Chiết lutein ester từ bột hoa cúc vạn thọ (tagetes erecta l ) đánh giá độ bền màu của sản phẩm

i LỜI CẢM ƠN Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến Ban Giám hiệu, Ban Chủ nhiệm khoa, và quy thầy cô giảng viên khoa Công nghệ Thực phẩm trường Đại học Nha Trang đã tạo mọi điều kiện về cơ sở vật chất, cung cấp cho tôi những kiến thức và kỹ năng cần thiết trong suốt thời gian học tập tại trường, giúp đỡ tôi hoàn thành chương trình đào tạo Cử nhân ngành Công nghệ Thực phẩm. Tôi xin chân thành cảm ơn cán bộ phụ trách Phòng thí nghiệm bộ môn Hóa đã tạo điều kiện tốt nhất về dụng cụ và trang thiết bị trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp. Tôi cũng xin chân thành cảm ơn TS. Trần Thị Hoàng Quyên đã quan tâm hướng dẫn và giúp đỡ nhiệt tình về mặt kiến thức và tài liệu nghiên cứu trong suốt thời gian thực hiện đề tài tốt nghiệp. Đặc biệt, tôi xin gửi lời biết ơn chân thành và sâu sắc nhất đến TS. Hoàng Thị Huệ An đã dành rất nhiều thời gian và tâm huyết giúp đỡ tôi trong việc nâng cao kiến thức, rèn luyện kỹ năng thực nghiệm và tạo mọi điều kiện về trang thiết bị, vật tư cho tôi tiến hành nghiên cứu. Xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã luôn động viên, giúp đỡ và đóng góp cho tôi nhiều ý kiến quý báu trong suốt quá trình học tập và làm đồ án tốt nghiệp này. Nha Trang, tháng 7 năm 2012 Sinh viên VÕ THỊ THIẾT ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT iv DANH MỤC CÁC BẢNG v MỞ ĐẦU 28 PHẦN 1. TỔNG QUAN 31 1.1. Tổng quan về chất màu thực phẩm 31 1.1.1. Tầm quan trọng của chất màu trong chế biến thực phẩm 31 1.1.2. Phân loại chất màu thực phẩm 31 1.1.3. Nguyên tắc sử dụng chất màu thực phẩm 32 1.2. Tổng quan về hoa cúc vạn thọ 33 1.2.1. Tên gọi 33 1.2.2. Đặc điểm hình thái và sinh trưởng 33 1.2.3. Phân loại cúc vạn thọ 34 1.2.4. Tình hình sản xuất và tiêu thụ cúc vạn thọ ở Việt Nam và trên thế giới 35 1.3. Giới thiệu về chất màu lutein, lutein ester 37 1.3.1. Khái niệm về chất màu lutein 37 1.3.3. So sánh khả năng hấp thụ của lutein và lutein ester 44 1.4. Tổng quan về các phương pháp chiết xuất chất màu tự nhiên 45 1.4.1. Khái niệm chiết xuất 45 1.4.2. Cơ chế quá trình chiết xuất 45 1.4.3. Nguyên tắc chiết xuất 46 1.4.4. Các phương pháp chiết xuất 46 1.4.5. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình chiết xuất 47 1.4.6. Vài kỹ thuật chiết hiện đại dùng để chiết xuất chất màu tự nhiên 47 1.4.7. Tình hình nghiên cứu chiết xuất lutein ester trên thế giới 49 PHẦN2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 51 2.1. Đối tượng nghiên cứu 51 2.1.1. Vật liệu nghiên cứu 51 2.1.2. Dụng cụ và thiết bị 51 iii 2.2. Phương pháp nghiên cứu 52 2.2.1. Xác định một số thành phần hóa học của cánh hoa cúc vạn thọ 52 2.2.2. Quy trình dự kiến sản xuất lutein ester từ hoa cúc vạn thọ. 53 2.2.3. Xác định điều kiện thích hợp chiết lutein ester từ hoa cúc vạn thọ 56 2.2.4. Thử nghiệm quy trình chiết – Đánh giá hiệu suất chiết 59 2.2.5. Tinh chế và đánh giá chất lượng sản phẩm 59 2.2.6. Nghiên cứu phương pháp bảo quản dịch chiết lutein ester 59 2.2.7. Xử lý