TÓM TẮT LUẬN VĂN Trong luận văn này, sẽ tiến hành nghiên cứu và khảo sát quá trình trích ly và tách hợp chất màu anthocyanin từ hạt đậu đen bằng dung môi nước và ethanol tuyệt đối để tìm
GIỚI THIỆU
Trong ngành thực phẩm, màu sắc đóng vai trò quan trọng trong việc thu hút thị giác người mua, ảnh hưởng đến đánh giá chất lượng sản phẩm Tuy nhiên, nhu cầu sử dụng chất tạo màu an toàn, giàu giá trị dinh dưỡng và phòng ngừa bệnh tật luôn là mối quan tâm lớn Do đó, các nhà sản xuất không ngừng nghiên cứu và phát triển các chất tạo màu thực phẩm đáp ứng nhu cầu này, đảm bảo an toàn cho người tiêu dùng.
Chất màu trong thực phẩm gồm hai loại: chất màu tổng hợp và chất màu có nguồn gốc từ thiên nhiên Các chất màu tổng hợp được tạo ra đơn giản nhưng khi sử dụng với liều lượng lớn dễ gây ra các tác dụng phụ có hại cho sức khỏe như gây ngộ độc và các biến chứng gây ung thư Các chất màu chiết xuất từ thiên nhiên có chứa nhiều hoạt chất sinh học có lợi cho sức khỏe con người, giúp phòng chống nhiều bệnh tật và tăng cường sức đề kháng của cơ thể Vì thế, việc sử dụng các chất màu tự nhiên ngày càng được ưa chuộng hơn và đang dần thay thế cho các sản phẩm màu tổng hợp Tuy nhiên, các chất màu chiết xuất từ thiên nhiên hiện nay còn rất ít và đang trong giai đoạn nghiên cứu để tìm ra phương pháp chiết tách một cách hiệu quả Đặc biệt, chất màu có thể đưa về dạng bột để kéo dài thời gian bảo quản, ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm và đảm bảo an toàn cho sức khỏe người tiêu dùng
Anthocyanin là họ màu tự nhiên phổ biến nhất trong thực vật bậc cao, tồn tại trong nhiều loại rau, hoa, quả, hạt có màu đỏ đến tím Anthocyanin có thể tìm thấy trong nho, dâu, bắp cải tím, lá tía tô, hoa hibicut, đậu đen, cà tím, gạo nếp than, gạo đỏ.
Hình 1.1: Một số loại hoa quả có chứa anthocyanin
Anthocyanin là hợp chất màu hữu cơ thiên nhiên, thuộc nhóm flavonoid, bên cạnh có tác dụng là chất màu thiên nhiên anthocyanin còn được sử dụng khá an toàn trong thực phẩm, tạo ra nhiều màu sắc hấp dẫn cho mỗi sản phẩm Ngoài ra, anthocyanin còn là hợp chất có nhiều hoạt tính sinh học quí như: khả năng kháng oxy hóa cao nên được sử dụng để chống lão hóa, hoặc chống oxy hóa các sản phẩm thực phẩm, hạn chế sự suy giảm sức đề kháng, có tác dụng làm bền thành mạch, chống viêm, hạn chế sự phát triển của các tế bào ung thư, tác dụng chống các tia phóng xạ
Với những đặc tính quí báu mà các chất màu hóa học hay các chất màu khác hình thành trong quá trình gia công kỹ thuật không có được đã mở ra một hướng nghiên cứu ứng dụng tổng hợp chất màu anthocyanin lấy từ thiên nhiên vào trong đời sống hàng ngày, đặc biệt trong công nghệ chế biến thực phẩm Điều đó hoàn toàn phù hợp với xu hướng hiện nay của các nước trên thế giới, đó là nghiên cứu khai thác chất màu từ thiên nhiên sử dụng trong thực phẩm tạo tính an toàn cao cho người sử dụng Đậu đen tên khoa học là Vigna cylindrica Skeels (Dolichos catjang Burm f), thuộc họ cánh bướm Fabaceae (Papilionaceae) Tên khoa học của đậu đen hiện nay chưa được xác định chính xác, nó còn có tên gọi là Vigna catiang Endl var Đậu đen thường được dùng để nấu chè hoặc thổi xôi Hạt cũng thường được dùng trong việc chế thuốc và làm thuốc Đề tài tập trung nghiên cứu chất màu từ hạt đậu đen miền Trung (khảo sát hoạt tính kháng oxy hóa và độ bền màu) từ quy trình trích ly anthocyanin trong hai hệ dung môi là nước và ethanol tuyệt đối, ứng dụng để sản xuất phẩm màu thực phẩm và hạn chế tác động đến môi trường.
TỔNG QUAN
Nguyên liệu
2.1.1 Giới thiệu hạt đậu đen
Hình 2.1: Đậu đen (Vigna cylindrica Skeels) Đậu đen có tên khoa học là Vigna cylindrica Skeels (Dolichos catjang Burm f) hay Vigna catiang Endl var, thuộc họ cánh bướm Fabaceae (Papilionaceae) [1] Đậu đen là loài cây thân cỏ mọc thường niên, sống thành bụi nhỏ, toàn thân không có lông Lá có dạng kép gồm 3 lá chét mọc so le, có lá kèm nhỏ Lá chét mọc ở giữa to và dài hơn lá chét hai bên Hoa màu tím nhạt, dạng cánh bướm Quả giáp dài tròn, trong chứa từ 7- 10 hạt Khi còn tươi quả có màu xanh Khi già và khô thì teo lại và có màu nâu Đậu đen được chia làm 2 loại: đậu đen xanh lòng và đậu đen trắng lòng [1] Đậu đen cũng như những loài cây họ đậu khác có khả năng tăng độ màu mỡ cho đất trồng do trong rễ có những nốt sần, làm nơi cư trú cho những vi sinh vật cố định đạm như Nitrobacter baccilus Hạt đậu đen có rất nhiều công dụng, ngoài làm thực phẩm còn được sử dụng trong đông y để chữa bệnh, có tác dụng bổ thận thủy [2]
Cây đậu đen ưa thích khí hậu nóng ấm, do đó phát triển tốt ở Việt Nam, đặc biệt là miền Bắc Chúng được trồng chủ yếu để lấy hạt, với thời gian thu hoạch chính vào tháng 5 và tháng 10 hàng năm.
Hình 2.2: Nhân và vỏ của hạt đậu đen xanh lòng
Trong số các loại đậu làm thực phẩm thông dụng cho con người, đậu đen được các nhà dinh dưỡng đặc biệt quan tâm do trong đậu đen có thành phần dinh dưỡng rất phong phú
Hình 2.3: Giá trị dinh dưỡng trong hạt đậu đen cung cấp tương ứng với nhu cầu dinh dưỡng hàng ngày (%DV) [3]
Đậu đen là nguồn protein dồi dào, cung cấp protein thay thế hoàn hảo cho người ăn chay với giá thành phải chăng hơn so với nguồn gốc động vật Nghiên cứu thành phần đậu đen cho thấy sự hiện diện của đầy đủ các loại protein thiết yếu, bao gồm Arginin và nhóm axit amin BCAA (Leucin, Valin và Isoleucin) Trong 100g đậu đen chứa tới 24g protein, mang lại lợi ích to lớn cho sức khỏe.
BCAAs là chữ viết tắt của branched chain amino acids là thuật ngữ để chỉ 3 loại acid amin đặc biệt quan trọng trong nhóm 8 loại acid amin thiết yếu BCAAs đôi khi còn được gọi là những stress aminoacids, loại protein thường dùng để phục hồi hoặc sửa chữa những tổn thương từ những stress thể lực của những vận động viên và một số trường hợp bị thương nặng hay sau phẫu thuật, đặc biệt là cải thiện khả năng nhận thức ghi nhớ những tổn thương ở não do bệnh tật hay do thương tích [2]
Sử dụng kết hợp đậu đen và những ngũ cốc hoàn toàn có thể thay thế nguồn protein có trong các sản phẩm sữa, thịt tránh được sự cung cấp một lượng lớn năng lượng cũng như những chất béo bão hòa có trong những thực phẩm này
Khoáng chất: Đậu đen được đánh giá là nguồn thực phẩm dồi dào khoáng chất như Canxi (Ca), Sắt (Fe), Magie (Mg), Mangan (Mn) đặc biệt là hàm lượng cao Molypden (Mo) [3]
Sulfite là loại chất bảo quản phổ biến trong công nghiệp Một số người nhạy cảm với sulfites có thể bị tăng nhịp tim, nhức đầu, giảm sự tập trung Mo là nguyên tố đóng vai trò quan trọng giúp cơ thể tránh khỏi sự dị ứng với sulfite Đây là thành phần thiết yếu của enzyme sulfite oxidase, là enzyme có khả năng giải độc sulfite Một chén đậu đen nấu chín (172g) cung cấp đến 172% nhu cầu Mo cần thiết cho cơ thể trong ngày Ngoài ra, khoa học còn cho biết một số những trường hợp thiếu Mo có thể dẫn đến bất lực ở nam giới
Mg: Được xem là một kênh chuyển hóa Ca trong tự nhiên Khi Mg hiện diện với lượng đủ, các động mạch và tĩnh mạch phát tín hiệu làm thư giãn, giảm lưu lượng máu, oxy cũng như chất dinh dưỡng qua cơ thể [3]
Là thành phần thiết yếu của hemoglobin, giúp vận chuyển oxy từ phổi đến các tế bào trong cơ thể Ngoài ra, Fe cũng là chìa khóa của hệ thống enzyme để chuyển hóa và sinh năng lượng
Ngoài ra, trong đậu đen cũng chứa P, Mn
Nhiều nghiên cứu từ Journal of Agriculture and Food Chemistry cho biết, đậu đen có chứa những hợp chất có khả năng chống oxy hóa rất tốt, đặc biệt là anthocyanin Hoạt tính chống oxy hóa của anthocyanin trong đậu đen gấp 10 lần lượng tương ứng tìm thấy trong quả cam và tương đương với nho hay trong cây nam việt quất [2, 6] Nghiên cứu còn cho thấy, màu của vỏ đậu càng sậm thì hoạt tính của anthocyanin càng cao Đậu đen có hoạt tính chống oxy hóa cao nhất theo sau là các loại đậu như đậu đỏ, đậu vàng và đậu trắng [3]
Thành phần polyphenol trong đậu đen có tác dụng tốt trong điều trị bệnh cao huyết áp Tuy nhiên, một số polyphenol trong đậu đen như tannin sẽ tạo phức với protein và Fe ngăn cản sự hấp thu chất dinh dưỡng
Chất xơ: Đậu đen có hàm lượng lớn chất xơ bao gồm chất xơ tan cũng như chất xơ không tan, thích hợp cho người bị bệnh tiểu đường, cao huyết áp hay mỡ máu Một chén đậu đen đủ cung cấp hơn phân nửa nhu cầu chất xơ của một người trong một ngày Chất xơ tan có khả năng làm chậm và giảm sự hấp thu mỡ qua màng ruột đồng thời kết dính một phần muối mật để đào thải ra ngoài, do đó góp phần làm hạ cholesterol trong máu Trong khi đó, chất xơ không tan có vai trò quan trọng trong việc làm tăng lượng phân, tăng nhu động ruột, chống táo bón, kết dính nhiều loại độc tố để thải ra ngoài giúp giảm nguy cơ một số rối loạn ở ruột già kể cả một số loại ung thư Tác dụng tổng hợp của chất xơ và chất chống oxy hóa có tác dụng làm giảm các loại mỡ xấu LDL và triglycerit [2]
Đậu đen là nguồn vitamin dồi dào, nổi bật với hàm lượng vitamin C cao nhất Ngoài ra, đậu đen còn chứa các loại vitamin thiết yếu khác như vitamin PP, vitamin A, vitamin B2, vitamin B6 (Folate) và vitamin B12 Những loại vitamin này đóng vai trò quan trọng trong nhiều chức năng của cơ thể, bao gồm bảo vệ chống lại các gốc tự do, duy trì hệ miễn dịch khỏe mạnh, hỗ trợ thị lực và thúc đẩy sức khỏe của da, tóc và móng.
