nghiên cứu chiết xuất chất màu carotenoit từ quả ớt sừng việt nam (capsicum annuum l.)

i
LỜI CẢM ƠN

Em xin chân thành tỏ lòng biết ơn đến TS.Hoàng Thị Huệ An đã hướng
dẫn em tận tình chu đáo trong suốt thời gian thực hiện đề tài giúp em hoàn
thành tốt đồ án của mình.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô phụ trách phòng thí nghiệm
Hóa Cơ bản và Công nghệ Thực Phẩm đã tạo mọi điều kiện để cho em có thể
hoàn thành nội dung đề tài.
Đồng thời em cũng xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô, bạn bè đã động
viên, giúp đỡ, góp ý giúp em hoàn thiện hơn đề tài của mình.

Nha Trang, tháng 7 năm 2010
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Thị Hiền

ii
Mục lục
LỜI CẢM ƠN i
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT iv
DANH MỤC CÁC BẢNG v
DANH MỤC CÁC HÌNH vi
DANH MỤC CÁC HÌNH vi
CHƢƠNG I. TỔNG QUAN 3
1.1 KHÁI QUÁT VỀ MÀU THỰC PHẨM VÀ PHỤ GIA TẠO MÀU 3
1.1.1 Vai trò và tác dụng của màu thực phẩm 3
1.1.2 Phân loại chất màu thực phẩm 4
1.1.3 Nguyên tắc sử dụng chất màu thực phẩm 7
1.2. Các phƣơng pháp chiết chất màu tự nhiên 8
1.2.1. Phƣơng pháp chiết gián đoạn: 8

1.2.2. Chiết nhờ siêu âm (Ultrasound-assisted extraction) 8
1.2.3. Chiết bằng Soxhlet 8
1.2.4. Chiết siêu tới hạn (SFE: Supercritical Fluid Extraction) 8
1.2.5. Chiết dung môi tăng tốc hay chiết dƣới áp suất cao 9
1.3. TỔNG QUAN VỀ CÂY ỚT 10
1.3.1. Tên gọi 10
1.3.2. Nguồn gốc - Phân loại 10
1.3.3 Đặc điểm hình thái 10
1.3.4. Đặc điểm sinh trƣởng 11
1.3.5. Các giống ớt phổ biến ở Việt Nam 12
1.3.6. Giá trị y học 13
1.4. Các chất màu quan trọng của ớt 14
1.4.1. Giới thiệu chung về carotenoit 14
1.4.1.1. Cấu trúc – Phân loại: 14
1.4.1.2. Tính chất lý-hóa: 15
1.4.1.3. Chức năng sinh học - Ứng dụng 15
1.4.2. Các carotenoit chứa trong quả ớt 16
1.5. Tình hình sản xuất và ứng dụng carotenoit chiết xuất từ ớt 18
CHƢƠNG 2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21
2.1 ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU 21
2.1.1 Nguyên liệu 21
2.1.2 Hóa chất - Dụng cụ - Thiết bị 21
2.1.2.1. Hóa chất: 21
2.1.2.2. Dụng cụ 21
2.1.3. Thiết bị 22
2.2 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22
2.2.1 Xử lý nguyên liệu: 22
2.2.2. Xác định thành phần khối lƣợng của ớt nguyên liệu 23
2.2.3. Phƣơng pháp xác định một số thành phần hóa học của nguyên liệu 23
2.2.3.1. Xác định hàm lượng nước trong ớt tươi và ớt bột nguyên liệu 23

2.2.3.2. Xác định hàm lượng carotenoit tổng số trong ớt bột nguyên liệu. 23
2.2.4. Xây dựng quy trình chiết xuất carotenoit từ ớt bột 23
2.2.4.1. Quy trình dự kiến chiết xuất carotenoit từ ớt bột: 23

iii
2.2.4.2. Bố trí thí nghiệm xác định các thông số thích hợp cho quá trình chiết
carotenoit từ ớt bột 25
2.2.5. Đề xuất quy trình thích hợp chiết carotenoit từ ớt: 31
2.2.6. Thử nghiệm quy trình chiết - Đánh giá chất lƣợng sản phẩm 32
2.2.7. Phƣơng pháp xử lý số liệu 32
CHƢƠNG III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 33
3.1 Thành phần khối lƣợng của ớt tƣơi nguyên liệu 33
3.2. Chọn điều kiện thích hợp để chiết carotenoit từ ớt bột nguyên liệu 34
3.2.1. Chọn dung môi chiết 34
3.2.2. Chọn tỷ lệ dung môi/ nguyên liệu 35
3.2.3. Kết quả xác định điều kiện chiết bằng phương pháp siêu âm 36
3.2.3.1. Xác định thời gian siêu âm 36
3.2.3.2. Xác định số lần chiết bằng phương pháp siêu âm 37
3.2.4. Kết quả xác định điều kiện chiết bằng phương pháp ngâm chiết 38
3.2.4.1. Xác định thời gian ngâm chiết thích hợp 38
3.2.4.2. Xác định số lần ngâm chiết thích hợp 39
3.2.5. Kết quả xác định điều kiện chiết bằng phương pháp Soxhlet 40
3.3. Chọn phƣơng pháp thích hợp để chiết carotenoit từ ớt bột 40
3.4. Đề xuất quy trình sản xuất chất màu carotenoit thô từ ớt tƣơi 42
3.4.1. Sơ đồ quy trình: 42
3.4.2.Thuyết minh quy trình 43
3.5. Sản xuất thử nghiệm oleoresin ớt – Đánh giá chất lƣợng sản phẩm 45
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 48
TÀI LIỆU THAM KHẢO 49

iv
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

VIẾT TẮT
TIẾNG ANH
TIẾNG VIỆT
A
Absorbance
Độ hấp thụ
Ax
Axetone
Axeton
BHT
Butylated Hydroxytoluene
Butylat Hydroxytoluen
D
Dilution factor
Hệ số pha loãng
GC

