Ứng dụng kiến thức bản địa về cây nhuộm màu đen trong chiết tách chất màu sử dụng vào nhuộm màu thực phẩm

Việc lạm dụng màu tổng hợp đang là vấn đề nóng bỏng, bởi tác hại của việc dùng quá liều lượng cho phép và sử dụng chất màu không được phép sử dụng cho các sản phẩm thực phẩm.. Kinh nghiệ

ĐINH THỊ SEN

Tên đề tài:

“ỨNG DỤNG KIẾN THỨC BẢN ĐỊA VỀ CÂY NHUỘM MÀU ĐEN TRONG CHIẾT

TÁCH CHẤT MÀU SỬ DỤNG VÀO NHUỘM MÀU THỰC PHẨM”

KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hệ đào tạo : Chính quy

Chuyên ngành : Công nghệ thực phẩm

Khoa : CNSH & CNTP

Khoá học : 2010-2014 Giảng viên hướng dẫn : ThS Lương Hùng Tiến

ThS Nguyễn Văn Bình

Khoa CNSH - CNTP - Trường ĐH Nông lâm Thái Nguyên

Thái Nguyên, năm 2014

Khoa Công nghệ Sinh học và Công nghệ thực phẩm, các thầy cô bộ môn Công nghệ thực phẩm đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập cũng như trong thời gian làm đề tài

Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô cán bộ phòng thí nghiệm Bộ môn Công nghệ thực phẩm- Bộ môn Sau thu hoạch đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình làm thí nghiệm

Đặc biệt, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới ThS Lương Hùng Tiến

trưởng bộ môn Công nghệ Thực phẩm, khoa CNSH - CNTP, trường Đại học Nông

Lâm và ThS Nguyễn Văn Bình, phó trưởng bộ môn Công nghệ Thực phẩm, khoa

CNSH - CNTP, trường Đại học Nông Lâm đã tận tình truyền đạt những kiến thức trong quá trình học tập và trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo những kinh nghiệm quý báu

đồng thời luôn luôn động viên để tôi hoàn thành tốt đề tài

Tôi xin gửi lời cảm ơn tới các ông, bà người dân tộc thiểu số tại một số tỉnh miền núi phía Bắc đã cung cấp thông tin, tri thức và kinh nghiệm sử dụng cây nhuộm màu truyền thống trong quá trình điều tra thực địa và xin chân thành cảm

ơn gia đình bà La Thị Niên – xã Tiến Bộ – Yên Sơn – Tỉnh Tuyên Quang đã cung

cấp nguyên liệu cho tôi trong quá trình thực hiện đề tài

Xin cảm ơn toàn thể các bạn thực tập tại các phòng thí nghiệm đã cung cấp tài liệu cũng như nhiệt tình giúp đỡ, động viên tôi

Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới gia đình, bạn bè thân thiết đặc biệt là anh trai luôn động viên, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực tập, rèn luyện và thực hiện đề tài

Trong quá trình thực hiện đề tài do có nhiều hạn chế nên không tránh được những thiếu sót Rất mong thầy cô, anh chị và bạn bè quan tâm đóng góp ý kiến để

đề tài được hoàn thiện

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Thái Nguyên, ngày 06 tháng 06 năm 2014

Sinh viên thực tập

Đinh Thị Sen

tôi thực hiện với sự cộng tác của các đồng nghiệp Những số liệu đưa ra là hoàn toàn trung thực và không vi phạm bản quyền của bất kỳ tác giả nào khác

EU (European Union) Liên minh Châu Âu

Bảng 2.2: Sự biến đổi hàm lượng tanin theo thời tiết 17

Bảng 2.3 Màu sắc tố hấp thụ và màu sắc cảm nhận được 21

Bảng 2.4 Mối liên quan giữa bước sóng và màu sắc 22

Bảng 3.1 Thiết bị thí nghiệm 26

Bảng 3.2 Dụng cụ thí nghiệm 26

Bảng 3.3 Lựa chọn nguyên liệu và dung môi chiết phục vụ chiết chất màu 28

Bảng 3.4 Lựa chọn nguyên liệu lá sau sau chiết chất màu đen 28

Bảng 3.5 Bố trí thí nghiệm lựa chọn dạng nguyên liệu lá sau sau 29

Bảng 3.6 Bảng bố trí thí nghiệm khảo sát tỷ lệ nguyên liệu trên dung môi 29

Bảng 3.7 Bảng bố trí thí nghiệm khảo nhiệt độ cho tối ưu chiết chất màu 30

Bảng 3.8 Bảng bố trí thí nghiệm khảo sát thời gian cho tối ưu chiết chất màu 30

Bảng 3.9: Các biến nghiên cứu và giá trị của biến theo thiết kế Box – Behnken 31

Bảng 3.10 Bố trí thí nghiệm ảnh hưởng của các nhân tốt đến khả năng tách chiết chất màu 31

Bảng 3.11 Bố trí thí nghiệm số lần chiết tách 32

Bảng 4 1 Kết quả điều tra kiến thức bản địa về cây nhuộm màu đen 35

Bảng 4.2 Kết quả đánh giá cảm quan khả năng nhuộm màu đen của một số loại nguyên liệu thực vật 38

Bảng 4.3 Kết quả đánh giá cảm quan và giá trị đo mật độ quang tại 360nm với dịch chiết từ nguyên liệu lá non và lá già 41

Bảng 4.4 Kết quả đánh giá cảm quan màu đen của xôi nhuộm bằng dịch chiết từ lá sau sau tươi và dịch chiết từ lá sau sau khô 42

Bảng 4.5 Giá trị do OD với các tỷ lệ nguyên liệu trên dung môi khác nhau 43

Bảng 4.6 Giá trị đo OD theo nhiệt độ 45

Bảng 4.7 Giá trị đo DO theo tỷ lệ nguyên liệu trên dung môi 46

Bảng 4.8 Giá trị mã hóa và thực nghiệm của các yếu tố khảo sát 46

Bảng 4.9 Bảng kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố tới giá trị OD trong quá trình chiết chất màu 47

Bảng 4.10: Mục tiêu hàm lượng chất màu theo yêu cầu 52

Bảng 4.11 Kết quả điều kiện tối ưu cho quá trình chiết tách chất nhuộm màu đen từ lá sau sau 53

Bảng 4.12:Giá trị đo OD của dịch chiết màu 53

Bảng 4.13 giá trị OD 360nm và giá trị cảm của các lần chiết 55

Hình 2.1 : Cấu trúc của một số anthocyanidin tự nhiên Các anthocyanin tương ứng

luôn được glycosyl hóa ở nhóm hdroxy C – 3 6

Hình 2.2 Sơ đồ phân loại tannin 10

Hình 2.3 Phản ứng oxy hóa – khử của catechin 11

Hình 2.4 Sự ngưng tụ của catechin 12

Hình 2.5 Sự trùng hợp giữa tannin và anthocyanin 13

Hình 4.1: Biểu đồ biểu thị mật độ quang của dịch chiết từ lá sau sau 39

Hình 4.2: Biểu đồ mật độ quang dịch chiết từ lá sau sau non và lá sau sau già 40

Hình 4.3: Biểu đồ mật độ quang của dịch chiết từ 42

lá sau sau tươi và lá sau sau khô 42

Hình 4.4 Giá trị đo OD dịch chiết chất màu theo thời gian 44

Hình 4.5 Giá trị đo OD dịch chiết chất màu theo nhiệt độ 45

Hình 4.6 Giá trị đo OD dịch chiết chất màu theo thời gian 46

Hình 4.7: Bề mặt đáp ứng của tỷ lệ nguyên liệu trên dung môi 48

và thời gian đến giá trị OD 48

Hình 4.8: Bề mặt đáp ứng của nhiệt độ và tỷ lệ nguyên liệu trên dung môi tới OD 49

