Báo cáo nghiên cứu khoa học: "CHIẾT ANTHOCYANIN TỪ QUẢ DÂU BẰNG NƯỚC SULFURED VÀ MỘT SỐ ĐẶC TÍNH CỦA CHÚNG" ppt

CHIẾT ANTHOCYANIN TỪ QUẢ DÂU BẰNG NƯỚC
SULFURED VÀ MỘT SỐ ĐẶC TÍNH CỦA CHÚNG
EXTRACTION OF ANTHOCYANINS FROM MULBERRY BY SULFURED
WATER AND ITS PROPERTY


HUỲNH THỊ KIM CÚC
Trường Cao đẳng Lương thực Thực phẩm
LÊ VĂN HOÀNG – LÊ THỊ LỆ HƯỜNG
Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng


TÓM TẮT
Trong bài báo này, chúng tôi trình bày phương pháp chiết anthocyanin thô từ quả dâu trong
nước SO
2
, đồng thời xác định một số đặc tính của chúng, bao gồm: độ màu, hàm lượng màu
polyanthocyanin, độ bền màu tại các giá trị pH và nhiệt độ khác nhau. Kết quả cho thấy đối
với quả dâu quá chín hàm lượng anthocyanin cao hơn so với quả chưa chín; Tại nồng độ SO
2

1100ppm và nhiệt độ 60
0
C cho hàm lượng anthocyanin tương đối cao; Khi chiết trong nước
SO
2
thì hàm lượng anthocyanin thấp hơn, nhưng độ bền màu cao hơn chiết trong dung môi
etanol/nước (50/50). Từ kết quả nghiên cứu chúng tôi ứng dụng màu anthocyanin thô làm
chất màu trong sản xuất kẹo cứng dâu.
ABSTRACT
In this article, we present a method of extracting anthocyanin from mulberry by sulfured water,

at the same time we study its properties including: color density; polyanthocyanin color; color
stability at different pH and temperature (
0
t). The results obtained are as follows: for well ripe
mulberries the anthocyanin content is higher than unripe mulberries; at SO
2
concentration of
1100ppm and temperature 60
0
C, the highest anthocyanin content is found. When extracted by
sulfured water the anthocyanin content is lower but color stability is higher than extracted by
ethanol/water (50/50). From the results of this research, we have applied anthocyanin pigment
to producing mulberry fruit candy.



1. Mở đầu
Anthocyanin là hợp chất màu hữu cơ thiên nhiên, thuộc nhóm flavonoid có màu đỏ, đỏ
tía, xanh hiện diện trong một số rau quả. Ngoài việc cho màu sắc đẹp, an toàn, anthocyanin
còn có những hoạt tính sinh học tốt đối với con người, vì vậy anthocyanin có khả năng giúp
cơ thể chống và chữa một số bệnh như: chống ung thư, chống oxi hoá, chống tia tử ngoại và
chống viêm. Việc chiết anthocyanin từ thực vật có thể thực hiện với nhiều loại dung môi khác
nhau, trong bài báo này chúng tôi trình bày một phương pháp chiết anthocyanin từ quả dâu
tằm, trong nước SO
2
, và một số đặc tính của chúng.

2. Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu
2.1. Nguyên liệu
Quả dâu tằm của Hội An, bắp cải tím mua tại Đà Nẵng.

2.2. Phương pháp nghiên cứu
2.2.1. Xác định hàm lượng anthocyanin: Theo phương pháp pH vi sai 4
2.2.2. Xác định mật độ màu và hàm lượng màu polyanthocyanin 6
Nguyên tắc: anthocyanin sẽ kết hợp với bisulfite (Na
2
S
4
O
8
) tạo ra sản phẩm cộng
không có màu. Anthocyanin-tanin là dạng polyme hoá (có màu) chống lại sự tẩy màu của
bisulfite. Còn dạng monome thì cho phản ứng tẩy màu xảy ra nhanh chóng.
Tiến hành: Dịch chiết anthocyanin thô pha loãng trong nước cất, chuẩn bị như sau:
+ Mẫu 1: 5,6ml mẫu thêm 0,4 ml nước cất. Đo độ hấp thụ tại 420nm, 700nm và

max.

Mật độ màu được tính theo công thức:






DFAAAAD
nmnm

700max700420

(3)

+ Mẫu 2: 5,6ml mẫu thêm 0,4 ml bisulfite Natri. Đo độ hấp thụ tại 420nm, 700nm và

max
.
Màu polyanthocyanin được tính:






DFAAAAP
nmnm

700max700420

(4)
Phần trăm màu polyanthocyanin được tính theo công thức (5): 100
D
P
Q (%) (5)
2.2.3. Phương pháp đo màu sắc: Dùng máy đo màu sắc Minolta Chroma mater CT-
310.

