bài giảng công nghệ chất màu tự nhiên phần 5 phương pháp đánh giá và nghiên cứu chấtmàu

CHẤT MÀU TỰ NHIÊN
Phần 5: Phương pháp đánh giá và nghiên cứu
chất màu

TS. Lê Thị Hồng Nhan

1


Tổng quát
Giới thiệu quy trình và cách thức nghiên
cứu chất màu họ anthocyanin

2


Phương pháp tổng quát
Tách chất màu
Xác định hàm lượng
Khảo sát biến đổi
3


Tách chất màu
Trích ly bằng dung mơi
Sử dụng dạng dịch
Chuyển thành dạng
rắn
4

Tách chất màu
Ngun tắc của trích ly bằng dung mơi là dựa trên
sự thẩm thấu dung môi vào tế bào, chất cần trích ly
hồ tan vào dung mơi và khuếch tán ra khỏi tế bào.
Q trình trích ly kết thúc khi chất cần trích đạt
nồng độ cân bằng trong và ngồi tế bào.
Q trình trích ly bằng dung mơi có ưu điểm là thiết
bị đơn giản, có thể xử lý một lượng rất lớn nguyên
liệu và có thể thực hiện quy trình liên tục.

5


Tách chất màu
để trích ly anthocyanin, sử dụng các dung môi
phân cực như methanol, ethanol, nước,… hoặc
hỗn hợp các dung mơi trên, đồng thời acid hố nhẹ
bằng các acid như acid formic, acid citric, acid
acetic, acid chlorhydric… để đạt hiệu quả trích ly
cao hơn.
Để sử dụng chất màu trong thực phẩm, các dung
mơi dùng để trích ly anthocyanin là các dung môi
như ethanol, nước, hoặc hỗn hợp ethanol-nước.

6


Tách chất màu
Kích thước vật liệu: q trình trích ly xảy ra chủ yếu do
thẩm thấu và khuếch tán nên kích thước vật liệu càng

nhỏ thì diện tích tiếp xúc càng lớn và hiệu quả trích ly
càng cao.
Nhiệt độ: nhiệt độ cao có thể làm tăng tốc độ và hiệu
quả của q trình nhưng cũng có thể gây phân huỷ
anthocyanin
Tỉ lệ dung môi:nguyên liệu: Tỉ lệ dung môi:nguyên liệu
càng lớn thì hiệu quả quá trình tăng, tuy nhiên sử dụng
nhiều dung mơi có thể gây khó khăn cho các giai đoạn
sau.
Thời gian: q trình trích ly anthocyanin được thực hiện
trong thời gian rất khác nhau tuỳ thuộc vào dung môi
được sử dụng và nhiệt độ trích ly
Khuấy trộn: khuấy trộn giúp tăng cường hiệu quả trích
ly do tăng cường quá trình truyền khối.
7


Tách chất màu

Hệ thống trích ly anthocyanin quy mơ phịng thí nghiệm
8


Tách chất màu

Sơ đồ nguyên lý hoạt động hệ thống pilot Complex-01 sử dụng cho
q trình trích ly. (1) Bơm dầu gia nhiệt; (2) Hệ thống gia nhiệt dầu;
((3) Bơm ly tâm tuần hồn dung mơi trích ly; (4) bộ phận trích ly; (5)
9
ống xoắn truyền nhiệt; (6) thiết bị chính; (7)thiết bị ngưng tụ.

Tách chất màu

Hình ảnh hệ thống pilot Complex-01 tại phịng thí nghiệm Hữu cơ,
khoa KT Hóa học, ĐH Bách Khoa TPHCM.
10


Sản xuất bột màu
Sấy phun

Sấy đông khô

Siêu tới hạn
11


Sản xuất bột màu
Sấy phun là phương pháp phun dịch trích thành các
giọt nhỏ dưới tác dụng của tác nhân sấy là dịng khơng
khí nóng [35, 36]. Sản phẩm sau q trình sấy phun có
thể ở các dạng như bột, hạt vơ định hình, khối kết tụ tuỳ
theo điều kiện vật lý và hố học của q trình.
Phương pháp sấy đông khô là phương pháp phù hợp
nhất đối với các chất màu không bền dưới tác dụng của
nhiệt độ, trong đó có chất màu anthocyanin.
phương pháp sấy đơng khơ có chi phí cao hơn nhiều
lần so với phương pháp sấy phun nên trong thực tế,
phương pháp sấy phun thường được chọn để thực

hiện quy trình sản xuất chất màu tự nhiên

12


Sản xuất bột màu
giải pháp để tăng cường độ bền ẩm cho bột bụp
giấm: thêm vào dịch trích ly sợi trái nghiền nhỏ
hoặc maltodextrin hoặc trehalose để làm chất
mang nhằm tạo ra bột dạng tinh thể.
Bột màu anthocyanin khi có thêm maltodextrin
hoặc cyclodextrin bền hơn so với bột màu nguyên
chất khi bảo quản ở nhiệt độ phòng trong thời gian
12 tuần