Gas Chromatography
Sắc ký khí
h
hour
giờ
H
2
O
Water
Nước
HPLC
(hay: LC)
High-Performance Liquid
Chromatography
Sắc ký lỏng hiệu năng cao
min
minute
phút
N
2

Nitrogen gas
Khí nitơ
nm
nanometer
nanomet
PE
Petroleum ether
Ete dầu mỏ
ppm

part per million
phần triệu
rpm
round per minute
vòng/phút
UV-Vis
Ultraviolet-Visible
Tử ngoại-khả kiến



v
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Các chất màu tự nhiên 4
Bảng 1.2. Liều lượng các chất màu tự nhiên 5
được sử dụng trong thực phẩm 5
Bảng 1.3. Liều lượng cho phép của chất màu hữu cơ tổng hợp nhóm A 6
Bảng 3.1.Thành phần khối lượng của ớt sừng Cayenne tươi 33
Bảng 3.2. Một vài thành phần hóa học cơ bản của ớt nguyên liệu 33
Bảng 3.3. Hiệu suất thu hồi oleoresin ớt 45
Bảng 3.4. Kết quả phân tích một số chỉ tiêu chất lượng quan trọng của sản phẩm
oleoresin ớt 46

vi
DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1. Sơ đồ thiết bị chiết siêu tới hạn 10
Hình 1.2. Sơ đồ thiết bị chiết 10
dung môi tăng tốc 10
Hình 1.3. Một số loại ớt thông dụng trên thế giới 11

Hình 1.4. Một số loại ớt thông dụng ở Việt Nam 13
Hình 1.5. Sơ đồ cấu trúc bộ khung cơ bản của các carotenoit 14
Hình 1.6. Cấu trúc của các carotenoit chủ yếu có trong ớt (Capsicum annuum L.) và các
sản phẩm từ ớt 17
Hình 1.7. Sản phẩm oleoresin ớt của Công ty Hebei Hongri Natural Pigment Co., Ltd
(Trung Quốc) 18
Hình 2.1. Sơ đồ quy trình dự kiến chiết xuất chất màu carotenoit 24
từ ớt bột nguyên liệu 24
Hình 2.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm chọn dung môi chiết thích hợp 26
Hình 2.3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ dung môi /nguyên liệu 28
Hình 2.4. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thời gian siêu âm thích hợp 29
Hình 2.5. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định số lần chiết 30
bằng phương pháp siêu âm 30
Hình 3.1. Ảnh hưởng của dung môi chiết đến hiệu suất chiết 34
Hình 3.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi/nguyên liệu đến hiệu suất chiết 36
Hình 3.3. Ảnh hưởng của thời gian siêu âm đến hiệu suất chiết 36
Hình 3.4. Ảnh hưởng của số lần siêu âm đến hiệu suất chiết 37
Hình 3.5. Ảnh hưởng của thời gian ngâm chiết đến hiệu suất chiết 39
Hình 3.6. Ảnh hưởng của số lần ngâm chiết đến hiệu suất chiết 40
Hình 3.7. Sơ đồ quy trình chiết carotenoit từ ớt tươi 42



1
MỞ ĐẦU

Hiện nay, trên thị trường các loại sản phẩm thực phẩm vô cùng phong
phú và đa dạng cả về chất lượng, kiểu dáng, màu sắc… Do đó, một sản phẩm
thực phẩm muốn được người tiêu dùng lựa chọn thì không chỉ có chất lượng
mà màu sắc cũng hết sức quan trọng. Màu sắc là yếu tố cảm quan giúp người

tiêu dùng chú ý hơn đến sản phẩm. Ngoài ra, màu sắc phù hợp cũng giúp cho
việc cảm nhận và tiêu hoá thức ăn được dễ dàng hơn. Chính vì thế màu sắc
của thực phẩm luôn được các nhà thực phẩm quan tâm và chú trọng.
Tuy nhiên, màu sắc của các sản phẩm thực phẩm hiện nay vẫn còn được
tạo nên từ những chất màu tổng hợp nhân tạo. Những chất màu này có nhiều
ưu điểm như rẻ tiền, tiện lợi khi sử dụng nhưng lại tạo ra nhiều nguy cơ mất
an toàn cho người tiêu dùng. Thực tế cho thấy việc sử dụng màu đỏ để nhuộm
màu cho hạt dưa có thể gây nên bệnh ung thư, các màu xanh, đỏ, tím, vàng
trong các loại kẹo dành cho trẻ em cũng bị lên án.
Để đảm bảo an toàn cho cuộc sống, người tiêu dùng hiện nay có xu
hướng lựa chọn những loại thực phẩm chứa chất màu có nguồn gốc tự nhiên.
Do đó, việc nghiên cứu chiết rút chất màu từ các nguồn nguyên liệu tự nhiên
gần đây đã được rất nhiều nhà khoa học quan tâm (ví dụ: chiết lycopen từ
màng hạt gấc, bixin từ hạt điều, curcumin từ nghệ, astaxanthin từ phế liệu vỏ
tôm,…)
Ớt đỏ là một trong những nguồn tự nhiên chứa nhiều carotenoit và được
trồng rất nhiều ở nước ta. Carotenoit không chỉ là chất tạo màu sắc mà còn có
khả năng phòng ngừa bệnh ung thư và một số bệnh khác. Tuy nhiên, ở Việt
Nam chưa có nghiên cứu nào chiết rút chất màu từ ớt.