L
(Lightness) là độ sáng của màu,

L
càng nhỏ thì màu càng đậm và ngược lại,


L
= 0
đặc trưng cho màu đen tuyệt đối và

L
=100 đặc trưng cho màu trắng tuyệt đối. Góc màu
Theta (Hue angle) H=arctg(b
*
/a
*
), giá trị này càng gần 0
o
hay 360
o
thì màu đỏ càng nhiều.

C (chroma) đặc trưng cho độ bão hoà hay độ thuần khiết được tính bằng

C =
22 
 ba 2.
2.2.4. Phương pháp nghiên cứu độ bền màu anthocyanin
Để nghiên cứu độ bền màu của anthocyanin tách từ quả dâu, chúng tôi tiến hành đo độ hấp
thụ tại bước sóng hấp thụ cực đại của mẫu trước và sau khi gia nhiệt. Độ bền màu được thể
hiện bằng phần trăm màu còn lại so với ban đầu, xác định theo công thức (3.1)
% Màu còn lại =
1
A
A
.100% (3.1)

(Trong đó: A là độ hấp thụ của mẫu tại thời điểm đo xác định; A
1
là độ hấp thụ của mẫu tại
bước sóng hấp thụ cực đại ban đầu với mỗi mẫu nghiên cứu)

3. Kết quả và thảo luận
3.1. Ảnh hưởng của độ chín đến màu sắc và hàm lượng anthocyanin trong quả dâu
Quả dâu được loại bỏ tạp chất và những quả dập nát, phân loại theo độ chín sau đó
tiến hành đo màu bằng máy đo Minolta, xác định hàm lượng anthocyanin bằng phương pháp
pH vi sai, kết quả được thể hiện ở bảng 3.1 sau:

Bảng 3.1. Kết quả đo độ màu sắc và hàm lượng anthocyanin theo độ chín của dâu
Loại Dâu Mô tả trạng thái L* C* H (
o
)
Hàm lượng
anthocyanin
(%)
Chưa chín Màu hồng nhạt, cứng 30,34 20,56 23,31 0,147
Gần chín Màu đỏ hồng, cứng 27,25 24,21 17,56 0,474
Vừa chín Màu tím đen, cứng 18,09 16,69 13,17 0,994
Quá chín Màu đen sẫm, mềm 12,72 6,09 5,86 1,287

Theo độ chín tăng dần thì giá trị L* giảm dần điều đó có nghĩa là màu đậm dần; Giá trị
H giảm dần nên màu đỏ càng nhiều; Độ chói C* ở quả gần chín là cao nhất, quả quá chín thấp
nhất; Hàm lượng anthocyanin tăng dần, ở quả vừa chín và quá chín hàm lượng anthocyanin
tương đối cao, so với quả chưa chín cao hơn khoảng từ 6 đến 9 lần. Như vậy có thể nói quả
dâu quá chín có nhiều màu đỏ nhất, độ chói ít nhất, độ đậm màu nhiều nhất, hàm lượng
anthocyanin cao nhất. Dựa vào kết quả nghiên cứu trên, chúng tôi thấy rằng khi thu hoạch quả
dâu chỉ nên thu hái những quả vừa chín và quá chín. Còn những quả chưa chín và gần chín thì

không nên thu hái vì hàm lượng anthocyanin trong chúng còn rất thấp.
3.2. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của
nồng độ SO
2
đến

hàm lượng anthocyanin
Tiến hành chiết anthocyanin thô với các
dung môi có nồng độ SO
2
là 500ppm, 700ppm,
900ppm, 1100ppm và 1500ppm, bổ sung 1% HCl,
nhiệt độ 30
o
C, thời gian chiết 30 phút. Kết quả
được thể hiện ở hình 3.1.
Qua kết quả trên cho thấy hàm lượng
anthocyanin trong quả dâu tăng lên khi tăng nồng
độ SO
2
và đạt giá trị cao ở nồng độ SO
2
1100ppm,
sau đó giảm dần. Điều này được giải thích dựa
vào lý thuyết ưu trương và nhược trương (tức áp
suất thẩm thấu liên quan đến sự chuyển khối của
chất màu vào trong dung môi). Ở nước có nồng độ SO
2
thấp, tế bào của nguyên liệu ở dạng
ưu trương, thậm chí có thể gây ra sự hấp thụ nước, khi tiếp tục tăng nồng độ đến một giá trị