13


Sản xuất bột màu
ứng dụng kỹ thuật áp suất cao sử dụng khí CO2
(carbon dioxide) nén=> là quy trình CPF Concentrated Powder Form
dịch trích ly sẽ được trộn với một khí siêu tới hạn,
thường là CO2, hỗn hợp này sau đó được đưa vào
tháp sấy phun cùng với chất mang để tạo thành
bột.
Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng, sử dụng kỹ thuật
này sẽ tạo ra được bột có màu đồng nhất và có độ
bền tốt hơn trong suốt quá trình bảo quản so với
bột thơng thường
14

Sản xuất bột màu

quy trình CPF - Concentrated Powder Form
15


Xác định chất màu

tách chất màu

=

Phân lập chất
tinh khiết

Xác định tính
chất, cấu
trúc,…

Khó thực hiện

16


Đánh giá chất màu
Đánh giá thông qua chất tương
đương

Phổ hấp thu của chất màu trong
hỗn hợp

Màu sắc khả kiến theo CIE

17


Đánh giá chất màu
Phương pháp pH vi sai

Chỉ số nâu hóa

Màu sắc khả kiến theo CIE

18


Dịch trích

Khuấy

Chất ổn định

Loại dung mơi

Cao rắn

Tồn trữ

Xác định sự thay đổi màu sắc và
hàm lượng chất màu

Sáng
Tối

Phương pháp pH vi sai
Phương pháp polyanthocyanin
So màu CIELCh
19


Phương pháp pH vi sai
Phương pháp pH vi sai dựa vào sự chuyển đổi
thành các cấu trúc khác nhau theo pH của các
sắc tố anthocyanin, dạng oxonium có màu tồn tại
ở pH 1.0 và dạng hemiketal không màu ở pH
4.5, điều này thể hiện rõ qua phổ hấp thu khác
nhau tương ứng.
Khái niệm này được Sondheimer và Kertesz áp
dụng lần đầu tiên vào năm 1948 để phân tích
mứt dâu với hai dung dịch đệm pH 2.0 và 3.4.
Năm 1968 Fuleki và Francis đã sử dụng dung
dịch đệm pH 1.0 và 4.5 để xác định hàm lượng
anthocyanin trong quả việt quốc (cranberry).

20


Phương pháp pH vi sai

Phổ hấp thu của anthocyanin (acylated
pelargonidin-3-sophoroside-5-glucoside) trong
dung dịch đệm pH 1 và pH 4.5
21


Phương pháp pH vi sai

Cấu trúc chuyển hóa giữa dạng flavylium cation (A)
và hemiketal (B). R=H hay nhóm glycoside
22


Phương pháp pH vi sai
*Dung dịch đệm pH 1.0
Hòa tan hoàn toàn 1.86g KCl vào 980ml nước cất
trong becher. Đo và chỉnh pH về 1.0 bằng dung
dịch HCl 20%.
*Dung dịch đệm pH 4.5
Hịa tan hồn tồn 54.43g CH3COONa.3H2O vào
960ml nước cất trong becher. Đo và chỉnh pH về
4.5, bằng dung dịch HCl 20%.

23


Phương pháp pH vi sai
Hàm lượng anthocyanin trong dịch trích ly quy theo
cyanidin-3-glucoside

A × MW × DF ×103
add (mg / l ) =
ε ×l
add: hàm lượng anthocyanin trong dịch trích ly (mg/l)
A = (A520nm – A700nm)pH 1.0 – (A520nm – A700nm)pH 4.5
MW = 449.2 g/mol : khối lượng phân tử của cyanidin-3-glucosdie
DF: độ pha loãng
l: bề dày cuvet (cm)
ε = 26900: Hệ số hấp thu phân tử (l.mol-1.cm-1)
Hàm lượng anthocyanin tính theo khối lượng ngun liệu

add × V ×10 −3
anl (mg / g ) =
m × (100 − w) ×10 − 2

V: thể tích dịch chiết (ml)
m: khối lượng nguyên liệu (g)
w: độ ẩm nguyên liệu 24
(%)
24


Phương pháp pH vi sai
Ngun liệu
xay nhỏ
Dung
mơi

Trích ly

x, t, T
Khuấy

Lọc

Bã

Dịch lọc
Nước
cất

Định mức dd
Định lượng
anthocyanin

phương pháp pH vi
sai

Quy trình khảo sát điều kiện trích ly dịch anthocyanin
25