2
Để tận dụng nguồn carotenoit có sẵn trong ớt, chúng tôi đã thực hiện đồ
án: “ Nghiên cứu chiết xuất chất màu carotenoit từ quả ớt sừng Việt Nam
(Capsicum annuum L.)”.
Đồ án thực hiện nhằm bước đầu giải quyết các nội dung sau:
+ Xây dựng quy trình chiết chất màu carotenoit từ quả ớt sừng
+ Ứng dụng quy trình để chiết xuất thử nghiệm chất màu carotenoit từ
quả ớt sừng.

+ Đánh giá chất lượng sản phẩm carotenoit thu được và hiệu quả kinh
tế của quá trình sản xuất.
Trong quá trình thực hiện đồ án, cùng với sự giúp đỡ tận tình của cô
Hoàng Thị Huệ An, các thầy cô phòng thí nghiệm Hóa Cơ bản, phòng thí
nghiệm Công nghệ Thực phẩm và nhiều thầy cô khác, cộng với sự nỗ lực của
bản thân đến nay đồ án đã cơ bản hoàn thành được nội dung đặt ra.
Tuy nhiên, do vấn đề này còn khá mới mẻ với em do đó việc tìm hiểu
các kiến thức chưa được đầy đủ, cộng với trang-thiết bị thí nghiệm không
đồng bộ nên đồ án thực hiện không tránh khỏi những thiếu sót nhất định.
Em rất mong nhận được sự chỉ bảo của quý thầy cô và sự góp ý từ các
bạn sinh viên để đề tài được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Nha Trang, ngày 25 tháng 6 năm 2010
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Thị Hiền






3
Chương 1. TỔNG QUAN

1.1 KHÁI QUÁT VỀ MÀU THỰC PHẨM VÀ PHỤ GIA TẠO MÀU [1]
[2]
1.1.1 Vai trò và tác dụng của màu thực phẩm
Hiện nay, màu sắc là một trong những chỉ tiêu cảm quan quan trọng đầu
tiên mà người tiêu dùng yêu cầu đối với mỗi sản phẩm thực phẩm. Quan trọng
hơn là màu sắc còn ảnh hưởng đến mùi vị, độ ngọt và chất lượng của thực

phẩm. Nếu giữa màu sắc và mùi vị không có sự tương ứng, phù hợp với nhau
thì người tiêu dùng sẽ không cảm nhận được chính xác mùi vị của thực phẩm.
Trong một nghiên cứu của nhà thực phẩm Johnson với đề tài “ Bảo vệ thực
phẩm” năm 1983 đã chứng minh rằng vị ngọt của nước giải khát trái dâu sẽ
tăng lên 2-12% nếu ta tăng hàm lượng màu của loại nước giải khát này.
Vai trò của chất màu:
Chất màu thường không có ý nghĩa nhiều về mặt dinh dưỡng hay không có
tác dụng làm tăng thêm giá trị dinh dưỡng, nhưng chất màu có ý nghĩa rất lớn
trong những mặt sau:
+ Củng cố hay tăng cường màu ban đầu của thực phẩm để thu hút người tiêu
dùng.
+ Đảm bảo sự đồng nhất, đều đặn không biến hoá của chất màu trong thực
phẩm từ công đoạn này đến công đoạn khác trong quá trình chế biến.
+ Phục hồi lại những biến đổi bên ngoài của thực phẩm chủ yếu do chất màu
tạo ra.
+ Tạo màu cho một số thực phẩm làm tăng giá trị cảm quan (như các loại
kẹo, snack, nước giải khát)
+ Xác định rõ hay nhấn mạnh cho người tiêu dùng chú ý đến màu tự nhiên ở
nhiều thực phẩm.

4
1.1.2 Phân loại chất màu thực phẩm
Các phụ gia tạo màu được chia làm 3 nhóm chính: màu tự nhiên, chất màu vô
cơ, chất màu hữu cơ tổng hợp.
a) Màu tự nhiên
Là các loại chất màu hữu cơ được chiết tách từ động vật, thực vật hay từ
chất khoáng.
Từ rất xa xưa, người ta đã biết sử dụng các chất màu thực vật tự nhiên
để tạo màu cho thực phẩm. Ngoài chất màu, các chất màu thực phẩm tự nhiên
còn chứa các thành phần hoạt tính sinh học khác như: các vitamin, các axit

hữu cơ, glycozit, các chất thơm, các nguyên tố vi lượng. Chính vì vậy, khi sử
dụng chất màu tự nhiên để nhuộm màu chẳng những cải thiện được hình thức
bên ngoài mà lại còn làm tăng giá trị đinh dưỡng của thực phẩm.
Trong công nghiệp thực phẩm, các chất nhuộm màu có nguồn gốc tự
nhiên chỉ chiếm 6% trong tổng số các chất được sử dụng để tạo màu.
Bảng 1.1: Các chất màu tự nhiên
Chất màu
Nguồn
Athocyanin
Vỏ nho, elderberries
Betalain
Củ cải đỏ, chard, quả cây xương rồng, pokeberries,
cây hoa giấy, rau dền
Caramel
Tạo ra từ đường
Carotenoit
- Annato (bixin)
- Canthaxanthin
- -Apocarotenal

Hạt điều
Nấm rơm, loài giáp xác, cá
Cam, rau xanh
Chlorophyll
Rau xanh
Riboflavin
Sữa
Các loại khác
-Turmeric
-Crocetin, crocin

Cây nghệ
Cây nghệ tây


5
Bảng 1.2. Liều lƣợng các chất màu tự nhiên
đƣợc sử dụng trong thực phẩm
Loại chất màu
Liều lƣợng cho phép
(mg/kg thể trọng)
Diệp lục tố
Không hạn chế
Phức hợp chlorophyll đồng
0 – 15
Riboflavin
0 – 0.5
Nghệ
0 – 0.5
Caroten
Không hạn chế
Muối kali và natri của phức
hợp chlorophyll đồng
0 – 15
Caramel
Không hạn chế

Ƣu, nhƣợc điểm của chất màu tự nhiên:
 Ưu điểm: Tạo màu đẹp trong chế biến thực phẩm, chúng lại có mùi, vị
gần giống với nguồn tự nhiên của chúng, và đặc biệt chúng có độ an toàn cao.

