1.4.1. Đặc điểm hình thái, sinh thái của cây Dành dành
Cây Dành dành có tên khoa học là Gardenia jasminoides Ellis thuộc họ cà phê –Rubiaceae, có nguồn gốc châu Á, thƣờng mọc hoang hoặc đƣợc trồng làm cây cảnh trong các khu vƣờn nhiệt đới và cận nhiệt đới, phân bố chủ yếu ở Việt Nam, miền Nam Trung Quốc, Đài Loan, Nhật Bản và Ấn Độ.
Cây Dành dành thuộc loại cây tiểu mộc, nhỏ, bụi, thân trơn láng, cao 1−3 m. Lá có phiến thon, không lông, mọc đối, đôi khi mọc theo vòng xoắn 3 lá hay nhiều hơn, hình ellip hay hình trứng, dài khoảng 2−8 cm và rộng 2−3 cm, thu hẹp, nhọn cả hai đầu, láng bóng, cuống ngắn, có lá bẹ. Cây Dành dành có hoa lớn, ở chót nhánh to, trổ ra ở nách lá phía trên, có cọng. Đài hoa màu xanh, có 5−6 tai, kéo dài xuống thành ống hình phễu dài khoảng 1,5 cm, có 5 cạnh và chia thành những thùy thẳng gần dài nhƣ ống. Cánh hoa thƣờng đơn, có khi đôi, trắng rồi vàng ngà, rất thơm, tiểu nhụy nhỏ, gắn trên miệng vành, bầu noãn 1 buồng, vòi nhụy hình dùi, mập, noãn nhiều đính nhau trên thai tòa. Phì quả có hạt, hình trứng hay hình ellip, dài khoảng 1,5−2 cm, màu vàng, có 5−9 gân nổi lên theo chiều dọc, thịt quả màu vàng da cam. Ra hoa vào tháng 5−7, quả tháng 8−10.
Hình 1.5.Cây Dành Dành Hình 1.6.Quả Dành dành
1.4.2. Sử dụng quả Dành dành trong dân gian
Sử dụng quả và hạt dành dành trong nhuộm màu thực phẩm:
Trong đời sống hàng ngày, ngƣời dân các vùng đồng bằng thƣờng dùng quả và hạt Dành dành tƣơi hoặc phơi khô, ngâm trong nƣớc nóng lấy nƣớc màu ngâm gạo nếp nhuộm xôi hay bột nếp lọc làm bánh phu thê. Màu từ quả và hạt dành dành rất đẹp, không độc, tan tốt trong nƣớc nóng, có mùi thơm nhẹ, dễ chịu.
Sử dụng quả và hạt dành dành trong y học cổ truyền:
Dành dành trong y học cổ truyền còn đƣợc gọi là chi tử, có vị đắng, tính lạnh, có tác dụng kích thích tiết mật và làm hạ bilirubin huyết tƣơng, giúp an thần, gây ngủ, chống co giật, hạ nhiệt, hạ huyết áp. Ngoài ra còn có tác dụng khác nhƣ kháng khuẩn, trị giun. Trong y học cổ truyền, chi tử đặc biệt đƣợc dùng để chữa viêm gan cấp tính có vàng da, chữa khái huyết, tiểu tiện ra máu đau buốt, chống viêm. [10]
1.4.3. Một số nghiên cứu trong và ngoài nƣớc về quả Dành dành
Tình hình nghiên cứu về quả Dành dành ở nước ngoài:
Cho tới hiện nay, đã có một số công trình nghiên cứu về thành phần, cấu trúc và hoạt tính của dịch chiết nói chung cũng nhƣ chất màu nói riêng từ quả dành dành.
Một số báo cáo khoa học đã đƣa ra kết luận dịch chiết thô của quả dành dành giàu hợp chất phenolic với hàm lƣợng cao các chất chống oxi hóa.
Các nhà khoa học đã chỉ ra, thành phần hóa học chính tạo nên màu vàng cho dịch chiết từ quả Dành dành thuộc nhóm hợp chất carotenoid đƣợc biết đến với tính tan trong nƣớc đặc thù, trái ngƣợc với hầu hết các chất thuộc nhóm carotenoid [17]. Trong đó, Crocin, một diester của dẫn xuất crocetin, là thành phần chính tạo màu trong quả dành dành [29] không độc, độ bền hóa học tốt hơn so với các hợp chất màu tự nhiên khác có sẵn trong thực phẩm.
