Bước đầu nghiên cứu quy trình sản xuất chất màu tự nhiên từ bắp cải tím (Brassica oleracea var captitala ruba)

B GIÁO D IH CM O TP H CHÍ MINH BÁO CÁO KHÓA LU N T T NGHI P tài: U NGHIÊN C U QUY TRÌNH S N XU T CH T MÀU T NHIÊN T B P C I TÍM (Brassica oleracea var captitala ruba) KHOA CƠNG NGH SINH H C CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGH TH C PH M GVHD: Th.S T SVTH: TR N TH BÍCH ÂN MSSV: 1053010033 Khóa: 2010 Tp H Chí Minh, tháng 2014 2014 Báo cáo khóa lu n t t nghi p GVHD: ThS T L IC Sau tháng mi t mài nghiên c th tài Khóa lu n t t nghi p c c k t qu ngày hôm nay, bên c nh n l c c a b n thân cịn có s t n tình c a r t nhi u tiên, em xin g i l i c n tình ch d Em i sâu s c nh t ng d n em hoàn thành kh xin g i nh ng l i c h cM n Th y ThS T n quý Th y Cô t i t lòng d y d , truy Em xin c Xin c dãy Phịng Thí Nghi i t cho em nh ng ki n th c quý báu, t o hành trang cho em v ch ct pt ng công vi c ng d c, t u ki em i h c M Tp H Chí Minh y Cô t B môn Th c Ph m, anh ch , b n bè i h c M Tp H em th i gian qua Cu i cùng, em xin kính chúc quý Th y Cô, anh ch , b n bè d i s c kh e thành công cu c s ng! Em xin trân tr ng c Tp H Chí Minh, tháng Sinh viên th c hi n Tr n Th Bích Ân SVTH: Tr n Th Bích Ân i Báo cáo khóa lu n t t nghi p GVHD: ThS T M CL C DANH M C HÌNH vi TV viii T NG QUAN TÀI LI U 1.1 T ng quan ch t t o màu 1.1.1 Khái ni m ch t màu th c ph m 1.1.2 Phân lo i ch t màu th c ph m u ki n ý s d ng ch t màu th c ph m 1.1.4 Yêu c u s d ng ph gia t o màu th c ph m 1.1.5 Anthocyanin 1.1.5.1 C u t o 1.1.5.2 Tính ch t 1.1.5.3 Các y u t nh n màu anthocyanin 1.1.5.4 Vai trị cơng d ng 1.1.5.5 Bi n pháp gi màu anthocyanin 1.1.5.6 Kh ng d ng ngu n s n xu t anthocyanin vào Th c ph m 1.2 T ng quan nguyên li u 10 1.2.1 Ngu n nguyên li u ch a anthocyanin 10 1.2.2.1 Ngu n g c 11 m 11 12 1.2.2.4 Giá tr sinh h c 12 1.2.2.5 Các nghiên c u trích ly anthocyanin t b p c i tím 13 1.2.3 Ph gia maltodextrin 14 15 t tách h p ch t t nhiên 15 khoa h c 15 1.3.1.2 Các k thu t chi t tách h p ch t 16 SVTH: Tr n Th Bích Ân ii Báo cáo khóa lu n t t nghi p GVHD: ThS T 1.3.1.3 Các y u t n trình chi t tách 17 nh, làm l 19 21 quang ph h p th phân t UV-VIS 22 y 23 25 V T LI U 25 2.1 V t li u nghiên c u 26 m th i gian thí nghi m 26 ng thí nghi m 26 2.1.3 Thi t b d ng c 26 2.2 P 2.2.1 nghiên c u 267 quy trình cơng ngh d ki n 287 2.2.2 Thuy t minh quy trình 28 2.2.2.1 R a s ch 28 ng 28 2.2.2.3 L 28 2.2.2.4 Nghi n 28 2.2.2.5 Chi t tách 29 2.2.2.6 L c chân không 29 2.2.2.7 Cô quay 29 2.2.2.8 Ph i tr n 29 2.2.2.9 S y phun 29 nghiên c u 30 2.2.4 B trí thí nghi m 31 2.2.4.1Thí nghi n: Kh o sát trình x lý nguyên li u ki n chi t tách anthocyanin t b p c i