 Nhược điểm: Chất màu thực phẩm từ nguồn tự nhiên không bền như các
chất màu tổng hợp, ngoài ra do chúng tồn tại trong động vật, thực vật và chất
khoáng, để thu được chúng ở dạng tự nhiên thì rất tốn kém.

b) Chất màu hữu cơ tổng hợp
Đây là các chất màu tổng hợp bằng phương pháp hoá học. Hiện nay có
nhiều chất màu hữu cơ được tổng hợp. Các chất màu này có rất nhiều tính
chất khác nhau. Do đó việc sử dụng chúng trong thực phẩm cần phải được
nghiên cứu hết sức nghiêm ngặt và có những quy định chặt chẽ.
Các loại chất màu hữu cơ được chia làm 3 nhóm: nhóm A, nhóm B,
nhóm C.

6
+ Nhóm A: gồm những chất màu không mang độc tính và không gây ngộ
độc tích luỹ
Bảng 1.3: Liều lƣợng cho phép của chất màu hữu cơ tổng hợp nhóm A
Loại chất màu
Liều lƣợng sử dụng
(mg/kg thể trọng)
Amarant(ký hiệu CI.16185
0 – 0,15
Vàng mặt trời(Ký hiệu OI 15985)
0 – 5,00
Tartrazin(ký hiệu CI 19140)
0 – 7,50

+ Nhóm B: gồm 5 loại màu, đòi hỏi phải được nghiên cứu kỹ trước khi có
quyết định sử dụng: -caroten tổng hợp, Xanh (ký hiệu CI.42090), Erythozin
(ký hiệu CI 45430), Indigotin (ký hiệu CI. 73015), Xanh Lục.
+ Nhóm C: bao gồm tất cả các loại màu hữu cơ khác chưa được nghiên cứu

kỹ hoặc nghiên cứu chưa rõ ràng.
Ƣu, nhƣợc điểm của chất màu hữu cơ tổng hợp:
 Ưu điểm: cho nhiều gam màu phong phú, rẻ tiền và tiện lợi trong chế
biến thực phẩm.
 Nhược điểm: gây ảnh hưởng đến sức khoẻ của con người đặc biệt là có
nguy cơ gây bệnh ung thư
c) Các chất màu vô cơ
Các chất màu vô cơ hiện nay được sản xuất rất nhiều: NaNO
3
, NaNO
2

Tuy nhiên trong chế biến thực phẩm chỉ được phép sử dụng CuSO
4
để giữ
màu cho hoa quả.








7
1.1.3 Nguyên tắc sử dụng chất màu thực phẩm
Về nguyên tắc bổ sung các chất màu là để làm bình thường hoá màu
của một thực phẩm (do bị tổn thất màu tự nhiên trong chế biến). Không được
dùng chất màu để che đậy khuyết điểm của thực phẩm, hoặc để người tiêu
dùng nhầm lẫn về sự có mặt không thực của một vài thành phần chất lượng.

Trước khi quyết định sử dụng chất màu thực phẩm phối trộn vào sản
phẩm của mình các nhà sản xuất thường quan tâm các yếu tố sau:
+ Sự chuyển màu mới như thế nào: Người ta thường phối trộn nhiều
màu với nhau để tạo ra những màu mới như mong muốn.
+ Trạng thái của chất màu: Người tiêu dùng vẫn ưa chuộng sử dụng chất
màu ở dạng lỏng hơn dạng bột.
+ Thành phần các chất chứa trong thực phẩm cần phối trộn chất màu: Sự
có mặt của nước hay của chất béo, sự có mặt của tanin, protein trong thực
phẩm sẽ ảnh hưởng đến độ trong hay vẩn đục của chất màu sẽ phối trộn vào
thực phẩm đó.
+ Điều kiện chế biến: Đặc biệt là thời gian và nhiệt độ ảnh hưởng đến
chất lượng màu.
+ pH: Sự ổn định cũng như sự chuyển màu của chất màu đều có thể do
pH tạo ra.
+ Điều kiện bao gói: Bao gói là điều kiện quyết định mức độ xâm nhập
oxy không khí và ánh sáng làm ảnh hưởng đến chất lượng màu.
+ Điều kiện bảo quản và thời hạn sử dụng: Một số chất màu chỉ được sử
dụng cho một số thực phẩm nhất định.
Ví dụ: Erythrosin sử dụng cho một số cocktail, một số loại đồ hộp.
Rouge 2G sử dụng cho xúc xích.
Brun FK dùng cho cá khô hun khói.



8

1.2. Các phƣơng pháp chiết chất màu tự nhiên
1.2.1. Phƣơng pháp chiết gián đoạn:
Theo phương pháp này ta ngâm nguyên liệu vào dung môi. Sau một
khoảng thời gian nhất định giữa nguyên liệu và dung môi đạt nồng độ chất

