Xây dựng quy trình chiết tách phẩm màu annatto e của hạt điều nhuộm ở quy mô pilot

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S Trần Thị Ngọc Bích ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HÓA HỌC - - PHAN THỤC UYÊN Xây dựng quy trình chiết tách phẩm màu annatto E hạt điều nhuộm quy mơ pilot KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN HÓA HỌC SVTH: Phan Thục Uyên Trang KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S Trần Thị Ngọc Bích LỜI MỞ ĐẦU Cảm quan màu sắc bắt mắt thực phẩm yếu tố quan trọng thu hút thực khách Bởi mà từ xa xưa, ông cha ta biết dùng chất màu tự nhiên từ thực vật màu đỏ từ gấc, cà chua, ớt chín; màu tím từ hoa dâm bụt chua, cẩm; màu xanh từ dứa thơm, rau ngót; màu vàng từ nghệ để làm phụ gia cho thực phẩm, giúp cho ăn trơng ngon miệng, đẹp mắt hấp dẫn Ngày nay, để đáp ứng nhu cầu nhà chế biến thực phẩm, phẩm màu tổng hợp dần đời ngày ưa chuộng tính đa dạng, độ bền cao, dễ sử dụng chi phí thấp Tuy nhiên, việc sử dụng thực phẩm chứa phẩm màu tổng hợp lâu dài có nguy hại cho sức khỏe như: gây mầm bệnh u não, ung thư bàng quang, dị ứng, hen suyễn, chứng hiếu động thái người Qua nghiên cứu cho thấy độc hại sử dụng phẩm màu tổng hợp, việc sử dụng phẩm màu tự nhiên vấn đề nhiều người quan tâm yếu tố an tồn cho sức khỏe mà cịn cung cấp cho nguồn dinh dưỡng chất vi lượng khác tốt cho sức khỏe Sức khỏe tài sản quý người nói riêng quốc gia nói chung Vì vậy, vấn đề bảo vệ sức khỏe luôn ưu tiên đặt lên hàng đầu Tuy nhiên, việc nghiên cứu sản xuất phẩm màu tự nhiên có tính quy mơ từ nguồn nguyên liệu dồi rẻ tiền Việt Nam để dần thay phẩm màu tổng hợp chưa xem trọng Cây điều nhuộm loại thông dụng trồng phổ biến Việt Nam Thành phần tạo màu hạt điều nhuộm bixin norbixin Hai loại hợp chất hóa học thuộc loại carotenoit Các thành phần hóa học hạt điều nhuộm không cho màu sắc đẹp, hấp dẫn mà cịn có tính chất q chống oxy hóa, bảo vệ gan, giảm cholesterol, giảm huyết áp, dưỡng da Ở Việt Nam, nhà nội trợ thường sử dụng biện pháp truyền thống để tách phẩm màu từ SVTH: Phan Thục Uyên Trang KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S Trần Thị Ngọc Bích hạt điều nhuộm để làm chất màu chế biến thức ăn, cách cho dầu vào chảo, dầu nóng đem khỏi bếp, cho hạt điều vào, dầu nóng làm hạt điều màu Ở quy mơ phịng thí nghiệm có vài nghiên cứu việc chiết tách phẩm màu từ loại hạt Tuy nhiên việc đưa nghiên cứu phịng thí nghiệm vào sản xuất quy mô lớn khoảng cách xa Trong tình hình nay, việc sử dụng phẩm màu tổng hợp gây nhiều tranh cải Việc sản xuất phẩm màu vàng đỏ từ tự nhiên với qui mô công nghiệp yêu cầu mang tính thiết, có tính thực tế cao Vì vậy, xuất phát từ thực tế đó, tơi xin chọn đề tài “Xây dựng quy trình chiết tách phẩm màu annatto E hạt điều nhuộm quy mô pilot” nhằm nghiên cứu thông số tối ưu việc chiết tách bixin norbixin từ hạt điều nhuộm để ứng dụng sản xuất phẩm màu góp phần tạo loại phẩm màu thương mại tốt cho sức khỏe người tiêu dùng SVTH: Phan Thục Uyên Trang KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S Trần Thị Ngọc Bích CHƯƠNG TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 GIỚI THIỆU VỀ CÂY ĐIỀU NHUỘM [1], [3], [4], [8] 1.1.1 Đặc