Nghiên cứu tách chiết anthocyanin từ củ khoai lang tím có hỗ trợ siêu âm

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM NGUYỄN THI ̣LAN HƢƠNG TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CƢ́U TÁCH CHIẾT ANTHOCYANIN TƢ̀ CỦ KHOAI LANG TÍM CÓ HỖ TRỢ SIÊU ÂM KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên ngành : Công nghê ̣thƣ̣c phẩ m Khoa : CNSH - CNTP Khóa học : 2013 - 2017 Thái Nguyên - 2017 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM NGUYỄN THI ̣LAN HƢƠNG TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CƢ́U TÁCH CHIẾT ANTHOCYANIN TƢ̀ CỦ KHOAI LANG TÍM CÓ HỖ TRỢ SIÊU ÂM KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên ngành : Công nghê ̣ thƣ̣c phẩ m Khoa : CNSH - CNTP Khóa học : 2013 - 2017 Ngƣời hƣớng dẫn : ThS Nguyễn Đức Hạnh ThS Phạm Thị Vinh Thái Nguyên - 2017 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng, số liệu kết nghiên cứu khóa luận trung thực chƣa đƣợc sử dụng Tôi xin cam đoan, giúp đỡ cho việc thực khóa luận đƣợc cảm ơn thông tin đƣợc trích dẫn chuyên đề đƣợc ghi rõ nguồn gốc Thái Nguyên, ngày 30 tháng năm 2017 Sinh viên Nguyễn Thị Lan Hƣơng ii LỜI CẢM ƠN Khóa luận tốt nghiệp đƣợc thực môn bảo quản chế biến Viện nghiên cứu rau trung ƣơng dƣới hƣớng dẫn Ths Nguyễn Đức Hạnh - Phó trƣởng mơn Bảo quản chế biến, Viện nghiên cứu rau Trung ƣơng Ths Phạm Thị Vinh - Giảng viên Khoa Công nghệ sinh học - Công nghệ thực phẩm, Đại Học Nơng Lâm Thái Ngun Để hồn thành khóa luận với cố gắng nỗ lực thân, em nhận đƣợc nhiều giúp đỡ động viên cá nhân tập thể Trƣớc tiên, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Ths Nguyễn Đức Hạnh cô giáo Ths Phạm Thị Vinh, ngƣời tận tình hƣớng dẫn giúp đỡ em suốt trình thực khóa luận tốt nghiệp Em xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc đến thầy cô giáo giảng dạy em bốn năm học vừa qua, kiến thức mà em nhận đƣợc giảng đƣờng đại học hành trang giúp em vững bƣớc trong tƣơng lai Bên cạnh đó, em xin gửi lời cảm ơn chân thành thầy cô khoa nhiệt tình giúp đỡ chia sẻ kinh nghiệm để em có điều kiện thuận lợi hồn thành khóa luận tốt nghiệp Cuối cùng, em xin gửi lời biết ơn sâu sắc tới gia đình bạn bè, ngƣời bên động viên, khích lệ, tạo điều kiện cho em suốt thời gian học tập, thực khóa luận tốt nghiệp, giúp đỡ em vƣợt qua khó khăn thời gian vừa qua Em xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, ngày 30 tháng năm 2017 Sinh viên Nguyễn Thị Lan Hƣơng iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC BẢNG vi DANH MỤC HÌNH vii DANH MỤC CỤM TỪ VIẾT TẮT viii PHẦN 1: MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề .1 1.2 Mục đích nghiên cứu .2 1.3 Yêu cầu nghiên cứu .2 1.4 Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn 1.4.1 Ý nghĩa khoa học .2 1.4.2 Ý nghĩa thực tiễn PHẦN 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 2.1 Giới thiệu khoai lang tím 2.1.1 Nguồn gốc đặc điểm khoai lang tím .3 2.1.2 Thực trạng phân bố, thu hoạch 2.1.3 Thành phần hóa học khoai lang tím 2.1.4 Công dụng khoai lang tím 2.1.5 Tình hình sản xuất tiêu thụ khoai lang giới Việt Nam .7 2.1.5.1 Tình hình sản xuất tiêu thụ khoai lang giới 2.1.5.2 Tình hình sản xuất tiêu thụ khoai lang Việt Nam 10 2.2 Hợp chất anthocyanin 11 2.2.1 Giới thiệu anthocyanin 11 2.2.2 Chiết tách hợp chất màu anthocyanin 12 2.2.3 Cấu trúc đặc tính anthocyanin 