Hình 4.9: Bề mặt đáp ứng của thời gian và nhiệt độ đen giá trị OD đo được 50

Hình 4.10 Chiết tách chất màu 54

Hình 4.11 Dịch sau khi chiết 54

Sơ đồ 4.1 Quy trình tách chiết chất màu đen từ lá sau sau 58

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục đích của đề tài 2

1.3 Yêu cầu của đề tài 2

PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

2.1 Chất màu trong thực phẩm 3

2.1.1 Khái niệm chất màu 3

2.1.2 Vai trò của chất màu trong thực phẩm 3

2.1.3 Phân loại chất màu thực phẩm 3

2.1.3.1 Chất màu tổng hợp 3

2.1.3.2 Chất màu tự nhiên 4

2.1.4 Một số quy định đối với chất màu dùng cho thực phẩm [6] 5

2.2 Tổng quan về chất tạo màu đen 5

2.2.1 Nhóm chất màu flavonoit 6

2.2.2 Chất màu Anthocyanin 6

2.2.2.1 Cấu trúc hóa học của anthocyanin 6

2.2.2.2 Tính c hất của anthocyanin 7

2.2.2.3 Sự chuyển đổi cấu trúc của anthocyanin trong môi trường lỏng 7

2.2.2.4 Một số yếu tố ảnh hưởng đến màu của anthocyanin 8

2.2.3 Tannin 10

2.2.3.1 Khái niệm 10

2.2.3.2 Phân loại 10

2.2.3.3 Tính chất hóa học và các yếu tố ảnh hưởng 10

2.3 Một số cây, quả cho chất nhuộm màu đen để nhuộm màu thực phẩm 13

2.3.1 Nghệ đen 13

2.3.1.1 Tên gọi 13

2.3.1.2 Đặc điểm hình thái 13

2.3.1.3 Công dụng 13

2.3.2 Cây trám đen 14

2.3.2.1 Tên gọi 14

2.3.2.2 Đặc điểm hình thái 14

2.3.2.3 Công dụng 14

2.3.3.3 Công dụng 15

2.3.4 Cây lá gai 15

2.3.4.1 Tên gọi 15

2.3.4.2 Đặc điểm hình thái 15

2.3.4.3 Công dụng 15

2.3.5 Cây sau sau 16

2.3.5.1 Tên gọi 16

2.3.5.2 Đặc điểm hình thái 16

2.3.5.3 Công dụng 16

2.4 Chiết tách chất màu từ tự nhiên 18

2.4.1 Nguyên tắc 18

2.4.2 Dung môi 19

2.4.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết tách 20

2.5 Lý thuyết về màu sắc và phương pháp so màu 21

2.5.1 Lý thuyết về màu sắc 21

2.5.2 Phương pháp so màu 21

2.6 Tình hình nghiên cứu chất màu tự nhiên trên thế giới và trong nước 23

2.6.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 23

2.6.2 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam 24

PHẦN 3 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26

3.1 Đối tượng, địa điểm và thời gian nghiên cứu 26

3.1.1 Đối tượng nghiên cứu 26

3.1.2 Địa điểm 26

3.1.3 Thời gian nghiên cứu 26

3.1.4 Hóa chất nghiên cứu: Ethanol, Methanol 26

3.1.5 Thiết bị và dụng cụ 26

3.2 Nội dung nghiên cứu 27

3.3 Phương pháp 27

3.3.1 Phương pháp điều tra thu thập thông tin 27

3.3.1.1 Phương pháp thu thập tổng hợp và phân tích tư liệu 27

3.3.1.2 Phương pháp điều tra xã hội học 27

màu thực phẩm Đề xuất quy trình chiết tách tạo ra sản phẩm màu đen 29

3.3.3 Phương pháp hóa lí 33

3.3.3.1 Phương pháp đo cường độ màu bằng máy quang phổ hấp thụ phân tử UV- Vis 33 3.3.3.2 Phương pháp chiết chất màu 33

2.3.3.3 Phương pháp sấy khô 33

3.3.4 Phương pháp đánh giá cảm quan 33

3.3.5 Phương pháp quy hoạch thực nghiệm 34

3.3.6 Phương pháp xử lí số liệu 34

PHẦN 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 35

4.1 Kết quả tìm hiểu kiến thức bản địa ở một số tỉnh miền núi phía Bắc về cây nhuộm màu đen thực phẩm 35

4.2 Kết quả nghiên cứu lựa chọn nguyên liệu và dung môi chiết phục vụ chiết tách chất màu đen 37

4.2.1 Kết quả lựa chọn nguyên liệu và dung môi chiết tách phụ vụ chiết tách chất màu đen 37

4.2.2 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nguyên liệu đến quy trình chiết tách chất màu40 4.3 Tối ưu hóa quá trình chiết tách chất nhuộm màu đen trong lá sau sau và xây dựng quy trình chiết tách chất màu từ lá sau sau trong phòng thí nghiệm 43

4.3.1 Kết quả nghiên cứu lựa chọn các yếu tố và miền khảo sát cho quá trình chiết tách chất màu đen từ thực vật 43

4.3.2 Thiết lập mô hình 46

4.3.2.1 Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu trên dung môi đến giá trị OD 48

4.3.2.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến giá trị OD thu được 49

4.3.2.3 Ảnh hưởng của thời gian đến giá trị OD 50

4.3.3 Tối ưu hóa quá trình chiết tách chất nhuộm màu đen trong lá sau sau 51

4.3.4 Dự đoán chất màu trong lá sau sau 56

4.3.5 Kết luận sơ bộ độ an toàn của dịch chiết từ lá cây sau sau 57

4.3.6 Quy trình chiết tách chất nhuộm màu đen từ lá sau sau 58

PHẦN 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 61

5.1 Kết luận 61

5.2 Kiến nghị 61

TÀI LIỆU THAM KHẢO 62

PHẦN 1 MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề

Từ xa xưa, việc sử dụng thực phẩm không chỉ đơn giản là cung cấp năng lượng cho các hoạt động sống của con người mà con người còn biết cách phối hợp

và sử dụng thực phẩm để phòng, trị bệnh và tăng cường sức khỏe Khi xã hội phát triển các sản phẩm thực phẩm được công nghiệp hóa phục vụ nhu cầu sống ra đời

đồng thời kèm theo vấn đề cần giải quyết khi lợi nhuận là đích của mọi nhà sản

xuất

Đối với sản phẩm thực phẩm trước khi tính đến giá trị dinh dưỡng người tiêu

dùng, khi mua hàng luôn quan tâm đến giá trị cảm quan đầu tiên “ sắc, hương, vị, mỹ” cái đầu tiên lọt vào mắt chính là màu sắc thực phẩm Vừa tạo màu đẹp hấp dẫn vừa có khả năng che dấu khuyết điểm thậm chí cả sự hư hỏng sản phẩm, tính kinh

tế cao, chất màu tổng là lựa chọn đầu tiên của các nhà sản xuất

Việc lạm dụng màu tổng hợp đang là vấn đề nóng bỏng, bởi tác hại của việc dùng quá liều lượng cho phép và sử dụng chất màu không được phép sử dụng cho các sản phẩm thực phẩm Giải pháp cho vấn đề này chính là sử dụng màu được tổng hợp từ các hợp chất tự nhiên có tính an toàn cao

Nhuộm màu thực phẩm bằng thực vật là tri thức và kinh nghiệm truyền thống lâu đời của các dân tộc Việt Nam, nhất là các đồng bảo dân tộc thiểu số Hơn thế với phong tục tập quán khác nhau, cư trú trên các vùng lãnh thổ có điều kiện tự nhiên riêng biệt, mỗi dân tộc có kinh nghiệm và tri thức độc đáo mang tính bản địa

và văn hóa truyền thống Kinh nghiệm của các đồng bào dân tộc cho thấy thực vật nhuộm màu đen cho thực phẩm hay thực vật cho màu đen không những cho màu sắc đẹp mà còn có tác dụng phòng và trị các bệnh thường gặp như đau khớp, huyết

áp cao, thiếu máu, cảm lạnh, hen….thực vật thường được sử dụng nhuộm màu đen cho thực phẩm như lá gai, trám đen, cẩm tím kết hợp tro bếp, nghệ đen… đặc biệt lá cây sau sau

Lá sau sau là loại thực vật được sử dụng làm món cơm xôi đen nổi tiếng ở vùng Đông Bắc vào dịp tết thanh minh,màu đen tạo từ lá cấy sau sau cho màu đen bóng, sáng, đều cường độ màu rất tốt Ngoài tác dụng cho màu đẹp thực phẩm nhuộm màu đen từ lá cây sau sau có thể kéo dài thời gian bảo quản, theo kinh nghiệm dân gian xôi đen từ lá sau sau có thể bảo quản 3 ngày vẫn chưa có dấu hiệu

hư hỏng ở điều kiện thường, lá sau sau còn được sử dụng như rau ăn Lá sau sau dùng nhuộm màu đen còn có tác dụng phòng, trị sâu răng, đau răng, mề đay, mẩn ngứa, mọn nhọt, phong thấp, đau lưng đâu gối, thông huyết mạch, thanh nhiệt giải

độc… đặc biệt theo nhiều sách y học cổ truyền ghi rằng cây sau sau không chứa

chất độc rất an toàn khi dùng làm thực phẩm

Việc ứng dụng lá cây sau sau cũng như các thực vật nhuộm màu đen cho thực phẩm mới chỉ được áp dụng để làm xôi, một số loại bánh tại gia đình, hơn nữa thường chỉ dùng nguyên liệu tươi, việc sử dụng trong quy mô công nghiệp bị hạn chế rất nhiều Trong khi nhu cầu về màu đen dùng cho thực phẩm rất lớn không chỉ trong thực phẩm mà còn trong ngành y học, mỹ phẩm Các chất màu sử dụng để nhuộm màu đen hiện nay chủ yếu được nhập khẩu từ nước ngoài, giá thành cao, khó chủ động trong sản xuất Theo kết quả sơ bộ tìm kiếm các kiến thức bản địa về khả năng nhuộm màu đen cho thực phẩm từ thực vật, nhóm nghiên cứu nhận thấy việc nghiên cứu chiết tách chất màu đen từ thực vật là có khả thi

Vì vậy, tôi tiến hành nghiên cứu đề tài : “Ứng dụng kiến thức bản địa về cây nhuộm màu đen trong chiết tách chất màu sử dụng vào nhuộm màu thực phẩm”

1.2 Mục đích của đề tài

Sử dụng kiến thức bản địa về nhuộm màu đen của đồng bào dân tộc thiểu số

ở một số tỉnh miền núi phía Bắc để ứng dụng trong nghiên cứu chiết tách chất màu đen từ thực vật Bước đầu xây dựng quy trình chiết tách chất nhuộm màu đen từ

thực vật hướng đến sản xuất chất màu đen từ thực vật ở quy mô công nghiệp

1.3 Yêu cầu của đề tài

Sưu tầm được kiến thức bản địa về cây nhuộm màu đen thực phẩm

Nghiên cứu được các yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến quá trình chiết tách chất nhuộm màu đen từ thực vật:

Lựa chọn được nguyên liệu và dung môi cho quá trình chiết tách chất nhuộm màu đen thực phẩm

Xác định được ảnh hưởng của nguyên liệu đến quá trình chiết tách chất nhuộm màu đen từ thực vật

Xác định được ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu trên dung môi đến quá trình chiết tách chất nhuộm màu đen từ thực vật

Xác định được ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình chiết tách chất nhuộm màu đen từ thực vật

Xác định được ảnh hưởng của thời gian chiết đến quá trình chiết tách chất nhuộm màu đen từ thực vật

Xác định được ảnh hưởng của số lần chiết tách đến hiệu suất của quá trình chiết tách chất màu đen từ thực vật

Hoàn thiện được quy trình chiết tách chất màu đen từ thực vật ở quy mô phòng thí nghiệm

PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Chất màu trong thực phẩm

2.1.1 Khái niệm chất màu

Chất màu thực phẩm là những chất có màu, được sử dụng làm phụ gia thực phẩm,

được bổ sung vào trong thực phẩm nhằm tạo ra hoặc cải thiện màu sắc làm tăng tính hấp

dẫn cho các sản phẩm thực phẩm [36]

2.1.2 Vai trò của chất màu trong thực phẩm

Chất màu không có ý nghĩa nhiều về mặt dinh dưỡng nhưng có ý nghĩa rất lớn về mặt cảm quan Không những thế màu sắc còn có tác dụng sinh lý rõ rệt, màu sắc thích sẽ giúp cơ thể đồng hóa thực phẩm đó dễ dàng hơn Do vậy trong sản xuất thực phẩm thì chất màu còn có những ý nghĩa quan trọng sau đây:

- Giúp phục hồi lại màu sắc tự nhiên của sản phẩm, do chất màu tự nhiên dễ mất đi trong quá trình chế biến, bảo quản

- Gia tăng màu sắc đặc hiệu của thực phẩm có cường độ kém

- Làm đồng nhất màu sắc của thực phẩm

- Tạo thực phẩm có màu sắc hấp dẫn hơn

- Xác định rõ hay nhấn mạnh cho người tiêu dùng chú ý đến màu 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.[36]

2.1.3 Phân loại chất màu thực phẩm

Theo nguồn gốc, cách điều chế chất màu thường được phân chia thành các loại sau:

2.1.3.1 Chất màu tổng hợp

Là các chất màu được tổng hợp từ các hợp chất hóa học khác nhau Chất màu tổng hợp được nhà sản xuất ưu dùng do cho màu sắc đẹp, giá thành rẻ độ bền cao, lượng dùng ít có thể đạt yêu cầu đặt ra Tuy nhiên dùng không đúng quy định của bộ y tế có thể gây ra các bệnh nguy hiểm, mức độ an toàn thấp.[33]

