Tối ưu hóa quy trình thu nhận anthocyanin từ củ dền với sự hỗ trợ của vi sóng làm chất màu trong thực phẩm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TỐI ƢU HĨA QUY TRÌNH THU NHẬN ANTHOCYANIN TỪ CỦ DỀN VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA VI SÓNG LÀM CHẤT MÀU TRONG THỰC PHẨM Giảng viên hƣớng dẫn: TS Đỗ Lê Hữu Nam Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Kim Thƣơng Mã số sinh viên: 57130714 Khánh Hòa – 2019 TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM BỘ MÔN KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TỐI ƢU HĨA QUY TRÌNH THU NHẬN ANTHOCYANIN TỪ CỦ DỀN VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA VI SÓNG LÀM CHẤT MÀU TRONG THỰC PHẨM GVHD: TS Đỗ Lê Hữu Nam SVTH: Nguyễn Thị Kim Thƣơng MSSV: 57130714 Khánh Hòa, 07/ 2019 LỜI CẢM ƠN Đồ án việc nghiên cứu lý thuyết thực tế Hoàn thành khóa luận khó thân em Nhƣng sau ba tháng nghiên cứu làm việc phịng thí nghiệm trƣờng Đại học Nha Trang, với nỗ lực thân giúp đỡ từ phía nhà trƣờng, thầy bạn bè em hồn thành khóa luận tốt nghiệp Để có đƣợc kết này, trƣớc hết em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy TS Đỗ Lê Hữu Nam quan tâm giúp đỡ, hƣớng dẫn em hoàn thành đồ án tốt nghiệp thời gian qua Mặc dù công việc giảng dạy bận rộn nhƣng thầy thu xếp thời gian để trao đổi, dẫn em, định hƣớng ngày làm luận án, chia sẻ kinh nghiệm thầy có suốt trình thực đề tài Em cảm ơn lãnh đạo trƣờng Đại học Nha Trang, phịng thí nghiệm khu vực Công nghệ cao, trƣờng cao đẳng kỹ thuật cơng nghệ Nha Trang khoa phịng ban giúp đỡ, tạo điều kiện suốt trình học tập nghiên cứu thực đồ án tốt nghiệp Em cảm ơn gia đình bạn bè ln động viên, ủng hộ em suốt thời gian qua Với điều kiện thời gian nhƣ kinh nghiệm hạn chế, đồ án tốt nghiệp tránh đƣợc thiếu sót Em mong đƣợc bảo, đóng góp ý kiến thầy để em có thêm kiến thức làm hành trang vững tƣơng lai Một lần em xin chúc quý thầy cô Trƣờng Đại học Nha Trang dồi sức khỏe thành công công tác giảng dạy Em xin chân thành cảm ơn! Nha Trang, tháng năm 2019 Sinh viên thực Nguyễn Thị Kim Thƣơng i LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan số liệu kết đạt đƣợc khóa luận cơng trình nghiên cứu thực tế, hồn tồn trung thực đƣợc em làm thí nghiệm, thu thập thơng tin trình bày Những phần sử dụng tài liệu tham khảo khóa luận đƣợc nêu rõ phần tài liệu tham khảo Khánh Hòa, tháng năm 2019 Sinh viên thực Nguyễn Thị Kim Thƣơng ii TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG PHỤ LỤC Khoa: Công nghệ Thực phẩm PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỀ TÀI / KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP (Dùng cho CBHD nộp báo cáo ĐA/KLTN sinh viên) Tên đề tài: Tối ƣu hóa quy trình thu nhận anthocyanin từ củ dền với hỗ trợ vi sóng làm chất màu thực Giảng viên hƣớng dẫn: Ts Đỗ Lê Hữu Nam Sinh viên đƣợc hƣớng dẫn: Nguyễn Thị Kim Thƣơng Khóa: Lần KT 2015 – 2019 Ngày MSSV: 57130714 Ngành: Công nghệ Thực phẩm Nội dung Nhận xét GVHD Kiểm tra tiến độ Trƣởng BM Ngày kiềm tra: Đánh giá cơng việc hồn thành:……%: Ký tên …………… …… Đƣợc tiếp tục: ……………………… Không tiếp tục: … 10 11 12 13 14 15 iii Nhận xét chung (sau sinh viên hoàn thành ĐA/KL): ··············································································································· ··············································································································· ··············································································································· ··············································································································· Điểm hình thức:……/10 Đồng ý cho sinh viên: Điểm nội dung: ./10 Đƣợc bảo vệ: Điểm tổng kết:………/10 Không đƣợc bảo vệ: Khánh Hòa, ngày….tháng….năm…… Cán hƣớng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) iv MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN i LỜI CAM ĐOAN ii PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CBHD iii MỤC LỤC v DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ix DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ SƠ ĐỒ x DANH MỤC BẢNG BIỂU xi LỜI MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 10 Tổng quan củ dền 10 1.1 Khái quát củ dền 10 1.2 Mô tả thực vật 10 1.3 Thành phần hóa học củ dền 11 1.4 Vùng Phân bố 13 1.5 Công dụng củ dền đỏ 13 Tổng quan Anthocyanin 16 2.1 Giới thiệu vể anthocyanin 16 2.2 Phân loại anthocyanin 16 2.3 Cấu trúc hóa học 17 2.4 Tính chất vật lý hóa học anthocyanin 19 2.4.1 Sự hấp thụ ánh sáng màu sắc 19 2.4.2 Tính tan 19 2.4.3 Tính khơng bền 19 2.5 Chức sinh học ứng dụng anthocyanin 24 2.5.1 Chức sinh học 24 2.5.2 Ứng dụng anthocyanin 25 2.6 Tình hình nghiên cứu, khai thác sử dụng anthocyanin tự nhiên 26 2.6.1 Tình hình giới 26 2.6.2 Tình hình nƣớc 26 Tổng quan màu thực phẩm 27 3.1 Khái quát chất màu 27 3.2 Tầm quan trọng chất màu thực phẩm 27 3.3 Phân loại chất màu thực phẩm 27 3.4 Nguyên tắc sử dụng màu thực phẩm 32 Tổng quan phƣơng pháp tách chiết 33 4.1 Khái niệm 33 4.2 Một số phƣơng pháp chiết xuất thông thƣờng đại 33 4.3 Các phƣơng pháp chiết đƣợc sử dụng nghiên cứu 33 4.3.1 Phƣơng pháp tách chiết với hỗ trợ sóng siêu âm 33 4.3.2 Phƣơng pháp tách chiết với hỗ trợ vi sóng 34 4.4 Các yếu tố ảnh hƣởng tới trình chiết 35 4.4.1 Kích thƣớc nguyên liệu 36 4.4.2 Dung môi chiết 36 4.4.3 Tỷ lệ dung môi/ nguyên liệu 36 4.4.4 Thời gian chiết 37 4.4.5 Nhiệt độ chiết 37 4.4.6 Độ ẩm nguyên liệu 38 CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 39 Đối tƣợng nguyên cứu 39 1.1 Bột củ dền khô 39 1.2 Hóa chất 41 1.3 Dụng cụ 41 1.4 Thiết bị 41 Phƣơng pháp nghiên cứu 41 2.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát 42 2.2 Khảo sát thông số q trình trích ly 42 2.3 Khảo sát ảnh hƣởng tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi đến hàm lƣợng anthocyanin thu đƣợc 43 2.4 Khảo sát ảnh hƣởng thời gian chiết với hỗ trợ phƣơng pháp siêu âm đến hàm lƣợng anthocyanin thu đƣợc 44 2.5 Khảo sát ảnh hƣởng cơng suất lị vi sóng đến hàm lƣợng anthocyanin thu đƣợc 47 2.6 Khảo sát ảnh hƣởng thời gian vi sóng đến hàm lƣợng