T ng quan ch t t o màu
Khái ni m ch t màu th c ph m
Phẩm màu tự nhiên là loại thuốc màu có nguồn gốc từ động vật, thực vật, khoáng chất và các nguồn khác, có khả năng tạo màu khi được bổ sung vào thực phẩm Theo FDA, các chất tạo màu tự nhiên hoặc tổng hợp cần được kiểm tra an toàn trước khi đưa ra thị trường Tuy nhiên, thường thì người tiêu dùng chỉ kiểm tra các chất tạo màu tổng hợp.
Phân lo i ch t màu th c ph m
Ch t mƠu đ c b sung vào th c ph m đ t o ra ho c c i thi n màu s c c a th c ph m, nh m lƠm t ng tính h p d n c a s n ph m Các h p ch t mƠu đó có th chia ra 4 nhóm chính là:
- Chlorophylls: là s c t màu l c th c v t, t n t i kh p n i trong các b ph n n đ c c a rau qu : r , thân, lá, hoa, qu , h t và ch i
- Carotenoids: có trong l c l p, cho qu và rau màu vàng, cam vƠ mƠu đ
- Flavonoidsμ có trong không bƠo, có mƠu đ , xanh, vàng
- Betalains: có trong không bào t o s c t mƠu vƠng đ
Anthocyanin là m t nhóm l n thu c h Flavonoids
SVTH: Tr n Th Bích Ân 3
Các đi u ki n chú ý khi s d ng ch t màu th c ph m
- M t s lo i th c ph m không c n b sung ch t màu: s a, tr ng, b t ng c c, m t ong, cacao, chocolate, cafe, trà, gia v ầ; th c ph m cho tr em và tr s sinh.
- M t s th c ph m ch s d ng m t vài ch t màu nh t đ nhμ b (dùng caroten).
- M t s ch t màu không h n ch l ng s d ng: chlorophyll, caramel, caroten
- M t s th c ph m ch đ c ch a m t l ng ch t màu nh t đ nh: k o, bánh ng t
Yêu c u khi s d ng ph gia t o màu th c ph m
- Không đ c dùng ph gia t o mƠu đ che đ y khuy t đi m c a th c ph m
- Ph gia t o màu th c ph m ph i có c ng đ màu cao, b n, không đ c h i
Các chất màu sử dụng phải là những chất có độ tinh khiết cao, không chứa các tạp chất độc hại như Cr, Se, Uranium, Hg, Cadmium, As, Pb, các kim loại nặng và một số loại hydro cacbua thơm đa vòng, vì chúng có khả năng gây ung thư.
- Trong quá trình s d ng, nh ng ch t màu này ph i không gây ng đ c tích l y.
Anthocyanin
Anthocyanin bao g m m t aglycone k t h p v i m t hay nhi u phân t đ ng
Aglucon c a Anthocyanin có c u trúc c b n đ c mô t trong hình 1.1 Các g c đ ng có th đ c g n vào v trí 3,5,7; th ng đ c g n vào v trí 3 và 5 còn v trí
7 r t ít Phân t anthocyanin g n đ ng vào v trí 3 g i là monoglycoside, v trí 3 và 5 g i là diglycoside
SVTH: Tr n Th Bích Ân 4
Anthocyanin là một hợp chất tự nhiên có khả năng tan trong dung môi phân cực và có màu sắc thay đổi tùy thuộc vào pH Cụ thể, khi pH nhỏ hơn 7, anthocyanin sẽ có màu đỏ, trong khi khi pH lớn hơn 7, màu sắc của anthocyanin sẽ thay đổi.
Anthocyanin có màu xanh ở pH 7, trong khi ở pH 1, chúng chuyển thành màu cam đỏ do sự hiện diện của ion oxonium Khi pH đạt từ 4 đến 5, anthocyanin có thể chuyển đổi thành các dạng baz như cacbinol hoặc chalcon không màu Ở pH 7 đến 8, chúng lại chuyển thành baz quynoidal anhydro với màu xanh.
Hình 1.2 S thay đ i màu anthocyanin theo pH
Anthocyanin là một hợp chất có khả năng hấp thụ ánh sáng trong vùng nhìn thấy, đặc biệt là ở các bước sóng 510-540 nm Hợp chất này liên quan mật thiết đến màu sắc của các anthocyanin, phụ thuộc vào pH của dung dịch Khi pH của dung dịch giảm xuống vùng acid, độ hấp thụ của anthocyanin tăng lên, dẫn đến việc anthocyanin càng lớn thì độ hấp thụ càng mạnh.
Anthocyanin là một hợp chất tham gia vào quá trình tạo màu sắc, có khả năng tương tác với các ion kim loại để tạo ra các màu sắc khác nhau Ngoài ra, anthocyanin còn phản ứng với acid ascorbic, oxy, hydrogen peroxide và sulfur dioxide để hình thành các hợp chất không màu, đồng thời tương tác với kim loại và protein.
1.1.5.3 Các y u t nh h ng đ n màu anthocyanin
Anthocyanin là một loại hợp chất màu tự nhiên, nổi bật với khả năng thể hiện màu sắc trong môi trường acid Quá trình phân hủy anthocyanin có thể xảy ra trong quá trình trích xuất và tinh chế, cũng như trong quá trình xử lý và bảo quản thực phẩm Các yếu tố ảnh hưởng đến sự ổn định của anthocyanin bao gồm pH, nhiệt độ, và sự hiện diện của oxy.
SVTH: Tr n Th Bích Ân 5
Anthocyanin có cấu trúc bao gồm cả dạng mang màu và dạng không mang màu Sự xuất hiện của các dạng mang màu phụ thuộc vào sự kết hợp của các gốc acid gắn vào phân tử, hay còn gọi là hiện tượng co-pigment hóa Hiện tượng này làm cho màu chính của anthocyanin trong thực vật trở nên rõ ràng hơn bằng cách giảm sự ảnh hưởng của dạng không mang màu (chalcone) và tương tác với các dạng mang màu khác, từ đó ngăn chặn quá trình chuyển hóa từ dạng mang màu sang dạng không mang màu.
Quá trình này tạo nên hai hiệu quả chính: (1) Sự hình thành của liên kết - gây ra thay đổi trong thuộc tính quang phổ của phân tử flavylium ion, dẫn đến sự hấp thụ ánh sáng khác nhau; (2) Sự ổn định của dạng flavylium làm tăng khả năng thể hiện sắc tố Ở các giá trị pH thấp, tất cả các phân tử anthocyanin tồn tại dưới dạng flavylium; trong khi ở giá trị pH cao, anthocyanin chuyển sang dạng carbinol pseudobase không màu.
Hình 1.3 S t ng tác trong c u trúc c a anthocyanin
Cấu trúc hóa học của anthocyanin phụ thuộc vào vị trí và số lượng của nhóm hydroxyl, methoxyl, cũng như các nhóm acyl hóa Sự hydroxyl hóa các aglycone làm giảm tính bền của anthocyanin, trong khi sự methoxyl hóa, glycocyl hóa và acyl hóa lại tạo ra các kết quả khác nhau.
SVTH: Tr n Th Bích Ân 6
Các thay đ i c a anthocyanin do pH đã đ c nêu trong ph n tính ch t và c u trúc chuy n hóa
Hình 1.4 Công th c c a anthocyanin ph thu c vào pH (Castaneda-
Các phản ứng hóa học liên quan đến anthocyanin và sự thay đổi màu sắc của chúng phụ thuộc vào nhiệt độ Khi được đun nóng, anthocyanin có thể bị phân hủy và mất màu Cụ thể, các anthocyanin 3-glycoside khi nung nóng ở pH 2,0 – 4,0 sẽ bắt đầu phân hủy glycoside ở 100°C, sau đó chuyển đổi aglycone thành chalcone Sự biến đổi này dẫn đến việc hình thành sản phẩm màu mới, đặc biệt khi có sự hiện diện của oxy.
Oxy và nitơ được coi là những tác nhân quan trọng trong quá trình phân hủy anthocyanin, dẫn đến sự hình thành các sản phẩm không màu có màu nâu Sự kết hợp của các yếu tố này trong nước trái cây có thể gây ra quá trình oxy hóa.
Các anthocyanin còn l i c a dâu s l n h n khi đóng chai d i đi u ki n chân không ho c nitrogen b n c a các s c t trong n c gi i khát nho c ng đ c t ng lên khi đóng h p v i nitrogen
Một số enzyme nội sinh trong tế bào thực vật có khả năng tạo ra màu anthocyanin, được gọi chung là anthocyanase Dựa vào đặc tính của enzyme này, người ta phân thành hai nhóm chính: glycosidase và polyphenol oxidase (PPO).
SVTH: Tr n Th Bích Ân 7
Glycosidase là enzyme phân giải liên kết glycosid của anthocyanin, dẫn đến việc tạo ra aglycone có độ bền kém và màu sắc thay đổi nhanh chóng Đồng thời, enzyme PPO cũng tác động lên anthocyanin thông qua quá trình oxy hóa liên kết.
Anthocyanin có thể bị phân hủy khi tiếp xúc với ánh sáng, tia UV và các nguồn phát x khác Nghiên cứu cho thấy ánh sáng kích thích quá trình phân hủy anthocyanin trong nước giải khát có chứa CO2, ảnh hưởng đến màu sắc của anthocyanin trong nho.
Nghiên cứu cho thấy rằng nồng độ 100 ppm của đậu nành và các sản phẩm biến tính của chúng có tác động thúc đẩy sự phân hủy các anthocyanin Trong số đó, fructose, arabinose và lactose có khả năng phân hủy anthocyanin mạnh mẽ hơn so với glucose, sucrose và maltose Tốc độ phân hủy của anthocyanin phụ thuộc vào tính chất phân hủy của đậu nành.
M t s ion kim lo i đa hóa tr có th t ng tác v i các anthocyanin có nhóm
OH trong trí ortho gây ra hiện tượng sẫm màu Hiện tượng này xảy ra khi kim loại tương tác với anthocyanin trong quá trình chế biến rau quả, khi thêm các muối kim loại vào trong thực phẩm.
T ng quan nguyên li u
Ngu n nguyên li u ch a anthocyanin
Hình 1.5 M t s nguyên li u ch a anthocyanin
Ch t mƠu anthocyanin th ng có trong nh ng lo i rau qu có mƠu đ , xanh và tím nh μ dơu tơy, b p c i, nho, khoai lang tím, g o n p than, lá tía tô,ầ
B ng 1.1 M t s lo i anthocyanin ph bi n
Qu vi t qu t Idain, Delfin
SVTH: Tr n Th Bích Ân 11
Cải bắp tím (Brassica oleracea var capitata ruba) là một loại rau phổ biến, xuất xứ từ Trung Hải và hiện nay được trồng rộng rãi trên toàn thế giới, đặc biệt là ở các vùng có khí hậu ôn đới Tại Việt Nam, cải bắp tím được trồng nhiều ở các tỉnh miền Bắc Loại rau này không chỉ mang lại giá trị dinh dưỡng cao mà còn là một phần quan trọng trong các món ăn hàng ngày.
Bắp cải tím là loại rau thích hợp với những vùng có khí hậu lạnh, đặc biệt là ở các khu vực núi cao hoặc có mùa đông lạnh Loại rau này phát triển tốt trong điều kiện nhiệt độ trung bình khoảng 15 độ C.
