Nghiên cứu thu nhận và ứng dụng anthocyanins của khoai lang tím trong chế biến thực phẩm

Đã và đang có nhiều nghiên cứu về anthocyanin từ nhiều giống KLT khác nhau, các nghiên cứu chủ yếu tập trung vào xác định hàm lượng, điều kiện chiết tách, thành phần anthocyanin và hoạt

MỤC LỤC Lời cam đoan iv

Danh mục chữ và ký hiệu viết tắt v

Danh mục các bảng vii

Danh mục các hình vẽ, đồ thị ix

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 5

1.1 Tổng quan về hợp chất màu anthocyanin 5

1.1.1 Cấu trúc của anthocyanin 5

1.1.2 Sự phân bố anthocyanin trong tự nhiên 6

1.1.3 Đặc tính quang phổ của anthocyanin 8

1.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền màu của anthocyanin 9

1.1.5 Hoạt tính sinh học của anthocyanin 13

1.1.6 Ứng dụng của anthocyanin trong chế biến thực phẩm 16

1.2 Tổng quan về khoai lang tím 18

1.3 Chiết tách anthocyanin 20

1.3.1 Dung môi chiết anthocyanin 20

1.3.2 Phương pháp chiết tách anthocyanin 21

1.4 Tổng quan tình hình nghiên cứu anthocyanin từ KLT 25

1.4.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 25

1.4.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 31

CHƯƠNG 2 NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 34

2.1 Nguyên liệu 34

2.2 Hoá chất và thiết bị nghiên cứu 35

2.3 Phương pháp nghiên cứu 35

2.3.1 Phương pháp hóa lý 35

2.3.2 Phương pháp sinh học 39

2.3.3 Phương pháp toán học 40

2.3.4 Phương pháp lấy mẫu nghiên cứu 41

2.3.5 Phương pháp đánh giá cảm quan 41

2.4 sơ đồ và nội dung nghiên cứu 42

2.5 phương pháp thực nghiệm 44

2.5.1 Nghiên cứu lựa chọn, xử lý nguyên liệu KLT 44

2.5.2 Nghiên cứu chiết tách anthocyanin từ KLT 46

2.5.3 Nghiên cứu đặc tính, thành phần anthocyanin của KLT 48

2.5.4 Nghiên cứu tạo chế phẩm màu anthocyanin dạng bột từ KLT 49

2.5.5 Nghiên cứu ứng dụng phẩm màu anthocyanin trong chế biến thực phẩm 49

2.5.6 Nghiên cứu tận dụng bã KLT sau khi chiết anthocyanin 51

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 53

3.1 Lựa chọn, xử lý nguyên liệu KLT 53

3.1.1 Lựa chọn vùng nguyên liệu KLT cho hàm lượng anthocyanin cao 53

3.1.2 Ảnh hưởng của độ lớn nguyên liệu KLT đến hàm lượng anthocyanin 53 3.1.3 Một số thành phần hóa học của nguyên liệu KLT 54

3.1.4 Sự tổn thất của KLT sau thu hoạch 55

3.1.5 Xử lý nguyên liệu KLT để chiết tách anthocyanin 58

3.2 Chiết tách anthocyanin từ KLT 64

3.2.1 Chiết tách anthocyanin từ paste KLT 65

3.2.2 Chiết tách anthocyanin từ bột KLT 75

3.2.3 So sánh quá trình chiết anthocyanin từ paste KLT và bột KLT 76

3.2.4 Xác định hàm lượng anthocyanin trong KLT 77

3.2.5 Trung hòa dịch chiết giàu anthocyanin từ KLT 79

3.2.6 Tinh sạch dịch chiết giàu anthocyanin từ KLT 79

3.3 Đặc tính, thành phần anthocyanin của KLT 81

3.3.1 Đặc tính quang phổ của chất màu anthocyanin từ KLT 81

3.3.2 Xác định thành phần anthocyanin của KLT 82

3.3.3 Ảnh hưởng của pH và nhiệt độ đến độ bền màu của anthocyanin từ KLT 90

3.3.4 Hoạt tính sinh học anthocyanin từ KLT 94

3.4 Tạo chế phẩm màu và xây dựng tiêu chuẩn cho chế phẩm màu anthocyanin từ KLT 100

3.4.1 Tạo chế phẩm màu anthocyanin từ dịch chiết KLT 100

3.4.2 Đề xuất quy trình thu nhận chế phẩm màu anthocyanin từ KLT 103

3.4.3 Xác định một số chỉ tiêu chất lượng của phẩm màu anthocyanin từ KLT 105

3.4.4 Xây dựng tiêu chuẩn cho phẩm màu anthocyanin từ KLT 106

3.5 Ứng dụng phẩm màu giàu anthocyanin từ KLT trong chế biến thực phẩm 113

3.5.1 Ứng dụng phẩm màu giàu anthocyanin từ KLT làm phụ gia tạo màu trong sản xuất kẹo dẻo 113

3.5.2 Nghiên cứu sản xuất bột uống hòa tan giàu anthocyanin từ KLT như một dạng thực phẩm chức năng 116

3.6 Tận dụng bã KLT sau khi chiết anthocyanin 123

3.6.1 Xác định một số chỉ tiêu của bã KLT 123

3.6.2 Điều kiện thủy phân tinh bột KLT 124

3.6.3 Thời gian lên men ethanol bã KLT 126

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 127

A Kết luận 128

B Những đóng góp mới của luận án 128

C Kiến nghị về những nghiên cứu tiếp theo 129

Các công trình khoa học đã công bố 130

Tài liệu tham khảo 131

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định

Người cam đoan

Tạ Thị Tố Quyên

DANH MỤC CHỮ VÀ KÝ HIỆU VIẾT TẮT

AAS Atomic Absorption Spectrometer Quang phổ hấp thụ nguyên tử

BHT Butylated hydroxytoluene Butylated hydroxytoluene

CT Crude anthocyanin extract Dịch chiết anthocyanin thô

DAD Diode array detector Đầu dò iot

DPPH -diphenil--picryl-hydrazyl -diphenil--picryl-hydrazyl

ESI Electrospray ionization Ion hoá bằng điện

Glc-rut Glucosyl-rutinoside Glucosyl-rutinoside

HPLC High performance liquid

LC Liquid chromatography Sắc ký lỏng

LĐ Liquid anthocyanin pigment Chế phẩm màu anthocyanin

dạng lỏng

LS Pure anthocyanin extract Dịch chiết anthocyanin sạch

MIC Minimum Inhibitory Concentration Nồng độ ức chế tối thiểu

MS Mass spectrometry Khối phổ

NMR Nuclear Magnetic Resonance Cộng hưởng từ hạt nhân

PDA Detector Photodiode Array Đầu dò mạch quang điện

QCVN Vietnamese standards Quy chuẩn Việt Nam

QĐ-BYT Decision of the Ministry of Health Quyết định của Bộ Y tế

S aureus Staphylococcus aureus Staphylococcus aureus

S cerevisiae Saccharomyces cerevisiae Saccharomyces cerevisiae

SP Powder anthocyanin pigment Chế phẩm màu anthocyanin

dạng bột TCVN Vietnamese standards Tiêu chuẩn Việt Nam

TSVSV HK Total aerobic microorganisms Tổng số vi sinh vật hiếu khí UPLC Ultra-performance liquid

chromatography

Sắc ký lỏng siêu hiệu suất

QTOF MS Quadrupole time of flight Mass

Spectrometer

Thời gian bay tứ cực quang phổ kế

UV-vis Ultraviolet-visible Cực tím - Nhìn thấy

max Maximum absorption wavelength Bước sóng hấp thụ cực đại

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Cấu trúc của một số anthocyanidin phổ biến trong rau quả 6 Bảng 1.2 Hàm lượng anthocyanin trong một số nguyên liệu 7 Bảng 1.3 Các anthocyanin trong một số nguyên liệu 8 Bảng 1.4 Một số điều kiện chiết anthocyanin ở áp suất thường 22 Bảng 1.5 Hàm lượng anthocyanin của một số giống KLT 27

Bảng 3.2 Một số chỉ tiêu chất lượng của paste KLT 60 Bảng 3.3 Một số chỉ tiêu chất lượng của bột KLT 62 Bảng 3.4 Ảnh hưởng của loại acid và hàm lượng acid đến hàm lượng

Bảng 3.18 Ảnh hưởng của tốc độ bơm nhập liệu đến quá trình sấy phun 102 Bảng 3.19 Một số chỉ tiêu lý hóa của phẩm màu giàu anthocyanin từ

Bảng 3.20 Sự thay đổi một số chỉ tiêu của phẩm màu giàu anthocyanin

Bảng 3.21 Yêu cầu kỹ thuật và phương pháp thử đối với phẩm màu

Bảng 3.22 Kết quả đánh giá cảm quan các mẫu kẹo dẻo 117 Bảng 3.23 Một số chỉ tiêu chất lượng của kẹo dẻo 118 Bảng 3.24 Tỷ lệ phối trộn bột uống hòa tan giàu anthocyanin 121 Bảng 3.25 Chỉ tiêu cảm quan của bột uống hòa tan giàu anthocyanin từ

Bảng 3.30 Một số chỉ tiêu chất lượng của bã KLT 104 Bảng 3.31 Ảnh hưởng của tỷ lệ bã KLT/nước đến quá trình dịch hóa,

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1.1 Cấu trúc cơ bản của gốc aglycon của anthocyanin 5

Hình 1.3 Ảnh hưởng của pH đến cấu trúc của anthocyanin 10 Hình 1.4 Sơ đồ phân giải anthocyanin tại pH cao 10

Hình 2.1 Mặt cắt KLT giống HL491 sử dụng trong nghiên cứu 34 Hình 2.2 Sơ đồ nghiên cứu tổng quát của đề tài 43 Hình 2.3 Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất kẹo dẻo 51 Hình 3.1 Ảnh hưởng của vùng nguyên liệu KLT đến hàm lượng