điểm sinh thái 1.1.1.1 Tên gọi - Tên thường gọi: Cây điều nhuộm, Điều màu, Cà ri, Xiêm phụng, Môi son - Tên khoa học: Bixa orellana L - Giới: Planetae - Bộ: Malveles (cùng với vải, giâm bụt, đậu bắp, đay cách ) - Họ: Bixacae 1.1.1.2 Nguồn gốc phân bố Nguồn gốc Nam Mỹ (Brazil), phân bố châu Phi, châu Mỹ Latin, Phillipines số nước Đơng Nam Á Hình 1.1 Cây điều nhuộm 1.1.2 Đặc tính thực vật Cây điều nhuộm gỗ nhỏ, cao - 10m Lá đơn, mềm nhẵn, hình tam giác, nhọn mũi, hình tim gốc, nhọn chóp, dài 12cm, rộng 7cm hơn, cuống phình đỉnh, dài - 4cm Hoa to, - 5cm, màu tím hay trắng, xếp thành chuỳ ngắn nhánh Chùm hoa tụ tán cành, có long hoe Quả có màu đỏ tía, hình cầu, bao phủ gai cứng hay mềm, mở thành mảnh van mang giá nỗn mặt Hạt nhiều, hình khối lập phương, có cuống hạt phồng lên thành áo, hạt ngắn dạng ống tay áo; vỏ hạt có hạt lổn nhổn màu đo đỏ SVTH: Phan Thục Uyên Trang KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S Trần Thị Ngọc Bích Một vài hình ảnh điều nhuộm Hình 1.3 Hoa điều nhuộm hoa tím Hình 1.2 Hoa điều nhuộm hoa trắng Hình 1.4 Quả điều nhuộm Hình 1.5 Hạt điều nhuộm 1.1.3 Cây điều nhuộm Việt Nam Cây điều nhuộm có nguồn gốc châu Mỹ nhiệt đới, nhập trồng từ lâu vào Việt Nam nhiều nước khác Lào, Campuchia, Ấn Độ, Trung Quốc Ở Việt Nam, điều nhuộm trồng quanh năm, trồng nhiều phát triển tốt tỉnh Tây Nguyên Do có khả chịu hạn cao nên trồng tất loại đất từ vùng ven biển đến đất phù sa cổ, đất đồi trọc, đất bazan thối hóa, trồng để che phủ mặt đất, hạn chế cỏ dại Đến năm thứ điều thu hoạch Hạt điều thu hoạch lần năm (khoảng tháng đến tháng khoảng tháng đến tháng 9) Mỗi cung cấp đến 270kg hạt Khi chín mà khơng thu hoạch kịp thời tự khơ nứt ra, hạt rơi xuống đất phát triển thành điều khác bị hư hỏng SVTH: Phan Thục Uyên Trang KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S Trần Thị Ngọc Bích 1.1.4 Thành phần hóa học điều nhuộm Trong phần cơm hạt điều có chứa 40 - 50% cellulose; 3,5 - 5,5% sucrose; 0,3 - 0,9% tinh dầu; 3% fixed oil; 20 - 28% chất dễ bay hơi; 4,5 - 5,5% sắc tố 13 - 16% protein, có nhiều loại alpha beta-carotenoids Hạt điều chứa tannin, saponin, palmitin, phytosterol Chất nhuộm màu chủ yếu phần cơm hạt điều nhuộm cis - bixin (este monomethyl acid dicarboxilic norbixin), chiếm 80% phần cơm hạt điều nhuộm nguyên nhân gây màu đỏ từ phần chiết dầu Ngồi bixin cịn có norbixin (acid dicarboxilic) chất tạo màu vàng Ngồi ra, có phần tỷ lệ nhỏ chất khác tách từ phần chiết hạt điều nhuộm phương pháp sắc ký bao gồm apocarotenoids, diapocarotenoids dẫn xuất apocarotenoids 1.1.5 Ứng dụng điều nhuộm thực tế  Về đời sống Tại Đông Nam Á, người ta thu hái hạt để làm chất màu cho thực phẩm; chất nhuộm màu cho lụa, bơng Chính mà lồi cịn có tên gọi điều nhuộm Hạt điều nhuộm thổ dân châu Mỹ sử dụng từ lâu để làm thuốc màu vẽ lên thể, đặc biệt mơi, mà đơi cịn gọi khu vực “cây son môi”  Về y học Cây điều nhuộm có nhiều ứng dụng mặt y học Hầu hết phận sử dụng để phòng chữa bệnh khắp giới Một số công dụng điều nhuộm thể qua bảng 1.1 Bảng 1.1: Ứng dụng điều nhuộm y học giới Ứng dụng điều nhuộm sử dụng giới lĩnh vực y học - Dùng nước ép tươi điều nhuộm nhỏ vào mắt để trị viêm Peru nhiễm trùng mắt - Ăn 12 hạt (ngày lần × ngày) trị kinh phong SVTH: Phan Thục Uyên Trang KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S Trần Thị Ngọc Bích - Tro dùng để trị sốt sốt rét - Dùng hạt làm thuốc tẩy giun - Nước sắc hạt điều nhuộm dùng làm thuốc sát trùng âm đạo Châu Mỹ làm lành vết sẹo dùng da Các nước - Chất màu điều nhuộm dùng làm thuốc săn da xổ nhẹ Đông Dương, Trung quốc, Indonexia - Lá xem có tính chất hạ nhiệt, thường dùng chữa sốt Campuchia phát ban, sốt rét chứng sốt khác - Dùng để trị nọc rắn Lá thân điều nhuộm hóa giải Colombia phần nọc rắn trước 60 phút từ nọc rắn vào thể - Các phận sử dụng để làm thuốc chống say nắng, viêm amiđan, bỏng, hủi, viêm màng phổi, ngừng thở, rối loạn trực tràng đau đầu Nam Mỹ - Đọt non dùng để trị bệnh kiết lỵ, làm cường dương, thu liễm, chữa bệnh da, sốt, viêm gan Brazil - Lá sắc uống trị bệnh tim, bao tử, có tính nhuận tràng nhẹ Bộ lạc Cojede - Hoa dùng làm thuốc xổ, chống đờm dãi trẻ em sinh 1.2 CẤU TRÚC MANG MÀU [10], [11] 1.2.1 Bixin 1.2.1.1 Cấu trúc bixin - Tên gọi quốc tế: (4,8,13,17 - Tetramethylicos - 2,4,6,8,10,12,14,16,18 nonadisyre) monomethyleste - Công thức phân tử: C25H30O4, M = 394,5 đvC - Công thức cấu tạo - C Cis - bixin ô n g SVTH: Phan Thục Uyên t h Trang KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S Trần Thị Ngọc Bích Trans - bixin 1.2.1.2 Tính chất vật lý - Màu sắc: Bixin có màu đỏ - Tính tan: Tan dung môi hữu etylaxetat, axit axetic, axeton dầu, mỡ nóng - Nhiệt độ nóng chảy: 1980C - Có mùi đặc trưng khơng vị - λmax= 439, 470, 510 nm - Khi cung cấp nhiệt cis-bixin biến đổi thành chất đồng phân bền trans-bixin Nếu tiếp tục tăng nhiệt độ xảy thoái biến hợp chất cấu tạo 1.2.1.3 Hoạt tính sinh học - Có tính oxy hóa bảo vệ gan - Chữa sốt, kiết lỵ, bệnh đường tiêu hóa - Nhuận trường, chữa long đờm, bao tử, bệnh tim 1.2.2 Norbixin 1.2.2.1 Cấu trúc norbixin - Tên gọi quốc tế: Axit dicacboxilic - Công thức phân tử: C24H28O4, M = 380,46 đvC - Công thức cấu tạo: Trans - norbixin Cis - norbixin SVTH: Phan Thục Uyên Trang KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S Trần Thị Ngọc Bích 1.2.2.2 Tính chất vật lý - Màu sắc: Norbixin có màu vàng cam - Tính tan: Tan nhiều nước, hịa tan etanol, khơng hòa tan dầu - λmax= 453, 483 nm 1.2.2.3 Hoạt tính sinh học - Chữa viêm gan, long đờm, ho - Giảm huyết áp, giảm cholesterol máu, chữa động kinh - Chống ung thư, chất chống oxy hóa mạnh 1.2.3 Phẩm màu annatto [3], [4], [12] 1.2.3.1 Giới thiệu phẩm màu annatto Annatto dịch chiết từ hạt điều nhuộm Chất gây màu cis-bixin chiếm 80% phần cơm hạt điều nguyên nhân gây màu đỏ tan dầu Bên cạnh cịn có norbixin chất tạo màu vàng tan nước Ngồi annatto cịn chứa bixaghanene, bixein, bixol, crocetin, ellagic acid, ishwarane, isobixin, phenylalanine, salicylic acid, threonine, tomentosic acid tryptophan Là phẩm màu carotenoid tiêu biểu Tuy tính tan norbixin bixin có giới hạn hiệu lực chất màu cao nên tính hịa tan hạn chế không ngăn cản ứng dụng rộng rãi chất màu thực tế Những kiểu màu annatto có giá trị sản xuất gồm : - Annatto A: Hạt điều chiết với dung môi, cô đuổi dung môi - Annatto B: Hạt điều chiết với dung môi Lọc để loại bỏ phần không tan, đuổi dung môi, kết tinh thu tinh