Nghiên cứu thu nhận chất màu tự nhiên từ hạt màu điều (Bixa Orellana L.) bằng phương pháp trích ly

Bài viết tiến hành khảo sát và xây dựng được quy trình trích ly hạt điều màu thích hợp thông qua các bước như xây dựng điều kiện trích ly, khảo sát quá trình thu bột màu, đánh giá tính chất của bột màu... Để nắm chi tiết hơn nội dung nghiên cứu mời các bạn cùng tham khảo bài viết.

JSLHU JSLHU JOURNAL OFSCIENCE SCIENCE JOURNAL OF http://tapchikhdt.lhu.edu.vn Tạp chí Khoa học Lạc Hồngwww.jslhu.edu.vn 2020, 9, 057-060 Tạp chí Khoa học Lạc Hồng 2020, 8, 1-6 OF LAC UNIVERSITY OFHONG LAC HONG UNIVERSITY NGHIÊN CỨU THU NHẬN CHẤT MÀU TỰ NHIÊN TỪ HẠT MÀU ĐIỀU (BIXA ORELLANA L.) BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRÍCH LY Reseach on receiving natural colorant from annatto seeds (Bixa Orellana L.) by extraction method Phan Kim Anh1, Nguyễn Thái Thanh Trúc1, Ngơ Đình Hồng Diễm2, Nguyễn Huỳnh Bạch Sơn Long1 1Khoa kimanh@lhu.edu.vn,1 Kỹ Thuật Hóa Học – Môi Trường Trường Đại học Lạc Hồng, Đồng Nai, Việt Nam 2Khoa Dược Trường Đại học Lạc Hồng, Đồng Nai, Việt Nam TÓM TẮT Màu điều hay điều nhuộm loại nhiệt đới có nguồn gốc từ Nam Trung Mỹ, biết đến loại có hoạt tính sinh học đáng q, đặc biệt hạt từ trái màu điều có màu đỏ cam với thành phần bixin norbixin Hạt điều màu chiết tách phương pháp trích ly với dung môi-nước với nồng độ ethanol 80o; tỉ lệ ngun liệu/dung mơi: 1/18 (g/mL); nhiệt độ trích ly: 800C với thời gian trích ly 120 phút Cao màu sau đuổi dung môi đem phối trộn với chất mang với tỉ lệ chất mang/cao màu 1/10 (g/ml) đem sấy 70 oC để thu bột màu TỪ KHÓA: Hạt màu điều, bixin, chất màu tự nhiên; trích ly ABSTRACT Annatto (Bixa orellana) is a tropical plant originating from South and Central America, known as a plant with valuable biological activity, especially seeds from annatto fruit with the orange -red pigment are bixin and norbixin In this paper the annatto seeds were extracted by ethanol 80 o; solid to solvent ratio (1/18 g g/ml); extraction temperature (800C) and extraction time (120 min) Extract will be mixed with the carrier with a ratio of 1/10 (g/ml) and dried at 70°C to obtain a pigment powder KEYWORDS: Annatto seeds, bixin; natural colorant ĐẶT VẤN ĐỀ Màu điều (Bixa orellana) loài nhiệt đới, có nguồn gốc từ Nam Trung Mỹ, hoa màu trắng hồng nhạt, hình cầu có nhiều gai mềm, bên chứa từ 30 – 45 hạt bao bọc lớp màng nhầy màu đỏ cam (Denise Raddatz-Mota et al, 2017) Nhờ diện thành phần hóa học như: carotenoid, apocarotenoid, sterol, hợp chất dầu, mono-, sesqui- triterpenoid… phận hạt, làm cho màu điều có nhiều tác dụng khác như: kháng khuẩn, kháng nấm, chống oxi hóa, chống dị ứng, chống ung thư tăng cường hỗ trợ tiêu hóa, kích thích thần kinh, chống co giật, giảm đau, điều trị tiêu chảy (Shahid-ul-Islam et al 2016) Do màu điều ứng dụng y học cổ truyền để điều trị chứng rối loạn tiêu hóa, dệt nhuộm để nhuộm sợi tơ tằm, sợi visco…, sản phẩm mỹ phẩm chống nắng đặc biệt Trong lĩnh vực thực phẩm màu điều sử dụng phụ gia thực phẩm có nguồn