Hình 3.12 Paste KLT 60 Hình 3.13 Ảnh hưởng của phương pháp làm khô đến hàm lượng

Hình 3.14 Sự thay đổi độ ẩm khi sấy KLT ở các nhiệt độ khác nhau 61 Hình 3.15 Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy đến hàm lượng anthocyanin 61

Hình 3.17 Sự biến đổi hàm lượng anthocyanin và tinh bột của bột KLT

Hình 3.18 Ảnh hưởng của dung môi chiết đến hàm lượng anthocyanin 64 Hình 3.19 Ảnh hưởng của tỷ lệ ethanol/nước đến hàm lượng

Hình 3.20 Ảnh hưởng của nhiệt độ chiết đến hàm lượng anthocyanin 67 Hình 3.21 Ảnh hưởng của thời gian chiết đến hàm lượng anthocyanin

Hình 3.22 Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/dung môi đến hàm lượng

Hình 3.23 Ảnh hưởng của thời gian chiết đến hàm lượng anthocyanin

Hình 3.30 Sơ đồ phân mảnh của ion [M+H]+ có m/z = 787,23 84

Hình 3.32 Sơ đồ phân mảnh của ion phân tử [M+H]+ có m/z = 907,25 86

Hình 3.34 Phổ hấp thụ của dịch chiết CT theo pH 90 Hình 3.35 Phổ hấp thụ của dịch chiết LS theo pH 90 Hình 3.36 Ảnh hưởng của pH đến bước sóng hấp phụ cực đại 91

Hình 3.38 Độ bền màu anthocyanin theo thời gian ở nhiệt độ 30°C 91 Hình 3.39 Độ bền màu của anthocyanin theo thời gian ở nhiệt độ 90°C 91 Hình 3.40 Màu sắc của dịch chiết CT sau khi pha loãng 93 Hình 3.41 Sự đổi màu DPPH của mẫu CT theo nồng độ anthocyanin 93 Hình 3.42 Khả năng bắt gốc tự do DPPH của 2 mẫu dịch chiết CT, LS

và vitamin C theo nồng độ anthocyanin

Hình 3.52 Sơ đồ quy trình sản xuất bột uống hòa tan giàu anthocyanin

Khoai lang tím (KLT) có tên khoa học Ipomoea batatas L, là loại nông sản có

năng suất cao, vụ mùa tương đối ngắn, chứa nhiều chất dinh dưỡng, đặc biệt là hàm lượng anthocyanin cao [78] Trong các chất màu thực phẩm có nguồn gốc tự nhiên thì anthocyanin là nhóm các chất màu tự nhiên tan trong nước lớn nhất trong thế giới thực vật Ngoài việc tạo màu sắc đẹp và an toàn cho thực phẩm, anthocyanin còn là hợp chất có nhiều hoạt tính sinh học như: khả năng kháng oxy hóa, kháng khuẩn, chống viêm, ngăn ngừa và hạn chế sự phát triển của các tế bào ung thư, chống các tia phóng xạ, hạn chế bệnh tim mạch, v.v [63], [76], [93] Đây là những hoạt tính sinh học quý mà không phải hợp chất thiên nhiên nào cũng có được Trên thế giới, có nhiều giống KLT khác nhau và được trồng rộng rãi ở nhiều nước Đã và đang có nhiều nghiên cứu về anthocyanin từ nhiều giống KLT khác nhau, các nghiên cứu chủ yếu tập trung vào xác định hàm lượng, điều kiện chiết tách, thành phần anthocyanin và hoạt tính sinh học của anthocyanin từ các giống KLT này Tuy nhiên, cho đến nay chưa có nghiên cứu nào được công bố về quy trình thu nhận chất màu anthocyanin từ KLT nhằm ứng dụng trong chế biến thực phẩm

Ở Việt Nam, KLT được trồng ở nhiều nơi, đặc biệt là các tỉnh Đồng bằng sông

Cửu Long Giống KLT đang được trồng phổ biến ở Việt Nam là HL491, giống này

do Trung tâm Nghiên cứu Thực nghiệm Nông nghiệp Hưng Lộc lai tạo và giới thiệu

từ tổ hợp Murasakimasari polycross nguồn gốc Nhật Bản [123] Nguồn nguyên liệu

KLT giống HL491 ở Việt Nam dồi dào, giá rẻ và việc tiêu thụ khó khăn chủ yếu phụ thuộc vào thương lái Trung Quốc nên thường rơi vào cảnh được mùa mất giá Đồng thời, các nghiên cứu về hàm lượng, thành phần và hoạt tính sinh học của anthocyanin từ KLT giống HL491 còn rất hạn chế

Ngoài thành phần anthocyanin, KLT còn chứa hàm lượng tinh bột lớn Tinh bột của khoai lang nói chung và khoai lang tím nói riêng là một nguồn nguyên liệu

lý tưởng cho việc sản xuất ethanol [34], [126] Do đó, vấn đề cần đặt ra là khi nghiên cứu chiết tách anthocyanin từ KLT không làm mất đi giá trị của nguồn tinh bột dồi dào này

Xuất phát từ những lý do trên, hướng nghiên cứu của đề tài được lựa chọn là nghiên cứu xác định thành phần các anthocyanin, độ bền màu và hoạt tính sinh học của anthocyanin từ KLT giống HL491 Đồng thời, nghiên cứu xây dựng quy trình thu nhận chất màu và xây dựng tiêu chuẩn cho chất màu anthocyanin từ KLT Và cuối cùng nghiên cứu ứng dụng chất màu anthocyanin thu được trong chế biến một

số sản phẩm thực phẩm Điều này không chỉ nâng cao giá trị sử dụng của KLT giống HL491 ở Việt Nam, mà còn tạo ra được chế phẩm màu tự nhiên nhằm thay thế chất màu nhân tạo luôn tiềm ẩn nguy cơ gây mất an toàn thực phẩm Đồng thời, các sản phẩm thực phẩm có ứng dụng chất màu tự nhiên anthocyanin không chỉ có màu sắc đẹp mà còn có nhiều hoạt tính sinh học

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Xây dựng quy trình công nghệ thu nhận chất màu anthocyanin từ KLT và xây dựng tiêu chuẩn cho chất màu thu được

- Ứng dụng chất màu anthocyanin từ KLT trong chế biến một số sản phẩm

thực phẩm

3 Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu lựa chọn, xử lý nguyên liệu KLT để thu nhận chất màu

- Nghiên cứu tận dụng bã KLT sau khi chiết chất màu anthocyanin

4 Phương pháp nghiên cứu

Các phương pháp nghiên cứu được sử dụng trong đề tài như:

- Các phương pháp hóa lý: phương pháp xác định độ ẩm, hàm lượng kim loại nặng, hàm lượng đường khử, tinh bột, hàm lượng protein, hàm lượng cellulose, acid tổng số, hàm lượng ethanol, hàm lượng phenol tổng số, hàm lượng anthocyanin; phương pháp đo cường độ màu sắc, xác định độ màu, % màu polyme, độ bền màu của anthocyanin, xác định hoạt tính kháng oxy hoá

- Các phương pháp sinh học: xác định hoạt tính kháng vi sinh vật, hoạt tính gây độc tế bào ung thư, xác định số lượng vi sinh vật

- Các phương pháp toán học: phương pháp quy hoạch thực nghiệm, phương pháp tối ưu hoá hàm đa mục tiêu, phương pháp giải bài toán tìm cực đại hàm mục tiêu, phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm

- Phương pháp đánh giá cảm quan sản phẩm: phương pháp đánh giá cảm quan thị hiếu

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

phẩm màu tự nhiên nhằm ứng dụng trong công nhệ thực phẩm

- Xây dựng tiêu chuẩn cơ sở cho chất màu anthocyanin từ KLT với vai trò phụ

gia tạo màu trong công nghệ thực phẩm

* Ý nghĩa thực tiễn

- Nâng cao được giá trị của KLT giống HL491 được trồng nhiều ở Việt Nam,

góp phần tăng thu nhập cho người nông dân

- Thu nhận chất màu tự nhiên anthocyanin từ KLT nhằm ứng dụng trong công

nghệ thực phẩm nhằm thay thế chất màu nhân tạo luôn tiềm ẩn nguy cơ gây hại cho

sức khỏe người tiêu dùng

- Tạo ra chế phẩm màu tự nhiên từ nguồn nguyên liệu dồi dào, rẻ tiền; chất

màu này khi ứng dụng vào thực phẩm không chỉ mang lại màu sắc mà còn giúp cho

thực phẩm có hoạt tính sinh học

- Tạo ra một số sản phẩm thực phẩm giàu hợp chất màu anthocyanin như một

dạng thực phẩm chức năng có tác dụng chống oxy hóa, tăng cường sức khỏe, ngăn

ngừa ung thư, v.v

6 Cấu trúc của luận án

Luận án gồm 143 trang, trong đó có 37 bảng và 67 hình Phần mở đầu 04

trang, kết luận và kiến nghị 03 trang, các công trình khoa học đã công bố 01 trang,

tài liệu tham khảo 13 trang Nội dung chính của luận án gồm 122 trang, chia làm 03

chương: Chương 1: Tổng quan (29 trang); Chương 2: Nội dung và phương pháp

nghiên cứu (19 trang); Chương 3: Kết quả và thảo luận (74 trang)

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 TỔNG QUAN VỀ HỢP CHẤT MÀU ANTHOCYANIN

1.1.1 Cấu trúc của anthocyanin

Thuật ngữ anthocyanin bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp, trong đó anthocyanin là sự

kết hợp giữa Anthos - nghĩa là hoa và Kyanos - nghĩa là màu xanh Tuy nhiên,

không chỉ có màu xanh, anthocyanin còn mang đến cho thực vật nhiều màu sắc rực

rỡ khác như hồng, đỏ, cam và các gam màu trung gian Anthocyanin thuộc nhóm các hợp chất flavonoid, là những hợp chất glycoside của anthocyanidin (hay còn gọi

là aglycon) Nói cách khác anthocyanin là hợp chất của anthocyanidin với đường (có thể liên kết với các acid hữu cơ trong trường hợp anthocyanin bị acyl hóa) Gốc aglycon có cấu trúc cơ bản ở Hình 1.1