thể khô - Annatto C: Thêm dung dịch kiềm vào annatto B, đun nóng để nguội Sau lọc dung dịch axit hóa để kết tủa norbixin Lọc, rửa kết tủa, làm khô xay thành bột nhỏ - Annatto D: Hạt điều cọ sát dầu nóng để tạo chất màu - Annatto E: Chất màu chiết dung dịch kiềm, sau thêm axit để tạo kết tủa Lọc, rửa, sấy khô, ta thu sản phẩm SVTH: Phan Thục Uyên Trang KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP - GVHD: Th.S Trần Thị Ngọc Bích Annatto F: Sau cọ sát dung dịch kiềm thêm tiếp dung dịch kiềm để tạo thể vẩn, đun nóng, ta thu chất màu Sau đó, ta để nguội nhiệt độ thường, loại bỏ chất béo phần bã Dung dịch sau lọc axit hóa lấy kết tủa - Annatto G: Là sản phẩm thêm K2CO3 vào annatto E Trong phạm vi khóa luận tơi xin chọn phẩm màu annatto E để nghiên cứu 1.2.3.2 Tính chất phẩm màu annatto E a Tính tan Sự chiết chất màu dung dịch kiềm chuyển bixin thành muối norbixin, hòa tan dung dịch kiềm Axit hóa dịch chiết norbixin kết tủa từ muối nó, dạng norbixin khơng hịa tan nước Ngoài muối norbixin người ta tăng khả hịa tan bixin norbixin việc sử dung chất tạo thể nhũ sữa polyssorbatos, propylene glycol Sự tạo thể nhũ sữa có ý nghĩa việc ứng dụng chất màu thực phẩm có pH thấp Annatto pha trộn với caramel để tạo phẩm màu có sắc đỏ, bền môi trường axit Đây điều đáng ao ước sản xuất phẩm màu thực phẩm b Tính ổn định  Tính ổn định màu annatto thay đổi tùy thuộc vào môi trường Một vài yếu tố đáng ý: - Norbixin kết tủa dung dịch có hàm lượng Ca2+ cao Nên khơng thể trộn norbixin với sản phẩm có chứa Ca2+ - Norbixin phản ứng với protein chuyển thành màu đỏ hồng đào, sản phẩm có khả giữ màu khơng lan xung quanh - Dung dịch norbixin làm khô tạo thành dạng bột Ở dạng annatto dễ bị oxi hóa dẫn đến màu sắc theo thời gian - Norbixin nhạy với pH, chuyển từ màu vàng sang màu cam chuyển sang màu hồng pH thấp Norbixin thường kết tủa chậm pH=6,5 Tuy nhiên pH không ảnh hưởng đến độ bền màu  Ánh sáng: Annatto dần màu sắc để lâu ánh sáng mạnh trực tiếp SVTH: Phan Thục Uyên Trang 10 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S Trần Thị Ngọc Bích 3.2.4.4 Khảo sát nhiệt độ chiết Tiến hành chưng ninh mẫu hạt điều nhuộm với 90ml NaOH 0,5M 5h nhiệt độ: 600C, 700C, 800C, 900C, 1000C Kết thể bảng 3.9 3.10 Bảng 3.9: Mật độ quang dịch chiết với nhiệt độ chiết khác λ (nm) 453 Mật độ quang (A) Mẫu (600C) Mẫu (700C) Mẫu (800C) Mẫu (900C) Mẫu (1000C) 1,2880 1,4305 1,4523 1,3766 1,2642 Bảng 3.10: Hàm lượng % chất màu chiết với nhiệt độ khác Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu (600C) (700C) (800C) (900C) (1000C) m0 (g) 5,008 5,002 5,010 5,011 5,009 m1 (g) 1,875 1,803 1,889 1,792 1,859 m2 (g) 2,453 2,455 2,619 2,477 2,496 % chất màu 11,542 13,035 14,571 13,670 12,717 Nhiệt độ (0C)  Từ bảng 3.9 3.10 cho thấy, hàm lượng phẩm màu tăng tăng nhiệt độ từ 600C – 800C Khi tiếp tục tăng nhiệt độ lên 900C, 1000C hàm lượng phẩm màu lại giảm xuống Điều chứng tỏ nhiệt độ cao phẩm màu annatto E dễ bị phân hủy  Kết luận: Qua đó, tơi chọn nhiệt độ chiết tối ưu 800C cho trình chiết tách phẩm màu annatto E 3.2.5 Xây dựng chiết tách phẩm màu annatto E quy mơ pilot Để xây dựng quy trình chiết tách phẩm màu annatto E hạt điều nhuộm quy mô pilot, áp