Khảo sát ảnh hưởng của hệ dung môi, phương pháp và nhiệt độ trích ly đến mật độ và độ bền màu của anthocyanin từ bắp cải tím

Trang 1

Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng i

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

TRỊNH KIM VẸN

KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA HỆ DUNG MÔI, PHƯƠNG PHÁP VÀ NHIỆT ĐỘ TRÍCH LY ĐẾN MẬT ĐỘ & ĐỘ BỀN MÀU CỦA ANTHOCYANIN

TỪ BẮP CẢI TÍM

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ Ngành CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Mã ngành 08 Người hướng dẫn

DƯƠNG THỊ PHƯỢNG LIÊN

Trang 2

Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng ii

LỜI CẢM TẠ

Tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trường Đại Học Cần Thơ, đặc biệt là quý thầy cô bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm đã quan tâm, dạy dỗ và truyền đạt kiến những kiến thức quý báo trong suốt thời gian tôi theo học tại trường

Đặc biệt tôi xin chân thành cảm ơn cô Bùi Thị Quỳnh Hoa đã quan tâm, dạy dỗ và truyền đạt kiến thức quý báo cho tôi trong suốt khóa học cũng như cô Dương Thị Phượng Liên đã tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt khóa luận văn

Tôi xin chân thành cảm ơn các bạn lớp Công Nghệ Thực Phẩm khóa 29 đã sẵn sàng giúp đỡ, động viên tôi trong suốt thời gian qua

Trang 3

Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng iii

TÓM LƯỢC

Chất màu anthocyanin có trong bắp cải tím được chiết tách bằng hệ dung môi phân cực Nội dung của đề tài này tiến hành nghiên cứu khả năng chiết tách anthocyanin từ bắp cải tím khi sử dụng 4 hệ dung môi khác nhau: hệ dung môi ethanol – nước, hệ dung môi ethanol – HCl(1%) – nước, hệ dung môi acid citric – HCl (1%), hệ dung môi NaHSO3 – HCl (1%) Kết quả thu được trong hệ dung môi NaHSO3 – HCl (1%) hàm lược anthocyanin thu được cao nhất

Với 2 phương pháp được khảo sát: phương pháp trích có sự hỗ trợ của sóng siêu âm và phương pháp trích thông thường với số lần trích khác nhau: một lần, hai lần và ba lần cho hệ dung môi NaHSO3 – HCl (1%) Kết quả cho thấy khi trích bằng phương pháp có sự hỗ trợ của sóng siêu âm với số lần trích là 2 lần thì hàm lượng anthocyanin thu được cao nhất

Cuối cùng nghiên cứu nhiệt độ ( 30 oC, 35 oC) và thời gian trích ly (30 phút, 45 phút và 60 phút) để thu được anthocyanion có hàm lượng cao Kết quả khi trích ly ở nhiệt độ 30oC và thời gian 30 phút thì hàm lượng anthocyanin thu được tương đối cao

Trang 4

Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng iv

MỤC LỤC LỜI CẢM TẠ i

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1

CHƯƠNG II LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 3

2.1 Giới thiệu 3

2.1.1 Chất màu 3

2.1.2 Anthocyanin 3

Hình 2: Sơ đồ chuyển đổi màu sắc của anthocyanin theo pH của môi trường 6

2.1.3 Một số loại rau quả chứa chất màu anthocyanin 7

2.1.4 Giới thiệu nguyên liệu bắp cải 7

2.3.1 Sóng siêu âm có cường độ lớn 14

2.3.2 Ứng dụng của sóng siêu âm trong thực tế 16

2.3.3 Ứng dụng của sóng âm trong thực phẩm 16

CHƯƠNG III PHƯƠNG TIỆN – PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 19

3.1 Phương tiện thí nghiệm 19

3.1.1 Nguyên liệu 19

3.1.2 Dụng cụ - Thiết bị 19

3.1.3 Hóa chất 19

3.2 Phương pháp nghiên cứu 19

3.2.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của hệ dung môi đến khả năng trích ly anthocyanin 19

3.2.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của phương pháp và số lần trích ly đến mật độ và độ bền màu anthocyanin trong dịch trích 21

3.2.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian trích ly đến mật độ và độ bền màu anthocyanin trong dịch trích 23

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 26

4.1 Ảnh hưởng của hệ dung môi đến khả năng trích ly anthocyanin 26

4.2 Ảnh hưởng của số lần trích và phương pháp trích đến hàm lượng anthocyanin 30

4.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian đến hàm lượng anthocyanin được trích ly 35

Trang 5

Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng v

Trang 6

Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng vi

DANH SÁCH HÌNH Hình 1: Cấu trúc cơ bản của aglucon của anthocyanin 4

Hình 2: Sơ đồ chuyển đổi màu sắc của anthocyanin theo pH của môi trường 6

Hình 3: Cải bắp 7

Hình 4: Bắp cải tím 10

Hình 5: Sơ đồ trích ly theo 1 đoạn 12

Hình 6: Sơ đồ trích ly theo nhiều đoạn giao dòng 12

Hình 7: Sơ đồ trích ly liên tục nhiều đoạn nghịch dòng 12

Hình 8: Đồ thị hàm lượng anthocyanin sau khi trích và bảo quản trong các hệ dung môi 27

Hình 9: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa phương pháp trích, số lần trích đến hàm lượng anthocyanin thu được 32

Hình 10: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của số lần trích, phương pháp trích đến hàm lượng và % màu anthocyanin còn lại sau 24 giờ khi giữ ở điều kiện thường 33