Hình 1.1 Cấu trúc cơ bản của gốc aglycon của anthocyanin [29]

Khung carbon của anthocyanin gồm hai vòng benzen A, B, và vòng pyran C trong đó vòng A kết hợp với vòng C tạo thành vòng chromane Trong cấu trúc vòng pyran có chứa oxy mang điện tích dương tự do Nhờ có điện tích dương tự do mà các anthocyanin trong dung dịch acid mang đặc tính như những cation và tạo muối được với các acid Ngược lại trong dung dịch kiềm chúng có vai trò như anion và tạo muối với base [29]

Do có sự thay thế gốc R ở nhân A, B, C bởi các nhóm hydroxyl hay methoxy khác nhau nên tạo ra nhiều loại anthocyanidin khác nhau Cho đến nay, người ta đã xác định được 18 loại anthocyanidin khác nhau, trong đó 6 loại phổ biến nhất là:

pelargonidin, malvidin, delphinidin, peonidin, petunidin, cyanidin (Bảng 1.1) [36]

Bảng 1.1 Cấu trúc của một số anthocyanidin phổ biến trong rau quả [36]

Màu sắc của các anthocyanidin khác nhau tương ứng với số lượng các nhóm hydroxyl, gắn vào phân tử của chúng (đặc biệt là những nhóm thay thế trong vòng B) Với sự gia tăng của các nhóm hydroxyl, màu sắc hiển thị của chúng có sự thay đổi từ màu cam sang màu tím [29]

Sự khác nhau giữa các anthocyanin được xác định bởi sự khác nhau giữa số lượng và vị trí của nhóm hydroxyl trong phân tử; mức độ methyl hóa của nhóm hydroxyl; bản chất, vị trí của các nhóm đường gắn vào phân tử; bản chất, số nhóm acid mạch thẳng hay mạch vòng gắn vào phân tử

Anthocyanin có thể được acyl hóa bởi các acid hữu cơ phân tử lượng thấp bằng liên kết este với nhóm OH-

của phần glucoside hoặc của phần aglycon Các acid tạo gốc acyl có thể là: acid p-coumaric, acid ferulic, acid cinnamic, acid caffeic, acid malonic, acid acetic, Sự acyl hóa dẫn đến thay đổi màu sắc và tăng

độ bền của anthocyanin [53], [98]

Anthocyanin có tính tan tốt hơn và bền hơn anthocyanidin là nhờ được gắn thêm một hoặc nhiều gốc đường, thường hay gặp là rhamnose, galactose, arabinose, xylose Các gốc đường có thể được gắn vào vị trí 3,5,7 nhưng thường được gắn vào

vị trí 3 và 5 còn gắn vào vị trí 7 rất ít Phân tử anthocyanin có gắn đường vào vị trí 3

gọi là monoglucoside, còn gắn đường vào cả vị trí 3 và 5 gọi là diglucoside

1.1.2 Sự phân bố anthocyanin trong tự nhiên

Trong các chất màu thực phẩm có nguồn gốc tự nhiên thì anthocyanin là nhóm các chất màu tự nhiên tan trong nước lớn nhất trong thế giới thực vật Chúng xuất

hiện rộng rãi trong khoảng ít nhất 27 họ, 73 loài và chứa trong các không bào thực vật [109] Một số loại rau, hoa, quả có màu từ đỏ đến tím chứa anthocyanin với hàm lượng cao như: việt quất, mâm xôi, khoai lang tím, quả nho, quả dâu, bắp cải tím, lá tía tô, hoa hibicus, đậu đen, vỏ cà tím, gạo nếp than, gạo đỏ,… Nhìn chung, hàm lượng anthocyanin trong phần lớn rau quả dao động từ 0,1 đến 1% hàm lượng chất khô [46] Một số nguyên liệu giàu anthocyanin được thể hiện trên Hình 1.2

Hình 1.2 Một số nguyên liệu giàu anthocyanin

Hàm lượng anthocyanin liên quan trực tiếp với độ đậm của màu sắc quả, quả càng đậm màu thì hàm lượng anthocyanin càng cao [29] Hàm lượng của anthocyanin trong một số loại rau quả được trình bày ở Bảng 1.2

Bảng 1.2 Hàm lượng anthocyanin trong một số nguyên liệu [34]

STT Nguyên liệu Hàm lượng anthocyanin (mg/100g nguyên liệu)

Anthocyanin trong mỗi thực vật không phải là một chất thuần nhất mà là một hỗn hợp nhiều loại anthocyanin khác nhau Tỷ lệ của các anthocyanin trong rau quả phụ thuộc vào loài, giống cây Cho đến nay đã có hơn 635 loại anthocyanin trong tự nhiên được xác định [47] Các loại anthocyanin trong một số loại thực vật được thể hiện ở Bảng 1.3

Bảng 1.3 Các anthocyanin trong một số nguyên liệu [33]

1 Táo Cy-3-glc, Cy-3-ara, Cy-7-ara

6 Anh đào chua Cy-3-glc, Cy-3-rut, Cy-3-glc-rut, Cy-3-sop

7 Anh đào ngọt Cy-3-glc, Cy-3-rut

8 Mâm xôi Cy-3-glc, Cy-3-rut

9 Việt quất Pet-3-gly, Cy-3-gly, Del-3-gic, Del-3-gal, Mal-3-glc

11 Lý chua đỏ Del-3-glc, Cy-3-xyl-rut, Cy-3-glc-rut, Cy-3-sop, Cy-3-sam

12 Dâu tây Pel-3-glc, Pel-3-gal, Cy-3-glc,

13 Nho Cy-, Del-, Peo-, Pet-, Mal-3-glc, Mal-3,5-diglc,

Mal-3-p-curmaroylglc-5-glc, Mal-3-p-caffeoylglc-5-glc, Peo-3-p-curmaroylglc-5-glc

14 Mận khô Cy-3-glc, Cy-3-rut, Peo-3-glc, Peo-3-rut

15 Chuối Pet-3-gly

16 Lạc tiên Del-3-glc, Del-3-glc-glc

1.1.3 Đặc tính quang phổ của anthocyanin

Anthocyanin là hợp chất có khả năng hấp thụ các tia sáng trong vùng nhìn thấy Độ hấp thụ anthocyanin phụ thuộc vào dung môi, pH và nồng độ của anthocyanin Thông thường, pH ở vùng acid mạnh sẽ có độ hấp thụ lớn hơn [58]

Độ hấp thụ thể hiện bản chất của mỗi loại anthocyanin do khả năng hấp thụ khác nhau của chúng Trong vùng ánh sáng nhìn thấy, các anthocyanin có độ hấp

thụ cực đại ở bước sóng 510-540nm Độ hấp thụ liên quan mật thiết đến màu sắc của anthocyanin và tỷ lệ thuận với nồng độ của chúng Ngoài ra, anthocyanin còn

có khả năng hấp thụ tia tử ngoại do hệ thống nối đôi liên hợp tạo ra bởi 2 vòng benzene A, B và vòng pyran C [2]

Các aglycon khác nhau có bước sóng hấp thụ cực đại khác nhau, ví dụ bước sóng hấp thụ cực đại của anthocyanin trong dung dịch methanol có 0,01% HCl là: Pelgonidin có max = 520nm (cam); Cyanidin có max = 535nm (đỏ cam); Dephinidin

có max = 545nm (đỏ xanh) [45]

1.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền màu của anthocyanin

1.1.4.1 Ảnh hưởng của cấu trúc

Độ bền màu và cường độ màu của các anthocyanin phụ thuộc vào vị trí và số lượng của các nhóm hydroxyl, methoxy, đường và các đường được acyl hóa Khi số nhóm hydroxyl trong vòng B tăng, bước sóng hấp thu cực đại ở vùng thấy được dịch chuyển về phía có bước sóng dài [45]

Khi mức độ hydroxyl hóa các aglycon tăng, tính bền của các anthocyanin sẽ tăng Tuy nhiên khi tăng sự methoxy hóa, sẽ thu được kết quả ngược lại Sự có mặt của nhóm OH ở vị trí 4' và 7 trong phân tử làm bền hóa đáng kể các chất màu, trong khi đó, sự methoxy hóa các nhóm hydroxyl này làm giảm độ bền [58]

Sự glycosyl hóa và acyl hóa những nhóm OH tự do làm tăng tính bền của anthocyanin Vì vậy, các diglucoside bền hơn các monoglucoside của cùng một anthocyanin Anthocyanin có chứa nhóm acyl bền trong môi trường trung tính hoặc acid yếu do liên kết hydro giữa các nhóm hydroxyl của các nhân phenolic trong anthocyanin và acyl vòng thơm [113]

1.1.4.2 Ảnh hưởng của pH

Sự thay đổi pH làm cho cấu trúc của anthocyanin thay đổi kéo theo sự đổi màu Do trên gốc aglycon có mang điện tích dương nên các anthocyanin có khả năng nhận H+

hoặc OH-, từ đó dẫn đến sự thay đổi màu sắc của anthocyanin Khi tăng nhóm OH- màu của anthocyanin chuyển theo hướng sắc màu xanh, khi tăng H+

sẽ đổi theo hướng tạo màu đỏ [30]

Trong dung dịch anthocyanin tồn tại dưới năm dạng cơ bản: flavylium cation

có màu đỏ; carbinol không màu; anhydrobase có màu tím; anhydrobase anion có màu xanh và chalcone có màu vàng (Hình 1.3) [53], [101]

Hình 1.3 Ảnh hưởng của pH đến cấu trúc của anthocyanin [87]

