Kết quả xác định thời gian chiết

3.3.4.1. Phƣơng pháp siêu âm

Kết quả xác định thời gian chiết bằng phƣơng pháp siêu âm ở 800C (hình 3.5 và PL3.5):

Hàm lƣợng anthocyanin chiết đƣợc (mg/kg) 15.47 25.56 26.58 26.98 24.81 18.73 0 5 10 15 20 25 30 10 20 30 40 50 60

Thời gian siêu âm (phút)

H àm l ư ợ ng a nt ho cy ani n chi ết đư ợ c (mg /kg )

Hàm lượng anthocyanin chiết được (mg/kg)

Hình 3.5. Ảnh hưởng của thời gian siêu âm đến hàm lượng anthocyanin trong rau dền đỏ

Thảo luận:

Thời gian siêu âm khác nhau thì hàm lƣợng màu cũng khác nhau, cụ thể là: Hàm lƣợng anthocyanin chiết đƣợc tăng cao và cao nhất trong khoảng thời gian từ 20 - 40 phút, nhƣng khi tiếp tục tăng thời gian chiết thì hàm lƣợng lại giảm đi. Nguyên nhân là do khi thời gian chiết càng dài thì lƣợng vật chất truyền qua bề mặt phân chia vào dung môi chiết càng lớn. Tuy nhiên, nếu kéo dài thời gian siêu âm hơn nữa thì dƣới tác động của nhiệt và trong sự có mặt của oxy không khí, các phân tử chất màu bị phân hủy nên hàm lƣợng màu chiết đƣợc lại giảm.

Nhƣ vậy, để hiệu quả kinh tế tiết kiệm thời gian cũng nhƣ năng lƣợng tiêu hao, thời gian siêu âm thích hợp nhất là 20 phút.

3.3.4.2. Phƣơng pháp ngâm chiết có gia nhiệt

Kết quả xác định thời gian chiết bằng cách đun nguyên liệu với nƣớc cất ở 100oC (hình 3.6 và PL3.6) cho thấy :

- Tƣơng tự nhƣ phƣơng pháp siêu âm, khi chiết chất màu bằng cách đun sôi rau dền đỏ với nƣớc ở 100oC thì hàm lƣợng màu thu đƣợc tăng trong vòng 20-40 phút đầu nhƣng sau đó lại giảm đi. Với thời gian chiết 40 phút hàm lƣợng màu đạt cao nhất (24,37 mg/kg) nhƣng so với thời gian 30 phút thì hàm lƣợng màu tăng

không đáng kể. Vì vậy để giảm chi phí năng lƣợng thời gian chiết đƣợc chọn là 30 phút. Hàm lƣợng anthocyanin chiết đƣợc (mg/kg) 8.76 17.05 23.98 24.37 20.03 13.96 0 5 10 15 20 25 30 10 20 30 40 50 60

Thời gian ngâm chiết (phút)

H àm lư ợ ng a nt ho cy ani n chi ết đư ợ c (mg /kg )

Hàm lượng anthocyanin chiết được (mg/kg)

Hình 3.6. Ảnh hưởng của thời gian ngâm chiết đến hàm lượng anthocyanin trong rau dền đỏ

3.3.5. Xác định số lần chiết

3.3.5.1. Phƣơng pháp siêu âm

Hàm lƣợng chất màu thay đổi theo số lần chiết khi chiết bằng phƣơng pháp siêu âm đƣợc thể hiện trên hình 3.7 và PL3.7.