Các Iridoid glycoside nhƣ geniposide, gardenoside, gardoside và một số chất khác cũng đƣợc tìm thấy trong quả dành dành [32]. Geniposide, thành phần chính của iridoid glycoside chiếm tới 35,9% trong bột dành dành thƣơng phẩm [28].
Hình 1.7. Cấu trúc crocin (Crocetin di-(β-gentiobiosyl) ester)
Tình hình nghiên cứu về quả Dành dành ở trong nước:
Mặc dù Dành dành đã đƣợc sử dụng lâu đời ở Việt Nam trong y học cổ truyền và nhuộm màu thực phẩm nhƣng cho đến nay chỉ có rất ít các nghiên cứu trong nƣớc về thành phần hóa học cũng nhƣ tách chiết chất màu từ loài thực vật này. Trong đó đáng lƣu ý là công trình nghiên cứu quy trình sấy phun để sản xuất bột màu vàng từ quả Dành dành của Lại Quốc Đạt và cs (2013).
Những tài liệu tổng quan cũng nhƣ truyền thống sử dụng chất màu tự nhiên từ lá Cẩm và quả Dành dành đã nêu trên đây cho thấy việc nghiên cứu ứng dụng các
chất màu từ hai loài thực vật này là cần thiết và có ý nghĩa thực tiễn vô cùng to lớn trong việc phát triển nền kinh tế Việt Nam nói chung và ngành công nghiệp thực phẩm nói riêng.
PHẦN 2: VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Vật liệu
2.1.1. Nguyên liệu
2.1.1.1. Lá Cẩm tím tươi
- Cây Cẩm tím đƣợc thu mua từ tháng 2 đến tháng 6 tại thành phố Cao Bằng, tỉnh Cao Bằng.
- Cây Cẩm tím đƣợc cho vào túi nilon sạch, vận chuyển về phòng thí nghiệm và đƣợc sử dụng ngay trong vòng 24 giờ.
- Khi sử dụng, tách lấy lá Cẩm ra khỏi phần thân cây, rửa sạch, để ráo nƣớc.
Hình 2.1. Lá Cẩm tím
2.1.1.2. Quả dành dành
- Quả Dành dành tƣơi, chín vàng đƣợc thu hái từ tháng 8 đến tháng 10 tại Ninh Bình.
- Quả Dành Dành đƣợc cho vào túi nilon sạch vận chuyển về phòng thí nghiệm và đƣợc rửa sạch, sấy khô ở 65 °C đến khi đạt độ ẩm 6% rồi xay nhỏ, bảo quản trong lọ kín, tránh ánh sáng.
- Toàn bộ quá trình từ khi thu hái nguyên liệu cho tới khi đƣa vào quá trình sấy đƣợc thực hiện trong vòng 24 giờ.
Hình 2.2. Quả Dành dành Hình 2.3.Bột quả Dành dành sấy khô
2.1.2. Hóa chất và thiết bị
2.1.2.1. Hóa chất
Các hóa chất sử dụng có xuất xứ từ Trung Quốc: Ethanol 96%, HCl 35−38%, NaOH 96% đƣợc cung cấp bởi Công ty hóa chất và thiết bị Văn Minh, 55 Phùng Hƣng, Hà Nội.
Maltodextrin đƣợc cung cấp bởi Công ty cổ phần thực phẩm Minh Dƣơng, Hoài Đức, Hà Nội.
2.1.2.2. Thiết bị
Bảng 2.1. Các thiết bị sử dụng
Thiết bị Nguồn gốc
Bể ổn nhiệt không khuấy Daihan Labtech - Hàn Quốc Máy lọc chân không Gast – Mỹ
Máy cô quay Buchii – Thụy Sỹ Máy đo pH Fisher Scientific – Mỹ Máy so màu UV Vis Gene Quant − Anh
Máy xay Fisher Scientific – Đức Tủ sấy Diemos Fisherbrand Cân phân tích Fisher Scientific − Pháp Máy sấy phun Buchii −Thụy Sỹ
Máy sấy đông khô Labconco – Mỹ Máy đo màu thực phẩm Hunter Lab – Mỹ
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu
2.2.1. Phƣơng pháp thu nhận chế phẩm màu
Trƣớc khi tiến hành các thí nghiệm, chế phẩm màu từ các nguồn nguyên liệu đƣợc tách chiết và thu hồi theo các quy trình dƣới đây.
