Chiết lutein ester từ bột hoa cúc vạn thọ (tagetes erecta l ) đánh giá độ bền màu của sản phẩm

i
LỜI CẢM ƠN

Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến Ban Giám hiệu, Ban Chủ
nhiệm khoa, và quy thầy cô giảng viên khoa Công nghệ Thực phẩm trường
Đại học Nha Trang đã tạo mọi điều kiện về cơ sở vật chất, cung cấp cho tôi
những kiến thức và kỹ năng cần thiết trong suốt thời gian học tập tại trường,
giúp đỡ tôi hoàn thành chương trình đào tạo Cử nhân ngành Công nghệ Thực
phẩm.
Tôi xin chân thành cảm ơn cán bộ phụ trách Phòng thí nghiệm bộ môn
Hóa đã tạo điều kiện tốt nhất về dụng cụ và trang thiết bị trong quá trình thực
hiện đồ án tốt nghiệp.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn TS. Trần Thị Hoàng Quyên đã quan
tâm hướng dẫn và giúp đỡ nhiệt tình về mặt kiến thức và tài liệu nghiên cứu
trong suốt thời gian thực hiện đề tài tốt nghiệp.
Đặc biệt, tôi xin gửi lời biết ơn chân thành và sâu sắc nhất đến
TS. Hoàng Thị Huệ An đã dành rất nhiều thời gian và tâm huyết giúp đỡ tôi
trong việc nâng cao kiến thức, rèn luyện kỹ năng thực nghiệm và tạo mọi điều
kiện về trang thiết bị, vật tư cho tôi tiến hành nghiên cứu.
Xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã luôn động viên, giúp đỡ và đóng góp
cho tôi nhiều ý kiến quý báu trong suốt quá trình học tập và làm đồ án tốt
nghiệp này.


Nha Trang, tháng 7 năm 2012
Sinh viên
VÕ THỊ THIẾT

ii
MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT iv
DANH MỤC CÁC BẢNG v
MỞ ĐẦU 28
PHẦN 1. TỔNG QUAN 31
1.1. Tổng quan về chất màu thực phẩm 31
1.1.1. Tầm quan trọng của chất màu trong chế biến thực phẩm 31
1.1.2. Phân loại chất màu thực phẩm 31
1.1.3. Nguyên tắc sử dụng chất màu thực phẩm 32
1.2. Tổng quan về hoa cúc vạn thọ 33
1.2.1. Tên gọi 33
1.2.2. Đặc điểm hình thái và sinh trưởng 33
1.2.3. Phân loại cúc vạn thọ 34
1.2.4. Tình hình sản xuất và tiêu thụ cúc vạn thọ ở Việt Nam và trên thế giới 35
1.3. Giới thiệu về chất màu lutein, lutein ester 37
1.3.1. Khái niệm về chất màu lutein 37
1.3.3. So sánh khả năng hấp thụ của lutein và lutein ester 44
1.4. Tổng quan về các phương pháp chiết xuất chất màu tự nhiên 45
1.4.1. Khái niệm chiết xuất 45
1.4.2. Cơ chế quá trình chiết xuất 45
1.4.3. Nguyên tắc chiết xuất 46
1.4.4. Các phương pháp chiết xuất 46
1.4.5. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình chiết xuất 47
1.4.6. Vài kỹ thuật chiết hiện đại dùng để chiết xuất chất màu tự nhiên 47
1.4.7. Tình hình nghiên cứu chiết xuất lutein ester trên thế giới 49

PHẦN2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 51

2.1. Đối tượng nghiên cứu 51
2.1.1. Vật liệu nghiên cứu 51
2.1.2. Dụng cụ và thiết bị 51