gốc tự nhiên Ủy ban chuyên gia Phụ gia thực phẩm (JECFA) FAO/WHO cho phép sử dụng với liều lượng từ – 2.5mg/kg thể trọng/ngày Màu điều phép sử dụng loại thực phẩm bánh snack, sản phẩm đùn loại ngũ cốc ăn sáng, ngồi cịn sử dụng loại gia vị ( Renata RiveraMadrid et al 2016) nhờ có chứa thành phần carotenoid bixin (cis-bixin phần trans-bixin) norbixin tạo màu đỏ cam cho sản phẩm ((Shahid-ul-Islam et al 2016) Tại Việt Nam màu điều trồng rải rác tỉnh thành nước sử dụng phổ biến dạng chế phẩm thô như: hạt màu điều sấy khô, xay nhuyễn phối hợp với thành phần khác tạo thành bột cà ri Tuy nhiên có số bất lợi trình sử dụng chế phẩm ảnh hưởng đến cảm quan sản phẩm thực phẩm Bằng cách sử dụng dung môi ethanol thực phẩm để trích ly thành phần chất màu có hạt màu điều với mục đích thu nhận tạo sản phẩm bột màu tự nhiên tiện lợi cho người sử dụng, góp phần hạn chế tác hại từ phẩm màu tổng hợp đến sức khỏe người NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 2.1 Nguyên liệu Hạt điều màu thu mua thành phố Bn Ma Thuột, Tỉnh Đắklắk (hình 1) Hình Hạt điều màu 2.2 Thực nghiệm Hạt điều màu thu mua Đắk Lắk tiến hành thí nghiệm đánh giá chất lượng nguyên liệu bao gồm độ ẩm độ tro Sau đó, hạt (5g) trích ly dung mơi ethanol nhằm khảo sát quy trình trích ly hạt điều màu thích hợp Các yếu tố khảo sát bao gồm nồng độ dung môi sử dụng, tỉ lệ ngun liệu/dung mơi, thời gian trích ly, số lần trích ly số lần trích ly Received:June, 12th, 2018 Accepted: August, 5th, 2018 *Corresponding Author Email: kimanh@lhu.edu.vn; thanhtruc@lhu.edu.vn Tạp chí Khoa học Lạc Hồng 57 Phan Kim Anh, Nguyễn Thái Thanh Trúc, Ngơ Đình Hồng Diễm, Nguyễn Huỳnh Bạch Sơn Long Dịch chiết thu sau loại bỏ dung môi tiến hành phối trộn với chất mang với tỉ lệ khác đem sấy để thu bột màu 2.3 Phương pháp phân tích Đánh giá độ ẩm nguyên liệu phương pháp sấy đến khối lượng khơng đổi theo sử dụng cân phân tích ẩm hồng ngoại Kern DBS 60-3 độ tro nguyên liệu xác định phương pháp nung 600 oC khối lượng không đổi Dịch màu trích ly quét phổ UV-Vis vùng bước sóng từ 400 đến 550nm máy đo UV-VIS Genesys – 10S kết hợp với phương pháp đo màu ngoại quan theo hệ màu LCh máy đo màu Lovibond LC100 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3.1 Đánh giá tính chất ngun liệu Ngun liệu có độ ẩm độ tro trung bình tương ứng 1,42% 4.52% Phổ hấp thu dịch chiết hạt màu điều dung mơi ethanol 96o (hình 2) có đỉnh hấp thu cực đại bước sóng 425nm, 457nm 485nm cho thấy có mặt chất màu bixin dịch chiết (Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives, 67th meeting 2006) Hình Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng nồng độ dung môi đến giá trị L, C, h dịch chiết Từ đồ thị hình cho thấy nồng độ ethanol tăng dần từ 20o đến 80o, có tăng dần độ hấp thu dịch chiết Tuy nhiên nồng độ ethanol tăng đến 96o, xảy giảm nhẹ độ hấp thu dịch chiết Tương đồng với điều này, kết đo màu LCh (hình 4) cho thấy giảm dần cường độ màu C tăng dần góc màu h tương ứng với màu sắc dịch chiết thay đổi từ đỏ sang vàng nồng độ ethanol