dụng thông số tối ưu khảo sát quy mô 5g nguyên liệu để tiến hành khảo sát quy mô lớn Chưng ninh nguyên liệu nồi chiết 9l Tiến hành khảo sát với khối lượng nguyên liệu hạt điều nhuộm 100g, 300g Hình 3.5 Nồi chiết 9l SVTH: Phan Thục Uyên Trang 38 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S Trần Thị Ngọc Bích 3.2.5.1 Khảo sát tỷ lệ rắn lỏng quy mô 100g nguyên liệu Cân 100g hạt điều nhuộm cho vào túi vải cho vào nồi chiết, thêm dung dịch NaOH 0,5M ứng với thể tích 1400ml, 1600ml, 1800ml, 2000ml chưng ninh 5h, nhiệt độ khoảng 800C Lọc dịch chiết phễu buchner, đem dịch lọc axit hóa 1800ml HCl 4M Lọc, rửa, lấy kết tủa đem sấy khơ 500C Tính hiệu suất hàm lượng phẩm màu so với khối lượng nguyên liệu Bảng 3.11: Hàm lượng % chất màu 100g nguyên liệu chiết với thể tích dung mơi khác VNaOH (ml) 1400 1600 1800 2000 m0 (g) 100,08 100,11 100,04 100,15 m1 (g) 11,70 11,84 12,09 10,67 m2 (g) 25,77 28,59 28,84 27,49 % chất màu 14,06 16,73 16,74 16,79  Từ bảng 3.11 ta thấy hàm lượng phẩm màu tăng thể tích dung dịch NaOH 0,5M tăng Tuy nhiên tăng thể tích từ 1600ml trở lên hàm lượng phẩm màu tăng gần không đổi  Kết luận: Vậy để đáp ứng yêu cầu hiệu suất kinh tế xin chọn tỷ lệ khối lượng hạt điều nhuộm (g)/thể tích dung mơi NaOH 0,5M (ml) tối ưu cho trình chiết tách phẩm màu annatto E quy mô 100g nguyên liệu 100g/1600ml 3.2.5.2 Khảo sát tỷ lệ rắn lỏng quy mô 300g nguyên liệu Cân 300g nguyên liệu cho vào túi vải cho vào nồi chiết, thêm dung dịch NaOH 0,5M ứng với thể tích 4200ml, 4500ml, 4800ml, 5100ml, 5400ml chưng ninh giờ, nhiệt độ khoảng 800C Lọc lấy dịch vải đem dịch chiết axit hóa 5400ml HCl 4M, lọc, rửa, lấy kết tủa đem sấy khô 500C Cân, tính hiệu suất hàm lượng phẩm màu so với khối lượng nguyên liệu SVTH: Phan Thục Uyên Trang 39 KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S Trần Thị Ngọc Bích Bảng 3.12: Hàm lượng % chất màu 300g nguyên liệu chiết với thể tích dung mơi khác VNaOH (ml) 4200 4500 4800 5100 5400 m0 (g) 300,05 300,04 300,07 300,03 300,04 m1 (g) 11,27 10,04 10,80 10,87 10,84 m2 (g) 51,57 55,17 66,79 66,91 66,92 % chất màu 13,43 15,04 18,66 18,68 18,69  Tương tự với khảo sát quy mô 5g, 100g hạt điệu nhuộm, với quy mơ 300g ngun liệu hàm lượng phẩm màu tăng đáng kể thể tích NaOH 0,5M tăng từ 4200ml đến 4800ml Tiếp tục tăng thể tích dung mơi hàm lượng phẩm màu có tăng tăng khơng đáng kể  Kết luận: Vì chọn tỷ lệ khối lượng hạt điều nhuộm (g)/thể tích dung mơi NaOH 0,5M (ml) tối ưu là: 300/4800 cho việc khảo sát xây dựng quy trình chiết tách phẩm màu annatto E quy mơ pilot Hình 3.6 Dịch chiết với 300g nguyên liệu Hình 3.7 Phẩm màu sau sấy khô 3.2.5.3 Khảo sát thời gian quy mô 300g nguyên liệu Để tiến hành khảo sát thời gian chiết tối ưu quy mô 300g nguyên liệu, chọn mốc thời gian 2h, 3h, 5h để khảo sát Thực thí nghiệm tương tự khảo sát tỷ lệ rắn lỏng SVTH: Phan Thục Uyên Trang 40 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S Trần Thị Ngọc Bích Bảng 3.13: Hàm lượng % chất màu 300g nguyên liệu chiết thời gian khác Thời gian (h) 2h 3h 5h m0 (g) 300,07 300,04 300,03 m1 (g) 10,39 12,39 10,72 m2 (g) 42,29 49,87 68,45 % chất màu 10,63 12,49 19,24  Dựa vào bảng 3.13 ta thấy, hàm lượng phẩm màu