Nghiên cứu chiết tách anthocyanin từ củ khoai lang tím và ứng dụng của nó

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HÓA PHAN THỊ DIỆU HIỀN NGHIÊN CỨU CHIẾT TÁCH ANTHOCYANIN TỪ CỦ KHOAI LANG TÍM VÀ ỨNG DỤNG CỦA NĨ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN KHOA HỌC Đà Nẵng - 2018 Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS TS Lê Tự Hải ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HÓA NGHIÊN CỨU CHIẾT TÁCH ANTHOCYANIN TỪ CỦ KHOAI LANG TÍM VÀ ỨNG DỤNG CỦA NĨ KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN KHOA HỌC Sinh viên thực : Phan Thị Diệu Hiền Lớp : 14CHP Giáo viên hướng dẫn : PGS TS Lê Tự Hải Đà Nẵng - 2018 SVTH: Phan Thị Diệu Hiền Page Luận văn tốt nghiệp ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HÓA NHIỆM VỤ K Họ tên sinh viên: Phan Thị Diệu Hiền Lớp : 14CHP Tên đề tài: Nghiên cứu chiết tách Anthocyanin từ củ khoai lang tím ứng dụng Ngun liệu, thiết bị, dụng cụ hóa chất 2.1 Nguyên liệu: Khoai lang tím chợ Đống Đa, Đà Nẵng 2.2 Thiết bị: Máy đo quang UV-VIS hãng Thermo (Đức), tủ sấy, lò nung, bếp cách thủy, máy pH, cân phân tích 2.3 Dụng cụ: cốc thủy tinh, bình định mức, bát sứ, chén sứ, cối sứ, chày sứ, bóp cao su, pipet loại, đũa thủy tinh, phễu lọc, giấy lọc 2.4 Hóa chất: Rượu etylic, dung dịch HCl đậm đặc, Dung dịch amoniac, nước cất lần hóa chất thơng dụng PTN Nội dung nghiên cứu • Nghiên cứu lựa chọn điều kiện tối ưu trình xử lý mẫu để chiết tách anthocyanin từ khoai lang tím • Ứng dụng làm giấy thị an toàn phân tích hóa học Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Lê Tự Hải Thời gian nhận đề tài: 9/2017 Thời gian hoàn thành đề tài: 3/2018 Chủ nhiệm khoa Giảng viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS TS Lê Tự Hải Sinh viên hoàn thành nộp báo cáo cho Khoa ngày……tháng……năm 2018 Kết điểm đánh giá Ngày tháng… năm 2018 CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG (Ký ghi rõ họ tên) SVTH: Phan Thị Diệu Hiền Page Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS TS Lê Tự Hải MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH DANH MỤC CÁC BẢNG LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1.Khoai lang 1.1.1 Định nghĩa 1.1.2 Nguồn gốc 1.1.3 Đôi nét khoai lang tím 1.2.Anthocyanin 1.2.1 Giới thiệu 1.2.2 Cấu trúc 1.2.3 Tính chất vật lý 1.2.4 Tính chất hóa học 1.2.5 Tác dụng sinh học Anthocyanin 1.3.Tổng quan chất thị 1.4.Kỹ thuật chiết tách hợp chất hữu 1.4.1 Phương ph 1.4.2 Phương pháp kết tinh 1.4.3 Phương pháp chưng cất CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1.Nguyên liệu, hóa chất, dụng cụ SVTH: Phan Thị Diệu Hiền Page Luận văn tốt nghiệp 2.1.1 N 2.1.2 H 2.1.3 D 2.2 Sơ đồ nghiên cứu 2.3 Phương pháp nghiên cứu 2.3.1 Phương pháp xác định số tiêu hóa lí khoai lang tím 2.3.2 Khảo sát số yếu tố ảnh hưởng đến