20 0 C, nhi t đ dao đ ng ngƠy vƠ đêm là 5 0 C vì th Ơ L t là m t đ a đi m đ y ti m n ng cho vi c tr ng lo i cây này
Cyanidin 3,5-diglucoside là một anthocyanin có khả năng thay đổi màu sắc rõ rệt theo pH môi trường Trong môi trường acid, nó có màu đỏ đậm, trong khi khi chuyển sang môi trường kiềm, màu sắc chuyển sang xanh biển Điều này tạo nên sự khác biệt nổi bật so với các anthocyanin từ nguyên liệu khác như lá tía tô và quả dâu.
H r: c i b p thu c lo i r chùm, a c n, a thích m t; không ch u h n ho c ng p úng Thân cây cao từ 15-50 cm, m p, hình tr , đ ng kính đo n thân l n nh t t 3,5-6 cm Thân b p c i g m có thân trong và thân ngoài Lá là b ph n quan tr ng c a cơy, mang đ c tr ng hình thái đ phân bi t gi ng cây này v i cây khác.
SVTH: Trần Thị Bích Ân 12 khác biệt với những loại khác do không tiếp xúc với ánh nắng mặt trời, khiến lá có màu trắng ngà, vàng nhạt, xanh nhạt, tím hoặc tím nhạt Lá trong là bộ phận chủ yếu của cây bắp cải.
Cải bắp là loại rau có hiệu quả kinh tế cao và quan trọng trong vùng miền Bắc, được trồng trong quy trình luân canh lúa xuân – lúa mùa – cải bắp Loài thực vật này có khả năng thích nghi tốt, dễ trồng, năng suất cao và chất lượng tốt, được nông dân ưa chuộng và người tiêu dùng ưa thích.
Cải bó xôi là loại rau dễ trồng và có khả năng sinh trưởng lâu dài trong kho lạnh, kéo dài từ 5-6 tháng Thành phần hóa học của cải bó xôi không phụ thuộc vào giống, điều kiện chăm sóc hay thời vụ, mà chủ yếu dựa vào điều kiện khí hậu như độ ẩm và nhiệt độ.
Bắp cải tím không chỉ được sử dụng trong chế biến thực phẩm mà còn có khả năng chữa bệnh Loại rau này đặc biệt hữu ích cho những người mắc bệnh tim mạch, viêm ruột, và bệnh dạ dày, và đã được các cơ quan y tế thế giới đánh giá cao Bắp cải tím chứa nhiều hợp chất phytonutrient như glucosinolate, các hợp chất phenolic, anthocyanins, acid amin, vitamin và khoáng chất Dưới đây là mô tả thành phần của bắp cải tím trong 100g.
B ng 1.2 Thành ph n hóa h c trong 100 g b p c i tím
SVTH: Tr n Th Bích Ân 13
Bắp cải chứa một lượng vitamin U (một dạng muối của Metyl Methionin Sunfonium) đáng chú ý, giúp hỗ trợ quá trình lành vết loét bao tử Hàm lượng vitamin trong bắp cải cao gấp 4,5 lần so với cà rốt và 3,6 lần so với khoai tây Ngoài ra, bắp cải còn chứa các chất chống ung thư như sulforaphane, phenethyl isothiocyanate và indol-3-carbinol.
1.2.2.5 Các nghiên c u trích ly anthocyanin t b p c i tím
Nghiên cứu của Hu nh Th Kim Cúc và Nguy n Th Lan (2004) đã xác định hàm lượng anthocyanin trong một số nguyên liệu rau quả bằng phương pháp phổ sắc ký Kết quả cho thấy hàm lượng anthocyanin cao nhất là ở dâu tây với 1,188%, tiếp theo là bắp cải tím 0,909%, lá tía tô 0,397%, trà đen 0,335%, nho 0,564% và cà tím 0,441% Các giá trị sóng cực đại được ghi nhận lần lượt là 513,5 nm cho dâu tây, 523 nm cho bắp cải tím, 524 nm cho lá tía tô, 519,5 nm cho trà đen và 523,5 nm cho nho.
Nghiên cứu của Hu nh Th Kim Cúc và Nguy n Th Lan (2005) đã tối ưu hóa quá trình chiết tách chất màu anthocyanin từ bắp cải tím trong môi trường trung tính Bằng phương pháp tối ưu hóa hàm đa mục tiêu, các điều kiện công nghệ chiết tách đã được xác định để thu được chất màu anthocyanin với hàm lượng và độ màu cao Cụ thể, nhiệt độ chiết 29 °C, thời gian chiết 54 phút, và dung môi nước/ethanol với tỷ lệ 72% được khuyến nghị.
V i đi u ki n nƠy thu đ cμ hƠm l ng anthocyanin 1,110%
SVTH: Tr n Th Bích Ân 14
Nghiên cứu của Nguyễn Thị Phương Anh và Nguyễn Thị Lan (2007) đã chỉ ra rằng anthocyanin từ bắp cải tím có thể được sử dụng làm chất chỉ thị an toàn trong phân tích thực phẩm và hóa học Kết quả cho thấy, khi pH của môi trường thay đổi từ acid sang base, màu sắc của anthocyanin chuyển từ đỏ sang xanh, với các giá trị pH tương ứng với bước sóng cực đại là 520 và 617 nm.
Ph gia maltodextrin
Theo Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA), maltodextrin là loại polysaccharide không ngọt, có công thức hóa học là (C6H10O5)n.H2O, được sản xuất từ tinh bột thông qua quá trình thủy phân không hoàn toàn bằng enzyme hoặc acid.
Maltodextrin là một chất phụ gia thực phẩm được sử dụng phổ biến trong ngành công nghiệp thực phẩm và công nghệ dược Trong thực phẩm, maltodextrin đóng vai trò như một chất điều chỉnh màu, mùi, và thay đổi cấu trúc, góp phần quan trọng vào chất lượng của sản phẩm Nó cải thiện tính ổn định, tăng giá trị dinh dưỡng, và còn được ứng dụng để điều vị cho sản phẩm, đáp ứng nhu cầu thị hiếu của người tiêu dùng.
Tính ch t v t lýμ Maltodextrin có d ng b t mƠu tr ng, ít hút m, tan t t cho dung d ch trong, không mƠu, không ng t ho c ít ng t vƠ không b thoái hóa Ch s
c tính hóa lý ph thu c vào ch s DE: cătính Tinhăb t Maltodextrin
Các ph ng pháp
Ph ng pháp chi t tách h p ch t t nhiên
Sản phẩm tự nhiên, hay còn gọi là phân tử sinh học tự nhiên, là các chất biện đồng thực vật (metabolite thứ cấp) có vai trò quan trọng trong sinh thái Các chất biện đồng này bao gồm nhiều nhóm hóa học khác nhau như flavonoid, alcaloid, terpenoid, steroid, quinonoid và glycosid, góp phần vào sự phát triển và chức năng của thực vật.
Nh ng h p ch t đ i phân t có tr ng l ng phân t l n, tính ch t hóa h c t ng đ i đ ng nh t, có th có m t s quy trình t ng quát đ chi t tách, cô l p
SVTH: Trên thị trường hiện nay, có 16 nhóm hợp chất tự nhiên khác nhau Tuy nhiên, do sự đa dạng về thành phần và tính chất hóa học của chúng, không thể áp dụng một quy trình tổng quát chung cho tất cả các nhóm.
Chiết tách là quá trình sử dụng dung môi phù hợp để hòa tan chất cần tách và tinh chế chất đó ra khỏi môi trường rắn hoặc lỏng khác Bằng cách lặp đi lặp lại quá trình chiết một số lần, ta có thể tách hoàn toàn chất cần tinh chế và dung môi đã chọn, sau đó loại bỏ dung môi và thu được chất tinh khiết dưới nhiệt độ và áp suất thích hợp.
- Dung môi không phân c c s hòa tan t t trong các h p ch t có tính không phân c c (Ví d : eter d u h a s hòa tan t t các alcol béo, ester béo)
Dung môi phân cực trung bình, như dietyl eter và chloroform, có khả năng hòa tan hiệu quả các hợp chất chứa nhóm chức phân cực như ether –O–, aldehyd –CH=O, ceton –CO– và ester –COO–.
- Dung môi phân c c m nh hòa tan t t các h p ch t có tính phân c c m nh (Ví d : metanol hòa tan các h p ch t có ch a nhóm ch c –OH, –COOH)
1.3.1.2 Các k thu t chi t tách h p ch t
Có nhiều cách để chiết xuất hợp chất tự nhiên, với hai phương pháp chính là chiết lỏng - lỏng và chiết rắn - lỏng Bài viết này sẽ trình bày chi tiết về hai kỹ thuật chiết xuất cơ bản này.
K thu t chi t l ng ậ l ng (Liquid – liquid extraction)
Cao alcol thô ban đầu có chứa nhiều hợp chất hữu cơ khó tách riêng Để thực hiện các khảo sát tiếp theo, cần phải sử dụng kỹ thuật chiết lỏng - lỏng để phân chia cao alcol thô thành các phân đoạn với tính chất phân cực khác nhau.
Nguyên tắc của sự chia tách lỏng – lỏng là sự phân bố của một chất tan vào hai pha lỏng, trong đó hai pha này không hòa tan vào nhau Ngoài việc chiết xuất các hợp chất cần quan tâm, phương pháp này còn đặc biệt được sử dụng để phân tách các thành phần trong hỗn hợp.
SVTH: Trần Thị Bích Ân 17 cho rằng, việc chia cao alcol thô ban đầu không chỉ đơn giản là phân chia mà còn cần phân tích các hợp chất khác nhau Quá trình này giúp tạo ra những phần đơn có tính chất phân cực khác nhau, đảm bảo chất lượng và tính hiệu quả của sản phẩm cuối cùng.
Hình 1.8 K thu t chi t l ng – l ng (Liquyd – liquyd extraction)
K thu t chi t r n ậ l ng (Solid – Liquyd extraction)
Trong nghiên cứu này, kỹ thuật chiết rắn-lỏng được áp dụng với nhiều phương pháp, bao gồm: sàng ngâm kiệt, sàng ngâm đậm, và sàng trích ly bằng máy chiết Soxhlet Ngoài ra, còn có phương pháp chiết bằng cách lôi cuốn hơi nước và sử dụng chất siêu tách Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài, chúng tôi sẽ sử dụng kỹ thuật chiết ngâm đậm.
Phương pháp này được tiến hành như sau: Mẫu được ngâm trong bình chứa thủy tinh hoặc bình thép không gỉ có nắp đậy Rót dung môi tinh khiết vào bình cho đến khi ngập mẫu Giữ nhiệt độ phòng trong một thời gian để dung môi xuyên thấm vào cấu trúc tế bào thực vật và hòa tan các hợp chất tự nhiên Sau đó, dung dịch chiết được lọc ngang qua giấy lọc; thu hồi dung môi sẽ được cao chiết.
Ti p theo, rót dung môi m i vào bình ch a m u và ti p t c chi t thêm m t l n n a cho đ n khi chi t ki t m u
1.3.1.3 Các y u t nh h ng đ n quá trình chi t tách
Tùy thuộc vào phương pháp chiết tách, hiệu suất thu được sẽ khác nhau Để đạt hiệu suất chiết tách cao, người ta thường sử dụng nhiều phương pháp khác nhau.
SVTH: Tr n Th Bích Ân 18
Khi tiến hành quá trình trích ly, các phân tử dung môi và chất tan sẽ di chuyển một cách đồng nhất đến lớp màng tách chất và dung môi Do đó, khả năng trích ly sẽ đạt hiệu quả cao.