iii
2.2. Phương pháp nghiên cứu 52
2.2.1. Xác định một số thành phần hóa học của cánh hoa cúc vạn thọ 52
2.2.2. Quy trình dự kiến sản xuất lutein ester từ hoa cúc vạn thọ. 53
2.2.3. Xác định điều kiện thích hợp chiết lutein ester từ hoa cúc vạn thọ 56
2.2.4. Thử nghiệm quy trình chiết – Đánh giá hiệu suất chiết 59
2.2.5. Tinh chế và đánh giá chất lượng sản phẩm 59
2.2.6. Nghiên cứu phương pháp bảo quản dịch chiết lutein ester 59
2.2.7. Xử lý số liệu 61
PHẦN 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 62
3.1. Một số thành phần hóa học của hoa cúc vạn thọ 62
3.2. Xây dựng quy trình chiết lutein ester từ hoa cúc vạn thọ 63
3.2.1. Chọn dung môi chiết 63
3.2.2. Chọn tỷ lệ dung môi:nguyên liệu 64
3.2.3. Chọn thời gian chiết và số lần chiết 65
3.3. Hoàn thiện quy trình chiết sản xuất chất màu lutein ester 67
3.3.1. Hoàn thiện quy trình chiết sản xuất chất màu lutein ester ………………….67
3.3.2. Kết quả thử nghiệm quy trình - Đánh giá chất lượng sản phẩm 71
3.4. Kết quả khảo sát độ bền màu của lutein ester 73
KẾT LUẬN 76
Ý KIẾN ĐỀ XUẤT 77
TÀI LIỆU THAM KHẢO 78
PHỤ LỤC A

iv
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT







VIẾT TẮT
TIẾNG ANH
TIẾNG VIỆT
CVT
Marigold
Cúc vạn thọ
EtOH
Etanol
Rượu etanol
h
Hour
Giờ
H
2
O

Water
Nước
TB
Average
Trung bình
TL
Weight
Trọng lượng
UV-Vis
Ultraviolet-Visible
Tử ngoại-khả kiến
v/v
Volume/volume
Thể tích / thể tích
v/w
Volume/weight
Thể tích/khối lượng
w/v
Weight/volume
Khối lượng/thể tích

v
DANH MỤC CÁC BẢNG


Bảng 1.1. Hàm lƣợng β-caroten, lutein, lycopen trong một số thực vật 41
Bảng 2.1. Danh mục hóa chất sử dụng trong đề tài 51
Bảng 3.1. Một vài thành hóa phần hóa học cơ bản của hoa cúc 62
Bảng 3.2. Kết quả thử nghiệm quy trình sản xuất lutein ester 71
Bảng 3.3. Kết quả phân tích hàm lƣợng carotenoid trong sản phẩm … 72

vi
DANH MỤC CÁC HÌNH


Hình 1.1. Cấu tạo phân tử của lutein [38] 37
Hình 1.2. Cấu tạo phân tử của lutein ester [30] 42
Hình 2.1. Sơ đồ quy trình dự kiến sản xuất lutein ester 55
Hình 2.2. Bố trí thí nghiệm xác định điều kiện chiết lutein ester 58
Hình 2.3. Bố trí thí nghiệm đánh giá độ bền màu của dịch chiết 61
Hình 3.1. Ảnh hƣởng của dung môi đến hiệu suất chiết lutein ester 63
Hình 3.2. Ảnh hƣởng của tỷ lệ dung môi:nguyên liệu đến hiệu suất chiết 65
Hình 3.3. Sự phụ thuộc của hiệu suất chiết vào thời gian ngâm chiết 66

Hình 3.4. Sự phụ thuộc của hiệu suất chiết vào số lần ngâm chiết 67
Hình 3.5. Sơ đồ quy trình sản xuất chất màu lutein ester 70
Hình 3.6. Sản phẩm lutein ester tinh chế 72
Hình 3.7. Độ bền màu của lutein ester không bổ sung 0,1% BHT(w/v) 73
Hình 3.8. Độ bền màu của lutein ester khi bổ sung 0,1 % BHT (w/v) 74
Hình 3.9. Mẫu dịch chiết không bổ sung BHT khi bảo quản 75
Hình 3.10. Mẫu dịch chiết bổ sung BHT sau khi bảo quản 75




