Khảo sát công nghệ và độ bền sản phẩm chất màu tự nhiên từ đài hoa bụp giấm

CÔNG TRÌNH DỰ THI GIẢI THƯỞNG EƯRÉKA NĂM 2009 Tên công trình: KHẢO SÁT CÔNG NGHỆ & ĐỘ BỀN SẢN PHẨM CHẤT MÀU Tự NHIÊN TỪ ĐÀI HOA BỤP GIẤM Thuộc nhóm ngành: Khoa học tự nhiên (TN2) ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CÔNG TRÌNH Dự THI GIẢI THƯỞNG EURÊKA NĂM 2009 Tên công trình: KHẢO SÁT CÔNG NGHỆ & ĐỘ BỀN SẢN PHẨM CHẤT MÀU Tự NHIÊN TỪ ĐÀI HOA BỤP GIẤM Thuộc nhóm ngành khoa học: Khoa học tự nhiên Họ tên sinh viên: Nguyễn Tấn Lộc Lớp: HC04CHC Khoa: Kỹ thuật ho học Ngành học: Hoá hữu Người hướng dẫn: TS Lê Thị Hồng Nhan Nam, nữ: Nam Dân tộc: Kinh Năm thứ: 5/ NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐÒNG KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG ••• Nhận xét: Điểm số: xép loại: Chủ tịch Hội đồng khoa học ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự - Hạnh phúc Thành phố Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2009 Kính pửi: Ban Chỉ đạo xét giải thưởng “EURÊKA” Bộ Giáo dục Đào tạo Tên là: Nguyễn Tấn Lộc Sinh ngày 25 tháng 11 năm 1986 Sinh viên năm thứ: / Tổng số năm đào tạo: Lớp: HC04CHC Khoa: Kỹ Thuật Hoá Học Ngành học: Hoá hữu Đậ nhà riêng: 469/52 Nguyễn Kiệm P.9, Q.Phú Nhuận, TP.HCM Số điện thoại: 01696019993 Địa email: tanbc_2511@yahoo.com Tôi làm đon kính đề nghi Ban Chỉ đạo cho gửi công trinh nghiên cứu khoa học để tham dự Giải thưởng “EURẾKA” Tên đề tài: KHẢO SÁT CÔNG NGHỆ & ĐỘ BỀN SẢN PHẨM CHẤT MÀU Tự NHIÊN TỪ ĐÀI HOA BỤP GIẤM Tôi xin cam đoan công trình thực hướng dẫn TS Lê Thi Hồng Nhan luận văn tốt nghiệp Neu sai, xin chịu trách nhiệm trước Nhà trường Bộ Giáo dục & Đào tạo Xác nhận Trường Ngưòilàm đơn Kính gửi: Ban Chỉ đạo xét giải thưởng “EURÉKA” Bô Giáo duc Đào tao ••• - Dán ảnh X cm (ảnh cá nhân chân dung) - Kèm ảnh 10 X 15 cm Họ tên: Nguyễn Tấn Lộc Ngày sinh: 25 / 11 / 1986 Sinh viên năm thứ: /Tổng số năm đào tạo: Lớp: HC04CHC Khoa: Kỹ Thuât Hoá Học Trường Đại học Bách Khoa - ĐHQG TP.HCM Ngành học: Hoá hữu Địa 469/52 Nguyễn Kiệm P.9, Q.Phú Nhuận, TP.HCM Số điện thoại: 01696019993 Địa email: tanloc_2511@yahoo.com Thành tích: Điểm trung bình chung học tập: xép bại: Khá Suy nghĩ NCKH sinh viên thòi gian học tập trường: Nghiên cứu khoa học hoạt động quan trọng học tập bậc đại học Nghiên cứu giúp sinh viên hiểu rõ vấn đề, kiến thức thầy cô truyền đạt Việc nghiên cứu thời gian học tập trường hướng dẫn thầy cô giúp sinh viên có khả năng, phương pháp kinh nghiêm để tự nành sau nghiên cứu vấn đề khoa học khác 1 TÓM TẮT Trong công trình này, tiến hành khảo sát trình trích ly dịch anthocyanin từ đài hoa bụp giấm (Hibiscus Sabdariffa L.) dung môi nước để thu dịch màu anthocyanin ứng dụng làm chất màu tự nhiên công nghiệp thực phẩm Các thông số trình (tỉ lệ trích ly, thời gian, nhiệt độ) thay đổi để xác định điều kiện tối ưu cho trình trích