* Các chất màu tổng hợp phải đảm bảo các yêu cầu sau:[33]

- Không có độc tính, không gây ung thư

- Sản phẩm chuyển hóa của chất màu không phải là những chất có độc tính

- Tính đồng nhất cao 60% là màu nguyên chất phần còn lại là chất không độc

- Chất màu tổng hợp không được chứa các chất sau: Crom, seleni,urani(các chất

được xem là gây ung thư) một vài chất thuộc nhóm carbua hydro và đa vòng (các chất

thường gây ung thư) thủy ngân, cadimi những chất độc

Ưu điểm nổi bật nhất của chất màu tổng hợp là độ bền màu, đa dạng về màu

sắc và chủng loại (như: màu vàng, màu đỏ, màu xanh, màu đen ) rẻ, lượng sử dụng

ít, có thể phối nhiều màu đa dạng

Nhược điểm là phần lớn các chất màu tổng hợp đều có thể gây ung thư và có tác động không tốt đối với con người nên khi sử dụng phải tuân theo sự chỉ dẫn trong tài liệu kỹ thuật Điều này đã được các nhà khoa học chứng minh từ năm 1979.[33]

Ứng dụng: Nhóm chất màu hữu cơ tổng hợp được sử dụng trong phạm vi

tương đối hẹp, thường được sử dụng sản xuất bánh kẹo và sản xuất thứ nước uống không có rượu, sản xuất đồ hộp chủ yếu là đồ hộp rau quả

*Một số nhóm chất màu tổng hợp thường dùng trong thực phẩm

+ Nhóm chất màu Quinolein vàng: thường được dùng nhiều trong sản xuất bánh

kẹo, mứt, đồ uống, rượu, vỏ ngoài phomat, vỏ ngoài thịt chín, liều ăn vào chấp nhận

được (ADI) 0 – 2,5 mg/kg thể trọng/ngày.[33]

+ Nhóm chất màu Amaranth đỏ: chất màu đỏ tổng hợp amaranth có kí hiệu

quốc tế là E123 dùng trong chế biến tôm đóng hộp, cá muối, nước quả liều ăn vào hàng ngày chấp nhận được(ADI) 0- 0,5 mg/kg thể trọng/ ngày.[36]

+ Nhóm chất màu xanh: brillantblue FCF dùng trong dưa chuột dầm với mức

quy định là 300mg/kg, có thể dùng một mình hay kết hợp với màu khác liều ăn vào hàng ngày chấp nhận được (ADI) 0- 0,5 mg/kg thể trọng/ ngày

+ Nhóm chất màu đen: màu đen sáng BN được kí hiệu E151 được dùng để

trang trí thực phẩm [35]

2.1.3.2 Chất màu tự nhiên

Chất màu tự nhiên là các loại màu được chiết tách từ động vật, thực vật hay

từ chất khoáng Hợp chất màu này dễ bị phân hủy và mất đi trong quá trình chế biến thực phẩm.[10]

Chất màu tự nhiên có độ bền kém, màu dễ mất do các yếu tố: ánh sáng, nhiệt

độ, CO2 nồng độ cao, emzym, acid, kiềm, oxy…Sử dụng với lượng lớn mới đáp ứng

đủ yêu cầu sản xuất, giá thành cao Do có các thành phần khác chúng có mùi, vị gần

giống với nguyên liệu ban đầu dùng tách chiết chất màu Đặc trưng của chất màu tự nhiên là có độ an toàn cao, không gây độc cho người sử dụng thực phẩm nên được ưa chuộng hơn.[36]

Các nhóm chất màu thường gặp trong thực vật bao gồm:

+ Chlorophylle diệp lục hay mà xanh lá cây

+ Carotenoidoids có trong lục lạp cho màu từ vàng đến đỏ

+ Flavonoit có trong không bào có màu đỏ, xanh, vàng

Màu tự nhiên giúp các món ăn trở nên bắt mắt về mặt thẩm mỹ, ngoài ra nó còn là nguồn cung cấp các chất dinh dưỡng có lợi trong cơ thể, có tác dụng chống ôxy hóa, kháng viêm, hỗ trợ ngăn ngừa ung thư đường tiêu hóa đều có những thành phần tự nhiên có lợi cho sức khỏe Màu tự nhiên được công nhận sử dụng trên thế giới tuy nhiên mỗi khu vự có quy định cụ thể khác nhau về sử dụng hợp chất màu tự nhiên

2.1.4 Một số quy định đối với chất màu dùng cho thực phẩm [6]

- Chỉ sử dụng các chất PGTP có trong danh mục cho phép của Bộ Y tế

- Phụ gia phải đảm bảo chất lượng tinh khiết dùng cho TP

- Sử dụng đúng liều lượng quy định

- Phải đǎng ký tên PGTP sử dụng trong sản xuất chế biến TP với cơ quan quản lý và phải ghi rõ tên trên nhãn

- Các phẩm màu tổng hợp được phép sử dụng ở các TP và liều lượng cho phép

sử dụng tại VN được quy định tại phụ lục 1

2.2 Tổng quan về chất tạo màu đen

Bảng 2.1 Các sắc tố tạo màu chiếm ưu thế trong rau trái

2.2.1 Nhóm chất màu flavonoit

Các chất màu này hòa tan trong nước và có chứa trong không bào và từ màu

đỏ đến màu tím Flavonoit là những dẫn xuất của croman và cromon, chúng là

những phenylpropan vì chứa bộ khung carbon C6 – C3

2.2.2 Chất màu Anthocyanin

Chất màu Anthocyanin thuộc nhóm chất màu flavonoit Các anthocyanin

hiện thuộc nhóm các chất màu tự nhiên tan trong nước lớn nhất trong thế giới thực vật Thuật ngữ anthocyanin bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp, trong đó anthocyanin là sự kết

hợp giữa anthos - nghĩa là hoa và kysanesos - nghĩa là màu xanh.[37] Tuy nhiên không

chỉ có màu xanh, anthocyanin còn mang đến cho thực vật nhiều màu sắc rực rỡ khác như hồng, đỏ, cam, xanh tím, đen và các gam màu trung gian [37]

2.2.2.1 Cấu trúc hóa học của anthocyanin

Về bản chất các anthocyanin là những hợp chất glycoside của các dẫn xuất polyhydroxy và polymethoxy của 2-phenylbenzopyrylium hoặc muối flavylium Có

18 loại aglycon khác nhau, trong đó 6 loại phổ biến nhất là pelargonidin, cyanidin,

delphinidin, peonidin, petunidin, và maldivin [37]

Trong tự nhiên anthocyanin rất hiếm khi ở trạng thái tự do Nhóm hydroxyl

tự do ở vị trí C-3 làm cho phân tử anthocyanin không ổn định làm giảm khả năng hòa tan của nó so với anthocyanidin tương ứng

Hình 2.1 : Cấu trúc của một số anthocyanidin tự nhiên Các anthocyanin tương

ứng luôn được glycosyl hóa ở nhóm hdroxy C – 3

Quá trình sinh tổng hợp anthocyanin được điều hòa bởi một hệ thống gen và

đòi hỏi phải có vật liệu khởi đầu Chalcone không thể thiếu đi từ quá trình quang

hợp, tác dụng của enzyme Chalcone synthase xúc tác tạo Chalcone qua phản ứng ngưng tụ giữa 1 phân tử acid cianamic hoạt hóa và 3 phân tử malonyl – Co A [37]

2.2.2.2 Tính chất của anthocyanin

Anthocyanin tinh khiết dạng tinh thể hoặc vô định hình là hợp chát phân cực nên tan tốt trong dung môi phân cực như nước, dung dịch bão hòa Khi kết hợp với

đường cho phân tử anthocyanin hòa tan tốt hơn Màu sắc của anthocyanin thay đổi

phụ thuộc vào nhiệt độ, các chất màu và nhiều yếu tố khác… Khi tăng số lượng các nhóm OH trong vòng benzen càng cao thì màu càng xanh đậm Mức độ methyl hóa các nhóm OH ở vòng benzene càng cao thì màu càng đỏ Nếu nhóm OH ở vị trí thứ

3 kết hợp với các gốc đường thì màu sắc cũng sẽ thay đổi theo số lượng các gốc

đường

Màu sắc của anthocyanin phụ thuộc rất mạnh vào pH môi trường

- Khi pH > 7 các anthocyanin có màu xanh và khi < 1 có màu đỏ

- pH = 1 các anthocyanin ở dạng muối oxonium màu cam đến đỏ

- pH 4 -5 có thể chuyển về dạng base carbinol hay chalcon không màu

- pH= 7÷8 dạng base quinoidal anhydro màu xanh

Màu sắc của anthocyanin thay đổi do hấp thụ ở trên polysaccharide

Anthocyanin có bước sóng hấp thụ trên miền nhìn thấy, khả năng hấp thụ cực đại tại bước sóng 510 – 540 nm Độ hấp thụ liên quan mật thiết đến màu sắc của anthocyanin phụ thuộc vào pH của dung dịch, nồng độ anthocyanin Thường

pH thuộc vùng acid có độ hấp thụ lớn, nồng độ anthocyanin càng lớn độ hấp thụ càng mạnh

Các anthocyanin tạo phức với kim loại cho các màu khác nhau Chẳng hạn muối kali sẽ cho anthocyanin với màu đỏ nâu, còn muối calci và magie cho màu xanh ve.[37]

2.2.2.3 Sự chuyển đổi cấu trúc của anthocyanin trong môi trường lỏng

Trong môi trường lỏng, dưới tác động của các giá trị pH khác nhau của môi trường, cấu trúc của phân tử athocyanin sẽ trải qua một số chuyển hóa do hoạt tính cao của gốc aglycone Gốc đường, nhóm methoxyl, nhóm acyl hóa ảnh hưởng đến

sự chuyển hóa Ở pH xác định diễn ra sự cân bằng giữa 4 cấu trúc anthocyanin:

Quinonoidal (anhydro) base (A): màu đen, tím đậm

Cation flavylium (AH+): màu đỏ, cam vàng

Carbinol pseudobase (hay hemiacetal) (B): không màu

Chlalcone (C): không màu

Dạng quinonoidal base được tạo ở pH > 3 Cation flavylium bền ở môi trường acid Trong môi trường trung tính hay acid yếu athocyanin tồn tại chủ yếu ở dạng không màu Sự ổn định của các dạng mang màu do gốc acid gắn vào các phân

tử đường hay còn gọi là co – pigment hóa nội phân tử, tăng độ bền màu của phân tử anthocyanin (do sự xếp chồng lên nhau của các vòng thơm trong gốc acid với vòng pyrylium của phân tử anthocyanin), giảm bớt khả năng bị các phân tử nước tấn công hình thành các chất carbinol, chalcone không màu Cơ chế phân hủy bởi nhiệt do sự chuyển hóa thuận nghịch của các ion flavylium thành các dạng chalcone Hiệu ứng

co –pigment hóa tạo phức dạng mang màu, ngăn chặn quá trình chuyển hóa từ dạng mang màu sang dạng không mang màu [Davis và cộng sự, 1993; Mazza và Brouillard, 1990]