Khi pH<3 thì anthocyanin tồn tại chủ yếu dưới dạng các cation flavylium bền, màu đỏ Khi pH 4-5, cation flavylium bị sự tấn công của nước ở vị trí C2, hệ thống 2-benzopyrilium liên hợp của bộ khung anthocyanin bị phá vỡ tạo thành các base carbinol (hay base chalcone) không màu Khi pH 6-7, base carbinol bị tách nước ở

vị trí C2 tạo thành anhydrobase (quinonoidal base) có màu tím Khi pH 78, nhóm

-OH ở vị trí C7 của anhydrobase bị mất H+ nên chuyển thành anhydrobase anion có màu xanh đậm Khi pH 8-9 thì anhydrobase anion tiếp tục bị tấn công bởi H2O tạo thành dạng chalcone có màu vàng, thông qua việc mở vòng của pyran tương ứng (Hình 1.3) [87]

Khi pH cao hơn nữa, anthocyanin sẽ tiếp tục bị phân hủy tạo thành aldehyde

và acid carboxylic theo sơ đồ Hình 1.4

Hình 1.4 Sơ đồ phân giải anthocyanin tại pH cao [33]

1.1.4.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ

Trong quá trình chế biến và bảo quản thực phẩm, anthocyanin dễ bị biến tính dưới tác dụng của nhiệt độ Sự phân hủy bởi nhiệt xảy ra không những phụ thuộc vào nhiệt độ mà còn phụ thuộc vào bản thân anthocyanin đó Sự methoxy hóa các aglycon làm giảm tính bền nhiệt của anthocyanin, trong khi sự hydroxyl hóa,

glycosyl hóa, acyl hóa sẽ cho kết quả ngược lại [39], [116]

Cơ chế phân hủy bởi nhiệt của các anthocyanin 3-glucoside khi được nung nóng ở pH 2-4 là đầu tiên sẽ bị thủy phân liên kết glycoside (ở 100oC) sau đó là sự biến đổi aglycon thành chalcone Sự phá vỡ sâu hơn sản sinh acid carboxylic từ các vòng B và carboxy-aldehyde từ vòng A của anthocyanin Những sản phẩm do sự phân hủy này có thể tham gia vào việc hình thành các hợp chất màu nâu như melanoidin [44]

1.1.4.4 Ảnh hưởng của oxy

Oxy và nhiệt độ được xem là những tác nhân đặc trưng xúc tiến sự phân hủy của anthocyanin sinh ra những dạng sản phẩm không màu hoặc màu nâu Kết quả nghiên cứu đã chỉ ra chính sự oxy hóa anthocyanin đã gây ra sự kết tủa và đóng váng trong một số loại nước trái cây giàu anthocyanin [31], [109]

Mức độ phân hủy anthocyanin bởi oxy còn chịu tác động của pH pH càng cao thì mức độ phá hủy anthocyanin càng mạnh Anthocyanin cũng phản ứng với các gốc tự do như peroxyl, trong đó anthocyanin thể hiện vai trò chất kháng oxy hóa, tính chất này có ý nghĩa lớn với sức khỏe con người và bảo quản thực phẩm [73]

1.1.4.5 Ảnh hưởng của ánh sáng

Ánh sáng làm tăng cường quá trình phân hủy anthocyanin Các anthocyanin thường không bền khi tiếp xúc với tia tử ngoại, ánh sáng nhìn thấy và các nguồn bức xạ khác Ánh sáng làm tăng tốc độ phân hủy anthocyanin do trải qua sự suy thoái nhiệt bằng cách hình thành cation flavylium

Các anthocyanin được acyl hóa và methyl hóa bền hơn khi để ngoài ánh sáng Anthocyanin diglycosyl hóa tại vị trí C-3 và C-5 là bền hơn các anthocyanin monoglycoyl hóa tại vị trí C-3, đồng thời chúng bền hơn so với các aglycon tương ứng [109]

1.1.4.6 Ảnh hưởng của enzyme

Các enzyme nội sinh trong tế bào của thực vật gây mất màu anthocyanin Những enzyme này được gọi chung là anthocyanase Dựa vào đặc tính của các enzyme mà người ta phân làm 2 nhóm:

- Glycosidase: là enzyme thủy phân liên kết glycoside của anthocyanin tạo ra đường tự do và aglycon, aglycon này kém bền và mất màu rất nhanh

- Polyphenol oxydase: bao gồm peroxydase, phenolase, phenoloxydase và polyphenol oxydase đều là các nội enzyme có trong rau quả tự nhiên và chúng tham gia vào quá trình phân hủy anthocyanin Phenolase có thể phản ứng trực tiếp với anthocyanin, đặc biệt sự phá hủy càng mạnh mẽ hơn khi có mặt các hợp chất phenol khác như catechol và acid caffeic Một số nghiên cứu đã chứng minh, đối với hợp chất anthocyanin thì dạng anhydrobase dễ bị phá hủy bởi enzyme nhất [79], [110]

1.1.4.7 Ảnh hưởng của hiện tượng cộng hợp màu

Trong không bào thực vật, anthocyanin tự do luôn không màu do pH gần trung tính Song thực tế màu anthocyanin lại rất phong phú, điều này chứng tỏ có sự tương tác giữa anthocyanin với các chất cùng có mặt đó chính là hiện tương công hợp màu Cộng hợp màu làm tăng sự ổn định của anthocyanin bằng cách ngăn chặn

sự hydrat hóa của phần tử mang màu Cộng hợp màu có thể xảy ra theo nhiều kiểu, song quan trọng nhất là tạo phức liên phân tử và nội phân tử

Cộng hợp màu liên phân tử là dạng trội nhất trong quả và các sản phẩm từ quả Phương tiện chủ yếu của cộng hợp màu là liên kết hydro và tương tác kỵ nước, ngoài ra tương tác ion cũng là một phương tiện của hiện tượng cộng hợp màu Cộng hợp màu liên phân tử có thể xảy ra với cả dạng cation flavylium và dạng base quinonoid của anthocyanin Cộng hợp màu liên phân tử xảy ra với hầu hết các anthocyanin Cấu trúc của anthocyanin, cũng như cấu trúc của chất cộng hợp sẽ ảnh

hưởng đến cường độ quá trình cộng hợp màu Hiện tượng cộng hợp màu liên phân

tử được chú ý vào đầu năm 1915 khi màu của malvidin 3-glucoside được tăng cường bằng cách thêm tanin Hiện tượng cộng hợp màu liên phân tử xảy ra với mọi loài của anthocyanin và kết quả là bước sóng hấp thụ cực đại dịch chuyển về vùng

cao hơn và làm tăng cường màu sắc gốc

Cộng hợp màu nội phân tử dựa trên cơ sở chất cộng hợp được xem là một hợp phần trong phân tử anthocyanin Trong đó các liên kết hoá trị acyl hoá trong phân tử anthocyanin có vai trò giữ bền chất màu Sự acyl hoá này luôn gắn với một gốc đường trong phân tử anthocyanin Các anthocyanin dạng acyl hóa được xem là các anthocyanin có cộng hợp màu nội phân tử Do đó, các anthocyanin dạng acyl hóa

ổn định màu hơn so với anthocyanin không acyl hóa, và di-acylated ổn định màu hơn mono- acylated Cộng hợp màu nội phân tử mạnh và hiệu quả hơn trong việc làm bền màu anthocyanin so với cộng hợp màu liên phân tử [31], [53], [74]

1.1.5 Hoạt tính sinh học của anthocyanin

Anthocyanin là hợp chất đã được chứng minh có nhiều hoạt tính sinh học và tác dụng phòng ngừa một số bệnh như: chống lão hóa, phòng chống ung thư, giảm nguy cơ của bệnh tim mạch, v.v

1.1.5.1 Hoạt tính chống oxy hóa

Anthocyanin là một chất màu tự nhiên, có khả năng chống oxy hóa cao nhờ đặc tính hấp thụ các gốc tự do hay phản ứng với các gốc peroxyl tham gia vào phản ứng oxy hóa dây chuyển, nhờ vào khả năng cho các gốc tự do H+

các hợp chất này

có thể ức chế được phản ứng peroxyl hóa lipid [63]

Tính chất chống oxy hóa của anthocyanin giúp cơ thể bảo vệ và chống lại một

số bệnh Nó đóng vai trò quan trọng trong chức năng bảo vệ gan, điều trị viêm gan cấp tính và xơ gan, tăng cường chức năng chống độc của gan, ngăn sự nhiễm mỡ và hoại tử mô gan [89]

Rất nhiều các nghiên cứu đã cho thấy mối tương quan khá cao giữa hàm lượng màu trong nguyên liệu trái cây, rau với khả năng chống oxy hóa Sự khác nhau về cấu trúc của các anthocyanin cũng ảnh hưởng lớn đến hoạt tính chống oxy hóa Khi nghiên cứu khả năng hấp thụ gốc tự do của một số anthocyanidin (peonidin, cyanidin, delphinidin, pelagonidin, malvidin) và các dẫn xuất của chúng với các gốc

đường, kết quả cho thấy các anthocyanin có hoạt tính kháng oxy hóa khác nhau

Trên thực tế, bằng cách thay đổi vị trí và loại gốc hóa học gắn vào vòng thơm của phân tử anthocyanin, khả năng nhận electron từ các gốc tự do cũng sẽ khác nhau Các kiểu hydroxyl hóa và glycosyl hóa khác nhau trong anthocyanin có vai trò

quyết định đến khả năng chống oxy hóa của chúng [63] Tuy nhiên cho đến nay, mối quan hệ giữa cấu trúc của các anthocyanin với hoạt tính kháng oxy hóa của chúng vẫn chưa được xác định một cách rõ ràng