số liệu 61 PHẦN 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 62 3.1. Một số thành phần hóa học của hoa cúc vạn thọ 62 3.2. Xây dựng quy trình chiết lutein ester từ hoa cúc vạn thọ 63 3.2.1. Chọn dung môi chiết 63 3.2.2. Chọn tỷ lệ dung môi:nguyên liệu 64 3.2.3. Chọn thời gian chiết và số lần chiết 65 3.3. Hoàn thiện quy trình chiết sản xuất chất màu lutein ester 67 3.3.1. Hoàn thiện quy trình chiết sản xuất chất màu lutein ester ………………….67 3.3.2. Kết quả thử nghiệm quy trình - Đánh giá chất lượng sản phẩm 71 3.4. Kết quả khảo sát độ bền màu của lutein ester 73 KẾT LUẬN 76 Ý KIẾN ĐỀ XUẤT 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 PHỤ LỤC A iv DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VIẾT TẮT TIẾNG ANH TIẾNG VIỆT CVT Marigold Cúc vạn thọ EtOH Etanol Rượu etanol h Hour Giờ H 2 O Water Nước TB Average Trung bình TL Weight Trọng lượng UV-Vis Ultraviolet-Visible Tử ngoại-khả kiến v/v Volume/volume Thể tích / thể tích v/w Volume/weight Thể tích/khối lượng w/v Weight/volume Khối lượng/thể tích v DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Hàm lƣợng β-caroten, lutein, lycopen trong một số thực vật 41 Bảng 2.1. Danh mục hóa chất sử dụng trong đề tài 51 Bảng 3.1. Một vài thành hóa phần hóa học cơ bản của hoa cúc 62 Bảng 3.2. Kết quả thử nghiệm quy trình sản xuất lutein ester 71 Bảng 3.3. Kết quả phân tích hàm lƣợng carotenoid trong sản phẩm … 72 vi DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Cấu tạo phân tử của lutein [38] 37 Hình 1.2. Cấu tạo phân tử của lutein ester [30] 42 Hình 2.1. Sơ đồ quy trình dự kiến sản xuất lutein ester 55 Hình 2.2. Bố trí thí nghiệm xác định điều kiện chiết lutein ester 58 Hình 2.3. Bố trí thí nghiệm đánh giá độ bền màu của dịch chiết 61 Hình 3.1. Ảnh hƣởng của dung môi đến hiệu suất chiết lutein ester 63 Hình 3.2. Ảnh hƣởng của tỷ lệ dung môi:nguyên liệu đến hiệu suất chiết 65 Hình 3.3. Sự phụ thuộc của hiệu suất chiết vào thời gian ngâm chiết 66 Hình 3.4. Sự phụ thuộc của hiệu suất chiết vào số lần ngâm chiết 67 Hình 3.5. Sơ đồ quy trình sản xuất chất màu lutein ester 70 Hình 3.6. Sản phẩm lutein ester tinh chế 72 Hình 3.7. Độ bền màu của lutein ester không bổ sung 0,1% BHT(w/v) 73 Hình 3.8. Độ bền màu của lutein ester khi bổ sung 0,1 % BHT (w/v) 74 Hình 3.9. Mẫu dịch chiết không bổ sung BHT khi bảo quản 75 Hình 3.10. Mẫu dịch chiết bổ sung BHT sau khi bảo quản 75 28 MỞ ĐẦU Hiện nay, nhu cầu con người ngày càng đòi hỏi đáp ứng cao hơn trong vấn đề sức khỏe, ăn uống và chăm sóc sắc đẹp. Chính vì vậy, lutein - một sắc tố carotenoid màu vàng-vàng cam có nguồn gốc tự nhiên – hiện đang được quan tâm ứng dụng trong lĩnh vực công nghiệp chất màu thực phẩm nhằm thay thế cho một số chất màu tổng hợp màu vàng có nguy cơ gây bệnh ung thư cho con người (như Tartrazine, Sudan, Yellow Suset,…). Ngoài khả năng tạo màu, lutein còn có tác dụng chống tia cực tím, do đó giúp bảo vệ tránh tổn thương tế bào da, viêm da, ung thư da, chống lão hóa nên lutein cũng được quan tâm ứng dụng trong công nghiệp mỹ phẩm. Lutein cũng có trong thành phần của các