Bảng 2.1 : Thành phần dinh dưỡng của đậu đen đã nấu chín [3]
Foods Rating Rule excellent DV>u% OR Density>=7.6 AND DV>% very good DV>P% OR Density>=3.4 AND DV>=5% good DV>%% OR Density>=1.5 AND DV>=2.5%
Tập hợp nhóm vitamin B và những khoáng chất Ca, Mg trong đậu đen thô còn được xem như là những vi chất chống strees giúp làm nhẹ những cơn bốc hỏa ở phụ nữ tiền mãn kinh [2]
Tác dụng sinh học của đậu đen và hợp chất anthocyanin
2.2.1 Vai trò của đậu đen đối với sức khỏe Đậu đen là loại thực phẩm khá phổ biến của nhân dân ta Người ta thường sử dụng hạt đậu đen để nấu xôi, chè và làm thuốc chữa bệnh trong đông y
Đậu đen là vị thuốc Đông y, dùng để bào chế thành đạm đậu xị hoặc nước luộc đậu đen Loại hạt này chứa hoạt tính chống oxy hóa, chống lão hóa, tăng sức đề kháng và miễn dịch Bên cạnh đó, đậu đen còn có khả năng hạ mỡ máu nhờ hàm lượng anbumin và acid béo không bão hòa Theo y học cổ truyền, đậu đen có vị ngọt nhạt, tính bình, mát, bổ gan, thận, bổ huyết, trừ phong, thanh thấp nhiệt, hạ khí, lợi tiểu, giải độc, tiêu khát.
Đậu đen chứa nhiều chất dinh dưỡng có lợi cho sức khỏe Với hàm lượng chất xơ hòa tan và không hòa tan cao, chúng hỗ trợ hiệu quả cho bệnh nhân tim mạch và tiểu đường bằng cách loại bỏ chất béo và cholesterol ra khỏi cơ thể Đậu đen cũng giàu vitamin A, C, B1, B12 và khoáng chất như sắt, mangan, molypden, phốt pho, rất cần thiết cho sự phát triển của cơ thể Nhờ chất lượng và hàm lượng cao của các thành phần dinh dưỡng, đậu đen được đánh giá là nguồn thực phẩm giàu dinh dưỡng, đặc biệt giàu molypden, folate, chất xơ và tryptophan, có khả năng đáp ứng và vượt quá nhu cầu dinh dưỡng hàng ngày của con người.
2.2.2 Hoạt tính chống oxy hóa của hợp chất anthocyanin
2.2.2.1 Quá trình oxy hoá và nguyên nhân gây bệnh do mất cân bằng oxy hoá
Theo các nghiên cứu đã được công bố, khi có sự tăng quá nhiều gốc tự do sẽ gây ra tình trạng viêm nhiễm ở các cơ quan, các bệnh lý như tim mạch, bệnh thần kinh, đục thủy tinh thể, tăng nguy cơ các bệnh ung thư và nhất là sớm xuất hiện hiện tượng lão hoá Cơ quan dễ bị lão hóa nhất chính là lớp da bảo vệ cơ thể, là nơi dễ bị tác động của tia cực tím trong ánh nắng, hứng chịu tác hại của ô nhiễm môi trường cộng thêm lối sống của người thường xuyên bị stress, sai lầm trong dinh dưỡng, thói quen lạm dụng độc chất (như hút thuốc, uống rượu, kể cả dược phẩm) thì lớp da mịn màng của người phụ nữ nhất là da mặt sẽ chóng nhăn, cằn cỗi, không còn sức sống tươi mát do có sự bội tăng gốc tự do gây lão hoá [23]
Các quá trình oxy hóa, diễn ra dưới tác dụng của các gốc tự do, trong tế bào là cần thiết để tạo ra năng lượng hoặc trong các quá trình tổng hợp nucleic acid, protein, hormon
Gốc tự do hay chất oxy hóa là những phân tử hay hợp tử chất có chứa điện tử độc thân Chính do chứa điện tử độc thân mà gốc tự do có hoạt tính rất mạnh, sẵn sàng cướp điện tử (quá trình oxy hóa) của chất mà nó tiếp xúc do đó, hủy hoại nặng nề chất bị nó oxy hóa Gốc tự do được tạo ra trong cơ thể do quá trình trao đổi chất hay được đưa vào từ bên ngoài do vi sinh vật hay virus [23]
Các gốc tự do được tạo thành gồm các gốc có hoạt tính cao như hydroxyl HO , ion sắt (Fe 2+ O), Cu(OH) 2 , những gốc tự do hoạt tính trung bình và yếu như superoxide anion O2•, peroxyl (ROO ), hydrogen peroxide H 2 O 2 , singlet oxy (O 1 ), nitric oxide (NO ), peroxynitrite (ONOO - ), alkoxyl (RO )… Gốc tự do trong tế bào sinh ra trong quá trình sinh dưỡng được kiểm soát chặt chẽ thông qua quá trình kháng oxy hóa nội tại bằng các hợp chất như glutathione, vitamin E, vitamin C và enzyme superoxide dismutase, ngoài ra cơ thể còn có các tế bào như neutrophil, monocyte, B-cell… có khả năng chống lại các yếu tố oxy hóa ngoại lai xâm nhập [7]
Gốc tự do dư thừa sinh ra trong tế bào do mất cân bằng hoạt động hoặc yếu tố bên ngoài (chất độc, vi sinh vật, bức xạ ) có thể phá hủy màng tế bào, làm giảm khả năng bảo vệ trước tác nhân gây bệnh Chúng cũng oxi hóa các nucleic base, gây đột biến và ung thư Ngoài ra, gốc tự do làm hỏng cấu trúc protein mang nhóm SH (chất mang hoặc chất hoạt hóa enzyme trong hô hấp), dẫn đến các bệnh về đường hô hấp nghiêm trọng.