1.1.5.2 Hoạt tính ngăn ngừa và hạn chế bệnh ung thư

Một số nghiên cứu vitro đã cho thấy tác động của anthocyanin về khả năng tăng trưởng và di căn của một số loại tế bào ung thư Anthocyanin hoặc dịch chiết giàu anthocyanin đã có tác dụng hạn chế sự tăng trưởng nhiều loại tế bào ung thư như: ung thư vú, ung thư tuyến tiền liệt, ung thư đại tràng, v.v Một số nghiên cứu cho thấy anthocyanidin ức chế tăng trưởng tế bào ung thư hiệu quả hơn các hình thức glucoside Ví dụ, anthocyanidin có khả năng ức chế đáng kể sự tăng trưởng tế bào trong khoảng nồng độ thấp hơn (10-5M) trong khi đó anthocyanin (10-4M) [89] Anthocyanin hay chế độ ăn giàu anthocyanin đã được chứng minh là có đặc tính phòng ngừa ung thư trong nhiều nghiên cứu vivo Trong một nghiên cứu, sau 2 tuần cho ăn với chế độ ăn có chứa quả mâm xôi đen đông khô chứa anthocyanin trên chuột bị gây ra khối u bởi N-nitrosomethylbenzylamine (NMBA), kết quả chế

độ ăn này đã ức chế sự phát triển khối u, ức chế tăng sinh tế bào ung thư [90] Trong một nghiên cứu khác, chế độ ăn của chuột chứa chiết xuất anthocyanin từ ngô tím dạng cyanidin 3-O-beta-D-glucoside đã ức chế đáng kể DMBA (chất gây ung thư vú ở con người) Ngoài ra, khi nghiên cứu trong chế độ ăn của 344 con chuột đực có chứa quả mâm xôi đen đông khô đã giảm khối u ung thư ruột kết do azoxymethane gây ra [89]

Các anthocyanin trong KLT và bắp cải tím ức chế ung thư ruột kết trong chuột Các aglycon có trong những loại anthocyanin phổ biến như cyanidin, delphinidin, maldivin, pelargonidin và petunidin đều có khả năng ức chế sự phát triển của tế bào ung thư dạ dày, ruột kết, lồng ngực ở người [93]

Khi nghiên cứu về khả năng phòng chống ung thư của anthocyanin, các nhà khoa học chứng minh anthocyanin có khả năng ức chế sự di căn của tế bào ung thư Các hợp chất cyanidin 3-rutinoside and cyanidin 3-glucoside chiết xuất từ quả dâu tằm được chứng minh là có khả năng ức chế các enzyme matalloproteinase, là enzyme gây phân hủy mạng lưới ngoại bào cho phép các tế bào di căn, do đó hạn

chế được sự di căn của dòng tế bào ung thư [93]

Cấu trúc hóa học của anthocyanin có ảnh hưởng lớn đến các hoạt tính chống ung thư Tuy nhiên cũng giống như hoạt tính kháng oxy hóa, mối quan hệ giữa cấu trúc anthocyanin và hoạt tính chống ung thư cũng chưa được thiết lập một cách rõ ràng Các mối quan hệ có thể là khác nhau tùy thuộc vào mô hình thử nghiệm và các nguyên liệu khác nhau

Một số nghiên cứu cho thấy khi tăng nhóm hydroxyl trên vòng B của phân tử anthocyanin có hiệu lực mạnh vào hoạt tính chống ung thư Khi so sánh khả năng phòng chống ung thư của các anthocyanidin, nghiên cứu đã cho thấy hoạt tính chống ung thư của delphinidin = cyanidin > pelagonidin > peonidin > malvidin Điều này cho thấy khả năng phòng chống ung thư có thể liên quan đến sự hiện diện các nhóm chức hydroxyl ở vị trí 3' và 5' của vòng B của phân tử anthocyanin Ngược lại, sự hiện diện của các nhóm methoxy ở những vị trí này có thể làm suy yếu khả năng phòng chống ung thư Trong một nghiên cứu về tế bào bạch cầu của người, anthocyanidin sở hữu nhóm hydroxyl trong vòng B cũng thể hiện hoạt tính chống ung thư cao hơn so với anthocyanidin chứa các nhóm methoxy Tuy nhiên, một số nghiên cứu khác đã báo cáo rằng malvidin là anthocyanidin có nhóm methoxy ở vị trí 3' và 5' của vòng B lại có hoạt tính chống ung thư lớn nhất trong số

6 anthocyanidin khi nghiên cứu trên một số loại ung thư như: ung thư dạ dày, đại tràng, phổi, vú và các tế bào ung thư hệ thống thần kinh trung ương [89]

1.1.5.3 Hoạt tính ngăn ngừa và hạn chế các bệnh tim mạch

Các hợp chất flavanoid nói chung và các anthocyanin nói riêng có khả năng làm giảm nguy cơ mắc bệnh động mạch vành bởi khả năng ngăn chặn sự oxy hóa các lipoprotein có tỷ trọng thấp trong huyết tương Sự oxy hóa các hợp chất này được xem như một bước quan trọng trong sự hình thành các khối xơ động mạch và

từ đó dẫn đến căn bệnh động mạch vành

Vai trò của anthocyanin trong việc phòng chống các bệnh tim mạch có liên quan trực tiếp đến hoạt tính chống oxy hóa, giảm viêm, tăng độ bền và khả năng thẩm thấu của thành mạch máu, ức chế sự đông tụ của các tiểu huyết cầu [63], [89] Tóm lại cho đến nay phần lớn các nghiên cứu về vai trò của anthocyanin đối

với sức khỏe con người vẫn chưa thể giải thích rõ ràng về cơ chế hoạt động Bất cứ loại thực vật nào chứa anthocyanin cũng đều có chứa rất nhiều những hợp chất flavonoid khác, có đến hơn 4000 hợp chất flavonoid khác nhau Các hợp chất flavonoid này có thể phối hợp với nhau để làm tăng hoạt tính sinh học hay mức độ hấp thu của anthocyanin

1.1.6 Ứng dụng của anthocyanin trong chế biến thực phẩm

Hiện nay anthocyanin được ứng dụng trong công nghệ thực phẩm chủ yếu trên

2 lĩnh vực là sản xuất thực phẩm chức năng và phụ gia tạo màu thay thế màu nhân tạo trong chế biến một số sản phẩm thực phẩm

1.1.6.1 Ứng dụng anthocyanin trong sản xuất thực phẩm chức năng

Bộ Y tế Việt Nam định nghĩa thực phẩm chức năng: là thực phẩm dùng để hỗ trợ chức năng của các bộ phận trong cơ thể người, có tác dụng dinh dưỡng, tạo cho

cơ thể tình trạng thoải mái, tăng sức đề kháng và giảm bớt nguy cơ gây bệnh Tuỳ theo công thức, hàm lượng vi chất và hướng dẫn sử dụng, thực phẩm chức năng còn

có các tên gọi sau: thực phẩm bổ sung vi chất dinh dưỡng, thực phẩm bổ sung, thực phẩm bảo vệ sức khoẻ, sản phẩm dinh dưỡng y học [6]

Dựa theo nhiều nghiên cứu trên các dòng tế bào, mô hình động vật và thử nghiệm lâm sàng trên con người, kết quả cho thấy anthocyanin có nhiều hoạt tính sinh học như: hoạt tính kháng oxy hóa, chống viêm, ngăn ngừa hoạt động của tế bào ung thư, phòng chống bệnh tim mạch, kiểm soát béo phì, giảm nguy cơ bệnh tiểu đường, v.v [89]

Với những hoạt tính sinh học của anthocyanin đã mở ra một triển vọng về việc sản xuất thực phẩm chức năng hỗ trợ điều trị một số bệnh như: chống lão hóa, hạn chế sự suy giảm sức đề kháng, ngăn ngừa sự phát triển của các khối u bướu, giảm nguy cơ mắc ung thư, hạn chế nguy cơ bị đột quỵ, giảm cơn đau tim, giảm các tổn thương não và ngăn cản sự tạo thành các cục máu đông trong lòng mạch máu (nguyên nhân dẫn đến tắc mạch, gây tai biến mạch máu não và nhồi máu cơ tim đột ngột), điều hòa đường huyết của những bệnh nhân đái tháo đường, [50]

Trên thế giới cũng đã có nghiên cứu ứng dụng anthocyanin để làm thực phẩm

chức năng như bột sấy phun từ dịch chiết quả việt quất với tác dụng ức chế sự tăng cân và tích tụ mỡ thừa trong cơ thể [108], hay nghiên cứu chống béo phì và bệnh tiểu đường của anthocyanin từ quả mâm xôi đen, quả dâu tằm, v.v [61]

1.1.6.2 Ứng dụng anthocyanin làm phụ gia tạo màu

Hiện nay ở một số nước phát triển trên thế giới, chất tự nhiên đã dần thay thế chất màu tổng hợp Một trong những chất màu tự nhiên phổ biến được sử dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm hiện nay là anthocyanin Với màu sắc đẹp anthocyanin được sử dụng làm chất màu tự nhiên tạo ra nhiều màu sắc hấp dẫn cho thực phẩm [83] Ngoài ra, anthocyanin còn có khả năng tạo màu xanh cho các sản phẩm thực phẩm [51] Ngoài việc tạo màu sắc đẹp và an toàn cho các sản phẩm thực phẩm, với khả năng chống oxy hóa cao anthocyanin còn được sử dụng để bảo quản thực phẩm, kháng khuẩn, chống oxy hóa cho thực phẩm [29], [59]

Hiện nay chất màu anthocyanin (E163) được cho phép sử dụng trong các loại thực phẩm như: đồ uống, mứt trái cây, bánh, kẹo (kẹo cao su, kẹo cứng, kẹo mềm), yoghurt, các sản phẩm tráng miệng Thông thường, hàm lượng cho phép sử dụng của anthocyanin không bị giới hạn và chủ yếu phụ thuộc vào từng loại sản phẩm Một số dạng chất màu E163 hiện đang được ứng dụng trong công nghệ chế biến thực phẩm như: E163a cyanidin màu đỏ; E163b delphinidin màu xanh; E163c malvidin màu tím; E163d pelargonidin màu cam; E163e peonidin màu đỏ nâu; E163f petunidin màu đỏ sẫm; E163(i) anthocyanin hỗn hợp; E163(ii) chiết xuất từ

vỏ nho; E163(iii) chiết xuất từ nho đen; E163(iv) màu ngô tím; E163(v) màu bắp cải đỏ [124], [125]