2.2.2.4 Một số yếu tố ảnh hưởng đến màu của anthocyanin

a pH

Trong môi trường nước các anthocyanin đỏ ở pH thấp, đỏ xanh pH trung gian, không màu pH cao, pH 2- 4 ít ảnh hưởng đến sự phân hủy của anthocyanin trong suốt quá trình gia nhiệt khi không có oxy Khi có mặt oxy thì anthocyanin bị biến tính mạnh ở pH trên cấu trúc của chúng thay dổi với sự thay đổi pH

Cơ chế của sự phân hủy bởi nhiệt xảy ra phụ thuộc vào nhiệt độ và bản thân anthocyanin đó Drazdina cho rằng coumarin glycoside là sản phẩn phân hủy phổ biến của anthocyanin 3,5 – diglycoside và cơ chế của sự phân hủy là: flavylium chuyển thành dạng quinonoidal base, tiếp theo tạo sản phẩm trung gian cuối cùng thu được dẫn xuất coumarin và thành phần tương ứng với vòng B của anthocyanin

Sự biến tính này còn được tác động bởi oxy

Anthocyanin 3 – glycoside chuyển hóa sang dạng carbinol pseudobase không màu, sau đó là sự mở vòng pyrylium để hình thành dạng chalcone trước khi thủy phân liên kết glycoside

Các anthocyanin 3 – glycoside khi đun nóng pH 2 - 4 đầu tiên bị thủy phân liên kết glycoside ở 1000C sau đó là sự biến đổi aglycone thành chalcone Sự biến tính hơn nữa dẫn đến hình thành dạng sản phẩm màu đen đặc biệt với sự có mặt của oxy

Hàm lượng anthocyanin đạt cao nhất tại 600C, điều này phù hợp với tính chất

đặc trưng của anthocyanin là tan tốt trong nước ấm Tại 700C hàm lượng anthocyanin bắt đầu giảm do ở nhiệt độ cao các anthocyanin bị thoái biến Để giảm hàm lượng bị thoái biến do nhiệt đến mức thấp nhất thường tiến hành chiết ở nhiệt

độ thường

c Oxy

Oxy và nhiệt độ là những tác nhân đặc trưng xúc tiến sự phân hủy của các anthocyanin, do đó mà sinh ra các dạng sản phẩm không màu hoặc màu nâu, đen Chính sự oxy hóa dạng carbinol pseudobase đã gây ra sự kết tủa và đóng váng

d Ánh sáng

Các anthocyanin thường không bền khi tiếp xúc với tia tử ngoại, ánh sáng mặt trời, các nguồn sáng khác Ánh sáng có 2 ảnh hưởng đến anthocyanin tăng cường cho quá trình tổng hợp và xúc tác sự biến tính

Năm 1968 Vanburen và cộng sự tường trình rằng các diglucoside được acyl hóa và methyl hóa thì các anthocyanin bền nhất khi để ngoài ánh sáng Maccarone

và cộng sự đã nghiên cứu sự quang hóa của anthocyanin và kết luận anthocyanin diglycosyl hóa tại vị trí C-3, -5 bền hơn các anthocyanin mono glycosyl hóa tại vị trí C – 3 đồng thời chúng bền hơn so với các aglycone tương ứng.[37]

e Đường và các sản phẩm biến tính của chúng

Ở nồng độ 100ppm, đường và các sản phẩm phân hủy furfura 1,5 – hydroxymethyl

furfural và acetaldehyde ngưng tụ với các anthocyanin hình thành những hợp chất phức tạp có màu xanh đen, nâu sẫm, đen Trong đó fructose, arabinose, lactose và sorbose có khả năng phân hủy anthocyanin mạnh hơn glucose, sucrose và maltose Tốc độ phân hủy của anthocyanin liên quan đến tốc độ phân hủy của đường

f Các ion kim loại

Một số ion kim loại đa hóa trị có thể tương tác với các anthocyanin có nhóm

OH ở vị trí ortho gây ra hiệu ứng sâu màu.[Francis, 1997]

2.2.3 Tannin

2.2.3.1 Khái niệm

Theo Bate -Smith Tannin là hợp chất polyphenol tan trong nước, có khối lượng phân tử 500 – 3000, cho các phản ứng thông thường của phenol và có những tính chất đặc biệt như tạo phản ứng với alkaloid, gelatin, protein khác.[34]

Theo Haslam còn chỉ ra tannin có khối lượng phân tử có thể lên 20.000 nó còn có thể tạo phức với hợp chất polyphenol khác, cả polysaccharide

2.2.3.2 Phân loại

Hình 2.2 Sơ đồ phân loại tannin

2.2.3.3 Tính chất hóa học và các yếu tố ảnh hưởng

- Tannin là chất rất phân cực, tan trong các dung môi phân cực, dễ tan trong nước Tannin ngưng tụ khó tan trong nước, khó kết tinh và tạo được phức bền với protein

- Hấp thụ ở vùng sóng 280 – 340 nm

- Tannin có tính khử mạnh, dưới tác dụng của oxy rất dễ bị oxy hóa, sự oxy hóa luôn kèm theo sự phá vỡ cấu trúc, tạo ra các phân tử có phân tử lượng nhỏ hơn Trong môi trường kiềm bị oxy hóa rất mạnh Trong điều kiện có mặt các enzyme oxi hóa xảy ra mạnh như polyphenoloxydase và peroxydase kèm theo sự có mặt của oxy để quá trình oxy hóa xảy ra mãnh liệt và ngưng tụ thành các hợp chất

có phân tử lượng lớn sản phẩm có màu đỏ sau chuyển sang màu xám đen, nâu sẫm,

đen.[34]

Hình 2.3 Phản ứng oxy hóa – khử của catechin

- Phản ứng cộng: trong quá trình oxy hóa nếu có mặt các acid amin thì các octoquinon mới được tạo thành sẽ kết hợp với các acid amin để tạo thành các sản phẩm của phản ứng cộng Các sản phẩm này có thể bị oxy hóa để về các dạng octoquinon tương ứng

- Phản ứng ngưng tụ: song song với quá trình oxy hóa các polyphenol thành octoquinon và sự khử octoquinon tạo ra polyphenol nhờ nguyên liệu hô hấp là glucose Khi quá trình oxy hóa trộ hơn quá trình khử thì có sự tích tụ các octoquinon thành tannin ngưng tụ hay sản phẩm có màu đen là gọi là phlobaphene

Trong điều kiên hô hấp bình thường thì phản ứng 1 và 2 chiếm ưu thế Trong

điều kiện sản xuất khi các mô tế bào bị phá vỡ thì phản ứng 2 và 3 chiếm ưu thế

Hình 2.4 Sự ngưng tụ của catechin

- Phản ứng kiềm phân: tannin bị kiềm phân bởi kiềm đặc, nóng tạo tành các mảnh nhỏ và đơn giản, phản ứng thường để nghiên cứu cấu trúc tannin

- Phản ứng thủy phân: dưới tác dụng của tác nhân thủy phân và enzyme tannase tấn công vào liên kết este của tannin tạo ra sản phẩm là acid gallic và popyol nhưng enzyme này không thể tách liên kết ester của acid hexahydroxydiphenic và dạng vòng mở của vòng của ellagi tannin

- Phản ứng trên nhân thơm: tanin ngưng tụ cho phản ứng thế với các halogen tạo sản phẩm khó tan

- Phản ứng tạo phức với muối kim loại: các phenol – OH của tannin có thể tạo phức màu khó tan với các muối kim loại như Pb2+ , Fe3+, Al3+, càng nhiều nhóm –OH,

Phản ứng tạo phức màu càng đậm màu của phức thay đổi theo kim loại

- Dung dịch tannin loãng cho phản ứng với dung dịch ankaloit cho kết tủa bông trắng Phản ứng với vanillin sẽ tạo phức màu nâu đỏ trong môi trường acid, phức này có bước sóng hấp thu cực đại tại 500nm

- Tannin bền trong môi trường acid, dưới tác dụng nhiệt trong pH acid nó

dễ bị phân hủy sau đó ngưng tụ lại với nhau thành các hợp chất có màu nâu đậm, xanh đen, đen Nếu nhiệt độ, pH càng cao, thời gian càng dài, khả năng tiếp xúc với các tác nhân oxy hóa càng nhiều thì tannin càng bị phân hủy càng nhanh

- Tannin được cấu tạo từ monomer flavon- 3- ol, flavan – 3,4 diol

Hình 2.5 Sự trùng hợp giữa tannin và anthocyanin

Sự trùng hợp giữa anthocyanin và tannin tăng cường các màu sắc theo chiều hướng sâu hơn.[34]

2.3 Một số cây, quả cho chất nhuộm màu đen để nhuộm màu thực phẩm

2.3.1 Nghệ đen

2.3.1.1 Tên gọi

Nghệ đen tên khoa học Curcuma aeruginosa Rosc Đây là loài bản địa của

Ấn Độ và Indonesia Nghệ đen được người Arab đưa đến châu Âu từ khoảng thế kỉ

thứ 6, nhưng ít được người phương Tây sử dụng làm gia vị Tại Việt Nam nghệ đen

được trồng phổ biến ở miền bắc, chúng mọc hoang dại trên các đồi núi.[5]

2.3.1.2 Đặc điểm hình thái

Cây thảo cao từ 1 - 1,5m, thân rễ hình nón nhiều nhánh phụ thon hình quả trứng tỏa xung quanh Lá có bẹ to ôm vào chân cây ở phía dưới, có đốm tía đỏ ở gần giữa mặt trên, lá dài 30 - 60cm, rộng 7 - 8cm Hoa màu vàng, đài có thùy hình mác tù, dài 15mm, thùy giữa nhọn Cụm hoa tập trung thành bông hình trụ, mọc lên

từ thân rễ Về hình dáng, nghệ đen rất giống nghệ vàng nhưng có màu tím đậm

2.3.1.3 Công dụng

Trong y học nghệ đen có tác dụng hành khí, phá huyết, thông kinh, tiêu tích, hóa thực… Thường dùng chữa đau bụng, ăn không tiêu, đầy hơi bế kinh.[26]