13 2.2.4 Tính chất hóa lý, hóa học anthocyanin 14 2.2.5 Đặc tính quang phổ 16 iv 2.2.6 Tình hình nghiên cứu anthocyanin giới nƣớc .16 2.2.7 Ứng dụng anthocyanin .17 2.3 Sóng siêu âm .18 2.3.1 Giới thiệu sóng siêu âm .18 2.3.1.1 Khái niệm 18 2.3.1.2 Phân loại 19 2.3.1.3 Thiết bị phát sóng siêu âm 20 2.3.1.4 Nguyên tắc chế hoạt động siêu âm 21 2.3.1.5 Ứng dụng sóng siêu âm 22 2.3.1.6 Ƣu nhƣợc điểm sóng siêu âm 24 PHẦN 3: NGUYÊN LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26 3.1 Đối tƣợng, vật liệu, thời gian địa điểm nghiên cứu 26 3.1.1 Đối tƣợng nghiên cứu .26 3.1.2 Thời gian địa điểm nghiên cứu 26 3.2 Hóa chất, thiết bị, dụng cụ 26 3.2.1 Hóa chất 26 3.2.2 Thiết bị, dụng cụ phòng thí nghiệm 26 3.3 Nội dung nghiên cứu 26 3.4 Phƣơng pháp nghiên cứu 27 3.4.1 Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm 27 3.4.1.1 Thí nghiệm cho nội dung 1: Xác định kích thƣớc nguyên liệu thích hợp trình chiết anthocyanin từ củ khoai lang tím 27 3.4.1.2 Các thí nghiệm cho nội dung 2: Xác định hệ dung mơi thích hợp q trình tách chiết anthocyanin từ củ khoai lang tím có hỗ trợ siêu âm 28 3.4.1.3 Thí nghiệm cho nội dung 3: Xác định ảnh hƣởng tỷ lệ dung mơi/ngun liệu đến q trình chiết tách anthocyanin 29 3.4.1.4 Các thí nghiệm cho nội dung 4: Xác định điều kiện siêu âm ảnh hƣởng đến trình chiết anthocyanin từ củ khoai lang tím 30 v 3.4.2 Phƣơng pháp xác định hàm lƣợng anthocyanin phƣơng pháp pH vi sai (TCVN 11028:2015) 31 3.4.3 Phƣơng pháp xử lý số liệu 33 PHẦN 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 34 4.1 Nghiên cứu xác định kích thƣớc nguyên liệu thích hợp tách chiết anthocyanin từ khoai lang tím có hỗ trợ siêu âm 34 4.2 Nghiên cứu xác định hệ dung mơi thích hợp trình tách chiết anthocyanin từ củ khoai lang tím có hỗ trợ siêu âm 35 4.2.1 Nghiên cứu ảnh hƣởng nồng độ dung môi ethanol đến hiệu suất tách chiết anthocyanin từ củ khoai lang tím có hỗ trợ siêu âm 35 4.2.2 Nghiên cứu xác định nồng độ HCl bổ sung trình tách chiết anthocyanin từ củ khoai lang tím có hỗ trợ siêu âm 36 4.3 Nghiên cứu ảnh hƣởng tỷ lệ dung môi/nguyên liệu đến trình chiết tách anthocyanin .38 4.4 Nghiên cứu ảnh hƣởng điều kiện siêu âm đến trình thu nhận anthocyanin .39 4.4.1 Khảo sát ảnh hƣởng thời gian siêu âm đến trình chiết tách anthocyanin từ củ khoai lang tím 39 4.4.2 Khảo sát ảnh hƣởng nhiệt độ siêu âm đến hiệu suất chiết tách anthocyanin từ củ khoai lang tím 40 4.5 Đề xuất quy trình sử dụng sóng siêu âm nhằm nâng cao hiệu tách chiết anthocyanin từ củ khoai lang tím 42 PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 44 5.1 Kết luận .44 5.2 Kiến nghị .44 PHẦN 6: TÀI LIỆU THAM KHẢO .45 I Tài Liệu Tiếng Việt 45 II Tài liệu tiếng Anh 45 vi DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Thành phần hóa học khoai lang tím 100g nguyên liệu tƣơi Bảng 2.2: Diện tích khoai lang giới (ha) Bảng 2.3: Năng suất khoai lang giới (tạ/ha) Bảng 2.4: Sản lƣợng khoai lang giới (tấn) Bảng 2.5: Diện tích, suất, sản lƣợng khoai lang số vùng nƣớc .10 Bảng 2.6: Một vài ứng dụng sóng siêu âm cơng nghệ thực phẩm 23 vii DANH MỤC HÌNH Hình 2.1: Khoai lang tím giống murasakimasari Hình 2.2: Những nguyên liệu chứa anthocyanin 12 Hình 2.3: Cấu trúc anthocyanins tự nhiên 14 Hình 2.4: Tần số sóng siêu âm 19 Hình 2.5: Các mức tần số sóng siêu âm .20 Hình 2.6: Bể rửa sóng