trình chiết Anthocyanin CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3.1 Chỉ tiêu hóa lý khoai lang tím 3.1.1 Độ ẩm khoai lang tím 3.1.2 Xác định hàm lượng hữu phương pháp tro hóa mẫu 3.2 Nghiên cứu chiết tách Anthocyanin 3.2.1 Q 3.2.2 Xác định bước sóng hấp thụ cực đại 3.2.3 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình chiết tách Anthocyanin 3.3 Nghiên cứu ảnh hưởng pH đến màu 3.4 Ứng dụng anthocyanin làm giấy trường 3.4.1 Xác định thời gian tẩm dịch màu lên giấy KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO SVTH: Phan Thị Diệu Hiền Page Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS TS Lê Tự Hải DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu STT hình 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 2.1 2.2 3.1 3.2 10 3.3 11 3.4 12 3.5 13 3.6 14 3.7 15 3.8 16 3.9 17 3.10 18 3.11 19 3.12 20 3.13 SVTH: Phan Thị Diệu Hiền Page Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS TS Lê Tự Hải DANH MỤC CÁC BẢNG STT Số hiệu bảng 1.1 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 SVTH: Phan Thị Diệu Hiền Page Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS TS Lê Tự Hải Bảng 3.4 Thời gian tối ưu chiết tách Anthocyanin STT Mật độ quang (A) Hình 3.5 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng thời gian đến trình chiết tách Nhận xét: Từ kết thu Bảng 3.4, ta thấy thời gian chiết tách chất màu tăng mật độ quang tăng Khi thay đổi thời gian chiết từ 45phút đến 75 phút mật độ quang tăng mạnh, nên hàm lượng anthocyanin tăng nhanh Tuy nhiên, tăng từ 75phút đến 90 phút, 105 phút mật độ quang có tăng tăng chậm không đáng kể, đồng thời lượng tăng giảm dần Do đó, chúng tơi chọn thời gian tối ưu cho trình chiết anthocyanin 75 phút hệ dung môi etanol/nước (1:1, 1% HCl) Thời gian sử dụng cho trình nghiên cứu SVTH: Phan Thị Diệu Hiền Page 38 Luận văn tốt nghiệp 3.2.3.3 GVHD: PGS TS Lê Tự Hải Khảo sát tỉ lệ Rắn/Lỏng Để khảo sát tỉ lệ tối ưu cho trình chiết tách Anthocyanin, tiến hành chiết tách với tỉ lệ rắn/lỏng khác Cân mẫu khoai lang tím cho vào cốc thủy tinh khô chuẩn bị sẵn với tỉ lệ rắn/lỏng (g/mL) sau: 1:1, 1:2, 1:3, 1:4và tiến hành ngâm thời gian khảo sát nhiệt độ phòng Sau ngâm chiết xong, lọc chân không thu dịch chiết Đem dịch chiết thu pha lỗng 25 lần, sau tiến hành đo mật độ quang Kết thể Bảng 3.5 Hình 3.6 Bảng 3.5 Tỉ lệ Rắn/Lỏng STT Mật độ quang (A) Hình 3.6 Đồ thị biểu diễn kết khảo sát tỉ lệ R/L SVTH: Phan Thị Diệu Hiền Page 39 Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS TS Lê Tự Hải Nhận xét: Kết thu Bảng 3.5 Hình 3.6, chúng tơi nhận thấy với tỉ lệ rắn/lỏng từ 1:3 đến 1:4, độ hấp thụ màu dịch chiết tăng dần khơng đáng kể Vì vậy, dựa vào độ hấp thụ màu chọn tỉ lệ rắn/lỏng tối ưu cho trình chiết anthocyanin 1:3 3.2.3.4 Khảo sát nhiệt độ Để khảo sát nhiệt độ tối