Các gốc tự do dư thừa là nguồn gốc phát sinh các bệnh nguy hiểm nên các nghiên cứu đều hướng tới việc khảo sát khả năng kháng oxy hóa, quét gốc tự do trong quá trình tìm kiếm các hợp chất trong thiên nhiên có khả năng ngăn chặn hoặc chữa bệnh
2.2.2.2 Khả năng kháng oxy hóa của hợp chất anthocyanin và vai trò đối với sức khỏe
Năm 2003 đã có hơn 400 anthocyanin được công bố và đến năm 2006 tổng số anthocyanin được khám phá đã lên tới hơn 550 loại khác nhau Nhiều nghiên cứu cho thấy anthocyanin có lợi cho sức khỏe của con người do có khả năng chống lại nhiều bệnh tật [6] Anthocyanin là đại diện cho những chất chống oxy hóa quan trọng Vài năm gần đây, nhiều tờ báo đã xuất bản các thông tin quan trọng liên quan đến hoạt tính chống oxy hóa ở mức độ invitro của anthocyanin và nhiều chức năng khác cũng như mối tương quan giữa khả năng chống oxy hóa và cấu trúc hóa học của nó Nhiều nghiên cứu cho thấy, anthocyanin có vai trò tích cực trong phòng chống và giảm thiểu nguy cơ mắc bệnh tim và ung thư nhờ vào hoạt động chống oxy hóa, kháng viêm và có hoạt tính chống lại nhiều bệnh tật khác [10]
Các đặc tính dược lý quan trọng của anthocyanin phụ thuộc vào cấu trúc hóa học của chúng, như mức độ glycosyl hóa và số nhóm hydroxy trong phân tử Hoạt tính chống oxy hóa của hợp chất anthocyanin gấp 10 lần hoạt tính của vitamin C, cao hơn nhiều lần so với vitamin E và so với BHA hay β-carotene cũng vẫn cao hơn [2] Đặc biệt, anthocyanin còn có khả năng tăng cường hoạt tính của vitamin C và một số loại flavonoid khác Khả năng chống oxy hoá của các hợp chất anthocyanin được giải thích bằng nhiều cơ chế như loại bỏ các gốc tự do, ngăn cản hoạt động của các enzyme sinh ra gốc tự do hoặc tạo phức với các ion kim loại là xúc tác cho nhiều phản ứng oxy hoá [2] Nhiều công trình nghiên cứu cho thấy, loại rượu đỏ rất tốt cho sức khỏe là do trong quá trình chế biến còn giữ lại nhiều anthocyanin trong vỏ nho
Với khả năng chống oxy hóa mạnh, anthocyanin giúp cơ thể chống lại các bệnh tật sau:
Lão hóa và các bệnh về thần kinh
Nhiều nghiên cứu về tác động của anthocyanin lên bệnh ung thư đã được tiến hành Thử nghiệm anthocyanin chiết từ trái mâm xôi đen Rubus occidentalis L đã kiềm hãm được bệnh ung thư thực quản 30- 60% và 80% đối với ung thư ruột kết Anthocyanin có tác động lên cả giai đoạn đầu và giai đoạn phát triển của bệnh [6] Anthocyanin kiềm hãm sự tăng sinh và nhân đôi của tế bào khối u bằng cách:
Ngăn cản sự phát triển của tế bào tiền ung thư
Tăng tốc độ chuyển hóa các tế bào làm cho tế bào ung thư bị tiêu diệt nhanh hơn
Giảm tiết các chất gây sưng viêm là nguyên nhân gây phát triển khối u
Ức chế sự hình thành các mạch máu nuôi dưỡng khối u
Làm giảm tác động của DNA kích thích sự phát triển ung thư
2.2.3 Khả năng sản xuất và ứng dụng của hợp chất anthocyanin trong sản xuất và đời sống Đã có rất nhiều nghiên cứu về chất màu anthocyanin và tác dụng tốt của anthocyanin đối với sức khỏe của con người Qua đó, cho thấy tín hiệu khả quan về khả năng ứng dụng của chất màu anthocyanin trong nhiều lĩnh vực khác nhau Trong lĩnh vực thực phẩm, anthocyanin được sử dụng rộng rãi trong các sản phẩm thực phẩm và nước uống như là chất tạo màu tự nhiên Sự ra đời của chất màu tự nhiên anthocyanin góp phần tăng sự an toàn cho những sản phẩm thực phẩm cần sử dụng màu để tăng giá trị cảm quan, ngoài ra còn bổ sung thêm thành phần dinh dưỡng như vitamin, khoáng chất, acid hữu cơ, Trước đây, những chiết xuất anthocyanin từ acerola và acai được sử dụng như thành phần chức năng cũng như chất tạo màu cho những loại thức uống isotonic nhằm phát triển thị trường thực phẩm gắn liền với sức khỏe và cuộc sống tốt Theo ACNielsen Global Services (2004), trên toàn thế giới lượng thức uống isotonic và thức uống cung cấp năng lượng bán ra trong năm 2004 tăng 10% so với năm 2003 Trong năm 1996, hơn 77 triệu lít nước giải khát isotonic được bán ra trên thị trường Brazilian Tuy nhiên, khả năng ứng dụng của anthocyanin vào thực phẩm còn bị ảnh hưởng bởi sự kém ổn định của nó do tác động của nhiệt độ, ánh sáng, các tác nhân oxy hóa [21]
Anthocyanin là hợp chất thứ cấp được sử dụng như phụ gia thực phẩm với ký hiệu là E163 Anthocyanin đã được chấp nhận làm chất màu sử dụng trong thực phẩm ở Hoa Kỳ trong danh mục chất màu nước ép trái cây (21 CFR 73.250) hoặc chất màu nước ép rau quả (21 CFR 73.260) [6, 7]
Chất màu anthocyanin từ đậu đen có khả năng tạo ra màu tím cho sản phẩm mà vẫn an toàn và tăng giá trị dinh dưỡng cho sản phẩm Nhưng cho đến nay vẫn chưa có một nghiên cứu nào về khả năng trích ly anthocyanin từ đậu đen và ứng dụng nó vào trong hóa mỹ phẩm
PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM
Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu chất màu từ hạt đậu đen miền Trung (khảo sát hoạt tính kháng oxy hóa và độ bền màu) từ quy trình trích ly anthocyanin trong hai hệ dung môi là nước và ethanol tuyệt đối, ứng dụng để sản xuất phẩm màu thực phẩm và hạn chế tác động đến môi trường
Với mục đích ứng dụng trong ngành thực phẩm, luận văn nghiên cứu này tập trung vào việc khai thác chất màu tự nhiên từ hạt đậu đen Nghiên cứu này hướng đến giải pháp sản xuất chất màu an toàn và lành tính để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng về các sản phẩm thực phẩm tự nhiên.
Nội dung cơ bản của đề tài được trình bày trong hình 3.1 Đậu đen nguyên hạt
Vỏ đậu đen xay nhỏ
Ngâm Khảo sát quá trình ngâm:
- Hoạt tính kháng oxy hóa
Khảo sát quá trình trích ly chất màu anthocyanin
- Tỷ lệ dung môi- nguyên liệu
Hạt đậu đen được ngâm, bóc vỏ Nguyên liệu vỏ hạt đậu đen được tiến hành trích ly với dung môi Sau đó, lọc tách bã Dịch lọc được định mức đến thể tích xác định và đem đánh giá tính chất
Dịch ngâm và dịch chiết chứa hàm lượng anthocyanin được đánh giá bằng phương pháp pH vi sai, chỉ số polymer và nâu hóa, đo màu theo hệ CIE Ngoài ra, hai dịch này còn được đánh giá khả năng kháng oxi hoá theo phương pháp DPPH
Khảo sát quá trình xử lý mẫu hạt đậu đen trước khi đem trích ly chất màu
Ngâm hạt đậu đen và làm sạch vỏ Xác định hàm lượng chất màu bị thất thoát trong dịch ngâm Đánh giá các điều kiện ngâm để giảm lượng thất thoát và thu được hàm lượng chất màu cao nhất.
Khảo sát quá trình trích ly anthocyanin từ hạt đậu đen bằng các hệ dung môi khác nhau
Dung môi được sử dụng là ethanol thực phẩm và nước với các tỷ lệ thay đổi để đánh giá chất lượng dịch màu
Khảo sát sự biến đổi hoạt tính kháng oxy hóa của dịch màu tại các công đoạn của quá trình tách chất màu
Tại các điều kiện ngâm và trích ly chất màu khác nhau, đánh giá khả năng kháng oxi hoá của dịch màu và dịch ngâm
Khảo sát sự biến đổi chất màu và hoạt tính kháng oxi hoá tại các điều kiện xử lý nguyên liệu trước khi chế biến thực phẩm khác nhau
Mô phỏng các điều kiện xử lý nguyên liệu trước khi chế biến thực phẩm khác nhau như ngâm không bóc vỏ, ngâm bóc vỏ và không ngâm để đánh giá khả năng giữ màu và khả năng kháng oxi hoá của đậu đen
Sử dụng đậu đen nguyên hạt được thu hoạch ở Quảng Nam Nguyên liệu sử dụng trong thí nghiệm là vỏ hạt đậu đen Vỏ đậu đen là bộ phận chứa nhiều chất màu và những chất có hoạt tính kháng oxy hóa cao Nếu sử dụng cả hạt thì quá trình trích ly màu không hiệu quả do tốn kém năng lượng và dịch chiết mang theo nhiều tinh bột, đường làm giảm chất lượng màu
3.4.2 Khảo sát điều kiện ngâm
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ngâm được thay đổi để khảo sát:
3.4.3 Khảo sát điều kiện trích ly
Hình 3.2: Hệ thống trích ly anthocyanin
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly được thay đổi để khảo sát:
- Tỷ lệ thể tích dung môi (ml): khối lượng nguyên liệu 9g) (x): 4:1, 6:1, 8:1, 10:1
- Nồng độ dung môi (y): H 2 O, EtOH25, EtOH50, EtOH75, EtOH100
Sử dụng phương pháp luân phiên từng biến, điều kiện được thay đổi tuần tự tương ứng với các thí nghiệm và các thông số khác được giữ cố định Điều kiện thích hợp sẽ được áp dụng cho các thí nghiệm theo sau
Hàm lượng anthocyanin được xác định theo công thức (3.2)
Khả năng kháng oxy hóa được xác định theo công thức (3.6)
3.5 Thiết bị và hóa chất
- Máy đo pH - Bình cầu hai cổ
- Máy đo màu - Becker 1000, 500, 250, 50ml
- Máy đo độ ẩm - Pipet
- Bếp khuấy từ - Ống sinh hàn
Và một số thiết bị cần thiết khác
- CH 3 CO 2 Na.3H 2 O - CH 3 OH
Và một số hóa chất cần thiết khác
Mẫu được xác định ẩm độ bằng máy đo độ ẩm OHAUS- MT45 Các thông số cài đặt:
- Thời gian: 0.0 (ở chế độ mặc định, máy sẽ cho kết quả khi khối lượng mẫu không đổi)
Các thí nghiệm được thực hiện nhiều lần Độ ẩm trung bình được xác định bằng cách lấy trung bình kết quả của các lần thí nghiệm n u w n i
1 (3.1) với w: độ ẩm trung bình (%) w i : độ ẩm các lần thí nghiệm (%) n: số lần thí nghiệm
3.6.2 Xác định hàm lượng anthocyanin theo phương pháp pH vi sai
Hàm lượng anthocyanin trong bột được xác định theo phương pháp pH vi sai và được tính quy theo cyanidin-3-glucoside Cyanidin-3-glucoside được chọn vì đây là dạng phổ biến của anthocyanin trong tự nhiên
Phương pháp pH vi sai dựa vào sự chuyển đổi thành các cấu trúc khác nhau theo pH của các sắc tố anthocyanin, và thể hiện rõ qua phổ hấp thu khác nhau tương ứng Dạng oxonium có màu tồn tại ở pH 1.0 và dạng hemiketal không màu ở pH 4.5 Phương pháp này vừa nhanh và dễ dàng định lượng được các monomer anthocyanin
Hình 3.3: Cấu trúc chuyển hóa giữa dạng flavylium cation (A) và hemiketal (B)
Hòa tan hoàn toàn 1.86g KCl vào 980ml nước cất trong beaker Đo pH bằng máy đo pH hiệu Schott Lab85 và chỉnh về pH 1.0 bằng dung dịch HCl 20% Bảo quản trong chai kín để sử dụng sau Trước khi sử dụng nên kiểm tra và chỉnh về pH 1.0
Hòa tan hoàn toàn 54.43g CH3CO 2 Na.3H 2 O vào 960ml nước cất trong beaker Đo pH bằng máy đo pH hiệu Schott Lab85 và chỉnh về pH 4.5 bằng dung dịch HCl 20% Bảo quản trong chai kín để sử dụng sau Trước khi sử dụng nên kiểm tra và chỉnh về pH 4.5
3.6.2.3 Xác định hàm lượng anthocyanin
Xác định quang phổ hấp thu cực đại ( λ vis max )
Chỉnh đường nền bằng nước cất trong khoảng bước sóng từ 400 đến 700nm Chuẩn bị dịch chiết vỏ đậu đen với nước cất với thể tích 100ml Đổ dịch đã pha vào cuvet và đo phổ hấp thụ bằng máy quang phổ trong dải bước sóng từ 400 đến 700nm (phổ hấp thụ cực đại của anthocyanin nằm trong khoảng từ 500 đến 550nm) Bước sóng hấp thụ cực đại là bước sóng tương ứng với độ hấp thụ A cao nhất được đo được.