Hình 11: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của số lần trích, phương pháp trích đến hàm lượng và % màu anthocyanin còn lại sau 24 giờ khi giữ ở điều kiện tối 34

Hình 12: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của số lần trích, phương pháp trích đến hàm lượng và % màu anthocyanin còn lại sau 24 giờ khi gia nhiệt 95oC, 15 phút 34

Hình 13: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa thời gian trích, nhiệt độ trích đến hàm lượng anthocyanin thu được 36

Hình 14: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa nhiệt độ và thời gian trích đến hàm lượng và % anthocyanin còn lai sau 24 giờ giữ ở điều kiện bình thường 37

Hình 15: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa nhiệt độ và thời gian trích đến hàm lượng và % anthocyanin còn lai sau 24 giờ giữ ở điều kiện tối 38

Hình 16: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa nhiệt độ và thời gian trích đến hàm lượng và % anthocyanin còn lai sau 24 giờ giữ ở điều kiện đun 95oC 38

Trang 7

Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng vii

DANH SÁCH BẢNG Bảng1: Một số loại anthocyanin phổ biến 7

Bảng 2: Thành phần hóa học của bắp cải tím 11

Bảng 3: Các phương pháp phân tích và xử lý số liệu 25

Bảng 4 Kết quả thống kê hàm lượng anthocyanin (%) sau khi trích và bảo quản trong các hệ dung môi 26

Bảng 5 Kết quả thống kê % anthocyanin còn lại khi bảo quản trong các dung môi trích ly trong các điều kiện khác nhau 27

Bảng 6: Ảnh hưởng của thời gian bảo quản đến anthocyanin 29

Bảng 7: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến anthocyanin 29

Bảng 8: Ảnh hưởng của ánh sáng đến anthocyanin 30

Bảng 9: kết quả thống kê ảnh hưởng của phương pháp trích đến hàm lượng anthocyanin được trích ly 31

Bảng 10: Kết quả thống kê ảnh hưởng của số lần trích đến hàm lượng anthocyanin được trích ly 31

Bảng 11: Kết quả thống kê ảnh hưởng của nhiệt độ trích đến hàm lượng anthocyanin được trích ly 35

Bảng 12 Kết quả thống kê ảnh hưởng của thời gian trích đến hàm lượng anthocyanin được trích ly 36

Trang 8

Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng viii

PHỤ LỤC

1 Xác định hàm lượng anthocyanin trong dịch trích theo phương pháp pH vi sai

Dựa trên nguyên tắc: chất màu anthocyanin thay đổi theo pH Tại pH = 1 các anthocyanin tồn tại ở dạng oxonium hoặc flavium có độ hấp thụ cực đại, còn ở pH = 4.5 thì chúng lại ở dạng carbinol không màu

Đo mật độ quang của mẫu tại pH = 1 và pH = 4.5 tại bước sóng hấp thụ cực đại, so với độ hấp thụ tại bước sóng 700 nm

Dựa trên công thức của định luật Lambert-Beer

lg=ε (1) Trong đó:

lg đặc trưng cho mức độ ánh sáng yếu dần khi đi qua dung dịch hay còn gọi là mật độ quang, ký hiệu là A

I: Cường độ ánh sáng sau khi đi qua dung dịch I0: Cường độ ánh sáng chiếu vào dung dịch C: Nồng độ chất nghiên cứu, mol/l

l: Chiều dày của lớp dung dịch mà ánh sáng đi qua ε: Hệ số hấp thụ phân tử, mol-1 cm-1

Xác định lượng anthocyanin theo công thức

(3) Trong đó:

a: Lượng anthocyanin tính được theo công thức (2), g m: Khối lượng nguyên liệu ban đầu, g

w: Độ ẩm nguyên liệu, %

Trang 9

Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng ix

2 Phương pháp xác định độ bền màu

Để nghiên cứu độ bền màu của anthocyanin tách từ bắp cải, tiến hành đo độ hấp thụ tại bước sóng hấp thụ cực đại của mẫu trước và sau khi gia nhiệt Độ bền màu được thể hiện bằng phần trăm màu còn lại so với ban đầu, xác định theo công thức:

% Màu còn lại =

.100% Trong đó:

A là độ hấp thụ của mẫu tại thời điểm đo xác định

A1 là độ hấp thụ của mẫu tại bước sóng hấp thụ cực đại ban đầu với mỗi mẫu nghiên cứu

3 Phương pháp xử lý số liệu

Số liệu được thu thập và xử lý bằng các chương trình phần mềm thống kê STAGRAPHICS PLUS 4.0, R và phần mềm Excel

Trang 10

Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng x

KẾT QUẢ THỐNG KÊ Thí nghiệm 1 ảnh hưởng của hệ dung môi đến hàm lượng anthocyanin được trích ly ANOVA Table for Anthocyan by DM Analysis of Variance -

Source Sum of Squares Df Mean Square F-Ratio P-Value -

Between groups 0.675564 3 0.225188 134.58 0.0000 Within groups 0.0284449 17 0.00167323 -

Total (Corr.) 0.704009 20

Multiple Range Tests for Anthocyan by DM -

Method: 95.0 percent LSD DM Count Mean Homogeneous Groups -

Ethanol - H2O 7 0.630105 X Acid Citric - 4 0.820545 X Ethanol - HCl 4 0.846664 X NaSO3 - HCl 6 1.08683 X -