tăng dần theo thời gian đạt mức cao 5h Tuy nhiên thời gian nghiên cứu có hạn, tơi dừng việc khảo sát thời gian Chọn mức 5h thời gian chiết tối ưu  Kết luận: Tôi chọn thời gian chiết phẩm màu annatto E quy mô pilot tối ưu SVTH: Phan Thục Uyên Trang 41 KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S Trần Thị Ngọc Bích 3.2.5.4 Xây dựng quy trình chiết tách phẩm màu annatto E quy mô pilot Hạt điều nhuộm Sàng sẩy, lượm bỏ cộng khô, sạn, hạt lép, hạt hư… Nguyên liệu (300g) Chưng ninh với điều kiện sau: - VNaOH 0,5M : 4800 ml - Thời gian: 5h - Nhiệt độ: 800C Dịch chiết Lọc Dịch lọc - Axit hóa 5400ml HCl 4M - Lọc kết tủa giấy lọc Kết tủa - Sấy khô 500C - Nghiền mịn Phẩm màu annatto E (19,42%) 3.2.6 Khảo sát khả hòa tan phẩm màu annatto E  Mục đích: Khảo sát khả tan phẩm màu annatto E  Cách tiến hành Cân xác mẫu phẩm màu annatto E (0,1g/mẫu) cân phân tích hịa tan dung mơi nước, etylaxetat, etanol nhiệt độ 300C, 500C nhiệt độ sôi dung môi Loc, lấy 0,5ml Hình 3.8: Dịch lọc sau hịa tan phẩm màu annatto E nước, etylaxetat, etanol SVTH: Phan Thục Uyên Trang 42 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S Trần Thị Ngọc Bích dịch lọc đem định mức bình định mức 50ml dung mơi đem hịa tan Đem đo UV  Kết Bảng 3.14: Mật độ quang hòa tan annatto E vào dung môi 300C λ (nm) Nước Etyl axetat Etanol 456 0,55589 0,82702 486 0,46362 0,75837 Bảng 3.15: Mật độ quang hòa tan annatto E vào dung môi 500C λ (nm) Nước Etyl axetat Etanol 456 0,94314 1,14930 486 0,82538 1,03270 Bảng 3.16: Mật độ quang hòa tan annatto E vào dung môi nhiệt độ sôi dung môi λ (nm) Nước (1000C) Etyl axetat(770C) Etanol (780C) 459 1,53010 1,69630 486 1,40002 1,71230 Dựa vào bảng mật độ quang ta thấy rằng: - Phẩm màu annatto E không tan nước - Tan dung môi etylaxetat, cồn - Tan tốt nhiệt độ sôi dung môi 3.2.7 Đo phổ hồng ngoại IR Ta lấy phẩm màu annatto E mẫu thử quy mô 300g nguyên liệu đem đo phổ IR Kết trình bày hình 3.12 cho thấy: - Dao động hóa trị nhóm – OH 3589cm-1 - Dao động hóa trị nhóm C=O 1758cm-1 SVTH: Phan Thục Uyên Trang 43 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S Trần Thị Ngọc Bích H C C - Dao động hóa trị nhóm 1513cm-1 H C C - Dao động hóa trị nhóm H 2922cm-1 Hình 3.9: Phẩm màu annatto E Hình 3.10: Phổ hồng ngoại norbixin chiết dung dịch kiềm SVTH: Phan Thục Uyên Trang 44 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S Trần Thị Ngọc Bích KẾT LUẬN Qua nghiên cứu cơng trình “Xây dựng quy trình chiết tách phẩm màu annatto E hạt điều nhuộm quy mô pilot” rút kết luận sau: 1) Xác định số thông số tiêu nguyên liệu hạt điều nhuộm như: - Độ ẩm trung bình hạt điều nhuộm 12,216% - Hàm lượng tro hạt 4,695% - Một số kim loại có hạt điều nhuộm (Cu, Zn, Pb, Cd, Hg) đạt tiêu chuẩn Bộ Y Tế vệ sinh an tồn thực phẩm 2) Đưa quy trình chiết tách phẩm màu dung dịch kiềm quy mơ phịng thí nghiệm với hiệu suất cao 14,571% Các thông số tối ưu là: - Dung môi: NaOH - Nồng độ dung môi: 0,5M - Tỷ lệ khối lượng rắn - lỏng: 5g/90ml - Thời gian: - Nhiệt độ: 800C 3) Xây dựng quy trình chiết tách phẩm màu annatto E quy mô pilot với 300g nguyên liệu, hàm lượng phẩm màu 19,42% 4) Kết kiểm tra phương pháp vật lý chứng minh sản phẩm chiết norbixin với