Nghiên cứu trích ly màu hạt điều màu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HCM ****************** ĐÀO PHAN THOẠI NGHIÊN CỨU TRÍCH LY MÀU HẠT ĐIỀU MÀU (Bixa orellana L.) TẠO CHẾ PHẨM NHŨ ANNATTO LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Thành phố Hồ Chí Minh, Tháng 5/2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH ******************* ĐÀO PHAN THOẠI NGHIÊN CỨU TRÍCH LY MÀU HẠT ĐIỀU MÀU (Bixa orellana L.) TẠO CHẾ PHẨM NHŨ ANNATTO Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm đồ uống Mã số: 60.54.01.03 LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Hướng dẫn khoa học: TS PHAN THẾ ĐỒNG Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 5/2014 i NGHIÊN CỨU TRÍCH LY MÀU HẠT ĐIỀU MÀU (Bixa orellana L.) TẠO CHẾ PHẨM NHŨ ANNATTO ĐÀO PHAN THOẠI Hội đồng chấm luận văn: Chủ tịch: Thư ký: Phản biện 1: Phản biện 2: Ủy viên: ii LÝ LỊCH CÁ NHÂN Tôi tên Đào Phan Thoại, sinh ngày 10 tháng 05 năm 1983 huyện Triệu Sơn, tỉnh Thanh Hóa Tốt nghiệp PTTH trường Trung học phổ thông Lam Sơn, tỉnh Thanh Hóa năm 2002 Tốt nghiệp Đại học ngành Công nghệ sinh học hệ quy ĐH Khoa học tự nhiên – ĐH Quốc gia Hà Nội Quá trình công tác: Từ tháng 11 năm 2009 đến nay, giảng viên Đại học Công nghiệp Tp Hồ Chí Minh Tháng 10 năm 2010 theo học Cao học ngành Công nghệ thực phẩm đồ uống trường Đại học Nông Lâm, Thủ Đức, Tp Hồ Chí Minh Điạ liên lạc: 32/32, tổ 25A, khu phố 2, phường Trảng Dài, thành phố Biên Hòa, tỉnh Đồng Nai Điện thoại: 0918 399 477 Email: daophanthoai@gmail.com iii LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Học viên Đào Phan Thoại iv LỜI CẢM TẠ Luận văn thực Đại học Công nghiệp Tp HCM hướng dẫn TS Phan Thế Đồng Đầu tiên, xin cảm tạ TS Phan Thế Đồng người thầy tạo điều kiện tốt nhất, bảo, giúp đỡ bước suốt trình thức luận văn Tôi xin cảm ơn thầy cô, cán bộ, công nhân viên Khoa Công nghệ thực phẩm phòng Sau đại học, Trường Đại học Nông Lâm Tp HCM tạo điều kiện thuận lợi cho trình hoàn thành khoá học Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới phận quản lý phòng thí nghiệm trường Đại học Công nghiệp Tp HCM giúp đỡ sở vật chất cần thiết cho nghiên cứu Cuối xin bày tỏ lòng biết ơn tới người thân bạn bè tạo điều kiện cho suốt trình học tập, nghiên cứu Đồng Nai, ngày 10 tháng năm 2014 Học viên Đào Phan Thoại v TÓM TẮT Đề tài "Nghiên cứu trích ly màu hạt điều màu (Bixa orellana L.) tạo chế phẩm nhũ annatto" tiến hành Đại học Công nghiệp Tp Hồ Chí Minh, thời gian từ tháng 8/2013 đến tháng 2/2014 Mục tiêu nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng số yếu tố đến hiệu suất trích ly màu từ hạt điều màu thử nghiệm tạo chế phẩm nhũ annatto ổn định nước có pH thấp nhằm mục đích phối màu cho đồ uống suốt có tính acid Thí nghiệm bố trí theo kiểu ngẫu nhiên yếu tố với ba lần lặp lại phương pháp bề mặt đáp ứng (response surface methodology) với hỗ trợ phần mềm thống kê chuyên dụng JMP 9.0.2 để tối ưu hóa số thông số trình trích ly màu Số liệu thực nghiệm phân tích phương sai (ANOVA) sau so sánh trung bình phương pháp Tukey’s HSD (p < 0,05) Sau sàng lọc ảnh hưởng loại dung môi khác đến hiệu suất trích ly màu, kết cho thấy hỗn hợp dung môi ethanol + ammonia cho hiệu suất cao loại dung môi khác Đồng thời nồng độ ethanol: 630 ammonia: 0,47 M tỷ lệ dung môi / nguyên liệu 10/1 (v/w) trình trích ly màu đạt hiệu suất cao 2,36 % chất khô Đề tài khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ dung môi / nguyên liệu chế độ hỗ trợ vi sóng đến hiệu suất trích ly màu Kết cho thấy tỷ lệ dung môi / nguyên liệu tối ưu 12/1 (v/w), công suất thời gian hỗ trợ vi sóng tốt 760 W 49 giây Ở điều kiện tối ưu, hiệu suất trích ly màu hạt điều màu đạt gần 2,58 % Sau hỗ trợ vi sóng, tiếp tục trích ly điều kiện phòng thí nghiệm 30 phút hiệu suất toàn trình trích ly đạt 3,08 % Các loại acid khác gồm sulfuric, chlohydric, citric acetic thử nghiệm để kết tủa annatto từ dịch trích Kết thu nồng độ acetic 2,37 M hay tỷ lệ 15 % thể tích acetic 99,5 % so với thể tích dịch trích tối ưu để thu hồi annatto (96,43 %) Sau sấy khô, bột tủa annatto E thu vi có độ ẩm 7,1 % hàm lượng màu 64,89 %, đạt yêu cầu 35 % chất màu theo QCVN 4–10:2010/BYT FAO JECFA Monographs Tiếp theo, bột annatto E hòa tan propylene glycol kiềm có pH 10 trước phối trộn với chất nhũ hóa Kết khảo sát cho thấy 50 % (w/w) tween 80 so với annatto E thích hợp để điều chế chế phẩm có khả tạo giữ màu tốt pH thấp 5, điều kiện thí nghiệm mô hình nước cam ép Tóm lại, chế phẩm nhũ annatto ổn định pH thấp điều chế cách trước hết trích ly màu hỗn hợp dung môi ethanol ammonia Sau dùng acid acetic để kết tủa thu hồi bột màu annatto từ phối trộn với tween 80 propylene glycol kiềm tạo chế phẩm nhũ annatto ổn định nước có pH thấp Chế phẩm nhũ annatto dễ ứng dụng sản phẩm đồ uống có tính acid vii SUMMARY The subject entitled "Study on extraction annatto (Bixa orellana L.) color to prepare food grade low pH–stable annatto emulsion" was conducted at Industrial University of Ho Chi Minh city from August 2013 to February 2014 This study aimed to investigate the effects of some factors on efficiency of extraction process of annatto color into a food grade low pH–stable annatto emulsion which is highly applicable in beverage industry One–factor complete random design with triplicates was applied for preliminary experiments Response surface methodology based on the software JMP version 9.0.2 was conducted to optimize some parameters of extraction – conversion process The result data was analyzed by Analysis of Variance (ANOVA) following Tukey’s HSD test (p < 0.05) After being considered the effect of solvents on extraction yield of annatto color, the combination of ethanol and ammonia was determined as the most appropriate selection The optimized results showed that when using the mixture of 0.47 M ammonia and 63.40 ethanol with the solvent / material ratio 10/1 (v/w), the annatto extraction yield reached the highest value of 2.36 % by dried weight The effects of solvent / material ratio and microwave-assisted conditions on the efficiency of annatto color extraction were also investigated It was found that the optimal ratio of solvent / material was 12/1 (v/w), and the suitable assisted power and time for extraction of annatto color were 760 W and 49 seconds, respectively Under these optimal conditions, the annatto color extraction yield reached 2,58 % Also, normal extraction process in 30 minutes after microwave assistance increased annatto color extraction yield up to 3.08 % Different acids such as sulfuric, chlohydric, citric and acetic acid were used to precipitate annatto from the extracts The results showed that acetic acid with concentration of 2.37 M or 15 % (v/v) concentrated acetic by extract volume was the most sufficient precipitant and gave the highest separation yield of annatto viii (96.43 %) After dehydration, precipitated annatto E powder contained 7.1 % of moisture and 64.89 % of annatto color by weight, higher than that specified in QCVN 4–10:2010/BYT and FAO JECFA Monographs (35 %) Subsequently, the precipitated annatto E powder was dissolved in alkaline propylene glycol (pH 10), followed by mixing with different emulsifiers It was found that 50 % (w/w) of tween 80 by annatto E powder was suitable to prepare annatto emulsion which had good color intensity and more stable in low pH condition including distilled water and orange juice In conclusion, the low pH-stable annatto emulsion could be prepared by several steps Firstly, extraction of annatto color could be performed by using the mixture of ethanol and ammonia Then, acetic acid could be used to precipitate annatto in the extract to form annatto powder Finally, the precipitated annatto powder was converted into low pH-stable annatto emulsion by mixing with alkaline propylene glycol and tween 80 This product could be used as color additive in low pH beverage products ix 70 Veríssimo S.A., 2003 Extração, caracterização e aplicação corante de urucum (Bixa orellana L.) no tingimento de fibras naturais MSc