Contrast Difference +/- Limits -

Acid Citric - - Ethanol - H2O *0.19044 0.0540929

Acid Citric - - Ethanol - HCl -0.0261195 0.061025

Acid Citric - - NaSO3 - HCl *-0.266287 0.055708

Ethanol - H2O - Ethanol - HCl *-0.216559 0.0540929

Ethanol - H2O - NaSO3 - HCl *-0.456727 0.0480142

Ethanol - HCl - NaSO3 - HCl *-0.240168 0.055708

-

* denotes a statistically significant difference ANOVA Table for Antho 95C by DM Analysis of Variance -

Total (Corr.) 0.930354 20

Multiple Range Tests for Antho 95C by DM -

Ethanol - H2O 7 0.522671 X Ethanol - HCl 4 0.755493 X Acid Citric - 4 0.783584 X NaSO3 - HCl 6 1.03788 X -

Acid Citric - - Ethanol - HCl 0.0280907 0.0962733

- * denotes a statistically significant difference

Trang 11

Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng xi

ANOVA Table for E 95C by DM Analysis of Variance -

Total (Corr.) 1191.81 20

Multiple Range Tests for E 95C by DM -

Ethanol - H2O 7 82.45 X Ethanol - HCl 4 89.2325 XX Acid Citric - 4 95.3475 X NaSO3 - HCl 6 95.5233 X -

Acid Citric - - NaSO3 - HCl -0.175833 7.33475

Ethanol - H2O - Ethanol - HCl -6.7825 7.1221

Ethanol - HCl - NaSO3 - HCl -6.29083 7.33475

-

* denotes a statistically significant difference ANOVA Table for Antho 24h by DM Analysis of Variance -

Total (Corr.) 0.87283 20

Multiple Range Tests for Antho 24h by DM -

Trang 12

Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng xii

ANOVA Table for E 24h by DM Analysis of Variance -

Total (Corr.) 598.855 20

Multiple Range Tests for E 24h by DM -

Ethanol - H2O 7 86.1329 X Ethanol - HCl 4 92.785 X Acid Citric - 4 96.195 XX NaSO3 - HCl 6 96.8617 X -

-

* denotes a statistically significant difference ANOVA Table for Antho 24h dark by DM Analysis of Variance -

Total (Corr.) 0.859036 20

Multiple Range Tests for Antho 24h dark by DM -

Ethanol - H2O 7 0.549705 X Acid Citric - 4 0.795987 X Ethanol - HCl 4 0.817588 X NaSO3 - HCl 6 1.05525 X -

Acid Citric - - Ethanol - HCl -0.0216007 0.0622713

Trang 13

Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng xiii

ANOVA Table for E 24h dark by DM Analysis of Variance -

Total (Corr.) 677.135 20

Multiple Range Tests for E 24h dark by DM -

Ethanol - HCl - NaSO3 - HCl -0.531667 5.23393

-

* denotes a statistically significant difference ANOVA Table for Antho 24h 95C by DM Analysis of Variance -

Total (Corr.) 0.922254 20

Multiple Range Tests for Antho 24h 95C by DM -

Trang 14

Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng xiv

ANOVA Table for E 24h 95C by DM Analysis of Variance -

Total (Corr.) 1075.9 20

Multiple Range Tests for E 24h 95C by DM -

Ethanol - H2O 7 80.6429 X Ethanol - HCl 4 87.545 X Acid Citric - 4 93.5 XX NaSO3 - HCl 6 94.485 X -

-

* denotes a statistically significant difference Analysis of Variance for Anthocyanin - Type III Sums of Squares -

MAIN EFFECTS A:DM 3.22979 3 1.0766 401.05 0.0000 B:Heating 0.0582894 1 0.0582894 21.71 0.0000 C:Storage 0.0255041 1 0.0255041 9.50 0.0028 RESIDUAL 0.209385 78 0.00268443 -

TOTAL (CORRECTED) 3.52297 83

-

All F-ratios are based on the residual mean square error Multiple Range Tests for Anthocyanin by DM -

Method: 95.0 percent LSD DM Count LS Mean Homogeneous Groups -

Trang 15

Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng xv

Multiple Range Tests for Anthocyanin by Heating

- Method: 95.0 percent LSD

Heating Count LS Mean Homogeneous Groups

- With 42 0.767355 X

Without 42 0.82004 X

- Contrast Difference +/- Limits - With - Without *-0.0526848 0.0225089 - * denotes a statistically significant difference

Multiple Range Tests for Anthocyanin by Storage

- Method: 95.0 percent LSD

Storage Count LS Mean Homogeneous Groups

- 24 42 0.776273 X

0 42 0.811122 X

- Contrast Difference +/- Limits - 0 - 24 *0.0348494 0.0225089 - * denotes a statistically significant difference

Analysis of Variance for Anthocyanin - Type III Sums of Squares

- Source Sum of Squares Df Mean Square F-Ratio P-Value - MAIN EFFECTS

A:DM 1.66856 3 0.556186 325.06 0.0000 B:Lighting 0.00112008 1 0.00112008 0.65 0.4236 RESIDUAL 0.0633078 37 0.00171102

- TOTAL (CORRECTED) 1.73299 41

- All F-ratios are based on the residual mean square error.