loại dược phẩm bổ sung nhằm hỗ trợ điều trị và phòng chống suy thoái võng mạc do tuổi già, hỗ trợ ngăn ngừa bệnh thoái hóa điểm vàng, đục thủy tinh thể, giúp cải thiện thị lực đối với những người làm việc nhiều với máy tính hay tiếp xúc nhiều với ánh sáng cường độ cao (thợ hàn), … [6] Kết quả khảo sát cho thấy cánh hoa cúc vạn thọ châu Phi (Tagetes erecta L.) là nguồn nguyên liệu lutein tự nhiên lý tưởng cho việc thu nhận lutein ester do chứa hàm lượng carotenoid khá cao (khoảng 1,6% trọng lượng khô) và gần như tinh khiết (trên 95% carotenoid là lutein ester, còn lại là dạng đồng phân zeaxanthin [7]. Đây là loài thực vật rất thích hợp với các vùng có khí hậu nhiệt đới và hiện đang được trồng nhiều ở Peru, Ấn Độ, Mexico, Trung Quốc, Thái Lan để cung cấp nguyên liệu cho công nghiệp tách chiết, tinh chế lutein [39]. Cây cúc vạn thọ (CVT) cũng sinh trưởng rất tốt và có thể được trồng quanh năm ở nhiều địa phương của nước ta. Vì vậy, việc nghiên cứu chiết xuất chất màu lutein từ hoa CVT nhằm ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm, mỹ phẩm và dược phẩm là một yêu cầu cần thiết hiện nay. 29 Hiện nay trong nước đã có một số nghiên cứu tách chiết và tinh chế lutein từ hoa cúc vạn thọ [30] nhưng các quy trình này đa số chỉ chú trọng tới việc tạo ra sản xuất lutein tự do ứng dụng trong công nghiệp dược phẩm. Với mục đích ứng dụng làm chất màu thực phẩm hay phụ gia tạo màu cho thức ăn chăn nuôi, thực tế chỉ cần sử dụng lutein dạng ester vì khả năng tạo màu của 2 dạng này cũng gần tương đương. Một trong những vấn đề cần quan tâm đối với chất màu tự nhiên là độ bền màu bởi vì đa số chất màu tự nhiên rất dễ bị nhạt màu trong quá trình sử dụng và bảo quản. Chính vì vậy, đồ án tốt nghiệp "Chiết lutein ester từ bột hoa cúc vạn thọ (Tagetes erecta L.) - Đánh giá độ bền màu của sản phẩm" được chúng tôi thực hiện. Trong đồ án này, kỹ thuật ngâm chiết được áp dụng để tách lutein ester từ bột hoa cúc vạn thọ khô, nhưng khác với các tác giả trước, chúng tôi nghiên cứu khả năng sử dụng hệ dung môi hexane-ethanol thay thế cho hexane nhằm giảm giá thành sản phẩm và quy trình chiết thân thiện hơn với môi trường. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài: Xây dựng quy trình tách chiết lutein ester từ cánh hoa CVT (Tagetes erecta L.) bằng phương pháp ngâm chiết sử dụng hệ dung môi hexane-ethanol. Nội dung nghiên cứu của đề tài - Xác định điều kiện thích hợp để chiết lutein ester từ bột hoa CVT bằng phương pháp ngâm chiết sử dụng hệ dung môi hexan-etanol. - Thử nghiệm quy trình chiết - Đánh giá hiệu suất chiết - Tinh chế sản phẩm. Đánh giá độ bền màu của sản phẩm trong quá trình bảo quản. 30 Những kết quả nghiên cứu của đề tài này có thể xem là cơ sở ban đầu để sản xuất chất màu lutein ester ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm, mỹ phẩm. Do kiến thức và kinh nghiệm nghiên cứu còn hạn chế cũng như khó khăn về điều kiện thực nghiệm nên mặc dù rất cố gắng đề tài này không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong được sự chỉ bảo của quý thầy cô, cũng như sự góp ý từ các bạn