Rất nhiều loại rau, củ, quả giàu anthocyanin đã được sử dụng để thu nhận chất màu cho chế biến thực phẩm Các nguồn nguyên liệu để thu nhận anthocyanin rất phong phú như: bã nho ép, dâu tằm, bắp cải tím, gạo nếp than, củ cải đỏ, quả việt quất, mâm xôi, anh đào, v.v Tuy nhiên, việc lựa chọn các nguồn nguyên liệu để thu nhận anthocyanin thường bị giới hạn bởi hiệu quả kinh tế, đồng thời cần lựa chọn nguồn nguyên liệu chứa các anthocyanin có độ bền màu cao, ít bị thay đổi bởi nhiệt, ánh sáng, pH, v.v Hiện nay, xu hướng ở các nước trên thế giới đang tập

trung vào việc khai thác các anthocyanin được acyl hóa có độ bền màu cao nhằm ứng dụng trong công nghệ thực phẩm [53], [98]

1.2 TỔNG QUAN VỀ KHOAI LANG TÍM

KLT có tên khoa học là Ipomoea batatas L Loại khoai lang này khác với các

giống khoai lang khác là ruột khoai có màu tím (Hình 1.5) [120]

Hình 1.5 Củ khoai lang tím

Cấu tạo của KLT cũng giống các loại khoai lang khác gồm 3 phần: vỏ ngoài,

vỏ cùi và thịt củ Thành phần hóa học của KLT cũng như các loại khoai lang khác

có chứa: nước, protein, tinh bột, đường khử, cellulose và một số thành phần khác như: các loại vitamin, acid amin, nhiều nguyên tố vi lượng Đặc biệt KLT có chứa hợp chất anthocyanin với hàm lượng cao, là thành phần làm nên màu tím của KLT Chính nhờ hợp chất màu anthocyanin làm cho KLT có giá trị về hoạt tính sinh học như: khả năng kháng oxy hóa, kháng khuẩn, ngăn ngừa ung thư, v.v Như vậy, có thể nhận thấy KLT còn tốt hơn cả các loại thực phẩm tốt cho sức khỏe mà lâu nay vẫn được ca ngợi như: bông cải, súp lơ, nhóm cải mầm, bột yến mạch, v.v [69], [122]

Trên thế giới có nhiều giống KLT khác nhau, một số giống được sử dụng trong nghiên cứu của các tác giả được trình bày ở Hình 1.6

Ở Việt Nam KLT có thể trồng quanh năm nhưng thường có 2 vụ chính là vụ khoai lang Đông được trồng từ 25/8 đến 10/9 và vụ khoai lang Xuân Hè được trồng

từ giữa tháng 2 đến đầu tháng 3 [121] Hiện nay ở Việt Nam có 2 giống KLT được

trồng phổ biến là HL491 và Murasakimasari (Hình 1.7)

Hình 1.6 Một số giống KLT ở các nước [78]

- Giống HL491 (Nhật tím)

Do Trung tâm Nghiên cứu Thực nghiệm Nông nghiệp Hưng Lộc chọn tạo và

giới thiệu từ tổ hợp Murasakimasari polycross nguồn gốc Nhật Bản Giống đã được

Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn công nhận giống năm 1997 Đặc tính nông học chủ yếu: Thời gian sinh trưởng: 95-110 ngày Năng suất củ tươi: 15-27 tấn/ha,

tỷ lệ chất khô 27-31% Vỏ củ màu tía, thịt củ màu tím đậm, dạng củ đều đẹp, dây xanh tím, nhiễm nhẹ sùng, hà và sâu đục dây [123]

- Giống Murasakimasari (Nhật tím 1)

Giống Murasakimasari có nguồn gốc Nhật Bản, do Trung tâm Nghiên cứu Thực nghiệm Nông nghiệp Hưng Lộc nhập năm 1994 từ Công ty FSA Giống tuyển chọn và giới thiệu năm 2002 Đặc tính nông học chủ yếu: thời gian sinh trưởng: 105-110 ngày; năng suất củ tươi: 10-22 tấn/ha, tỷ lệ chất khô 27-30% Chất lượng

củ luộc khá ngon, vỏ củ màu tím sẫm, thịt củ màu tím đậm, dạng củ đều đẹp, dây tím xanh, nhiễm nhẹ sùng và sâu đục dây [123]

Hình 1.7 Giống KLT được trồng ở Việt Nam

Trong những năm gần đây, KLT đang thu hút sự quan tâm của các nhà khoa học, nó được xem là loại thực phẩm tốt cho sức khoẻ và là nguồn nguyên liệu tiềm năng để sản xuất chất màu thực phẩm tự nhiên

1.3 CHIẾT TÁCH ANTHOCYANIN

1.3.1 Dung môi chiết anthocyanin

Để chiết các hoạt chất sinh học từ thực vật trước tiên phải lựa chọn được dung môi thích hợp Cơ sở để chọn một dung môi là tính phân cực của hợp chất chứa trong chúng và của dung môi Tính chất phân cực của mỗi chất khác nhau tuỳ thuộc vào mạch carbon và các nhóm chức Anthocyanin vốn có các gốc hydrocarbon kỵ nước, chỉ tan tốt trong các dung môi hữu cơ, tuy nhiên nó lại có các nhóm chức polyphenol phân cực tan tốt trong dung môi phân cực Do đó muốn chiết anthocyanin phải dùng hệ dung môi gồm: dung môi hữu cơ và một chất phân cực Nước vừa có tính phân cực tốt, vừa có giá thành rẻ rất thích hợp để chiết anthocyanin Vì vậy, ancol/nước là hệ dung môi thông dụng dùng trong chiết các anthocyanin dùng trong thực phẩm [34], [52] Khi bổ sung acid với lượng nhỏ vào dung môi giúp tăng tính phân cực cho dung môi làm tăng hiệu quả chiết anthocyanin [72] Như vậy, dung môi thích hợp để chiết anthocyanin từ thực vật là hỗn hợp dung môi ancol/nước và được acid hóa để tăng tính phân cực Methanol và ethanol là hai loại ancol thường được sử dụng trong chiết anthocyanin từ thực vật HL491

Các acid thường được sử dụng để tăng tính phân cực, duy trì độ pH trong môi trường acid thấp thường dùng như: HCl, acid citric, acid acetic, v.v

1.3.2 Phương pháp chiết tách anthocyanin

Hiện nay, một số phương pháp chiết anthocyanin đã được sử dụng trong các nghiên cứu như: chiết bằng dung môi ở áp suất thường, chiết bằng dung môi áp suất cao, chiết bằng chất lỏng siêu tới hạn, chiết với sự hỗ trợ của sóng siêu âm, v.v

1.3.2.1 Chiết anthocyanin bằng dung môi ở áp suất thường

Đây là phương pháp chiết được nhiều nhà nghiên cứu về chiết tách anthocyanin sử dụng Chiết bằng dung môi ở áp suất thường là quá trình chiết dung môi không có nguồn gia tốc hay năng lượng nào Trong phương pháp này, dung môi chiết được lựa chọn theo tính phân cực Dung môi chiết được khuấy trộn với nguyên liệu, sau quá trình chiết tiến hành tách dịch chiết ra khỏi bã bằng phương pháp lọc hoặc ly tâm Dung môi, thời gian chiết, tỷ lệ chất rắn-lỏng, thời gian khuấy trộn và nhiệt độ chiết là các yếu tố có ảnh hưởng lớn đến quá trình chiết bằng dung môi ở áp suất thường Đây là phương pháp chiết được rất nhiều nhà nghiên cứu chiết tách anthocyanin lựa chọn, một số nghiên cứu chiết anthocyanin bằng dung môi ở áp suất thường được tóm tắt ở Bảng 1.4 [48]

Bảng 1.4 Một số điều kiện chiết anthocyanin ở áp suất thường [48]

Vỏ cà tím Ethanol:water:HCl = 70:30:1

v/v/v

Tỷ lệ rắn/lỏng =1/2-1/8 (w/v) Nhiệt độ: 10-60°C Thời gian: 0-60 min

Khoai lang

tím Ethanol 60% (pH 3.0 với HCl)

Thái lát và sấy khô ở 45°C

Tỷ lệ rắn/lỏng =1/8 (w/v) Nhiệt độ phòng Thời gian: 24h

Củ cải đỏ Ethanol:nước:HCl = 50:49:1 v/v/v Tỷ lệ rắn/lỏng =1/2 (w/v)

Gạo đen Ethanol 70% (pH 1 với HCl and 7

với NaOH)

Tỷ lệ rắn/lỏng =1/10 (w/v) Nhiệt độ: 25°C Thời gian: 2h Bắp cải đỏ Dung dịch acid acetic

10% v/v

Tỷ lệ rắn/lỏng =1/10 (w/v) Thời gian: 24h

1.3.2.2 Chiết tách anthocyanin bằng dung môi áp suất cao

Phương pháp chiết này này sử dụng các dung môi như phương pháp chiết ở

áp suất thường nhưng quá trình chiết tiến hành ở áp suất và nhiệt độ tương đối cao (100-150bar/100-180°C) Nhiệt độ và áp suất cao làm tăng khả năng hòa tan của anthocyanin và sự khuếch tán của dung môi vào nguyên liệu Do đó phương pháp chiết bằng dung môi ở áp suất cao rút ngắn thời gian và hiệu quả chiết cao hơn Tuy nhiên, ở nhiệt độ và áp suất cao sự suy thoái của anthocyanin có thể xảy ra [48] Quá trình chiết tách anthocyanin từ KLT ở áp suất cao được thực hiện bởi Truong và cộng sự (2012) bằng cách sử dụng một máy nén ở áp suất 100Pa Kết quả tổng lượng anthocyanin cao nhất (150 mg/100g KLT) đã được thu hồi ở nhiệt