nhất định tùy thuộc vào đặc điểm của nguyên liệu thì lúc đó tế bào sẽ trương nở cực đại và vỡ
ra đồng thời giải phóng các chất màu nằm trong phần không bào. Tuy nhiên, nếu tiếp tục tăng
nồng độ SO
2
thì trạng thái nhược trương lại hình thành làm cho tế bào bị mất nước đồng thời
cứng lại, làm giảm khả năng thấm của màng tế bào dẫn đến anthocyanin vẫn bị giữ nguyên
trong phần không bào và quá trình chuyển khối xảy ra khó khăn hơn.
Theo kết quả nghiên cứu 5 chiết anthocyanin từ quả lý chua đen (black currant)
trong nước SO
2
thì hàm lượng anthocyanin đạt giá trị lớn nhất tại nồng độ SO
2

1000

1200ppm. Điều đó cho thấy có thể ở nồng độ SO
2
1100ppm thì hầu như các tế bào của
các nguyên liệu chứa anthocyanin bị trương nở tối đa nên đã giải phóng lượng anthocyanin
nhiều. Vì vậy chúng tôi chọn nồng độ nước SO
2
là 1100ppm để tiến hành một số nghiên cứu
tiếp theo.
3.3. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ chiết đến hàm lượng anthocyanin
Tiến hành khảo sát tại các nhiệt độ chiết
khác nhau: 30
o
C; 40
o
C; 50

o
C; 60
o
C và 70
o
C; Nồng
độ SO
2
: 1100 ppm; Thời gian chiết: 30 phút. Sau
khi phân tích và tính toán hàm lượng anthocyanin,
kết quả được trình bày ở hình 3.2.
Khi tăng nhiệt độ sẽ làm giảm độ nhớt đồng
thời tăng vận tốc khuếch tán do đó tạo điều kiện
thuận lợi cho việc chuyển động của chất hòa tan từ
nguyên liệu vào dung môi vì vậy mà hàm lượng
anthocyanin tăng dần. Trong công nghệ thực phẩm
nhiệt độ là yếu tố giới hạn bởi vì khi nhiệt độ tăng,
các thành phần có trong thực phẩm rất dễ bị biến
đổi.
Hàm lượng anthocyanin đạt cao nhất tại
60
0
C, điều này phù hợp với tính chất đặc trưng của
anthocyanin là tan tốt trong nước ấm. Tại 70
0
C hàm lượng anthocyanin bắt đầu giảm do ở
nhiệt độ cao các anthocyanin bị thoái biến. Để giảm hàm lượng bị thoái biến do nhiệt đến
mức thấp nhất người ta thường tiến hành chiết ở nhiệt độ thường.
Hình 3.1
:

Ảnh hưởng của nồng độ SO
2
đến hàm lượng anthocyanin
0,764
0,906
0,995
1,144
0,902
0,785
0,7
0,8
0,9
1
1,1
1,2
Hàm lượng anthocyanin (%)
500 700 900 1100 1300 1500
Nồng độ SO2 (ppn)
Hình 3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ
chiết đến hàm lượng anthocyanin
0,939
0,998
1,128
1,25
1,13
0,8
0,9
1
1,1
1,2

1,3
Hàm lượ
ng anthocyanin(%)
30 40 50 60 70
Nhiệt độ (0C)
3.4. Kết quả xác định một số chỉ tiêu của anthocyanin thô khi chiết trong các dung
môi khác nhau
Tiến hành chiết anthocyanin thô từ quả dâu tằm với lượng nguyên liệu 10g trong
100ml dung môi nước SO
2
có nồng độ 1100ppm và etanol/nước (50/50) đều bổ sung 1% HCl;
Nhiệt độ chiết 30
o
C; Thời gian 30 phút. Sau đó pha loãng 10 lần dịch chiết và tiến hành phân
tích, đo độ hấp thụ tại bước sóng 510nm. Kết quả được thể hiện ở bảng 3.2.
Bảng 3.2. Kết quả phân tích một số chỉ tiêu của anthocyanin thô
khi chiết trong nước SO
2
và etanol/nước
Chỉ tiêu


Dung môi chiết
Mật độ
màu
Độ màu
polyme
Phần trăm màu
polyme (%)
Hàm lượng

anthocyanin (%)
Nước SO
2
0,65 0,40 61,54 1,200
Etanol/nước (50/50) 8,61 0,96 11,14 1,264