tese, Universidade Federal Rio Grande Norte Centro de Tecnologia, Brasil 71 Võ Văn Chi, Vũ Văn Chuyên, 1998 Cây cỏ thường thấy Việt Nam – Tập NXB Khoa học Hà Nội, trang 145 72 Walmart, 2013 La Cholita Annatto Oil August 24th 2013 73 WHO – World Health Organization, 1986 Ammonia – Environmental Health Criteria, No 54 World Health Orgnization, Geneva, 1986 August 23th 2013 74 Xu D., Wang X., Jiang J., Yuan F., Decker E.A., and Gao Y., 2013 Influence of pH, EDTA, alpha–tocopherol, and WPI oxidation on thedegradation of beta– carotene in WPI–stabilized oil–in–water emulsions Science and Technology 54: 236 – 241 75 Yang Y., Leser M.E., Sher A.A., and McClements D.J., 2013 Formation and stability of emulsions using a natural small molecule surfactant: Quillaja saponin (Q–NaturalR) Food Hydrocolloids 30: 589 – 596 76 Yuan C., Du L., Jin Z., and Xu X., 2013 Storage stability and antioxidant activity of complex of astaxanthin with hydroxypropyl–beta–cyclodextrin Carbohydrate Polymers 91: 385 – 389 77 Zhang G., Hu M., He L., Fu P., Wang L., and Zhou J., 2013 Optimization of microwave–assisted enzymatic extraction of polyphenols from waste peanut shells and evaluation of its antioxidant and antibacterial activities in vitro Food and Bioproducts Processing (1): 158 – 168 78 Zhang Y., and Zhong Q., 2013 Encapsulation of bixin in sodium caseinate to deliver the colorant in transparent dispersions Food Hydrocolloids 33: – 79 Zheng L., and Sun D., 2005 Innovative applications of power ultrasound during food freezing processes – a review 81 PHỤ LỤC Phụ lục So sánh hiệu suất trích ly annatto loại dung môi a Phụ lục 1a: So sánh hiệu suất loại dung môi hỗ trợ ammonia 82 b Phụ lục 1b: So sánh hiệu suất loại dung môi có hỗ trợ ammonia 83 c Phụ lục 1c: So sánh bắt cặp để đánh giá hiệu tương tác ammonia với loại dung môi  Kết hợp với ethyl acetate: 84  Kết hợp với acetone 85  Kết hợp với ethanol 86 Phụ lục 1d: So sánh hiệu suất trích ly chloroform với hỗn hợp dung môi ammonia + ethanol 87 Phụ lục Ảnh hưởng nồng độ ammonia đến hiệu suất trích ly annatto 88 Phụ lục Ảnh hưởng nồng độ ethanol đến hiệu suất trích ly annatto 89 Phụ lục Ảnh hưởng tỷ lệ dung môi / hạt đến hiệu suất trích ly annatto 90 Phụ lục Ảnh hưởng công suất vi sóng đến hiệu suất trích ly annatto 91 Phụ lục Ảnh hưởng thời gian hỗ trợ vi sóng đến hiệu suất trích ly annatto 92 Phụ lục Ảnh hưởng thời gian trích ly phụ sau hỗ trợ vi sóng 93 Phụ lục Ảnh hưởng nồng độ acid acetic dùng để kết tủa annatto 94 Phụ lục Tiến độ thực đề tài Các nội dung, công việc Thực chủ yếu Sản phẩm phải đạt Viết đề cương nghiên cứu Đề cương Nộp đề cương Báo cáo Báo cáo đề cương Báo cáo Chuẩn bị đánh giá vật liệu nghiên cứu Chọn tối ưu nồng độ dung môi Tối ưu chế độ hỗ trợ vi sóng tỷ lệ dung môi / nguyên liệu Tối ưu thời gian trích ly phụ Thử nghiệm khả tạo nhũ Viết báo cáo kết nghiên cứu Mẫu, báo cáo TT 10 Báo cáo kết đề tài 11 Bảo vệ luận văn tốt nghiệp Báo cáo Địa điểm thực Trường ĐH Nông T4/2013 Lâm TP HCM Trường ĐH Nông T8/2013 Lâm TP HCM Trường ĐH Nông T9/2013 Lâm TP HCM ĐH Công nghiệp T8/2013 TP HCM ĐH Công nghiệp T9 – T10/2013 TP HCM Thời gian (bắt đầu – kết thúc) Báo cáo T11 – T12/2013 Báo cáo T12/2013 Báo cáo T12/2013 – T2/2014 Báo cáo T3 – T4/2014 Báo cáo T5/2014 Báo cáo T6/2014 95 ĐH Công nghiệp TP HCM ĐH Công nghiệp TP HCM ĐH Công nghiệp TP HCM ĐH Công nghiệp TP HCM Trường ĐH Nông Lâm TP HCM Trường ĐH Nông Lâm TP HCM ... hạt hạt nghiền nhỏ cho kết Lê Thị Hoa (2012) dùng dung môi KOH để so sánh hiệu suất trích ly màu hạt điều màu nguyên hạt bột hạt điều màu, kết cho thấy dạng nguyên hạt có hiệu suất trích ly màu. .. W 49 giây Ở điều kiện tối ưu, hiệu suất trích ly màu hạt điều màu đạt gần 2,58 % Sau hỗ trợ vi sóng, tiếp tục trích ly điều kiện phòng thí nghiệm 30 phút hiệu suất toàn trình trích ly đạt 3,08... phẩm, chọn đề tài Nghiên cứu trích ly màu hạt điều màu (Bixa orellana L.) tạo chế phẩm siêu nhũ annatto” với mục tiêu sau: khảo sát số yếu tố ảnh hưởng đến trình trích ly màu annatto dung môi