Phan giua luan van thac si

1 MỞ ĐẦU Anthocyanin - hợp chất màu rất nhạy cảm, có giá trị ứng dụng cao lĩnh vực thực phẩm cũng y học đã, và sẽ là khuynh hướng đầy triển vọng Anthocyanin là thành tố quan trọng tạo nên hệ phức màu cho muôn loài cây, trái mà cho đến chưa có chất màu tổng hợp nào thay thể được màu tự nhiên vốn có của nó Xuất phát từ nguồn nguyên liệu rau, củ, quả rất phong phú của nước nhà, chúng tiến hành “Nghiên cứu chiết tách và thành phần chất màu anthocyanin rau dền đỏ” sẽ góp một phần vào mục đích hoàn thiện mảng đề tài có liên quan đến hợp chất màu tự nhiên anthocyanin Lí chọn đề tài: Xã hội ngày càng phát triển, nhu cầu chăm sóc sức khỏe của người càng được quan tâm Một những vấn đề có tính thời đó là an toàn thực phẩm Điều này thúc nhiều nhà khoa học và ngoài nước hướng công trình nghiên cứu của mình vào chất màu mang hoạt tính sinh học tự nhiên cao, có loại cỏ Hiện đời sống hàng ngày, nguời vẫn phải sử dụng chất màu tổng hợp, điều này không an toàn đối với sức khỏe người có thể hình thành sản phẩm phụ bất lợi trình chế biến và bảo quản Vì vậy việc nghiên cứu và sử dụng chất màu tự nhiên thu hút quan tâm của nhiều nhà khoa học, đã và là vấn đề bức bách của toàn xã hội Hơn nữa, nguồn nguyên liệu rau, củ, quả ở Việt Nam rất đa dạng chưa được nghiên cứu, sử dụng với hiệu quả cao (quả dâu tằm, bắp cải tím, khoai lang tím, tía tô, rau dền đỏ…) Hợp chất màu anthocyanin có nhiều loại thực vật, tạo nên màu sắc khác cho rau, củ, quả Chúng không chỉ có màu sắc đẹp mà còn mang nhiều tính chất dược lí có lợi cho sức khỏe người như: khả chống oxi hóa, chống ung thư, chống tia phóng xạ, chống suy nhược thần kinh…Vì vậy việc nghiên cứu hợp chất màu anthocyanin có nguồn gốc thực vật sẽ góp phần làm phong phú thêm hiểu biết về bản chất của loại chất màu tự nhiên mang hoạt tính sinh học đáng lưu tâm này Tuy nhiên, mỗi loại thực vật chứa hợp chất anthocyanin có cấu trúc khác dẫn đến màu sắc khác (quả dâu tằm có màu đỏ tím, tía tô có màu tím xanh…) Để lý giải một phần về chất màu anthocyanin có rau, củ, quả, đề tài hướng vào mục tiêu chiết tách và xác định thành phần hợp chất màu anthocyanin rau dền đỏ - một loại rau dùng rất phổ biến ở Việt Nam, bởi ngoài giá trị làm thực phẩm, rau dền mang cả tính dược lí nhờ chất màu của nó Vì vậy, đề tài “Nghiên cứu chiết tách và thành phần chất màu anthocyanin rau dền đỏ” sẽ góp phần giải quyết mong muốn đã nêu Mục đích nghiên cứu: Mục đích chính của đề tài này là nghiên cứu lựa chọn phương pháp chiết tách anthocyanin từ rau dền đỏ bằng một số dung môi khác Nghiên cứu hiệu suất chiết tách phụ thuộc vào loại dung môi và một số yếu tố khác Từ đó lựa chọn và đề xuất quy trình chiết tách anthocyanin từ rau dền đỏ điều kiện tối ưu mà kết quả nghiên cứu thu được Đồng thời thông qua chiết tách để xác định một số chỉ tiêu vật lí, thành phần chất màu anthocyanin bản, định danh