độ 80-120°C với dung môi methanol:nước:acid acetic là 75:18:7 (v/v/v) [106]

1.3.2.3 Chiết anthocyanin bằng chất lỏng siêu tới hạn

Khi nhiệt độ và áp suất của một chất được nâng lên trên giá trị tới hạn của nó, chất đó sẽ rơi vào một vùng trạng thái đặc biệt gọi là trạng thái “lỏng siêu tới hạn”

Ở trạng thái lỏng siêu tới hạn, dung môi sẽ thay đổi các tính chất như độ nhớt của dung môi giảm, sức căng bề mặt dung môi thấp, do đó khả năng khuếch tán vào nguyên liệu tốt hơn Thời gian chiết ngắn và lượng dung môi sử dụng ít là những ưu điểm của phương pháp chiết này Một trong những chất lỏng siêu tới hạn được sử dụng nhiều nhất là carbon dioxide (CO2), nó có nhiệt độ tới hạn là 30°C và áp suất tới hạn là 7.3 MPa Khi chiết bằng chất lỏng siêu tới hạn khả năng thoái hóa của anthocyanin giảm do hạn chế được sự tác động của không khí và ánh sáng trong quá trình chiết Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp này là đòi hỏi thiết bị phức tạp, đắt tiền, chi phí cao nên khó áp dụng ở quy mô lớn

Trong phương pháp chiết anthocyanin siêu tới hạn bằng CO2, do anthocyanin

là hợp chất phân cực và CO2 tương đối không phân cực Do đó, ethanol thường được thêm vào CO2 như một đồng dung môi Nghiên cứu của Bleve và cộng sự (2008) đã thu hồi 85% anthocyanin từ vỏ nho bằng CO2 siêu tới hạn đi kèm với ethanol Nghiên cứu của Ghafoor và cộng sự (2010) đã tối ưu hóa quá trình chiết anthocyanin từ vỏ nho bằng cách sử dụng CO2 siêu tới hạn và bổ sung 6% ethanol,

kết quả thu được hàm lượng anthocyanin là 1,176mg/ml [48]

1.3.2.4 Chiết anthocyanin với sự hỗ trợ của sóng siêu âm

Chiết với sự hỗ trợ của sóng siêu âm thường được áp dụng đối với những hợp chất hữu cơ không bay hơi hoặc ít bay hơi Năng lượng siêu âm làm tăng sự xâm nhập của dung môi vào nguyên liệu, giúp giảm nhiệt độ và thời gian chiết nên thường áp dụng để chiết các hoạt chất không bền với nhiệt

Nghiên cứu của Corrales và cộng sự (2013), đã đưa ra điều kiện chiết anthocyanin từ vỏ nho bằng sóng siêu âm ở tần số 35 kHz trong 30 phút Nghiên cứu của Chen và cộng sự (2007) đã so sánh quá trình chiết anthocyanin từ quả mâm xôi có sự hỗ trợ của sóng siêu âm ở tần số 22 kHz và không có sóng siêu âm, kết quả hàm lượng anthocyanin thu được ở hai phương pháp giống nhau nhưng thời gian chiết có sự hỗ trợ của sóng siêu âm giảm đáng kể, đồng thời kết quả phân tích HPLC đã chỉ ra rằng sóng siêu âm không làm thay đổi thành phần anthocyanin và không gây thoái hoá anthocyanin [48]

Tóm lại có nhiều phương pháp chiết tách anthocyanin, mỗi phương pháp đều

có những ưu điểm và nhược điểm riêng Chiết bằng dung môi ở áp suất thường là phương pháp chiết đơn giản và giá rẻ nhưng nó đòi hỏi lượng dung môi lớn và thời gian dài Chiết bằng các kỹ thuật cao rút ngắn được thời gian chiết và giảm lượng dung môi nhưng đòi hỏi phải có hệ thống thiết bị phức tạp, đắt tiền Do đó, tùy thuộc vào điều kiện thực tế để lựa chọn phương pháp chiết phù hợp

1.3.3 Tinh sạch anthocyanin

Sau quá trình chiết, dịch chiết thu được là một hỗn hợp ngoài thành phần chính

là anthocyanin còn có các thành phần khác Để tách các tạp chất ra khỏi dịch chiết anthocyanin có thể dùng nhiều phương pháp khác nhau như: dùng dung môi có độ phân cực khác nhau để tách phân đoạn, tách bằng sắc ký cột, v.v Phương pháp tinh sạch được dùng nhiều trong các nghiên cứu hiện nay là tách bằng sắc ký cột Một số nghiên cứu tinh sạch dịch chiết anthocyanin bằng sắc ký cột đã được công bố như dịch chiết anthocyanin từ vỏ nho đã được tinh sạch bằng nhựa trao đổi ion XAD 16HP Kết quả hiệu suất thu hồi anthocyanin sau quá trình tinh sạch đạt 96% đến 100% Trong một nghiên cứu khác, nhựa macroporous đã được sử dụng

tinh sạch các anthocyanin từ 31 giống dâu tằm Trong số 6 nhựa hấp phụ được thử nghiệm, X-5 (copolymer polystyrene) có khả năng hấp phụ anthocyanin từ dâu tằm tốt nhất [70], [111]

Các chất hấp phụ như: silical gel, Amberlite IRC 80, Amberlite IR 120, Dowex 50WX8, Amberlite XAD4 và Amberlite XAD7 đã được nghiên cứu sử dụng

để tinh sạch anthocyanin từ cải bắp tím Kết quả Amberlite XAD7 là chất hấp phụ acrylic ester có khả năng hấp phụ anthocyanin cao nhất (0,84 mg/ml nhựa) và hiệu suất thu hồi anthocyanin cao nhất (92,85%) Dung môi Ethanol 60% là chất rửa giải tốt nhất cho anthocyanin từ bắp cải tím sau quá trình hấp phụ [48]

1.3.4 Quy trình thu nhận anthocyanin

Có nhiều nghiên cứu về thu nhận anthocyanin từ nhiều nguồn nguyên liệu khác nhau Tùy thuộc vào loại nguyên liệu mà quy trình thu nhận có thể khác nhau Tuy nhiên về cơ bản quy trình thu nhận anthocyanin từ thực vật thường gồm các bước chính theo sơ đồ Hình 1.8 [2]

Hình 1.8 Quy trình thu nhận anthocyanin

- Nguyên liệu: Lựa chọn nguyên liệu có chứa hàm lượng anthocyanin cao

- Xử lý: Các phương pháp xử lý nguyên liệu trước khi chiết anthocyanin thường được sử dụng như: làm sạch, làm nhỏ, vô hoạt enzyme, v.v

- Chiết anthocyanin: là giai đoạn tách anthocyanin ra khỏi nguyên liệu Có nhiều phương pháp chiết anthocyanin như: chiết bằng dung môi ở áp suất thường, chiết bằng dung môi áp suất cao, chiết bằng chất lỏng siêu tới hạn và chiết với sự hỗ trợ của sóng siêu âm, v.v

- Cô đặc: nhằm tách dung môi khỏi dịch chiết và tăng nồng độ của anthocyanin trong dung dịch Thông thường để hạn chế sự biến đổi của anthocyanin

Nguyên

liệu Xử lý anthocyanin Chiết Cô đặc

(Tinh sạch)

(Sấy khô) Chất màu

anthocyanin

thường tiến hành cô đặc ở áp suất chân không

- Tinh sạch: Bước này được thực hiện khi thu được dịch chiết anthocyanin ở dạng tinh sạch Mục đích tinh sạch là nhằm tách các tạp chất ra khỏi dịch chiết anthocyanin Có nhiều cách tinh sạch anthocyanin như: tách phân đoạn bằng dung môi, tách bằng sắc ký cột, v.v

- Sấy khô: Bước này được thực hiện khi thu nhận chế phẩm anthocyanin ở dạng bột để thuận lợi cho việc bảo quản và vận chuyển Để sấy dịch chiết anthocyanin thường dùng phương pháp sấy phun, sấy đông khô, v.v

1.4 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ANTHOCYANIN TỪ KLT

1.4.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Các nghiên cứu hợp chất màu anthocyanin được rất nhiều nhà khoa học trên thế giới quan tâm từ rất lâu, đã có rất nhiều nghiên cứu về anthocyanin từ nhiều nguyên liệu khác nhau như: việt quất, dây tây, ngô tím, lá tía tô, hoa bụp giấm, bắp cải tím, nho, quả mâm xôi, v.v Riêng về anthocyanin của KLT trong những năm gần đây cũng có nhiều công trình khoa học được công bố Các nghiên cứu về anthocyanin từ KLT chủ yếu tập trung trên các vấn đề như: điều kiện chiết tách anthocyanin; hàm lượng, độ bền màu của anthocyanin; thành phần, cấu trúc anthocyanin, hoạt tính sinh học của anthocyanin, v.v

1.4.1.1 Tình hình nghiên cứu về điều kiện chiết tách anthocyanin từ KLT

Khi nghiên cứu về điều kiện chiết tách anthocyanin từ KLT có nhiều công trình đã được công bố như:

- Năm 2008, Fan và cộng sự đã đưa ra điều kiện tối ưu quá trình chiết tách anthocyanin từ KLT là dung môi ethanol - acid (HCl, 1,5 mol/l), nhiệt độ 80°C, thời gian 60 phút và tỷ lệ nguyên liệu/dung môi là 1/32 (g/ml), khi đó hàm lượng anthocyanin thu được 158mg/100g chất khô [41]