cần chiết ở mức cân bằng, tiến hành đổ dịch chiết ra thay dung môi mới vào.
Cứ như thế cho tới sạch.
Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản, dễ thực hiện. Tuy nhiên,
nhược điểm của nó là tốn công sức, tốn thời gian và dung môi nên không kinh
tế, không phù hợp với quy mô sản xuất lớn.
1.2.2. Chiết nhờ siêu âm (Ultrasound-assisted extraction)
Nguyên liệu được trộn với dung môi thích hợp rồi chiết nhờ tác dụng của
siêu âm. Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng siêu âm có khả năng phá vỡ màng tế
bào của nguyên liệu, do đó giúp cho xâm nhập của dung môi vào bên trong tế
bào dễ dàng hơn. Ngoài ra, siêu âm còn có tác dụng khuấy trộn mạnh dung
môi, do đó gia tăng sự tiếp xúc của dung môi với chất cần chiết và cải thiện
đáng kể hiệu suất chiết.
1.2.3. Chiết bằng Soxhlet
Nguyên liệu được sử dụng ở dạng bột, nghiền nhỏ, rồi gói lại bằng giấy
lọc, rồi chiết bằng thiết bị Soxhlet với dung môi thích hợp.
Thiết bị này có ưu điểm là cho phép thực hiện quá trình chiết một cách tự
động, đồng thời liên tục cô đặc dịch chiết và làm mới dung môi nên hiệu suất
chiết rất cao.
1.2.4. Chiết siêu tới hạn (SFE: Supercritical Fluid Extraction)
Đây là phương pháp chiết được quan tâm nhiều nhất hiện nay trong
lĩnh vực chiết các hợp chất có hoạt tính sinh học từ nguyên liệu tự nhiên nhằm
ứng dụng trong công nghiệp dược phẩm và thực phẩm. Phương pháp này cho

9
phép tự động hóa quá trình chiết và hạn chế việc sử dụng các dung môi hữu
cơ độc hại. Dung môi chiết là một chất lỏng ở trạng thái siêu tới hạn. Ở trạng
thái này, chất lỏng có những tính chất đặc biệt như có tính chịu nén cao,
khuếch tán nhanh, độ nhớt và sức căng bề mặt thấp… Do đó, nó có khả năng
khuếch tán mạnh vào nền nguyên liệu tốt hơn nhiều so với các dung môi
thông thường, vì thế làm tăng hiệu suất chiết lên nhiều lần. Trong phương

pháp này, thường dùng CO
2
ở trạng thái siêu tới hạn làm dung môi chiết (đôi
khi trộn với vài % dung môi phân cực nào đó như etanol, metanol, 2-propanol
để làm tăng khả năng hòa tan carotenoit của CO
2
) do nó cho phép chiết
nhanh, chọn lọc, không làm oxy hóa carotenoit và an toàn trong vận hành.
1.2.5. Chiết dung môi tăng tốc (ASE: Accelerated Solvent Extraction) hay
chiết dƣới áp suất cao (PFE : Pressurized Fluid Extraction)
Đây cũng là một phương pháp chiết mới, cho phép chiết rất nhanh, tự
động hóa, hiệu quả và tiết kiệm dung môi. Nguyên tắc của nó tương tự như
phương pháp chiết Soxhlet cổ điển, ngoại trừ việc quá trình chiết được thực
hiện ở nhiệt độ và áp suất cao (nhưng vẫn dưới điểm tới hạn của dung môi sử
dụng).
Trong phương pháp ASE, nguyên liệu cần chiết được xay nhỏ, làm khô
(thường là đông khô), rồi nhồi vào một ống chiết (extraction cell). Ống chiết
này được đặt trong lò duy trì ở nhiệt độ thích hợp (có thể điều chỉnh từ 40 –
200
o
C). Dung môi được bơm vào ống chiết và giữ ở áp suất 10 -20 MPa trong
vài phút (static time), sau đó dịch chiết được đẩy vào một bình hứng bằng một
thể tích dung môi mới (flush volume). Quá trình được lặp lại vài lần (cycles).
Cuối cùng, toàn bộ dịch chiết được đẩy ra bằng một dòng khí trơ (N
2
)

10

Hình 1.1. Sơ đồ thiết bị chiết

siêu tới hạn

Hình 1.2. Sơ đồ thiết bị chiết
dung môi tăng tốc

1.3. TỔNG QUAN VỀ CÂY ỚT
1.3.1. Tên gọi
Tên Việt Nam: Ớt
Tên tiếng Anh: Chilli; Red Pepper
Tên khoa học: Capsicum spp.
Họ: Cà (Solanaceae)
1.3.2. Nguồn gốc - Phân loại [10]
Cây ớt có nguồn gốc Nam Mỹ, bắt nguồn từ một số loài ớt hoang dại,
được thuần hóa và trồng ở Châu Âu, Ấn Độ cách đây hơn 500 năm.
Có 5 giống ớt đã được con người trồng và sử dụng là Capsicum
annuum, C. baccatum, C. chinense, C. frutescens, and C. pubescens. Ngoài ra,
còn có khoảng 20 giống ớt hoang dại khác đã được công bố trên các tài liệu.
Hai giống ớt được trồng phổ biến nhất là C. annuum và C. frutescens.
1.3.3 Đặc điểm hình thái [19]
Cây ớt là cây gia vị, thân thảo, thân dưới hóa gỗ, có thể sống vài năm, có
nhiều cành, nhẵn; lá mọc so le, hình thuôn dài, đầu nhọn; hoa mọc đơn độc ở
kẽ lá. Quả ớt có nhiều tên gọi khác nhau như Lạt tiêu, Lạt tử, Ngưu giác tiêu,

11
Hải tiêu Quả ớt mọc rủ xuống đất, chỉ riêng ở cây ớt chỉ thiên thì quả lại
quay lên trời. Các bộ phận của cây ớt như quả, rễ và lá còn được dùng làm
thuốc chữa nhiều bệnh.
Đặc điểm hình thái của ớt khác nhau thùy theo giống.
- Ớt Capsicum annuum: bao gồm nhiều loại khác nhau (như bell
pepper, paprika, cayenne, jalapeños, và chiltepin). Phổ biến nhất ở Việt Nam

là ớt chuông (bell pepper tức ớt Đà Lạt có quả to, cùi dày, không cay) và ớt
Cayenne (ớt sừng).
- Ớt Capsicum frutescens: tên Việt Nam là ớt hiểm (hay ớt Xiêm, ớt
Chili), là loại ớt cay, có 3 màu; trắng, đỏ và vàng trên cùng một cây.
- Ớt Capsicum chinense: là loại ớt kiểng, có nhiều màu sắc (đò, vàng,
tím) thường dùng trang trí, không cay; trái có thể to, nhỏ khác nhau và có
hình tròn như quả cà chua bi hay hình giọt nước.