giảm (hình 5) Hình Ảnh hưởng nồng độ dung mơi đến màu sắc dịch chiết Hình Phổ hấp thu dịch chiết ethanol 96o 3.2 Xây dựng điều kiện trích ly Ứng với tăng dần nồng độ ethanol cho thấy có gia tăng giá trị độ hấp thu bước sóng 485nm (hình 3) thay đổi giá trị L, C, h (hình 4) Kết đo độ hấp thu dịch chiết thay đổi tỉ lệ dung mơi (hình 6) cho thấy tỷ lệ nguyên liệu/dung môi 1/18 (g/mL) cho hàm lượng chất màu cao khác biệt với hàm lượng tương ứng với tỷ lệ cịn lại Có thể thấy, tăng tỉ lệ dung mơi làm cho tiếp xúc, thẩm thấu hịa tan thành phần nguyên liệu vào dung mơi tốt làm tăng độ hấp thu dịch chiết Hình Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng tỷ lệ nguyên liệu/dung môi đến độ hấp thu dịch màu bước sóng 485nm Hình Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng nồng độ dung môi đến độ hấp thụ dịch màu bước sóng 485nm 58 Tạp chí Khoa học Lạc Hồng Khi khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ thời gian trích ly đến độ hấp thu dịch màu cho thấy tăng nhiệt độ thời gian trích ly làm tăng độ hấp thu (hình 7, 8) Nghiên cứu thu nhận chất màu tự nhiên từ hạt màu điều (Bixa OrellanaLl.) phương pháp trích ly dần khối lượng chất mang giúp cho trình tạo bột màu dễ dàng hơn, giảm thời gian sấy nhiên làm giảm độ hấp thu giảm khả bao phủ chất màu lên chất mang (hình 10) Hình Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng nhiệt độ đến độ hấp thu dịch màu 485nm Hình 10 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng tỉ lệ chất mang/cao màu đến độ hấp thu dịch màu bước sóng 485nm Với tỉ lệ chất mang/dịch chiết 1/10 (g/ml) tiến hành sấy nhiệt độ tăng dần từ 60 đến 90 oC cho thấy có giảm giá trị độ hấp thu phân hủy chất màu nhiệt độ cao (hình 11) Hình Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng thời gian đến độ hấp thu dịch màu bước sóng 485nm Tuy nhiên, để tránh phân hủy chất màu tiếp xúc nguyên liệu với dung môi thời gian dài nhiệt độ cao chọn nhiệt độ thời gian trích ly thích hợp tương ứng 80oC 120 phút 3.3 Khảo sát trình thu bột màu Cao màu sau đuổi dung môi thiết bị cô quay chân không đem phối trộn với chất mang với tỉ lệ chất mang/cao màu 1/10 (g/ml), tiến hành sấy khơ Phổ UVVis dung dịch bột màu có đỉnh hấp thu rõ rệt bước sóng 425nm, 457nm 485nm (hình 9) chứng tỏ có diện chất màu Hình 11 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng nhiệt độ sấy đến độ hấp thu bột màu bước sóng 485nm 3.4 Đánh giá tính chất bột màu Bột màu thu có đặc tính sau:dạng bột mịn, hạt rời rạc, có màu đỏ thẫm, khơng mùi (hình 12) Hình 12 Ngoại quan sản phẩm bột màu Hình Phổ UV-Vis mẫu bột màu với tỉ lệ phối trộn chất mang/cao màu 1/10 (g/ml) Ứng với thay đổi tỉ lệ chất mang/cao màu từ 1/10; 3/10; 5/10; 7/10; 9/10 (g/ml) cho giá trị độ hấp thu tương ứng đồ thị hình 10 qua thấy tăng Theo kết kiểm nghiệm mã số KT3-065663BTP7, ngày 23/11/2017 không phát chì, cadimi, thủy ngân mẫu gửi phân tích Tuy hàm lượng asen tổng số 0.03mg/kg, so với quy chuẩn kỹ thuật quốc gia phụ gia thực phẩm – phẩm màu (QCVN 4-10 : 2010/BYT) cho phép