Thời gian tiếp xúc của dung môi với nguyên liệu càng dài thì khả năng trích ly càng cao, dẫn đến nồng độ chất tan đạt mức cân bằng Tuy nhiên, nếu thời gian quá dài, các chất trong nguyên liệu có thể hòa tan vào dung môi trích ly, làm giảm độ tinh khiết của sản phẩm thu được.
H dung môi và v n t c chuy n đ ng c a dung môi
Dung môi được sử dụng để tách chiết các chất cần chiết xuất, và mỗi loại dung môi có khả năng trích ly khác nhau Hiệu suất của quá trình này phụ thuộc vào tỷ lệ, hàm lượng dung môi so với nguyên liệu; tỷ lệ càng cao thì dung dịch trích ly càng nhiều Hàm lượng dung môi là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến hiệu suất trích ly Đặc tính chuyển động của dung môi làm tăng số tiếp xúc giữa dung môi và nguyên liệu, từ đó khuếch tán nhanh hơn và rút ngắn thời gian trích ly.
Mở rộng cấu trúc tế bào là một yếu tố quan trọng giúp tăng tốc quá trình trích ly Việc phá vỡ tế bào nguyên liệu tạo điều kiện tối ưu cho sự tiếp xúc giữa chất tan và dung môi Các tác động như hóa học, tác động cơ học, xay, nghiền và lạnh đông đều hỗ trợ hiệu quả trong việc phá vỡ cấu trúc tế bào.
Kích th c và hình d ng nguyên li u
Ph ng pháp cô quay
Nguyên tắc cơ bản của phương pháp nơy là bốc hơi cô đặc các hợp chất hòa tan sử dụng bình bốc hơi động quay trong điều kiện chân không Khi áp suất giảm, dung dịch sẽ sôi lơm bay hơi dung môi nhiệt độ thấp Quá trình bay hơi được sử dụng rộng rãi trong việc tinh hóa, cô đặc sản phẩm, làm khô bột, tách dung môi và tách chiết.
Dung môi được loại bỏ trong điều kiện chân không, giúp bốc hơi và được thu gom để tái sử dụng hoặc xử lý Nhiệt độ sôi của dung môi sẽ thấp hơn áp suất môi trường xung quanh đáng kể.
B ng 1.4 Nhi tăđ sôi c a dung môi đi u ki năth ng và chân không
Acetonitrile 81,8 o C 7,7 o C Diethyl ether 34,6 o C -27,7 o C Ethanol 78,4 o C 19,0 o C Ethyl acetate 77,1 o C 9,1 o C Hexane 68,7 o C -2,3 o C Heptane 98,4 o C 22,3 o C Methanol 64,7 o C 5,0 o C
SVTH: Tr n Th Bích Ân 22 c tính k thu t c a máy cô quay chân không:
- Thao tác đ n gi n và an toàn nh các núm đi u ch nh nhi t đ và t c đ đ t phía tr c máy
- H th ng nâng h t đ ng kèm theo ch c n ng “d ng an toàn-safe stop”.
- Có đi m đi u ch nh cu i cùng kho ng cách t bình c t t i b gia nhi t nên tránh đ c vi c v bình c t
- T c đ c t quay đ c hi n th s , d dƠng đi u khi n
- B gia nhi t c a đ c thi t k phù h , có th gia nhi t b ng n c ho c d u v i t c đ gia nhi t nhanh.
Ph ng pháp quang ph h p th phân t UV-VIS
Phương pháp này sử dụng định tính và định lượng, cho phép nghiên cứu mối quan hệ giữa cấu trúc phân tử và sự hấp thụ bức xạ, từ đó làm sáng tỏ mối quan hệ giữa cấu trúc và màu sắc của các chất.
Nh ng b ph n ch y u c a máy đo UV-
VIS là: ngu n b c x , b ph n t o đ n s c, b ph n chia chùm sáng, b ph n đo và so sánh c ng đ ánh sáng r i chuy n thành tín hi u đi nầ(detector) vƠ b ph n ghi ph
Nguyên t c ho tăđ ng c a máy:
Bộ phận quang phổ được sử dụng để phân tích ánh sáng có nhiệm vụ tách riêng tín hiệu sóng hấp thụ Bộ phận này chia chùm sáng thành các tia sáng và luôn hướng vào cuvet chứa dung dịch mẫu và cuvet chứa dung môi Quá trình phân tích so sánh cường độ chùm sáng đi qua dung dịch (I) và dung môi (I0) Tín hiệu quang được chuyển đổi thành tín hiệu điện Sau khi được khuếch đại, tín hiệu sẽ được chuyển sang bộ phận ghi lại giá trị lg(I/I0) vào bậc sóng.
Hình 1.11 Máy đo quang ph h p th phân t UV - vis
SVTH: Tr n Th Bích Ân 23
C s c a ph ng pháp phơn tích quang ph tuơn theo đnh lu t Lambe-Bia:
Aμ đ h p th ; C: n ng đ ch t tan (mol/l); l: b dƠy cuvet đ ng m u (cm); μ h s h p th mol đ c tr ng cho c ng đ h p th c a ch t nghiên c u.
Ph ng pháp s y
S y lƠ quá trình lƠm b c h i n c ra kh i v t li u d i tác d ng c a nhi t Trong quá trình s y, n c tách ra kh i v t li u nh s khu ch tán doμ
- Chênh l ch đ m gi a b m t và bên trong v t li u
Chênh lệch áp suất riêng phần của các chất trong môi trường có thể được điều chỉnh thông qua nhiều phương pháp như sấy khô, sấy thăng hoa và sấy tần số cao Tuy nhiên, trong bài viết này, chúng tôi sẽ tập trung vào phương pháp sấy phun.
- C c u phun: Có ch c n ng đ a nguyên li u d ng l ng vào bu ng d i d ng h t m n (s ng mù).
- Bu ng s yμ lƠ n i hòa tr n m u s y và tác nhân s y (không khí nóng)
- Tác nhân s y: không khí nóng là tác nhân gia nhi t thông d ng nh t
- H th ng thu h i s n ph m: c a đáy bu ng ch a b t sau khi s y phun)
- Qu tμ đ t ng l u l ng tác nhân s y
SVTH: Tr n Th Bích Ân 24
3 Thùng ch a nguyên li u c n s y 7 Cyclon v n chuy n s n ph m
4 B m nguyên li u 8 H th ng qu t hút và màng l c
Nguyên li u t thùng ch a (3) đ c b m s (4) b m vƠo bu ng s y (1)
Nguyên liệu sệt được đưa vào hệ thống phun Không khí nóng được thổi qua calorifer vào buồng sấy Tại đây, không khí nóng và nguyên liệu dạng mù tiếp xúc với nhau trong vài giây tại cửa phun mù Nước từ nguyên liệu bị bay hơi, sản phẩm khô được thu gom tại đáy cyclon Một phần bột mịn theo không khí qua cyclon, sau đó qua bộ lọc nhằm thu hồi lại các hạt bột mịn còn sót và thải ra ngoài.
Nguyên lý c a ph ng pháp s y phun
M t h phơn tán m n các nguyên li u t ch t l ng hòa tan, nh t ng, huy n phù đã đ c cô đ c tr c (40 – 60 % m) đ c phun đ t o thƠnh nh ng gi t m n, r i vƠo trong dòng khí nóng cùng chi u ho c ng c chi u trong bu ng s y l n K t qu lƠ h i n c b b c đi nhanh chóng, các h t s n ph m đ c tách ra kh i tác nhơn s y nh m t h th ng thu h i riêng.
Trong phạm vi đề tài này, chúng tôi tập trung vào việc đánh giá các tiêu chí và chất lượng sản phẩm để đảm bảo tính nhất quán Chúng tôi sẽ trình bày các phương pháp trên và những thông số thích hợp thông qua các điều kiện nhất định Phần tiếp theo sẽ mô tả cụ thể các bước tiến hành nghiên cứu.
SVTH: Tr n Th Bích Ân 25
V t li u nghiên c u
a đi m và th i gian thí nghi m
Nghiên c u đ c ti n hƠnh trong phòng thí nghi m Th c Ph m, phòng thí nghi m Sinh Hóa – Khoa Công ngh Sinh h c tr ng i h c M Tp.HCM trong vòng 3 tháng t tháng 11 n m 2013 đ n tháng 2 n m 2014
i t ng thí nghi m
B p c i tímđ c mua ch Nông s n Th c.
Thi t b và d ng c
- Máy đo quang ph UV-vis
HCl, acid citric, acid acetic, ethanol, m t s hóa ch t khác Hóa ch t đ c mua t i Công ty Hóa ch t Hóa Nam.
P h ng pháp nghiên c u
S đ quy trình công ngh d ki n
Hình 2.1 S đ quy trình quy trình chi t ch t màu t nhiên cho th c ph m t b p c i tím
SVTH: Tr n Th Bích Ân 28
Thuy t minh quy trình
Chọn bắp cải tím có màu sắc tươi sáng, không bị héo úa hay thâm đen sau khi cắt, sẽ giúp sản phẩm cuối cùng có chất lượng tốt Bắp cải nên được rửa sạch và để ráo trong điều kiện nhiệt độ thường.
B p c i sau khi đ c r a s ch đ c mang đi đ nh l ng chu n b cho nh ng thí nghi m ti p theo
Mục đích của quá trình rã đông là nhằm hình thành các tinh thể đá bên trong nguyên liệu Sau khi rã đông, nguyên liệu sẽ xảy ra hiện tượng rã đông do màng tế bào bị phá vỡ, từ đó rút ngắn thời gian chiết tách.
- Bi n đ i nhi t đ : Khi làm l nh, nhi t đ nguyên li u gi m d n t nhi t đ môi tr ng bên ngoƠi đ n nhi t đ l nh c n thi t
Biến đổi sinh hóa - vi sinh: Trong quá trình lnh đông, nguyên liệu được bảo quản tại nhiệt độ thích hợp Các hoạt động sinh hóa trong nguyên liệu cũng như vi sinh vật sẽ bị đình chỉ.
- Bi n đ i v c u trúc t bào: C u trúc t bào b phá v
- Bi n đ i c m quan: Màu s c không b bi n đ i khác xa so v i nguyên li u ban đ u
Ph ng pháp th c hi n ốà thông s k thỐ t: B p c i sau khi đ nh l ng (15 g) đ c cho vƠo t l nh đông 0 0 C sau đó rã đông trong 5 phút đ chu n b cho quá trình nghi n
B p c i sau khi rã đông đ c cho vào c i nghi n làm gi m kích th c nguyên li u, chu n b cho giai đo n chi t tách
SVTH: Tr n Th Bích Ân 29
Chọn dung môi g m N c là ethanol tỉ lệ 72% có bổ sung acid Đồng thời, nghiền mẫu bắp cải tím rời cho vào becher Lưu ý thao tác làm cần nhanh, chuẩn xác; đồng thời dùng màng bao thực phẩm để hạn chế tối đa sự bay hơi Nguyên liệu được chiết trong điều kiện tối ưu không làm ảnh hưởng đến màu sắc của anthocyanin.
Sau khi chiết tách, hỗn hợp nguyên liệu được lắc đều để không còn phần bã Tiến hành hút 1 ml dịch chiết pha loãng với 20 ml nước, sau đó chuẩn độ pH 1 và pH 4,5 để đo quang phổ bằng máy đo UV-vis Cuối cùng, ghi nhận số liệu và phân tích dịch trích.