- Năm 2010, Bridgers và cộng sự cũng đã đưa ra điều kiện trích ly anthocyanin cao nhất tại nhiệt độ 80°C, sử dụng dung môi methanol được acid hoá bởi acid acetic 30% (v/v), tỷ lệ nguyên liệu/dung môi 3,3% (w/v) và thu được 186,1mg cyanidin-3-glucoside/100g nguyên liệu [34]

- Cũng vào năm 2010, Che Lun Huang và cộng sự đã đưa ra điều kiện tối ưu

để chiết anthocyanin từ KLT là dung môi ethanol/dung dịch HCl 1,5N với tỷ lệ 88/12, nhiệt độ chiết 50°C và thời gian chiết 45 phút [38]

- Năm 2011, Truong và cộng sự đã đưa ra kết luận khi tăng nồng độ acid citric trong nước chiết từ 0 đến 3% w/v thì hoạt độ của enzyme polyphenol oxydase giảm dẫn đến sự gia tăng đáng kể về hàm lượng anthocyanin trong dịch chiết từ KLT (hàm lượng anthocyanin tăng từ 8.56 lên 87.21 mg/100g nguyên liệu) [105]

- Theo nghiên cứu của Jinwei Li và cộng sự (2013) điều kiện tối ưu để chiết anthocyanin từ KLT là ở nhiệt độ 60°C, thời gian chiết tách 1h, tỷ lệ nguyên liêu/dung môi là 1/30 và dung môi chiết tách là dung dịch ethanol 80% [57]

- Vào năm 2013, Liu và cộng sự đã công bố điều kiện thích hợp để chiết anthocyanin từ KLT là tỷ lệ nguyên liệu/dung môi là 1/45 (g/ml) và dung môi chứa 25% (v/v) ethanol, 22% amonisulfat và pH 3.3 [71]

- Để nâng cao hiệu quả thu nhận anthocyanin, năm 2015, Sirven và cộng sự đã nghiên cứu ảnh hưởng của enzyme hỗ trợ quá trình chiết anthocyanin từ KLT Kết quả pectinase có khả năng tăng lượng chất màu lên 50% Vì vậy, pectinase được xem là một phụ gia hữu hiệu để tăng hiệu quả khai thác anthocyanin từ KLT [88]

Nhận xét: Qua các kết quả nghiên cứu về điều kiện chiết anthocyanin từ KLT

có thể thấy các điều kiện chiết anthocyanin từ KLT của các nghiên cứu đã công bố tương đối khác nhau Điều này có thể là do quá trình xử lý nguyên liệu, lựa chọn phương pháp chiết và dung môi chiết khác nhau nên các kết quả về điều kiện chiết anthocyanin từ KLT cũng khác nhau

1.4.1.2 Tình hình nghiên cứu về hàm lượng, độ bền màu của anthocyanin từ KLT

Các nghiên cứu về hàm lượng anthocyanin từ KLT cũng rất phong phú Một

số nghiên cứu đã chứng minh có một tương quan lớn giữa cường độ màu sắc của KLT và hàm lượng anthocyanin Các kết quả trên cho thấy hàm lượng anthocyanin

có nhiều khác biệt giữa các giống KLT, giống KLT có màu càng đậm thì hàm lượng anthocyanin càng cao [78], [99]

Hàm lượng anthocyanin trong một số nghiên cứu được thể hiện ở Bảng 1.5

Bảng 1.5 Hàm lượng anthocyanin trong một số giống KLT [55]

Tên giống

KLT

Hàm lượng anthocyanin (mg/100g chất khô)

Phương pháp

- Năm 2010, Montilla và cộng sự đã chỉ ra anthocyanin từ KLT ổn định khá tốt ở nhiệt độ cao và tác động của ánh sáng nên có thể sử dụng làm phẩm màu tự nhiên trong chế biến các sản phẩm thực phẩm [77]

- Với nghiên cứu Montilla và cộng sự (2011) thì hàm lượng anthocyanin của 4

giống KLT "Chiran murasaki", "Tanegashima murasaki", "Naka murasaki" và

"Purple Sweet" có sự khác biệt rất lớn [78]

- Năm 2012, Truong và cộng sự đã nghiên cứu hàm lượng anthocyanin của

335 mẫu khoai lang biến đổi gen và kết quả hàm lượng anthocyanin dao động từ 210mg cyanidine-3-glucoside/100g nguyên liệu và hàm lượng anthocyanin có liên quan chặt chẽ với màu tím của KLT [106]

0 Với nghiên cứu của Li và cộng sự (2014) thì ion Fe3+ và Al3+ làm tăng sự ổn định nhưng ion Cu2+

, Zn2+ và Pb2+ làm giảm sự ổn định của anthocyanin từ KLT Acid ascorbic có thể làm tăng đáng kể độ bền màu của anthocyanin từ KLT và

Na2SO3 thì ngược lại [68]

- Cũng nghiên cứu về độ bền màu anthocyanin của KLT, Xiu-Li và cộng sự

(2015), đã kết luận anthocyanin từ KLT ổn định màu tốt ở pH 2,0-6,0 và giữ được

độ ổn định màu trong thời gian 30 ngày ở 20°C trong bóng tối [115]

Nhận xét: Qua các kết quả nghiên cứu này có thể thấy thấy các giống KLT

khác nhau có hàm lượng anthocyanin rất khác nhau và độ bền màu của anthoyann

từ một số giống KLT khá tốt dưới tác động của nhiệt độ, pH và ánh sáng

1.4.1.3 Tình hình nghiên cứu về thành phần anthocyanin của KLT

Khi nghiên cứu về thành phần anthocyanin trong các giống KLT cũng có nhiều nghiên cứu đã được công bố như:

- Năm 2003, Suda và cộng sự công bố rằng anthocyanin của giống KLT

"Ayamurasaki" chủ yếu ở hình thức mono hoặc diacylated hơn 84,7% Điều này

giải thích một sự ổn định màu cao của anthocyanin từ giống KLT này [92]

- Năm 2010, bằng phương pháp HPLC-DAD/ESI-MS/MS, Truong và cộng sự

đã xác định được 17 loại anthocyanin trong các giống KLT "Stokes Purple", "NC

415" và "Okinawa" và các giống KLT khác nhau có số lượng và tỷ lệ các

anthocyanin khác nhau [103]

- Bằng sắc ký lỏng cao áp ghép khối phổ (HPLC-MS) và quang phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR), Montila và cộng sự (2011) đã xác định được cấu trúc chung của các anthocyanin từ KLT (Hình 1.9) Theo cấu trúc này các anthocyanin khác nhau của KLT do sự khác nhau của các nhóm R1, R2, R3 quyết định Với R1 là

OH tạo thành các cyanidin; là H tạo thành các pelargonidin và là OCH3 tạo thành các peonidin Với R2, R3 là H, acid caffeic, acid ferulic, acid p-hydroxybenzoic và acid p-coumaric sẽ tạo thành các anthocyanin tương ứng khác nhau [78]

Hình 1.9 Cấu trúc chung anthocyanin của KLT [78]

- Nghiên cứu của Kim và cộng sự (2012) cho thấy có 15 loại anthocyanin của

giống KLT "Shinzami" trong đó cyanidin 3-caffeoyl-p-hydroxybenzoyl

glucoside và peonidin 3 caffeoyl-p-hydroxybenzoyl glucoside là 2 loại anthocyanin chiếm lượng cao nhất [62]

sophoroside-5 Năm 2013, Liu và cộng sự bằng phương pháp HPLCsophoroside-5 ESIsophoroside-5 MS đã đưa ra kết

luận chỉ có 8 loại anthocyanin trong giống KLT "Yan No 176" và các anthocyanin

chính là cyanidin-caffeoy-fumaroy-sophoroside-3-O-glucoside, hydroxybenzoyl-3-O-glucoside, peonidin-caffeoyl-sophoroside-3-O-glucoside và peonidin-caffeoyl-fumaroyl-sophorosid-3-O-glucoside [71]

peonidin-caffeoyl Cũng nghiên cứu về thành phần anthocyanin từ KLT "Jihei N o 1", Li và cộng

sự (2013) đã xác định có 13 loại anthocyanin trong KLT, các anthocyanin chính là dẫn xuất 3-sophoroside-5-glucoside của cyanidin và peonidin dạng acyl hóa với acid p-hydroxybenzoic, acid ferulic, hoặc acid caffeic, đồng thời anthocyanin delphinidin-3,5-diglucoside là anthocyanin chưa từng được công bố cũng đã được

tìm thấy trong KLT "Jihei N o 1" [67]

- Theo công bố của Mi Jin Lee và cộng sự (2013) có đến 27 loại anthocyanin

từ KLT trong các giống KLT "Borami", "Mokpo 62", "Shinzami" và "Zami" [75]

- Nghiên cứu của Sun và cộng sự (2015) cho thấy giống KLT của công ty Huludao Maohua Biology (Trung Quốc) chứa các anthocyanin chủ yếu là peonidin acyl glucoside trên 85% [94]

- Bằng kỹ thuật sắc ký lỏng siêu hiệu năng UPLC-PDA and MS/MS, Wei He và cộng sự (2016) đã xác định được13 loại anthocyanin ở dạng

UPLC-QTOF-acyl hoá trong các giống KLT "Jihei 1", "Xuzi 3", "Xuzi 6", "Zhezi 4", "Ningzi 1",

"Ningzi 2", "Ningzi 3", "Ning 2-2", "Ning 6-8", "Guangzi 1", "Ziluolan"và "Qinzi 1", trong đó có hai anthocyanin chưa từng được công bố là cyanidin 3-caffeoyl-

vanilloyl glucoside và peonidin 3 caffeoyl-vanilloyl glucoside [112]

sophoroside-5-Nhận xét: Các kết quả nghiên cứu về cấu trúc, thành phần anthocyanin từ KLT

cho thấy các giống KLT khác nhau có số lượng, thành phần các anthocyanin khác