28
MỞ ĐẦU
Hiện nay, nhu cầu con người ngày càng đòi hỏi đáp ứng cao hơn trong
vấn đề sức khỏe, ăn uống và chăm sóc sắc đẹp.
Chính vì vậy, lutein - một sắc tố carotenoid màu vàng-vàng cam có
nguồn gốc tự nhiên – hiện đang được quan tâm ứng dụng trong lĩnh vực công
nghiệp chất màu thực phẩm nhằm thay thế cho một số chất màu tổng hợp
màu vàng có nguy cơ gây bệnh ung thư cho con người (như Tartrazine,
Sudan, Yellow Suset,…). Ngoài khả năng tạo màu, lutein còn có tác dụng
chống tia cực tím, do đó giúp bảo vệ tránh tổn thương tế bào da, viêm da, ung
thư da, chống lão hóa nên lutein cũng được quan tâm ứng dụng trong công
nghiệp mỹ phẩm. Lutein cũng có trong thành phần của các loại dược phẩm bổ
sung nhằm hỗ trợ điều trị và phòng chống suy thoái võng mạc do tuổi già, hỗ
trợ ngăn ngừa bệnh thoái hóa điểm vàng, đục thủy tinh thể, giúp cải thiện thị
lực đối với những người làm việc nhiều với máy tính hay tiếp xúc nhiều với
ánh sáng cường độ cao (thợ hàn), … [6]
Kết quả khảo sát cho thấy cánh hoa cúc vạn thọ châu Phi (Tagetes
erecta L.) là nguồn nguyên liệu lutein tự nhiên lý tưởng cho việc thu nhận
lutein ester do chứa hàm lượng carotenoid khá cao (khoảng 1,6% trọng lượng

khô) và gần như tinh khiết (trên 95% carotenoid là lutein ester, còn lại là dạng
đồng phân zeaxanthin [7]. Đây là loài thực vật rất thích hợp với các vùng có
khí hậu nhiệt đới và hiện đang được trồng nhiều ở Peru, Ấn Độ, Mexico,
Trung Quốc, Thái Lan để cung cấp nguyên liệu cho công nghiệp tách chiết,
tinh chế lutein [39]. Cây cúc vạn thọ (CVT) cũng sinh trưởng rất tốt và có thể
được trồng quanh năm ở nhiều địa phương của nước ta.
Vì vậy, việc nghiên cứu chiết xuất chất màu lutein từ hoa CVT nhằm
ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm, mỹ phẩm và dược phẩm là một yêu
cầu cần thiết hiện nay.

29
Hiện nay trong nước đã có một số nghiên cứu tách chiết và tinh chế
lutein từ hoa cúc vạn thọ [30] nhưng các quy trình này đa số chỉ chú trọng tới
việc tạo ra sản xuất lutein tự do ứng dụng trong công nghiệp dược phẩm. Với
mục đích ứng dụng làm chất màu thực phẩm hay phụ gia tạo màu cho thức ăn
chăn nuôi, thực tế chỉ cần sử dụng lutein dạng ester vì khả năng tạo màu của 2
dạng này cũng gần tương đương. Một trong những vấn đề cần quan tâm đối
với chất màu tự nhiên là độ bền màu bởi vì đa số chất màu tự nhiên rất dễ bị
nhạt màu trong quá trình sử dụng và bảo quản.
Chính vì vậy, đồ án tốt nghiệp "Chiết lutein ester từ bột hoa cúc vạn
thọ (Tagetes erecta L.) - Đánh giá độ bền màu của sản phẩm" được chúng
tôi thực hiện.
Trong đồ án này, kỹ thuật ngâm chiết được áp dụng để tách lutein ester
từ bột hoa cúc vạn thọ khô, nhưng khác với các tác giả trước, chúng tôi
nghiên cứu khả năng sử dụng hệ dung môi hexane-ethanol thay thế cho
hexane nhằm giảm giá thành sản phẩm và quy trình chiết thân thiện hơn với
môi trường.
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài: Xây dựng quy trình tách chiết lutein
ester từ cánh hoa CVT (Tagetes erecta L.) bằng phương pháp ngâm chiết sử
dụng hệ dung môi hexane-ethanol.

Nội dung nghiên cứu của đề tài
- Xác định điều kiện thích hợp để chiết lutein ester từ bột hoa CVT bằng
phương pháp ngâm chiết sử dụng hệ dung môi hexan-etanol.
- Thử nghiệm quy trình chiết - Đánh giá hiệu suất chiết
- Tinh chế sản phẩm. Đánh giá độ bền màu của sản phẩm trong quá trình
bảo quản.

30
Những kết quả nghiên cứu của đề tài này có thể xem là cơ sở ban đầu
để sản xuất chất màu lutein ester ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm, mỹ
phẩm.
Do kiến thức và kinh nghiệm nghiên cứu còn hạn chế cũng như khó
khăn về điều kiện thực nghiệm nên mặc dù rất cố gắng đề tài này không tránh
khỏi những thiếu sót.
Rất mong được sự chỉ bảo của quý thầy cô, cũng như sự góp ý từ các
bạn sinh viên để đề tài này có thể được hoàn thiện hơn.