Thí nghiệm 2 ảnh hưởng của phương pháp trích và số lần trích đến hàm lượng anthocyanin được trích ly

Analysis of Variance for Anthcyan - Type III Sums of Squares

A:Method 0.0647402 1 0.0647402 10.18 0.0032 B:So lan trich 0.0800427 2 0.0400213 6.30 0.0049 RESIDUAL 0.203408 32 0.0063565

- All F-ratios are based on the residual mean square error

Trang 16

Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng xvi

Multiple Range Tests for Anthcyan by Method -

Method: 95.0 percent LSD Method Count LS Mean Homogeneous Groups -

Control 18 1.07386 X Song sieu am 18 1.15867 X -

Control - Song sieu am *-0.0848137 0.0541334

-

* denotes a statistically significant difference Multiple Range Tests for Anthcyan by So lan trich -

Method: 95.0 percent LSD So lan trich Count LS Mean Homogeneous Groups -

3 12 1.06746 X 1 12 1.10132 X 2 12 1.18002 X -

MAIN EFFECTS A:Method 0.0577042 1 0.0577042 15.71 0.0004 B:So lan trich 0.0519366 2 0.0259683 7.07 0.0029 RESIDUAL 0.117547 32 0.00367333 -

-

All F-ratios are based on the residual mean square error Multiple Range Tests for Anthocyan sau 24h by Method -

Trang 17

Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng xvii

Multiple Range Tests for Anthocyan sau 24h by So lan trich -

3 12 1.01895 X 1 12 1.03559 X 2 12 1.10655 X -

-

All F-ratios are based on the residual mean square error Analysis of Variance for Anthocyan sau 24h dark - Type III Sums of Squares -

-

All F-ratios are based on the residual mean square error Multiple Range Tests for Anthocyan sau 24h dark by Method -

Trang 18

Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng xviii

Multiple Range Tests for Anthocyan sau 24h dark by So lan trich -

3 12 1.02506 X 1 12 1.05247 X 2 12 1.12824 X -

-

All F-ratios are based on the residual mean square error Analysis of Variance for Antho 24h heating - Type III Sums of Squares -

-

All F-ratios are based on the residual mean square error Multiple Range Tests for Antho 24h heating by Method -

Trang 19

Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng xix

Multiple Range Tests for Antho 24h heating by So lan trich -

3 12 0.98851 X 1 12 1.01961 X 2 12 1.09221 X -

-

All F-ratios are based on the residual mean square error Thí nghiệm 3 ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian đến hàm lượng anthocyanin được trích lyAnalysis of Variance for Anthocyanin - Type III Sums of Squares -

MAIN EFFECTS A:Temp 0.00177401 1 0.00177401 1.90 0.1794 B:Time 0.00603116 2 0.00301558 3.24 0.0556 RESIDUAL 0.0242241 26 0.000931698 -

-

All F-ratios are based on the residual mean square error Multiple Range Tests for Anthocyanin by Temp -

Method: 95.0 percent LSD Temp Count LS Mean Homogeneous Groups -

35 15 1.1543 X 30 15 1.16968 X -

30 - 35 0.0153797 0.0229103

Trang 20

Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng xx

Multiple Range Tests for Anthocyanin by Time -

Method: 95.0 percent LSD Time Count LS Mean Homogeneous Groups -

60 10 1.14215 X 30 10 1.16938 XX 45 10 1.17444 X -

-

All F-ratios are based on the residual mean square error Analysis of Variance for E sau 24h - Type III Sums of Squares -

-

All F-ratios are based on the residual mean square error Analysis of Variance for Antho sau 24h dark - Type III Sums of Squares -

Trang 21

Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng xxi

Analysis of Variance for E sau 24h dark - Type III Sums of Squares

A:Temp 4.01534 1 4.01534 0.64 0.4311 B:Time 0.466843 2 0.233421 0.04 0.9635 RESIDUAL 163.194 26 6.27668

Analysis of Variance for Antho sau 24h heat - Type III Sums of Squares

Analysis of Variance for E sau 24h heat - Type III Sums of Squares

Trang 22

Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng 1

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU

1.1 Đặt vấn đề

Anthocyanin là hợp chất màu hữu cơ thiên nhiên, thuộc nhóm flavonoid có màu đỏ, đỏ tía, xanh hiện diện trong một số rau quả Ngoài tác dụng là chất màu thiên nhiên được sử dụng khá an toàn trong thực phẩm, tạo ra nhiều màu sắc hấp dẫn cho mỗi sản phẩm, anthocyanin còn là hợp chất có nhiều hoạt tính sinh học quí như: khả năng chống oxy hóa cao nên được sử dụng để chống lão hóa, hoặc chống oxy hóa các sản phẩm thực phẩm, hạn chế sự suy giảm sức đề kháng; có tác dụng làm bền thành mạch, chống viêm, hạn chế

sự phát triển của các tế bào ung thư; tác dụng chống các tia phóng xạ (Nguồn Huỳnh Thị

anthocyanin trong một số nguyên liệu rau quả bằng phương pháp pH vi sai, tạp chí Khoa

học và Công Nghệ, Đại Học Đà Nẳng)

Những đặc tính quí báu của anthocyanin mà các chất màu hóa học, các chất màu khác hình thành trong quá trình gia công kỹ thuật không có được đã mở ra một hướng nghiên cứu ứng dụng hợp chất màu anthocyanin lấy từ thiên nhiên vào trong đời sống hàng ngày, đặc biệt trong công nghệ chế biến thực phẩm Điều đó hoàn toàn phù hợp với xu hướng hiện nay của các nước trên thế giới là nghiên cứu khai thác chất màu từ thiên nhiên sử dụng trong thực phẩm, bởi vì chúng có tính an toàn cao cho người sử dụng