hàm lượng asen có hạt điều màu khơng q Tạp chí Khoa học Lạc Hồng 59 Phan Kim Anh, Nguyễn Thái Thanh Trúc, Ngơ Đình Hồng Diễm, Nguyễn Huỳnh Bạch Sơn Long mg/kg, nên mẫu bột điều màu thu đạt yêu cầu hàm lượng kim loại nặng Sản phẩm bột màu định hướng phối vào sản phẩm xúc xích chay mì sợi cho màu sắc bắt mắt ổn định thời gian lưu trữ (hình 13) CẢM ƠN Xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu Trường Đại Học Lạc Hồng, Ban lãnh đạo Khoa Kỹ thuật Hóa học Môi trường tạo điều kiện thời gian sở vật chất cho thực đề tài Cám ơn sinh viên Nguyễn Đức Hải Nguyễn Hồng Thủy Triều hỗ trợ q trình làm thí nghiệm TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Denise Raddatz-Mota, Laura J Pe´rez-Flores, Fernando Carrari, Jose´ A Mendoza-Espinoza, Fernando Dı´az de Leo´n-Sa´nchez, Luis L Pinzo´n-Lo´pez, Gregorio GodoyHerna´ndez, Fernando Rivera-Cabrera (2017) Achiote (Bixa orellana L.): A natural source of pigment and vitamin E, J Food Sci Technol (May 2017) 54(6):1729–1741 Hình 13 Bột màu phối vào sản phẩm xúc xích mì sợi KẾT LUẬN Đề tài khảo sát xây dựng quy trình trích ly hạt điều màu thích hợp sau: dung mơi trích ly ethanol 80o, tỉ lệ nguyên liệu/dung môi: 1/18 (g/ml), nhiệt độ chiết: khoảng 80oC, thời gian chiết: 120 phút với số lần chiết lần Dịch trích ly sau loại bỏ dung môi để thu cao màu tiến hành phối trộn với dextrin theo tỉ lệ 1/10 (g/ml) sấy khô 70 oC thu bột có màu đỏ thẫm, có hàm lượng kim loại nặng mẫu bột điều màu màu đạt tiêu chuẩn (QCVN 4-10 : 2010/BYT) phụ gia thực phẩm – phẩm màu, có khả ứng dụng làm bột màu sản phẩm xúc xích, mì sợi, nấu ăn gia đình mang lại tính tiện lợi cao cho người tiêu dùng 60 Tạp chí Khoa học Lạc Hồng [2] Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO) (2006), Combined Compendium of Food Additive Specifications, in: 67th Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives, vol 3, 2006, p 11 [3] Renata Rivera-Madrid, Margarita Aguilar-Espinosa, Yair Cárdenas-Conejo and Luz E Garza-Caligaris (2016), Carotenoid Derivates in Achiote (Bixa orellana) Seeds: Synthesis and Health Promoting Properties, Frontiers in Plant Science, September 2016 | Volume 7, Article 1406 [4] Shahid-ul-Islam, Luqman J Rather, Faqeer Mohammad (2016), “Phytochemistry, biological activities and potential of annatto in natural colorant production for industrial applications – A review”, Journal of Advanced Research, 7(2016), 499-514  ... gian trích ly đến độ hấp thu dịch màu cho thấy tăng nhiệt độ thời gian trích ly làm tăng độ hấp thu (hình 7, 8) Nghiên cứu thu nhận chất màu tự nhiên từ hạt màu điều (Bixa OrellanaLl.) phương pháp. .. định phương pháp nung 600 oC khối lượng khơng đổi Dịch màu trích ly qt phổ UV-Vis vùng bước sóng từ 400 đến 550nm máy đo UV-VIS Genesys – 10S kết hợp với phương pháp đo màu ngoại quan theo hệ màu. .. OrellanaLl.) phương pháp trích ly dần khối lượng chất mang giúp cho trình tạo bột màu dễ dàng hơn, giảm thời gian sấy nhiên làm giảm độ hấp thu giảm khả bao phủ chất màu lên chất mang (hình 10) Hình