31
PHẦN 1. TỔNG QUAN

1.1. Tổng quan về chất màu thực phẩm
1.1.1. Tầm quan trọng của chất màu trong chế biến thực phẩm
Màu sắc là một trong những chỉ tiêu cảm quan được sử dụng để đánh
giá chất lượng của sản phẩm, làm tăng giá trị cảm quan của thực phẩm (kẹo,
nước giải khát ). Từ màu sắc ta có thể ước lượng phẩm chất của thực phẩm
Theo một nghiên cứu của nhà thực phẩm học Johnson với đề tài “Bảo vệ thực
phẩm” (1983) đã cho thấy màu sắc ảnh hưởng đến độ ngọt của sản phẩm, độ
ngọt tăng 2–12% do việc sử dụng đúng màu sắc. [35]
Do vậy, việc sử dụng bổ sung chất màu trong thực phẩm có ý nghĩa rất
quan trọng [37]:
- Giúp phục hồi lại chất màu tự nhiên ban đầu của sản phẩm, khi chất
màu tự nhiên này bị mất đi trong quá trình chế biến hay trong quá trình
bảo quản;
- Xác định rõ hay nhấn mạnh cho người tiêu dùng chú ý đến mùi tự
nhiên ở rất nhiều thực phẩm;
- Giúp người tiêu dùng xác định rõ được những thực phẩm đã được xác
định theo thói quen tiêu dùng;
- Gia tăng màu sắc đặc hiệu của thực phẩm có cường độ màu kém;
- Làm đồng nhất màu sắc của thực phẩm;
- Tạo thực phẩm có màu sắc hấp dẫn hơn.
1.1.2. Phân loại chất màu thực phẩm

Chất màu vô cơ
Chất màu vô cơ được sản xuất rất nhiều, tuy nhiên trong thực phẩm chỉ
cho phép sử dụng CuSO4 để giữ màu cho hoa quả. Phần lớn các chất màuvô cơ
có tính độc nên cần phải thận trọng khi dùng trong thực phẩm.

32
Chất màu tổng hợp
Các phẩm màu được tạo ra bằng các phản ứng tổng hợp hoá học như:
Tatrazin, Azorubin, Amaran, xanh lục sáng BS,
Tất cả các chất màu tổng hợp đều độc đối với con người nên khi sử dụng
phải tuân theo sự chỉ dẫn trong tài liệu kỹ thuật.
Chất màu có dấu ấn tự nhiên
Các chất được tổng hợp gần giống như các chất màu tự nhiên
Chất màu tự nhiên
Các chất màu được chiết xuất ra hoặc được chế biến từ các nguyên liệu hữu
cơ (thực vật, động vật) sẵn có trong tự nhiên như: sắc tố clorofin, sắc tố antoxian,
sắc tố carotenoid, riboflavin, axit cacminic, caramel, polyphenol,….
Tất cả các chất màu tự nhiên đều không độc, tạo ra màu rất đẹp cho thực
phẩm, đồng thời chúng lại có mùi, vị gần giống như nguồn tự nhiên của chúng.
Một số chất màu tự nhiên còn có tác dụng tốt đối với sức khỏe (như có khả năng
chống oxy hóa, tăng cường sức đề kháng của cơ thể,…). Do vậy, người tiêu dùng
ngày càng có xu hướng ưa chuộng những loại thực phẩm dùng chất màu tự nhiên.
[24]
1.1.3. Nguyên tắc sử dụng chất màu thực phẩm
Về nguyên tắc, bổ sung chất màu nhằm phục hồi màu vốn có của một
số thực phẩm bị tổn thất trong quá trình 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 trong thực phẩm.
Trước khi quyết định sử dụng chất màu thực phẩm bổ sung vào một sản
phẩm thực phẩm nào đó chúng ta cần quan tâm các yếu tố sau:

- Trạng thái của chất màu: Người tiêu dùng vẫn ưa dùng chất màu ở
dạng lỏng hơn là ở dạng bột;