Xác định độ pha loãng mẫu (DF)
Xác định độ pha loãng mẫu thích hợp bằng dung dịch đệm pH 1.0 để độ hấp thu tại bước sóng cực đại (540nm) nằm trong khoảng tuyến tính trên đồ thị quan hệ giữa độ hấp thu và hàm lượng anthocyanin (độ hấp thu thường có giá trị từ 0.2 đến 1.2)
Pha loãng mẫu theo độ pha loãng vừa xác định được bằng dung dịch đệm pH 1.0 và dung dịch đệm pH 4.5
Xác định hàm lƣợng anthocyanin
Pha loãng dịch ngâm và dịch trích ly thu được sau khi lọc (M d ) theo độ pha loãng DF xác định ở phần trên bằng dung dịch đệm pH 1.0 (M1) và dung dịch đệm pH 4.5 (M2), để mẫu đạt cân bằng trong 15phút
Phương pháp thực nghiệm
Sử dụng đậu đen nguyên hạt được thu hoạch ở Quảng Nam Nguyên liệu sử dụng trong thí nghiệm là vỏ hạt đậu đen Vỏ đậu đen là bộ phận chứa nhiều chất màu và những chất có hoạt tính kháng oxy hóa cao Nếu sử dụng cả hạt thì quá trình trích ly màu không hiệu quả do tốn kém năng lượng và dịch chiết mang theo nhiều tinh bột, đường làm giảm chất lượng màu
3.4.2 Khảo sát điều kiện ngâm
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ngâm được thay đổi để khảo sát:
3.4.3 Khảo sát điều kiện trích ly
Hình 3.2: Hệ thống trích ly anthocyanin
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly được thay đổi để khảo sát:
- Tỷ lệ thể tích dung môi (ml): khối lượng nguyên liệu 9g) (x): 4:1, 6:1, 8:1, 10:1
- Nồng độ dung môi (y): H 2 O, EtOH25, EtOH50, EtOH75, EtOH100
Áp dụng phương pháp luân phiên từng biến, các điều kiện thí nghiệm được thay đổi tuần tự theo từng thí nghiệm, trong khi các thông số khác được giữ cố định Điều kiện tối ưu được xác định ở mỗi thí nghiệm sẽ được áp dụng cho các thí nghiệm tiếp theo.
Hàm lượng anthocyanin được xác định theo công thức (3.2)
Khả năng kháng oxy hóa được xác định theo công thức (3.6)
Thiết bị và hóa chất
- Máy đo pH - Bình cầu hai cổ
- Máy đo màu - Becker 1000, 500, 250, 50ml
- Máy đo độ ẩm - Pipet
- Bếp khuấy từ - Ống sinh hàn
Và một số thiết bị cần thiết khác
- CH 3 CO 2 Na.3H 2 O - CH 3 OH
Và một số hóa chất cần thiết khác
Phương pháp đánh giá
Mẫu được xác định ẩm độ bằng máy đo độ ẩm OHAUS- MT45 Các thông số cài đặt:
- Thời gian: 0.0 (ở chế độ mặc định, máy sẽ cho kết quả khi khối lượng mẫu không đổi)
Các thí nghiệm được thực hiện nhiều lần Độ ẩm trung bình được xác định bằng cách lấy trung bình kết quả của các lần thí nghiệm n u w n i
1 (3.1) với w: độ ẩm trung bình (%) w i : độ ẩm các lần thí nghiệm (%) n: số lần thí nghiệm
3.6.2 Xác định hàm lượng anthocyanin theo phương pháp pH vi sai
Hàm lượng anthocyanin trong bột được xác định theo phương pháp pH vi sai và được tính quy theo cyanidin-3-glucoside Cyanidin-3-glucoside được chọn vì đây là dạng phổ biến của anthocyanin trong tự nhiên
Phương pháp pH vi sai dựa vào sự chuyển đổi thành các cấu trúc khác nhau theo pH của các sắc tố anthocyanin, và thể hiện rõ qua phổ hấp thu khác nhau tương ứng Dạng oxonium có màu tồn tại ở pH 1.0 và dạng hemiketal không màu ở pH 4.5 Phương pháp này vừa nhanh và dễ dàng định lượng được các monomer anthocyanin
Hình 3.3: Cấu trúc chuyển hóa giữa dạng flavylium cation (A) và hemiketal (B)
Hòa tan hoàn toàn 1.86g KCl vào 980ml nước cất trong beaker Đo pH bằng máy đo pH hiệu Schott Lab85 và chỉnh về pH 1.0 bằng dung dịch HCl 20% Bảo quản trong chai kín để sử dụng sau Trước khi sử dụng nên kiểm tra và chỉnh về pH 1.0
Hòa tan hoàn toàn 54.43g CH3CO 2 Na.3H 2 O vào 960ml nước cất trong beaker Đo pH bằng máy đo pH hiệu Schott Lab85 và chỉnh về pH 4.5 bằng dung dịch HCl 20% Bảo quản trong chai kín để sử dụng sau Trước khi sử dụng nên kiểm tra và chỉnh về pH 4.5
3.6.2.3 Xác định hàm lượng anthocyanin
Xác định quang phổ hấp thu cực đại ( λ vis max )
Chuẩn chỉnh đường cơ sở sử dụng nước cất từ bước sóng 400 đến 700nm Chuẩn bị 100ml dịch chiết vỏ đậu đen bằng nước cất Cho dịch chiết vào cuvet và tiến hành quét quang phổ trong dải bước sóng từ 400 đến 700nm Bước sóng hấp thu cực đại của anthocyanin nằm trong khoảng từ 500 đến 550nm Bước sóng hấp thu cực đại được ghi nhận là bước sóng mà giá trị độ hấp thu A đo được đạt giá trị cao nhất.
Xác định độ pha loãng mẫu (DF)
Xác định độ pha loãng mẫu thích hợp bằng dung dịch đệm pH 1.0 để độ hấp thu tại bước sóng cực đại (540nm) nằm trong khoảng tuyến tính trên đồ thị quan hệ giữa độ hấp thu và hàm lượng anthocyanin (độ hấp thu thường có giá trị từ 0.2 đến 1.2)
Pha loãng mẫu theo độ pha loãng vừa xác định được bằng dung dịch đệm pH 1.0 và dung dịch đệm pH 4.5
Xác định hàm lƣợng anthocyanin
Pha loãng dịch ngâm và dịch trích ly thu được sau khi lọc (M d ) theo độ pha loãng DF xác định ở phần trên bằng dung dịch đệm pH 1.0 (M1) và dung dịch đệm pH 4.5 (M2), để mẫu đạt cân bằng trong 15phút
Để hiệu chỉnh máy quang phổ, nước cất được sử dụng để hiệu chỉnh điểm 0 tại bước sóng hấp thụ cực đại của hợp chất (λ vis max ) và 700nm (đo độ đục) Sau đó, độ hấp thụ của các dung dịch M1 và M2 được đo tại hai bước sóng này để xác định giá trị hấp thụ của các hợp chất có trong dung dịch.