Trong các chất màu thực phẩm có nguồn gốc tự nhiên thì anthocyanin là họ màu phổ biến nhất tồn tại trong hầu hết các thực vật bậc cao và tìm thấy được trong một số loại rau, hoa, quả, hạt có màu từ đỏ đến tím như: quả nho, quả dâu, bắp cải tím, lá tía tô, hoa hibicut, đậu đen, quả cà tím, gạo nếp than, gạo đỏ

Từ các tác dụng trên nhà khoa học đã tìm cách chiết tách anthocyanin từ những nguyên liệu khác nhau như: bắp cải tím, dâu tây, nho…với các phương pháp khác nhau Việc chiết anthocyanin từ thực vật có thể thực hiện với nhiều loại dung môi khác nhau như hệ dung môi HCl + alcol, hay dùng nước SO2 để chiết tách

Khả năng chiết tách của anthocyanin tùy thuộc vào hệ dung môi sử dụng trong quá trình chiết tách Tuy nhiên chưa có kết luận nào khẳng định dung môi nào là tốt nhất cho quy trình chiết tách

Anthocyanin được ứng dụng dùng làm chất tạo màu trong nhiều loại thực phẩm như: bánh kẹo, jelly, trong đồ uống nhẹ, đồ uống có cồn (vodkas, wines…), kem…

Anthocyanin còn được dùng để nghiên cứu làm chất chỉ thị an toàn dùng trong phân tích hóa học và thực phẩm

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

Khảo sát hệ dung môi và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly anthocyanin để tìm ra hệ dung môi cũng như tối ưu hóa các điều kiện khác để có thể chiết tách được anthocyanin có độ màu cao từ bắp cải tím, cụ thể như sau:

1 Khảo sát ảnh hưởng của hệ dung môi đến khả năng trích ly anthocyanin

Trang 23

2 Khảo sát ảnh hưởng của phương pháp và số lần trích ly đến mật độ và độ bền màu anthocyanin trong dịch trích

3 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian trích ly đến mật độ và độ bền màu anthocyanin trong dịch trích

Trang 24

CHƯƠNG II LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1 Giới thiệu

Trong sinh học người ta cho rằng bất kì chất nào thể hiện màu của mô hoặc vỏ động vật hay thực vật đều có thể gọi là chất màu Ngày nay, có trên 600 loại chất màu đã được nhận diện

Các chất màu tự nhiên thường gặp chủ yếu trong các nguyên liệu thực vật có thể chia ra làm ba nhóm chính:

Chlorophyll, diệp lục hay chất màu xanh lá cây

Các carotenoid có trong lục lạp, cho quả và rau có màu da cam, màu vàng đôi khi màu đỏ

Các chất màu flavonoid có trong các không bào, có màu đỏ, xanh và vàng Màu sắc không chỉ đóng vai trò là chất màu mà còn có thể là:

Nguồn tiền vitamin Chất chống oxy hóa

Nâng cao hệ thống miễn dịch

Cần cho sự phát triển bình thường của gia súc Mục đích của việc bổ sung chất màu vào thực phẩm

Khôi phục lại màu sắc đã bị mất trong quá trình bảo quản (do thực phẩm tiếp xúc với không khí, ẩm, nhiệt độ…)

Điều chỉnh màu sắc tự nhiên của sản phẩm khi màu sắc tự nhiên không đủ để thể hiện màu sắc cho sản phẩm

Gia tăng màu thực phẩm ở mức cần thiết Làm đồng nhất màu thực phẩm

Làm cho thực phẩm có màu hấp dẫn đối với người tiêu dùng

2.1.2 Anthocyanin

i Nguồn gốc

Trong các thực phẩm màu có nguồn gốc tự nhiên thì anthocyanin là họ màu phổ biến nhất tồn tại trong hầu hết các thực vật bậc cao Anthocyanin được tìm thấy trong một số loài rau, hoa, quả, hạt có màu từ đỏ đến tím như: nho, dâu tây, bắp cải tím, lá tía tô, đậu đen, gạo nếp than…

Trang 25

ii Cấu tạo

Anthocyanin là những glucozit do gốc đường glucose, glactose kết hợp với gốc aglucon có màu được gọi là anthocyanidin Aglucon của chúng có cấu trúc cơ bản được mô tả trong hình 1 Các gốc đường có thể được gắn vào vị trí 3, 5, 7; thường được gắn vào vị trí 3 và 5 còn vị trí 7 rất ít Phân tử anthocyanin gắn đường vào vị trí 3 gọi là monoglycozit, ở vị trí 3 và 5 gọi là diglycozit Khi thủy phân anthocyanin thu được đường và anthoxyanidol

R1 OH

OH O+

3 R2

OH OH

B

Hình 1: Cấu trúc cơ bản của aglucon của anthocyanin

(Nguồn: Huỳnh Thị Kim Cúc, xác định hàm lượng anthocyanin trong một số nguyên liệu

Các aglucon của anthocyanin khác nhau chính là do các nhóm gắn vào vị trí R1 và R2, thường là H, OH hoặc OCH3

iii Tính chất

Anthocyanin tinh khiết ở dạng tinh thể hay dạng vô định hình là hợp chất khá phân cực nên tan tốt trong dung môi phân cực Màu sắc của anthocyanin luôn luôn thay đổi phụ thuộc vào pH và nhiệt độ, các chất màu có mặt và nhiều yếu tố khác… khi tăng số lượng nhóm OH trong vòng benzen thì màu càng xanh đậm (trong vòng benzene có thể có 1-2 hoặc 3 nhóm OH)