Trong thực phẩm nghệ đen thường được dùng trong các món ăn của người dân tộc vùng núi phía bắc, chế rượu bổ, nhuộm thực phẩm tạo màu đen, dùng làm gia vị trong các món ăn.[5]

2.3.2 Cây trám đen

2.3.2.1 Tên gọi

Trám đen có tên khoa học Canarium tramdeum Dai & Yakovl Có nguồn

gốc ở vùng nhiệt đới Châu Phi và Nam Á, từ miền nam Nigeria về phía đông tới Madagascar, Mauritius, Ấn Độ, miền nam Trung Quốc và Philipin Ở Việt Nam trám đen dược trồng ở các tỉnh miền núi phía bắc đang được trồng làm cây đường phố.[4]

2.3.2.2 Đặc điểm hình thái

Cây gỗ lớn, thân tròn thẳng, đường kính ngang ngực có thể đạt tới 1m, cao 25-30m ở miền bắc thông thường cây chỉ đạt 50-60 cm đường kính và 20-25 m chiều cao Vỏ màu nâu nhạt, khi đẽo có nhựa màu nâu đen, hàm lượng nhựa ít hơn trám trắng.Lá kép lông chim lẻ, không có lá kèm Lá chét hình thuôn trái xoan, dài10-20 cm, rộng 4-7 cm Nhiều lá chét, đầu và đuôi, mặt dưới lá nhẵn Tán lá dày, rậm màu xanh thẫm Hoa tự chùm sim viên chuỳ, thường dài hơn lá Hoa có cuống dài 1,5-2,0cm Cây ra hoa vào tháng 4 Quả hạch hình trái xoan, màu xanh, chín vào tháng 10-11, khi chín có màu tím đen.[4]

2.3.2.3 Công dụng

Thành phần hóa học, quả trám chứa protid, chất béo, hydrat cacbon, beta carotene, acid oleannolic, một số khoáng chất: Ca K, P, Fe, Mg, Zn, Cu… vitamin

C Hạt trám chứa acid béo

Theo y họ cổ truyền quả trám có vị chua, ngọt, chát tính ấm, vào kinh phế có tác dụng thanh nhiệt, sinh tân chỉ khát, giải độc lợi hầu họng, không độc Trị các bệnh về hầu họng sưng đau, ho nhiều đờm, viêm ruột, ly, tiêu chảy, khát nước, quả xanh có dụng giải độc, quả chín có thể an thần, trị động kinh

Trong thực phẩm trám đen được dùng chế biến các món ăn như xôi trám, thịt kho trám, trám đen ngâm tương, mứt trám, ô mai trám, trám muối, trà trám , cao trám, nước trám đen thanh nhiệt.[5]

2.3.3 Cây cẩm tím

2.3.3.1 Tên gọi

Cây cẩm tím có tên khoa học Peristrophe bivalvis (L.) Merr Cẩm tím có hai

loại với tên gọi theo người dân Mường Khương là chẳm lai cho màu đen tím và Chẳm khâu cho màu tím hồng trong nghiên cứu sử dụng loại chẳm lai.[4]

2.3.3.2 Đặc điểm hình thái

Thuộc họ Ô rô (Acanthaceae) - cây cỏ, lâu năm, cao khoảng 30 - 60cm, cành non có lông về sau nhẵn, thân thường 4 cạnh, có rãnh dọc sâu Lá đơn, mọc đối, hình bầu dục hay trứng hoặc thuôn mũi giáo, thường có bớt màu trắng ở dọc gân, kích thước 2 - 10cm x 1,2 - 3,6cm Hóp lá nhọn hay có khi có mũi hay hơi tù tròn Cụm hoa chùm ở ngọn hay nách lá, chùm ngắn, lá bắc cụm hoa thường hình trứng

Đài 5 răng đều dính nhau ở nửa dưới, kích thước ngắn hơn lá bắc hoa Tràng màu

tím hay hồng, phân 2 môi, môi dưới có 3 thuỳ cạn, ống hẹp kéo dài Nhị 2, thò ra khỏi ống tràng [5]

2.3.3.3 Công dụng

Cây lá cẩm có vị ngọt nhạt, tính mát có tác dụng giảm ho, cầm máu trị lao phổi khái huyết, viêm ho nôn ra máu phế quản cấp tính, ỉa chảy, ly, ổ tụ máu, bong gân Tại Trung Quốc, cẩm là dược liệu có vị đắng, tính bình, có tác dụng thanh nhiệt, giải độc, tiêu thũng, chi huyết, chữa viêm họng, thấp khớp, nhiễm trùng

đường tiết niệu, kinh phong ở trẻ em, lao hạch, mụn nhọt.[26]

Ngoài ra cây cảm lá còn dùng làm chất màu trong thực phẩm với xôi lá cẩm nổi tiếng, không những thế lá cẩm còn dùng trong tạo mỹ phẩm làm đẹp

2.3.4 Cây lá gai

2.3.4.1 Tên gọi

Cây gai hay cây lá gai có tên khoa học là Boehmeria nivea là loài thực vật có

hoa thuộc họ Gai (Urticaceae), là loài bản địa của Đông Á. Ở Việt Nam cây gai

được trồng khắp nơi.[4]

2.3.4.2 Đặc điểm hình thái

Cây gai còn có tên khác là trữ ma, là loại cây sống lâu năm, có thể cao tới 1- 2m Lá lớn, mọc so le, hình tim, dài 7 - 15cm, rộng 4 - 8cm, mép có răng cưa, gốc lá hình tim hay hơi tròn, mặt dưới trắng vì có nhiều lông trắng bạc, cuống lá màu đỏ

có lông mề cụm hoa mọc thành túm dày đặc ở kẽ lã, hoa đực và hoa cái riêng; quả

bế mang đài tồn tại.[4]

2.3.4.3 Công dụng

Theo Đông y, lá gai có vị ngọt, tính hàn, không độc Lá có tác dụng giải nhiệt, tán ứ, chữa đơn độc, thông các chứng lâm (đi đái dắt) chữa sang lở, thông tiểu tiện Thường rễ và lá được dùng làm thuốc Rễ gai có tác dụng lợi tiểu, an thai, dùng chữa lâm lậu, thoát giang, ruột bị phong, đại tiện ra máu, bị chấn thương có ứ

huyết, phong thấp tê bại, bạch đới hay xích đới Ngoài ra còn chữa đái ra máu, hậu môn sưng đau, viêm tử cung

Cây gai được trồng ở nhiều nơi để lấy sợi hay lấy lá Lá được dùng làm bánh gai ăn rất ngon; còn sợi trước đây hay dùng làm dây gai và được dệt làm lưới đánh

cá Lá gai được dùng rất phổ biến các vùng đồng bằng để làm bánh gai có màu xanh

đen trông rất hấp dẫn Tuy nhiên lại không được bà con đồng bào dân tộc thiểu số

dùng nhiều do phong tục tập quán sử dụng các loài cây biểu tượng cho truyền thống phong tục của mỗi dân tộc vùng cao[17]

2.3.5 Cây sau sau

2.3.5.1 Tên gọi

Cây sau sau hay phong hương, cây thau có tên khoa học là Liquidambar

formosana Hance, thuộc họ Tô Hạp Chúng là cây đặc hữu của nam Trung Quốc và

bắc Việt Nam Tại Việt Nam cây sau sau có tại Quảng Ninh, Lạng Sơn, Hà Tây, Hòa Bình, Bắc Giang, Tuyên Quang , Thái Nguyên, Cao Bằng… hiện nay được dùng làm cây bóng mát đường phố, cây dùng trong nghệ thuật bonsai.[4]

2.3.5.2 Đặc điểm hình thái

Cây gỗ lá rụng, cao 25 – 35m đường kính 60 -90 cm, tán lá thưa, màu xanh nhạt Thân thẳng tròn, vỏ màu nâu đen, dày trên 1cm, vỏ ngoài nứt dọc sâu Cành non có lông rặm, sau nhẵn Lá đơn, mọc so le dài 13cm, rộng 19cm, xẻ 3 thùy rộng, nông hình chân vịt, đầu có mũi nhọn, mép có răng cưa nhỏ, góc lá hình tim, gân chân vịt Lá non màu hồng, phủ nhiều lông hình sao, lá kèm hình dùi cui 1 -2cm Cụm hoa đực dài 4 -5cm, gồm hoa trần, không có bao hoa, hoa cái không có cánh hoa, xếp cụm hình đầu Bầu trung, 2 ô, 2 vòi nhụy Quả nang, hợp thành quả phức hình cầu [4]

Cây sau sau ra lộc non vào mùa xuân, lá non có màu đỏ, sau đó chuyển sang xanh đậm, mùa đông cây thay lá, lá sau sau chuyển sang màu đỏ rực

2.3.5.3 Công dụng

Lá, quả, cành, rễ sau sau đều được dùng làm thuốc trong y học cổ truyền Quả có vị đắng, tính bình, mùi thơm, có tác dụng khử phong, lợi thủy, thông kinh, chữa đau khớp thủy thũng, đái khó, thiếu sữa, mè đay, viêm da, chàm Lá sau sau có

vị đắng tính bình thanh nhiệt, giải độc, thu liễm, chỉ huyết, chữa viêm ruột, thổ huyết chảy máu cam, trị mẩn ngứa eczema Nhựa có vị ngọt, cay, tính ấm có tác

dụng thông khiếu, khai uất, khử đờm, có tác dụng hoạt huyết, giảm đau, chỉ huyết, sinh cơ, trị ho có đờm, thổ huyết, nôn ra máu “Các cây thuốc và vị thuốc Việt Nam” của GS Đỗ Tất Lợi có ghi cả cây sau sau không có độc có thể dùng làm thuốc Cây tầm gửi mọc trên cây sau sau là vị thuốc rất quý nằm trong danh mục 12 cây thuốc quý cần bảo tồn cùng với cây sau sau Sở dĩ như vậy vì nhựa, rễ, lá cây sau sau là những vị thuốc quý Ngoài ra nấm mọc trên cây sau sau đều ăn được, không độc thường thấy là nấm tai khỉ có màu nâu, nấm tai ngựa có mầu trắng, nấm hương cũng được cấy trên nguyên liệu sau sau.[26]

Tinh dầu và nhựa sau sau được dùng trong công ngiệp hóa mỹ phẩm, thực

phẩm, lá sau sau dùng ăn sống, nấu canh, dùng nhuộm màu đen trong thực phẩm

Thành phần hoá học trong lá sau sau: [5]

Nước: nước trong lá sau sau dao động từ 67 – 80 %

Lá sau sau mùa xuân có hàm lượng nước cao hơn mùa thu, vào các tháng giữa vụ (tháng 3– tháng 6) hàm lượng nước trong lá sau sau cao nhất Trên cùng một đồi, các cây sau sau ở vị trí khác nhau cũng có thuỷ phần khác nhau: đỉnh đồi 72,42%, sườn đồi 73,07% , chân đồi 72,88%, phía đông72,1%, phía tây 70,9% Lá sau sau càng non thì thuỷ phần càng cao và ngược lại