bước sóng hấp thụ cực đại λ = 453nm, 481nm Dao động hóa trị nhóm phân tử norbixin chiết NaOH phương H C C pháp đo phổ hồng ngoại IR – OH 3589cm-1; >C=O 1758cm-1; H C C 1513cm-1; H 2922cm-1 5) Thử khả hòa tan phẩm màu annatto E dung môi thông thường nước, etylaxetat, etanol nhiệt độ khác cho thấy phẩm màu không tan nước, tan etylaxetat, etanol tan nhiều nhiệt độ sôi dung môi SVTH: Phan Thục Uyên Trang 45 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S Trần Thị Ngọc Bích TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Võ Văn Chi, Từ điển thực vật thông dụng, tập 1, Nhà xuất khoa học kỹ thuật (2003) [2] GS TS Đào Hùng Cường, Giáo trình Hóa học hợp chất màu hữu cơ, Trường Đại học Sư Phạm – Đại học Đà Nẵng (1996) [3] Đỗ Minh Hiền, Nghiên cứu chiết tách phẩm màu từ hạt điều nhuộm phương pháp kiềm hóa, Khoa Hóa – Đại học Sư Phạm – Đại học Đà Nẵng (2008) [4] Th.S Phan Thảo Thơ, Nghiên cứu chiết tách bixin từ hạt điều nhuộm khảo sát số tính chất vật lý hóa học bixin, Khoa Hóa – Đại học Sư Phạm – Đại học Đà Nẵng [5] Nguyễn Đình Triệu, Các phương pháp vật lý ứng dụng hóa học, Nhà xuất Đại học Quốc Gia Hà Nội (2000) [6] TS Bùi Xuân Vững, Giáo trình Phân tích cơng cụ, Khoa Hóa – Đại học Sư Phạm – Đại học Đà Nẵng [7] PGS.TS Từ Minh Koóng, Kỹ thuật sản xuất dược phẩm, tập 1, Nhà xuất y học Hà Nội (2007) [8] Đoàn Thị Hằng Nga, Nghiên cứu chiết tách norbixin từ hạt điều nhuộm, Khoa Hóa – Đại học Sư Phạm – Đại học Đà Nẵng (2006) [9] Viện dược liệu, Kỹ thuật chiết xuất dược liệu, Nhà xuất khoa học kỹ thuật (2008) [10] GS.TS Đào Hùng Cường, ThS Phan Thảo Thơ, Nghiên cứu chiết tách phẩm màu điều nhuộm dầu Meizan, Khoa Hóa – Đại học Sư Phạm – Đại học Đà Nẵng (2009) [11] Lê Thị Anh Đào, Đinh Ngọc Thức, Phan Thị Sửu, Tách chiết phẩm màu đỏ cho thực phẩm từ hạt điều nhuộm (Bixa Orellana.L) Việt Nam, Khoa Hóa – Đại học Sư Phạm – Đại học Hà Nội, Viện Hóa Cơng Nghiệp [12] James Smith, Ph.D - Mrs Harriet Wallin, Annatto extracts Chemical and Technical Assessment (2006) SVTH: Phan Thục Uyên Trang 46 SVTH: Phan Thục Uyên M1: hòa tan 300C M2: hòa tan 500C M3: hòa tan 1000C Phụ lục 1: Phổ UV – VIS hòa tan sản phẩm annatto E nước nhiệt độ khác KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S Trần Thị Ngọc Bích PHỤ LỤC Trang 47 SVTH: Phan Thục Uyên M1: hòa tan 300C M2: hòa tan 500C M3: hòa tan 780C Phụ lục 2: Phổ UV – VIS hòa tan sản phẩm annatto E etanol nhiệt độ khác KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S Trần Thị Ngọc Bích Trang 48 SVTH: Phan Thục Uyên M1: hòa tan 300C M2: hòa tan 500C M3: hòa tan 770C Phụ lục 3: Phổ UV – VIS hòa tan sản phẩm annatto E etylaxetat nhiệt độ khác KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S Trần Thị Ngọc Bích Trang 49 KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S Trần Thị Ngọc Bích MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 GIỚI THIỆU VỀ CÂY ĐIỀU NHUỘM 1.1.1 Đặc điểm sinh thái 1.1.1.1 Tên gọi 1.1.1.2 Nguồn gốc phân bố 1.1.2 Đặc tính thực vật 1.1.3 Cây điều nhuộm Việt Nam 1.1.4 Thành phần hóa học điều nhuộm 1.1.5 Ứng dụng điều nhuộm thực tế 1.2 CẤU TRÚC MANG MÀU 1.2.1 Bixin 1.2.1.1 Cấu trúc bixin 1.2.1.3 Hoạt tính sinh học 1.2.2 Norbixin 