2.2.2.7 Cô quay o Brix dung d ch chi t (ch a pha loãng) Cho 250 ml dch chi t này vào bình cô quay, v n hành máy v i các thông s 55 vòng/phút, nhi t đ 60 0 C D ch chi t đ c cô đ n 60 0 Bx là s n ph m d ch ch t mƠu cô đ c M t ph n d ch ch t màu cô đ c đ n 25 0 Bx đ c ph i tr n v i maltodextrin r i s y đ thu h i s n ph m d ng b t
Cân m t kh i l ng maltodextrin nh t đ nh cho vào d ch chi t đã cô quay đ n
20 0 Bx Dùng đ a khu y đánh tan ph n b t maltodextrin đã cơn sao cho h n h p dung d ch có Bx t 30 – 40 0 Bx Công đo n này chu n b cho quá trình s y phun
Tùy thu c vƠo n ng su t tách m và s n ph m c th ta có các thông s k thu t thích h p Tuy nhiên có các thông s chung nh sauμ
- Nhi t đ s yμ i u ch nh t đ ng trong kho ng 30 – 300 0 C
SVTH: Tr n Th Bích Ân 30
- Ch đ làm vi c: liên t c; đi u khi n: B o v ch ng quá nhi t
- Trong đ tài này chúng tôi s d ng máy s y phun s ng v i các thông s sau:
- N ng đ ch t khô ban đ u c a dch tr c khi s y: 30 0 Bx
S đ nghiên c u
II T i u hóa m t s đi u ki n chi t tách
I Kh o sát quá trình x lý nguyên li u vƠ các đi u ki n chi t tách anthocyanin
Kh o sát l a ch n môi tr ng chi t
Kh o sát t l dung môi/NL
Kh o sát th i gian l nh đông
Kh o sát th i gian - nhi t đ chi t
Kh o sát nh h ng pH đ n d ch chi t
SVTH: Tr n Th Bích Ân 31
B trí thí nghi m
2.2.4.1 Thí nghi m c b n: Kh o sát quá trình x lý nguyên li u và các đi u ki n chi t tách anthocyanin t b p c i tím
Thí nghi m 1: Kh o sát môi tr ng chi t tách
Mục đích của thí nghiệm này là khảo sát khả năng trích ly anthocyanin từ bột củ tím bằng các dung môi bổ sung acid và các yếu tố khác nhau, nhằm tìm ra môi trường tối ưu có khả năng chiết tách hiệu quả nhất.
- Chu n b các h dung môi ethanol - n c – HCl, ethanol - n c – acid acetic, ethanol - n c – acid citric
Y u t c đ nh: T l nguyên li u : dung môi trích ly là 15g/100ml, trong đó t l
H 2 0 : Ethanol là 72 : 28 Th i gian chi t: 45 phút Y u t thay đ i: lo i acid và t l acid b sung vƠo môi tr ng chi t
- A 1 , A 2 , A 3 : t l acid HCl b sung vƠo môi tr ng chi t l n l t là 0,5%; 1,0%; 1,5%;
- A 4 , A 5 , A 6 : t l acid Acetic b sung vƠo môi tr ng chi t l n l t là 0,5%; 1,0%; 1,5%;
- A 7 , A 8 , A 9 : t l acid Citric b sung vƠo môi tr ng chi t l n l t là 0,5%; 1,0%; 1,5%;
- A 0 là m u đ i ch ng không b sung acid
Thí nghi m đ c b trí hoàn toàn ng u nhiên m t nhân t v i 9 nghi m th c và 3 l n l p l i
SVTH: Tr n Th Bích Ân 32
Hình 2.3 S đ b trí thí nghi m kh o sát môi tr ng chi t tách
T s đ trên có th vi t l i nh sauμ
B ng 2.1 B ng b trí thí nghi m kh o sát môi tr ng chi t tách
Để tiến hành phân tích anthocyanin, trước tiên cần chuẩn bị mẫu bột từ nguyên liệu khô với khối lượng 15 g và kích thước hạt nhỏ hơn 5 mm Sau đó, cho mẫu bột đã nghiền vào 100 ml dung môi trong becher và giữ ở nhiệt độ phòng trong 45 phút Tiếp theo, sử dụng chân không để thu hồi dịch trích Dịch trích sau đó được pha loãng 20 lần và chuẩn bị mẫu với pH 1 và pH 4,5 Cuối cùng, xác định chỉ số OD để suy ra hàm lượng anthocyanin theo phương pháp pH vi sai.
Xác đ nh HƠm l ng anthocyanin
SVTH: Tr n Th Bích Ân 33
Ch tiêu theo dõiμ HƠm l ng anthocyanin
Thí nghi m 2: Kh o sát nh h ng c a th i gian l nh đông đ n hàm l ng màu anthocyanin sau khi trích
M c đích: Thí nghi m này kh o sát s nh h ng c a th i gian l nh đông nguyên li u đ n kh n ng chi t tách anthocyanin
- Chu n b nguyên li u b p c i tím d ng t i
- Chu n b môi tr ng l nh đông.
- Y u t c đnh: Dung môi N c : Ethanol (72 : 28) có b sung 1,5% acid Citric;
T l nguyên li u : dung môi trích ly là 15g/100ml Th i gian chi t: 45 phút
Nhi t đ t đôngμ 0 0 C Y u t thay đ i: th ii gan l nh đông
Thí nghi m đ c b trí ng u nhiên 1 nhân t và 3 l n l p l i Nhân t (D): Th i gian l nh đông D 1 ,D 2 ,D 3 ,D 4 là th i gian l nh đông l n l t trong 1 gi , 4 gi , 8 gi , 12 gi ; D 0 : m u đ i ch ng không l nh đông
SVTH: Tr n Th Bích Ân 34
Hình 2.4 S đ b trí thí nghi m kh o sát nh h ng c a th i gian l nh đông đ n quá trình chi t
Sau khi rã đông mẫu, cần đảm bảo mẫu được đổ ra và cân đúng 15 gram Mẫu sẽ được đông lạnh trong các khoảng thời gian khác nhau Sau khi hoàn tất quá trình đông lạnh, các mẫu thực nghiệm sẽ được rã đông trong vòng 5 phút và sau đó nghiêng trong cốc Mẫu đã được nghiêng sẽ được cho vào becher chứa 100 ml dung môi đã chuẩn bị cho thí nghiệm 1 Sau 45 phút, dưới điều kiện chân không, dung dịch màu sẽ được pha loãng 20 lần và điều chỉnh pH đến 1 và 4,5.
Ki m tra ch s OD đ xác đ nh hƠm l ng anthocyanin có trong d ch chi t
Ch tiêu theo dõiμ HƠm l ng anthocyanin
Xác đ nh HƠm l ng anthocyanin
SVTH: Tr n Th Bích Ân 35
Thí nghi m 3: Kh o sát nh h ng c a t l nguyên li u/dung môi đ n hàm l ng anthocyanin trong d ch chi t
M c đích: Thí nghi m này nh m l a ch n t l dung môi/nguyên thích h p đ thu nh n hƠm l ng anthocyanin cao
- T l nguyên li u: dung môi trích ly chu n b nh ph n b trí thí nghi m
- Y u t c đnh: là các thông s đ c s d ng nh trong thí nghi m 1 và k th a k t qu thí nghi m 2 Y u t thay đ i là th tích dung môi
Thí nghiệm được thực hiện với một nhân tố là dung môi (V) và các tỷ lệ nguyên liệu/dung môi lần lượt là 3:8, 3:12, 3:16, 3:20, 3:24 Mỗi lần thí nghiệm sử dụng 15g chất trong các thể tích 40ml, 60ml, 80ml, 100ml và 120ml Mỗi thí nghiệm được lặp lại 3 lần với thể tích tương ứng.
Hình 2.5 S đ b trí thí nghi m kh o sát nh h ng c a t l dung môi / nguyên li u đ n quá trình chi t
Xác đ nh HƠm l ng anthocyanin
SVTH: Tr n Th Bích Ân 36
BPC được rã đông trong vòng 1 giờ với khối lượng 15 g Sau khi rã đông 5 phút, tiến hành nghiền và chiết lấy dịch chiết màu Nguyên liệu được sử dụng là 15 g, với thể tích dung môi là các nghiệm thức đã nêu Cuối cùng, dịch chiết được pha loãng, chuẩn pH và xác định hàm lượng anthocyanin.
Ch tiêu theo dõiμ HƠm l ng anthocyanin
Thí nghi m 4: Kh o sát nh h ng c a nhi t đ và th i gian chi t tách đ n hàm l ng anthocyanin trong d ch trích
M c đích: Kh o sát nh h ng c a nhi t đ và th i gian chi t tách đ n hàm l ng anthocyanin thu đ c, t đó tìm ra nhi t đ và th i gian cho kh n ng chi t tách cao nh t
Thí nghi m hoàn toàn ng u nhiên v i hai y u t : (N) là th i gian chi t tách v i
3 m c đ khác nhau t ng ng N 1 , N 2 , N 3 và (T) là th i gian chi t tách v i 3 m c đ khác nhau t ng ng T 1 , T 2 , T 3 đ c b trí theo ki u hoàn toàn ng u nhiên v i 3 l n l p l i
Y u t c đ nh: Dung môi, th i gian l nh đông, t l dung môi/nguyên li u
Y u t thay đ i: th i gian và nhi t đ chi t
SVTH: Tr n Th Bích Ân 37
Hình 2.6 S đ b trí thí nghi m kh o sát nh h ng c a nhi t đ và th i gian đ n quá trình chi t
T s đ trên có th vi t l i nh b ng sau:
B ng 2.2 B ng b trí thí nghi m kh o sát nhăh ng c a nhi tăđ và th i gian chi tătáchăđ n hƠmăl ng anthocyanin trong d ch trích
Xác đ nh HƠm l ng anthocyanin
SVTH: Tr n Th Bích Ân 38
BPCIDCRAS ch được sử dụng để cân nhắc và lắp đặt trong một giờ, sau đó tiến hành rã đông, nghiền nhuyễn và ngâm trong dung môi theo các điều kiện đã được quy định Cuối cùng, dung dịch chiết xuất sẽ được pha loãng và đo độ hấp thụ quang (OD) để xác định hàm lượng anthocyanin có trong dung dịch chiết.
Ch tiêu theo dõi: HƠm l ng anthocyanin
Thí nghi m 5: Kh o sát nh h ng c a pH đ n kh n ng chi t tách
Mục đích của nghiên cứu là chọn lựa acid điều chỉnh pH nhằm tối ưu hóa việc thu nhận anthocyanin từ nguyên liệu Trong thí nghiệm đầu tiên, chúng tôi đã chọn acid citric với nồng độ 1,5% Tuy nhiên, để so sánh hiệu suất chiết tách giữa hai loại acid (HCl và citric), chúng tôi tiến hành thêm thí nghiệm với acid HCl.