tím 31 Thí nghi m 1: Kh ng chi t tách 31 Thí nghi m 2: Kh o sát ng c a th i gian l ng màu anthocyanin sau trích 33 SVTH: Tr n Th Bích Ân iii Báo cáo khóa lu n t t nghi p GVHD: ThS T Thí nghi m 3: Kh o sát ng c a t l nguyên li ng anthocyanin d ch chi t 35 Thí nghi m 4: Kh o sát ng c a nhi th i gian chi n hàm ng anthocyanin d ch trích 36 Thí nghi m 5: Kh o sát ng c 2.2.4.2 Thí nghi m t n kh t tách 38 u ki n chi t tách anthocyanin t b p c i tím 40 lý s li u 44 45 K T QU NGHIÊN C U VÀ TH O LU N 45 3.1 Kh o sát trình x lý nguyên li u ki n chi t tách anthocyanin t b p c i tím 46 3.1.1 Thí nghi m kh ng chi t tách 46 3.1.2 Thí nghi m kh o sát ng c a th i gian l ng màu anthocyanin sau trích 49 3.1.3 Thí nghi m kh o sát ng c a t l dung môi/nguyên li n hàm ng anthocyanin d ch chi t 50 3.1.4 Thí nghi m kh o sát ng c a nhi th i gian chi n ng anthocyanin d ch trích 52 3.1.5 Thí nghi m kh o sát ng c n kh t tách 55 3.2 T u ki n chi t tách anthocyanin t b p c i tím 57 3.2.1 T ch c thí nghi m tr c giao c p I 57 3.2.2 Xây d ng mơ t tốn h c cho hàm m 3.2.3 Gi i nghi m t 3.4 ng anthocyanin 58 ng anthocyanin cao nh t 60 ng s n ph m cu i 62 ng d ng ch t màu anthocyanin m t s th c ph m 63 65 K T LU N VÀ KI N NGH 65 TÀI LI U THAM KH O 68 PH L C I SVTH: Tr n Th Bích Ân iv Báo cáo khóa lu n t t nghi p GVHD: ThS T DANH M C B NG B ng 1.1 M t s lo i anthocyanin ph bi n 10 B ng 1.2 Thành ph n hóa h c 100 g b p c i tím 12 B ng 1.3 Tiêu chu n ch ng c a s n ph m maltodextrin b t có 100 g s n ph m 15 B ng 1.4 Nhi sôi c a dung môi u ki ng chân không 21 B ng 2.1 B ng b trí thí nghi m kh ng chi t tách .32 B ng 2.2 B ng b trí thí nghi m kh o sát ng c a nhi th i gian chi t ng anthocyanin d ch trích .37 B ng 2.3 B ng b trí thí nghi m kháo sát B u ki n thí nghi ng pH chi n d ch trích 39 c ch n 43 B ng 2.5 Ma tr n th c nghi m tr c giao c p I, k = .43 B ng 3.1 Kh o sát nguyên li u 46 B ng 3.2 ng c n trình chi t 47 B ng 3.3 ng c a th i gian l B ng 3.4 ng c a t l dung môi nguyên li B ng 3.5 ng c a nhi B ng 3.6 ng c th B ng 3.7 Các thơng s thí nghi m t n q trình chi t 49 n trình chi t .51 n trình chi t 53 n trình chi t 55 57 B ng 3.8 Ma tr n th c nghi m tr c giao c p I, k = .58 B ng 3.9 Các h s i quy 58 B ng 3.10 Tính toán h s t 59 B ng 3.11 K t qu gi i nghi m t SVTH: Tr n Th Bích Ân ng ph n m m MODDE .60 v Báo cáo khóa lu n t t nghi p GVHD: ThS T DANH M C HÌNH Hình 1.1 C n c a aglucone c a anthocyanin Hình 1.2 S i màu anthocyanin theo pH Hình 1.3 S u trúc c a anthocyanin .5 Hình 1.4 Cơng th c c a anthocyanin ph thu c vào pH (Castaneda-Ovando et al.) Hình 1.5 M t s nguyên li u ch a anthocyanin .10 Hình 1.6 B p c i tím 11 Hình 1.7 Cơng th c c u t o maltodextrin 