Nghiên cứu quá trình trích ly anthogyanin từ đài hoa bụp giấm (hibiscus sabdariffal) trong hệ dung môi nước

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA VŨ THỊ THANH TÂM NGHIÊN CỨU Q TRÌNH TRÍCH LY ANTHOCYANIN TỪ ĐÀI HOA BỤP GIẤM (HIBISCUS SABDARIFFA L.) TRONG HỆ DUNG MÔI NƯỚC Chuyên ngành : Kỹ Thuật Hóa Hữu Cơ LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng năm 2009 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc -oOo Tp HCM, ngày tháng năm 2009 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: VŨ THỊ THANH TÂM Phái: Nữ Ngày, tháng, năm sinh: 12/09/1981 Nơi sinh: Tp Hồ Chí Minh Chun ngành: Cơng nghệ Hóa Học MSHV: 00507380 1- TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU Q TRÌNH TRÍCH LY ANTHOCYANIN TỪ ĐÀI HOA BỤP GIẤM (HIBISCUS SABDARIFFA L.) TRONG HỆ DUNG MÔI NƯỚC 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: nghiệm Khảo sát quy trình trích ly anthocyanin từ đài hoa bụp giấm quy mơ phịng thí Khảo sát quy trình trích ly anthocyanin từ đài hoa bụp giấm với hệ dung môi nước quy mô pilot - Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ, pH, ánh sáng đến độ bền màu anthocyanin - Kiểm tra hoạt tính kháng oxy hóa - Kiểm tra chất lượng bột màu sản phẩm 3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 30/06/2008 4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 06/07/2009 5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS TRẦN THỊ VIỆT HOA TS LÊ THỊ HỒNG NHAN Nội dung đề cương Luận văn Thạc sĩ Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) CHỦ NHIỆM BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH (Họ tên chữ ký) KHOA QL CHUYÊN NGÀNH (Họ tên chữ ký) I CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học : Cán chấm nhận xét : Cán chấm nhận xét : Luận văn thạc sĩ bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày tháng năm II LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn Cô Lê Thị Hồng Nhan, Cô Trần Thị Việt Hoa tồn thể q thầy tận tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức tạo điều kiện thuận lợi cho năm học trường Đại Học Bách Khoa suốt thời gian thực luận văn Tôi xin cảm ơn bạn thực luận văn Phịng thí nghiệm Kỹ thuật Hữu cơ, sinh viên Nguyễn Tấn Lộc, sinh viên Lý Hoàng Vũ anh chị đồng nghiệp Trường Đại Học Tơn Đức Thắng hỗ trợ tơi hồn thành tốt luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn quan tâm, động viên, giúp đỡ gia đình bè bạn III TĨM TẮT Với mục đích xây dựng quy trình trích ly anthocyanin hồn chỉnh từ đài hoa bụp giấm Hibiscus Sabdariffa L hệ dung môi nước, ứng dụng để sản xuất phẩm màu thực phẩm hạn chế tác động đến môi trường, công trình nghiên cứu đạt kết sau: Các điều kiện thích hợp để trích dịch màu cao rắn anthocyanin quy mơ phịng thí nghiệm là:  Dịch màu: trích với tỷ lệ trích 8/1 (g/ml) 80oC thời gian 30 phút hàm lượng anthocyanin dung dịch khoảng 208 mg/l  Cao rắn: trích với tỷ lệ trích 8/1 (g/ml) 60oC thời gian 30 phút hiệu suất thu cao khoảng 42%, hàm lượng anthocyanin cao khoảng 16mg/g hay 1.6% Qua khảo sát thực thiết bị pilot Comlex – 01, kết thích hợp cho q trình trích ly anthocynin từ đài hoa bụp giấm khơ là:  Nguyên liệu xay nhỏ  Tỷ lệ scale-up từ 1:50 đến 1:200  Tỷ lệ thể tích dung mơi khối lượng nguyên liệu 