và khả bền màu của anthocyanin từ rau dền đỏ phụ thuộc vào pH, nhiệt độ 3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: 3.1 Đối tượng nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu là dịch chiết thu được từ rau dền đỏ ở thành phố Đà Nẵng 3.2 Phạm vi nghiên cứu: Với đối tượng và mục đích nghiên cứu trên, nhiệm vụ của đề tài là giải quyết một số nội dung sau: - Chọn phương pháp chiết tách anthocyanin từ rau dền đỏ - Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất chiết tách anthocyanin từ rau dền đỏ như: dung môi, nồng độ dung môi, thời gian chiết, chế độ cô đặc,… - Đề xuất quy trình chiết tách anthocyanin từ rau dền đỏ điều kiện phòng thí nghiệm ứng với thông số chiết tách thích hợp thu được từ thực nghiệm - Xác định thành phần chất màu anthocyanin chiết tách từ rau dền đỏ - Nghiên cứu độ bền màu của anthocyanin từ rau dền đỏ phụ thuộc vào pH và nhiệt độ Quá trình thực nghiệm được tiến hành tại phòng thí nghiệm hóa học trường Đại học Sư phạm Đà Nẵng và trung tâm phân tích có liên quan Phương pháp nghiên cứu: 4.1 Nghiên cứu lí thuyết: - Tìm hiểu lý thuyết, kết quả thực nghiệm về rau dền đỏ - nguyên liệu chứa anthocyanin - Tìm hiểu phương pháp chiết tách anthocyanin, yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất chiết và độ bền màu của anthocyanin cùng một số vấn đề khác có liên quan đến nội dung đề tài 4.2 Nghiên cứu thực nghiệm: 4.2.1 Phương pháp vật lí: - Xác định độ ẩm toàn phần bằng máy đo độ ẩm nhanh 4.2.2 Phương pháp hóa học: - Trích li anthocyanin với loại dung môi khác nhau: ethanol/ nước HCl, methanol/ nước HCl, ethanol/ nước CH3COOH - Làm sạch anthocyanin bằng dung môi: petrolium ether, ethyl acetat, diethyl ether 4.2.3 Phương pháp hóa lí: - Xác định hàm lượng anthocyanin bằng phương pháp pH vi sai - Xác định mật độ quang của dung dịch bằng máy quang phổ UV - VIS - Xác định thành phần anthocyanin bằng phương pháp sắc lỏng cao áp (HPLC) - Độ bền màu của anthocyanin chiết tách từ rau dền đỏ theo pH, nhiệt độ bằng phương pháp so màu Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài: 5.1 Ý nghĩa khoa học của đề tài: - Xác định thành phần hợp chất màu anthocyanin rau dền đỏ Từ đó, lý giải độ bền màu của anthocyanin theo pH và nhiệt độ 5.2 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài: - Đề xuất qui trình chiết tách anthocyanin từ rau dền đỏ với hiệu suất cao nhất thông qua số liệu thực nghiệm tốt nhất của yếu tố ảnh hưởng đã nghiên cứu - Đề xuất pH và nhiệt độ thích hợp để trì độ bền màu của anthocyanin từ rau dền đỏ nhằm tăng cường phối hợp ứng dụng màu thực phẩm Bố cục của luận văn: Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục luận văn gồm phần chính sau: Chương 1: Tổng quan Chương 2: Những nghiên cứu thực nghiệm Chương 3: Kết quả và thảo luận CHƯƠNG : TỔNG QUAN 1.1 ĐẶC ĐIỂM THỰC VẬT CỦA CÂY RAU DỀN 1.1.1 Mô tả thực vật rau dền Rau dền, là tên gọi