Hàm lượng anthocyanin trong dịch ngâm và dịch trích được xác định theo công thức: a dd (mg/l) = l
(3.2) với: A: mật độ quang (độ hấp thu của anthocyanin)
A = (A λvis max – A 700nm ) pH 1.0 – (A λvis max – A 700nm ) pH 4.5
MW = 449.2g/mol : khối lượng phân tử của cyanidin-3-glucoside
DF: độ pha loãng ; l: bề dày cuvet (cm) ε = 26900: Hệ số hấp thu phân tử của cyanidin-3-glucosdie (l.mol -1 cm -1 )
3.6.3 Theo dõi chất lượng màu theo phương pháp polyanthocyanin
Chất màu anthocyanin sẽ liên kết với bisulfite tạo thành dẫn xuất acid sulfonic không màu Các phức màu polymer anthocyanin- tannin chống lại tác dụng tẩy màu của bisulfite, trong khi đó, các monomer sẽ bị tẩy màu Độ hấp thu tại bước sóng 420nm của mẫu chứa bisulfite đóng vai trò là một chỉ số quá trình nâu hoá Cường độ màu là tổng độ hấp thu tại bước sóng vis-max và tại 420nm Tỷ số giữa chất màu bị polymer hoá và cường độ màu thể hiện phần trăm chất màu nguyên liệu bị polymer hoá
Chỉ số phân hủy các chất màu anthocyanin rất hữu ích để theo dõi chất lượng màu trong các thực phẩm ứng dụng chất màu này
Hình 3.4: Phản ứng giữa anthocyanin và bisulfite [32]
Dung dịch bisulfite: Hòa tan hoàn toàn 1g K 2 S 2 O 5 trong 5ml nước cất Dung dịch chỉ sử dụng trong ngày
3.6.3.3 Xác định sự biến đổi anthocyanin
Pha loãng dịch (M d ) bằng nước cất theo độ pha loãng DF vừa xác định được ở phần trên (M*) Hút 2.8 ml dung dịch M* vào 2 cuvet, thêm vào cuvet thứ nhất 0.2 ml dung dịch bisulfit, 0.2ml nước cất được thêm vào cuvet còn lại, để mẫu ổn định trong thời gian 15 phút Đo độ hấp thu của hai mẫu vừa pha tại các bước sóng (λ vis max ), 420nm và 700nm
Phần trăm độ màu polyme được tính theo công thức sau:
CD: color density (dùng cho mẫu pha với nước cất)
CD A 420 nm A 700 nm A vis max A 700 nm
PC: polymeric color (dùng cho mẫu pha với dung dịch bisulfite)
PC A 420 nm A 700 nm A vis max A 700 nm
3.6.4 Phương pháp đo màu theo hệ CIE
Việc nghiên cứu đặc tính của màu sắc theo một hệ thống là rất cần thiết trong đánh giá khách quan về sự khác biệt màu sắc cũng như hàm lượng các chất màu Các hệ thống đo màu chủ yếu dựa trên sự cảm thụ màu sắc của mắt khi bị ánh sáng có các cường độ và bước sóng khác nhau kích thích Hệ thống được sử dụng rộng rãi nhất để đánh giá màu sắc nói chung và các sản phẩm thực phẩm nói riêng là hệ thống CIE (Commision International de l’Eclairage)
Dựa trên cơ chế phản xạ ánh sáng từ bề mặt có màu, mọi màu sắc đều có thể biểu diễn thành hỗn hợp của ba màu cơ bản: đỏ (red), xanh lá (green) và xanh da trời (blue) với tỷ lệ thích hợp Phương pháp này đo lường màu sắc bằng cách kích thích ba giá trị màu giống như cảm nhận của mắt người hoặc đo phổ phản xạ Phương pháp này giúp người quan sát theo dõi cường độ màu của các sản phẩm ứng dụng màu anthocyanin một cách trực quan và nhanh chóng.
Hai không gian màu thuộc hệ thống CIE được sử dụng phổ biến nhất là CIE - Lab và CIE - LCh [32, 36]
Hình 3.5: Không gian màu CIELab và IELCh
Không gian màu CIE - Lab Để thuận lợi cho việc tính toán và so sánh các màu với nhau, năm 1976 CIE giới thiệu một hệ thống sắp xếp màu sắc CIELab Trong đó sử dụng 3 thông số:
L: độ sáng a: tọa độ màu trên trục đỏ- lục b: tọa độ màu trên trục vàng- lam
Giao điểm của 2 trục a và b là điểm vô sắc (đen, ghi, trắng tùy thuộc vào độ sáng) Những đoạn có cùng tông màu trong mặt phẳng ab nằm trên một đoạn thẳng kéo dài từ điểm trung tâm ra phía ngoài Trục độ sáng L có giá trị từ 0, ứng với màu đen đến 100 ứng với màu trắng Những màu có cùng độ sáng nằm trên mặt phẳng song song với mặt phẳng giấy
Hình 3.6: Không gian màu CIELab
Không gian màu CIE - LCh
Không gian màu LCh sử dụng chung biểu đồ với không gian màu Lab nhưng thay vì sử dụng trục tọa độ vuông thì nó lại sử dụng trục tọa độ hình trụ Trong không gian màu này L biểu thị độ sáng giống với L trong không gian màu Lab, C là cường độ màu và h là góc tông màu Giá trị góc tông màu h được xác định khởi điểm tại trục a và được tính bằng đơn vị độ Mắt người có thể nhận biết được sự khác biệt giữa hai màu sắc khi giá trị góc màu h của chúng khác nhau 1 o Giá trị cường độ màu C bằng 0 ngay tại tâm và gia tăng tùy thuộc khoảng cách từ tọa độ màu đến tâm Ví dụ một chất màu đỏ với độ pha loãng khác nhau cho màu từ hồng đến đỏ, các mẫu pha loãng này sẽ có cùng góc màu h nhưng giá trị cường độ màu C sẽ tăng dần, điều này có nghĩa giá trị cường độ màu C liên quan đến hàm lượng chất màu có trong mẫu
Các giá trị C và h được xác định từ a và b theo công thức:
Hình 3.7: Không gian màu CIE-LCh
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN
Khảo sát sơ bộ nguyên liệu
Việc sử dụng đậu đen nguyên hạt để tách chất màu gây nhiều khó khăn trong quá trình xử lý cũng như hao phí dung môi, nhiên liệu tách chiết Như các khảo sát sơ bộ trước đây của nhóm, nguồn thu chất màu hiệu quả nhất vẫn nằm ở vỏ hạt đậu đen Lõi hạt sau khi tách vỏ có thể sử dụng chế biến những dạng thực phẩm khác Đậu đen được trồng khắp nơi và mỗi vùng có đặc trưng khác nhau, ảnh hưởng đến chất lượng của chất màu thu được Đậu Quảng Nam có đặc trưng là hạt nhỏ, chắc và nhân xanh nên ngâm phải mất hơn 10h mới tách vỏ được Trong khi đó, đậu đen miền Nam hạt to hơn, vỏ dễ dàng bong ra sau khi ngâm 3- 4 giờ Có thể do cấu trúc hạt có khác biệt nên độ bám của vỏ cũng khác nhau Vỏ đậu đen miền Nam cấu trúc dễ hấp thu nước nên bong nhanh và vỏ có độ ẩm cao đến 65.24% [25] Trong khi đó, vỏ đậu Quảng Nam sau 10h ngâm, tách thì độ ẩm cũng chỉ 61.2% (bảng 4.1) Ẩm độ được xác định cho 2 dạng nguyên liệu cơ bản là đậu đen nguyên hạt và vỏ đậu đen Đồng thời tiến hành xác định độ tro của 2 dạng nguyên liệu nói trên
Bảng 4.1: Độ ẩm, độ tro của nguyên liệu
Chỉ tiêu Hạt đậu đen Vỏ đậu đen w (%) 0.13 61.2 Độ tro (%) 8.9 0.5 Độ ẩm trung bình của nguyên liệu (hạt đậu đen) rất thấp 0.13% do đậu đen sau khi thu hoạch đã được hút chân không trước khi đóng gói bảo quản nhằm đảm bảo trong suốt quá trình thí nghiệm Riêng ẩm độ trung bình của vỏ đậu đen khá cao, vì vậy sau khi bóc vỏ cần sử dụng ngay để tránh làm hư hỏng nguyên liệu hay có thể bảo quản trong tủ đông ở -5 o C trong vòng 1 ngày để tránh mất mát anthocyanin có trong vỏ đậu.
Xây dựng quy trình trích ly dịch chất màu
4.2.1 Xác định phổ hấp thu cực đại
Tiến hành xác định quang phổ hấp thu cực đại của dịch chiết ethanol từ vỏ đậu đen Phương pháp đã được trình bày trong phần 3.4.2.3
Kết quả phổ hấp thu của dịch chiết từ vỏ đậu đen miền Trung cho thấy có 2 peak tại 540 và 662nm Peak tại 540nm nằm trong khu vực màu đỏ, chính là khu vực đặc trưng của họ anthocyanin Peak 662nm tương ứng với màu xanh, góp phần trong sự tạo ánh màu đỏ tím của hỗn hợp Tuy nhiên vai trò tạo màu chính trong hạt đậu đen chủ yếu từ anthocyanin nên các khảo sát sẽ tập trung đánh giá tại bước sóng hấp thu cực đại λ = 540nm
So sánh giữa phổ dịch chiết ethanol từ vỏ đậu của hai nguồn nguyên liệu khác nhau thì thấy có sự tương đồng ở hai peak hấp thu Tuy nhiên, với đậu đen miền Nam thì peak vùng đặc trưng của anthocyanin có độ hấp thu cao và rõ rệt hơn hẳn
Sự khác nhau này có thể do thổ nhưỡng tạo nên
Với dung môi chiết là ethanol tuyệt đối thì dịch chiết thu được có màu tím Để đánh giá dịch chiết theo màu sắc khả kiến tổng thể, sử dụng phương pháp đo màu với hệ thống CIE- LCh
(nm) Đậu miền Nam ( chiết ethanol) Đậu Quảng Nam (chiết ethanol )) Đậu Quảng Nam (ngâm))
Hình 4.1: Phổ hấp thu dịch chiết ethanol từ vỏ đậu đen
Hình 4.1: Phổ hấp thu dịch chiết ethanol từ vỏ đậu đen
4.2.2 Đánh giá khả năng kháng oxy hóa của dịch chiết màu tính trên hàm lƣợng anthocyanin
Mẫu được xác định hàm lượng tổng anthocyanin, sau đó pha loãng ra các nồng độ anthocyanin từ 0.05- 100mg/l Lần lượt kiểm tra khả năng kháng oxy hóa dựa trên phương pháp DPPH Kết quả được trình bày trong bảng 4.2 và hình 4.2 Số liệu chi tiết được trình bày trong phụ lục 1
Bảng 4.2: Khả năng kháng oxy hóa của dịch chiết từ vỏ đậu đen tính trên hàm lượng anthocyanin (phương pháp thử nghiệm DPPH)
Hình 4.2: So sánh khả năng kháng oxy hóa của anthocyanin từ vỏ đậu đen và ascorbic acid theo phương pháp DPPH
Kết quả kiểm tra khả năng kháng oxy hóa của anthocyanin chiết xuất từ vỏ đậu đen thông qua phương pháp đánh bắt gốc tự do DPPH cho thấy hoạt tính này khá cao, gần tương đương với acid ascorbic Khả năng kháng oxy hóa tăng theo nồng độ chiết xuất, đạt gần 100% ở nồng độ trên 5mg/l.