Mức độ methyl hóa nhóm OH trong vòng benzene càng cao thì màu càng đỏ Nếu nhóm OH ở vị trí thứ ba kết hợp với gốc đường thì màu sắc cũng sẽ thay đổi theo số lượng gốc đường được đính vào nhiều hay ít Tuy nhiên màu anthocyanin thay đổi mạnh nhất phụ thuộc vào pH của môi trường

Nói chung anthocyanin hòa tan tốt trong nước và trong dịch bão hòa Khi kết hợp với đường làm cho phân tử anthocyanin càng hòa tan hơn

Anthocyanin có bước sóng hấp thụ trong miền nhìn thấy Khả năng hấp thụ cực đại tại bước sóng 510-540nm Độ hấp thụ là yếu tố liên quan mật thiết đến màu sắc anthocyanin,

Trang 26

chúng phụ thuộc vào pH của dung dịch, nồng độ anthocyanin Thường vùng acid có độ hấp thụ lớn, nồng độ anthocyanin càng lớn thì độ hấp thụ càng mạnh

Các anthocyanin cũng có thể kết hợp với các ion kim loại để cho các màu khác nhau: chẳng hạn với muối kali sẽ cho với anthocyanin màu đỏ máu, còn muối canxi và magie sẽ cho phức màu xanh ve Điều đáng chú ý là màu sắc anthocyanin thay đổi theo pH của môi trường:

Khi pH < 7 anthocyanin có màu đỏ Khi pH > 7 anthocyanin có màu xanh Rubrobraxinin clorua là anthocyanin của bắp cải đỏ Khi pH = 2.4 – 4.0 thì có màu đỏ thắm

pH = 4 – 6 thì có màu tím pH = 6 thì có màu xanh lam pH là kiềm thì có màu xanh lá cây

Khi đun nóng lâu dài anthocyanin có thể phá hủy và mất màu, đặc biệt là các anthocyanin của dâu tây, anh đào, củ cải Ngược lại anthocyanin của phúc bồn tử đen không thay đổi Nhìn chung khi gia nhiệt các chất màu đỏ dễ bị phá hủy, còn chất màu vàng thì khó bị phá hủy hơn

Các màu sắc khác nhau của hoa có được là do tổ hợp các anthocyanidin và các este methylic của chúng với acid và bazơ

Tóm lại, trong môi trường acid, các anthocyanin là các bazơ mạnh và có thể tạo muối (màu đỏ) bền vững với acid Anthocyanin cũng có khả năng cho muối bề vững với bazơ (màu xanh)

Ngoài tác dụng là chất màu thiên nhiên được sử dụng khá an toàn trong thực phẩm, tạo ra nhiều màu sắc hấp dẫn cho mỗi sản phẩm, anthocyanin còn là hợp chất có nhiều hoạt tính sinh học quí như: khả năng chống oxy hóa cao nên được sử dụng để chống lão hóa, hoặc chống oxy hóa các sản phẩm thực phẩm, hạn chế sự suy giảm sức đề kháng; có tác dụng làm bền thành mạch, chống viêm, hạn chế sự phát triển của các tế bào ung thư; tác dụng chống các tia phóng xạ

Những đặc tính quí báu của anthocyanin mà các chất màu hóa học, các chất màu khác hình thành trong quá trình gia công kỹ thuật không có được đã mở ra một hướng nghiên cứu ứng dụng hợp chất màu anthocyanin lấy từ thiên nhiên vào trong đời sống hàng ngày, đặc biệt trong công nghệ chế biến thực phẩm Điều đó hoàn toàn phù hợp với xu hướng hiện nay của các nước trên thế giới là nghiên cứu khai thác chất màu từ thiên nhiên sử dụng trong thực phẩm, bởi vì chúng có tính an toàn cao cho người sử dụng

Trang 27

Sự chuyển đổi màu sắc của anthocyanin

Hình 2: Sơ đồ chuyển đổi màu sắc của anthocyanin theo pH của môi trường

Trang 28

Chất màu anthocyanin thường có trong những loại rau quả có màu đỏ, xanh và tím như: dâu tây, bắp cải, nho…

Bảng1: Một số loại anthocyanin phổ biến

Bắp cải tím Cúc tây Hoa hồng Quả anh đào Quả mận Quả việt quất

Quả nho Hoa cẩm quỳ Hoa mẫu đơn Hoa anh thảo

Rubrobraxinin Pelargonin Xianin Ceraxianin Prunixianin Idain Delfin Enin Malvin Peonin Hirxutin

(Nguồn: hóa sinh công nghiệp - nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội)

Tên khoa học: Brassica oleracea Var Capitata.Lizg Viết tắc: B ol Var.CapitataL

Tiếng Anh: Cabbbage

i Nguồn gốc

Cải bắp ngày nay có nguồn gốc từ cải biển (Sea kale) không cuốn Đầu tiên cải chỉ được dùng như những cây thuốc để chữa bệnh làm dịu cơn đau của bệnh gút, chữa tiêu chảy, chữa bệnh đau đầu, nước ép cải bắp dùng để giải độc khi ăn phải nấm độc… (nguồn: giáo

trình kỹ thuật trồng rau, nhà xuất bản Hà Nội)

Ngày nay người ta còn tìm thấy một số loài cải bắp dại (B.Cretia, B.Insularis và B Rupestris) Loài cải bắp cuốn chặt ngày nay là thế hệ sau của B.ol.var.Sylvestri những loài dại này được tìm thấy ở gần bờ biển Anh và xung quanh Địa Trung Hải