Thí nghi m hoàn toàn ng u nhiên m t y u t :
(P): chi t b ng acid citric v i P 2 , P 3 , P 5 , P 7 l n l t lƠ đi u ki n chi t pH 2, 3, 5, 7 (H): chi t b ng acid HCl v i H 1 , H 3 , H 5 , H 7 l n l t lƠ đi u ki n chi t pH 1, 3, 5,
7 Thí nghi m đ c b trí theo ki u hoàn toàn ng u nhiên v i 3 l n l p l i
Y u t c đnh: Dung môi, th i gian l nh đông, t l dung môi/nguyên li u, nhi t đ và th i gian chi t Y u t thay đ i: pH c a môi tr ng chi t
SVTH: Tr n Th Bích Ân 39
Hình 2.7 S đ b trí thí nghi m kh o sát nh h ng pH đ n quá trình chi t
T s đ trên có th vi t l i nh b ng sau:
B ng 2.3 B ng b trí thí nghi m kháo sát nhăh ng pH chi tăđ n d ch trích pH chi t
Cân 15 g b p c i tím đã đ c ch n l a, r a s ch, đ ráo Dùng c i chày làm nh các m u nguyên li u trên Chu n b dung môi g m: 80 ml dung môi (72% H 2 0,
28% Ethanol), b sung vào đó 1% acid Ti n hành chi t tách các pH khác nhau trong đi u ki n nhi t đ phòng
Ch tiêu theo dõi: HƠm l ng anthocyanin
Xác đ nh HƠm l ng anthocyanin
SVTH: Tr n Th Bích Ân 40
2.2.4.2 Thí nghi m t i u hóa đi u ki n chi t tách anthocyanin t b p c i tím
Mục đích của bài viết này là thu nhận và sử dụng chất màu anthocyanin Chúng tôi tiến hành tối ưu hóa các điều kiện chiết tách để đạt được mục tiêu thu nhận chất màu anthocyanin với hàm lượng cao nhất.
Quá trình chi t tách anthocyanin ch u tác đ ng c a nhi u y u t công ngh , tuy nhiên đơy chúng tôi ch n ba y u t có nh h ng sâu s c nh t:
- Ch n hàm m c tiêu Y: hƠm l ng anthocyanin (%)
- Ph ng trình bi u di n m i quan h có d ng: Y = f (Z 1 , Z 2 , Z 3 ); Y Max
Cácăb c th c hi n bài toán quy ho ch
Ch n ph ng án quy ho ch tr c giao c p I (TYT 2 k ) th c nghi m y u t toƠn ph n 2 m c, 3 y u t nh h ng Ph ng trình h i quy có d ngμ
Trong đóμ b 0 : h s h i quy b 1 , b 2 , b 3 : h s tuy n tính b 12 , b 13 , b 23 , b 123 : h s t ng tác đôi vƠ t ng tác ba
M i h s đ c tr ng cho nh h ng c a các y u t đ n quá trình chi t tách Chúng tôi ti n hành b trí thí nghi m tr c giao c p I g m các b c sau:
B că1:ăB ătríămaătr nătr căgiao
Trong nghiên cứu này, chúng tôi thực hiện 11 thí nghiệm với 8 thí nghiệm có phương án tối ưu, đồng thời tiến hành 3 thí nghiệm tâm Số lượng thí nghiệm được xác định theo công thức N = 2^k, trong đó k = 3, dẫn đến tổng cộng 8 thí nghiệm.
SVTH: Tr n Th Bích Ân 41
B că2:ăTìmăh ăs ătuy nătính
Tìm b trong ph ng trình h i quy:
Bước đầu tiên là xác định các tham số cần thiết cho việc tính phương sai tái hiện, sau đó tiến hành thực hiện 3 thí nghiệm tâm Cuối cùng, áp dụng công thức để tính toán phương sai tái hiện một cách chính xác.
V i m là s thí nghi m tơm ph ng án (m = 3) S có ngh a c a h s h i quy đ c ki m đnh theo tiêu chu n Student (t)
Trong đóμ b j : là h s th j trong ph ng trình h i quy
Sb j μ l ch quơn ph ng c a h s th j, v i:
Tra b ng tiêu chu n Student t p (f) ng v i xác su t tin c y p và b c t do f, f N 0 -1 r i so sánh v i t j
N u t j < tp (f) thì h s b j b lo i kh i ph ng trình
Sau đó vi t l i ph ng trình h i quy v i các h s b j có ngh a.
B că4:ăKi măđ nhăs ăphùăh p
SVTH: Tr n Th Bích Ân 42
S phù h p c a ph ng trình h i quy đ c ki m đnh theo tiêu chu n Fisher
N: s thí nghi m trong ph ng án
Y i : giá tr th c nghi m; : giá tr tính theo ph ng trình h i quy
N u F tính đ c nh h n giá tr tra b ng F 1-p (f 1, f 2 ) v i m c ý ngh a p, f1=N-
L, f 2 = N 0 –1 thì ph ng trình t ng thích v i th c nghi m ti n hành t i u hóa.
N u F tính đ c l n h n giá tr tra b ng F 1-p (f 1, f 2 ) v i m c ý ngh a p, f1=N-L, f 2 = N 0 – 1 thì ph ng trình không t ng thích v i th c nghi m ch n mô hình khác
Sau khi xác định được phương trình hồi quy, tiến hành thu thập dữ liệu cần thiết Tiến hành thực hiện các thí nghiệm để thu thập thông tin từ phương trình hồi quy đã xác định nhằm tìm ra các thông số tối ưu, với mục tiêu tối đa hóa giá trị.
T ăch căthíănghi mătr căgiaoăc păI:
S thí nghi m trong ph ng án lƠ 2 k = 8 (k = 3) vƠ đi u ki n thí nghi m đ c mô t trong b ng sauμ
SVTH: Tr n Th Bích Ân 43
B ng 2.4 i u ki n thí nghi măđ c ch n
Chúng tôi đã xây dựng ma trận thí nghiệm dựa trên biến mã và tiến hành thí nghiệm theo ma trận đó.
B ng 2.5 Ma tr n th c nghi m tr c giao c p I, k = 3
S thí nghi m trong ph ng án 2 k
SVTH: Tr n Th Bích Ân 44
Trong đó: x 1 : Nhi t đ chi t ( 0 C) y u t nh h ng 1 x 2 : Th i gian chi t (phút) y u t nh h ng 2 x 3 : pH chi t y u t nh h ng 3
Y: Hàm m c tiêu hƠm l ng anthocyanin
Ph ng pháp x lý s li u
- HƠm l ng anthocyanin đ c tính toán theo ph ng pháp pH vi sai.
- S li u đ c thu th p, x lý v i ph n m m th ng kê Stagraphic Plus 3.0 và Excel
- Tính toán t i u hóa b ng ph ng pháp c đi n và / ho c ph n m m Minitab 15.0
- Gi i nghi m t i u hóa b ng ph n m m MODDE
SVTH: Tr n Th Bích Ân 45
Kh o sát quá trình x lý nguyên li u vƠ các đi u ki n chi t tách anthocyanin
Thí nghi m kh o sát môi tr ng chi t tách
Khi bơm acid vào dung môi, tính phơn c của dung môi sẽ tăng lên Acid clohydric (HCl), acid acetic và acid citric với nồng độ 0,5%, 1,0% và 1,5% được bơm riêng rẽ để chiết xuất màu từ nguyên liệu đã được nghiền nhuyễn.
Khi áp d ng ph ng pháp pH vi sai (ph l c 1), c n kh o sát m nguyên li u ban đ u đ xác đnh có bao nhiêu anthocyanin trên kh i l ng ch t khô nghiên c u
Hình 3.1 Kh o sát m nguyên li u ban đ u
T đó áp d ng công th c trong ph ng pháp pH vi sai, chúng tôi tính đ c hƠm l ng anthocyanin trong các m u nghiên c u, k t qu nh sauμ
SVTH: Tr n Th Bích Ân 47
B ng 3.2 nhăh ng c a dung môi đ n quá trình chi t
Lo i acid đ c b sung T l (%) HƠm l ng anthocyanin
(%Anthocyanin toàn ph n) i ch ng 0,0 0,708 e
(*) Các giá tr đ c th hi n theo giá tr trung bình c a k t qu th ng kê 3 l n l p l i Trong cùng m t c t, các s có cùng m u t không có s khác bi t m c ý ngh a 0,05 qỐa phép th Duncan
Hình 3.2 Màu s c d ch chi t b sung acid HCl (a), Acetic (b), Citric (c) l n l t theo t l 0,5%; 1,0%; 1,5% so v i nghi m th c đ i ch ng
HƠm l ng anthocyanin có trong các m u đ c nghiên c u đ c bi u di n d i d ng bi u đ trong hình 3.3:
SVTH: Tr n Th Bích Ân 48
Hình 3.3 Bi u đ bi u di n s nh h ng c a dung môi đ n quá trình chi t tách
Khi bổ sung các loại acid, hiệu suất chiết xuất anthocyanin có sự thay đổi rõ rệt so với mẫu đối chứng Acid HCl cho hiệu suất chiết xuất cao nhất (0,995) với nồng độ 1,5%, trong khi acid Acetic cho hiệu suất thấp nhất (0,718) với nồng độ 0,5% Acid Citric mặc dù cho hàm lượng màu cao hơn acid Acetic nhưng vẫn thấp hơn acid HCl Mẫu chiết xuất với 1,5% HCl có hàm lượng anthocyanin cao hơn so với các mẫu đối chứng (0,708), cho thấy rằng các loại acid khác nhau ảnh hưởng đến khả năng chiết tách anthocyanin Các tài liệu nghiên cứu khuyến cáo sử dụng acid citric hoặc acid acetic thay cho HCl để sản xuất bột màu an toàn trong thực phẩm Tuy nhiên, thực nghiệm cho thấy acid citric cho hàm lượng anthocyanin chiết tách cao hơn nhiều so với acid acetic, điều này có ý nghĩa quan trọng trong thống kê Do đó, dung môi etanol/nước tỷ lệ 72/28 kết hợp với 1,5% acid citric sẽ được sử dụng cho các thí nghiệm tiếp theo.
SVTH: Tr n Th Bích Ân 49
Thí nghi m kh o sát nh h ng c a th i gian l nh đông đ n hƠm l ng màu anthocyanin sau khi trích
Nguyên liệu được xử lý sấy băng sau đó là nh đông trong những khoảng thời gian khác nhau: 1 giờ, 4 giờ, 8 giờ, 12 giờ, và sau đó rã đông trong 5 phút Sử dụng 100 ml dung môi đã chọn, tiến hành chiết 15 g nguyên liệu nhịp đập trong thời gian 45 phút Quá trình rã đông sau khi làm đông chậm giúp tăng khả năng chiết của dung môi Áp dụng công thức trong phương pháp pH vi sai, chúng tôi tính được hàm lượng anthocyanin trong các mẫu nghiên cứu, kết quả sau đó.
B ng 3.3 nhăh ng c a th i gian l nhăđôngăđ n quá trình chi t
Th i gian l nh đông (gi )
HƠm l ng anthocyanin (%Anthocyanin toàn ph n) i ch ng 0,719 b
(*) Các giá tr đ c th hi n theo giá tr trung bình c a k t qu th ng kê 3 l n l p l i Trong cùng m t c t, các s có cùng m u t không có s khác bi t m c ý ngh a 0,05 qỐa phép th Duncan
HƠm l ng anthocyanin có trong các m u đ c nghiên c u đ c bi u di n d i d ng bi u đ trong hình 3.4:
SVTH: Tr n Th Bích Ân 50
Hình 3.4 Bi u đ bi u di n s nh h ng c a th i gian l nh đông đ n hàm l ng màu anthocyanin sau khi trích
Lĩnh vực nghiên cứu về anthocyanin trong lnh đông ch m đã chỉ ra rằng hàm lượng anthocyanin có ảnh hưởng đáng kể đến cấu trúc và tính chất cảm quan của sản phẩm Cụ thể, hàm lượng anthocyanin đạt mức 0,719 cho thấy sự phong phú của các chất màu trong lnh đông ch m, từ đó ảnh hưởng đến khả năng thu nhận và cảm nhận hương vị của sản phẩm Việc xử lý lnh đông ch m cần chú trọng đến hàm lượng anthocyanin để nâng cao chất lượng sản phẩm.