33
- Sự chuyển màu mới như thế nào: Thường phối trộn nhiều màu với nhau
để tạo ra màu mong muốn phù hợp với thực phẩm của mình;
- Thành phần các chất chứa trong thực phẩm cần phối trộn chất màu: Sự
có mặt của protein, nước, tanin hay chất béo sẽ anh hưởng tới độ trong hay
vẩn đục của chất màu phối trộn vào trong thực phẩm đó;
- pH: Hiện tượng tạo tủa đục trong thực phẩm do pH chất màu gây ra;
- Điều kiện chế biến: đặc biệt là thời gian và nhiệt độ ảnh hưởng tới chất
lượng màu phối trộn;
- Điều kiện bao gói: quyết định đến mức độ xâm nhập của không khí và
ánh sáng vào thực phẩm, có thể làm biến đổi chất màu;
- Điều kiện bảo quản và thời gian sử dụng: Chất màu sử dụng chỉ bền
dưới những điều kiện bảo quản thích hợp và trong một thời hạn nhất định [32].
1.2. Tổng quan về hoa cúc vạn thọ
1.2.1. Tên gọi
Tên tiếng Việt: Cúc vạn thọ.
Tên tiếng Anh: Marigold.
Tên khoa học: Tagetes spp.
Họ: Cúc (Asteraceae)
1.2.2. Đặc điểm hình thái và sinh trƣởng
Chi CVT (Tagetes) là một chi của khoảng 60 loài cây thân thảo một
năm và lâu năm trong họ cúc. Chúng có nguồn gốc tại khu vực kéo dài từ tây
nam Hoa Kỳ qua Mêxicô và về phía nam tới khắp Nam Mỹ.
Các loài khác nhau có kích thước cao từ 0,05–2,2 m. Chúng có các lá
lông chim màu xanh lục với hoa từ trắng, vàng kim, da cam, vàng tới gần như
đỏ, đường kính khoảng 0,1 tới 4–6 cm. Tán lá của CVT có mùi thơm như xạ
và hăng, mặc dù các giống, thứ sau này được tạo ra là không có mùi.

34
Cây hoa CVT sinh trưởng nhanh, tốt trong điều kiện ánh sáng đầy đủ.
Cây chịu nóng tốt. Cây dễ trồng bằng cách tách bụi hay gieo hạt. CVT rất dễ
trồng, trồng bằng cây con từ hạt hoặc nhân giống bằng chồi, ngọn cây trồng
bằng chồi mầm thường nhỏ, không cao và mau ra hoa.
Cây CVT không kén đất trồng, thích hợp nhất là đấtt thịt nhẹ, nhưng
nếu là đất cát pha, đất sét pha, đất có lẫn sỏi đá,… cây hoa này vẫn sống
được. Điều đòi hỏi là đất phải cao ráo, đủ ẩm và không úng thuỷ. Đất nhiễm
phèn và nhiễm mặn cũng không trồng được CVT. [27]
1.2.3. Phân loại cúc vạn thọ
Trên thế giới, CVT chia ra làm ba loài nguyên và loài lai sau đây: [14]
Loài cúc vạn thọ châu Phi
Tên khoa học là Tagetes erecta L., tiếng Anh gọi là African Marigold.
Đây thường là giống vạn thọ cây cao nhất và hoa cũng to nhất.
Loài Ánh Nguyệt (Moonlight) hoa kép to, nở tròn xoe không cồi, cao
chừng 40 cm và mọc dày khít nhau. Loài Gold-n Vanilla cao khoảng 50–70
cm, cho nhiều hoa màu sắc khác nhau lẫn lộn từ cam đến vàng, vàng kim,
vàng chanh, vàng bơ. Loài Tuổi Vàng (Golden Age), cây cao hơn 75 cm, loài
Doublon cao đến 1,50 m cho hoa rất to, có đường kính 12,5 cm [29].
Loài cúc vạn thọ Pháp
Tên khoa học là Tagetes patula, tiếng Anh gọi là French Marigold.
Loài này thường hấp dẫn hơn loài châu Phi, hoa cũng nhỏ hơn. Hoa có đủ
màu đủ kiểu, dân chúng Âu Mỹ thường trồng giống hoa đơn, một lớp cánh
hoa dài, có cồi.
Giống Oai Vệ (Majestic) cao độ 30 cm, hoa vàng đơn, cánh sọc nâu
hay sọc màu gõ đỏ, cồi vàng. Loài Janie cao chừng 20 cm hoa có ba màu
được ưa thích là vàng, đỏ lửa và vàng kim, nhưng cũng còn có màu gõ đỏ,
màu cam đậm, màu quýt tiều đỏ son, hay lẫn lộn nhiều màu Loài lùn Naughty