Hình 3: Cải bắp

Trang 29

ii Phân loại

Khi điều tra về thực vật học nhà khoa học cổ đại Hy Lạp, Theophrastis (372- 286 B.C) đã mô tả 3 dạng hình trong nhóm cải bắp: dạng hình lá nhăn nheo, xoăn hoặc gợn sóng; dạng hình tiếp theo có đặc điểm là mượt, nhẵn; dạng thứ 3 (dạng dại) có mùi vị rất hăng được gọi là Selinoides hoặc Selinas Đó là những đặc điểm của cải xoăn, cải bắp và cải Xavoy (cải Xavoa) Dựa vào nguồn gốc, sự phát sinh, phát triển, sự liên quan giữa dạng hình dại và trồng trọt để tiến hành phân loại mặt khác khi phân loại các tác giả còn dựa vào đặc điểm hình thái và nguồn gốc địa lý… như vậy sự phân loại sẽ hoàn chỉnh hơn Loài B.oleraceae chiếm vị trí quan trọng của chi Brassicaceae, có nhiều biến chủng có ý nghĩa to lớn trong việc sản xuất thực phẩm, đời sống kinh tế và xã hội

Những biến chủng này đang chiếm vị trí quan trọng trong sản xuất rau của nhiều quốc gia, có thể tập hợp chúng trong nhóm cải bắp (Cole Crops)

1- cải bắp: Brassica oleracea L.var.capitataL 2- Su hào: Brassica oleracea L.var.gongylodes 3- Súp lơ trắng: Brassica oleracea L.var.botrytis L 4- Súp lơ xanh: Brassica oleracea L.var.italica 5- Cải làn: Brassica oleracea L.var.alloglalra 6- Cải Bixen: Brassica oleracea L.var.gemmifera 7- Cải xoăn (Kale): Brassica oleracea L.var.acephala iii Ý nghĩa kinh tế và giá trị dinh dưỡng của bắp cải

Cải bắp là loại rau cho hiệu quả kinh tế cao, là loại rau quan trọng trong vụ đông ở miền Bắc nước ta trong công thức luân canh: lúa xuân – lúa mùa – cải bắp

Theo Bùi Thị Gia (2000) trồng cải bắp sẽ lãi khoảng 40 triệu đồng/1 ha/ năm Cải bắp chịu được vận chuyển, bảo quản nên là loại rau dự trữ rất tốt Cải bắp có khả năng dự trữ lâu trong kho chứa vào mùa đông dưới dạng tươi sống từ 5-6 tháng Trong điều kiện nước ta cải bắp có thể trữ mát từ 10-15 ngày sau khi thu hoạch Cải bắp còn lại là mặt hàng xuất khẩu có giá trị

Cải bắp có khả năng thích nghi rộng, dễ trồng, năng suất cao, chất lượng tốt, được nhà nông chọn để trồng và người tiêu dùng ưa thích Những nơi trồng cải bắp nỗi tiếng ở Hà Nội : Đặng Xá, Vân Đức, Gia Lâm, Dịch Vọng, TỪ Liêm…

Cải bắp là loại rau có giá trị dinh dưỡng cao, giá trị sử dụng lớn Người ta có thể chế biến hàng chục món ăn từ cải bắp như: luộc, xào, nấu, kim chi…

Ngoài tác dụng dùng làm thực phẩm cải bắp còn có khả năng chữa bệnh Loại rau này được dùng cho người bị bệnh tim mạch, viêm ruột, bệnh dạ dày… được các nhà y tế thế

giới đánh giá cao (Nguồn: giáo trình kỹ thuật trồng rau, nhà xuất bản Hà Nội)

Trang 30

Cải bắp là cây rau rất quan trọng ở Miền Bắc nước ta Diện tích cải bắp chiếm 12.6% tổng diện tích rau Cải bắp dễ trồng, khả năng thích nghi rộng, dễ bảo quản và vận chuyển Cải bắp là một trong những mặt hàng rau xuất khẩu

Thành phần hóa học của cải bắp không phụ thuộc vào loại giống, điều kiện chăm sóc, thời vụ mà phụ thuộc vào điều kiện khí hậu mỗi nơi, mỗi năm

Cải bắp chứa 92% nước, cho năng lượng 24calo/100g Cải bắp có chứa nhiều loại vitamin như: vitamin C 28 - 70mg/ kg cải bắp tươi, vitamin B1 0.65 - 2.4 mg/kg cải bắp tươi, vitamin K 20 - 40 mg/kg cải bắp tươi… Ngoài ra cải còn chưa một lượng vitamin U đáng kể, do đó cải bắp có khả năng chữa lành vết loét bao tử

Lượng vitamin trong cải bắp nhiều gấp 4,5 lần so với cà rốt, 3,6 lần so với khoai tây, hành tây Điều đặc biệt là vitamin A và P trong cải bắp kết hợp với nhau làm cho thành mạch máu bền vững hơn Trong cải bắp còn chứa các chất chống ung thư: sulforaphane,

phenethyl isothiocyanate và Indol-33 carbinol (Nguồn: giáo trình kỹ thuật trồng rau, nhà

xuất bản Hà Nội)