Ớt chuông
(C. annuum)


Ớt Cayenne
(C. annuum)

Ớt Xiêm
(C. frutescens)

Ớt kiểng
(C. chinense)
Hình 1.3. Một số loại ớt thông dụng trên thế giới

1.3.4. Đặc điểm sinh trƣởng
Cây ớt phát triển tốt ở đất thịt nhẹ, đất pha cát dễ thoát nước. Hạt ớt nảy
mầm ở 25-30
o
C, dưới 10
o
C hạt không mọc.
Thời kỳ ra hoa cần nhiệt độ 15- 20

o
C, cần nhiều ánh sáng.
Cây ớt có khả năng chịu hạn cao, lúc ra hoa chỉ cần độ ẩm trên 70% song
không chịu được úng. Độ ẩm trên 80% sẽ làm bộ rễ kém phát triển, cây còi
cọc.

12
 Thời vụ:
- Vụ đông - xuân gieo hạt từ tháng 10 đến tháng 12, trồng vào tháng 1-2,
thu hoạch từ tháng 4-5 đến tháng 6-7 năm sau.
- Vụ hè thu gieo hạt từ tháng 6-7, trồng vào tháng 8-9, thu hoạch vào
tháng 1-2 năm sau.
Ngoài ra, ở các bãi ven sông hoặc các vùng đất trống không trồng được
lương thực, người ta có thể trồng ớt xuân - hè, gieo hạt từ tháng 2-3, trồng
tháng 3-4, thu hoạch tháng 7-8.
1.3.5. Các giống ớt phổ biến ở Việt Nam
Ở Việt Nam, cây ớt là một loại rau gia vị có giá trị kinh tế cao, được
trồng chủ yếu tại các tỉnh miền Trung và Nam Bộ. Những năm gần đây, một
số tỉnh vùng Đồng bằng Sông Hồng cũng đã bắt đầu trồng ớt với diện tích
lớn, nhằm cung cấp nguyên liệu cho các nhà máy, các công ty sản xuất các
mặt hàng thực phẩm để tiêu thụ và xuất khẩu, đem lại lợi nhuận cao.
Một số giống ớt tiêu biểu được trồng rộng rãi tại Việt Nam:
 Ớt sừng bò: được trồng rộng rãi ở vùng đồng bằng trung du Bắc
bộ như Hà Nội, Thái Bình, Hưng Yên…Thời gian sinh trưởng của ớt sừng bò
từ 110 đến 115 ngày, tùy theo vụ. Quả dài 10-12 cm, đường kính quả 1-
1,5cm. Khi chín màu đỏ tươi, trồng 35 - 40 ngày đã có quả. Nếu trồng riêng rẽ
từng cây trong vườn thì ớt sừng bò có thể sống 2 - 3 năm.
 Ớt chìa vôi: được trồng phổ biến ở Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa
Thiên-Huế, các tỉnh ven biển miền Trung. Thời gian sinh trưởng từ 115 - 120
ngày, cây cao 40 - 45 cm có 4 - 5 cành, mỗi cây cho 40 - 45 quả.

Hai giống ớt trên có quả to, nhiều, màu đẹp nhưng hay bị thán thư, vi rút
và nhện trắng phá hại. Phân viện Khoa học miền Nam đã tạo ra được một số
giống ớt lai giứa ớt xiêm và ớt chỉ thiên có chất lượng tốt hơn: hàm lượng

13
chất khô cao, bột quả giữ được màu đỏ, đẹp, được người tiêu dùng ưa thích,
rất phù hợp với việc làm ớt bột.

Ớt hiểm (ớt lai)

Ớt chìa vôi

Ớt sừng bò
Hình 1.4. Một số loại ớt thông dụng ở Việt Nam
1.3.6. Giá trị y học [4]
Bên cạnh là loại gia vị không thể thiếu trong các bữa ăn, giúp làm tăng
cảm giác ngon miệng, ớt còn là một vị thuốc rất quý trong y học cổ truyền, có
thể chữa được nhiều căn bệnh một cách hữu hiệu.
Theo y học cổ truyền, ớt có vị cay, nóng, có tác dụng khoan trung, tán
hàn, kiện tỳ, tiêu thực, chỉ thống (giảm đau), kháng nham (chữa ung thư ).
Do vậy ớt thường được dùng để chữa đau bụng do lạnh, tiêu hóa kém, đau
khớp, dùng ngoài chữa rắn rết cắn
Ớt có rất nhiều loại và khoa học Tây y đã nghiên cứu ớt để chiết xuất ra
nhiều loại thuốc có lợi cho sức khỏe, thậm chí còn giúp chữa trị một số bệnh
rất hiệu quả. Đặc biệt lượng vitamin C trong ớt rất cao, là nguồn bổ sung hữu
hiệu cho những người hệ miễn dịch kém, thiếu vitamin C. Trong 100 g ớt có
chứa 198 mg vitamin C và các vitamin B1, B2, -caroten, canxi, sắt, axit
citric, axit malic. Lượng vitamin C phong phú trong ớt có thể khống chế xơ
cứng động mạch và làm giảm cholesterol.
Các nhà khoa học của Viện Đại học Pittburg (Mỹ) đã chứng minh được

ớt có thể làm chậm quá trình phát triển của các tế bào ung thư, đặc biệt với
ung thư tuyến tụy. Đó là do tác dụng của chất cay capsaicin có vai trò xúc tác,

14
làm cho các tế bào ung thư tự phá hủy nhưng không gây hại cho các tế bào
bình thường. Chất capsaicin dồi dào trong ớt còn kích thích não bộ sản xuất ra
chất endorphin, một morphin nội sinh có tác dụng giảm đau, đặc biệt cho
những người bị viêm khớp mãn tính và ung thư.
Một số nghiên cứu gần đây còn cho thấy việc sử dụng các sản phẩm chứa
carotenoit từ ớt cũng như từ các nguồn nguyên liệu tự nhiên khác có thể giúp
ngăn ngừa các bệnh mãn tính (bệnh tim mạch, ung thư,…) Error! Reference
source not found.