Thời gian lạnh đông dài có thể làm giảm hàm lượng anthocyanin trong thực phẩm Nghiên cứu cho thấy hàm lượng anthocyanin cao nhất được ghi nhận ở mẫu thực phẩm lạnh đông 1 giờ (0,804) Khi thời gian lạnh đông kéo dài, sự phân hủy cấu trúc phân tử anthocyanin có thể xảy ra, dẫn đến sự giảm sút chất lượng của sản phẩm.
Do đó, đ ti t ki m th i gian vƠ n ng l ng mƠ hƠm l ng anthocyanin thu đ c cao nh t, chúng tôi ch n nghi m th c D 1 – l nh đông 1 gi đ làm các thí nghi m k ti p.
Thí nghi m kh o sát nh h ng c a t l dung môi/nguyên li u đ n hàm
l ng anthocyanin trong d ch chi t
Thí nghi m nƠy đ c ti n hƠnh đ tìm ra t l dung môi/nguyên li u thích h p cho vi c thu nh n hƠm l ng anthocyanin cao L a ch n dung môi n c : ethanol là
SVTH: Tr n Th Bích Ân 51
Tỷ lệ 72:28 với 1,5% axit citric, thời gian chiết xuất trong 45 phút, tiến hành chiết nhiệt độ phòng Các tỷ lệ nguyên liệu được sử dụng là 3:8, 3:12, 3:16, 3:20, 3:24 Áp dụng công thức trong phương pháp pH vi sai, chúng tôi đã tính được hàm lượng anthocyanin trong các mẫu nghiên cứu, kết quả đạt được như sau.
B ng 3.4 nhăh ng c a t l dung môi nguyên li uăđ n quá trình chi t
HƠm l ng anthocyanin (%Anthocyanin toàn ph n)
(*) Các giá tr đ c th hi n theo giá tr trung bình c a k t qu th ng kê 3 l n l p l i Trong cùng m t c t, các s có cùng m u t không có s khác bi t m c ý ngh a 0,05 qỐa phép th Duncan
Hình 3.5 Màu s c d ch chi t các t l dung môi/nguyên li u khác nhau v i t l 3:8, 3:12, 3:16, 3:20, 3:24 theo th t t trái sang ph i
HƠm l ng anthocyanin có trong các m u đ c nghiên c u đ c bi u di n d i d ng bi u đ trong hình 3.6:
SVTH: Tr n Th Bích Ân 52
Hình 3.6 Bi u đ bi u di n s nh h ng c a l dung môi/nguyên li u đ n hàm l ng anthocyanin trong d ch chi t
Tỷ lệ dung môi/nguyên liệu có ảnh hưởng đến hàm lượng anthocyanin trong dịch chiết Với cùng một khối lượng nguyên liệu, nếu tỷ lệ dung môi sử dụng càng nhiều thì hàm lượng anthocyanin càng tăng Tại tỷ lệ 3:8, hàm lượng anthocyanin thu được đạt mức tối ưu (0,763), sau đó tăng tuyến tính đến tỷ lệ 3:16 (0,922) và không còn tăng nữa Tại tỷ lệ 3:20 và 3:24, hàm lượng anthocyanin không có sự khác biệt ý nghĩa so với tỷ lệ 3:16 Điều này cho thấy lúc này lượng chất màu tan vào dung môi đã đạt tối đa và sự tăng hàm lượng chất màu lơ không đáng kể khi tăng lượng dung môi chiết xuất.
80 ml dung môi/15 g nguyên li u s đ c l a ch n cho các thí nghi m ti p theo.
Thí nghi m kh o sát nh h ng c a nhi t đ và th i gian chi t tách đ n hƠm l ng anthocyanin trong d ch trích
hàm l ng anthocyanin trong d ch trích
Thời gian và nhiệt độ có ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất chiết xuất Điều kiện thí nghiệm được xác định là các mức nhiệt độ 30°C, 40°C, 50°C và thời gian thực hiện là 40 phút, 55 phút và 70 phút.
40 ml 60 ml 80 ml 100 ml 120 ml
SVTH: Tr n Th Bích Ân 53 Áp d ng công th c trong ph ng pháp pH vi sai, chúng tôi tính đ c hàm l ng anthocyanin trong các m u nghiên c u, k t qu nh sauμ
B ng 3.5 nhăh ng c a nhi tăđ và th iăgianăđ n quá trình chi t
Hàm l ng anthocyanin (%Anthocyanin toàn ph n)
(*) Các giá tr đ c th hi n theo giá tr trung bình c a k t qu th ng kê 3 l n l p l i Trong cùng m t c t, các s có cùng m u t không có s khác bi t m c ý ngh a 0,05 qỐa phép th Duncan
HƠm l ng anthocyanin có trong các m u đ c nghiên c u đ c bi u di n d i d ng bi u đ trong hình 3.7:
SVTH: Tr n Th Bích Ân 54
Hình 3.7 Bi u đ bi u di n s nh h ng c a nh t đ và th i gian đ n hàm l ng anthocyanin trong d ch chi t
Nghiên cứu cho thấy hàm lượng anthocyanin trong biu đ ta phụ thuộc vào nhiệt độ và thời gian chiết Khi nhiệt độ tăng, hàm lượng anthocyanin cũng gia tăng, với mức tăng từ 0,753 ở 30°C lên 0,817 ở 40°C và đạt 0,860 ở 50°C Sự gia tăng này có liên quan đến việc tăng cường khả năng khuếch tán của các chất hòa tan từ nguyên liệu vào dung môi.
Khi thời gian nấu tăng, hàm lượng anthocyanin cũng tăng lên (từ 0,814 ở 30°C lên 0,83 ở 40°C) Tuy nhiên, nếu thời gian nấu quá lâu trong điều kiện nhiệt độ cao, hàm lượng anthocyanin sẽ giảm do quá trình oxy hóa, xuống còn 0,778 Nhiệt độ càng cao thì tốc độ oxy hóa của anthocyanin càng nhanh.
Th i gian và nhi t đ có nh h ng t ng h đ n quá trình chi t tách Quan sát đ th có th k t lu n đ c r ng chi t 50 0 C trong th i gian 55 phút s cho hàm l ng anthocyanin đ t t i u
SVTH: Tr n Th Bích Ân 55
Thí nghi m kh o sát nh h ng c a pH đ n kh n ng chi t tách
Trong thí nghiệm này, chúng tôi nghiên cứu hiệu suất thu nhận anthocyanin từ hai loại acid khác nhau Acid HCl được sử dụng với các mức pH 1, 3, 5 và 7, trong khi acid citric được khảo sát ở các mức pH 2, 3, 5 Mục tiêu là so sánh hiệu quả thu nhận anthocyanin giữa hai loại acid này.
7 Ti n hành thí nghi m, ghi nh n k t qu và tính toán, k t qu nh sauμ
B ng 3.6 nhăh ng c a cácămôiătr ng pH khác nhau đ n quá trình chi t
Giá tr pH Hàm l ng anthocyanin khi chi t b ng Citric
Hàm l ng anthocyanin khi chi t b ng HCl pH 1 0,971 a pH2 0,816 a pH3 0,814 a 0,892 b pH5 0,738 b 0,812 c pH7 0,695 c 0,789 c
(*) Các giá tr đ c th hi n theo giá tr trung bình c a k t qu th ng kê 3 l n l p l i Trong cùng m t c t, các s có cùng m u t không có s khác bi t m c ý ngh a 0,05 qỐa phép th Duncan
Hình 3.8 Màu s c d ch chi t các môi tr ng có pH khác nhau (Citric)
SVTH: Tr n Th Bích Ân 56
HƠm l ng anthocyanin có trong các m u đ c nghiên c u đ c bi u di n d i d ng bi u đ trong hình 3.9:
Hình 3.9 Bi u đ bi u di n s nh h ng c a pH chi t đ n hàm l ng anthocyanin trong d ch chi t
Giá trị pH ảnh hưởng đáng kể đến quá trình chiết xuất anthocyanin, với hàm lượng anthocyanin thu được từ acid citric thấp hơn so với acid HCl Cụ thể, hàm lượng anthocyanin chiết xuất bằng acid citric là 0,814, trong khi bằng HCl là 0,971, cho thấy hiệu suất chiết xuất của acid citric chỉ đạt 83,8% so với HCl Các giá trị pH 1, pH 2 và pH 3 cho thấy hàm lượng anthocyanin trong dung dịch chiết xuất cao hơn so với pH 5 và pH 7 Ở các pH thấp (1 đến 3), chỉ có dạng flavylium cation tồn tại, trong khi ở pH cao (> 4), có sự hiện diện của bốn dạng anthocyanin: flavylium cation, anhydroquinoidal base, colourless carbinol base và pale yellow chalcone Trong quá trình chiết xuất ở môi trường pH cao, bốn dạng cấu trúc này xuất hiện đa dạng trong dung dịch chiết xuất, và sau khi điều chỉnh về pH 1 và pH 4,5, giá trị OD được đo.
