Nghiên cứu tổ hợp chất màu tự nhiên từ thực vật

Một số kết quả nghiên cứu ban đầu về phẩm màu chiết từ thực vật cho thấy đây là phẩm màu khá an toàn, có triển vọng phát triển thành thương phẩm sử dụng trong thực phẩm do đã được sử dụn

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn này là kết quả nghiên cứu và làm việc của tôi Các số liệu trong luận văn là trung thực, thực tế tại nơi nghiên cứu

Hà Nội, tháng 06 năm 2017

Tác giả luận văn

Vũ Thị Thu Hằng

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện luận văn này, bên cạnh sự cố gắng nỗ lực của bản thân, tôi đã nhận được sự động viên và giúp đỡ rất lớn của nhiều thầy, cô giáo và tập thể

Lời đầu tiên cho em gửi lời cảm ơn sâu sắc tới TS Lê Hoàng Lâm đã tận tình hướng dẫn, đóng góp những ý kiến quý báu, tạo mọi điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn

Em xin bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy cô giáo giảng dạy tại Viện Công nghệ sinh học và Công nghệ thực phẩm đã truyền đạt những kiến thức quý giá để em hiểu hơn kiến thức chuyên môn và thêm yêu ngành nghề đã chọn

Em xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô ở Bộ môn Quản lý chất lượng đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để em làm thí nghiệm hoàn thành đề tài này

Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới chị Loan và các anh chị ở Công ty TNHH Công nghệ phẩm Ba Đình đã giúp đỡ tôi trong quá trình làm thực nghiệm

Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình và bạn bè đã khích

lệ, động viên và giúp đỡ tôi vượt qua mọi khó khăn để hoàn thành luận văn này

Tôi xin chân thành cảm ơn!

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT v

DANH MỤC CÁC BẢNG vi

DANH MỤC CÁC HÌNH 1

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 3

1.1 Tình hình nghiên cứu, sử dụng phẩm màu tự nhiên trong thực phẩm 3

1.1.1 Ưu điểm và công dụng của phẩm màu tự nhiên 3

1.1.2 Tình hình nghiên cứu và sử dụng chất màu tự nhiên trong thực phẩm trên thế giới 4

1.1.3 Tình hình nghiên cứu và sử dụng chất màu tự nhiên trong thực phẩm ở Việt Nam 6

1.2 Tổng quan về cây Cẩm - Peristrophe bivalvis (Schult.) Bremek 10

1.2.1 Đặc điểm hình thái, sinh thái của cây Cẩm 10

1.2.2 Sử dụng cây Cẩm trong dân gian 11

1.2.3 Một số nghiên cứu trong và ngoài nước về cây Cẩm 12

1.3 Tổng quan về cây Dành dành - Gardenia jasminoides Ellis 13

1.3.1 Đặc điểm hình thái, sinh thái của cây Dành dành 13

1.3.2 Sử dụng quả Dành dành trong dân gian 14

1.3.3 Một số nghiên cứu trong và ngoài nước về quả Dành dành 15

1.4 Tổng quan về cây Đậu biếc - Clitoria ternatea 16

1.4.1 Đặc điểm hình thái, sinh thái của cây Đậu biếc 16

1.4.2 Sử dụng cây Đậu biếc trong dân gian 16

1.4.3 Một số nghiên cứu trong và ngoài nước về cây Đậu biếc 17

CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19

2.1 Vật liệu 19

2.1.2 Hóa chất và thiết bị 20

2.2 Phương pháp nghiên cứu 22

2.2.1 Phương pháp hóa lý 22

2.2.2 Phương pháp cảm quan 23

2.2.3 Phương pháp đo màu 24

2.2.4 Phương pháp thu nhận các dịch màu cơ sở 25

2.2.5 Phương pháp phối màu 30

2.2.6 Nghiên cứu sự biến đổi về màu sắc của các chế phẩm màu thu được theo các điều kiện ứng dụng khác nhau 30

2.2.7 Nghiên cứu ứng dụng chế phẩm màu trên sản phẩm bánh gạo 32

2.2.8 Phương pháp xử lý số liệu 37

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 38

3.1 Nghiên cứu tạo màu cơ sở 38

3.2 Xây dựng tỷ lệ phối trộn tạo màu xanh lục, màu tím và màu da cam 38

3.3 Sản xuất chế phẩm dạng bột màu xanh lục, màu tím và màu da cam 39

3.3.1 Sản xuất chế phẩm dạng bột màu xanh lục 39

3.3.2 Sản xuất chế phẩm dạng bột màu tím 41

3.3.3 Sản xuất chế phẩm dạng bột màu da cam 42

3.4 Xác định đặc tính của các chế phẩm màu thu được 43

3.5 Đánh giá tính bền của các chế phẩm màu thu được 45

3.5.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ bền màu của các bột màu 45

3.5.2 Ảnh hưởng của pH đến độ bền màu của các bột màu 49

3.5.3 Ảnh hưởng của thời gian bảo quản đến độ bền màu của các bột màu 52

3.6 Ứng dụng trong sản xuất bánh gạo 54

3.6.1 Xác định tỷ lệ bổ sung màu trong bánh gạo 54

3.6.2 Đánh giá tính ổn định về màu sắc của bánh gạo theo thời gian bảo quản .56

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 59

TÀI LIỆU THAM KHẢO 61

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Viết tắt Viết đầy đủ/ thuật ngữ Chú giải

ANOVA Analysis of Variance Phân tích phương sai

w/v Weight/ Volume Khối lượng/ thể tích (g/ml) v/w Volume/ Weight Thể tích/ khối lượng (ml/g) v/v Volume/ Volume Thể tích/ thể tích (ml/ml) w/w Weight/ Weight Khối lượng/ khối lượng (g/g)

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1 Các thiết bị sử dụng 21

Bảng 2.2 Bảng phối màu 60

Bảng 3.1 Bước sóng hấp thụ cực đại của các màu cơ sở 38

Bảng 3.2 Bảng phối trộn tạo sắc tố xanh lục 38

Bảng 3.3 Bảng phối trộn tạo sắc tố tím 39

Bảng 3.4 Bảng phối trộn tạo sắc tố da cam 39

Bảng 3.5 Đặc tính của các chế phẩm màu thu được 43

Bảng 3.6 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ bền màu của bột màu xanh lục 46

Bảng 3.7 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ bền màu của bột màu tím 47

Bảng 3.8 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ bền màu của bột màu da cam 48

Bảng 3.9 Ảnh hưởng của pH đến độ bền màu của bột màu xanh lục 49

Bảng 3.10 Ảnh hưởng của pH đến độ bền màu của bột màu tím 50

Bảng 3.11 Ảnh hưởng của pH đến độ bền màu của bột màu da cam 51

Bảng 3.12 Ảnh hưởng của thời gian bảo quản đến độ bền màu của bột màu xanh lục 53

Bảng 3.13 Ảnh hưởng của thời gian bảo quản đến độ bền màu của bột màu tím 53

Bảng 3.14 Ảnh hưởng của thời gian bảo quản đến độ bền màu của bột màu da cam .54

Bảng 3.15 Bánh gạo sau khi nhuộm màu xanh lục 55

Bảng 3.16 Bánh gạo sau khi nhuộm màu tím 55

Bảng 3.17 Bánh gạo sau khi nhuộm màu da cam 55

Bảng 3.18 Sự biến đổi màu sắc của bánh gạo nhuộm màu xanh lục theo thời gian bảo quản 56

Bảng 3.19 Sự biến đổi màu sắc của bánh gạo nhuộm màu tím theo thời gian bảo quản 57

Bảng 3.20 Sự biến đổi màu sắc của bánh gạo nhuộm màu da cam theo thời gian bảo quản 58

