽ cho diện tích peak tại bước sóng 450 nm và dựa vao phương trìnhđường chuẩn thể hiện mối liên hệ giữa diện tích peak và nông độ, lượng Ø -carotene trong mau sẽ được xác định.

Hình 2.1 Quy trình xử lý mẫu trước khi chạy HPLC.Cân 0.01 g Ø— carotene va phân tán trong 10 mL nước cất, sau đó siêu âmtrong 20-30 phút ở nhiệt độ 40 °C, thêm 1 mL HCI 1 N vào hỗn hop rồi chiết với 50mL chloroform, lắc trong vòng 20 — 30 phút Sau đó, hỗn hợp cho vào phéu chiếtloại bỏ lớp nước và hút 2 mL chloroform làm khô rồi hòa tan với 20 mLisopropanol Sau đó, hút 2 mL tiêm vào vial rồi tiễn hành do mẫu.

2.3 THUC NGHIỆM

Nội dung thực nghiệm trong luận van được trình bay tóm tat trong Hình 2.2

Hình 2.2 Sơ đồ quy trình chiết cơ bản

2.3.1 Xw ly và đánh giá nguyên liệu

Bí hồ lô, bi vam răng được thu mua từ chợ Bình Điển, nguồn cung cấp bí hỗlô tại Gò Công, Tiền Giang, nguồn cung cấp bí vam răng tại Kiên Giang, bí đỏNhật được mua tại siêu thị metro Bình Phú, nguồn cung cấp bí do Nhat từ Đà Lat

Bí đỏ được thái lát mỏng 2-5 mm, say nhanh có hỗ trợ vi sóng (công suất lòvi sóng là 600W, ở 50 °C từng 30 giây cho mỗi lần say dé tránh biến đôi mau) Sauđó, nguyên liệu được nghiên mịn (kích thước hạt nguyên liệu từ 0,02-0,3 cm) trướckhi đánh giá tính chất ngoại quan va độ 4m theo phương pháp trình bày (2.2.1,2.2.2)

Tính chất cơ bản của nguyên liệu như ngoại quan, độ 4m, được sơ bộđánh giá bang các phương pháp trình bày trên phan 2.2

Hàm lượng màu trong nguyên liệu được đánh giá thông qua dịch chiết.Nguyên liệu được chiết theo điều kiện chiết được xây dựng ở mục 2.3.2 Phổ hấpthu của dịch được đánh giá và xác định sự có mặt của carotenoids thông qua sự tồntại bộ 3 peak đặc trưng Chon bước sóng hấp thu cực đại từ kết quả phổ trên va

bước sóng nay dung cho các đánh gia hàm lượng carotenoids sau nay.

Quá trình chiết trên được lặp lại 3 lần với bã, mỗi lần đều ghi nhận thể tíchdịch và độ hấp thu tại bước sóng cực đại Hàm lượng chất màu trong mỗi lần chiếtvà hàm lượng tổng trong nguyên liệu theo các công thức 2.5, 2.6 và 2.7

2.3.2 Xây dựng điều kiện chiết dịch màu từ bí đỏ

Quá trình chiết được tiến hành tương tự như trên Các thông số khảo satđược lần lượt thay đổi Thực hiện mỗi mẻ thí nghiệm cơ bản trên 5 g nguyên liệubột bí khô Thông số đáp ứng dé đánh giá là hàm lượng chất mau C¿ cao, hàm lượngmau tạp Ca, Cp thấp và hiệu quả tach chat mau H cao

Quá trình khảo sát được thực hiện theo từng yếu tố Điều kiện thích hợp củayếu tô khảo sát được sử dụng để khảo sát các yếu tô tiếp theo Sau khi khảo sát sẽxác định được các điều kiện chiết chất màu từ bí đỏ là tốt nhất.Mỗi thí nghiệm thựchiện 2-3 lần và số liệu thé hiện dạng trung bình

Các yếu tô khảo sát gồm:- Ty lệ nguyên liệu/ dung môi: cố định khối lượng nguyên liệu, thayđối thé tích dung môi tăng dan theo ty lệ 1/6, 1/8, 1/10, 1/12

- Ty lệ dung môi côn/ nước: Cô định khối lượng nguyên liệu, cô địnhthé tích dung môi, thay đổi nồng độ cồn 40, 60, 80, 96

- Thời gian (phút): Cố định khối lượng nguyên liệu, thể tích, nông độcôn, thay đôi thời gian 30, 45, 60, 75, 90

- Nhiệt độ (°C): Cố định khối lượng nguyên liệu, thé tích, nồng độ côn,thời gian, thay đối nhiệt độ 40, 50, 60, 70

2.3.3 Đánh giá hiệu quả quy trình

Quy trình nghiên cứu trên được đánh giá độ lặp lại cũng như kha năng nâng

cao quy mô Thí nghiệm được thực hiện tại điều kiện thích hợp đã khảo sat từ bướctrên Thông số chính dé đánh giá là C¡ và H

Các nội dung thực hiện bao gồm:

Kiểm tra khả năng nâng cao quy trình: lượng nguyên liệu chiết được tăngx1, x3, x5 và x10 lần so với thí nghiệm ban dau (5 g).

Kiểm tra độ lặp lại: Mỗi thí nghiệm ở quy mô trên được lặp lại ít nhất 3 lầnvà so sánh sai so

2.3.4 Đánh giá tính chất sản phẩm

Dịch màu được thu từ điều kiện đã khảo sát và quy mô lớn nhất Các thínghiệm được thực hiện nhiều lần và dịch chiết được gom lai, trộn déu dé du luongcao cho các khảo sát về sau Dịch màu được loại dung môi bang cô quay chânkhông dé thu cao mau Các nguyên liệu bí khác nhau được sử dụng dé thu các cao

mau.

Ca dich mau va cao mau được đánh giá ngoại quan, màu sac LCh và độ khô,hàm lượng chất màu carotenoids tổng Bên cạnh đó, cao màu được định tính vađịnh lượng băng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao như các phương pháptrong phan 2.2

Dịch mau va cao mau được xác định hoạt tính kháng oxy hóa theo phương

pháp bat gốc tự do DPPH

Dé đánh giá độ bên, dịch màu/cao mau được tổn trữ trong điều kiện chaitrang hay bao kin bằng giấy bạc dé mô phỏng điều kiện ảnh hưởng cua ánh sáng.Hoạt chất vitamin C cũng được bồ sung 1% vào dé so sánh kha năng bảo vệ Theođịnh ky thời gian, một lượng mẫu được rút ra dé xác định lại hàm lượng chất màu

Độ bên được tính theo công thức sau:

Ci

Độ bền = 100(%) (2.8)

;O

2.3.5 Thử nghiệm chiết có hỗ trợ enzym amylaza

Cân 5 g nguyên liệu bột bí hồ lô cho vào bình cầu 2 cô, sau đó cho nước cat,enzym amylaza vào dé yên cho enzym phản ứng thủy phân tinh bột Sau đó thêmcôn và chiết ở 60 °C trong 60 phút Thí nghiệm được lặp lại 3 lần dé lay trung bình.2.3.6 Khao sát quá trình encapsule

Khảo sát quá trình encapsule cao bang £ — CD tại nhiệt độ phòng với 2 loạibí khác nhau.

Hiệu suất quá trình encapsule được đánh giá băng cách so sánh khối lượngcao ban đầu và khối lượng cao đã tạo phức với CD (thông qua độ hấp thu A)