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 pH1 pH2 pH3 pH5 pH7
T i u hóa đi u ki n chi t tách anthocyanin t b p c i tím
T ch c thí nghi m tr c giao c p I
Qua nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ đến khả năng thu nhận anthocyanin, chúng tôi nhận thấy rằng dung môi, tỉ lệ dung môi/nguyên liệu, thời gian, nhiệt độ chiết và pH chiết đều có ảnh hưởng đáng kể đến khả năng chiết tách anthocyanin từ bắp cải tím Dưới các điều kiện khác nhau, chúng tôi thu được hàm lượng anthocyanin khác nhau Các yếu tố ảnh hưởng mạnh mẽ đến hàm lượng anthocyanin trong quá trình chiết tách bao gồm nhiệt độ chiết, thời gian chiết và pH chiết Do đó, các yếu tố này cần được kiểm soát chặt chẽ trong quá trình tối ưu hóa Thông số của các yếu tố này là:
Th i gian chi t: 45 ÷ 65 phút pH chi t: 2 ÷ 4
B ng 3.7 Các thông s thí nghi m t iă uăhóa
SVTH: Tr n Th Bích Ân 58
Ma tr n th c nghi m đ c b trí b ng sau:
B ng 3.8 Ma tr n th c nghi m tr c giao c p I, k = 3
S thí nghi m trong ph ng án 2 k
STT Bi n mã Hàm m c tiêu x 1 x 2 x 3 x 1 x 2 x 1 x 3 x 2 x 3 x 1 x 2 x 3 Y
3.2.2 Xây d ng mô t toán h c cho hàm m c tiêu hàm l ng anthocyanin
Ch n ph ng trình h i quy
Ph ng trình h i quy đ c ch n theo ph ng trình (1) m c 2.2.5.2 Các h s b 1 , b 2 , b 3 , b 123 đ c tính theo s li u th c nghi m hàm m c tiêu hƠm l ng anthocyanin (Y)
T s li u th c nghi m b ng 3.8, áp d ng công th c ta tính đ c các h s b:
B ng 3.9 Các h s bătrongăph ngătrìnhăh i quy b 0 b 1 b 2 b 3 b 12 b 13 b 23
SVTH: Tr n Th Bích Ân 59
Ki m đnh m c ý ngh a c a h s b trong ph ng trình
T k t qu thí nghi m tơm ta tính đ c ph ng sai tái hi n:
S bj μ l ch quơn ph ng c a h s th j, v i:
Tính các h s tj, thu đ c k t qu sau:
Tra b ng tiêu chu n Student ta có t p (f th ) = t 0,05 (2) = 4,303
Ta nh n th y, giá tr t uy t đ i c a các h s t 0 , t 1 , t 2 , t 3 đ u l n h n t0,05(2)4,303 còn t 12 , t 13 , t 23 l i nh h n, do đó ch có các h s b 0 , b 1 , b 2 , b 3 có ngh a, do đó ph ng trình h i quy đ c bi u di n nh sauμ
Ki m đnh s phù h p c a ph ng trình h i quy v i th c nghi m
(N là s thí nghi m, L là h s ý ngh a)
SVTH: Tr n Th Bích Ân 60
Vì F < F 1-p nên mô hình toán h c đã ch n t ng thích v i th c nghi m
3.2.3 Gi i nghi m t i u hóa đ thu đ c hàm l ng anthocyanin cao nh t
Gi i nghi m tìm Y max b ng ph n m m MODDE ta thu đ c k t qu : i v i Y: đ thu đ c hƠm l ng antho max là 0,8778 %
Ta ti n hành t i u đi u ki n là:
B ng 3.11 K t qu gi i nghi m t iă uăhóaăb ng ph n m m MODDE
Nhiet do Thoi gian pH Anthocyanin iter log(D)
SVTH: Tr n Th Bích Ân 61
Hình 3.10 th th hi n nh h ng c a nhi t đ , th i gian, pH đ n hàm l ng anthocyanin
Investigation: Toi Uu Hoa B1 (MLR) Contour Plot pH = 3
SVTH: Tr n Th Bích Ân 62
3.3ă ánhăgiáăch tăl ngăs năph măcu i
Màu s c MƠu đ th m Màu h ng t i
Mùi v Không mùi Không mùi
Tr ng thái D ng dch cô đ c 60 0 Bx B t mƠu đ m < 5 %
HƠm l ng anthocyanin 3,73 g/l dch cô đ c
Ch tiêu Gi i h n vi sinh v t
(trong 1g hay 1ml th c ph m) (*)
T ng s t bào n m men, n m m c Không có
(*) Tính trên 25 g ho c 25 ml đ i v i Salmonella
SVTH: Tr n Th Bích Ân 63
3.4 ngăd ngăch tămƠuăanthocyanin trong m ts ăth căph m
D ch màu chi t xu t tr c khi nhu m ph i qua quá trình cô đ c đ lo i b b t dung môi nh m lƠm t ng c ng đ màu vƠ t ng quá trình b o qu n Nhóm nghiên c u đã s n xu t th v i quy mô pilot t các k t qu tìm đ c và ng d ng c th d ch màu chi t đ c vào các dòng s n ph m thông d ng như rau câu, th ch d a, t o màu syrup.
Hình 3.11 S n ph m màu anthocyanin d ng d ch cô đ c và d ng b t
K t qu thu nh n đ c cho th y ch t l ng màu ng d ng vào s n ph m r t kh thi, không nh ng v tính c m quan mà còn v ch t l ng mƠu đ t đ c C th :
Nhu m màu s n ph m rau câu
Agar, n c ngâm trong 10 phút un 20 phút đ n khi agar tan hoàn toàn Cho đ ng và các ph gia (n c d a, s a,ầ) d ch ngu i b t Thêm d ch màu cô đ c vào T o hình Thành ph m
Nhu m màu s n ph m th ch d a tr ng
Trên th tr ng th ch d a th ng có màu tr ng, chúng tôi ti n hành nhu m mƠu đ s n ph m th ch d a đ p h n, đa d ng và h p d n h n.
SVTH: Tr n Th Bích Ân 64
Thạch dừa có thể được ngâm trong nước để tạo ra màu sắc hấp dẫn Để thực hiện, bạn cần đun sôi nước ở nhiệt độ khoảng 45 độ C, sau đó cho thạch dừa vào ngâm cho đến khi thạch dừa thấm màu đều Kết quả là sản phẩm thạch dừa đã nhuộm màu đẹp mắt.
Nhu m màu s n ph m syrup un sôi đ ng, n c L c Làm ngu i đ n 50 0 C Cho dch mƠu cô đ c vào khu y đ u B sung h ng v , ch t b o qu n Thành ph m sirô
Hình 3.12 ng d ng ch t màu anthocyanin trong m t s th c ph m
SVTH: Tr n Th Bích Ân 65
SVTH: Tr n Th Bích Ân 66
Sau m t th i gian nghiên c u chúng tôi đã chi t đ c ch t màu anthocyanin t b p c i tím b ng ph ng pháp pH vi sai v i các đi u ki n chi t sau:
- Dung môi chi tμ n c/ethanol t l 72% có b sung 1,5% acid Citric
- Th i gian l nh đông t t nh t trong quá trình x lý nguyên li u là 1 gi
- T l nguyên li u dung môi đ chi t t t nh t là 3:16
- Nhi t đ và th i gian và pH t i u đ chi t là 60 0 C trong th i gian là 65 phút, trong môi tr ng pH = 2
- pH 1 đ n 3 , d ch anthocyanin t b p c i tím có màu b n đ p, đ c dùng đ nhu m màu th c ph m
- nh l ng ch t mƠu anthocyaninμ HƠm l ng nhóm màu anthocyanin trong B p c i tím là 3,73 g/l d ch chi t cô đ c 60 0 Bx
- Ph ng pháp t o b t màu trong nghiên c u có th tri n khai th nghi m trên quy mô pipot vƠ đ c ng d ng nhu m màu cho s n ph m th c ph m
SVTH: Tr n Th Bích Ân 67
Nghiên cứu xác định hàm lượng anthocyanin bằng phương pháp pH vi sai cho thấy cần phải so sánh với các phương pháp khác để kiểm tra độ chính xác Các phương pháp như quang phổ màu, phương pháp dùng đèn chuẩn và xác định hàm lượng chính xác bằng phương pháp HPLC cần được áp dụng để đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy của kết quả.
- Kh o sát quá trình s y phun các y u t nh μ nh h ng c a n ng đ ch t khô đ n ch t l ng màu; nh h ng c a t c đ b m d ch mƠu đ n m đ và hi u su t thu h i s n ph m
Khảo sát thời gian và điều kiện bảo quản ảnh hưởng đến sản phẩm chứa chất màu anthocyanin Nghiên cứu này nhằm xác định các hợp chất kèm theo màu anthocyanin giúp nâng cao độ ổn định và màu sắc của sản phẩm.
- Kh o sát ho t tính ch ng oxy hóa và kháng khu n c a s n ph m cu i
- Kh o sát các y u t nh h ng đ n khi b sung màu vào th c ph m
- Nghiên c u các đi u ki n tinh ch h p ch t màu anthocyanin
SVTH: Tr n Th Bích Ân 68
Tài li u ti ng Vi t
[1] B Y t 4-10:2010/BYT - Quy chu n k thu t qu c gia v ph gia th c ph m - Ph m màu (National technical regulation on Food Additives – Colours)
Nghiên cứu của Huỳnh Thị Kim Cúc, Nguyễn Thị Lan và Châu Thị Liễu Trang về việc tối hóa điều kiện chiết tách chất màu anthocyanin từ bắp cải tím trong môi trường trung tính đã được công bố trong Tạp chí Khoa học & Công nghệ, Đại học Đà Nẵng, số 4 (12), năm 2005, trang 44-50.
[3] Nguy n C nh, Quy ho ch th c nghi m, Tr ng HBK Tp H Chí Minh,
[4] Nguy n Th Lan, Tr n Th Xô, Hu nh Th Kim Cúc, b n màu anthocyanin t lá tía tô và ng d ng trong ch bi n th c ph m, T p chí Khoa h c Công ngh - i h c Ơ N ng s 2, 2004
[5] Ơm Sao Mai (ch biên), Ph gia th c ph m, Nhà xu t b n i h c qu c gia Tp HCM, 2012
[6] Lê V n Vi t M n, Công ngh ch bi n th c ph m, Nxb i h c qu c gia
[7] Nguy n Phi Kim Ph ng, Ph ng pháp cô l p h p ch t h Ố c , Nxb i h c Qu c Gia Tp H Chí Minh, 2007
[8] Lê Ng c Tú, Hoá sinh công nghi p, Nhà xu t b n Khoa h c và K thu t,
[9] Hu nh Th Thanh Tuy n, Tr n Th Xuân H ng, án môn h c Anthocyanin và nh ng nguyên li u ch a anthocyanin, Tr ng H k thu t công ngh Tp H Chí Minh, 2011
[10] Lê B ch Tuy t, Quá trình công ngh c b n trong s n xu t th c ph m, Khoa hóa h c th c ph m và công ngh sinh h c tr ng HBK HƠ N i, 1996
[11] Nguy n Phú Vinh, Giáo trình quy ho ch th c nghi m và x lý s li u,
Tr ng i h c công nghi p th c ph m Tp H Chí Minh, 2011
SVTH: Tr n Th Bích Ân 69
Tài li u ti ng Anh
[12] Araceli Castaneda-Ovando, Ma de Lourdes Pacheco-Hernández , Ma Elena Páez-Hernández, José A Rodríguez, Carlos Andrés Galán-Vidal, Chemical studies of anthocyanins: A review, Food Chemistry Volume 113, Issue 4, 15 April
[13] Douglas B MacDougall, Colour in food Improving quality, Woodhead Publishing Limited, 2002
[14] Jeremy, Alan crozier, “ạlaốonoid and related compoỐnds Bioaốailability and ạỐnction.”, CRC Press, 2012
[15] Jon Wright and David Wickard, Biochemistry 321, The National Science
[16] Yoshikazu Tanaka and Akemi Ohmiya, “Seeing is believing: engineering anthocyanin and carotenoid biosynthetic pathways.”, biotechnology, 2008
[17] Park, S., Arasu, M.V., Lee, M-K., Chun, J-H., Seo, J.M., Lee, S-W., Al- Dhabi, N.A., Kim, S-J., Quantification of glucosinolates, anthocyanins, free amino acids, and vitamin C in inbred lines of cabbage (Brassica oleraceaL.), Food Chemistry, 2013
[18] Wrolstad, R.E., Color and Pigment Analyses in Fruit products, Agricultural Experiment Atation, Oregon State University, Station Bulletin 624,
[19] http://www.beveragedaily.com/R-D/Researchers-find-way-of-protecting- anthocyanins-in-isotonic-drinks
[20]http://thuvien.ued.vn:8080/dspace/bitstream/TVDHSPDN_123456789/20 0/1/H%C3%94%CC%80%20THI%CC%A3%20KIM%20A%CC%81NH.pdf
[21] http://www.chem.ucla.edu/~bacher/Specialtopics/rotavap.html
[22] http://thietbiphongthinghiem.net/san-pham/thiet-bi-thi-nghiem/may-co- quay-chan-khong.html
Anthocyanin có khả năng thay đổi màu sắc tùy theo pH, với pH = 1, anthocyanin tồn tại dưới dạng ion oxonium hoặc flavium có màu đỏ, trong khi ở pH 4,5, chúng chuyển sang dạng carbinol không màu Sự thay đổi này có thể được quan sát qua phổ quang tại pH = 1 và pH = 4,5, với sự khác biệt rõ rệt so với phổ quang tại 700 nm.