siêu âm 20 Hình 4.1: Ảnh hƣởng kích thƣớc nguyên liệu đến khả tách chiết anthocyanin từ khoai lang tím có hỗ trợ siêu âm 34 Hình 4.2: Ảnh hƣởng nồng độ dung môi ethanol đến khả tách chiết anthocyanin từ củ khoai lang tím 36 Hình 4.3: Ảnh hƣởng nồng độ HCl bổ sung đến hàm lƣợng anthocyanin thu đƣợc từ cử khoai lang tím 37 Hình 4.4: Ảnh hƣởng tỷ lệ dung môi/nguyên liệu đến hiệu suất tách chiết anthocyanin từ củ khoai lang tím 38 Hình 4.5: Ảnh hƣởng thời gian siêu âm đến hiệu suất tách chiết anthocyanin từ củ khoai lang tím .40 Hình 4.6: Ảnh hƣởng nhiệt độ siêu âm đến hiệu suất chiết tách anthocyanin từ củ khoai lang tím .41 Hình 4.7: Quy trình tách chiết chất màu anthocyanin có hỗ trợ siêu âm dự kiến từ củ khoai lang tím 42 viii DANH MỤC CỤM TỪ VIẾT TẮT ANOVA : Analysis of variance (Phân tích phƣơng sai) USDA : United States Department of Agriculture (Bộ Nông Nghiệp Hoa Kỳ) Bộ NN&PTNT : Bộ Nông Nghiệp Phát Triển Nông Thôn FAO : Food and Agriculture Organization of the United Nations (Tổ chức Lƣơng thực Nông Nghiệp Liên Hiệp Quốc) TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam NXB : Nhà xuất STT : Số thứ tự CT : Công Thức cs : Cộng Dung dịch đệm PH=1, PH=4,5 Máy đo PH Dịch chiết với nồng độ ethanol Cân phân tích Máy quang phổ UV-Vis Máy sóng siêu âm Máy ly tâm PHỤ LỤC 3: XỬ LÝ SỐ LIỆU BẰNG PHẦN MỀM SAS 9.0 Xử lý số liệu xác định kích thƣớc nguyên liệu 21:46 Saturday, June 3, 2000 The ANOVA Procedure Class Level Information Class Levels Values Kich_thuoc_nguyen_lieu 1mm 2mm 3mm 4mm Number of observations 24 NOTE: All dependent variables are consistent with respect to the presence or absence of missing values However only 12 observations can be used in this analysis 21:46 Saturday, June 3, 2000 The ANOVA Procedure Dependent Variable: A A Source DF Model Error Sum of Squares Mean Square 0.00002692 0.00000897 0.00000400 Corrected Total 11 17.94 0.0007 0.00000050 0.00003092 R-Square Coeff Var Root MSE 0.870620 1.568444 0.000707 Source F Value Pr > F DF Anova SS Kich_thuoc_nguyen_li A Mean 0.045083 Mean Square F Value Pr > F 0.00002692 0.00000897 17.94 0.0007 21:46 Saturday, June 3, 2000 The ANOVA Procedure Dependent Variable: HL_anthocyanin_mg_1g_ HL anthocyanin(mg/1g) Source DF Model Error Corrected Total Sum of Squares Mean Square 0.00270208 0.00040155 11 0.00090069 F Value Pr > F 17.94 0.0007 0.00005019 0.00310363 R-Square Coeff Var Root MSE HL_anthocyanin_mg_1g_ Mean 0.870620 1.568444 0.007085 0.451705 Source DF Kich_thuoc_nguyen_li Anova SS Mean Square F Value Pr > F 0.00270208 0.00090069 17.94 0.0007 21:46 Saturday, June 3, 2000 The ANOVA Procedure t Tests (LSD) for A NOTE: This test controls the Type I comparisonwise error rate, not the experimentwise error rate Alpha 0.05 Error Degrees of Freedom Error Mean Square 5E-7 Critical Value of t 2.30600 Least Significant Difference 0.0013 Means with the same letter are not significantly different t Grouping Kich_thuoc_ Mean N nguyen_lieu A A A 0.0466667 2mm 0.0463333 1mm B 0.0443333 3mm C 0.0430000 4mm 21:46 Saturday, June 3, 2000 The ANOVA Procedure t Tests (LSD) for HL_anthocyanin_mg_1g_ NOTE: This test controls the Type I comparisonwise error rate, not the experimentwise error rate Alpha 0.05 Error Degrees of Freedom Error Mean Square 0.00005 Critical Value of t 2.30600 Least Significant