Hàm lƣợng anthocyanin (mg/kg) 21.12 25.53 29.09 29.49 0 5 10 15 20 25 30 35 1 2 3 4

Số lần chiết (Siêu âm )

H àm lượ n g a n th o cy an in c h iế t đ ượ c (mg /kg ) Tổng hàm lượng anthocyanin (mg/kg)

Hình 3.7. Ảnh hưởng của số lần siêu âm đến hàm lượng anthocyanin trong rau dền đỏ

Thảo luận:

Từ kết quả hình 3.7 ta thấy số lần chiết tăng thì hàm lƣợng anthocyanin tăng. Hàm lƣợng chất màu tăng mạnh sau 2 lần chiết, nhƣng hàm lƣợng màu tăng không đáng kể sau 3 và 4 lần chiết. Nguyên nhân là do trong lần chiết thứ nhất với tỷ lệ dung môi/nguyên liệu đã chọn là 10/1, lƣợng dung môi tuy đã đủ để thẩm thấu vào sâu bên trong cấu trúc tế bào nguyên liệu để hòa tan toàn bộ lƣợng chất màu bên trong, song trong bã chiết lần 1 vẫn còn chứa một lƣợng chất màu còn lại, do đó hàm lƣợng chất màu chƣa cao (chỉ mới đạt 21,12 mg/kg). Sau lần chiết thứ 2, lƣợng dung môi đã đủ thời gian để thấm sâu và hòa tan hầu hết lƣợng chất màu còn trong nguyên liệu nên hàm lƣợng tăng mạnh (đạt khoảng 25,53 mg/kg). Tuy nhiên, sau lần chiết thứ 2 trở đi hàm lƣợng chất màu tăng không đáng kể do chất màu trong nguyên liệu gần nhƣ đã đƣợc chiết triệt để sau lần chiết thứ 2.

Do vậy, để đạt hiệu quả kinh tế cao nên chọn số lần chiết bằng phƣơng pháp siêu âm là 2 lần.

3.3.5.2. Phƣơng pháp ngâm chiết gia nhiệt

Hình 3.8 và PL 3.8 cho thấy sự thay đổi hàm lƣợng chất màu khi đun nguyên liệu với dựa vào số lần ngâm chiết 100oC .

Hàm lƣợng anthocyanin (mg/kg) 17.64 24.64 28.82 29.49 0 5 10 15 20 25 30 35 1 2 3 4

Số lần chiết (Ngâm chiết)

H àm lượ n g a n th o cy an in c h iế t đ ượ c (mg /kg ) Tổng hàm lượng anthocyanin (mg/kg)

Hình 3.8. Ảnh hưởng của số lần chiết bằng phương pháp ngâm chiết gia nhiệt đến hàm lượng anthocyanin trong rau dền đỏ

Tƣơng tự phƣơng pháp siêu âm, sau khi chiết 2 lần hàm lƣợng anthocyanin chiết đƣợc tăng mạnh (từ 17,64 mg/kg đến 24,64 mg/kg), nhƣng sau đó hàm lƣợng màu tăng không đáng kể. Nguyên nhân đƣợc giải thích tƣơng tự nhƣ ảnh hƣởng của số lần ngâm chiết bằng phƣơng pháp siêu âm.

Do vậy, nếu sử dụng phƣơng pháp này cũng nên chọn số lần chiết là 2 lần.

Kết luận:

Từ tất cả các khảo sát trên, có thể đi đến kết luận sau đây:

Điều kiện thích hợp cho quá trình chiết anthocyanin từ rau dền đỏ nhƣ sau:

 Nếu chiết bằng phƣơng pháp siêu âm: Chiết ở 80oC bằng dung môi nƣớc chứa 40% etanol 96o, tỷ lệ dung môi/nguyên liệu là 10/1 (v/w), chiết 2 lần, thời gian siêu âm là 20 phút/lần chiết.

 Nếu chiết bằng phƣơng pháp ngâm chiết gia nhiệt: Đun sôi nguyên liệu ở 1000C với dung môi là nƣớc, tỷ lệ dung môi/nguyên liệu là 10/1 (v/w), chiết 2 lần, thời gian chiết là 30 phút/lần chiết.