9/1 nhiệt độ 60oC thời gian 30 phút Độ bền màu sản phẩm khảo sát dạng bột màu khô dung dịch điều kiện bảo quản khác (pH, nhiệt độ, ánh sáng, thời gian) Trong đề tài này, hoạt chất anthocyanin màu sắc sản phẩm nghiên cứu với ba thông số đáp ứng phương pháp pH vi sai, phương pháp xác định số polymer nâu hoá phương pháp đo màu theo hệ CIE Bột màu sản phẩm thể khả kháng oxy hoá tốt với số IC50 phương pháp DPPH 272.09µg/ml 305.48µg/ml phương pháp MDA Bột màu sản phẩm đạt tiêu chuẩn vi sinh hoá lý theo định số 46/2007/QĐ/BYT Bộ y tế IV ABSTRACT In this project, investigations of extracting anthocyanin colorant from calyces of roselle, Hibiscus Sabdariffa L using water as green solvent were carried out The obtain results were: For lab-scale process, blended calyces was extracted with water at 80oC, the liquid/solid ratio of 8/1 (ml/g) for 30 mins and filtrate can be used as a liquid colorant For anthocyanin colorant powder, temperature of the process was changed to 60oC and filtrate was condensed to dry powder by rotary evaporator in yield of 42.6% For pilot-scale with Complex-01, the extract condition was similar to the lab-scale In the Complex-01 system, extracting color from blended calyces could be used in the scale-up ratio of 1:50 to 1:200 and was better than that from un-blended materials Stability of the powder colorant was investigated in two forms (as dried powder and solution) and different storing conditions (pH, temperature, radiation, time) Investigations were evaluated by three ways: total concentration of anthocyanin by pH differential method, indices for polymerized color and browning and appearance color by CIE system The powder product satisfied all Vietnamese standards for food colorant with anthocyanin concentration of 2.6% Antioxidant characteristics of the product is so hight when compared to Vitamin C and Trolox V MỤC LỤC NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ I LỜI CẢM ƠN III TÓM TẮT IV ABSTRACT V MỤC LỤC VI DANH SÁCH HÌNH X DANH SÁCH BẢNG XIV DANH SÁCH PHỤ LỤC XV MỞ ĐẦU XX CHƯƠNG TỔNG QUAN .1 1.1 GIỚI THIỆU VỀ CÂY BỤP GIẤM 1.1.1 Tên gọi 1.1.2 Đặc điểm thực vật 1.1.3 Phân bố .2 1.1.4 Thu hái .2 1.1.5 Thành phần 1.1.6 Dược tính 1.2 ANTHOCYANIN 1.2.1 Định nghĩa 1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến màu sắc độ bền màu anthocyanin .5 1.2.2.1 Cấu trúc anthocyanin 1.2.2.2 pH 1.2.2.3 Nhiệt độ 10 1.2.2.4 Các tác nhân oxy hoá 10 1.2.2.5 Sulphur dioxide (SO2) 11 1.2.2.6 Enzyme 12 1.2.2.7 Ánh sáng 12 VI 1.2.2.8 Kim loại 12 1.2.2.9 Q trình copigment hố 13 1.2.3 Các phương pháp xác định theo dõi thay đổi hàm lượng chất màu sản phẩm anthocyanin 13 1.2.3.1 Phương pháp pH vi sai 14 1.2.3.2 Phương pháp xác định số polymer nâu hóa 15 1.2.3.3 Phương pháp đo màu theo hệ CIE 16 1.2.4 Anthocyanin với vai trò chất màu thực phẩm 18 1.3 MỘT SỐ CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU VỀ ANTHOCYANIN TỪ CÂY BỤP GIẤM: 19 1.4 ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU 21 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM 22 2.1 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 22 2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23 2.2.1 Chuẩn bị nguyên liệu 23 2.2.2 Xác định độ ẩm 24 2.2.3 Xác