1.4. Các chất màu quan trọng của ớt [7]
Carotenoit là thành phần quan trọng tạo ra màu đỏ, màu vàng của ớt.
Màu đỏ càng đậm thì hàm lượng carotenoit càng nhiều.
1.4.1. Giới thiệu chung về carotenoit [5][6]
1.4.1.1. Cấu trúc – Phân loại:
Carotenoit là nhóm sắc tố hòa tan trong chất béo làm cho quả và rau có
màu da cam, màu vàng, và màu đỏ. Đến nay đã có trên 600 carotenoit được
phân lập và xác định cấu trúc phân tử.
Đa số các phân tử carotenoit đều gồm 8 đơn vị isoprenoit C
5
nối với nhau
theo sơ đồ sau:

Hình 1.5. Sơ đồ cấu trúc bộ khung cơ bản của các carotenoit

Carotenoit được chia làm 2 nhóm là caroten (tức hydrocarbon carotenoit,
ví dụ : lycopen, - caroten,…) và xanthophyll (tức carotenoit chứa các nhóm

chức có oxy như hydroxy, metoxy, oxo, epoxy, aldehyt, cacboxyl…)

15

1.4.1.2. Tính chất lý-hóa:
a) Tính tan:
Carotenoit là những hợp chất ưa béo nên nói chung chúng không tan
trong nước trừ những carotenoit trong phân tử có chứa những nhóm chức
phân cực mạnh (ví dụ: nhóm –COOH, - HSO
4,
…)
b) Sự hấp thụ ánh sáng và màu sắc:
Sự có mặt của chuỗi polyen gồm trên 7 nối đôi liên hợp làm cho phân tử
carotenoit có khả năng hấp thụ bức xạ khả kiến, tạo ra màu sắc vàng, cam hay
đỏ.
c) Tính chất hóa học:
Hệ thống polyen cũng là nguyên nhân làm cho các phân tử carotenoit ở
dạng tự do trong dung dịch rất dễ bị oxy hóa và đồng phân hóa bởi các tác
nhân ánh sáng, nhiệt và axit. Tuy nhiên, trong các mô động-thực vật các phân
tử carotenoit có thể liên kết với với các acid béo, lipit, lipoprotein… nên màu
sắc và độ bền của carotenoit có thể thay đổi đáng kể so với khi chúng ở trạng
thái tự do trong dung môi hữu cơ.
1.4.1.3. Chức năng sinh học - Ứng dụng
Phần lớn chức năng sinh học và các ứng dụng của carotenoit đều dựa
trên khả năng hấp thụ ánh sáng của chuỗi cromopho trong phân tử carotenoit.
a) Tác dụng tạo màu:
Carotenoit có màu sắc sáng, đẹp nên có thể dùng làm chất màu thực
phẩm. Ví dụ: Dịch chiết bixin (chiết xuất từ hạt điều nhuộm), crocin (từ
nghệ), lycopen (từ cà chua), capsanthin (từ ớt) đã được ứng dụng làm chất
màu thực phẩm từ nhiều thế kỷ nay.

Carotenoit còn được dùng làm chất phụ gia trong chế biến thức ăn nuôi
chăn nuôi. Ví dụ: lutein, zeaxanthin để tạo màu vàng cho da và lòng đỏ trứng

16
gà, β-caroten dùng trong thức ăn chăn nuôi bò sữa để tạo màu vàng cho kem
và bơ …
b) Giá trị dinh dưỡng và dược học
Gần đây, nhiều thí nghiệm đã chứng minh rằng các carotenoit có khả
năng bảo vệ cơ thể khỏi những chứng bệnh hiểm nghèo như ung thư, tim
mạch, AIDS. Người ta cho rằng tác dụng này của các phân tử carotenoit là do
khả năng chống sự oxy hóa lipit và bắt giữ các gốc tự do sinh ra trong tế bào.
Tuy nhiên, quá trình hấp thụ, vận chuyển và tích tụ carotenoit trong cơ thể
diễn ra như thế nào hiện vẫn còn chưa sáng tỏ. Việc tìm hiểu vấn đề này ở cấp
độ phân tử vẫn đang là một thách thức lớn đối với các nhà sinh hóa carotenoit.
1.4.2. Các carotenoit chứa trong quả ớt [7][8][9][18]
Có hơn 20 loại carotenoit đã được tìm thấy trong quả ớt, trong đó các sắc
tố chính là capsanthin, epoxycapsanthin, capsorubin và cryptoxanthin (là các
dihydroxy xanthophyll tạo ra màu đỏ). Ngoài ra, còn có các sắc tố tạo ra màu
cam đến hơi vàng bao gồm các tiền vitamin A là β-cryptoxanthin, β-caroten
và các dihydroxy xanthophyll khác như zeaxanthin, violaxanthin,
cucurbitaxanthin A (Hình 1.6).
Hầu hết các xanthophyll tồn tại dưới dạng este với các acid béo (với acid
béo no đối với trường hợp capsanthin và capsorubin và không no đối với các
xanthophyll khác (Philip và ctv. 1971; Camara và Moneger, 1978; Mínguez-
Mosquera và Hornero-Méndez, 1994).
Các carotenoit trên đều có hoạt tính chống oxy hóa, trong đó capsanthin
và capsorubin thể hiện hoạt tính chống oxy hóa mạnh hơn các xanthophyll
khác (Pérez-Gálvez và Mínguez-Mosquera, 2002). Điều này được giải thích
bởi sự giảm tốc độ tự oxy hóa, do đó làm tăng hoạt tính chống oxy hóa của
các carotenoit này do sự có mặt của các nhóm chức ceton trong phân tử