D a trên công th c c a đnh lu t Lambert-Beer:
I lg Io: c tr ng cho m c đ ánh sáng y u d n khi đi qua dung d ch hay còn g i là m t đ quang, ký hi u lƠ A; Iμ C ng đ ánh sáng sau khi đi qua dung d ch;
I 0 μ C ng đ ánh sáng chi u vào dung d ch;
C: N ng đ ch t nghiên c u, mol/l; l: Chi u dày c a l p dung d ch mà ánh sáng đi qua;
Xác đnh l ng anthocyanin theo công th c: l g
(2) Trong đó: A = (A max pH=1 ậ A 700nm pH=1 ) - (A max pH= 4,5 ậ A 700nm pH= 4,5 )
A max , A 700nm : h p th t i b c sóng c c đ i và 700nm, pH = 1 và pH = 4,5
M: Kh i l ng phân t c a anthocyanin, g/mol, M = 444,9 ; l: Chi u dày cuvet, cm, l = 1;
T đó tính đ c hƠm l ng anthocyanin theo ph n tr mμ
Trong đó: aμ L ng anthocyanin tính đ c theo công th c (2), g; m: Kh i l ng nguyên li u ban đ u, g; wμ m nguyên li u, %
PH L C 2: THÍ NGHI M KH OăSÁTăS ăB
2.1 Xácă đ nh mă đ c a nguyên li u b ngă ph ngă phápă s yă đ n kh i l ngăkhôngăđ i
Nguyên t cμ Dùng h i nóng làm bay h t n c trong th c ph m Cân tr ng l ng m u tr c và sau khi s y khô, t đó tính ra ph n tr m n c có trong th c ph m
Cách ti n hành: xác đ nh đ m c a nguyên li u ban đ u, ti n hành thí nghi m nh sauμ
S y c c đ n kh i l ng không đ i có kh i l ng là m 0 (g) Cân trên cân phân tích Cho m u vào c c đã s y ta đ c kh i l ng m 1 (g) Cân trên cân phân tích
Sử dụng phương pháp sấy khô ở 105 độ C cho mẫu khí lỏng không định lượng 2 (g) Sau khi đun sôi và cân, cho mẫu vào tủ sấy trong 30 phút, sau đó lấy ra và cân lại Kết quả giữa hai lần sấy và cân liên tiếp không được chênh lệch quá 0,5 mg cho mỗi gam chất thử.
Trong đóμ m 0 : Kh i l ng c c (g) m 1 : Kh i l ng c c và m u tr c khi s y (g) m 2 : Kh i l ng c c và m u sau khi s y (g)
THÍ NGHI MăS ăB KH OăSÁTă M NGUYÊN
KL c c và Nguyên li u tr c s y 25,00 26,00 25,00
KL c c và Nguyên li u sau s y 21,94 23,51 23,01
2.2 Kh o sát tro t ng trong b p c i tím
M c đích μ Xác đ nh hƠm l ng tro t ng có trong b p c i tím
Nguyên lýμ t cháy và nung m u chè nhi t đ không đ i cho đ n khi kh i l ng không đ i
- Lò nung có th đi u khi n đ c nhi t đ
Xác đ nh đ m theo tiêu chu n TCVN 5613 – 1991 (ST SVE 6255 - 88) t chén nung vƠo lò đ c đ t nóng trong kho ng 60 phút nhi t đ 550 –
570 0 C sau đó l y ra vƠ đ t vào bình hút m khi nhi t đ trong bình hút m b ng v i nhi t đ môi tr ng xung quanh thì cân chén nung
Cân một mẫu bột màu tím và cho mẫu nguyên liệu vào chén nung đã được chuẩn bị Chén nung có nguyên liệu được đặt lên bếp điển và nung nóng đến nhiệt độ 1000°C cho đến khi mẫu nướng hoàn toàn Sau đó, lấy chén nung ra khỏi nhiệt độ.
Quá trình nướng ở nhiệt độ 550 – 570 độ C trong khoảng 20 - 24 giờ sẽ giúp làm nguội tự nhiên trong bình hút ẩm, tạo ra môi trường ổn định và hiệu quả Quá trình này được lặp đi lặp lại cho đến khi đạt được hiệu quả hai lần cân cuối cùng mà không thay đổi khi lượng nguyên liệu không đổi.
HƠm l ng tro chung (X) tính b ng ph n tr m so v i kh i l ng ch t khô đ c xác đnh theo công th c:
Trong đóμ m: kh i l ng m u b p c i tím (g) m 1 : kh i l ng tro sau khi nung (g)
Wμ hƠm l ng n c tính b ng ph n tr m
L y trung bình c ng k t qu c a hai thí nghi m song song mà sai s gi a chúng không quá 0,2% k t qu tính đ n m t s th p phân
2.3 Kh oăsátăs ăb quá trình cô quay d ch chi t
Sau khi lặp chân không, tiến hành cô quay dung dịch đạt Brix 20 Quá trình cô quay tạo ra sản phẩm dung dịch màu cô đặc, và để bảo quản, một phần dung dịch màu này phải được trộn với maltodextrin.
- Th tích m u cô quay: 250 ml
- Th i gian cô quay t lúc dung d ch loãng ban đ u đ n khi d ch đ t Bx 20 là 4
THÍ NGHI M KH O SÁT HẨMăL NG TRO T NG n v: g
KL c c và Nguyên li u tr c s y 22,25 24,32 20,21
KL c c và Nguyên li u sau s y 20,07 22,13 18,02
HƠm l ng tro t ng (%) 0,11977 0,05989 0,05989 HƠm l ng tro t ng trung bình (%) 0,08
PH L C 3:ăPHỂNăTệCHăHẨMăL NG ANTHOCYANIN CÓ
Điều kiện thí nghiệm bao gồm tỷ lệ nguyên liệu/dung môi là 15 g/80 ml, thời gian chiết là 55 phút, và nhiệt độ thực hiện là 40 °C Dịch chiết được pha loãng 20 lần, với pH điều chỉnh ở mức 1 và 4,5 Đo quang được thực hiện tại bước sóng cực đại 523 nm và bước sóng cực tiểu 700 nm để xác định hàm lượng anthocyanin trong một số nguyên liệu rau củ bằng phương pháp phân tích sai số.
Ph m Châu Hu nh, Nguy n Th Lan, Tr n Kh i Nguyên, (2004))
Ph h p th c a d ch chi t anthocyanin t các nguyên li u: file0: B p c i tím
S h p th b c sóng c c đ i có liên quan đ n giá tr pH Hình sau đơy mô t nh h ng c a pH đ n b c sóng h p th c c đ i max. nh h ng c a pả đ n b c sóng h p th c c đ i max
Nghiên cứu của Nguyễn Thị Phương Anh và Nguyễn Thị Lan tại Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Đà Nẵng, tập trung vào việc khai thác đặc tính của anthocyanin từ bắp cải tím, nhằm phát triển một chất chỉ thị an toàn cho phân tích thực phẩm và hóa học.
M t s hình nh trong quá trình làm thí nghi m
Môi tr ng thí nghi m
D ch chi t đã pha loãng ốà ch nh pH1 và pH 4,5
D ch chi t sau khi l c và sau khi pha loãng 20 l n
PH L C 4: B NG ANOVA K T QU THÍ NGHI M C I N 4.1 Thí nghi m 1: Kh o sát acid b sungăvƠoămôiătr ng chi t
4.2 Thí nghi m Kh o sát nhăh ng c a th i gian l nhăđôngăđ n hàm l ng màu anthocyanin sau khi trích
4.3 Thí nghi m Kh o sát nhă h ng c a t l dung môi/nguyên li uă đ n hƠmăl ng anthocyanin trong d ch chi t
4.4 Thí nghi m Kh o sát nhăh ng c a nhi tăđ và th i gian chi t tách đ năhƠmăl ng anthocyanin trong d ch trích
4.4.1 K t qu th ng kê theo m t nhân t Nhi t đ - Th i gian
4.4.2 K t qu th ng kê theo hai nhân t
4.5 Thí nghi m Kh o sát nhăh ng c aăpHăđ n kh n ngăchi t tách
Dùng acid Citric ch nh pH c a dung môi chi t
Dùng acid HCl ch nh pH c a dung môi chi t
PH L C 5: K T QU X LÝ B NG PH N M M MINITAB 15.0
PH L C 6: TIÊU CHU N VI T NAM TCVN CHO B T MÀU
Tiêu chu n Vi t Nam TCVN 6470:1998 v ph gia th c ph m - Ph ng pháp xác đ nh cho ph m màu th c ph m do B Khoa h c Công ngh vƠ Môi tr ng ban hành
YÊU C U K THU TăVẨăPH NGăPHÁPăTH I V I CAO
Enociania, Eno, Grape skin extract
ADI = 0 - 2,5 mg/kg th tr ng nhăngh a:
Chất phế phẩm thu được từ dịch chiết chín của quả nho sau khi đã ép hết nước chứa các thành phần thông thường của nước ép quả như anthocyanin, acid tartaric, tanin, các đường, khoáng chất, và những thành phần khác so với trong nước ép quả Trong quá trình chiết, lưu huỳnh dioxide được cho vào và hỗn hợp được chiết đặc biệt lên men biến thành rượu (alcohol); dịch chiết được cô đặc bằng cách lơ lửng bay hơi trong chân không, trong quá trình này toàn bộ lượng alcohol đã bay hơi đi; một lượng nhỏ lưu huỳnh dioxide có thể còn lại.
Các ch t màu chính là anthocyanin, glucosid c a các anthocyaninidin (các mu i 2- phenylbenzopyrylium) nh peonidin, malvidin, delphinidin vƠ petunidin.
C m quan: ch t l ng, mi ng, b t ho c b t nhão mƠu tía, có mùi đ c tr ng nh
Ch căn ng: Ph m màu
Yêu c u k thu t: nh tính: tan Tan trong n c
Quang ph D ch chi t pH 3 cho c c đ i h p th t i ~ 525 nm
Ph n ng màu t yêu c u (mô t trong ph n Ph ng pháp th ) tinh khi t:
L u hu nh dioxyd Không đ c quá 0,005% v i 1 ch s màu Các ch t màu ki m t yêu c u (mô t trong ph n Ph ng pháp th )
Các ch t màu acid khác t yêu c u (mô t trong ph n Ph ng pháp th )
Chì Không đ c quá 2,0 mg/kg
HƠmăl ng: C ng đ mƠu không đ c d i m c công b
Ph n ng màu: Thêm 0,1 g m u vƠo 50 ml n c và l c k L c n u c n, dung dch có mƠu đ đ n đ tía và chuy n sang màu da tr i ho c màu xanh lá s m khi thêm dung d ch natri hydroxyd (TT)
Trong quá trình thí nghiệm, cho 100 ml dung dịch c t 1g m u v i và 25ml dung dịch acid phosphoric (2/7) vào một bình c t v i ng Wagner Tiếp theo, thêm 25ml dung dịch chì acetat (1/50) đã pha trộn vào bình hợp th Nhúng phần thí nghiệm vào dung dịch chì acetat trong bình hợp th cho đến khi thể tích trong bình đạt 100 ml và thu được phần đuôi ng c t b ng m t l ng nh n c Cuối cùng, bổ sung 5ml dung dịch acid hydrochloric và 1ml dung dịch h tinh b t (TT) vào dung dịch c t r i để chuẩn bị cho việc xác định bằng dung dịch iod 0,01 N, với mỗi ml dung dịch iod 0,01N tương đương với 0,3203mg SO 2.