Hình 2.4. Quy trình tách chiết và thu hồi chế phẩm màu tím từ lá Cẩm tươi Lá Cẩm tƣơi Nƣớc cất (85−90 °C, 40 phút) Trích ly lần 1 Tỉ lệ dung môi:nguyên liệu: 2:1 (v/w) Lọc 1 Dịch chiết 1 Bã 1 Nƣớc cất Trích ly lần 2 (85−90 °C, 20 phút) 3:2 (v/w) Lọc 2 Dịch chiết 2 Dịch chiết tổng
Cô quay chân không 40°C
Sấy đông khô Bột màu
* Trích ly lần 1:
Lá Cẩm tím sau khi rửa sạch, để ráo đƣợc trích ly bằng dung môi là nƣớc cất trong bể ổn nhiệt ở 85−90 °C trong 40 phút theo tỷ lệ 200 ml nƣớc cất: 100 g lá cẩm tƣơi.
* Lọc 1:
Sau khi trích ly, tiền hành quá trình lọc hỗn hợp thu đƣợc qua 2 giai đoạn. Giai đoạn đầu lọc thô nhằm thu lại phần bã lớn để sử dụng cho quá trình tiếp theo. Dịch chiết thô thu đƣợc sau giai đoạn đầu đƣợc đƣa vào máy lọc chân không thực hiện giai đoạn thứ hai nhằm loại bỏ các loại cặn nhỏ còn sót lại và thu dịch chiết màu tím, trong gọi là dịch chiết 1.
* Trích ly lần 2:
Phần bã thu đƣợc từ giai đoạn đầu của quá trình lọc 1 đƣợc trích ly lần thứ 2 với 150 ml nƣớc cất cho 100 g nguyên liệu lá Cẩm tƣơi ban đầu, trong bể ổn nhiệt ở 85−90 °C, thời gian 20 phút.
* Lọc 2:
Hỗn hợp thu đƣợc sau quá trình trích ly lần 2 đƣợc đƣa vào quá trình lọc với hai giai đoạn tƣơng tự nhƣ quá trình lọc 1. Sau quá trình này thu đƣợc dịch chiết 2. * Cô quay chân không:
Dịch chiết 1 và dịch chiết 2 đƣợc trộn lẫn tạo thành dịch chiết tổng sau đó đƣợc mang đi cô quay chân không ở 40 °C để loại bỏ bớt dung môi, tạo thành dạng cao màu tím. Thời gian cô quay phụ thuộc vào lƣợng dịch chiết.
* Sấy đông khô:
Cao màu tím thu đƣợc sau quá trình cô quay chân không đƣợc sấy đông khô tạo thành bột màu tím.
2.2.1.2. Phương pháp thu nhận chế phẩm màu vàng từ quả Dành dành [6][15]
Hình 2.5. Quy trình tách chiết và thu hồi chế phẩm màu vàng từ quả Dành dành
* Trích ly:
Bột Dành dành sấy khô đƣợc trích ly trong bóng tối bằng ethanol 50% trong bể ổn nhiệt ở 70 °C, thời gian 30 phút, tỷ lệ dung môi: nguyên liệu là 6:1 (ml/g). * Lọc:
Hỗn hợp sau khi trích ly đƣợc mang đi lọc qua hai giai đoạn. Giai đoạn đầu lọc thô để loại bỏ phần bã lớn, giai đoạn thứ hai là lọc tinh bằng máy lọc chân không để loại bỏ hết phần cặn nhỏ, thu dịch chiết trong, màu vàng.
Malto dextrin Bã Trích ly (70 °C, 30 phút) Tỉ lệ dung môi:nguyên liệu: 6:1 (v/w) Lọc Bột màu vàng Bột dành dành sấy khô Ethanol 50%
Cô quay chân không 50 °C
Sấy phun
Ethanol 50%
* Cô quay chân không:
Dịch chiết thu đƣợc sau quá trình lọc đƣợc loại bỏ dung môi thông qua quá trình cô quay chân không ở 50 °C. Thời gian cô quay phụ thuộc vào lƣợng dịch chiết sử dụng.