Tannin

Trong lá sau sau tanin tồn tại ở 2 dạng: hoà tan và không hoà tan Hàm lượng tanin trong lá sau sau trung bình từ 33 - 42% (theo chất chất khô)

Trong một năm, cùng một giống sau sau hàm lượng tanin cũng thay đổi:

Bảng 2.2: Sự biến đổi hàm lượng tanin theo thời tiết

Trong lá sau sau, hợp chất chứa nitơ chiếm tương đối nhiều, riêng protein

có hàm lượng từ 21-27% chất khô, protein tham gia thành phần cấu tạo enzim Trong quá trình chế biến, protein phân huỷ thành các a.a và dưới tác dụng của nhiệt

độ cao, hoặc với men tạo thành các sản phẩm có mùi thơm

Enzyme

Trong lá sau sau enzyme đóng vai trò rất quan trọng, enzim tham gia vào các hoạt động sống của cây và các enzyme tồn tại ở trong lá sau sau tươi ở hai dạng: dạng tự do (hoà tan) có trong dịch bào và dạng liên kết (hấp phụ hoặc không hoà tan) ở ngoài dịch bào Có 3 nhóm enzyme chính trong lá sau sau: enzim oxi hoá khử, enzim phân huỷ, enzim thuỷ phân Nhiệt độ và pH thích hợp đối với enzim trong lá sau sau là: nhiệt độ = 43 - 47oC, pH = 4,0 - 4,5

Đường

Trong lá sau sau có 2 dạng: đường không tan và đường hoà tan, trong đó

đường hoà tan chiếm 3% tổng lượng Tổng lượng đường chiếm 18% tổng lượng

chất khô

Đường không tan có tác dụng làm tăng khả năng chịu rét của cây sau sau

Sinh tố và các chất khác

Trong lá sau sau có đầy đủ các loại sinh tố:B1, B2, PP, C, K…, riêng sinh tố

C có hàm lượng tương đối cao Ngoài ra còn có các chất khác như: chất tro, muối khoáng, sắc tố đặc biệt là anthocyanin cao

Tóm lại: Thành phần hoá học của lá sau sau rất phức tạp, tuy nhiên chúng ta

đặc biệt chú ý đến ba thành phần: anthocyanin, tanin và hệ enzim, liên quan mật

thiết và chi phối đến quá trình chiết tách dịch nhuộm màu thực phẩm có màu đen

Nhựa trong lá màu vàng nhạt, chứa acid cinnamic, acid cacminic, cinnamyl cinnamat và l-bocneola, acid liquidamric, acid liquidamric lacton, acid beturonic.[5]

2.4 Chiết tách chất màu từ tự nhiên

2.4.1 Nguyên tắc

Chiết tách là quá trình chiết hoàn toàn các chất có trong hỗn hợp Các chất này có độ hòa tan khác nhau trong một dung môi hoặc trong hệ dung môi khác nhau

Nguyên tắc của chiết tách bằng dung môi là sự thẩm thấu dung môi vào tế bào, các chất chiết tách hoà tan vào dung môi và khuếch tán ra khỏi tế bào Quá trình chiết tách kết thúc khi chất cần chiết đạt nồng độ cân bằng trong và ngoài tế bào.[28]

Sử dụng các phương pháp chiết tách phổ biến trong nghiên cứu hóa học với các hệ dung môi khác nhau ethanol – nước, methanol – nước, nước Chiết tách được tiến hành trong điều kiện chiết nóng và chiết lạnh

- Chiết bằng dung dịch nước nóng: thường sử dụng các nguyên liệu mà chất màu ở dạng liên kết chỉ hiện màu sau khi đun Phương thức phổ biến được sử dụng thường là đun nguyên liệu trong nước tới sôi trong thời gian thích hợp với từng loại

- Phương pháp chiết lạnh: thường giã nát nguyên liệu trong nước lạnh sau

đó lọc để thu dịch chiết có chất màu.[17]

2.4.2 Dung môi

Dung môi là pha có nồng độ thấp, có thể tách chiết các hợp chất ra khỏi nguyên liệu và thay đổi tùy theo bản chất của mỗi loại nguyên liệu Cơ sở để lựa chọn một dung môi chiết là tính phân cực của hợp chất chứa trong nguyên liệu và của dung môi

Tính phân cực của dung môi xét 2 chất ete và nước:

Hằng số điện môi của nước ở 20oC là 80.4 trong khi của ete là 4.34

Nguyên tử hydro của phân tử nước có khả năng liên kết với một nguyên tử mang điện âm của một hợp chất khác, hình thành liên kết hydro trong dung dịch nước, trong khi ete etylic không có sự liên kết này Dây nối hydro hình thành ảnh hưởng đến tính hòa tan của hợp chất với dung môi

Nước có tác dụng như một acid vừa như một base, còn ete chỉ là base rất yếu

và không hoạt động như một Do đặc tính trên nước được coi là dung môi phân cực mạnh còn ete là một loại dung môi không phân cực.[29]

Khi lựa chọn dung môi cần đáp ứng các yêu cầu sau:

- Phải có tính hòa tan chọn lọc, tức là hòa tan tốt các chất cần tách mà không được hòa tan hoặc hòa tan rất ít các chất khác

- Không có tác dụng hóa học với các cấu tử của dung dịch

- Nếu chiết tách lỏng yêu cầu khối lượng riêng của dung môi khác xa khối lượng riêng của dung dịch

- Không phá hủy thiết bị, dụng cụ

- Không bị biến đổi thành phần khi bảo quản

- Không độc khi thao tác, không tạo hỗn hợp nổ với không khí và khó cháy

OH, CO2, NO3, NH2 và các halogen gọi là nhóm phân cực Càng có nhiều nhóm phân cực thì càng dễ hoà tan trong nước Nhưng mạch hydro carbon của phân tử càng dài thì dộ hòa tan giảm Thực nghiệm cho thấy, một nhóm phân cực trong phân tử có khả năng hình thành liên kết hydro với phân tử H2O sẽ làm cho phân tử

ấy tan được trong nước nếu số carbon của mạch không quá 5 hoặc 6.[29]

Xét tính phân cực của anthocyanin, các anthocyanin có nhiều nhóm phân cực (-OH) trong phân tử và trong phần đường của chúng, mạch đường dài thì độ phân cực càng cao Nếu anthocyanin bị thuỷ phân cắt mất phần đường chỉ còn lại aglycon thì tính phân cực sẽ giảm lúc này nó chỉ còn phụ thuộc vào số nhóm chức của nó

2.4.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết tách

Thực chất của quá trình chiết tách là quá trình khuyếch tán, vì vậy sự chênh lệch nồng độ giữa hai pha chính là động lực của quá trình Khi chênh lệch nồng độ quá lớn, lượng chất chiết tách tăng thời gian chiết tách giảm ta thực hiện bằng cách tăng tỷ lệ dung môi so với nguyên liệu

Tăng diện tích tiếp xúc nguyên liệu và dung môi bằng cách nghiền, xay, nó làm

vỡ cấu trúc tế bào, thúc đẩy quá trình tiếp xúc triệt để giữa dung môi và nguyên liệu

Nhiệt độ có tác dụng tăng tốc độ khuyếch tán, giảm độ nhớt, phần tử chất hòa tan chuyển động dễ dàng khi khuếch tán giữa các phân tử dung môi Tuy nhiên nhiệt độ là yếu tố giới hạn, khi nhiệt độ cao quá có thẻ xảy ra các phản ứng không cần thiết gây khó khăn cho quá trình công nghệ

Thời gian chiết tách ảnh hưởng đến hiệu suất Thời gian tăng lên lượng chất khuếch tán tăng nhưng thời gian phải có giới hạn khi đạt mức độ chiết tách cao nhất nếu kéo dài thời gian không mang lại hiệu quả kinh tế.[29]

2.5 Lý thuyết về màu sắc và phương pháp so màu

2.5.1 Lý thuyết về màu sắc

Màu sắc của vật chất trong tự nhiên được tạo thành do sự tương tác giữa ánh sáng chiếu vào với bề mặt của vật Sự tương tác này chính là sự hấp thụ có chọn lọc các tia sáng có bước sóng khác nhau trong ánh sáng chiếu vào và sự phản xạ các phần còn lại của ánh sáng Màu của dung dịch sẽ là màu của ánh sáng không hấp thu Những điều kiện này được tóm tắt trong bảng 2.3 sau đây.[21]

Bảng 2.3 Màu sắc tố hấp thụ và màu sắc cảm nhận được

Ánh sáng trắng

Ánh sáng không hấp thụ

Màu của dung dịch

Trong thực vật có chứa cả màu đơn sắc và màu đa sắc theo thuyết phối màu

từ ba màu cơ bản đỏ (Red), lục (Blue), lam (Green) Ba màu này hòa trộn với nhau theo tỷ lệ nhất định sẽ tạo ra các màu, kể cả đen và trắng, khi đỏ, lục lam đạt giá trị thấp nhất, ta có màu đen và khi đạt cao nhất ta có màu trắng Khi đỏ, lục, lam phối trộn tạo màu hồng cách sen, vàng và màu xanh coban ba màu này trộn màu thì màu

đỏ cánh sen hấp thụ màu lục, xanh coban hấp thụ màu đỏ, còn vàng hấp thụ màu

lam khi đó sẽ không có màu nào được phản xạ lại, kết quả cho màu đen.[18]

Mối quan hệ này biểu diễn bằng đinh luật Lambert - Beer trong phương trình:

lg (I0/Ie)=K.c.l

I0, Ie : cường độ của tia tới và tia đi ra

K : hệ số tắt hay chỉ số hấp thụ phân tử

C : nồng độ dung dịch

l : chiều dài của ánh sáng đi qua dung dịch (thường là 1cm)

lg(I0/Ie) : được gọi là mật độ quang (OD - optical density) hay khả năng hấp thụ, hay độ hấp thụ (A - absorbancy) Trong thực hành, giá trị này thu trực tiếp từ máy đo

Từ phương trình trên, dễ dàng nhận thấy rằng khi l (độ dài) được giữ không

đổi thì mật độ quang sẽ tỷ lệ thuận trực tiếp với nồng độ của chất màu Vì vậy đường chuẩn (sẽ là một đường thẳng) có thể được vẽ từ một dãy các dung dịch

chuẩn với các nồng độ khác nhau Trong nhiều trường hợp độ hấp thu và nồng độ không tỷ lệ thuận