(Terao, 1989; Martin và ctv. 1999; Beutner và ctv. 2001). Ớt cũng có chứa

17
một lượng đáng kể zeaxanthin, một loại carotenoit cùng với lutein tạo ra
những sắc tố có trong võng mạc của người, nó đóng vai trò bảo vệ võng mạc
khỏi bị thoái hóa – một bệnh rất phổ biến ở người cao tuổi (Mares-Perlman và
ctv. 2002).
Hàm lượng carotenoit tổng số trong ớt vào khoảng 2 - 8 mg/g (tính theo
trọng lượng khô) tức là cao hơn nhiều so với trong cà chua (0,15 mg/g trọng
lượng khô). Như vậy, ớt cũng là một trong những nguồn carotenoit có giá trị,
cần được chú trọng khai thác để ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm, dược
phẩm và mỹ phẩm.


Hình 1.6. Cấu trúc của các carotenoit chủ yếu có trong ớt (Capsicum
annuum L.) và các sản phẩm từ ớt [9]






18
1.5. Tình hình sản xuất và ứng dụng carotenoit chiết xuất từ ớt
Ớt là một trong những nguồn tự nhiên giàu carotenoit nhất hiện nay với
những hoạt tính sinh học quý giá có thể ứng dụng làm chất màu thực phẩm,
phụ gia thức ăn chăn nuôi gia súc-gia cầm hay trong công nghiệp mỹ phẩm và
dược phẩm. Thị trường carotenoit trên toàn thế giới vào năm 2003 chiếm
khoảng 1 tỷ USD/năm và đang tăng trưởng với tốc độ 7%/năm. Điều này đã
thu hút nhiều công ty trên thế giới sản xuất một số dạng sản phẩm chứa

carotenoit chiết xuất từ ớt.
- Dịch chiết ớt cô đặc [10], [18]:
Đây là một chất lỏng màu đỏ sẫm, hơi sệt ở nhiệt độ phòng (được gọi là
oleoresin ớt
1
) thu được bằng cách chiết carotenoit từ giống ớt đỏ Capsicum
annuum bằng phương pháp chiết truyền thống dùng dung môi là hexan. Sản
phẩm này đã được FDA cho phép sử dụng làm chất màu dùng trong công
nghệ thực phẩm (mã số E160c) và được sử dụng khá phổ biến ở châu Âu
(Hình 1.6). Giá bán oleoresin ớt khoảng 35 USD/kg. Brazil, Ấn Độ và Hoa
Kỳ là những nước sản xuất oleoresin nhiều nhất trên thế giới.


Hình 1.7. Sản phẩm oleoresin ớt của Công ty Hebei Hongri Natural
Pigment Co., Ltd (Trung Quốc)
E160c có thể được chế biến thành 2 dạng sản phẩm là dạng hòa tan
trong nước và dạng hòa tan trong dầu, trong đó hàm lượng carotenoit tổng số


1
Tiếng Anh: Pepper Oleoresin; Paprika Oleoresin

19
vào khoảng 1,5%. Sản phẩm này được dùng để tạo màu đỏ - cam cho các bán
thành phẩm từ thịt với nồng độ từ 0,05 đến 0,1%. Ngoài ra, sản phẩm này
cũng được dùng để tạo màu cho bánh ngọt, bơ, kem, mì ăn liền, thực phẩm
đóng hộp, nước giải khát, hải sản, dược phẩm, mỹ phẩm, bổ sung vào thức ăn
gia súc [18].
Tùy theo mục đích sử dụng, oleoresin ớt có thể sản xuất dưới 2 dạng:
dạng không cay và dạng cay. Do sản phẩm có dạng lỏng nên thuận lợi cho

việc ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm và dược phẩm.
Gần đây, đã có một số nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật chiết siêu tới hạn sử
dụng CO
2
làm dung môi [11]. Sản phẩm chiết bằng phương pháp mới này có
ưu điểm là không chứa dư lượng dung môi hữu cơ, an toàn cho người sử dụng
nhưng giá thành còn khá cao so với dùng phương pháp chiết truyền thống.
- Dầu carotenoit tự do từ ớt:
Oleoresin ớt chứa các carotenoit dưới dạng este của các acid béo nên khó
hấp thụ qua màng nhầy của thành ruột. Vì vậy, oleoresin không được không
được ứng dụng làm dược phẩm bổ sung carotenoit cho người. Để khắc phục
nhược điểm trên, người ta đã xà phòng hóa oleoresin ớt để thu sản phẩm chứa
các carotenoit tự do.
Ví dụ: Sản phẩm Capsivit của Viện Volcani thuộc Tổ chức Nghiên cứu
Nông nghiệp Israel. Sản phẩm này chứa khoảng 40,81% capsanthin, 14,12%
capsolutein, 9,65% -caroten, 5,96% zeaxanthin và nhiều carotenoit khác.
Capsivit có hoạt tính chống oxy hóa cao gấp 3 lần lycopen và -caroten và
được dùng làm chất tạo màu trong các loại nước uống tăng lực, là thành phần
của một số loại mỹ phẩm trang điểm, chống nhăn da, dùng trong công nghệ
dược phẩm.
Nước ta có khí hậu nhiệt đới, rất thích hợp cho việc phát triển các vùng
nguyên liệu ớt. Nhu cầu sử dụng chất màu có màu từ đỏ - vàng cam cho nhiều