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Cây Cẩm tím 10

Hình 1.2 Cây Cẩm đỏ 10

Hình 1.3 Cây Dành dành 14

Hình 1.4 Quả Dành dành 14

Hình 1.5 Cây Đậu biếc 16

Hình 2.1 Lá Cẩm đỏ 19

Hình 2.2 Lá Cẩm tím 19

Hình 2.3 Hạt Dành dành sấy khô 20

Hình 2.4 Hoa Đậu biếc 20

Hình 2.5 Quy trình tách chiết màu vàng từ hạt Dành dành 25

Hình 2.6 Quy trình tách chiết màu tím từ lá Cẩm tím 26

Hình 2.7 Quy trình tách chiết màu đỏ từ lá Cẩm đỏ và Cẩm tím 27

Hình 2.8 Quy trình tách chiết màu xanh lam từ hoa Đậu biếc 29

Hình 3.1 Quy trình phối trộn và thu hồi chế phẩm màu xanh lục 40

Hình 3.2 Quy trình phối trộn và thu hồi chế phẩm màu tím 41

Hình 3.3 Quy trình phối trộn và thu hồi chế phẩm màu da cam 42

Hình 3.4 Bước sóng hấp thụ cực đại của dung dịch từ chế phẩm màu lục 44

Hình 3.5 Bước sóng hấp thụ cực đại của dung dịch từ chế phẩm màu tím 44

Hình 3.6 Bước sóng hấp thụ cực đại của dung dịch từ chế phẩm màu da cam 44

Hình 3.7 Chế phẩm bột màu xanh lục 45

Hình 3.8 Chế phẩm bột màu tím 45

Hình 3.9 Chế phẩm bột màu da cam 45

Hình 3.10 Biến đổi màu sắc của bột màu xanh lục theo nhiệt độ 46

Hình 3.11 Biến đổi màu sắc của bột màu tím theo nhiệt độ 47

Hình 3.12 Biến đổi màu sắc của bột màu da cam theo nhiệt độ 48

Hình 3.13 Biến đổi màu sắc của bột màu xanh lục theo pH 49

Hình 3.14 Biến đổi màu sắc của bột màu tím theo pH 51

Hình 3.15 Biến đổi màu sắc của bột màu da cam theo pH 52

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Từ khi màu tổng hợp ra đời, chúng đã chiếm ưu thế nhờ có thể chủ động sản xuất với số lượng lớn, màu sắc đa dạng, tươi đẹp, bền và rẻ Tuy nhiên, trong những năm gần đây, y học đã ghi nhận: không một loại chất màu tổng hợp nào là an toàn tuyệt đối cho sức khỏe con người Chính vì vậy, ở mỗi quốc gia đều hạn chế dùng màu tổng hợp và đưa ra một danh mục các chất màu tổng hợp được phép sử dụng

Khi xã hội ngày càng hiện đại, chất lượng cuộc sống được nâng cao thì con người ngày càng quan tâm hơn tới sức khỏe của mình Việc thay thế chất màu tổng hợp bằng chất màu tự nhiên không những cải thiện được giá trị cảm quan mà còn làm tăng giá trị dinh dưỡng của thực phẩm Bởi chất màu tự nhiên có nguồn gốc thực vật thường an toàn, dễ kiếm, sử dụng đơn giản và còn chứa các thành phần có hoạt tính sinh học tốt cho cơ thể như: các vitamin, axit hữu cơ, glycozit, các nguyên

tố vi lượng

Nước ta nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa nên có hệ thực vật vô cùng phong phú và đa dạng, chứa đựng tiềm năng lớn về các loài cây dùng để nhuộm màu cho thực phẩm Đồng thời, nhuộm màu thực phẩm bằng thực vật là tri thức và kinh nghiệm truyền thống lâu đời của các dân tộc Việt Nam Từ lâu trong dân gian, đồng bào dân tộc thiểu số phía Bắc đã biết dùng cây nhuộm màu đun lấy nước ngâm gạo nếp nhuộm xôi ngũ sắc trong các dịp lễ hội

Tuy nhiên, việc kết hợp kinh nghiệm dân gian và khoa học hiện đại trong phối trộn màu để tạo thành chất màu mới chưa được nghiên cứu một cách khoa học

2 Mục tiêu của đề tài

- Tạo ra sắc tố mới: màu xanh lục, màu tím và màu da cam bằng cách phối trộn các chất màu cơ sở

3 Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu tạo ra màu cơ sở

- Nghiên cứu phối trộn màu cơ sở để tạo thành sắc tố mới

- Nghiên cứu đặc tính của sắc tố mới

- Nghiên cứu sự biến đổi màu sắc của sắc tố mới ở các điều kiện ứng dụng khác nhau (nhiệt độ, pH và thời gian bảo quản)

- Ứng dụng nhuộm màu trên bánh gạo

- Đánh giá tính ổn định về màu sắc của bánh gạo đƣợc nhuộm màu theo thời gian bảo quản

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Tình hình nghiên cứu, sử dụng phẩm màu tự nhiên trong thực phẩm

1.1.1 Ưu điểm và công dụng của phẩm màu tự nhiên

Ngày nay, con người đã nhận thức được sự bất lợi trong quá trình sử dụng các chất màu hóa học Xu hướng tìm kiếm, sản xuất và sử dụng các chất màu có nguồn gốc tự nhiên đang được quan tâm nhiều trên thế giới cũng như trong nước

Thay thế các chất màu tổng hợp bằng các chất màu tự nhiên trong chế biến thực phẩm không những giúp chúng ta có được màu sắc hấp dẫn cho thực phẩm mà còn có thể làm tăng giá trị dinh dưỡng cho thực phẩm

Một số kết quả nghiên cứu ban đầu về phẩm màu chiết từ thực vật cho thấy đây là phẩm màu khá an toàn, có triển vọng phát triển thành thương phẩm sử dụng trong thực phẩm do đã được sử dụng khá rộng rãi trong dân gian, chưa từng gặp có hiện tượng ngộ độc Đặc điểm nổi bật của các cây cho màu này là ngoài tác dụng để nhuộm màu thực phẩm, chúng còn có tác dụng chữa bệnh rất tốt như hoạt tính kháng viêm, chống oxi hoá, ức chế miễn dịch, hạ đường huyết

Các chất màu tự nhiên phổ biến thường gặp như: màu đỏ, vàng, cam của Gấc

(Momordica cochinchinensis (Lour) Spreng), màu vàng của Nghệ (Curcuma longa L.), màu tím của lá Cẩm (Peristrophe bivalvis, syn P roxburghina), màu nâu của

Cà phê (Coffea arabica L.), Ca cao (Theobroma cacao L.), màu xanh của lá Dứa (Pandanus amaryllifolius Roxb, P odurus Ridl) Về thực chất, chúng đều là

những thành phần dễ trích ly, tạo được màu sắc và mùi thơm đặc trưng cho từng loại thực phẩm theo yêu cầu của người chế biến [2]

Các chất màu vàng cam hoặc màu đỏ lấy từ quả Gấc (Momordica cochinchinensis (Lour) Spreng) là các hợp chất carotenoid như β-caroten, lutein và

lycopen - những phân tử mà cơ thể chuyển hóa thành vitamin A Đây là chất kích thích mạnh tế bào miễn dịch, giúp bảo vệ cơ thể chống nhiễm khuẩn và có khả năng ngăn ngừa ung thư, lutein có thể làm giảm nguy cơ thoái hóa võng mạc, lycopen có thể giúp ngăn ngừa ung thư tuyến tiền liệt Carotenoid còn có tác dụng làm giảm

nguy cơ bệnh tim mạch, giảm nồng độ cholesterol trong máu và tác hại của ánh nắng mặt trời trên da [33]

Màu vàng của Nghệ (Curcuma longa L.) là chất màu thiên nhiên được dược

điển công nhận với mã số E100 để nhuộm màu dược phẩm thay thế chất màu tổng hợp như tartrazine E102 Nghệ có tác dụng chống viêm loét dạ dày, thông mật, kích thích tế bào gan và co bóp túi mật, làm giảm hàm lượng cholesterol trong máu Nghệ còn có vai trò trong việc làm giảm tỉ lệ ung thư vú, tuyến tiền liệt, phổi và ruột kết nhờ hoạt tính chống oxi hóa của curcumin, curcumin là thành phần quan trọng của bột carry thường dùng để nấu ăn [25, 31]

Bên cạnh màu đỏ hấp dẫn của Gấc, màu vàng tươi của Nghệ, các chất có

màu tím có thể lấy từ củ Dền đỏ (Xylopia vielana Pierre), lá Cẩm (Peristrophe bivalvis (L.) Merr.) để làm bánh hoặc nấu xôi Lá Cẩm (Peristrophe bivalvis (L.)