Vo dau den Vitamine C logC
% Q thay đổi không đáng kể Tuy nhiên, hoạt tính kháng oxy hóa thay đổi rất lớn giữa các nồng độ 1, 0.5 và 0.01mg/l Qua xác định nồng độ ức chế 50% thu được kết quả
IC 50 của anthocyanin từ vỏ đậu đen khoảng 3.6mg/l (IC 50 = 3.6 ± 0.4mg/l) thấp hơn
IC 50 của ascorbic acid (4.2mg/l) Dựa trên các kết quả đạt được ở trên, chọn 3 nồng độ anthocyanin 1, 0.5 và 0.1mg/l để tiến hành khảo sát hoạt tính kháng oxy hóa đối với từng mẫu dịch ngâm và dịch chiết
Anthocyanin là họ chất có khả năng kháng oxy hóa rất cao và chúng có mặt trong rất nhiều đối tượng thực vật Tuy nhiên, quá trình phân tách anthocyanin tinh khiết là khó khăn và tốn kém Bên cạnh đó, các chất khác đi kèm trong chiết xuất cũng có khả năng tạo nên hoạt tính kháng oxy hóa Chính vì vậy khi khảo sát hoạt tính kháng oxy hóa ứng với từng mẫu dịch chiết, tiến hành giữ cố định 3 nồng độ 1, 0.5 và 0.1mg/l để đánh giá sự ảnh hưởng của anthocyanin theo từng điều kiện chiết cùng với ảnh hưởng của các chất đi kèm trong chiết xuất.
Khảo sát điều kiện ngâm trước trích ly
Theo kết quả tối ưu thu được từ khảo sát đối với hạt đậu đen miền Nam [25], tiến hành giữ nguyên các điều kiện thí nghiệm chỉ thay đổi thời gian ngâm cho phù hợp với tính chất nguyên liệu Tiến hành khảo sát luân phiên ảnh hưởng giữa thời gian ngâm (10, 14, 18h), nhiệt độ ngâm (30 o C, 60 o C), dung môi trích lyxx (H 2 O ,
EtOH100) lên hàm lượng anthocyanin thất thoát, độ bền màu và khả năng kháng oxy hóa của dịch ngâm và dịch chiết Điều kiện thí nghiệm:
Tỷ lệ nước ngâm/ đậu đen (x n ) : 3/1 (ml/g)
Thời gian trích ly : 45phút
Tỷ lệ trích ly (x) : 8:1 (ml:g)
4.3.1 Khảo sát với dịch ngâm
Bảng 4.3: Ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ ngâm lên hàm lượng anthocyanin của dịch ngâm
Thời gian ngâm 10h 14h 18h a dịch ngâm
10 14 18 thời gian ngâm (h) a (mg/l) ngâm 30độ ngâm 60độ
Khi ngâm đậu đen trong nước, có thể thấy rõ chất màu thất thoát ra đáng kể trong nước ngâm Thời gian ngâm càng tăng từ 10 đến 18h thì hàm lượng anthocyanin thất thoát ra dịch ngâm càng tăng Ngâm ở nhiệt độ cao (60 o C) làm tăng sự thất thoát anthocyanin ra nước ngâm Với thời gian ngâm 10h thì khi ngâm ở nhiệt độ cao 60 o C hàm lượng anthocyanin thất thoát ra dịch ngâm (300.15 mg/l) cao hơn 1.003 lần khi ngâm ở nhiệt độ thường 30 o C (299.23mg/l) Khi tăng thời gian ngâm lên 14h và 18h thì hàm lượng anthocyanin thất thoát ra dịch ngâm tăng 1.02 lần và 1.08 lần so với khi ngâm 10h ở 30 o C và tương ứng hàm lượng anthocyanin tăng 1.05 lần và 1.2 lần so với ngâm 10h (ở 60 o C) Điều này chứng tỏ khi tăng thời gian ngâm và nhiệt độ ngâm làm tăng sự thất thoát anthocyanin ra nước ngâm và tác động rất đáng kể lên hàm lượng dịch chiết
Nước ngâm thấm vào làm trương nở cấu trúc vỏ và hạt nên quá trình khuếch tán các chất ra dung môi nhiều hơn Thời gian ngâm tăng khiến dung môi càng có
Hình 4.3: Hàm lượng anthocyanin của dịch ngâm theo thời gian ngâm và nhiệt độ ngâm nhiều thời gian thấm vào tế bào vỏ đậu và lôi kéo anthocyanin đi ra dung dịch, làm cho lượng anthocyanin thất thoát ra tăng theo, chính vì vậy mà lượng anthocyanin trong dịch chiết còn lại rất thấp Sự giảm hàm lượng chất màu trong dịch chiết không chỉ do thất thoát anthocyanin ra nước ngâm mà bởi sự biến tính của anthocyanin do bản chất không bền
Bảng 4.4: Ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ ngâm lên chỉ số polyanthocyanin của dịch ngâm
Thời gian ngâm lâu không chỉ làm thất thoát hàm lượng anthocyanin mà còn làm tăng chỉ số polyanthocyanin Sau thời gian ngâm khá dài 10- 18h, dịch ngâm có màu sắc xấu đi, xu hướng ngả sang màu vàng và nâu Hiện tượng này do sự polymer hóa của anthocyanin với các polyphenol khác trong hệ gây ra hiện tượng nâu hóa chất màu Hình 4.4 cho thấy chỉ số nâu hóa của dịch ngâm tăng theo thời gian ngâm do sự biến tính anthocyanin Chỉ số nâu hóa P% tăng 1.33 lần và 1.77 lần khi tăng thời gian ngâm từ 10h lên 14h và 18h ở nhiệt độ thường 30 o C Khi tăng nhiệt độ lên 60 o C với cùng thời gian ngâm 10h thì chỉ số nâu hóa P% cũng tăng 1.44 lần Tuy nhiên khi ở cùng nhiệt độ ngâm 60 o C, thay đổi thời gian ngâm 10-18h
Hình 4.4: Chỉ số polyanthocyanin của dịch ngâm theo thời gian ngâm và nhiệt độ ngâm
Bảng 4.5: Giá trị đo màu của dịch ngâm
Quan sát màu sắc trong dịch ngâm ở nhiệt độ 30 o C và 60 o C có thể thấy dịch ngâm ở nhiệt độ thấp có độ sáng và cường độ màu tương đương với dịch ngâm ở nhiệt độ cao Tuy nhiên theo thời gian tăng (lên đến 18h) thì có sự khác biệt rõ về góc màu h
Anthocyanin là chất tan trong nước, dưới nhiệt độ thích hợp sẽ dễ dàng đi vào dung dịch hơn Với thời gian ngắn (khoảng 10h) tốc độ thất thoát tương tự nhau thể hiện qua độ sáng L và cường độ màu C tương đương Điểm đáng lưu ý chính là khác biệt giá trị góc màu h giữa các mẫu khảo sát Thành phần hỗn hợp chiết khác biệt sẽ làm lệch giá trị h này Khi tăng thời gian ngâm từ 10- 18h thì giá trị góc màu h thay đổi đối với 2 nhiệt độ ngâm Chính vì vậy, ngâm nước nóng sẽ khơi mào, thúc đẩy cho quá trình thoát ra dung dịch của anthocyanin dễ dàng hơn và thành phần dịch ngâm khác nhau
Sự tác động nhiệt này ảnh hưởng lên chất lượng của anthocyanin thất thoát ra trong dịch ngâm Ánh màu hay góc màu h của dịch ngâm do bị tủa màu nâu của quá trình polymer hóa và phân hủy nên làm màu sắc của dịch ngâm có xu hướng mất dần ánh đỏ và ngả sang vàng nên màu sắc dịch ngâm ở 18h có sự khác biệt Đây chính là hiện tượng “browing hóa” của anthocyanin và có thể thấy rõ qua độ polymer hóa tăng (Hình 4.4) Góc màu h cũng phụ thuộc vào nhiệt độ Ở nhiệt độ
30 o C hoặc 60 o C, góc màu h phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ ngâm, bởi vì có sự biến đổi hoặc phân hủy các chất trong dịch ngâm
Như vậy, nhiệt độ ngâm ảnh hưởng lớn đến sự thất thoát anthocyanin trong dịch ngâm Tuy nhiên, sự ảnh hưởng của nhiệt độ ngâm lên lượng anthocyanin thất thoát lại phụ thuộc khá nhiều vào yếu tố thời gian ngâm Kết quả khảo sát cho thấy, nồng độ anthocyanin thất thoát nhỏ nhất là 299.23mg/l ứng với thời gian ngâm 10h ở nhiệt độ ngâm 30 o C Đậu đen hay anthocyanin từ đậu đen được đánh giá là nguồn hợp chất kháng oxy hóa cao Khảo sát cũng đánh giá khả năng kháng oxy hóa của dịch ngâm Để đánh giá ảnh hưởng của các thành phần phụ, nồng độ anthocyanin tổng trong mẫu đo được đưa vào với nồng độ như nhau
Bảng 4.6: Ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ ngâm lên hoạt tính kháng oxy hóa của dịch ngâm
30 độ- ngâm 1mg/l 30 độ- ngâm 0.5mg/l 30 độ- ngâm 0.1mg/l
60 độ- ngâm 1mg/l 60 độ- ngâm 0.5mg/l 60 độ- ngâm 0.1mg/l
Hình 4.5: Hoạt tính kháng oxy hóa của dịch ngâm theo thời gian ngâm
Theo hình 4.5 nhìn chung hoạt tính kháng oxy hóa có xu hướng giảm khi tăng thời gian ngâm và nhiệt độ ngâm Đối với mẫu ngâm khi xác định ở nồng độ anthocyanin là 1mg/l, hoạt tính kháng oxy hóa thay đổi không đáng kể khi thay đổi thời gian và nhiệt độ ngâm Tuy nhiên đối với mẫu ngâm có nồng độ 0.5mg/l và 0.1mg/l có thể thấy hoạt tính kháng oxy hóa thay đổi rõ rệt Khi tăng thời gian ngâm từ 10 đến 18h, hoạt tính kháng oxy hóa của mẫu ngâm có nồng độ anthocyanin 0.5mg/l ở 30 o C lại giảm đến 35% (89.57- 54.49%) Tương tự với mẫu ngâm có nồng độ 0.1mg/l ở 30 o C hoạt tính kháng oxy hóa cũng giảm đi 15% (30.61- 15.62%) Ở nhiệt độ ngâm 60 o C, sự tăng thời gian ngâm cũng làm giảm hoạt tính kháng oxy hóa Điều này cho thấy khi tăng thời gian ngâm 10- 18h thì các thành phần dịch ngâm có thay đổi và ảnh hưởng đến hoạt tính tổng