chung để chỉ loài Chi Dền, danh pháp khoa học: Amaranthus, ở Việt Nam thường được sử dụng làm rau Chi Dền gồm những loài đều có hoa không tàn, một số mọc hoang dại nhiều loài được sử dụng làm lương thực, rau, cảnh ở vùng khác thế giới Tên tiếng Anh (amaranth) cũng tên khoa học của loài dền đều có nguồn gốc từ tiếng Hy lạp "amarantos" có nghĩa là (hoa) không tàn Ở Việt Nam, rau dền thường thấy là dền đỏ (dền tía - Amaranthus tricolor), dền cơm (dền trắng - Amaranthus viridis) làm rau ăn; dền gai (Amaranthus spinosus) mọc hoang dại Chi Dền là những loài thân thảo, có bộ rễ khỏe, ăn sâu nên khả chịu hạn, chịu nước tốt, sức nảy mầm cao Dền thường có một thân thẳng, cành vươn vừa phải, những loài trồng lấy hạt có hoa tạo thành cụm hình chùy ở đầu cành còn những loại lấy rau có hoa mọc dọc theo cành Với loại dền đỏ có to, hình thoi hay hình ngọn giáo, thon hẹp ở gốc, nhọn tù, thân mọng nước, cả và thân đều có màu huyết dụ, khác với loại dền trắng hay dền gai có nhỏ, màu xanh 1.1.2 Vùng phân bố Dền đã được trồng cách 8.000 năm, ít nhất là từ nền văn minh Maya ở Trung Mỹ và Nam Mỹ, tài liệu thận trọng thì nói rằng nó được trồng cách ít nhất 6.000 năm Dền được cho là có nguồn gốc ở Trung Mỹ và Nam Mỹ khoảng 60 loài với khoảng 400 giống của nó hiện diện khắp thế giới, cả vùng có khí hậu ôn đới lẫn nhiệt đới Các loài chi dền được thấy ở cả vùng đồng bằng lẫn vùng núi ở độ cao đến 1.500m Hymalaya, Andes Sở dĩ rau dền phân bố rộng rãi vậy là nó có bộ rễ khoẻ, ăn sâu nên chịu hạn và chịu nước rất giỏi 1.2 THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ TÍNH CHẤT DƯỢC LÝ 1.2.1 Thành phần hóa học Rau dền giàu vitamin A, B, C, PP và chứa gần 10 acid amin cần thiết Rau dền có hàm lượng vitamin A rất cao cộng thêm vitamin A, B1, B2, C, PP, protid, đặc biệt hàm lượng lysin cao cả lúa, mì, đậu nành, bắp vàng Thân và rau dền có vị ngọt, chứa sắt, vitamin B2 , vitamin C, axít nicotic và canxi (dền gai có hàm lượng canxi tối đa đến 0,2%) Hạt, ngoài thành phần vitamin A, vitamin C còn giàu tinh bột, đạm thực vật (các loài dền hạt trồng làm lương thực có hàm lượng đạm thực vật từ 12 đến 16%) và lysin Mặt khác, một những yếu tố tạo sắc đỏ tía của rau dền đỏ là thân, cành, của chúng có chứa loại hợp chất màu anthocyanin - loại chất màu tự nhiên chủ yếu tạo nên màu sắc khác của thực vật 1.2.2 Tính chất dược lý Rau dền có tính mát nên là món ăn dân dã rất thích hợp mùa hè và đã trở nên quen thuộc đối với người Việt Nam Theo Đông y, rau dền nói chung có tác dụng bổ dưỡng và phòng trị một số bệnh thông dụng, dân gian thường dùng cả thân, lá, rễ, hột của dền để làm thuốc.