Merr.) có vị ngọt nhạt, màu thực phẩm đẹp và không độc, tính mát, có tác dụng

giảm ho và cầm máu Ngoài ra, còn có lá Dứa (Pandanus amaryllifolius Roxb.) cho

màu xanh vừa tạo màu, vừa tạo mùi thơm hương nếp cho thực phẩm chế biến [19, 21]

Màu tự nhiên không chỉ dùng trong thực phẩm mà còn dùng trong mỹ phẩm

Từ lâu đời nay một số nước châu Á đã sử dụng cây Lá móng (Lawsonia inermis L.)

để nhuộm móng tay, móng chân và nhựa cây Sim (Rhodomyrtus tomentosa (Aiton)

Hassk.) để nhuộm răng đen [16]

1.1.2 Tình hình nghiên cứu và sử dụng chất màu tự nhiên trong thực phẩm trên thế giới

Chất màu nói chung và chất màu thực phẩm nói riêng đã được người dân các nước trên thế giới sử dụng vào cuộc sống từ thời xa xưa Một chất màu được dùng cho thực phẩm nhất thiết phải hội đủ ba tiêu chuẩn như sau: [3]

- Nhuộm thực phẩm thành màu theo mục đích, phù hợp với công nghệ chế biến thực phẩm

- Không có độc tính (gồm cả độc tính cấp, bán trường diễn và trường diễn)

- Không là nguyên nhân hoặc tác nhân gây bệnh

Ngoài ra, do yêu cầu riêng của thực phẩm, các chất màu dùng trong lĩnh vực này không gây mùi lạ và không làm thay đổi chất lượng thực phẩm Hiện nay, nghiên cứu các chất nhuộm màu thực phẩm trên thế giới được tập trung vào các hướng chủ yếu sau đây:

- Điều tra, phát hiện và nghiên cứu chiết, tách các chất màu thực phẩm từ nguyên liệu thực vật tự nhiên:

Đây là hướng nghiên cứu được đặc biệt quan tâm, bởi chất màu thu được thường có tính an toàn cao, giá thành hạ Theo hướng nghiên cứu này nhiều chất màu đã được sản xuất và đưa vào ứng dụng (chất màu tím thu từ vỏ quả Nho, chất màu đỏ thu từ hoa của cây Điều nhuộm, chất màu xanh indigotine thu từ lá cây Chàm )

- Nghiên cứu bán tổng hợp chất màu từ các hợp chất có nguồn gốc từ thực vật:

Đây là hướng nghiên cứu có nhiều triển vọng, có thể sản xuất nhiều chất màu khác nhau, tuy nhiên giá thành sản phẩm cao và đòi hỏi công nghệ phức tạp Mặc

dù vậy, hiện nay nhiều chất màu đang sử dụng được sản xuất theo hướng này (β- caroten, β-aprocarotenal ) Các chất màu thực phẩm bán tổng hợp thường thuộc họ caroten hoặc nhóm monoazo

- Nghiên cứu sản xuất chất nhuộm màu thực phẩm bằng công nghệ sinh học:

Đây là hướng nghiên cứu sử dụng một số hệ men, một số loài vi khuẩn để chuyển hoá hợp chất hữu cơ thành chất màu hiện đang được triển khai ở một số nước có trình độ kỹ thuật cao Trên thế giới trong những năm gần đây, nhiều nghiên cứu mới đã áp dụng công nghệ sinh học trong việc nâng cao sản lượng tổng hợp các chất màu tự nhiên Các phương pháp mới chủ yếu dựa vào việc nuôi cấy tế bào các loài thực vật và vi sinh vật đã được xác định là có các thành phần sắc tố được dùng trong công nghiệp thực phẩm, dược phẩm và mỹ phẩm

Tóm lại, hiện nay nghiên cứu chất màu thực phẩm trên thế giới được quan tâm rất lớn ở nhiều quốc gia với nhiều hướng nghiên cứu mới Trong các hướng

nghiên cứu đó, tìm kiếm và chiết tách chất màu từ thực vật vẫn được ưu tiên hàng đầu trong các nghiên cứu [3]

1.1.3 Tình hình nghiên cứu và sử dụng chất màu tự nhiên trong thực phẩm ở Việt Nam

Theo số liệu thống kê thì ở Việt Nam đã xác định được 128 loài thuộc 89 chi,

54 họ thực vật bậc cao có chứa chất màu Trong số các loài được nghiên cứu, có thể thấy hệ thực vật Việt Nam chứa nhiều cây quan trọng hiện đang được khai thác và

trồng với quy mô lớn để sản xuất chất màu tự nhiên như: Strobilanthes cusia Indigofera spp (để thu indigotin), Amaranthus spp (để thu amaranth), Bixa orellana (để thu bixin) Mặc dù có số lượng lớn các loại thực vật bậc cao, nhưng

Việt Nam không có một số loài cây cho chất màu quan trọng được sản xuất với khối

lượng lớn trên thế giới (Haemaloxylum campechianum L., Caesalpillia catechu)

Trong quá trình điều tra, đã phát hiện một số loài cây chứa chất màu chưa được ghi

nhận trong các tài liệu đã công bố (Gmelina spp.); đồng thời đã phát hiện sự đa

dạng về chất màu trong một số loài cây ở nước ta (loài Cẩm có 4 dạng, loài Vang có

2 dạng) Với các kết quả thu được có thể nhận thấy hệ thực vật Việt Nam là nguồn tài nguyên phong phú và đa dạng để chiết tách các chất nhuộm màu Kinh nghiệm

sử dụng tài nguyên thực vật của nhân dân ta rất phong phú và đa dạng dưới nhiều hình thức với các mục đích khác nhau, trong đó có cây nhuộm màu Từ xa xưa, các tài liệu khảo cổ cho thấy nhiều cộng đồng người Việt cổ đã biết sử dụng chất màu lấy từ cây cỏ và khoáng chất để vẽ hình và nhuộm thân thể Sau này, các dân tộc sinh sống trên đất nước ta đã khai thác và sử dụng cây nhuộm màu vào nhiều mục đích khác nhau trong đó có chế biến thực phẩm

Đồng bào các dân tộc nước ta có nhiều tri thức và kinh nghiệm độc đáo trong việc chế biến và sử dụng cây cỏ để nhuộm màu cho nhiều loại thực phẩm Hiện nay, nguồn tri thức và kinh nghiệm quý giá đó chỉ lưu truyền trong phạm vi các cộng đồng và có nguy cơ bị thất thoát, trong khi nhu cầu về các chất màu thực phẩm có nguồn gốc tự nhiên trên thế giới đang rất được quan tâm Kết quả nghiên cứu cho thấy, để nhuộm màu cho một số loại thực phẩm (xôi, bánh, ) đồng bào các dân tộc

thiểu số ở các tỉnh phía Bắc sử dụng 48 loài thuộc 27 họ thực vật Tất cả các loài nêu trên đều là các loài thực vật có hoa Trong đó, 21 loài sử dụng lá hoặc cành lá; 7 loài sử dụng hoa hoặc đài hoa; 4 loài sử dụng gỗ than; 11 loài sử dụng quả hoặc hạt;