Bên cạnh yếu tố thời gian, nhiệt độ ngâm cũng ảnh hưởng đáng kể đến hoạt tính kháng oxy hóa Tổng quát có thể thấy các giá trị kháng oxy hóa của điều kiện ngâm 60 o C đều thấp hơn so với mẫu tương đương ở nhiệt độ ngâm 30 o C và độ chênh lệch từ 8- 20% Các thử nghiệm với mẫu ngâm pha loãng ở nồng độ anthocyanin 0.5mg/l và 0.1mg/l cho giá trị càng rõ rệt
Khảo sát khả năng kháng oxy hóa của dịch ngâm cho thấy thời gian ngâm càng lâu, nhiệt độ ngâm càng cao thì dẫn đến suy giảm hoạt tính kháng oxy hóa của dịch ngâm một cách đáng kể Nếu muốn sử dụng dịch ngâm như tác nhân tạo màu hay dịch màu có hoạt tính thì cần cân đối giữa 2 yếu tố này Kết quả cho thấy khả năng kháng oxy hóa tốt nhất là ở mẫu ngâm 10h, nhiệt độ 30 o C và đó cũng là mẫu ngâm ít thất thoát hàm lượng anthocyanin nhất
4.3.2 Khảo sát với dịch chiết
Trên cơ sở đã khảo sát hàm lượng anthocyanin (a), chỉ số polyanthocyanin (P%) và khả năng kháng oxy hóa (Q%) của dịch ngâm ứng với thay đổi nhiệt độ ngâm (30 o C, 60 o C) và thời gian ngâm (10h, 14h, 18h), tiếp tục tiến hành trích ly với dung môi H 2 O và EtOH
Bảng 4.7: Ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ ngâm lên hàm lượng anthocyanin của dịch chiết
Thời gian ngâm 10h 14h 18h a dịch chiết
Hình 4.6: Hàm lượng anthocyanin của dịch chiết theo thời gian ngâm và nhiệt độ ngâm
Kết quả thực nghiệm cho thấy, có sự khác biệt rõ rệt về xu hướng thoát ra của anthocyanin trong quá trình chiết khi xử lý ngâm mẫu ở nhiệt độ 30 o C và 60 o C Điều này phù hợp với kết quả của quá trình ngâm Khi tăng thời gian ngâm, lượng anthocyanin thất thoát nhiều hơn nên lượng còn lại trong quá trình chiết sẽ giảm Khi ngâm mẫu ở 30 o C, thời gian ngâm càng dài khiến cho lượng anthocyanin chiết được trong mỗi gam vỏ đậu càng giảm Giá trị anthocyanin cực đại chiết được là 85.06mg/l (dung môi nước) và 144.28mg/l (dung môi ethanol) đạt được tại tn 10h Khi ngâm thêm 8h thì lượng anthocyanin chiết được đã giảm 1.12 lần (75.90mg/l) và 1.2 lần (119.93mg/l) tương ứng với dung môi nước và ethanol so với tại 10h
Nhiệt độ ngâm tăng cao, hàm lượng anthocyanin thoát ra khi chiết bằng ethanol tăng nhẹ, nhưng với dung môi nước lại giảm Có thể sự trương nở của các thành phần trong quá trình ngâm đã làm cản trở sự thoát ra của chất màu Mức độ tương quan của lượng anthocyanin thu được trong quá trình chiết được trình bày trong bảng 4.8
Bảng 4.8: Tỷ lệ phần trăm lượng anthocyanin thu được trong dịch chiết
Hình 4.7: Tỷ lệ phần trăm hàm lượng anthocyanin của dịch chiết
Quá trình trích ly dịch màu
4.4.1 Ảnh hưởng của nồng độ dung môi trích ly Điều kiện thí nghiệm :
Tỷ lệ trích ly (x) : 8:1 (ml:g)
Thời gian trích ly (t) : 45phút
Nồng độ dung môi(y) : H2O, EtOH25, EtOH50, EtOH75, EtOH100
Bảng 4.12: Ảnh hưởng của nồng độ ethanol tới các thông số của dịch chiết
Nồng độ ethanol (y) H2O EtOH25 EtOH50 EtOH75 EtOH100 a (mg/l) 85.06 149.39 187.86 174.04 133.76
Hình 4.11: Hàm lượng anthocyanin và chỉ số polyanthocyanin của dịch chiết theo nồng độ ethanol
Khảo sát cho thấy hàm lượng anthocyanin trong dịch màu có xu hướng tăng theo nồng độ ethanol và đạt cực đại tại nồng độ EtOH50, sau đó giảm dần đến nồng độ EtOH100 Đồng thời, giá trị polyanthocyanin cũng có xu hướng giảm dần theo nồng độ ethanol (Hình 4.11) Với EtOH50, hàm lượng anthocyanin trong dịch màu đạt cực đại (187.86mg/l) gấp 1.4 lần so với khi dùng EtOH100 (133.76mg/l) Chỉ số polyanthocyanin lại giảm theo nồng độ ethanol trong dung môi trích ly và thay đổi không đáng kể nữa khi tăng nồng độ ethanol lên hơn 50%
Khi thay đổi nồng độ ethanol, màu sắc外观 sẽ có sự khác biệt rõ ràng Chỉ cần một lượng nhỏ etanol, sắc độ h sẽ chuyển sang màu đỏ (h < 35) Cường độ màu C gia tăng theo nồng độ ethanol, nhưng tổng thể sắc màu không đẹp bằng Nồng độ ethanol trong khoảng 50-75% cho sắc độ h nhỏ nhất, tương ứng với màu đỏ nhất.
Sử dụng EtOH làm dung môi chiết có hiệu quả hơn H2O do tính chọn lọc cao của nó, chỉ hòa tan một số hợp chất nhất định, hạn chế hòa tan tinh bột, đường trong vỏ đậu Điều này tạo điều kiện cho anthocyanin thoát ra dễ dàng hơn Cùng lượng dung môi, sử dụng EtOH sẽ chiết xuất được hàm lượng anthocyanin cao hơn Tăng nồng độ EtOH làm tăng tính chọn lọc, lôi kéo nhiều anthocyanin và hạn chế tạp chất Sử dụng EtOH50 với nồng độ vừa đủ để chiết xuất lượng lớn anthocyanin mà vẫn tiết kiệm dung môi.
Bảng 4.13: Ảnh hưởng nồng độ ethanol đến hoạt tính kháng oxy hóa của dịch chiết Nồng độ ethanol
Q (%) chiết 1mg/l chiết 0.5mg/l chiết 0.1mg/l
Hình 4.12: Hoạt tính kháng oxy hóa của dịch chiết theo nồng độ ethanol
Hoạt tính chống oxy hóa của dịch chiết giảm khi tăng nồng độ ethanol Ở nồng độ anthocyanin 1 mg/l, hoạt tính này vẫn cao (>95%) với các nồng độ ethanol từ 25-75%, tương đương với dịch chiết nước Tuy nhiên, khi tăng lên 100%, hoạt tính giảm mạnh Xu hướng này cũng quan sát được ở các nồng độ anthocyanin thấp hơn (0,5 mg/l và 0,1 mg/l), đặc biệt khi tăng từ 34-35% ethanol lên 75-100%, hoạt tính giảm đáng kể, từ 34-35% xuống chỉ còn 13-21%.
Qua quá trình khảo sát, dung môi có nồng độ EtOH 50% được xác định là tối ưu cho quá trình trích ly dịch màu anthocyanin Dung môi này đáp ứng được cả yêu cầu kháng oxy hóa tốt và cho hàm lượng anthocyanin thu được cao nhất, đảm bảo hiệu quả tối ưu cho quá trình trích ly.
4.4.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ trích ly Điều kiện thí nghiệm
Tỷ lệ trích ly (x) : 8:1 (ml:g)
Thời gian trích ly (t) : 45phút
Dung môi trích ly (y) : EtOH 50%
Bảng 4.14: Ảnh hưởng của nhiệt độ trích ly tới các thông số của dịch chiết
Hình 4.13: Hàm lượng anthocyanin và chỉ số polyanthocyanin của dịch chiết theo nhiệt độ trích ly
Kết quả thực nghiệm cho thấy, khi tăng nhiệt độ trích ly từ 40 o C lên 80 o C, hàm lượng anthocyanin tăng nhưng khi nhiệt độ chiết lên 90 o C khiến hàm lượng anthocyanin giảm xuống (Hình 4.13) Chỉ số polyanthocyanin có xu hướng tăng theo nhiệt độ chiết
Trong khoảng nhiệt độ từ 40 o C đến 60 o C hàm lượng anthocyanin trong dịch chiết tăng (1.16 lần) và khi tăng nhiệt từ 60 o C lên 80 o C thì hàm lượng anthocyanin trong dịch tăng nhưng không đáng kể (1.07 lần) Hàm lượng anthocyanin đạt cực đại tại nhiệt độ chiết 80 o C (201.18mg/l) Khi tiếp tục tăng nhiệt độ lên 90 o C hàm lượng anthocyanin giảm mạnh 1.35 lần chỉ còn 149.09mg/l Tăng nhiệt độ trích ly khiến chỉ số polyanthocyanin của dịch trích ly cũng tăng theo Nhiệt độ thích hợp sẽ tạo điều kiện cho anthocyanin đi ra dung môi Nhiệt độ quá thấp chỉ khiến một lượng nhỏ anthocyanin có trong vỏ đậu đen đi ra, nhiệt độ cao giúp anthocyanin đi ra nhiều hơn nhưng cũng làm một lượng lớn anthocyanin vừa chiết được bị phân hủy Chính vì thế với nhiệt độ thấp như 40 o C chỉ có thể lôi kéo một lượng nhỏ anthocyanin nên hàm lượng anthocyanin trong dịch màu thấp Với 60- 80 o C nhiệt độ thích hợp làm lượng anthocyanin khuếch tán tương đối lớn và không bị phân hủy nhiều do tác động của nhiệt độ Với 90 o C nhiệt độ quá cao làm cho lượng lớn anthocyanin thoát ra nhưng cũng làm phân hủy nhiều chất màu, nên hàm lượng anthocyanin còn lại giảm và nhỏ hơn cả khi chiết ở 40 o C
Nhiệt độ chiết xuất cao thúc đẩy quá trình polymer hóa anthocyanin, làm giảm chất lượng dịch màu Do đó, khi nhiệt độ chiết xuất tăng cao, chỉ số polyanthocyanin trong dịch màu cũng tăng theo Nhiệt độ lý tưởng để đạt được cả hàm lượng anthocyanin và chỉ số polyanthocyanin cao là trong khoảng 60-80°C.