Difference 0.0133 Means with the same letter are not significantly different t Grouping Kich_thuoc_ Mean N nguyen_lieu A A A 0.467569 2mm 0.464229 1mm B 0.444190 3mm C 0.430831 4mm Xử lý số liệu xác định nồng độ ethanol 21:56 Saturday, June 3, 2000 The ANOVA Procedure Class Level Information Class Levels n_ng_d ethanol Values 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 Number of observations 48 NOTE: All dependent variables are consistent with respect to the presence or absence of missing values However only 24 observations can be used in this analysis 21:56 Saturday, June 3, 2000 The ANOVA Procedure Dependent Variable: A A Sum of Squares Source DF Model 0.00035400 0.00005057 16 0.00000933 0.00000058 Error Corrected Total 23 Mean Square Coeff Var Root MSE 0.974312 1.142787 0.000764 DF n_ng_d ethanol 86.69 F Anova SS A Mean 0.066833 Mean Square F Value Pr > F 0.00035400 0.00005057 86.69 F 86.69 F 0.03553699 0.00507671 86.69 F 0.00013133 0.00004378 65.67 F 65.67 F 0.01318416 0.00439472 65.67 F 0.00000083 R-Square Source Sum of Squares Anova SS A Mean 0.077667 Mean Square F Value Pr > F 0.00005800 0.00001933 23.20 0.0003 10:18 Monday, June 5, 2000 The ANOVA Procedure Dependent Variable: HL_anthocyanin_mg_1g_ HL anthocyanin(mg/1g) Source DF Model Error Corrected Total Sum of Squares Mean Square 0.00582245 0.00066925 11 F Value Pr > F 0.00194082 23.20 0.0003 0.00008366 0.00649169 R-Square Coeff Var Root MSE HL_anthocyanin_mg_1g_ Mean 0.896907 1.175370 0.009146 Source DF ty_le_dungmoi_NL Anova SS 0.778168 Mean Square F Value Pr > F 0.00582245 0.00194082 23.20 0.0003 10:18 Monday, June 5, 2000 The ANOVA Procedure t Tests (LSD) for A NOTE: This test controls the Type I comparisonwise error rate, not the experimentwise error rate Alpha 0.05 Error Degrees of Freedom Error Mean Square 8.333E-7 Critical Value of t 2.30600 Least Significant Difference 0.0017 Means with the same letter are not significantly different t Grouping ty_le_ dungmoi_ Mean N NL A A A A A 0.0796667 16ml/g 0.0790000 14ml/g 0.0780000 12ml/g B 0.0740000 10ml/g 10:18 Monday, June 5, 2000 The ANOVA Procedure t Tests (LSD) for HL_anthocyanin_mg_1g_ NOTE: This test controls the Type I comparisonwise error rate, not the experimentwise error rate Alpha 0.05 Error Degrees of Freedom Error Mean Square 0.000084 Critical Value of t 2.30600 Least Significant Difference 0.0172 Means with the same letter are not significantly different ty_le_ dungmoi_ Mean N NL t Grouping A A A A A 0.798207 16ml/g 0.791527 14ml/g 0.781508 12ml/g B 0.741430 10ml/g Xử lý số liệu xác định thời gian siêu âm 22:51 Saturday, June 3, 2000 The ANOVA Procedure Class Level Information Class Levels thoi_gian Values 15phut 30phut 45phut 5phut Number of observations 24 NOTE: All dependent variables are consistent with respect to the presence or absence of missing values However only 12 observations can be used in this analysis 22:51 Saturday, June 3, 2000 The ANOVA Procedure Dependent Variable: A A Source DF Model Error thoi_gian Mean Square 0.00012825 0.00000800 Corrected Total Source Sum of Squares 11 0.00004275 F Anova SS A Mean 0.079250 Mean Square F Value Pr > F 0.00012825 0.00004275 42.75 F 0.00429154 42.75 F 0.01287463 0.00429154 42.75 F 0.00038200 0.00009550 130.23 F 130.23 F 0.03834783 0.00958696 130.23