định hàm lượng anthocyanin tổng 24 2.2.3.1 Hoá chất 24 2.2.3.2 Tiến hành thí nghiệm 25 2.2.4 Xác định số polymer nâu hoá: 26 2.2.4.1 Hoá chất 26 2.2.4.2 Tiến hành thí nghiệm 27 2.2.5 Xác định màu sắc khả kiến sản phẩm theo phương pháp đo màu theo hệ CIE 27 2.2.6 Xác định khả kháng oxy hóa 28 2.2.6.1 Phương pháp đánh bắt gốc tự thử nghiệm DPPH 28 2.2.6.2 Phương pháp xác định sản phẩm q trình peroxy hố lipid (định lượng MDA) 29 2.2.6.3 Tính tốn kết 29 2.3 QUY TRÌNH NGHIÊN CỨU 29 2.3.1 Khảo sát điều kiện trích ly anthocyanin quy mơ phịng thí nghiệm 29 2.3.1.2 Khảo sát điều kiện trích ly dịch anthocyanin 30 VII 2.3.1.3 Khảo sát điều kiện trích ly cao rắn anthocyanin 31 2.3.1.4 Đánh giá khả trích ly 32 2.3.2 Khảo sát điều kiện trích ly anthocyanin quy mơ pilot 33 2.3.3 Khảo sát độ bền màu cao anthocyanin 35 2.3.3.1 Khảo sát độ bền anthocyanin dung dịch 36 2.3.3.2 Khảo sát độ bền anthocyanin dạng khô 37 2.3.4 Khảo sát hoạt tính kháng oxy hóa anthocyanin 38 2.3.5 Kiểm tra chất lượng bột màu sản phẩm 39 CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU & BÀN LUẬN 40 3.1 CHUẨN BỊ NGUYÊN LIỆU 40 3.1.1 Xác định độ ẩm nguyên liệu 40 3.1.2 Xác định phổ hấp thu cực đại 40 3.2 ĐIỀU KIỆN TRÍCH LY ANTHOCYANIN Ở QUY MƠ PHỊNG THÍ NGHIỆM 41 3.2.1 Khảo sát điều kiện trích ly dịch anthocyanin 42 3.2.1.1 Ảnh hưởng tỷ lệ trích ly 42 3.2.1.2 Ảnh hưởng thời gian trích ly 43 3.2.1.3 Ảnh hưởng nhiệt độ trích ly 44 3.2.2 Khảo sát điều kiện trích ly cao rắn anthocyanin 45 3.2.2.1 Ảnh hưởng tỷ lệ trích ly 45 3.2.2.2 Ảnh hưởng nhiệt độ trích ly 46 3.2.2.3 Ảnh hưởng thời gian trích ly 47 3.2.3 Nhận xét 48 3.2.4 Đánh giá khả trích ly 49 3.2.4.1 Hiệu trích ly 49 3.2.4.2 So sánh lực trích ly nước ethanol nồng độ khác 50 3.2.4.3 Ảnh hưởng chất lượng nguyên liệu 52 3.3 ĐIỀU KIỆN TRÍCH LY ANTHOCYANIN Ở QUY MÔ PILOT 54 3.3.1 Khảo sát tỷ lệ khai triển 54 3.3.2 Ảnh hưởng tỷ lệ trích ly 58 3.3.3 Ảnh hưởng kích thước nguyên liệu 59 VIII 3.3.4 Kết luận 62 3.4 KHẢO SÁT ĐỘ BỀN CỦA CAO ANTHOCYANIN 62 3.4.1 Khảo sát độ bền cao anthocyanin dung dịch 62 3.4.1.1 Khảo sát độ bền cao anthocyanin dung dịch theo pH 63 3.4.1.2 Khảo sát độ bền cao anthocyanin theo nhiệt độ 66 3.4.1.3 Nhận xét 67 3.4.2 Khảo sát độ bền cao anthocyanin dạng rắn 69 3.4.2.2 Khảo sát độ bền cao anthocyanin theo số polymer nâu hoá chất màu 73 3.4.2.4 Kết luận 78 3.5 KHẢO SÁT HOẠT TÍNH KHÁNG OXY HÓA CỦA ANTHOCYANIN 80 3.6 KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG BỘT MÀU SẢN PHẨM: 82 CHƯƠNG KẾT LUẬN 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO 88 PHỤ LỤC 95 IX ... VĂN: nghiệm Khảo sát quy trình trích ly anthocyanin từ đài hoa bụp giấm quy mơ phịng thí Khảo sát quy trình trích ly anthocyanin từ đài hoa bụp giấm với hệ dung môi nước quy mô pilot - Khảo sát... Minh Chun ngành: Cơng nghệ Hóa Học MSHV: 00507380 1- TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU Q TRÌNH TRÍCH LY ANTHOCYANIN TỪ ĐÀI HOA BỤP GIẤM (HIBISCUS SABDARIFFA L.) TRONG HỆ DUNG MÔI NƯỚC 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN:... tượng hoa lẫn hạt Vì vậy, với đối tượng nghiên cứu đài hoa bụp giấm khơ, mục đích đề tài sâu vào xây dựng quy trình trích ly anthocyanin từ đài hoa bụp giấm Hibiscus Sabdariffa L dung môi xanh,