Q (%) chiết 1mg/l chiết 0.5mg/l chiết 0.1 mg/l
Hình 4.14: Hoạt tính kháng oxy hóa của dịch chiết theo nhiệt độ trích ly
Theo kết quả ở hình 4.14 thì hoạt tính kháng oxy hóa của dịch chiết ở nồng độ anthocyanin ở 1mg/l và 0.5mg/l thay đổi không đáng kể khi tăng nhiệt độ, nhiệt độ trích ly thay đổi hầu như không làm ảnh hưởng nhiều đến hoạt tính Riêng ở nồng độ anthocyanin là 0.1mg/l thì cho sự ảnh hưởng rõ rệt Khi tăng nhiệt độ từ 40 o C lên
60 o C thì hoạt tính kháng oxy hóa tăng lên khoảng 13%, đạt giá trị 34.87% Sau đó, khi tăng nhiệt độ lên 80 o C và 90 o C thì hoạt tính lại giảm xuống còn 30.78% và 24.69% Hai quá trình cạnh tranh phân tán vào dung dịch và sự phân hủy nhiệt xảy ra đồng thời làm cho dịch chiết có hoạt tính thay đổi
Như vậy, khi gia nhiệt ở 60 o C dù hàm lượng anthocyanin thu được không phải cao nhất trong tất cả các trường hợp khảo sát nhưng khả năng kháng oxy hóa tại nhiệt độ này tốt và ít bị ảnh hưởng của quá trình polymer hóa anthocyanin làm giảm chất lượng dịch màu Do đó, 60 o C là nhiệt độ thích hợp để trích ly anthocyanin từ vỏ đậu đen vừa cho hiệu quả cao vừa tiết kiệm được năng lượng
4.4.3 Ảnh hưởng của thời gian trích ly Điều kiện thí nghiệm
Tỷ lệ trích ly (x) : 8:1 (ml:g)
Thời gian trích ly (T) : 30, 45, 60, 75phút
Dung môi trích ly (y) : EtOH 50%
Bảng 4.15: Ảnh hưởng của thời gian trích ly tới các thông số của dịch chiết
30 45 60 75 thời gian trích ly (phút) a (mg/l) P (% )
30 45 60 75 thời gian trích ly (phút)
Q (%) chiết 1mg/l chiết 0.5mg/l chiết 0.1mg/l
Hình 4.16: Hoạt tính kháng oxy hóa của dịch chiết theo thời gian trích ly
Thời gian trích ly ảnh hưởng đến hàm lượng anthocyanin, chỉ số polyanthocyanin trong dịch chiết Tăng thời gian trích ly từ 30 đến 60 phút, hàm lượng anthocyanin gia tăng Tuy nhiên, khi kéo dài thời gian lên 75 phút, hàm lượng này hầu như không còn tăng nữa Tương tự, chỉ số polyanthocyanin cũng tăng dần theo thời gian trích ly.
Trong quá trình chiết xuất, hàm lượng anthocyanin tăng nhanh nhất trong 30-45 phút đầu, tăng 1,13 lần Tuy nhiên, khi kéo dài thời gian chiết thêm 15 phút (từ 45-60 phút), mức tăng chỉ còn 1,05 lần, cho thấy tốc độ tăng chậm lại Hàm lượng anthocyanin đạt đỉnh sau 60 phút chiết xuất, đạt 197,18 mg/l Việc tiếp tục kéo dài thời gian chiết lên 75 phút không còn mang lại hiệu quả đáng kể trong việc tăng hàm lượng anthocyanin.
Hình 4.15: Hàm lượng anthocyanin và chỉ số polyanthocyanin của dịch chiết theo thời gian trích ly anthocyanin có xu hướng không đổi Điều này chứng tỏ thời gian chiết quá lâu cũng không làm tăng hàm lượng anthocyanin
Thời gian trích ly tăng làm cho chỉ số polyanthocyanin tăng nhưng không nhiều Khi tăng thời gian từ 30 lên 45, 60 và 75phút thì chỉ số polyanthocyanin tăng lần lượt 1.05, 1.17 và 1.28 lần Các thử nghiệm khả năng kháng oxy hóa trên nồng độ anthocyanin ở 0.1 mg/l cho thấy vùng thời gian 45- 60phút cho dịch chiết có hoạt tính cao, khoảng 34%
Ứng dụng
Sau khi đã chọn điều kiện tối ưu của quá trình ngâm và chiết chất màu từ vỏ hạt đậu đen, luận văn tiếp tục khảo sát hàm lượng anthocyanin và hoạt tính kháng oxi hoá tại các điều kiện chế biến thực phẩm khác nhau Ở những thử nghiệm này có ý nghĩa đánh giá sự ảnh hưởng của các chế độ xử lý và chế biến lên màu sắc và hoạt tính của sản phẩm Đối tượng chiết màu được thử nghiệm ở các điều kiện xử lý như: ngâm không bóc vỏ, ngâm bóc vỏ, không ngâm Ngoài ra dung môi chiết có bổ sung them acid citric nhằm tăng độ bền của hoạt chất anthocyanin Điều kiện thí nghiệm:
Tỷ lệ nước ngâm: đậu đen (xn) : 3/1 (ml/g)
Thời gian trích ly : 60phút
Dung môi trích ly : H 2 O, acid citric 1% (C 6 H 8 O 7 )
Tỷ lệ trích ly (x) : 8:1 (ml:g)
Bảng 4.18: Ảnh hưởng của điều kiện ngâm và dung môi đến các thông số của dịch chiết
200 ngâm không bóc vỏ ngâm bóc vỏ không ngâm a(mg/l) P (%)
0 50 100 150 200 ngâm không bóc vỏ ngâm bóc vỏ không ngâm a (mg/l) P (%)
Hình 4.21: Hàm lượng anthocyanin và chỉ số polyanthocyanin của dịch chiết bằng nước và acid citric (từ trái qua phải) theo các điều kiện ngâm khác nhau
Với 3 điều kiện xử lý mẫu khác nhau, hàm lượng anthocyanin cao nhất thu được ứng với các trường hợp chiết bằng nước so với bằng dung dịch acid citric 1% Hàm lượng anthocyanin trong dịch trích ly bằng nước với điều kiện ngâm bóc vỏ cao gấp 3.35 lần và 3.05 lần so với ngâm không bóc vỏ và không ngâm, tương đương với dịch trích bằng acid citric là 3.05 lần và 3.26 lần Điều này một lần nữa khẳng định thành phần anthocyanin chủ yếu nằm ở lớp vỏ của hạt đậu đen và vỏ là đối tượng thích hợp nhất để chiết màu Giữa điều kiện ngâm không bóc vỏ và không ngâm, hàm lượng anthocyanin thu được tương đương nhau Như vậy khi chế biến thực phẩm, hạt đậu đen vẫn cho dịch nấu có chất lượng màu tương tự nhau dù điều kiện mẫu khác nhau Với điều kiện không ngâm, hạt đậu đen chưa được trương nở nên với cùng thời gian và nhiệt độ trích ly, hàm lượng anthocyanin thoát ra không nhiều
100 ngâm không bóc vỏ ngâm bóc vỏ không ngâm
0 20 40 60 80 100 ngâm không bóc vỏ ngâm bóc vỏ không ngâm
Hình 4.22: Hoạt tính kháng oxy hóa của dịch chiết bằng nước và acid citric
(từ trái qua phải) theo các điều kiện ngâm khác nhau
Hoạt tính kháng oxy hóa của dịch trích ly bằng dung môi nước cao hơn nhiều so với trích ly bằng dung môi acid citric Do acid citric có thể làm biến tính một số thành phần và khả năng khuếch tán các hoạt chất thay đổi nên làm giảm khả năng kháng oxy hóa Đối với 2 thí nghiệm xử lý mẫu mô phỏng điều kiện chuẩn bị mẫu cho quá trình chế biến thực phẩm, chế độ xử lý mẫu không ngâm cho dịch nấu có hoạt tính cao hơn trường hợp ngâm không bóc vỏ Tuy nhiên không có sự khác biệt hoạt tính với 2 điều kiện sử dụng dung môi acid citric Dịch trích ly bằng nước với điều kiện ngâm bóc vỏ có hoạt tính kháng oxy hóa cao gấp 2.11 lần và 2.02 lần so với ngâm không bóc vỏ và không ngâm, cao gấp 2.19 lần so với dịch trích ly bằng acid citric ở cùng điều kiện ngâm
Qua khảo sát, nước được xem là dung môi phù hợp nhất trong quá trình chế biến đậu đen Ưu điểm của nước là an toàn, giá thành thấp, dễ sử dụng và không ảnh hưởng đến hoạt tính chống oxy hóa của đậu Hơn nữa, không cần ngâm đậu đen trước khi nấu như với các loại đậu thông thường.