sinh viên để đề tài này có thể được hoàn thiện hơn. 31 PHẦN 1. TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về chất màu thực phẩm 1.1.1. Tầm quan trọng của chất màu trong chế biến thực phẩm Màu sắc là một trong những chỉ tiêu cảm quan được sử dụng để đánh giá chất lượng của sản phẩm, làm tăng giá trị cảm quan của thực phẩm (kẹo, nước giải khát ). Từ màu sắc ta có thể ước lượng phẩm chất của thực phẩm Theo một nghiên cứu của nhà thực phẩm học Johnson với đề tài “Bảo vệ thực phẩm” (1983) đã cho thấy màu sắc ảnh hưởng đến độ ngọt của sản phẩm, độ ngọt tăng 2–12% do việc sử dụng đúng màu sắc. [35] Do vậy, việc sử dụng bổ sung chất màu trong thực phẩm có ý nghĩa rất quan trọng [37]: - Giúp phục hồi lại chất màu tự nhiên ban đầu của sản phẩm, khi chất màu tự nhiên này bị mất đi trong quá trình chế biến hay trong quá trình bảo quản; - Xác định rõ hay nhấn mạnh cho người tiêu dùng chú ý đến mùi tự nhiên ở rất nhiều thực phẩm; - Giúp người tiêu dùng xác định rõ được những thực phẩm đã được xác định theo thói quen tiêu dùng; - Gia tăng màu sắc đặc hiệu của thực phẩm có cường độ màu kém; - Làm đồng nhất màu sắc của thực phẩm; - Tạo thực phẩm có màu sắc hấp dẫn hơn. 1.1.2. Phân loại chất màu thực phẩm Chất màu vô cơ Chất màu vô cơ được sản xuất rất nhiều, tuy nhiên trong thực phẩm chỉ cho phép sử dụng CuSO4 để giữ màu cho hoa quả. Phần lớn các chất màuvô cơ có tính độc nên cần phải thận trọng khi dùng trong thực phẩm. [...]... ester Lutein ester l một dẫn xuất của lutein, có một hoặc nhiều chuỗi axit béo liên kết với lutein thông qua các nhóm hydroxyl ở hai đầu của lutein Trong tự nhiên, lutein tồn tại dưới dạng ester, do đó, cần phải qua bước xà phòng hóa lutein ester để tạo lutein Sự phân bố các ester béo trong hoa CVT chủ yếu l lutein dipalmitate Ngoài ra, còn có lutein dimyristate, lutein palmitatestearate, lutein. .. để tăng mật độ sắc tố quang tại điểm vàng của mắt Do đó, sau 6 tuần có thể xác định được nồng độ lutein trong huyết thanh để so sánh khả năng hấp thụ của lutein và lutein ester - Trong tự nhiên lutein tồn tại ở dạng mono hoặc diesters lutein, l m giảm hoạt tính dược học của lutein ester, do đó, trong dược phẩm bổ sung lutein ester: lutein theo tỷ l 1:1 hoặc 2:1 bằng các chế phẩm lutein ester dạng 45... thấp ở 30o C để thu lutein ester tinh thể.[23] Levy, L W (200 1) đã cải tiến quy trình của philip T (197 7) để thu sản phẩm oleoresin có tỷ l trans -ester cao bằng cách bằng cách ngâm bột hoa CVT khô trong hexan (8 l/ kg) ở nhiệt độ phòng Tách l y dịch chiết, cô đuổi dung môi để thu lutein ester thô Sau đó, thêm isopropanol vào lutein ester thô ở nhiệt độ phòng để hòa tan cis -lutein ester và các tạp chất... phổ biến ở nước ta l CVT Pháp, hay CVT l n (Tagetes patula L. ) và CVT châu Phi (cũng có tên thường gọi l CVT cao; tên khoa học l Tagetes erecta L. ) CVT Pháp thường gọi l CVT cà cuống có hoa màu vàng sẫm, giống hoa Nhật cánh hoa vừa có màu vàng thẫm l i vừa có màu vàng nhạt (Tagetes 36 patul L. ) CVT châu Phi, hoa vàng nghệ và vàng hoàng yến (Tagetes erecta L. ) Bên cạnh việc chơi