3 loài sử dụng củ hoặc rễ [3] Như vậy số lượng các cây được đồng bào các dân tộc thiểu số dùng để nhuộm màu thực phẩm không nhiều so với tổng số các cây chứa chất màu trong hệ thực vật Việt Nam đã được biết cho tới nay Tuy nhiên đây là các loài đã được sử dụng qua nhiều thế hệ được đánh giá qua thực tế trong thời gian dài nên có độ an toàn cao vì vậy triển vọng ứng dụng rất lớn Có thể thấy rằng, tri thức

và kinh nghiệm sử dụng thực vật để nhuộm màu của các dân tộc thiểu số hiện vẫn còn chưa được hiểu rõ và cần nghiên cứu Chất màu có nguồn gốc thực vật thuộc nhiều nhóm cấu trúc hoá học khác nhau, một số có thể nhìn thấy bằng trực giác, một số khác chỉ biểu hiện màu qua quá trình xử lý (thuỷ phân, oxi hoá ) Do vậy, nghiên cứu các loài cây cho màu nhuộm trong hệ thực vật Việt Nam là vấn đề rất phức tạp Đây là nguồn tài nguyên lớn cần được nghiên cứu có hệ thống cả hiện tại

và lâu dài

Ở nước ta trong những năm trước đây, do khó khăn về điều kiện và phương tiện nên vấn đề này chưa được nghiên cứu, hiện nay các công trình nghiên cứu về chất màu có nguồn gốc từ thực vật không nhiều và chủ yếu ở một số cơ quan nghiên cứu như: Viện Sinh thái và Tài nguyên Sinh vật, Viện Hóa học, Viện Công nghệ thực phẩm, Viện Dược liệu Các công trình nghiên cứu thường dựa vào kinh nghiệm sử dụng các loài thực vật phổ biến trong dân gian để nhuộm màu thực phẩm

và chưa có bước nghiên cứu mang tính đột phá để phát hiện ra các loài mới cho chất nhuộm màu đáp ứng nhu cầu xã hội

Về điều tra cơ bản mang tính liệt kê các loài thực vật cho màu nhuộm mới chỉ có hai công trình sơ lược đánh giá các cây nhuộm màu nói chung thường gặp ở nước ta của Lưu Đàm Cư (1995) và Trần Minh Hợi (2001) [3] Từ năm 2000, phòng Thực vật dân tộc học, Viện Sinh thái và tài nguyên sinh vật đã tiến hành điều tra, nghiên cứu kinh nghiệm sử dụng các cây nhuộm màu của đồng bào các dân tộc thiểu số tại một số tỉnh phía Bắc Các kết quả cho thấy các loài cây nhuộm màu của

nước ta khá phong phú và được sử dụng rất độc đáo, tuy nhiên đây là vấn đề còn cần được nghiên cứu trong nhiều năm [3]

Về nghiên cứu kỹ thuật và công nghệ chiết tách chất màu từ thực vật, đáng lưu ý là các công trình:

- “Xây dựng quy trình công nghệ chiết tách và tổng hợp chất màu thực phẩm” của Nguyễn Thị Thuận (1995)

- “Xây dựng quy trình công nghệ chiết tách curcumin từ củ nghệ” của Phạm Đình Tỵ (2001)

- “Khả năng chiết tách chất màu thực phẩm từ cây Mật mông” của Nguyễn Thị Phương Thảo, Lưu Đàm Cư (2003)

- “Nghiên cứu quy trình tách chiết chất màu tự nhiên từ cây Cẩm” của Nguyễn Thị Thanh Hương, Trịnh Thị Thủy (2012)

- “Nghiên cứu quy trình công nghệ chiết tách curcumin từ củ nghệ vàng Việt Nam” của Lương Đức Bằng, Nguyễn Thị Chinh (2012)

Ngoài ra, đã có một số công bố về thành phần hóa học của dịch chiết từ cây

Lá diễn và hạt Dành dành của Giang Thị Sơn (2001)

Cho tới nay các cây nhuộm màu thực phẩm ở nước ta mới chỉ được nghiên cứu bước đầu và các công trình mới chỉ nghiên cứu ở một số đối tượng cụ thể, thường gắn với các nghiên cứu làm thuốc chữa bệnh, do vậy chưa thấy hết tiềm năng các chất màu thực phẩm trong cả hệ thực vật Do chưa có đủ các cơ sở khoa học cần thiết, nên tài nguyên các cây nhuộm màu thực phẩm ở nước ta hầu như chưa được khai thác sử dụng để phục vụ đời sống nhân dân và sự nghiệp phát triển kinh tế, xã hội của đất nước

* Kinh nghiệm chế biến các loài cây nhuộm màu thực phẩm của đồng bào các dân tộc

Tất cả các dân tộc Việt Nam đều biết sử dụng nguyên liệu thực vật để nhuộm màu trong quá trình chế biến thực phẩm Tuy nhiên, qua thực tế điều tra có thể nhận thấy dân tộc Dao, Tày, Nùng và Giáy là các cộng đồng thiểu số có nhiều kinh nghiệm đặc sắc trong lĩnh vực nhuộm màu thực phẩm Bởi lẽ, nhuộm màu thực

phẩm với họ không chỉ là vấn đề ẩm thực mà còn gắn truyền thống văn hoá và tâm linh (xôi trai - gái của người Giáy, xôi cúng mừng thọ của người Dao, xôi cúng năm mới của người Nùng, ) Phân tích kết quả điều tra, có thể nhận thấy đồng bào dân tộc thiểu số có khả năng phối chế các cây nhuộm màu để tạo ra các màu theo ý muốn Nhìn chung, kỹ thuật phối chế chất màu dựa trên ba nguyên tắc sau:

- Tạo màu bằng điều chỉnh pH môi trường:

Phương pháp thường dùng nhất là sử dụng nước muối măng chua để làm thay đổi pH của dịch chiết chất màu và qua đó làm thay đổi màu sắc của màu nhuộm Thường sử dụng phương pháp này để tạo các màu vàng đậm, vàng cam từ các dịch nhuộm có màu vàng tươi chiết từ củ Nghệ và hoa Mật mông khi đun với tro bếp Dịch chiết từ củ Nghệ cho thấy với môi trường từ kiềm sang axit, màu sắc chuyển dần từ màu vàng tươi sang vàng đậm Như vậy, cùng một loại nguyên liệu, với các pH môi trường khác nhau có thể thu nhận được các màu sắc khác nhau [3]

- Tạo màu bằng kỹ thuật phối chế nguyên liệu:

Đây là kinh nghiệm độc đáo của các dân tộc thiểu số lần đầu tiên được ghi nhận trong các cuộc điều tra tri thức bản địa ở Việt Nam Với kỹ thuật truyền thống, người dân tộc thiểu số phối chế một số loài cây khác nhau để tạo ra các màu không

có sẵn trong nguyên liệu, thậm chí không có trong cơ thể thực vật Ví dụ:

+ Để tạo màu xanh cổ vịt cho thực phẩm, dùng dịch chiết từ cây Mật mông

để nhuộm gạo thành màu vàng, sau đó gạo được ngâm tiếp vào dung dịch thu được

từ việc giã lá cây Cẩm tươi với tro bếp

+ Để nhuộm xôi có màu xanh da trời, gạo được ngâm trong dịch chiết của cành lá cây Cẩm tươi giã với tro bếp [3]