3.4. Kết quả khảo sát khảo sát độ bền màu của dịch chiết anthocyanin trong các điều kiện bảo quản khác nhau trong các điều kiện bảo quản khác nhau

Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của điều kiện bảo quản đến độ bền màu của dịch chiết anthocyanin (hình 3.9 và PL3.9) cho thấy: Sau 4 tuần bảo quản màu sắc của mẫu 1: Bảo quản ở nhiệt độ phòng, dƣới ánh sáng tự nhiên và mẫu 2: Bảo quản ở nhiệt độ phòng, trong bóng tối màu sắc nhạt dần so với ban đầu, nhƣng mẫu 3: Bảo quản ở nhiệt độ lạnh 0- 40C trong bóng tối gần nhƣ không thay dổi màu, hàm lƣợng màu giảm đi rất ít.

Hàm lƣợng anthocyanin trong 4 tuần bảo quản ở các điều kiện khác nhau

0 20 40 60 80 100 120 0 1 2 3 4

Thời gian bảo quản (tuần)

% A nt ho cy an in c òn lạ i Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3

Hình 3.9. Ảnh hưởng của thời gian và điều kiện bảo quản đến độ bền màu của dịch chiết anthocyanin từ rau dền đỏ

Thảo luận:

Nhiệt độ càng thấp thì độ bền màu càng cao. Ở 40C thì chất màu phân hủy chậm (chỉ khoảng 37,58% sau 4 tuần). Tuy nhiên, ở nhiệt độ phòng, đặc biệt khi có tác dụng của ánh sáng thì độ bền màu giảm khá mạnh (khoàng 62,43% sau 4 tuần). Điều này chứng tỏ rằng, nhiệt độ và ánh sáng làm tăng tốc độ phân hủy chất màu anthocyanin. Nhƣng yếu tố ảnh hƣởng nhiều đến tốc độ quá trình phân huỷ chất màu là yếu tố nhiệt độ.Từ những kết quả trên cho thấy nên sử dụng chất màu anthocyanin chiết từ rau dền đỏ để tạo màu cho sản phẩm cần bảo quản lạnh nhƣ sữa chua, kem, các loại đồ uống lạnh, các loại thực phẩm có thời gian bảo quản ngắn (xôi, chè, thạch,…).

3.5. Hoàn thiện quy trình chiết rút chất màu anthocyanin từ r au dề n đỏ

` `Từ những khảo sát trên đây, có thể đề xuất quy trình sản xuất chất màu anthocyanin từ rau dền đỏ nhƣ sau:

Hình 3.10. Sơ đồ quy trình tách chiết chất màu anthocyanin từ rau dền đỏ

Thuyết minh quy trình:

  Xử lý: Rau dền đỏ sau khi thu mua đƣợc đem loại bỏ rễ và các lá hƣ hỏng, rửa sạch, để ráo ở nhiệt độ phòng, sau đó đƣợc cắt nhỏ 1-2 mm rồi chuyền qua công đoạn chiết (Nếu chƣa tiến hành chiết ngay thì bảo quản nguyên liệu ở ngăn mát trong tủ lạnh)

  Chiết:

 Nếu chiết bằng phƣơng pháp siêu âm: Thêm dung môi nƣớc chứa 40% etanol 960 (cứ 4 lít etanol 96o trộn với 6 lít nƣớc) vào nguyên liệu theo tỷ lệ 10/1 (v/w) (cứ 1 kg nguyên liệu thì thêm 10 lít dung môi). Sau đó, siêu âm hỗn hợp ở 800C trong 20 phút. Tiến hành chiết 2 lần.