14 Hình 1.8 K thu t chi t l ng l ng (Liquyd liquyd extraction) 17 nh cho th c ph m (Mallett, 1993) 20 Hình 1.10 Thi t b cô quay chân không (Rotary Evaporato) 22 h p th phân t UV - vis 22 h th ng s y phun 23 quy trình quy trình chi t ch t màu t nhiên cho th c ph m t b p c i tím 27 b trí thí nghi m kh ng chi t tách 32 b trí thí nghi m kh o sát ng c a th i gian l n trình chi t 34 li b trí thí nghi m kh o sát ng c a t l dung môi / nguyên n trình chi t 35 b trí thí nghi m kh o sát ng c a nhi th n trình chi t 37 b trí thí nghi m kh o sát Hình 3.1 Kh o sát m nguyên li n trình chi t 39 u 46 Hình 3.2 Màu s c d ch chi t b sung acid HCl (a), Acetic (b), Citric (c) l t theo t l 0,5%; 1,0%; 1,5% so v i nghi m th i ch ng 47 Hình 3.3 Bi bi u di n s ng c a dung n trình chi t tách 48 Hình 3.4 Bi bi u di n s ng c a th i gian l ng màu anthocyanin sau trích 50 SVTH: Tr n Th Bích Ân vi Báo cáo khóa lu n t t nghi p GVHD: ThS T Hình 3.5 Màu s c d ch chi t t l dung môi/nguyên li u khác v i t l 3:8, 3:12, 3:16, 3:20, 3:24 theo th t t trái sang ph i 51 Hình 3.6 Bi bi u di n s ng c a l dung môi/nguyên li n hàm ng anthocyanin d ch chi t 52 Hình 3.7 Bi bi u di n s ng c a nh th ng anthocyanin d ch chi t .54 Hình 3.8 Màu s c d ch chi t ng có pH khác (Citric) 55 Hình 3.9 Bi bi u di n s ng c a pH chi ng anthocyanin d ch chi t 56 th th hi n nh h ng c a nhi , th ng anthocyanin .61 Hình 3.11 S n ph m màu anthocyanin d ng d Hình 3.12 c d ng b t 63 ng d ng ch t màu anthocyanin m t s th c ph m 64 SVTH: Tr n Th Bích Ân vii Báo cáo khóa lu n t t nghi p GVHD: ThS T TV Ch ng c m quan không nh ng y u t quan tr ng s n xu t th c ph m mà quy n th hi u c i tiêu dùng Trong s n xu t th c ph m, vi c b o v màu s c t i ta cho thêm ch t màu m i nh m t o nh ng màu s c thích h p v i tính ch t tr ng thái c a s n ph m Tuy nhiên h p ch t màu ch y u h p ch t màu nhân t o có th ng khơng khơng t t t i s c kh e Theo thông tin c a Vi th c ph ng Qu c gia, n ng c - 25% có liên quan t i vi c s d ng th c ph m có màu khơng an tồn S d ng ph gia khơng an tồn, nh t lo i ph m màu công nghi p th c ph t p ng thái quá, m t t p trung h c tr em b nh m n tính ng thành (tim m y t áp, béo phì, ) B p c i tím (Brassica oleracea var captitala ruba) rau cho b t lo i ng ngày, nhiên bi t r ng chúng giàu anthocyanin Các nghiên c c r ng anthocyanin có th ch gi m thi u t cs d c t c Th c ph m, b o qu n s n ph m, kháng khu n, kháng n m, ch ng oxy hóa cho th c ph m ch t màu an toàn (Theo Azeredo c ng s , 2009) Xu t phát t nhu c u th c ti n trên, v i mong mu n t n d ng ngu n nguyên li u nh, vi u h p ch t màu t nh th c hi tài: B u c n thi t; u nghiên c u quy trình s n xu t ch t màu t nhiên t B p c i tím (Brassica oleracea var captitala ruba) Trong ph m vi nghiên c u này, ti n hành kh u ki n v chi t tách ch t màu t b p c i tím t khâu x lý nguyên li u t i y u t n trình chi t nh ts u ki n SVTH: Tr n Th Bích Ân nh ng anthocyanin cao Sau t i ng l n q trình chi t, chúng tơi ti n hành thu viii Báo cáo khóa lu n t t nghi p GVHD: ThS T nh n s n ph m d ng d ch d ng b t Cu i cùng,, s n ph c ki m tra b ng tiêu v c m quan, hóa lý, vi sinh tài nghiên c u ch t màu b p c c m t s k t qu nghiên u v trình chi t tách c a nhóm tác gi nghiên c u v bi t m i liên h [4] , Tuy nhiên c m t cách h th ng y u t Hu nh Th Kim Cúc c ng s [2] ví d nhóm tác gi c , Nguy n Th Lan c ng s a y u t q trình trích ly, thu nh n ch t màu, th c nghi m Vì v y n tài nh m t ng h p, s p x p kh nh l i y u t ng cho q trình tách chi t ch t màu t b p c i tím Quan tr d a k t qu th c nghi y u t có ng m nh m tài s tìm m i quy gi a n trình chi t xu t ch t màu anthocyanin ng d ng vào trình s n xu t th c t tài, hy v ng s nhìn t ng quan v ti m t màu anthocyanin t nh ng nguyên li u có ngu n g c t nhiên p c i tím nói riêng Bên c nh vi c h tr i tiêu dùng ch n l a ph gia an toàn, k t qu nghiên c u giúp nhà s n xu t th c ph m phân ph i m t lo i ch t màu m i có ngu n g c hoàn toàn t nhiên M C TIÊU NGHIÊN C U M c tiêu nghiên c u c tài: - Kh o sát trình x lý nguyên li u ki n tách chi t anthocyanin t b p c i tím - T ut n q trình tách chi t anthocyanin t t - u t o ch t màu t nhiên d ng d ch t c d ng b t ng d ng làm ph gia t o màu t nhiên th c ph m SVTH: Tr n Th Bích Ân ix 2.2 Kh o sát tro t ng b p c i tím M ng tro t ng có b p c i tím Nguyên lý t cháy nung m u chè nhi n kh i i D ng c : - nt - Chén nung b ng s - Lị nung có th - Bình hút m - B u c nhi n m: m theo tiêu chu n TCVN 5613 1991 (ST SVE 6255 - 88) t nóng kho ng 60 phút 570 0C t vào bình hút m nhi nhi nhi 550 bình hút m b ng v i ng xung quanh cân chén nung Cân m t m u b p c i tím, cho m u nguyên li b ph n Chén nung có nguyên li nhi 550 1000 n m c chu n t lên b c hoàn toàn n t chén nung 570 0C kho ng 20 - 24 gi , làm ngu i nhi bình hút nhi cl n hi u qu hai l n cân cu nhi i kh n p l i cho ng X lý k t qu : ng tro chung (X) tính b ng ph i kh ng ch t khô nh theo công th c: X = m1 x 100 / [m x (100 m: kh m1: kh W)] ng m u b p c i tím (g) ng tro sau nung (g) c tính b ng ph IV L y trung bình c ng k t qu c a hai thí nghi m song song mà sai s gi a chúng không 0,2% k t qu n m t s th p phân :g THÍ NGHI M KH O SÁT NG TRO T NG C c 20,05 22,12 18,01 22,25 24,32 20,21 20,07 22,13 18,02 0,11977 0,05989 0,05989 KL c c KL c c Nguyên li cs y KL c c Nguyên li u sau s y ng tro t ng (%) ng tro t ng trung bình (%) 2.3 Kh 0,08 q trình quay d ch chi t