Theo kết qủa ở bảng 3.2 ta thấy khi chiết trong nước SO
2
thì hàm lượng anthocyanin,
mật độ màu và độ màu polyme thấp hơn, nhưng phần trăm màu polyme lại nhiều hơn so với
mẫu chiết trong dung môi etanol/nước (gấp 12,25 lần). Nguyên nhân là trong dung dịch, phân
tử anthocyanin ở dạng monome và polyme, nước SO
2
trong quá trình tiếp xúc với nguyên liệu
đã khử một phần anthocyanin ở dạng monome, nhưng không khử được dạng polyme nên màu
còn lại trong mẫu chiết bằng nước SO
2
chủ yếu là chất màu ở dạng polyanthocyanin, vì vậy
phần trăm màu polyme tăng lên.
3.5. Kết quả nghiên cứu độ bền màu anthocyanin thô ở nhiệt độ 30
o
C
Tiến hành pha loãng dịch chiết anthocyanin thô trong các dung dịch đệm citrat-
photphat có pH từ 3,0 đến 6,0, sau đó đo phần trăm màu còn lại tại bước sóng hấp thụ cực đại
(510nm) ở 30
o
C, theo thời gian, kết quả được trình bày ở hình 3.4.
Hình 3.4. Phần trăm màu còn lại theo thời gian ở 30
o
C tại các pH khác nhau của anthocyanin

thô chiết từ quả dâu tằm (a): pH=3,0; (b); pH=4,0; (c): pH=5,0; (d): pH=6,0
50
60
70
80
90
100
0
10
20
30
40
50
Thời gian theo dõi (ngày)
Phần trăm màu còn lạ
i (%)
Nước sulfite Etanol nước
50
60
70
80
90
100
0
10
20
30
40
50
Thời gian theo dõi (ngày)

Phần trăm màu còn lạ
i (%)
Nước sulfite Etanol nước
50
60
70
80
90
100
0
10
20
30
40
50
Thời gian theo dõi (ngày)
Phần trăm màu còn lạ
i (%)
Nước sulfite Etanol nước
50
60
70
80
90
100
0
10
20
30
40

50
Thời gian theo dõi (ngày)
Phần trăm màu còn lạ
i (%)
Nước sulfite Etanol nước
(a) (b)
(c) (d)
Với kết quả ở hình 3.4 ta nhận thấy:
+ Ở cùng một giá trị pH, cùng một nhiệt độ, độ bền màu giảm dần theo thời gian,
anthocyanin chiết trong nước SO
2
có độ bền màu cao hơn khi chiết trong dung môi là
etanol/nước. Điều đó có nghĩa là anthocyanin thô chiết trong dung môi nước SO
2
tương đối
bền hơn chiết trong dung môi etanol/nước.
+ Ở pH = 4; 5 và 6 độ bền của anthocyanin kém hơn ở pH = 3. Sau 50 ngày, tại pH =
3 phần trăm màu còn lại của anthocyanin chiết trong nước SO
2
là 76,717%, trong khi đó tại
pH=6,0 là 65,27%. Nhưng với anthocyanin thô chiết trong dung môi etanol/nước là 71,76%
và 57,35%.
3.6. Kết quả nghiên cứu độ bền màu anthocyanin thô ở nhiệt độ 95
o
C
Tiến hành giống như nghiên cứu ở 3.5, nhưng nhiệt độ khảo sát là 95
o
C, thời gian gia
nhiệt đến 60 phút, kết quả được trình bày ở bảng 3.3.
Bảng 3.3. Phần trăm màu còn lại theo thời gian ở 95

o
C tại các pH khác nhau
của anthocyanin thô chiết trong dung môi nước sulfite và etanol/nước
pH = 3,0 pH = 4,0 PH = 5,0 pH = 6,0
Thời gian
Nước
SO
2

Etanol
nước
Nước
SO
2

Etanol
nước
Nước
SO
2

Etanol
nước
Nước
SO
2

Etanol
nước
Ban đầu 100 100 100 100 100 100 100 100

15 phút 97,54 96,36 96,36 94,47 95,84 92,65 94,82 91,30
30 phút 96,21 95,37 94,47 91,50 92,91 91,76 90,46 87,62
45 phút 94,12 89,79 91,63 86,81 90,71 88,82 88,56 84,95
60 phút 91,61 85,50 88,66 82,57 86,30 85,59 83,65 80,26