- Tạo màu bằng chế biến nguyên liệu:

Theo cách này, từ một loại nguyên liệu sẽ cho các sắc màu khác nhau khi chế biến khác nhau Ví dụ: Lá Cẩm (Mường Khương) tươi đun cho màu tím, nếu phơi tái hoặc sao cho tái đun sẽ cho màu tím đậm Sự thay đổi màu sắc ở đây liên quan tới quá trình chuyển hoá các hợp chất hữu cơ thông qua hoạt hoá các hệ men Nhìn

chung tri thức và kinh nghiệm chế biến các cây nhuộm màu của các dân tộc thiểu số

ở Việt Nam rất phong phú và độc đáo [3]

1.2 Tổng quan về cây Cẩm - Peristrophe bivalvis (Schult.) Bremek

1.2.1 Đặc điểm hình thái, sinh thái của cây Cẩm

Cây Cẩm có tên khoa học Peristrophe bivalvis (Schult.) Bremek (P.tinctoria

(Roxb.) Nees), thuộc họ Ô rô - Acanthaceae Theo các nhà thực vật [12, 17], thì chi

Cẩm (Peristrophe Ness) có bốn loài, trong đó chỉ có loài Cẩm (lá Cẩm) ở Bắc Bộ, tên khoa học là: Peristrophe bivalvis (L.) Merr [tên đồng nghĩa là: Peristrophe roxburghiana (Schult) Bremek, Justicia bivalvis L., J roxburghiana Schult, Dicliptera bivalvis (L.) Juss., P tinctoria (Roxb.) Ness.] và loài Kim loung nhuộm (P montana (Wall.) Nees) ở Nam Bộ được coi là cây nhuộm màu

Cây Cẩm thuộc loại cây thân thảo, cao khoảng 30-60 cm thường được trồng hoặc mọc hoang ở những nơi ẩm ướt miền núi phía Bắc Cây Cẩm có cành non có lông về sau nhẵn, thân thường có 4 cạnh và có rãnh dọc sâu Lá đơn mọc đối, hình bầu dục hay trứng hoặc thuôn mũi giáo, thường có bớt màu trắng ở dọc gân, kích thước 1,2-3,6 cm, hai mặt có lông hay nhẵn, gốc lá thuôn nhọn, chóp lá nhọn hoặc hơi tù tròn Cụm hoa chùm ở ngọn hay nách lá, chùm ngắn, lá bắc, cụm hoa thường hình trứng Đài 5 răng đều dính nhau ở nửa dưới, kích thước ngắn hơn lá bắc hoa Tràng màu tím hay hồng, phân 2 môi, môi dưới có 3 thùy cạn, ống hẹp kéo dài Nhị thò ra khỏi ống tràng Bầu 2 ô, mỗi ô có 2 hoặc nhiều noãn Quả không mang hạt, ra hoa khoảng tháng 10-11 [11]

Hình 1.1 Cây Cẩm tím Hình 1.2 Cây Cẩm đỏ

Cây Cẩm thuộc loại cây ưa ẩm và ưa bóng, nhưng không chịu úng, thường mọc ở ven rừng núi đá vôi ẩm, gần bờ suối và được trồng dưới tán các cây ăn quả, bên cạnh các nguồn nước Cây Cẩm sinh trưởng mạnh vào xuân hè, vào cuối mùa thu khi nhiệt độ xuống thấp và ít mưa cây bắt đầu bị rụng lá và vào mùa đông thì cây hầu như không còn lá Hàng năm, cây Cẩm ra hoa vào tháng 4-7 và có quả vào tháng 7-9 Cây Cẩm có vùng phân bố tương đối rộng, phân bố rải rác ở hầu hết các tỉnh miền núi phía Bắc nước ta như: Cao Bằng, Lạng Sơn, Sơn La, Tuyên Quang,

Hà Giang, Yên Bái, Lào Cai, Lai Châu, Hoà Bình

1.2.2 Sử dụng cây Cẩm trong dân gian

* Sử dụng cây Cẩm trong nhuộm màu thực phẩm

Trong dịp lễ hội, đồng bào dân tộc thiểu số thường dùng cành và lá cây Cẩm cắt nhỏ, đun lấy nước màu ngâm gạo nếp nhuộm xôi ngũ sắc (tím, tím đỏ, tím đen,

đỏ, hồng) [4] Màu từ cây Cẩm rất đẹp, không độc, tan rất tốt trong nước, không ảnh hưởng đến mùi vị thực phẩm, không bị đổi màu ở nhiệt độ cao, bền màu trong thời gian dài, rất thích hợp để nhuộm màu thực phẩm Ở dạng phơi khô, cây Cẩm vẫn cho màu nhưng không đẹp bằng dạng tươi Vì thế, việc sử dụng lá cây Cẩm hoàn toàn phải phụ thuộc vào mùa tự nhiên và chỉ được dùng nhiều ở những nơi trồng được cây Cẩm [5]

Kinh nghiệm chiết chất màu và nhuộm màu thực phẩm từ cây Cẩm ở các vùng dân tộc khác nhau rất khác nhau, tại huyện Mường Khương - Lào Cai, trong

số 14 dân tộc thì dân tộc Nùng có nhiều kinh nghiệm pha chế màu phong phú nhất

Từ một giống cây Cẩm tím, trong quá trình chế biến, bà con dân tộc thiểu số đã có nhiều kinh nghiệm độc đáo tạo được thêm nhiều màu sắc khác nhau từ tím huế, tím đen, xanh da trời và xanh cổ vịt

Nếu đem đun sôi cành lá cây Cẩm tím tươi với nước, thì ta được dịch tím Huế; nếu đem giã cành lá cây Cẩm tím tươi thì được dịch có màu tím đen Khi cho một ít tro bếp (tro có màu trắng, đốt từ loại củi trắc) vào dịch chiết lá cây Cẩm tươi

ta được màu xanh da trời Sau khi ngâm gạo vào nước chiết từ lá cây Cẩm, gạo có màu tím huế, nhưng nếu ngâm gạo tiếp vào nước màu trên ta sẽ được xôi màu xanh

cổ vịt Tùy theo lượng tro cho vào dịch chiết từ lá cây Cẩm, ta sẽ thu được các gam màu tím khác nhau

Qua nhiều đợt điều tra, phỏng vấn của Nguyễn Thị Phương Thảo và cộng sự

về tri thức sử dụng các cây nhuộm màu của các dân tộc thiểu số tại huyện Mường Khương (Lào Cai) cho thấy về lĩnh vực này kinh nghiệm của cộng đồng dân tộc rất độc đáo và phong phú [3] Những kinh nghiệm này đã gắn chặt với các nhu cầu của cuộc sống, phong tục và tập quán của họ từ bao đời nay

* Sử dụng cây Cẩm trong y học cổ truyền

Theo y học cổ truyền thì lá cây Cẩm có vị ngọt, nhạt, tính mát, có tác dụng thanh phế, chỉ khái, tán ứ, chỉ huyết Thường dùng để điều trị các bệnh như: Lao phổi, khái huyết, ho, nôn ra máu; viêm phế quản cấp tính, ỉa chảy, lỵ, ổ tụ máu, bong gân cấp Liều dùng 15-30 g, dạng thuốc sắc, dùng ngoài giã đắp, không dùng cho phụ nữ có thai [1]

Ở Trung Quốc, cây Cẩm có tên là Quan âm thảo hay Dã đinh thanh, là duợc liệu có vị đắng, tính bình, có tác dụng thanh nhiệt, giải độc, tiêu thũng, chỉ huyết, chữa viêm họng, thấp khớp, nhiễm trùng đuờng tiết niệu, kinh phong ở trẻ em, lao hạch, mụn nhọt và giảm xuất huyết, kìm hãm nghẽn mạch và cầm máu [8]