hoa, trang trí và... cm như giống Kỳ Hoa Sọc Đỏ (Striped Marvel) thân cao đến 75 cm, hoa màu sọc đỏ[25] Loài hoa cúc vạn thọ nhỏ Tên khoa học l Tagetes tenuifolia, hay Tagetes signata Hoa đơn cánh, có cồi và nhỏ 1–2 cm Loài hay trồng ở Âu Mỹ l Stafire Mix, có đặc điểm l l thơm mùi chanh bưởi, nhất l khi trời nóng nực Loài lai có tên l American Marigold Loài lai Antigua Yellow l loài CVT vàng tươi, hoa kép to có đường... isopropanol đã thu hồi sẽ được l c qua Na2SO4 dạng rắn để loại nước trong dung môi sau thu hồi 55 Bột hoa cúc vạn thọ (G gam) Ngâm chiết Dung môi - Dung môi? - Dung môi:Nguyên liệu? - Thời gian ngâm? - Số l n chiết? Cô đuổi dung môi L c Chưng cất Thải isopropanol Dầu nhựa lutein Tinh chế Isopropanol Lutein ester tinh thể Sấy chân không Bột màu lutein ester Hình 2.1 Sơ đồ quy trình dự kiến sản xuất lutein ester. .. mức và đo độ hấp thụ của dung dịch ở 445 nm (Phụ l c 2) 53 2.2.2 Quy trình dự kiến sản xuất lutein ester từ hoa cúc vạn thọ Trên cơ sở kết quả của một số nghiên cứu liên quan, chúng tôi đề xuất quy trình dự kiến sản xuất chất màu lutein từ cánh hoa CVT như hình 2.1 Giải thích quy trình - Nguyên liệu Bột hoa khô thu nhận từ cánh hoa CVT tươi bằng cách sấy khô ở 70oC rồi nghiền thành bột Bột hoa được... = l ợng lutein chiết được ×100% l ợng lutein tổng số Từ đó, chọn tỷ l hexan thích hợp L u ý: Lutein kém bền nhiệt và ánh sáng nên tất cả các thí nghiệm ngâm chiết đều tiến hành chiết ở nhiệt độ phòng, trong bóng tối b) Chọn tỷ l dung môi/ nguyên liệu (L TN 2): Dùng dung môi chiết thích hợp đã chọn Tiến hành chiết 1 l n bằng phương pháp ngâm chiết (24 h, ở nhiệt độ phòng, trong tối), trong đó tỷ l ... pháp ngâm chiết của hoa CVT khô trong hexan Chính vì vậy, trong đồ án tốt nghiệp này đã thực hiện chiết lutein ester từ bột hoa CVT (Tagetes erecta L. ) bằng phương pháp ngâm chiết gián đoạn 51 PHẦN 2 ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tƣợng nghiên cứu 2.1.1 Vật liệu nghiên cứu Nguyên liệu chính: Trong nghiên cứu này, nguyên liệu dùng để chiết lutein l hoa CVT (Tagetes erecta L. ) đã được sấy... cứu của Peter Amala Sujith, T.V Hymavathi and P Yasoda Devi (201 0) sử dụng phương pháp chiết bằng CO2 siêu tới hạn với áp suất l 27,5 MPa, nhiệt độ l 60oC dịch chiết thu được từ bột hoa CVT chiếm từ 23‒ 40% hàm l ợng lutein ester [17] Theo nhóm nghiên cứu của Trường Kỹ thuật Dầu khí và Hóa chất, Đại học Khoa học và Công nghệ Lan Châu, Trung Quốc (201 0), thực hiên chiết lutein ester từ hoa CVT (Tagetes . trình sản xuất chất màu lutein ester 70 Hình 3.6. Sản phẩm lutein ester tinh chế 72 Hình 3.7. Độ bền màu của lutein ester không bổ sung 0,1% BHT(w/v) 73 Hình 3.8. Độ bền màu của lutein ester. vạn thọ (Tagetes erecta L. ) - Đánh giá độ bền màu của sản phẩm& quot; được chúng tôi thực hiện. Trong đồ án này, kỹ thuật ngâm chiết được áp dụng để tách lutein ester từ bột hoa cúc vạn thọ. kiến sản xuất lutein ester từ hoa cúc vạn thọ. 53 2.2.3. Xác định điều kiện thích hợp chiết lutein ester từ hoa cúc vạn thọ 56 2.2.4. Thử nghiệm quy trình chiết – Đánh giá hiệu suất chiết 59 2.2.5.