anthocyanin thu đƣợc 48 2.7 Phƣơng pháp tối ƣu bề mặt đáp ứng 49 Các phƣơng pháp phân tích 50 3.1 Phƣơng pháp quang phổ hấp thụ UV-Vis 50 3.2 Xác định hàm lƣợng anthocyanin tổng có nguyên liệu 50 Phƣơng pháp xử lý số liệu 51 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 52 Kết khảo sát ảnh hƣởng tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi đến hàm lƣợng anthocyanin thu đƣợc 52 Kết khảo sát thời gian tách chiết với hỗ trợ siêu âm đến hàm lƣợng anthocyanin thu đƣợc 53 Kết khảo sát cơng suất vi sóng đến hàm lƣợng anthocyanin thu đƣợc 54 Kết khảo sát thời gian vi sóng với cơng suất 90w 55 Kết ứng dụng phƣơng pháp đáp ứng bề mặt (RSM) để thực q trình tối ƣu hóa thu nhận bột màu anthocyanin 56 Thu nhận bột màu chứa anthocyanin sấy phun sƣơng 60 Kết phân tích hóa học bột màu anthocyanin 61 Kết kiểm tra sinh học bột màu anthocyanin 62 Quy trình tối ƣu hóa 63 CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 64 KẾT LUẬN 64 KIẾN NGHỊ 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 PHẦN PHỤ LỤC 67 Phụ lục Bảng ảnh hƣởng tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi đến hàm lƣợng anthocyanin chiết đƣợc 67 Phụ lục Bảng ảnh hƣởng thời gian siêu âm đến hàm lƣợng anthocyanin chiết đƣợc 68 Phụ lục Bảng ảnh hƣởng cơng suất vi sóng đến hàm lƣợng anthocyanin chiết đƣợc 69 Phụ lục Bảng ảnh hƣởng thời gian vi sóng đến hàm lƣợng anthocyanin chiết đƣợc 70 Phụ lục Kết thu đƣợc hàm lƣợng anthocyanin từ giải pháp tối ƣu hóa 71 Phụ lục Giấy chứng nhận phân tích hóa học 72 Phụ lục Giấy chứng nhận phân tích sinh học 73 Phụ lục Một số thiết bị sử dụng nghiên cứu 74 75 vòng/ phút ( 75 rpm), áp suất mbar, nhiệt độ nồi nƣớc cô quay 650C Tiến hành cô quay từ lít mẫu xuống lít để thuận tiện cho trình sấy phun Thêm 10% Maltodextrin dạng bột mịn, trắng vào lít dịch quay xong, maltodextrin đƣợc sử dụng làm chất trợ sấy Thêm maltodextrin để giúp hình thành các” vi nang” bao bọc anthocyanin để hạn chế biến đổi chúng trình sấy Sau bổ sung, tiến hành đồng hóa để đảm bảo maltodextrin hịa tan vào dịch sấy Sấy phun: Quá trình sấy phun sƣơng đƣợc thực máy sấy phun với thông số trình sấy nhƣ sau: - Tốc độ đĩa phun: 15800 vịng/ phút - Nhiệt độ gió ra: 840C - Nhiệt độ buồng sấy: 1800C - Tốc độ nhập liệu: 10 vịng/ phút Kết thúc q trình sấy phun sƣơng ta thu đƣợc bột màu anthocyanin từ củ dền Hình 1.9 Bột màu anthocyanin thu sau trình sấy phun sương Kết phân tích hóa học bột màu anthocyanin Bảng 1.11 Phân tích hóa học bột màu anthocyanin STT Chỉ tiêu phân tích Kết Cadimi (Cd) ND Chì ( Pb) 0.096 ND: không phát ( Not Detected) 61 Dựa theo Quyết định 46/2007/QĐ – BYT ( Quy định giới hạn tối đa nhiễm sinh học hóa học thực phẩm) QCVN 8-2:2011/BYT ( Quy chuẩn kỹ thuật giới hạn ô nhiễm kim loại nặng thực phẩm), kết phân tích hóa học bột màu anthocyanin đạt tiêu chuẩn an toàn thực phẩm (Giấy chứng nhận đính kèm phụ lục 5) Kết kiểm tra sinh học bột màu anthocyanin Bảng 1.12 Phân tích sinh học bột màu anthocyanin STT Chỉ tiêu phân tích Kết Tổng vi sinh vật hiếu khí ( TPC) 2.1x105 coliforms