 Nếu chiết bằng phƣơng pháp ngâm chiết gia nhiệt: Thêm nƣớc vào nguyên liệu theo tỷ lệ 10/1 (v/w) (cứ 1 kg nguyên liệu thì thêm 10 lít nƣớc). Đậy kín. Đun sôi hỗn hợp ở 1000C trong 30 phút. Tiến hành chiết - Dung môi: 40% Etanol/H2O (v/v)

- Tỷ lệ dung môi/nguyên liệu: 10/1(v/w)

- Nhiệt độ: 800C

- Thời gian chiết: 20 phút/lần chiết

- Số lần chiết: 2

 Ngâm chiết gia nhiệt:

- Dung môi: H2O

- Tỷ lệ dung môi/nguyên liệu: 10/1(v/w)

- Nhiệt độ: 1000C

- Thời gian chiết: 30 phút/lần chiết

- Số lần chiết: 2 Xử lý (Bỏ rễ, lá úa, rửa sạch, để ráo, cắt

nhỏ 1-2 mm) Chiết

Lọc

Cô đuổi dung môi

Bảo quản dịch chiết anthocyanin thô cô đặc

Rau dềntƣơi

2 lần.

  Lọc: Gạn lấy dịch chiết, sau đó loại bỏ tạp chất bằng cách lọc hút chân không.

  Cô đuổi dung môi: Dịch chiết thu đƣợc đem cô đuổi dung môi dƣới áp suất thấp, trong bóng tối, nhiệt độ không quá 70oC nhằm hạn chế sự phân hủy chất màu anthocyanin bởi nhiệt và ánh sáng.

  Bảo quản: Dịch chiết anthocyanin cô đặc từ rau dền đỏ đƣợc bảo quản ở nhiệt độ thấp 0- 40 C trong tủ lạnh.

3.6. Tính toán sơ bộ giá thành sản phẩm

Bảng 3.4. Ước tinh chi phí nguyên vật liệu để chiết anthocyanin cô đặc từ 1 kg rau dền đỏ (phương pháp chiết nhờ siêu âm ở 80oC)

STT Tên nguyên vật liệu Đơn giá (VNĐ) Lƣợng sử dụng Thành tiền (VNĐ) 1 Rau dền đỏ* 30.000 1kg 30.000 2 Etanol 25.000 4 lít 100.000 2 Nƣớc sạch 5.000 4 lít 20.000 3 Công lao động 50.000 1.5 75.000 4 Điện năng 3.000 15 kWh 45.000 5 Chi phí khác

(nguyên liệu phụ, bao bì,...)

5.000

TỔNG CỘNG 275.000

* đã trừ hao hụt nguyên liệu sau khi xử lý

Nhƣ vậy, chi phí nguyên vật liệu để chiết anthocyanin cô đặc từ 1 kg rau dền đỏ (phƣơng pháp chiết nhờ siêu âm ở 80oC) là 275.000 VND.

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN

KẾT LUẬN

Qua quá trình nghiên cứu đề tài thu đƣợc kết quả sau:

1. Xác định đƣợc một số thành phần hóa học cơ bản của rau dền đỏ nhƣ sau: Hàm lƣợng nƣớc 84,04%, hàm lƣợng anthocyanin tổng là 29,49( mg/kg khô).

2. Đề xuất đƣợc quy trình chiết anthocyanin từ rau dền đỏ với các thông số kỹ thuật chính sau:

 Nếu chiết bằng phƣơng pháp siêu âm: Chiết ở 80oC bằng dung môi nƣớc chứa 40% etanol 96o, tỷ lệ dung môi/nguyên liệu là 10/1 (v/w), chiết 2 lần, thời gian siêu âm là 20 phút/lần chiết.

 Nếu chiết bằng phƣơng pháp ngâm chiết gia nhiệt: đun sôi nguyên liệu ở1000C với dung môi là nƣớc cất, tỷ lệ dung môi/nguyên liệu là 10/1 (v/w), chiết 2 lần, thời gian chiết là 30 phút/lần chiết.

3. Dịch chiết cô đặc đƣợc bảo quản ở nhiệt độ lạnh 0-40C trong bóng tối sẽ giữ đƣợc lƣơng chất màu lớn nhất.

4. Chi phí nguyên vật liệu để chiết anthocyanin cô đặc từ 1 kg rau dền đỏ (phƣơng pháp chiết nhờ siêu âm ở 80oC) là 275.000 VND.