Để so màu, người ta chọn điều kiện sao cho mật độ quang (OD) nằm trong

khoảng 0.1 ÷ 1; tốt nhất 0.1 ÷ 0.5

Màu của dung dịch là do sự hấp thu không đồng đều các vùng khả kiến Khi cho ánh sáng trắng đi qua dung dịch màu, không phải tất cả các tia của phổ đều bị hấp thu với mức độ giống nhau, có phần tia không bị hấp thu Mỗi dung dịch màu của hợp chất khác nhau có đường cong hấp thụ khác nhau Để có đường cong hấp thụ, người ta tiến hành

đo mật độ quang của dung dịch màu ở các bước sóng khác nhau Điểm cực đại của đường cong là đặc tính quan trọng của hợp chất màu, khi nói đến hệ số hấp thụ phân tử

của một chất màu thì có nghĩa là giá trị số đó đã được đo ở vùng quang phổ mà ánh sáng

500 Xanh lá cây (497 - 530)

Xanh lá cây - vàng (491 - 530) Vàng (575 - 580)

2.6 Tình hình nghiên cứu chất màu tự nhiên trên thế giới và trong nước

2.6.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Hàng năm có khoảng 7000 tấn chất màu dùng trong thực phẩm, sản lượng chất màu tự nhiên chỉ đáp ứng được 1/3 nhu cầu sử dụng và chất màu nhân tạo vẫn

là sự lựa chọn của không ít các doanh nghiệp thực phẩm Chất màu nhân tạo sẽ mất

an toàn nếu không tuân thủ các quy định về chủng loại cũng như liều lượng cho phép An toàn là yêu cầu hang đàu của sản phẩm thực phẩm Bởi vậy nhu cầu sử dụng chất màu tự nhiên ngày càng trở nên cần thiết

Xu hướng sản xuất chất màu thực phẩm là chiết tách chất màu từ thực vật cho chất lượng rất tốt Đây là hướng nghiên cứu được đặc biệt quan tâm, bởi chất màu thu được thường có tính an toàn cao, giá thành hạ Nhiều chất màu đã được sản xuất và đưa vào ứng dụng (Chất nhuộm màu tím thu từ vỏ quả Nho, chất nhuộm màu đỏ thu từ hoa của cây Điều nhuộm, chất indigotine nhuộm màu xanh thu từ lá cây Chàm )

Nghiên cứu bán tổng hợp chất nhuộm màu từ các hợp chất thu nhận từ thực vật Đây là hướng nghiên cứu có nhiều triển vọng, có thể sản xuất nhiều chất màu khác nhau Tuy nhiên giá thành sản phẩm cao và đòi hỏi công nghệ phức tạp Mặc

dù vậy, hiện nay nhiều chất màu đang sử dụng được sản xuất theo hướng này (Beta Carotenal, Beta- apro- carotenal ) Các chất nhuộm màu thực phẩm bán tổng hợp thường thuộc họ Carotene hoặc nhóm monoazo

Nghiên cứu sản xuất chất nhuộm màu thực phẩm bằng công nghệ sinh học Theo hướng nghiên cứu này, thử nghiệm thu nhận chất nhuộm màu từ nuôi cấy mô một số loài thực vật (Aralia armata, ) Từ khi EU cho phép sử dụng trong thực phẩm beta – caroten được tổng hợp từ nấm sợi blackeslea trispora thì xu hướng nay phát triển mạnh mẽ Nghiên cứu của các nhà khoa học Đan Mạch (2010) cho biết có thể tổng hợp được rất nhiều màu sắc khác nhau từ nấm ascomycestous, hay như gạo lên men màu đỏ từ nấm mốc moascus cho sắc tố đỏ có độ bền nhiệt cao an toàn cho sức khỏe

Tổng hợp các chất vô cơ không có độc tính để nhuộm màu cho thực phẩm

Đây là hướng nghiên cứu được tiến hành từ lâu Mặc dù vậy, các chất vô cơ có thể

sử dụng cho thực phẩm còn rất hạn chế

Một vài sản phẩm trong số đó như "Cutch", là nước chiết sấy khô của cây Acacia catechu Lượng sản xuất hàng năm trên thế giới của Cutch khoảng 6.000 -

9.000 tấn/ năm trong đó lượng được xuất, nhập khẩu giữa các nước khoảng 1.500 tấn/ năm Ngoài Cutch ra, còn có một sản phẩm tự nhiên khác cũng được sản xuất

và sử dụng với số lượng lớn, đó là Annatto (được lấy từ cây Điều nhuộm- Bixa orellana) Lượng sản phẩm trên thế giới hàng năm khoảng 10.000 tấn, lượng sản phẩm tham gia mậu dịch khoảng 7.000 tấn Một số cây khác được trồng để làm nguyên liệu sản xuất các chất màu thực phẩm là: Indigofera tinctoria, Tagetes erecta, Lawsonia inermis, Curcuma longa, Crocus sativus, Gardenia jasminoides, Medicago sativa

Năm 1995, Ajinomoto đã cho ra một phương pháp điều chế màu đỏ tự nhiên bằng cách nuôi cây mô sần của các cây thuộc chi Aralia (loài cho kết quả tốt nhất là Aralia cordata) Chất màu này được tổng hợp trong bóng tối, chất màu được tiết ra môi trường nuôi cấy Năm 1995, Kondo T đưa ra phương pháp sản xuất anthraquinone từ một số cây thuộc họ cà phê (Rubiaceae) Tế bào được nuôi trong môi trường có nguồn Cacbon (C), muối vô cơ và muối Canxi (Canxi chloride hoặc Canxi nitrate) với nồng độ 5 - 90mM/l Lá Rubia akane được cắt thành những mảnh nhỏ và đưa vào một môi trường nuôi cấy có pH 5,8, các muối vô cơ (3 mM/l CaCl2), vitamin, kinetin, đường mía và thạch Sản lượng lớn anthraquinone được sản xuất ra ở các nồng độ CaCl2 từ 5 - 90 mM/l

Narisu - Keshohin (1991) đưa ra phương pháp sản xuất chất màu bằng cách nuôi cấy mô của lá cây Oải hương (Lavandula angustifolia) Nuôi tế bào trong điều kiện có ánh sáng thì cho hiệu suất cao hơn Với phương pháp này sản phẩm được tạo ra ở dạng vảy lớn với hiệu suất cao

Phương pháp sản xuất màu đỏ hoa rum bằng nuôi trồng mô sần Hồng hoa (Carthamus tinctorius), Mitsui - Eng Màu đỏ hoa rum được điều chế bằng cách nuôi mô sần hoa rum trong môi trường kiềm, chất màu được tiết vào môi trường nuôi cấy Chất màu này là màu tự nhiên, có màu sắc đẹp và ổn định

Hiện nay, chỉ có 31% chất màu được sử dụng là chất màu tự nhiên Do đó,

xu hướng nghiên cứu tìm ra phương pháp chiết xuất chất màu từ vi sinh vật , thực vật hướng đi tiềm năng và an toàn cho ngành công nghiệp phụ gia thực phẩm

2.6.2 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam

Thay thế chất màu tổng hợp bằng các chất màu có sẵn từ thực vật trong chế biến thực phẩm không những giúp chúng ta có được màu sắc hấp dẫn cho phẩm mà còn tăng giá trị dinh dưỡng của thực phâm, từ xưa nhân dân ta đã biết sử dụng các loại thực vật tự nhiên để tăng tính hấp dẫn cho món ăn và còn là văn hóa đặc sắc

riêng của mỗi dân tộc riềng Dựa trên nguồn thực vật phong phú kết hợp với kho kinh nghiệm dân gian quý giá của các dân tộc các nhà khoa học đã tiến hành chiết tách các chất nhuộm màu thực phẩm từ thực vật

Về điều tra cơ bản mang tính liệt kê các loài thực vật cho màu nhuộm có công trình Lưu Đàm Cư, Trần Minh Hợi (1995) đã sơ lược đánh giá các cây nhuộm màu nói chung thường gặp ở nước ta, và ghi nhận ở Việt Nam có trên 200 loài cây cho chất nhuộm màu thuộc 57 chi, thuộc 28 họ Gần đây, Lưu Đàm Cư và cs (2002)

đã điều tra phát hiện 114 loài cây được hoặc có thể sử dụng để nhuộm màu thực

phẩm ở Việt Nam Với hệ thực vật ở Việt Nam đa dạng và phong phú (ước tính có khoảng 11.000 đến 12.000 loài) chắc chắn đây sẽ là nguồn nguyên liệu cho chất nhuộm màu đa dạng và phong phú về chủng loài Vì vậy, đây mới chỉ là bước nghiên cứu khởi đầu Công trình nghiên cứu “Bảo tồn và lưu trữ nguồn gen cây nhuộm màu thực phẩm của đồng bào vùng núi phía bắc” của Luân Thị Đẹp và cộng

sự cho thấy tại 6 tình vùng núi phía bắc có 31 loài cây nhuộm màu thực phẩm thừơng xuyên được bà con sử dụng Công trình nghiên cứa “Cây nhuộm màu truyền thống của người thái đen tại huyện Thuận Châu, Sơn La” của Lưu Đàm Ngọc Anh

và công sự cho thấy có 30 loài thực vật dùng nhuộm màu thuộc 22 họ

Các nghiên cứu về kỹ thuật và công nghệ chiết tách chất màu từ thực vật,

đáng lưu ý là công trình “Xây dựng quy trình công nghệ chiết tách và tổng hợp chất

màu thực phẩm” (Nguyễn Thị Thuận, 1995), “Xây dựng quy trình công nghệ chiết tách cumarin từ củ nghệ” (Phạm Đình Tỵ, 2001), “Khả chiết tách chất màu thực phẩm từ cây Mật mông” (Nguyễn Thị Phương Thảo, Lưu Đàm Cư, 2003) Ngoài ra,

đã có một số công bố về thành phần hóa học của dịch chiết từ cây Lá diễn và hạt

Dành dành (Giang Thị Sơn và cs, 2001) “ Nghiên cứu xây ựng quy trình công nghệ chiết tách phẩm màu annatto quy mô 10kg/ mẻ bằng dung dịch KOH” (Nguyễn Đắc Đạt,và cs, 2013), công trình “Nghiên cứu qui trình chiết tách chất màu

tự nhiên từ cây cẩm (Peristrophe bilvalvis(l.)Merr)” của Nguyễn Thị Thanh Hương

và công sự trên tạp chí Khoa học và công nghệ 74(12) “Khảo sát ảnh hưởng của hệ dung môi, phương pháp và nhiệt độ trích ly đến mật độ và độ bền màu của anthocyanin từ bắp cải tím” (Trịnh Kim Vẹn và cs, 2008), “ Xác định hàm lượng anthocyanin trong một số nguyên liệu rau quả bằng phương pháp pH vi sai” (Huỳnh Thị Kim Cúc và cs, 2013)