1.2.3 Một số nghiên cứu trong và ngoài nước về cây Cẩm

* Tình hình nghiên cứu về cây Cẩm ở nước ngoài

Cây Cẩm tuy đã đuợc sử dụng khá phổ biến trong dân gian để nhuộm màu thực phẩm, nhung cho tới nay trên thế giới mới chỉ có một công trình nghiên cứu về thành phần hóa học của cây này Từ dịch chiết etanol của lá cây Cẩm, Qin Jieping

và các cộng sự ở Trung Quốc đã phân lập và xác định đuợc cấu trúc hóa học của hai chất là: peristrophamid và peristrophin [24]

Theo một công bố gần đây (Guihaia, 2007), chất màu zilanine được phân lập

từ cây Peristrophe baphica có tác dụng chữa bệnh tiểu đuờng, có hoạt tính miễn

dịch, chống oxi hoá và kháng virus viêm gan B Các nhà khoa học Trung Quốc cho rằng zilanine là chất màu tự nhiên rất có triển vọng để nghiên cứu phát triển thành

mỹ phẩm chăm sóc, làm đẹp da mặt và là một trong những thành phần bổ duỡng bổ sung vào thực phẩm chức năng [18]

* Tình hình nghiên cứu về cây Cẩm ở Việt Nam

Ở Việt Nam, trong vài năm gần đây, cây nhuộm màu thực phẩm mới đuợc quan tâm nghiên cứu Từ năm 2001 đến năm 2006, Phòng Thực vật Dân tộc học (Viện Sinh thái và Tài nguyên Sinh vật, Viện KH&CNVN) đã bắt đầu nghiên cứu, điều tra về cây nhuộm màu thực phẩm ở Việt Nam và dự án:“Xây dựng mô hình cộng đồng, góp phần bảo tồn và phát triển nguồn gen cây nhuộm màu thực phẩm của đồng bào dân tộc thiểu số tại xã Mường Khương, tỉnh Lào Cai” [3] trong đó có cây Cẩm và đã thu được một số kết quả khả quan như:

- Đã tiến hành điều tra kinh nghiệm và tri thức bản địa sử dụng cây Cẩm của các cộng đồng dân tộc sinh sống tại huyện Mường Khương (Lào Cai)

- Đã xây dựng được mô hình bảo tồn cây Cẩm để nhuộm màu tại Mường Khương (Lào Cai) và bảo tồn đa dạng sinh học và nguồn gen cây nhuộm màu ở địa phương

- Đã biên soạn tài liệu kỹ thuật và hướng dẫn cho người dân về kỹ thuật trồng, chăm sóc, thu hoạch, sơ chế và bảo quản nguyên liệu cây Cẩm

Mới đây, thành phần hóa học và độc tính cấp, độc tính bán trường diễn của chất màu tách chiết từ cây Cẩm cũng đã được công bố Theo đó, liều gây độc của phẩm màu tím tách chiết từ cây Cẩm LD50 = 26,5 ±1,56 g (mẫu thử/kg chuột) và kết quả thử độc tính bán trường diễn ứng với 2 mức liều thử 0,075 và 0,375 g màu/kg thỏ không thấy sự khác nhau có ý nghĩa thống kê về cân nặng, chỉ số sinh hóa, huyết học và quan sát đại thể về hình dạng bên ngoài, màu sắc của các tổ chức tim, gan, thận, phổi và hệ tiêu hóa giữa nhóm chứng và các nhóm thử [6]

1.3 Tổng quan về cây Dành dành - Gardenia jasminoides Ellis

1.3.1 Đặc điểm hình thái, sinh thái của cây Dành dành

Cây Dành dành có tên khoa học là Gardenia jasminoides Ellis thuộc họ cà

phê-Rubiaceae, có nguồn gốc châu Á, thường mọc hoang hoặc được trồng làm cây cảnh trong các khu vườn nhiệt đới và cận nhiệt đới, phân bố chủ yếu ở Việt Nam, miền Nam Trung Quốc, Đài Loan, Nhật Bản và Ấn Độ

Cây Dành dành thuộc loại cây tiểu mộc, nhỏ, bụi, thân trơn láng, cao 1-3 m

Lá có phiến thon, không lông, mọc đối, đôi khi mọc theo vòng xoắn 3 lá hay nhiều hơn, hình ellip hay hình trứng, dài khoảng 2-8 cm và rộng 2-3 cm, thu hẹp, nhọn cả hai đầu, láng bóng, cuống ngắn, có lá bẹ Cây Dành dành có hoa lớn, ở chót nhánh

to, trổ ra ở nách lá phía trên, có cọng Đài hoa màu xanh, có 5-6 tai, kéo dài xuống thành ống hình phễu dài khoảng 1,5 cm, có 5 cạnh và chia thành những thùy thẳng gần dài như ống Cánh hoa thường đơn, có khi đôi, trắng rồi vàng ngà, rất thơm, tiểu nhụy nhỏ, gắn trên miệng vành, bầu noãn 1 buồng, vòi nhụy hình dùi, mập, noãn nhiều đính nhau trên thai tòa Phì quả có hạt, hình trứng hay hình ellip, dài khoảng 1,5-2 cm, màu vàng, có 5-9 gân nổi lên theo chiều dọc, thịt quả màu vàng

da cam Ra hoa vào tháng 5-7, quả tháng 8-10

Hình 1.3 Cây Dành dành Hình 1.4 Quả Dành dành

1.3.2 Sử dụng quả Dành dành trong dân gian

* Sử dụng quả và hạt Dành dành trong nhuộm màu thực phẩm

Trong đời sống hàng ngày, người dân các vùng đồng bằng thường dùng quả

và hạt Dành dành tươi hoặc phơi khô, ngâm trong nước nóng lấy nước màu ngâm gạo nếp nhuộm xôi hay bột nếp lọc làm bánh phu thê Màu từ quả và hạt dành dành rất đẹp, không độc, tan tốt trong nước nóng, có mùi thơm nhẹ, dễ chịu

* Sử dụng quả và hạt Dành dành trong y học cổ truyền

Dành dành trong y học cổ truyền còn được gọi là chi tử, có vị đắng, tính lạnh, có tác dụng kích thích tiết mật và làm hạ bilirubin huyết tương, giúp an thần, gây ngủ, chống co giật, hạ nhiệt, hạ huyết áp Ngoài ra còn có tác dụng khác như

kháng khuẩn, trị giun Trong y học cổ truyền, chi tử đặc biệt được dùng để chữa viêm gan cấp tính có vàng da, chữa khái huyết, tiểu tiện ra máu đau buốt, chống

viêm [10]

1.3.3 Một số nghiên cứu trong và ngoài nước về quả Dành dành

* Tình hình nghiên cứu về quả Dành dành ở nước ngoài

Cho tới hiện nay, đã có một số công trình nghiên cứu về thành phần, cấu trúc

và hoạt tính của dịch chiết nói chung cũng như chất màu nói riêng từ quả dành dành

Một số báo cáo khoa học đã đưa ra kết luận dịch chiết thô của quả dành dành giàu hợp chất phenolic với hàm lượng cao các chất chống oxi hóa

Các nhà khoa học đã chỉ ra, thành phần hóa học chính tạo nên màu vàng cho dịch chiết từ quả Dành dành thuộc nhóm hợp chất carotenoid được biết đến với tính tan trong nước đặc thù, trái ngược với hầu hết các chất thuộc nhóm carotenoid [15] Trong đó, Crocin, một diester của dẫn xuất crocetin, là thành phần chính tạo màu trong quả dành dành [30] không độc, độ bền hóa học tốt hơn so với các hợp chất màu tự nhiên khác có sẵn trong thực phẩm