ly dịch anthocyanin Tiến hành cô dịch trích ly thu điều kiện tối ưu thu cao rắn để làm nguyên liệu cho thí nghiệm đánh giá độ bền theo thời gian anthocyanin dạng điều kiện tồn trữ khác Các kết đạt từ thực nghiệm: Điều kiện tối ưu để trích ly dịch anthocyanin từ đài hoa bụp giấm với dung môi nước tỉ lệ dung môi/ nguyên liệu đài hoa 8/1, nhiệt độ 80°c thời gian 30 phút Anthocyanin cao rắn có độ bền tốt Sau 28 ngày tồn trữ, độ phân huỷ anthocyanin 5.68% điều kiện ánh sáng 6.44% điều kiện có ánh sáng Anthocyanin dung dịch bị phân huỷ theo thời gian, mức độ phân huỷ tuỳ thuộc vào điều kiện pH dung dịch nhiệt độ tồn ưữ, ánh sáng có ảnh hưởng không đáng kể đến độ bền anthocyanin Dung dịch pH tồn trữ sau 28 ngày 10°c 30°c, 18 ngày 40°c Dung dịch pH 10°c, 30°c, 40°c tồn trữ ưong khoảng thời gian 28 ngày, ngày, ngày dung dịch pH ngày, ngày, ngày Các kết công trình bổ sung với nghiên cứu lại đề tài hoàn chỉnh đối tượng bột màu anthocyanin từ đài hoa bụp giấm 2 Đặt vấn đề Chất lượng sản phẩm thực phẩm bao hàm giá trị dinh dưỡng mà bao hàm giá trị cảm quan Màu sắc sản phẩm thực phẩm số quan trọng giá trị cảm quan Hiện giới, chất màu có nguồn gốc tự nhiên ngày sử dụng rộng rãi để thay chất màu tổng hợp Việc sử dụng chất màu tự nhiên thực phẩm đem lại nhiều ưu điểm việc sử dụng chất màu tổng hợp Ngoài việc tạo màu sắc, chất màu tự nhiên an toàn có giá trị dinh dưỡng cao có chứa thành phần có hoạt tính sinh học vitamin, acid hữu cơ, glucoside, nguyên tố vi lượng Chất màu anthocyanin chất màu nghiên cứu sản xuất để ứng dụng ngành cồng nghiệp khác nhau, đặc biệt ngành công nghiệp thực phẩm Một nguồn sản xuất chất màu anthocyanin ứng dụng rộng rãi từ bụp giấm (tên khoa học Hỉbỉscus Sabdariffa L.) Tại Việt Nam, bụp giấm trồng phổ biến tỉnh miền Trung miền Đông nam Tuy nhiên, nguồn nguyên liệu chưa sử dụng hiệu Hiện có công trình nghiên cứu chất màu anthocyanin từ đài hoa bụp giấm nghiên cứu chủ yếu tập trung vào việc thu lượng chất màu cao mà chưa ý đến ứng dụng sản phẩm thực phẩm Vì vậy, việc nghiên cứu chiết tách chất màu từ đài hoa bụp giấm dung môi xanh cần thiết để sử dụng nguồn chất màu tự nhiên Việt Nam ưong lĩnh vực công nghiệp thực phẩm Giải vấn đề 2.1 Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu để sản xuất chất màu tự nhiên ứng dụng ưong sản xuất thực phẩm nhằm thay chất màu tổng hợp sử dụng 2.2 Nội dung nghiên cứu Trong phạm vi công trình này, tác giả tập trung vào nội dung: - Tối ưu hoá trình trích ly dịch anthocyanin từ đài hoa bụp giấm dung môi nước - Khảo sát độ bền cao rắn anthocyanin dạng rắn dung dịch điều kiện tồn trữ khác 3 Phương pháp nghiền cứu 2.3 2.3.1 Xác định độ ẩm Độ ẩm nguyên liệu xác định máy đo độ ẩm hay phương pháp cân khối lượng 2.3.1.1 Sử dụng máy đo độ ẩm Máy đo độ ẩm sử dụng máy OHAUS-MB45 Các thông số cài đặt cho máy: - Nhiệt độ: 105°c Thời gian: 