D ch chi t sau l c chân không, ti dung d lo i dung mơi c Brix 20 Q trình quay t o s n ph m d ch c, l y m t ph n d ch màu ph i tr n maltodextrin - pH d ch chi u: 3,2 - Th tích m u quay: 250 ml - Nhi quay 700C - S vịng quay: 55 vịng/phút - Th i gian quay t lúc dung d n d t Bx 20 - gi V PH L C NG ANTHOCYANIN CĨ TRONG B P C I TÍM u ki n thí nghi m: t l ngun li u/dung mơi 15 g/80 ml; th i gian chi t 55 phút; ti n hành 400C D ch chi nhi v quang t c sóng h p th c c ti c pha loãng 20 l n, ch nh c sóng h p th c c 700 nm ( max = 523 nm ng anthocyanin m t s nguyên li u rau qu b , Hu nh Th Kim Cúc, Ph m Châu Hu nh, Nguy n Th Lan, Tr n Kh i Nguyên, (2004)) Ph h p th c a d ch chi t anthocyanin t nguyên li u: file0: B p c i tím S h p th c sóng c ng c n giá tr c sóng h p th c ng c (Nguy n Th ih ng, Nghiên c u max c sóng h p th c n Th Lan, ng c i h c Bách khoa, n màu anthocyanin t B p c i tím ng d ng làm ch t ch th an tồn phân tích th c ph m hóa h c) VI K t qu phân tích anthocyanin VII M t s hình nh trình làm thí nghi m ng thí nghi m D ch chi t sau l c sau pha loãng 20 l n D ch chi ch nh pH1 pH 4,5 VIII PH L C 4: B NG ANOVA K T QU THÍ NGHI M C 4.1 Thí nghi m 1: Kh o sát acid b 4.2 Thí nghi m Kh o sát N ng chi t ng c a th i gian l n hàm ng màu anthocyanin sau trích IX 4.3 Thí nghi m Kh o sát ng c a t l dung môi/nguyên li n ng anthocyanin d ch chi t 4.4 Thí nghi m Kh o sát ng c a nhi th i gian chi t tách ng anthocyanin d ch trích 4.4.1 K t qu th ng kê theo m t nhân t Nhi - Th i gian X 4.4.2 K t qu th ng kê theo hai nhân t Nhi Th i gian XI 4.5 Thí nghi m Kh o sát ng c n kh t tách Dùng acid Citric ch nh pH c a dung môi chi t Dùng acid HCl ch nh pH c a dung môi chi t XII PH L C 5: K T QU X LÝ B NG PH N M M MINITAB 15.0 XIII XIV PH L C 6: TIÊU CHU N VI T NAM TCVN CHO B T MÀU Tiêu chu n Vi t Nam TCVN 6470:1998 v ph gia th c ph m nh cho ph m màu th c ph m B Khoa h c Công ngh ng ban hành YÊU C U K THU I V I CAO V NHO Tên khác, ch s : Enociania, Eno, Grape skin extract INS 163 (ii) ADI = - 2,5 mg/kg th tr ng Ch ph c t d ch chi c qu ; ch a thành ph c c a v ho ng c ant ng, khoáng ch khác so v c ép qu Trong trình chi vào h u h chi ng chi c b lên men bi cb trình tồn b t c ép qu l thành ph n c cho u (alcol); D ch c t lo ng nh nh dioxyd có th i Tên hóa h c: Các ch t màu anthocyanin, glucosid c a anthocyaninidin (các mu i 2- phe Công th c hóa h c: Peonidin : C16H13O6 X Malvidin : C17H15O7 X Delphinidin : C15H11O7 X Petunidin : C16H13O7 X X: G c acid XV Công th c phân t : Peonidin : R = OCH3 Malvidin : Petunidin : R = OCH3 X : G c acid C m quan: ch t l ng, mi ng, b t ho c b Ch : Ph m màu Yêu c u k thu t: nh tính: tan c Quang ph D ch chi t Ph n ng