Các Iridoid glycoside như geniposide, gardenoside, gardoside và một số chất khác cũng được tìm thấy trong quả dành dành [34] Geniposide, thành phần chính của iridoid glycoside chiếm tới 35,9% trong bột dành dành thương phẩm [29]

* Tình hình nghiên cứu về quả Dành dành ở trong nước

Mặc dù Dành dành đã được sử dụng lâu đời ở Việt Nam trong y học cổ truyền và nhuộm màu thực phẩm nhưng cho đến nay chỉ có rất ít các nghiên cứu trong nước về thành phần hóa học cũng như tách chiết chất màu từ loài thực vật này Trong đó đáng lưu ý là công trình nghiên cứu quy trình sấy phun để sản xuất bột màu vàng từ quả Dành dành của Lại Quốc Đạt và cs (2013)

Những tài liệu tổng quan cũng như truyền thống sử dụng chất màu tự nhiên

từ lá Cẩm và quả Dành dành đã nêu trên đây cho thấy việc nghiên cứu ứng dụng các chất màu từ hai loài thực vật này là cần thiết và có ý nghĩa thực tiễn vô cùng to lớn

trong việc phát triển nền kinh tế Việt Nam nói chung và ngành công nghiệp thực phẩm nói riêng

1.4 Tổng quan về cây Đậu biếc - Clitoria ternatea

1.4.1 Đặc điểm hình thái, sinh thái của cây Đậu biếc

Cây Đậu biếc có tên khoa học Clitoria ternatea là cây thân thảo thuộc họ

đậu Lá thuộc loại lá kép lông chim với 5 hoặc 7 lá chét, cuống dài 1,5-3 cm Hoa mọc ở nách lá, mọc đơn hoặc đôi, màu hoa từ trắng, tím, xanh sáng tới xanh tối, cuống hoa dài 4-9 mm Quả đậu biếc có dạng thuôn dài, thường dài từ 4-13 cm, có màu nâu hay đen và mở khi khô Mỗi quả có từ 8-11 hạt Hạt thuôn dài có màu đen tuyền hoặc xám, có xấp xỉ 23.000 hạt/kg [14, 32]

Cây Đậu biếc có nguồn gốc ở châu Á, nay được trồng ở khắp nơi trên thế giới Cây ưa ánh nắng và khí hậu nóng ẩm, dễ trồng và chăm sóc, phát triển nhanh,

ít sâu bệnh

Hình 1.5 Cây Đậu biếc

1.4.2 Sử dụng cây Đậu biếc trong dân gian

* Sử dụng hoa Đậu biếc trong nhuộm màu thực phẩm

Trong dịp lễ hội, đồng bào dân tộc thiểu số thường dùng hoa của cây Đậu biếc, đun lấy nước màu ngâm gạo nếp nhuộm xôi màu xanh lam Màu từ hoa Đậu biếc rất đẹp, không độc, tan tốt trong nước, không ảnh hưởng đến mùi vị thực phẩm, không bị đổi màu ở nhiệt độ cao, bền màu trong thời gian dài, rất thích hợp

để nhuộm màu thực phẩm [3]

* Sử dụng cây Đậu biếc trong y học cổ truyền

- Rễ của nó có vị chát và đắng, có tác dụng lợi tiểu, giải nhiệt, chữa bệnh tiêu chảy cho trẻ em, rễ còn dùng trị bệnh đau ngực ho và viêm lở ngoài da

- Lá có thể giảm đau, cầm máu, trị mẩn ngứa và mụt nhọt, ngoài ra lá còn có thể trị nọc độc, vết cắn do rắn, hay viêm mắt

- Hạt có chứa tinh dầu và chất nhựa màu trắng thường dùng làm thuốc khai

vị, gây nôn mửa, và không có hại cho con người

1.4.3 Một số nghiên cứu trong và ngoài nước về cây Đậu biếc

* Tình hình nghiên cứu về cây Đậu biếc ở nước ngoài

Có rất nhiều nghiên cứu về cấu trúc hóa học của hoa Đậu biếc Điển hình là Terahara và cộng sự (1989) đã tìm ra cấu trúc của Ternatin D1, một anthocyanin acyl hóa từ hoa Đậu biếc [26] Năm 1990, Terahara và cộng sự tiếp tục bổ sung cấu trúc của anthocyanin, deacylternatin [27] Năm 1996, Terahara và cộng sự tìm ra 5 anthocyanins mới A3, B4, B3, B2 và D2 từ hoa Đậu biếc [28]

Từ đó đến nay đã có rất nhiều nghiên cứu về hoa Đậu biếc, điển hình là phát hiện các sắc tố và chất màu tự nhiên từ các nhà máy thảo dược Thái Lan để sử dụng như chất nhuộm màu của Panthip Boonsong, Natta Laohakunjit, Orapin Kerdchoechuen và Frank B.Matta (2011)

Theo nghiên cứu của các nhà khoa học Malaysia thì dịch chiết của hoa Đậu biếc có độ ổn định nhiệt độ tương đối cao, nó có thể được sử dụng làm chất màu xanh tự nhiên cho thực phẩm, mỹ phẩm và dược phẩm ở pH trung tính [23]

Ngoài ra, chất chiết xuất từ hoa Đậu biếc còn được biết đến với nhiều tác dụng dược lý như kháng khuẩn, hạ sốt, chống viêm, giảm đau, lợi tiểu, gây tê cục

bộ, chống loạn nhịp, ức chế tập tiểu cầu và sử dụng như là một chất làm giãn cơ trơn [22]

* Tình hình nghiên cứu về cây Đậu biếc ở trong nước

Mặc dù được đồng bào dân tộc thiểu số sử dụng để nhuộm màu từ lâu, song các nghiên cứu về hoa Đậu biếc ở trong nước vẫn còn rất hạn chế Trong đó đáng lưu ý là công trình nghiên cứu chiết tách chất nhuộm màu thực phẩm từ kinh

nghiệm sử dụng thực vật của đồng bào dân tộc thiểu số của Lưu Đàm Cư và cộng

sự (2005)

Những tài liệu tổng quan cũng như truyền thống sử dụng chất màu tự nhiên

từ lá Cẩm, hạt Dành dành và hoa Đậu biếc đã nêu trên đây cho thấy việc nghiên cứu ứng dụng các chất màu khai thác từ 3 loài thực vật này là cần thiết và có ý nghĩa thực tiễn vô cùng to lớn trong việc phát triển nền kinh tế Việt Nam nói chung và ngành công nghiệp thực phẩm nói riêng

CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

- Quả Dành dành tươi, chín vàng được thu hái từ tháng 8 đến tháng 10 tại Bắc Ninh

- Quả Dành Dành được cho vào túi nilon sạch vận chuyển về phòng thí nghiệm và được rửa sạch, tách lấy hạt rồi sấy khô ở 65°C đến khi đạt độ ẩm 6% bảo quản trong lọ kín, tránh ánh sáng

- Toàn bộ quá trình từ khi thu hái nguyên liệu cho tới khi đưa vào quá trình sấy được thực hiện trong vòng 24 giờ

Hình 2.3 Hạt Dành dành sấy khô 2.1.1.3 Hoa đậu biếc

- Cây Đậu biếc đƣợc trồng ở xã Trâu Quỳ, huyện Gia Lâm, thành phố Hà

Cân phân tích Fisher Scientific - Pháp Máy đo màu thực phẩm Hunter Lab - Mỹ

2.2 Phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Phương pháp hóa lý

2.2.1.1 Phương pháp xác định bước sóng hấp thụ cực đại

+ Lấy 0,01 g bột màu pha trong nước cất, định mức thành 100 ml thu được dung dịch 1