ưu cho trình chiết tách Anthocyanin, tiến hành chiết tách số mốc nhiệt độ khác Cân mẫu 20g khoai lang tím cho vào cốc thủy tinh khô chuẩn bị sẵn o o tiến hành ngâm mức nhiệt độ khác nhau: nhiệt độ phòng, 45 C, 55 C, o o o 65 C,75 C,85 C Sau ngâm chiết xong, lọc chân không thu dịch chiết Đem dịch chiết thu pha loãng 25 lần, sau tiến hành đo mật độ quang Kết thể theo Bảng 3.6 Hình 3.7 Bảng 3.6 Nhiệt độ độ hấp thụ màu trình chiết STT SVTH: Phan Thị Diệu Hiền Page 40 Mật độ quang (A) Luận văn tốt nghiệp Hình 3.7 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng nhiệt độ đến việc chiết tách anthocyanin Nhận xét: Khi tăng nhiệt độ làm giảm độ nhớt đồng thời tăng tốc độ khuếch tán tạo điều kiện thuận lợi cho việc hòa tan chất từ dung mơi vào ngun liệu Do đó, mật độ quang dịch chiết tăng dần Tuy nhiên, mật độ o quang cao 65 C, điều phù hợp với tính chất đặc trưng anthocyanin o o hòa tan tốt nước ấm.Tại 75 C , 85 C mật độ quang bắt đầu giảm dần nhiệt độ cao anthocyanin bị phân hủy Cho nên, để giảm bớt phân hủy nhiệt đến mức thấp thường ta tiến hành nhiệt độ vừa phải Trong đề tài o này, chọn nhiệt độ chiết 65 C trình nghiên cứu 3.3 Nghiên cứu ảnh hưởng pH đến màu anthocyanin Cách tiến hành - Pha dung dịch đệm phosphat có pH từ pH=1 đến pH=12 ✓ Đệm pH=1: Hòa tan 0,895g dinatri hydrophosphat khan 0,340g kali dihydrophosphat nước vừa đủ 100mL Điều chỉnh pH acid phosphoric ✓ Đệm pH=2: Hòa tan 0,895g dinatri hydrophosphat khan 0,340g kali dihydrophosphat nước vừa đủ 100mL Điều chỉnh pH acid phosphoric SVTH: Phan Thị Diệu Hiền Page 41 Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS TS Lê Tự Hải ✓ Đệm pH=3: Pha lỗng dung dịch có pH=2 thành 10 lần thu dung dịch có pH=3 ✓ Đệm pH=4: Hòa tan 6,80g kali dihydrophosphat nước vừa đủ 100mL Điều chỉnh pH natri hydroxyd 10M ✓ Đệm pH=5: Hòa tan 0,272g kali dihydrophosphat 80mL nước.Điều chỉnh pH dung dịch kalihydroxyd 1M định mức đến 100mL ✓ Đệm pH=6: Hòa tan 0,68g natri hydrophosphat nước vừa đủ 100mL Điều chỉnh pH dung dịch natri hydroxyd 10M ✓ Đệm pH=7: Hòa tan 0,518g dinatri hydrophosphat khan 0,365g natri dihydrophosphat 95mL nước, chỉnh pH acid phosphorid điều chỉnh mực nước đến 100mL ✓ Đệm pH=8: Hòa tan 13,61g kali dihydrophosphat nước, điều chỉnh pH dung dịch natri hydroxyd 10M, định mức đến vạch 100mL ✓ Đệm pH=9: Hòa tan 1,74g kali dihydrophosphat 80mL nước, điều chỉnh pH dung dịch kali hydroxyd 1M, điều chỉnh đến vạch 100mL ✓ Đệm pH=10 đến pH= 14: Hòa tan 1,74g kali dihydrophosphat 80mL nước Điều chỉnh pH dung dịch kali hydroxyd 1M, điều chỉnh đến vạch 100mL Bảng 3.7 Màu dung dịch anthocyanin pH khác Dung dịch Màu Dung dịch Màu Dung dịch Màu SVTH: Phan Thị Diệu Hiền Page 42 Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS TS Lê Tự Hải Hình 3.8 Màu Anthocyanin pH =1 đến pH=12 Như vậy, màu