màu pH cho c i h p th t i ~ 525 nm t yêu c u (mô t ph ) tinh t: nh dioxyd Các ch t màu ki m c 0,005% v i ch s màu t yêu c u (mô t ph th ) Các ch t màu acid khác t yêu c u (mơ t ph th ) Chì c q 2,0 mg/kg ng: i m c công b : XVI nh tính: Ph n ng màu: Thêm 0,1 g m d c l c k L c n u c n, dung tía chuy n sang màu da tr i ho c màu xanh s m thêm dung d ch natri hydroxyd (TT) tinh t: - nh dioxyd: C t 1g m u v m t bình c t v i c 25ml dung d ch acid phosphoric (2/7) ng Wagner (Hình 1) Cho 25ml dung d c vào m t bình h p th Nhúng ph n th p nh t c a dung d ch chì acetat bình h p th C c kho ng 100 ml r a ph p vào n ch t l ng bình h p th ng c t b ng m ng nh c Thêm 5ml dung d ch acid hydrocloric 1ml dung d ch h tinh b t (TT) vào d ch c t r i chu b ng dung d ch iod 0,01 N M i ml dung d ng v i 0,3203mg SO2 Hình: - ng Wagner Các ch t màu ki m: Cho 1g m u vào 100ml dung d ch natri hydroxyd (1/100) l u L y 30ml dung d ch chi t v i 15ml ether L c d ch chi t ether hai l n m i l n v i 5ml dung d ch acid acetic lỗng (TT) D ch chi - c có màu Các ch t màu acid khác: Thêm 1ml dung d c vào 1g m u theo ch d n ph n s c ký, ch m 0,002ml dung d ch lên b n s c ký làm khô Dùng dung môi khai tri n h n h p pyridin amoniac (TT) (2:1, theo th khai tri dung môi c 15cm t v t ch m XVII Sau làm khô b n m c xu t hi n v t n dung môi N u có b t c v t v i m t màu phun b n m ng v i dung d ch thi c (II) clorid (SnCl2) acid hydrocloric (2/5) - Chì: Th nguyên t t ng d n t i JECFA monograph 1-Vol 4) S d ng k thu t h p th thích h nh L a ch n c m u th n b m u d a nguyên t c c JECFA monograph 1-Vol 4: ph chung ph phân tích d ng c ng: u ki - ng, có th Chu n b kho ng 200ml dung d th m pH acid citric Na2HPO4: tr n 159 tích dung d ch acid citric 2,1% 41 th tích dung d ch Na2HPO4 0,16% r i ch nh pH v b ng dung d ch acid citric ho c dung d ch Na2HPO4 - Cân xác m ng thích h p m u th cho m kho ng t n 0,7 thêm dung d nv 1cm, c sóng c c m pH acid citric-dinatri h p th A c a dung d ch m t i h p th 525nm, dùng dung d m pH acid citric-dinatri hydrophosphat làm m u tr ng Ch s màu = (A*10)/m V i m = Kh i ng m u th (g) XVIII ... t màu t nhiên t B p c i tím (Brassica oleracea var captitala ruba) Trong ph m vi nghiên c u này, ti n hành kh u ki n v chi t tách ch t màu t b p c i tím t khâu x lý nguyên li u t i y u t n trình. .. 23 quy trình quy trình chi t ch t màu t nhiên cho th c ph m t b p c i tím 27 b trí thí nghi m kh ng chi t tách 32 b trí thí nghi m kh o sát ng c a th i gian l n trình chi... v b p c i tím 1.2.2.1 Ngu n g c C i b p ngày có ngu n g c t c i bi n (Sea kale) không cu n M t nh i di n tiêu bi u h c i b oleracea var captitala ruba) xu t x t p c i tím B p c i tím (Brassica