0.0 (Ở chế độ mặc định, máy cho kết khối lượng mẫu không đổi) 2.3.1.2 Phương pháp cân khối lượng Cân xác khoảng ma{g) nguyên liệu cho vào đĩa petri (đã xác định khối lượng m) đem đặt vào tủ sấy Tủ sấy sử dụng tủ sấy Heraeus Nhiệt độ cài đặt 105°c Sau giờ, lấy mẫu đặt vào bình hút ẩm, để nguội 30 phút Xác định khối lượng tổng mẫu đĩa pétri M Độ ẩm cao rắn tính theo công thức: »= (” + »■■>-« „100S m (!) a Các thí nghiệm thực nhiều lần Độ ẩm trung bình xác định cách lấy trung bình kết lần thí nghiệm ũ= Ị“ n với ũ: độ ẩm trung bình (%) Uị độ ẩm lần thí nghiệm ( % ) n: số lần thí nghiệm 2.3.2 Khảo sát điều kỉện trích ly dịch anthocyanin 2.3.2.1 Cách pha dung dịch đệm (2) a Dung dịch đệm pH 1.0 Cân 0.93g KC1 cho vào becher thêm nước cất đén khoảng 490ml Đo pH chỉnh pH dung dịch đến giá trị 1.0 (± 0.05) HC1 (khoảng 3.15ml) Chuyển hỗn hợp vào bình định mức 500ml định mức nước cất [1] b Dung dịch đệm pH 4.5 Cân 27.215g CH3C02Na.3H20 cho vào becher thêm nước cất đến khoảng 480ml Đo pH chỉnh pH dung dịch đến giá trị 4.5 (± 0.05) HC1 (khoảng lOml) Chuyển hỗn hợp vào bình định mức 500ml định mức nước cất [1] 23.2.2 Xác định hàm lượng anthocyanin Hàm lượng anthocyanin dịch trích ly xác định phương pháp pH vi sai Hiệu độ hấp thu mẫu giá trị pH 1.0 pH 4.5 bước sóng 520nm tỉ lệ với hàm lượng chất màu Hàm lượng anthocyanin tính quy theo cyanidin-3- glucoside Cyanidin-3-glucoside chọn dạng phổ biến anthocyanin tự nhiên Các nghiên cứu chứng minh việc xác định hàm lượng anthocyanins phương pháp pH vi sai phương pháp HPLC cho kết tương tự [2,3] Trước tiến hành thí nghiệm, xác định độ pha loãng mẫu thích hợp dung dịch đệm pH 1.0 để độ hấp thu bước sóng 520nm nằm khoảng tuyến tính đồ thị quan hệ độ hấp thu hàm lượng anthocyanin (độ hấp thu thường có giá trị từ 0.2 đến 1.4) Pha loãng mẫu theo độ pha loãng vừa xác định dung dịch đệmpH 1.0 dung dịch đệmpH 4.5 [1,4] Hàm lượng anthocyanin dịch trích ly quy theo cyanidin-3-glucoside xác định theo công thức [1,4]: a-dd (mg/l) = với, Ay.MWy.DFy 103 syl add: hàm lượng anthocyanin dịch trích ly (mg/1) -A = (A52tìnm — A700nm)pH 1.0 — (As20nm - A700nm)pH 4.5 MW = 449.2 g/mol: khối lượng phân tử cyanidin-3-glucosdie (3) DF: độ pha loãng l: bề dày cuvet (cm) £ = 26900: Hệ số hấp thu phân tử (l.mol^cm1) Hàm lượng anthocyanin tính theo khối lượng nguyên liệu xác định theo công thức: , a , a AA xio (4) m (mg/g) = 1n_2 mx(100-w )xl0 với, V: thể tích dịch chiết (ml) m: khối lượng nguyên liệu (g) w: độ ẩm nguyên liệu (%) Hàm lượng anthocyanin trung bình tính theo công thức: (5) với, ã: độ ấm trung bình (%) a,: độ ẩm lần thí nghiệm (%) n: số lần thí nghiệm 2.2.23 Cách tiến hành a Khảo sát điều kiện trích ly địch anthocyanin Sơ đồ 2.1 Quy trình khảo sát điều kiện trích ly dịch anthocyanin Lấy lOg đài hoa bụp giấm xay nhỏ nước cất cho vào bình cầu, gia nhiệt cách thuỷ bếp khuấy từ Hệ thống trích ly lắp đặt Hĩnh 2.1 Dịch trích ly thu sau lọc hút chân không định mức đến 250ml (M) Lấy 0.5ml M định mức đến 10ml dung dịch đệm pH 1.0 (Mi) lấy 0.5ml M định mức đến 10ml dung dịch pH 4.5 (M2) Xác định độ hấp thu Mi M2 bước sóng X = 520nm X = 700nm máy UV-VIS Spectrophotometer Jenway 6505 Hàm lượng anthocyanỉn xác định phần 2.3.