Trong cải bắp có chứa nhiều chất khoáng với hàm lượng tương đối lớn 0.61 - 0.71/% sản phẩm tươi Chất khoáng chủ yếu là Ca, P, K kế đến là Na, S Hợp chất lưu huỳnh trong cải bắp được gọi là glucozinolat, cấu tạo từ 2 chất progoitrin và goitrin Chất goitrin trong cơ thể người thiếu iod có khả năng kích thích hoạt động của tuyến giáp trạng làm tuyến

này phù to ra gây bệnh bướu cổ (Nguồn: giáo trình kỹ thuật trồng rau, nhà xuất bản Hà

Thân trong là đoạn thân mang lá không có màu xanh, là bộ phận sử dụng được Độ cao thân trong so với độ cao bắp thể hiện giá trị sử dụng của cải bắp cao hay thấp Đoạn thân trong càng dài thì giá trị sử dụng càng thấp Có 3 loại:

Cải bắp thân ngắn: thân trong cao 40%

Cải bắp thân trung bình: thân trong cao từ 40-60% Cải bắp thân dài: thân trong cao >60%

• Lá: là bộ phận quan trọng của cây, là đặc trưng hình thái dùng để phân biệt giống cây này và giống cây khác, lá cải bắp gồm lá trong và lá ngoài

Trang 31

Lá ngoài thường có màu xanh, xanh nhạt hoặc xanh sẫm Số lá thay đổi từ 9-40 lá, rộng từ 25-40cm tùy theo điều kiện trồng trọt Người ta thường căn cứ vào hình dạng lá, màu sắc lá, sự phân bố gân lá… để nhận biệt giống

Phiến lá cải bắp thường tròn, những giống sớm có xu hướng kéo dài phần đầu lá (lá thuôn dài)

Những giống có lá mỏng, ít sáp, thường sinh trưởng chậm, chín muộn, dễ nhiễm sâu bệnh hại, khả năng chịu khô hạn kém Những lá có nhiều khí khổng và nhỏ, có nhiều chất sáp, thoát hơi nước mạnh về buổi trưa, nhưng lại khôi phục nhanh khả năng hút nước về buổi chiều là những cây chịu hạn tốt

Trên lá có nhiều sáp là nhữung cây có hàm lượng vitamin C cao, dựa vào đặc điểm này các nhà chọn giống có thể chọn ra giống có nhiều vitamin C

Lá trong là bộ phận chủ yếu của cây bắp cải Số lượng lá và khối lượng mỗi lá là chỉ tiêu có tính chất quyết định đến năng suất

Do không tiếp xúc với ánh nắng nên lá trong thường có màu trắng ngà, vàng nhạt, xanh nhạt, tím hoặc tím nhạt Khi luộc những lá có màu tím nước có màu tím hoa cà rất đẹp Lá trong thường ngon, giòn hơn lá ngoài

v Hoa, quả và hạt

Hoa cải bắp thuộc loại hoa thập tự, hoa lưỡng tính thụ phấn chéo nhờ côn trùng Chúng rất dễ dàng lai tạp với các cây trong họ, sự lai tập giữa các biến chủng không có ý nghĩa kinh tế Đối với cải bắp, lai giữa giống với nhau thể hiện ưu thế rất rõ

Khi sản xuất hạt giống và thực hiện chương trình lai tạo giống cần tiến hành cách ly nghiêm ngặt Khoảng cách để cách ly giữa các giống là 2000m

Quả của các cây trong họ thập tự và cây cải bắp thuộc loại quả giác 2 mảnh vỏ, khi quả chin khô, vỏ tách đôi hạt rơi ra ngoài Do vậy cần thu hoạch khi quả bắt đầu chin vàng Quả cải bắp dài trung bình 8 – 10 cm, giống cải bắp Hà Nội có từ 115 – 716 quả, giống cải bắp Bắc Hà có khoảng 376 – 464 quả (Hồ Hữu An, 1989)

Hạt cải bắp nhỏ, hình cầu, nhẵn hoặc dạng lưới, màu nâu đỏ hoặc nâu sẫm Khối lượng 1000 hat: 3.5 – 6.5 g

Bắp cải tím (Brassica oleracea var capitata ruba) xuất xứ

từ Địa Trung Hải, hiện nay được trồng rộng rãi khắp thế giới, thích hợp với khí hậu ôn đới Tại Việt Nam bắp cải tím được trồng nhiều ở Đà Lạt Bắp cải tím là một loại trong họ bắp cải

Hình 4: Bắp cải tím

Trang 32

Bảng 2: Thành phần hóa học của bắp cải tím

Vitamin K Vitamin C Vitamin B6 Omega 3 Vitamin B1 Vitamin B2 Ca

Vitamin A Tryptophan Protein Mg

73.35 mcg 30.15 mg

0.17 mg 0.17 mg 0.09 mg 0.08 mg 46.50 mg 198.00 IU

0.01g 1.53g 12.00 mg

Giai đoạn kế tiếp: là giai đoạn tách pha, hai pha tách ra dễ dàng hay không tùy thuộc vào sự sai biệt khối lượng riêng giữa hai pha Một pha là pha trích gồm chủ yếu dung môi và dung chất, một pha gọi là pha rafinat gồm chủ yếu phần còn lại của hỗn hợp ban đầu Thường thì các cấu tử trong hỗn hợp và dung môi đều ít nhiều hòa tan vào nhau vì thế trong hai pha đều có sự hiện diện của cả ba cấu tử

Các phương pháp trích ly theo đoạn:

đầu và dung môi được trộn lẫn với nhau, quá trình truyền khối diễn ra giữa hai pha được tiến hành cho đến khi hệ cân bằng sau đó để hỗn hợp lắng và tách pha

Định dạng
Số trang	65
Dung lượng	5,82 MB