* Sấy phun:
Dịch chiết thu đƣợc sau quá trình cô quay đƣợc bổ sung maltodextrin với tỷ lệ maltodextrin: chất khô trong dịch trích = 25:1 (w/w) và đƣa vào quá trình sấy phun với nhiệt độ tác nhân sấy 160 °C, nồng độ chất khô ban đầu 15% (w/w), tốc độ đầu phun ly tâm 20.500 vòng/phút. Sau quá trình sấy phun thu đƣợc bột màu vàng.
2.2.2. Xác định một số đặc tính chất màu thu đƣợc
2.2.2.1. Xác định bước sóng hấp thụ cực đại
+ Lấy 0,01 g bột màu pha trong nƣớc cất, định mức thành 100 ml thu đƣợc dung dịch 1
+ Hút 10 ml dung dịch 1 tiến hành đo xác định bƣớc sóng hấp thụ cực đại trong dải bƣớc sóng từ 400–800 nm đối với chế phẩm màu tím, trong dải bƣớc sóng từ 350–600 nm đối với chế phẩm màu vàng
2.2.2.2. Xác định độ hòa tan của chất màu trong nước
- Cân một lƣợng bột màu nhất định cho vào cốc thủy tinh đã xác định khối lƣợng.
- Cho từ từ lƣợng bột màu đã cân vào trong cốc thủy tinh có chứa 100 g nƣớc cất và khuấy nhẹ cho tới khi thu đƣợc dung dịch bão hòa.
Cách tính kết quả:
Độ hòa tan S của bột màu trong nƣớc ở điều kiện thƣờng đƣợc xác định bằng công thức (2.1) 100 ) ( 3 2 1 m m m S
Trong đó: m1 là lƣợng bột màu ban đầu (g). m2 là lƣợng bột màu còn dƣ lại (g). m là lƣợng nƣớc sử dụng (g).
2.2.2.3. Xác định độ ẩm của chế phẩm màu
Nguyên tắc: Độ ẩm của chế phẩm đƣợc xác định theo phƣơng pháp sấy khô đến khối lƣợng không đổi.
Cách tiến hành:
Lấy hộp nhôm và sấy ở nhiệt độ 105 °C trong 30 phút, để nguội trong bình hút ẩm, đem cân. Lặp lại cho đến khi kết quả hai lần cân liên tiếp không cách nhau quá 0,5 mg.
Cho vào hộp nhôm đã xác định khối lƣợng khoảng 3 g mẫu. Cho vào tủ sấy ở 105 °C trong 2 giờ, để nguội trong bình hút ẩm, đem cân. Lặp lại cho đến khi kết quả hai lần cân liên tiếp không cách nhau quá 0,5 mg.
Tính toán:
Độ ẩm W% của chế phẩm đƣợc tính toán theo công thức (2.2) % ( ) 100 1 2 1 G G G G W Trong đó: G: Khối lƣợng hộp nhôm (g)
G1: Khối lƣợng hộp nhôm và mẫu trƣớc khi sấy (g) G2: Khối lƣợng hộp nhôm và mẫu sau khi sấy (g)
2.2.2.4. Xác định tỷ lệ thu nhận chế phẩm theo phần trăm chất khô
Tỷ lệ thu nhận chế phẩm H đƣợc tính theo công thức (2.3) (%) 100 ) 100 ( ) 100 ( 5 1 4 m W m W H
Trong đó: W1: Độ ẩm của nguyên liệu (%) W: Độ ẩm của chế phẩm (%)
m4: Khối lƣợng nguyên liệu dùng làm thí nghiệm (g) m5: Khối lƣợng chế phẩm thu đƣợc (g)
(CT 2.2)
2.2.3. Khảo sát sự biến đổi về màu sắc của các chế phẩm màu thu đƣợc theo các điều kiện ứng dụng khác nhau các điều kiện ứng dụng khác nhau
2.2.3.1. Khảo sát sự biến đổi của chế phẩm màu dưới tác động của nhiệt độ
Mục tiêu:
Khảo sát độ bền nhiệt của chế phẩm màu ở các nhiệt độ khác nhau nhằm xác định sự biến đổi màu của chế phẩm trong ứng dụng chế biến thực phẩm.