ĐỀ XUẤT Ý KIẾN

1. Dịch chiết thu nhận đƣợc là dịch chiết thô nên rất cần nghiên cứu phƣơng pháp tinh sạch dịch chiết để nâng cao hàm lƣợng anthocyanin hiện diện trong hỗn hợp.

2. Cần nghiên cứu sử dụng dung môi hay phƣơng pháp chiết khác ƣu việt hơn để giảm giá thành sản phẩm và nâng cao lƣợng anthocyanin thu hồi đƣợc.

3. So sánh hàm lƣợng, cấu tử có trong anthocyanin giữa rau dền đỏ với các loại nguyên liệu khác để chứng minh hiệu quả kinh tế.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Nguyễn Thị Phƣơng Anh - Nguyễn Thị Lan, nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến màu anthocyanin từ bắp cải tím ứng dụng làm chất chỉ thị an toàn thực phẩm trong phân tích thực phẩm và hóa học, trƣờng đại học Bách Khoa, Đại Học Đà Nẵng.

[2] Hoàng Minh Châu (2002), Cơ sở hóa học phân tích, Nxb Khoa Học Kỹ Thuật.

[3] Nguyễn Thị Cúc (2003), Nghiên cứu thử nghiệm chiết rút chất màu từ ruột bí đỏ, đồ án tốt nghiệp, trƣờng đại học Nha Trang

[4] Lƣu Đàm Cƣ (2005), Nghiên cứu tách chiết nhuộm màu thực phẩm từ kinh nghiệm sử dụng thực vật của đồng bào dân tộc thiểu số, trƣờng đại học Quốc gia Hà Nội.

[4] Nguyễn Thị Đậu (2010), Nghiên cứu chiết rút chất màu betacyanin từ vỏ quả thanh long, luận án tốt nghiệp, trƣờng đại học Nha Trang.

[5] Vũ Đăng Độ (1998), Cở sở lý thuyết hóa các quá trình hóa học, Nxb Giáo Dục.

[6] Nguyễn Thị Nhung (2010), Nghiên cứu tách chiết anthocyanin từ cây lá cẩm, đồ án tốt nghiệp, trƣờng đại học Nha Trang.

[7] Nguyễn Thi Hƣơng Giang (2004), Nghiên cứu thử nghiệm chiết rút chất màu thực phẩm từ màng đỏ quả gấc bằng dung môi cồn, Luận văn tốt nghiệp đai học, trƣờng đai học Thủy Sản.

[8] Nguyễn Thị Trang (2011), Nghiên cứu tách chiết anthocyanin từ cây lá cẩm, đồ án tốt nghiệp, trƣờng đại học Nha Trang.

[9] Trần Kim Quy (1987), Kỹ thuật các chất màu, nhà xuất bản TPHCM.

Tiếng Anh

[10] Alison, D., Paul, C. (2000), Colouring our foods in the last and next millennium, J. Food Sci. & Tech., 35, p.5-22.

[11] Shipp, J., Abdel-Aa, E. M., (2010), Food Applications and Physiological Effects of Anthocyanins as Functional Food Ingredients, The Open Food Science Journal, Vol. 4, pp. 7-22.

[12] Youngmok Kim, Daniel J. Wampler, Anthocyanin Content In Various Anthocyanin Rich Fruits And Vegetables, Sensus Technical Note (SEN-TN- 0028), 05/19/2009. Internet [13]http://vi.wikipedia.org/wiki/Chi_D%E1%BB%81n [14] http://afamily.vn/suc-khoe/rau-den-thanh-nhiet-mat-gan- 20100529101033499.chn [15. ]http://kokotaru.com/vn/2009/09/canh-rau-den-tia-nau-tom-kho/ [16]http://angi.com.vn/PortletBlank.aspx/63EC6989019E4580B83F9984182 58266/View/Tin-chuyen-nganh/1675/?print=799555918 [17] http://www.ucc.ie/academic/chem/dolchem/html/comp/ethanol.html [18] http://www.food-info.net/uk/colour/anthocyanin.htm

PHẦN PHỤ LỤC

Phụ lục 1

Phƣơng pháp xác định hàm lƣợng nƣớc trong nguyên liệu rau dền đỏ

a) Nguyên tắc:

- Dùng nhiệt độ cao để làm bay hơi nƣớc hết trong mẫu phân tích.