Ở Việt Nam, dền đỏ được dùng bài thuốc có tác dụng nhiệt, lợi tiểu, sát trùng, trị độc ; dền cơm dùng bài thuốc chữa táo bón, nhức đầu, chóng mặt ; dền gai là một vị thuốc trị rết cắn, ong đốt, mụn nhọt, lị [10] Ở Mexico, dền hạt cũng được dùng trị bệnh nhuận tràng, sử dụng làm chất kết dính công nghiệp dược Ở châu Mỹ loài chi dền còn được sử dụng vào một số mục đích khác làm phẩm màu, thân khô làm chất đốt Dền cũng được chế biến thành thực phẩm chức Ngoài ra, một số loài dền có hoa đẹp có thể dùng để trang trí Cây dền đỏ được thổ dân châu Mỹ sử dụng từ 8.000 năm trước, đến này đã được trồng cánh đồng hàng trăm nghìn hecta Ở Mỹ có hàng nghìn điền chủ trồng dền và là một 40 loại thức ăn thông dụng Thân và thường làm thức ăn luộc, nấu canh [phụ lục 1] Dền đỏ vị ngọt, tính mát, giúp nhiệt, làm mát máu, lợi tiểu, sát trùng, trị nọc ong, rắn rết, dị ứng mẩn ngứa, kiết lỵ, viêm gan vàng da Để chữa bệnh hậu sản, dùng dền tía nấu canh xay lấy nước nấu cháo Đắp ngoài chữa sơn ăn mặt Để phòng chữa dị ứng, giảm tác hại của xạ trị, phóng xạ, lấy rau này thái nhỏ, đun sôi 300 ml nước rồi cho vào; sôi lại thì cho 50 g gan heo thái miếng đã được ướp gia vị và xào với tỏi sẵn Nếu phòng bệnh thì ăn 2-3 lần/tuần, còn chữa trị thì ngày một lần [5] Rễ được dùng làm thuốc chữa sốt xuất huyết, nôn Các nhà khoa học Nhật dùng sản phẩm của dền đỏ để tẩy rửa chất phóng xạ, dầu hạt dền chữa nhiễm chất phóng xạ Ngoài rau dền đỏ còn được dùng để giải độc tố nấm Khi bị ngộ độc nấm, hái một nắm rau dền cơm hay dền tía nhai nuốt nước phút sau sẽ gây nôn ói, thải độc tố nấm Bên cạnh hiệu quả chữa trị trên, lương y thuốc nam đã phát hiện dền gai đỏ là loại thảo dược quý mọc hoang ở nhiều nơi trước giờ không được quan tâm, ở Mỹ, Pháp, Nga, Ba Lan và Đức, người ta đã từng sử dụng nó chế biến thuốc Màu đỏ tươi của dền gai là tổng hợp thiên nhiên của betasanthin (màu đỏ tía) và betacyamin (màu vàng chanh tự nhiên) là chất chống oxy hóa, bảo vệ thể tránh được bệnh liên quan đến tim mạch, ung thư Do vậy, nấu dền gai đỏ nên rửa sạch, để vỏ tốt tước bỏ Do chất xơ của dền chứa hợp chất bataine (một tổng hợp chất từ nitrogen) giúp thư giãn tinh thần, kích thích trình tổng hợp hoạt chất sinh học serotonin là chất dẫn truyền thần kinh Rau dền còn giúp hạ cholesterol, vô hiệu hóa bệnh động mạch vành, ngăn ngừa chứng ung thư phổi và da Ngăn chặn những hợp chất nitrosamines, thủ phạm gây ung thư máu, phổi và vú ở phụ nữ 35 tuổi Tuy nhiên, hiệu quả nhất là rau dền giúp ổn định tinh thần nhờ vitamin C, A, floric, magiesum và vitamin B6 Loại rau dền đỏ tính lạnh, dễ gây ngoài (nhất là loại tía), nên không dùng cùng với thức ăn có tính lạnh tiết canh, ba ba 1.3 HỢP CHẤT ANTHOCYANIN Anthocyanin phân bố rộng rãi thiên nhiên, có mặt 27 họ thực vật, thường tạo màu đỏ, tím, xanh thẫm ở nhiều loại rau, hoa, quả, hoa dâm bụt, củ cải đỏ, tía tô, dâu tây, quả sim, anh đào…Anthocyanin tích lũy chủ yếu tế bào biểu bì và hạ biểu bì thực vật, tập trung không bào túi gọi là anthocyanoplast Nhìn chung, hàm lượng anthocyanin phần lớn rau quả dao động từ 0,1 đến 1% hàm lượng chất khô [21] Thực vật chứa anthocyanin cũng đồng thời chứa