Khi gia nhiệt đến 95
o
C, ở các pH khác nhau, độ bền nhiệt của anthocyanin giảm dần
theo thời gian và theo chiều tăng của pH. Ở cùng nhiệt độ và pH độ bền màu của anthocynin
chiết trong nước SO
2
cao hơn khi chiết trong etanol/nước. Ở 95
0
C anthocyanin tương đối bền
nhiệt khi gia nhiệt trong khoảng thời gian 60 phút, sau 60 phút, pH = 3 phần trăm màu vẫn
còn 91,61% (chiết trong nước SO
2
) còn 85,50% (chiết trong etanol/nước), phần trăm màu
còn lại thấp nhất tại pH=6,0, sau 60 phút gia nhiệt là 80,26%. So với các giá trị pH = 4; 5 và
6, tại pH = 3 anthocyanin ít bị thoái biến do nhiệt hơn.
3.7. Kết quả nghiên cứu ứng dụng màu anthocyanin thô trong sản xuất kẹo cứng
dâu
Từ các kết quả nghiên cứu trên chúng tôi tiến hành nghiên cứu ứng dụng màu
anthocyanin thô chiết từ quả dâu thay thế màu tổng hợp trong sản xuất kẹo cứng dâu, và tiến
hành theo dõi sự biến đổi màu của sản phẩm trong thời gian bảo quản, bằng phương pháp đo
màu sắc (2.3.2). Kết quả được trình bày ở bảng 3.4.
Bảng 3.4. Kết quả đo màu sắc của mẫu kẹo cứng dâu ở 30
o
C, theo thời gian bảo quản
Các thông số

Thời gian
L
*
C
*
H
Ban đầu 28,9 5,70 14,12
05 ngày 32,32 5,87 14,25
10 ngày 35,18 6,54 14,82
15 ngày 36,21 7,79 14,87
20 ngày 36,36 7,91 14,87
25 ngày 36,39 8,21 16,31
30 ngày 36,47 8,53 16,38
35 ngày 36,52 8,65 16,43
45 ngày 37,10 8,72 16,51

Theo thời gian bảo quản ở điều kiện nhiệt độ thường, giá trị L
*
tăng dần chứng tỏ độ
đậm màu giảm dần, độ chói C
*
tăng dần, góc màu H tăng dần từ 14,12

16,51 nghĩa là màu
đỏ giảm dần, tuy nhiên mức độ giảm chậm.

4. Kết luận
Đã nghiên cứu được ở quả dâu quá chín có màu đậm nhất, cho hàm lượng màu
anthocyanin cao nhất; Với nước SO

2
ở nồng độ 1100ppm và nhiệt độ 60
0
C cho hàm lượng
anthocyanin tương đối cao; Khi chiết trong nước SO
2
thì hàm lượng anthocyanin, mật độ
màu, độ màu polyme ít hơn, nhưng phần trăm màu polyme lại nhiều hơn so với mẫu chiết
trong dung môi etanol/nước; Độ bền màu của anthocyanin chiết trong nước SO
2
cao hơn khi
chiết trong etanol/nước; Ở pH=3,0 anthocyanin bền hơn so với pH=4; 5 và 6; Khi gia nhiệt
đến 95
0
C anthocyanin tương đối bền trong khoảng thời gian 60 phút; đã nghiên cứu ứng dụng
màu anthocyanin thô làm chất màu thay thế màu tổng hợp trong sản xuất keo cứng dâu.
Từ kết quả này chúng tôi tiến hành các nghiên cứu sâu hơn về ứng dụng màu tự nhiên
anthocyanin trong chế biến các sản phẩm thực phẩm.


TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Hoàng Thị Kiều Nguyên, Bài giảng môn lý thuyết màu, Trường Đại học Bách khoa Hà
Nội, 1996.
[2] Lê Ngọc Tú, Hoá học Thực phẩm, Nxb Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 1994.
[3] Akio Tsukui, Atsuko Suzuki, Sumi Nagayama and Norihiko Terahara, Stability of
anthocyanin pigments from purple leaveas of perilla ocimoides, L. var.crispa, Nippon
Shokuhin Kagaku Kaishi Vol. 43, No. 4, 113 – 119 (Article), 1996.
[4] Fuleki, T., Francis, F. J., Quantitative Methods for Anthocyanins 2 Determination of
total anthocyanin and degradation Index for Cranberry Juice, J. Food Science, Vil.33,

1968.
[5] J.E.Cacace and G. Mazza, Extraction of anthocyanin other phenolic from black
curants with sulfured water, Journal of Agriculture and Food chemitry, 2002.
[6] John Wiley & Sons, Inc, Characterization and measurement of anthocyanins by UV-
Visible spectroscopy, University of Maryland, 2000.