- Dựa vào hiệu khối lƣợng của mẫu trƣớc và sau khi sấy để tính hàm lƣợng nƣớc có trong mẫu phân tích.

b) Tiến hành:

- Dụng cụ và thiết bị: Tủ sấy, cốc sấy, bình hút ẩm, cân phân tích.

- Chuẩn bị cốc sấy : Đem cốc và đũa thủy tinh đi rửa rồi để ráo, sau đó sấy ở 100÷1050C trong vòng 30 phút. Để nguội trong bình hút ẩm rồi đem cân. Sau đó sấy lại ở nhiệt độ 100÷105oC rồi đem cân, lặp đi lặp lại đến khi khối lƣợng cốc không đổi thì dừng.

- Chuẩn bị mẫu: Nguyên liệu đƣợc cắt nhỏ rồi cân chính xác G g mẫu (khoảng 2 g) cho vào 3 cốc sấy (đã đƣợc xác định khối lƣợng ở trên). Dùng đũa thủy tinh dàn đều, cân cốc có chứa mẫu và đũa (khối lƣợng G1). Đƣa cốc có chứa mẫu và đũa sấy ở 60- 700C trong vòng 2 giờ, sau đó nâng nhiệt độ 100 ÷ 105oC trong 2 giờ (thỉnh thoảng trộn đều). Lấy mẫu ra, để nguội trong bình hút ẩm rồi đem cân (khối lƣợng G2). Tiếp tục sấy thêm vài lần nữa rồi đem cân đến khi chênh lệch khối lƣợng giữa 2 lần cân liên tiếp chênh lệch không quá 0.2 mg thì dừng và tính hàm lƣợng nƣớc trong nguyên liệu tinh theo công thức:

% 100 . 2 1 2 % G G G O H   Trong đó : G : Khối lƣợng mẫu (g)

G1: Khối lƣợng cốc, đũa, mẫu trƣớc khi sấy (g) G2: Khối lƣợng cốc, đũa, mẫu sau khi sấy (g)

Phụ lục 2

Phƣơng pháp xác định hàm lƣợng anthocyanin tổng [6]

a) Nguyên tắc: Chiết anthocyanin từ mẫu phân tích bằng dung môi thích hợp. Đo độ hấp thụ của dịch chiết ở 538 nm và xác định hàm lƣợng anthocyanin dựa theo định luật Lambert-Beer.

b) Tiến hành

Xác định hàm lượng anthocyanin tổng có trong nguyên liệu

Cân chính xác khoảng 1g mẫu phân tích đã cắt nhỏ. Thêm 20 ml nƣớc cất. Siêu âm trong 20 phút, ở nhiệt độ phòng. Lọc lấy dịch chiết, phần bã tiếp tục chiết đến lúc dịch chiết không có màu (khoảng 4 lần). Gộp các dịch chiết lại cho vào bình định mức thể tích D ml, thêm nƣớc cất đến vạch. Đo độ hấp thụ của dung dịch ở 538 nm, cuvet 1 cm trên quang kế UV- Vis, dùng nƣớc cất làm dung dịch so sánh. (Nếu dung dịch đặc quá thì pha loãng với hệ số F).

Hàm lƣợng anthocyanin tổng số trong mẫu tính theo trọng lƣợng khô (quy về pelargonidin 3-glucosid) tính theo công thức:

F Gkhô l M D A kg mg n Anthocyani . . . 1000 . . . ) / (   Trong đó: A: Độ hấp thụ. D: Thể tích bình định mức. F: Hệ số pha loãng.

M = 433,39 g/mol : phân tử lƣợng của pelargonidin 3-glucosid.