+ Hút 10 ml dung dịch 1 tiến hành đo xác định bước sóng hấp thụ cực đại trong dải bước sóng từ 400-600 nm đối với chế phẩm màu tím, trong dải bước sóng

từ 400-600 nm đối với chế phẩm màu da cam, trong dải bước sóng từ 600-800 nm đối với chế phẩm màu xanh lục

2.2.1.2 Phương pháp xác định độ hòa tan của chất màu trong nước

- Cân một lượng bột màu nhất định cho vào cốc thủy tinh đã xác định khối lượng

- Cho từ từ lượng bột màu đã cân vào trong cốc thủy tinh có chứa 100 g nước cất và khuấy nhẹ cho tới khi thu được dung dịch bão hòa

m2 là lượng bột màu còn dư lại (g)

m3 là lượng nước sử dụng (g)

2.2.1.3 Phương pháp xác định độ ẩm của chế phẩm màu

* Nguyên tắc: Độ ẩm của chế phẩm được xác định theo phương pháp sấy khô đến khối lượng không đổi

* Cách tiến hành:

Lấy hộp nhôm và sấy ở nhiệt độ 105°C trong 30 phút, để nguội trong bình hút ẩm, đem cân Lặp lại cho đến khi kết quả hai lần cân liên tiếp không cách nhau quá 0,5 mg

Cho vào hộp nhôm đã xác định khối lượng khoảng 3 g mẫu Cho vào tủ sấy

ở 105°C trong 2 giờ, để nguội trong bình hút ẩm, đem cân Lặp lại cho đến khi kết quả hai lần cân liên tiếp không cách nhau quá 0,5 mg

G1: Khối lượng hộp nhôm và mẫu trước khi sấy (g)

G2: Khối lượng hộp nhôm và mẫu sau khi sấy (g)

+ Bước 1: Người thử nhận được 4 dung dịch: đường: 20g/l; axit citric: 0,7g/l; muối ăn: 2g/l; cafein: 0,7g/l Sau khi thử, người thử phải trả lời đúng cả 4 vị cơ bản nhận được đối với dung dịch tương ứng

+ Bước 2: So hàng cường độ vị ngọt theo nồng độ của 4 dung dịch đường:

70, 100, 125 và 150g/l

+ Bước 3: Người thử nhận được 20 mẫu thơm khác nhau, ngửi và ghi ra giấy tên những mùi nhận được trong vòng 15 phút Phải nhận được ít nhất 11 mùi cơ bản mới được mời vào nhóm thử cảm quan

- Luyện tập: Đây là việc làm thường xuyên của các thành viên tham gia nhóm hội đồng cảm quan để nâng cao khả năng cảm giác Trước hết các thành viên phải được huấn luyện qua các bài vị, màu, mùi, trạng thái

+ Nhận biết các mùi thông thường (khoảng 20 loại tinh dầu thực vật), khi ở dạng đơn chất và trong hỗn hợp pha trộn khác nhau So sánh cường độ mùi khác nhau

+ Nhận biết các vị cơ bản (chua, ngọt, mặn, đắng) khi ở dạng đơn chất và trong hỗn hợp được pha trộn khác nhau So sánh cường độ mùi ở các nồng độ khác nhau

+ Sắp xếp thứ tự tăng dần của các màu khi nồng độ chất tan thay đổi (tím, vàng, xanh, nâu) theo tỷ lệ phối trộn thay đổi

+ Sắp xếp thứ tự tăng dần về khối lượng, độ ráp, độ cứng, độ dẻo của các dãy mẫu thí nghiệm

Tiếp theo, các thành viên được huấn luyện theo các bài có sẵn để giảm ngưỡng cảm quan của giác quan

2.2.3 Phương pháp đo màu

Màu sắc của sản phẩm bánh gạo được xác định bằng máy đo màu thực phẩm Hunterlad, cho ra 3 giá trị L*, a*, b* tương ứng trong không gian màu CIELAB

Trong đó L*

thể hiện độ sáng (lightness), a* thể hiện độ đỏ (redness) và b*thể hiện độ vàng (yellowness) của mẫu bánh gạo Từ các giá trị này ta tính được độ lệch màu so với mẫu ban đầu ΔE [20]

Độ lệch màu của mẫu bánh gạo sau n ngày được tính theo công thức (2.3)

ΔE = [( Lo* - Ln*)2 + (ao*- an*)2 + ( bo* - bn* )2]1/2 (CT 2.3) Trong đó:

Lo*, ao*, bo* là các giá trị đo ngay sau khi sản xuất

Ln*, an*, bn* là các giá trị đo ngay sau n ngày bảo quản

2.2.4 Phương pháp thu nhận các dịch màu cơ sở

2.2.4.1 Phương pháp thu nhận dịch chiết màu vàng từ hạt Dành Dành

Hình 2.5 Quy trình tách chiết màu vàng từ hạt Dành dành

Trích ly (100°C, 20 phút)

Tỉ lệ dung môi/nguyên liệu

= 20/1 (v/w)

Nước (200 ml)

Lọc

Dịch chiết màu vàng

2.2.4.2 Phương pháp thu nhận dịch chiết màu tím và màu đỏ từ lá Cẩm [7]

Hình 2.6 Quy trình tách chiết màu tím từ lá Cẩm tím

Lá cẩm tím (100 g)

Trích ly lần 1 (90°C, 40 phút)

Tỉ lệ dung môi/nguyên liệu

= 2/1 (v/w)

Nước

(200 ml)

Lọc 1 (giấy lọc)

Trích ly lần 2 (90°C, 20 phút)

Tỉ lệ dung môi/nguyên liệu

= 3/2 (v/w)

Dịch chiết 1

Bã 1

Dịch chiết màu tím

Dịch chiết 2

Nước (150 ml)

Bã 2 Lọc 2

(giấy lọc)

Hình 2.7 Quy trình tách chiết màu đỏ từ lá Cẩm đỏ và Cẩm tím

Lá cẩm đỏ (100 g)

Trích ly lần 1 (90°C, 40 phút)

Tỉ lệ dung môi/nguyên liệu

= 2/1 (v/w)

Nước

(200 ml)

Lọc 1 (giấy lọc)

Trích ly lần 2 (90°C, 20 phút)

Tỉ lệ dung môi/nguyên liệu

= 3/2 (v/w)

Bã 1

Dịch chiết 2

Nước (150 ml)

Dịch chiết màu đỏ

Dịch chiết 1

Dịch chiết tổng

Dịch chiết

màu tím

Bã 2

Lọc 2 (giấy lọc)

Phối trộn

* Trích ly lần 1:

Lá cẩm đỏ và cẩm tím được rửa sạch, để ráo và trích ly bằng dung môi là nước trong bể ổn nhiệt ở 90°C trong 40 phút theo tỷ lệ dung môi/nguyên liệu = 2/1 (ml/g)

* Lọc 1:

Sau khi trích ly, tiến hành quá trình lọc hỗn hợp thu được qua 2 giai đoạn Giai đoạn đầu lọc thô bằng giấy lọc nhằm thu lại phần bã lớn để sử dụng cho quá trình tiếp theo Dịch chiết thô thu được sau giai đoạn đầu được lọc lại bằng giấy lọc nhằm loại bỏ các loại cặn nhỏ còn sót lại và thu dịch chiết màu tím (hoặc màu đỏ) trong, gọi là dịch chiết 1

* Trích ly lần 2:

Phần bã thu được từ giai đoạn đầu của quá trình lọc 1 được trích ly lần thứ 2 với 150 ml nước cho 100 g nguyên liệu lá cẩm tươi ban đầu, trong bể ổn nhiệt ở 90°C, thời gian 20 phút