Cách tiến hành:
+ Cân 0,01 g chế phẩm màu, pha trong nƣớc cất, định mức thành 100 ml, lắc đều.
+ Cho dung dịch vừa pha vào 5 ống nghiệm bằng nhau, mỗi ống 20 ml. + Ống 1: Đặt ở nhiệt độ thƣờng trong 120 phút.
+ Ống 2: Đặt ở 10 °C trong 120 phút. + Ống 3: Đặt ở 50 °C trong 120 phút. + Ống 4: Đặt ở 70 °C trong 120 phút.
+ Ống 5: 100 °C ( đun cách thủy) trong 120 phút.
Sau đó đo bƣớc sóng hấp thụ λmax và độ hấp thụ ánh sáng ở bƣớc sóng đã xác định đƣợc ở mục 2.2.1.1. So sánh kết quả và rút ra kết luận về tính ổn định của chế phẩm màu trong các điều kiện nhiệt độ khác nhau.
2.2.3.2. Khảo sát sự biến đổi về màu sắc của chế phẩm màu dưới tác động của pH
- Pha các dung dịch có pH từ 3 đến 10 vào bình tam giác riêng biệt, mỗi bình 100 ml.
- Lần lƣợt cho vào mỗi bình 0,01 g chế phẩm màu, lắc đều đến khi bột màu tan hết.
- Đo và xác định bƣớc sóng hấp thụ cực đại của dung dịch màu thu đƣợc.
2.2.3.3. Khảo sát sự biến đổi về màu sắc của chế phẩm màu theo thời gian bảo quản
- Chế phẩm màu sau khi thu đƣợc bảo quản trong lọ kín, tối màu ở nhiệt độ phòng, theo dõi thƣờng xuyên và tiến hành đo xác định bƣớc sóng λmax và độ hấp thụ 15 ngày/ lần với dung dịch đƣợc pha nhƣ mục 2.2.1.1.
2.2.4. Ứng dụng nhuộm màu trên một số sản phẩm thực phẩm
2.2.4.1. Nhuộm màu rau câu
- Hòa tan 0,1 g chế phẩm màu trong 2000 ml nƣớc cất, đun sôi. Bổ sung 10 g bột rau câu, khuấy đều trên lửa nhỏ đến khi bột rau câu tan hết. Rót thạch ra khuôn, để nguội rồi cho vào ngăn mát tủ lạnh.
2.2.4.2. Nhuộm màu xôi
- Hòa tan 0,1 g chế phẩm màu trong 1000 ml nƣớc. 500 g gạo nếp vo sạch ngâm vào dung dịch màu cùng một chút muối trong 8 10 giờ. Đổ gạo nếp đã ngâm ra rổ, đợi ráo nƣớc rồi cho vào chõ đồ xôi đến khi hạt nếp mềm, dẻo.
2.2.4.3. Nhuộm màu bánh dẻo chay
- Chuẩn bị dung dịch nƣớc đƣờng và màu: Hòa tan 0,02 g bột màu và 100 g đƣờng vào 100 ml nƣớc, gia nhiệt trên lửa nhỏ đến sôi, để nguội.
- Bổ sung từ từ 80 g bột bánh dẻo vào dung dịch đã chuẩn bị ở trên, đảo trộn để tạo thành một khối đồng nhất
- Chia bột thành các khối bằng nhau, cho vào khuôn ép tạo hình cho sản phẩm
2.2.4.4. Nhuộm màu bánh bao
- Chuẩn bị dung dịch màu: Hòa tan 0,02 g bột màu, 1 thìa cà phê men nở (instant yeast) và 4 g đƣờng vào 100 ml nƣớc ấm (35 °C). Để yên trong 15 phút.
- Bổ sung từ từ 200 g bột mì đa dụng vào dung dịch màu ở trên, nhào trộn đều tay đến khi tạo thành một khối bốt mềm, mịn và đồng nhất.
- Ủ bột trong 1 giờ ở 35−40 °C đến khi thể tích khối bột tăng gấp đôi. - Cắt khối bột thành những phần bằng nhau và tạo hình.
- Hấp bánh trong thời gian 15 phút.
2.2.5. Khảo sát tính ổn định về màu sắc của sản phẩm bánh dẻo chay đƣợc nhuộm màu theo thời gian bảo quản