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình trích ly thay đổi để khảo sát: - TI lệ thể tích dung môi/khối lượng nguyên liệu (x) - Thời gian trích ly (í) - Nhiệt độ trích ly (T) Các yếu tố thay đổi để khảo sát Điều kiện thích hợp chọn để sử dụng cho việc khảo sát yếu tố Hình 2.1 Hệ thống trích ly anthocyanỉn b Hiệu trình trích ly dịch anthocyanin Tại điều kiện trích ly tối ưu xác định (tỉ lệ thể tích dung môi/nguyên liệu, thời gian trích ly, nhiệt độ ưích ly), tiến hành trích ly anthocyanin từ đài hoa bụp giấm nhiều lần để xác định hiệu ưích ly Trong thí nghiệm, giả định sau trích ly lần, hàm lượng anthocyanin lại không đáng kể Hiệu trình trích ly dịch anthocyanin tính theo công thức: Hiệu trích ly (%) = — X100% ( 6) i=l với, ãị: hàm lượng anthocyanin lần ưích 2.2.3 2.2.3.1 Khảo sát độ bền cao anthocyanin Hiệu suất thu cao rắn Tiến hành trích ly đài hoa bụp giấm điều kiện trích ly xác định phần Dịch anthocyanin thu được đem cô quay để thu cao rắn Thực hai lần, cao rắn trộn để tạo hỗn hợp đồng Hiệu suất thu cao rắn tính theo công thức: mX ( 100—u ) H - g — xl00% v m nl (7) x(100-w nỉ ) với mnl: khối lượng nguyên liệu (g) unl: độ ẩm nguyên liệu (%) mcr: khối lượng nguyên liệu (g) ucr: độ ẩm nguyên liệu (%) 2.2.3.2 Quy trình khảo sát độ bền cao anthocyanin Sau ưích ly anthocyanin từ đài hoa bụp giấm, tiến hành cô quay dịch trích ly thu sau lọc thu cao rắn Độ bền anthocyanin khảo sát dạng khác (cao khô, dung dịch) ưong điều kiện tồn trữ khác (nhiệt độ, pH, ánh sáng) 9 Sơ đồ 2.2 Sơ đồ tiến hành khảo sát độ bền cao anthocyanin 2.2.3.3 Khảo sát độ bền anthocyanin dạng khô Cân xác 0.5000g cao rắn cho vào chai, đậy kín tránh ẩm bảo quản nhiệt độ phòng Một nửa số chai bọc giấy bạc để tránh tiếp xúc với ánh sáng Định kỳ lấy mẫu, tiến hành đo độ hấp thu theo phương pháp pH vi sai xác định hàm lượng anthocyanin cao rắn theo công thức (4) 2.2.3.4 Khảo sát độ bền anthocyanin dung dịch Cân xác lOg cao rắn pha thành 50ml nước cất (M) Hút 2ml M pha loãng thành lOOml dung dịch đệm pH 2, pH 4, pH chứa chai Các chai bảo quản điều kiện có ánh sáng ánh sáng nhiệt độ 10°c (ưong tủ lanh), 30°c (nhiệt độ thường), 40°c (trong bể điều nhiệt) Định kỳ lấy mẫu, tiến hành đo độ hấp thu theo phương pháp pH vi sai xác định hàm lượng anthocyanin dung dịch theo công thức (3) 10 2.4 Kết 2.4.1 Xác định độ ẩm nguyên liệu Độ ẩm nguyên liệu xác định máy đo độ ẩm (phần 2.3.1.1) Độ ẩm trung bình nguyên liệu (đài hoa bụp giấm) 11.47%, đạt tiêu chuẩn nguyên liệu(