Các công trình nghiên cứu nói trên đã thu được những kết quả rất khả quan, chứng minh một cách khoa học về khả năng thực tế có thể sản xuất chất nhuộm màu

thực phẩm từ nguyên liệu thực vật của nước ta

PHẦN 3 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Đối tượng, địa điểm và thời gian nghiên cứu

3.1.1 Đối tượng nghiên cứu

Các nhóm cây nhuộm màu đen cho thực phẩm được lấy từ trung du miền núi phía bắc:

Lá sau sau - Tiến Bộ, Tuyên Quang; Thịnh Đức, Thái Nguyên, Lạng Sơn

Lá cẩm tím -Tiến Bộ - Yên Sơn - Tuyên Quang

Trám đen - Ngân Sơn,- Pác Nặm - thị xã Bắc Kạn

Nghệ đen – Thịnh Đức – Tp Thái Nguyên

3.1.2 Địa điểm

Điều tra thực địa về cây sau sau tại cộng đồng người dân tộc tại tỉnh Tuyên

Quang, Lạng Sơn, Hà Tây, Thái Nguyên, Cao Bằng

Địa điểm nghiên cứu: phòng thí nghiệm khoa Công nghệ Sinh học & Công

nghệ TP - trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên

3.1.3 Thời gian nghiên cứu

Thời gian nghiên cứu: Từ 12/2013 đến 06/2014

3.1.4 Hóa chất nghiên cứu: Ethanol, Methanol

3.1.5 Thiết bị và dụng cụ

Bảng 3.1 Thiết bị thí nghiệm

Máy đo quang phổ hấp thụ tử ngoại UV - Vis Mỹ

Bảng 3.2 Dụng cụ thí nghiệm

Bếp điện Trung Quốc Bình tam giác Việt Nam

Cân phân tích Trung Quốc Bình định mức Việt Nam

Tủ lạnh Việt Nam Bình ổn nhiệt Trung Quốc

3.2 Nội dung nghiên cứu

Nội dung 1: Sưu tập kiến thức bản địa ở một số tỉnh miền núi phía Bắc về cây nhuộm màu đen thực phẩm và đánh giá lựa chọn nghiên cứu sử dụng tạo chất nhuộm màu thực phẩm

Nội dung 2: Nghiên cứu lựa chọn nguyên liệu và dung môi chiết phục vụ chiết tách đạt hiệu suất cao

Nội dung 3: Tối ưu hóa quá trình chiết tách và xây dựng quy trình chiết tách chất nhuộm màu đen từ thực vật

3.3 Phương pháp

3.3.1 Phương pháp điều tra thu thập thông tin

3.3.1.1 Phương pháp thu thập tổng hợp và phân tích tư liệu

Đề tài sử dụng tài liệu thứ cấp là các báo cáo khoa học và tài liệu hội thảo, các

báo cáo về tình hình và hiện trạng nghiên cứu, sử dụng cây nhuộm màu thực phẩm bản địa, số liệu thống kê của các ban ngành và cơ quan, sách, báo, tạp chí, các tác

phẩm đã xuất bản có liên quan đến nội dung của đề tài

3.3.1.2 Phương pháp điều tra xã hội học

Nhằm thu thập các thông tin, kinh nghiệm chế biến và sử dụng thực vật để nhuộm màu cho thực phẩm trong các cộng đồng dân tộc ở vùng Đông Bắc nước ta

Để thu các thông tin, số liệu của lĩnh vực này, chúng tôi đã sử dụng phương pháp

thu thập tổng hợp và phân tích tư liệu, phương pháp điều tra thực vật dân tộc học và

xã hội học bao gồm: phương pháp phỏng vấn, phương pháp tái hiện tri thức và kinh nghiệm

3.3.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm

3.3.2.1 Nghiên cứu lựa chọn nguyên liệu và dung môi chiết tách chiết chất màu

đen

* Thí nghiệm 1: Nghiên cứu lựa chọn sơ bộ nguyên liệu và dung môi chiết

tách chiết chất màu đen

Nguyên tắc: Chiết tách nguyên liệu trong các dung môi khác nhau Dựa vào

điểm cảm quan màu sắc của sản phẩm xôi sau khi nhuộm màu bằng dịch chiết tách được để lựa chọn nguyên liệu phù hợp mục đích nghiên cứu

Bảng 3.3 Lựa chọn nguyên liệu và dung môi chiết phục vụ chiết chất màu

Nguyên

liệu

Khối lượng

nguyên

liệu (g)

Thể tích dung môi (ml)

Khối lượng gạo (g)

Loại dung môi

Nước nóng

* Thí nghiệm 2: Ảnh hưởng độ non, già của nguyên liệu đến hiệu quả chiết

tách

Mục đích:

Lựa chọn thời điểm thu hái nguyên liệu trên cây cho màu tốt nhất

Bảng 3.4 Lựa chọn nguyên liệu lá sau sau chiết chất màu đen

Nguyên liệu

Công thức

Khối lượng nguyên liệu (g)

Thể tích dung môi (ml)

Khối lượng gạo (g)

Tiến hành:

Nguyên liệu đem xay nhỏ, ngâm trong nước 10h, vắt bã lấy phần nước đem ngâm gạo trong 6 – 8h, đồ xôi Mỗi công thức lặp lại 3 lần

Đánh giá cảm quan và đem dịch triết giá trị OD

* Thí nghiệm 3: Nghiên cứu ảnh hưởng của nguyên liệu đến hiệu quả chiết

tách chất tạo màu đen

Mục đích:

Lựu chọn được nguyên liệu cho hiệu quả chiết tách tốt nhất

Thí nghiệm được tiến hành lặp lại 3 lần

Bảng 3.5 Bố trí thí nghiệm lựa chọn dạng nguyên liệu lá sau sau

Tiến hành:

Sử dụng kết ủa thí nghiệm 1 và 2, mỗi mẫu thí nghiệm cân 50 gam lá Nguyên liệu khô được tạo bằng cách cân 50gam nguyên liệu tươi đem sấy 30oC trong 8h khối lượng nguyên liệu sau khi sấy còn lại 17,8g Tiến hành chiết dịch từ 2 dạng nguyên liệu là khô và tươi Đem dịch chiết đi đo độ hấp thụ tại bước sóng cực

đại để lựa chọn dạng nguyên liệu thích hợp cho kỹ thuật chiết tách chất màu đen

3.3.2.2 Nghiên cứu hoàn thiện kỹ thuật tách chiết chất màu đen từ thực vật tạo ra chất màu thực phẩm Đề xuất quy trình chiết tách tạo ra sản phẩm màu đen

Thí nghiệm 4: Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ nguyên liệu trên dung môi đến nồng

độ chất màu theo OD trong quá trình chiết

Dựa vào giá trị đo OD trong các khoảng thời gian khác nhau 2h, 3h, 4h, 5h, 6h, 7h, 8h với các tỷ lệ nguyên liệu trên dung môi khác nhau lựa chọn ra khoảng tỷ

lệ thích hợp nhất cho tối ưu quá trình chiết tách

Bảng 3.6 Bảng bố trí thí nghiệm khảo sát tỷ lệ nguyên liệu trên dung môi

Tỷ lệ

2h CT4.1.1 CT4.2.1 CT4.3.1 C4.4.1 CT4.5.1 3h CT4.1.2 CT4.2.2 CT4.3.2 CT4.4.2 CT4.5.2 4h CT4.1.3 CT4.2.3 CT4.3.3 CT4.4.3 CT4.5.3 5h CT4.1.4 CT4.2.4 CT4.3.4 CT4.4.4 CT4.5.4 6h CT4.1.5 CT4.2.5 CT4.3.5 CT4.4.5 CT4.5.5 7h CT4.1.6 CT4.2.6 CT4.3.6 CT4.4.6 CT4.5.6 8h CT4.1.7 CT4.2.7 CT4.3.7 CT4.4.7 CT4.5.7

Để xác định tỷ lệ nguyên liệu trên dung môi đến nồng độ chất màu thu được

qua giá trị OD ta tiến hành thay đổi tỷ lệ nguyên liệu trên dung môi 1:2, 1: 4, 1:6, 1:8, 1: 10 (g/ml) Mỗi công thức lấy 50g nguyên liệu lượng dung môi theo các tỷ lệ

Thí nghiệm 5: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến nồng độ chất màu theo

OD trong quá trình chiết

Dựa vào giá trị đo OD tại 4h, 5h, 6h, theo nhiệt độ khác nhau chọn ra khoảng nhiệt độ chiết tách phù hợp nhất cho tối ưu hóa quá trình chiết tách

Bảng 3.7 Bảng bố trí thí nghiệm khảo nhiệt độ cho tối ưu chiết chất màu

Thí nghiệm 6: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến nồng độ chất màu theo

OD trong quá trình chiết

Dựa vào kết quả đo OD tại các thời gian khác nhau cho phép đưa ra khoảng thời gian cho tối ưu quá trình chiết chất màu tiếp theo

Bảng 3.8 Bảng bố trí thí nghiệm khảo sát thời gian cho tối ưu chiết chất màu

Nguyên liệu được xay nhỏ trong 5 phút tỷ lệ nguyên liệu trên nước là 3 : 16 , ngâm chiết ở nhiệt độ 450C Theo dõi kết quả OD ở các thời điểm 3h, 4h, 5h, 6h, 7h, 8h, 9h, 10h cho phép đánh giá nồng độ chất màu theo OD lớn nhất tại thời điểm nào

Thí nghiệm 7: Tối ưu hóa thời gian chiết tách, nhiệt độ chiết tách, tỷ lệ nguyên liệu trên dung môi chiết tách chất màu đen trong lá sau sau

Để đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố đến nồng độ chất màu qua giá trị OD tôi sử

dụng phương pháp bề mặt chỉ tiêu theo thiết kế thí nghiệm của Box – Benhken với ba

biến, ba cấp độ Giá trị các biến và thiết kế thí nghiệm được thể hiện trên bảng 3.9

Dịch sau chiết đem đo OD ở bước sóng 330-760 nm

Tiến hành thiết kế thí nghiệm theo mô mình Box- Behnken (BBD), với ba cấp độ của nhân tố tương ứng là (-1,0,1)

Bảng 3.9: Các biến nghiên cứu và giá trị của biến theo thiết kế Box – Behnken

Để xây dựng tương quan giữa các biến và giá trị OD đo được, mô hình bậc

hai đa thức được sử dụng:

Y = βo + ∑βiXj +∑βiiXịi2 + ∑βijXij

Trong đó: Y giá trị OD đo được ; βo: hệ số hồi quy; βi hệ số bậc nhất; βij hệ số tương tác và βii hệ số bậc hai