flavonoid Flavovonoid cũng tập trung tế bào biểu bì, thể hiện màu vàng không màu Anthocyanins được tìm thấy không bào di động, chủ yếu là hoa và trái mà còn ở lá, thân , và rễ Trong những bộ phận này, chúng được tìm thấy chủ yếu ở lớp tế bào bên ngoài lớp biểu bì và tế bào mesophyll ngoại vi Các anthocyanin thường thấy tự nhiên là glycosides cyanidin , delphinidin , malvidin , pelargonidin , peonidin , và petunidin Khoảng 2% của tất cả hydrocarbon gắn bó quang hợp được chuyển đổi thành chất flavonoid và chất dẫn xuất của họ là anthocyanins Không phải tất cả trồng đất liền có chứa anthocyanin 10 Caryophyllales, chúng được thay thế bởi betalains Tuy nhiên, anthocyanins và betalains chưa bao giờ được tìm thấy cùng một Cây giàu anthocyanin ví dụ quả việt quất , nam việt quất và nham lê , Rubus quả mâm xôi đen , màu đỏ mâm xôi và blackberry, blackcurrant , anh đào , cà tím gọt vỏ , gạo đen , nho Concord và một thứ xạ nho , bắp cải đỏ, và cánh hoa tím Anthocyanins ít nhiều chuối , măng tây , đậu , rau thì là , quả lê , và khoai tây , và có thể được hoàn toàn vắng mặt một số giống trồng của màu xanh Trong rau, quả hàm lượng anthocyanin liên quan trực tiếp với độ đậm của màu sắc quả, quả càng đậm màu thì hàm lượng anthocyanin càng cao Anthocyanin mỗi thực vật không phải là một chất thuần nhất mà là một hỗn hợp Tỉ lệ giữa anthocyanin một loại rau quả phụ thuộc vào loài, giống Dâu tây chứa một số anthocyanin, đó chỉ một loại có hàm lượng vượt trội là perlagonidin - - glucoside Nho đen có anthocyanin chủ yếu: - glucoside và - rutinoside của cyanidin và delphinidin Quả việt quất có đến anthocyanin chính, gồm kiểu thế đường đơn phân tử: glucoside, - galactoside và - arabinoside aglycon là cyanidin và peonidin Một số loại quả mọng chứa một tập hợp phức tạp của nhiều anthocyanin, phần lớn ít được acyl hóa, điều này giải thích cho độ bền màu của sản phẩm thực phẩm sản xuất từ loại quả này 1.3.1 Cấu trúc của anthocyanin Anthocyanin là hợp chất gồm có gốc aglycon có màu (còn gọi là anthocyanidin hay anthocyanidol) kết hợp với glucoside có gốc đường glucose, galactose, rhamnose… Anthocyanin tan nước còn anthocyanidin thì không Anthocyanin tham gia vào việc tạo nên đa sắc màu cho hoa quả Đồng thời cùng với chất tạo màu khác chlorophyl, carotenoid để tạo cho hoa quả có cường độ màu khác tùy thuộc vào hàm ... glucoside Nho đen có anthocyanin chủ yếu: - glucoside và - rutinoside của cyanidin và delphinidin Quả việt quất có đến anthocyanin chính, gồm kiểu thế đường đơn phân tử: glucoside,... thủy phân glucoside, vì vậy nếu muốn chiết dạng glucoside thì ổn định nguyên liệu trước sấy bằng cách nhúng nguyên liệu tươi vào cồn nước đun sôi - Các glucoside có độ phân... tử bé, một số polysacarit, glucoside, muối ancaloid của acid hữu cơ, acid hữu cơ, acid amin, muối amin, hợp chất phenol hòa tan dưới dạng glucoside dạng phức hợp khác Các chất