anthocyanin thay đổi pH môi trường chuyển từ acid sang base giống thị acid-base khác (phenolphtalein metyl da cam) Chứng tỏ anthocyanin có khả làm chất thị mơi trường 3.4 Ứng dụng anthocyanin làm giấy thị để phát nhanh pH môi trường ❖ Nguyên tắc: dựa thay đổi màu sắc anthocyanin theo giá trị pH khác 3.4.1 Xác định thời gian tẩm dịch màu lên giấy Thời gian ngâm tẩm dịch màu lên giấy có ý nghĩa quan trọng việc xác định điều kiện làm giấy thị Các mốc thời gian chọn 1, 10, 30, 70, 130, 150 giây Giấy sau ngâm tẩm dịch màu sấy khô nhiệt độ 40 C, vòng SVTH: Phan Thị Diệu Hiền Page 43 Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS TS Lê Tự Hải Hình 3.9 Quá trình ngâm tẩm giấy lọc Hình 3.10 Giấy lọc sau ngâm sấy khô Sau khảo sát, tiến hành làm giấy thị pH dịch chiết anthocyanin theo quy trình sau: Giấy lọc rửa acid HCl 0,1N, sau rửa nước cất dung dịch amoniac 5%, rửa lại nước cất sấy khô Ngâm tẩm giấy lọc dung dịch anthocyanin theo mốc thời gian chọn: 1, 10,30, 70, 130, 150 giây Sấy khô đến khối lượng không đổi bảo quản nơi mát, tránh tiếp xúc ánh sáng SVTH: Phan Thị Diệu Hiền Page 44 Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS TS Lê Tự Hải Hình 3.11 Giấy lọc ngâm 70 giây Hình 3.12 Giấy lọc ngâm 130 giây Hình 3.13 Giấy lọc ngâm 150 giây SVTH: Phan Thị Diệu Hiền Page 45 Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS TS Lê Tự Hải Qua kết quả, ta thấy thời gian tẩm dịch ảnh hưởng trực tiếp đến kết phát hiên pH giấy thị Nếu thời gian 130 giây, tăng thời gian ngâm tăng độ nhạy giấy Nhưng tăng đến 150 giây phát màu bắt đầu giảm Do vậy, thời gian ngâm tẩm giấy chọn 130 giây Sản phẩm thu có màu tím (mơi trường trung tính) Khi nhúng giấy thị anthocyanin vào môi trường acid, base, màu tím giấy nhanh chóng chuyển sang màu đỏ màu xanh Nhờ vào đổi màu nhanh chóng mơi trường trung tính, acid, base, giấy thị anthocyanin sử dụng để phát nhanh pH môi trường đặc biệt thực phẩm y học SVTH: Phan Thị Diệu Hiền Page 46 Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS TS Lê Tự Hải KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Trong trình nghiên cứu chúng tơi rút số kết luận sau đây: Xác định số tiêu hóa lí khoai lang tím - Độ ẩm chiếm 73,55% khối lượng nguyên liệu - Hàm lượng hữu chiếm 10,949% khối lượng nguyên liệu Xác định bước sóng hấp thụ cực đại anthocyanin khoai lang tím 525nm Xác định điều kiện tối ưu cho q trình chiết là: - Dung mơi tối ưu C2H5OH : H2O(1:1) (1% HCl) - Thời gian chiết tối ưu 75 phút o Nhiệt độ tối ưu 65 C Đã tạo giấy thị pH từ anthocyanin - - Kiến nghị Tiếp tục nghiên cứu chiết tách anthocyanin từ củ khoai lang tím để ứng dụng thử nhanh phát hàn the thực phẩm - Tiếp tục nghiên cứu xác định thành phần chất màu độ bền màu Anthocyanin chiết từ củ khoai lang tím SVTH: Phan Thị Diệu Hiền Page 47 Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS TS Lê Tự Hải TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt [1] Bộ y tế (2009), Dược điển Viêt Nam IV, nhà xuất y học, Hà Nội [2] Bộ y tế (2007), Hóa phân tích - tập – Phân tích hóa học, nhà xuất Y học, Hà Nội [3] Huỳnh Thị Kim Cúc, Phạm Châu Quỳnh, Nguyễn Thị Lan cộng (2004), : « Xác định hàm lượng anthocyanin số nguyên liệu rau phương pháp pH vi sai », Tạp chí Khoa Học Cơng Nghệ, Đại học Đà Nẵng [4] Phạm Thị Thanh Nhàn, Nguyễn Hữu Cường Lê Trần Bình (2011), « Tách chiết phân tích hàm lượng Anthocyanin mẫu thực vật khác », Tạp chí Sinh Học, 33(4), pp.79-85 [5] Nguyễn Thị Lan, Lê Thị Lạc Quyên (2006), « Nghiên cứu ảnh hưởng dung môi đến khả chiết tách chất màu Anthocyanin có độ màu cao từ dâu Hội An », Tạp chí Khoa Học Công Nghệ, Đại học Đà Nẵng, 44, pp 71-76 Internet [6] https://vi.wikipedia.org/wiki/Khoai_lang https://www.24h.com.vn/suc-khoe-doi-song/cong-dung-tuyet-voi-cua-khoai- [7] lang-tim-c62a525628.html [8] [9] https://en.wikipedia.org/wiki/Anthocyanin http://tuaf.edu.vn/khoacnsh/bai-viet/vai-tro-cua-anthocyanin-trong-doi-song- 2462.html [10] https://www.slideshare.net/lanhnguyen564/chuong6-26581669 [11] https://vi.wikipedia.org/wiki/Chưng_cất SVTH: Phan Thị Diệu Hiền Page 48 Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS TS Lê Tự Hải Tiếng anh [12] Cretu G.C, Morlock G.E (1 March 2014), “Analysis of anthocyanins in powdered berry extracts by planar chromatography linked with bioassay and mass spectrometry”, Food Chemistry, 146, pp 104 – 112 [13] Ovando A.C (2009), “ Chemical studies of anthocyanins: A review”, Food Chemistry, 113, pp 859 – 871 [14] Kumar Anil and Ashatha Singh (2012), “ Review on Hibicus rosa sinensis”, Pharmacy College, Itaura, Chandeshwar, Azamgarh, Uttar Pradesh, India, pp 534 – 538 [15] Xu Z, Howard L.R (2012), “Analysis Methods of Anthocyanins”, Analysis of Antioxidant – RichPhytochemicals, 5, pp 945 – 978 [16] Meenal Anil Kumar (2014), “Ameliorative Effect of Hibiscus rosa sinensis on Phenylhydrazine Induced Haematotoxicity”, International Journal of Innovative Research in Science, Engineering and Technology SVTH: Phan Thị Diệu Hiền Page 49 ... điều kiện chiết tách tối ưu Anthocyanin từ khoai lang tím - Nghiên cứu ứng dụng Anthocyanin làm giấy thị an tồn phân tích hóa học 3.1 Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng Củ khoai lang mua chợ... Diệu Hiền Lớp : 14CHP Tên đề tài: Nghiên cứu chiết tách Anthocyanin từ củ khoai lang tím ứng dụng Ngun liệu, thiết bị, dụng cụ hóa chất 2.1 Nguyên liệu: Khoai lang tím chợ Đống Đa, Đà Nẵng 2.2 Thiết... tím, cà tím, khoai lang tím, gạo nếp than, … Trong đó, khoai lang tím ngun liệu có hàm lượng Anthocyanin cao Nhiều nghiên cứu cho thấy Anthocyanin khoai lang tím khơng tạo màu tốt mà có tác dụng