1.2.2.1 Cấu trúc norbixin 1.2.2.2 Tính chất vật lý 1.2.2.3 Hoạt tính sinh học 1.2.3 Phẩm màu annatto 1.2.3.1 Giới thiệu phẩm màu annatto 1.2.3.2 Tính chất phẩm màu annatto E 10 1.2.3.3 Ứng dụng phẩm màu annatto thực tế 11 1.3 LÝ THUYẾT VỀ MÀU SẮC 12 1.3.1 Phân loại phẩm màu 12 1.3.1.1 Phẩm màu thiên nhiên 13 1.3.1.2 Phẩm màu tổng hợp 14 1.3.2 Các thuyết hợp chất có màu 16 1.3.2.1 Thuyết cổ điển hợp chất có màu 16 1.3.2.2 Thuyết đại hợp chất có màu 17 SVTH: Phan Thục Uyên Trang 50 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S Trần Thị Ngọc Bích 1.3.2.3 Phương pháp phối ghép màu 18 1.4 CHIẾT TÁCH CÁC HỢP CHẤT THIÊN NHIÊN 19 1.4.1 Tầm quan trọng chiết xuất hợp chất thiên nhiên 19 1.4.2 Nguyên liệu chiết xuất 20 1.4.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình chiết xuất hợp chất thiên nhiên 20 1.4.3.1 Những yếu tố thuộc thành phần, cấu tạo nguyên liệu 20 1.4.3.2 Những yếu tố thuộc dung môi 21 1.4.3.3 Những yếu tố thuộc thông số kỹ thuật 21 CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25 2.1 NGUYÊN LIỆU 25 2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25 2.2.1 Phương pháp phân tích trọng lượng 25 2.2.2 Phương pháp trích ly rắn – lỏng 26 2.2.3 Phương pháp vật lý 27 2.2.3.1 Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) 27 2.2.3.2 Phương pháp đo quang phổ hấp thụ phân tử (UV – VIS) 28 2.2.3.3 Phương pháp xác định cấu trúc hóa học quang phổ hồng ngoại(IR) 28 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 30 3.1 QUY TRÌNH NGHIÊN CỨU 30 3.2 THUYẾT MINH SƠ ĐỒ 31 3.2.1 Nguyên liệu 31 3.2.2 Xử lý nguyên liệu 31 3.2.3 Xác định số thông số tiêu nguyên liệu khô 31 3.2.3.1 Độ ẩm 31 3.2.3.2 Hàm lượng tro 32 3.2.3.3 Xác định hàm lượng kim loại 33 3.2.4 Khảo sát thông số tối ưu chiết tách phẩm màu annatto E quy mơ phịng thí nghiệm 34 3.2.4.1 Khảo sát loại dung môi chiết nồng độ dung môi chiết tối ưu 34 3.2.4.2 Khảo sát tỷ lệ rắn lỏng 36 3.2.4.3 Khảo sát thời gian chiết 36 3.2.4.4 Khảo sát nhiệt độ chiết 38 3.2.5 Xây dựng chiết tách phẩm màu annatto E quy mô pilot 38 3.2.5.1 Khảo sát tỷ lệ rắn lỏng quy mô 100g nguyên liệu 39 SVTH: Phan Thục Uyên Trang 51 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S Trần Thị Ngọc Bích 3.2.5.2 Khảo sát tỷ lệ rắn lỏng quy mô 300g nguyên liệu 39 3.2.5.3 Khảo sát thời gian quy mô 300g nguyên liệu 40 3.2.5.4 Xây dựng quy trình chiết tách phẩm màu annatto E quy mô pilot 42 3.2.6 Khảo sát khả hòa tan phẩm màu annatto E 42 3.2.7 Đo phổ hồng ngoại IR 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO 46 PHỤ LỤC 47 SVTH: Phan Thục Uyên Trang 52 ... 3.2.5 Xây dựng chiết tách phẩm màu annatto E quy mơ pilot Để xây dựng quy trình chiết tách phẩm màu annatto E hạt điều nhuộm quy mô pilot, áp dụng thông số tối ưu khảo sát quy mô 5g nguyên liệu... tài ? ?Xây dựng quy trình chiết tách phẩm màu annatto E hạt điều nhuộm quy mô pilot? ?? nhằm nghiên cứu thông số tối ưu việc chiết tách bixin norbixin từ hạt điều nhuộm để ứng dụng sản xuất phẩm màu. .. trình ? ?Xây dựng quy trình chiết tách phẩm màu annatto E hạt điều nhuộm quy mô pilot? ?? rút kết luận sau: 1) Xác định số thông số tiêu nguyên liệu hạt điều nhuộm như: - Độ ẩm trung bình hạt điều nhuộm