35
Marietta, chỉ cao 25 cm, hoa đơn, cánh bên trong điểm vết nâu Loài Mắt Cọp
(Tiger eyes), cao 30–35 cm là một vạn thọ lạ vì lẽ cánh đơn đỏ huyết ở viền
bìa ngoài hoa, còn bên trong nở như là cúc vàng cam. Loài Nữ Hoàng (Queen
series) hoa nở tựa hoa trà mi, hải đường, cây lùn 25–30 cm, Cũng như mọi
loài CVT Pháp khác, ở những vùng có khí hậu nóng như nước ta, cây có thể
cao hơn 60 cm như giống Kỳ Hoa Sọc Đỏ (Striped Marvel) thân cao đến 75
cm, hoa màu sọc đỏ[25].
Loài hoa cúc vạn thọ nhỏ
Tên khoa học là Tagetes tenuifolia, hay Tagetes signata. Hoa đơn cánh,
có cồi và nhỏ 1–2 cm. Loài hay trồng ở Âu Mỹ là Stafire Mix, có đặc điểm là
lá thơm mùi chanh bưởi, nhất là khi trời nóng nực .
Loài lai có tên là American Marigold
Loài lai Antigua Yellow là loài CVT vàng tươi, hoa kép to có đường
kính 7–8cm, ở nước ta được trồng ở làng hoa Gò Vấp. Cây mọc khít và cao
30–50 cm. Loài lai Inca Hybrid hoa kép có đường kính 10–13 cm, cây cao
50–70 cm chịu nhiệt độ đến 39–40
o
C. Giống tam nhiễm lai triploid, thuộc
nhóm F1 là giống phối hợp cây lùn của vạn thọ Pháp và hoa kép to của vạn
thọ Phi Châu, chịu được lạnh và nóng.
1.2.4. Tình hình sản xuất và tiêu thụ cúc vạn thọ ở Việt Nam và trên thế
giới
Trong nƣớc
Hiện nay, có hai loại CVT được trồng phổ biến ở nước ta là CVT Pháp,
hay CVT lùn (Tagetes patula L.) và CVT châu Phi (cũng có tên thường gọi
là CVT cao; tên khoa học là Tagetes erecta L.)
CVT Pháp thường gọi là CVT cà cuống có hoa màu vàng sẫm, giống
hoa Nhật cánh hoa vừa có màu vàng thẫm lại vừa có màu vàng nhạt (Tagetes

36
patul L.). CVT châu Phi, hoa vàng nghệ và vàng hoàng yến (Tagetes erecta
L.).
Bên cạnh việc chơi hoa, trang trí và cúng viếng, cây CVT còn được sử
dụng như một dược phẩm chữa bệnh. Lá và hoa được dùng trong điều trị các
bệnh về đường tiêu hóa, kích thích tuần hoàn máu. Hoa CVT có chứa
nhiều vitamin C, protein và flavonoid [41].
Ngoài nƣớc
CVT rất phổ biến, được trồng ở hầu hết các nước trên thế giới với
nhiều tên gọi khác nhau. Mỗi tên gọi gắn liền với vùng đất sinh ra nó như
CVT châu Phi (African Marigold), CVT Pháp (French Marigold), và nhiều
giống hoa lai khác.
Nghiên cứu tại Yamagata Prefecrural Institute of Public Health, Nhật
(Phytotherapy Research Số 16-2002) ghi nhận dịch chiết bằng metanol từ hoa
Tagetes patula có hoạt tính ức chế được các phản ứng sưng-viêm cấp tính và
kinh niên nơi chuột nhắt và chuột nhà bị sưng phù bằng γ-carrageenin [11].
Nghiên cứu tại Đại học Hamdard, Karachi, Pakistan (Archives of
Pharmacy Research Số 27‒ 2004) về tác dụng của rễ CVT Pháp trên huyết áp
ghi nhận: Dịch chiết bằng metanol từ rễ đã cho các chất citric, malic acid gây
hạ huyết áp và pyridine hydrochloride gây tăng huyết áp cùng một hợp chất
mới 2-hydroxy,5-hydroxymethylfuran [3].
Carotenoid trích từ hoa CVT được sử dụng để bổ sung vào thức ăn nuôi
cá hồi, giúp tạo màu thịt màu cam của cá [5].
Trong Công nghiệp thực phẩm, sắc tố chiết từ hoa CVT cũng được
dùng trong kỹ nghệ nuôi tôm, nghiên cứu tại Đại Học Universidad Autonoma
Metropolitana-Iztapalapa, Mexico (1996) đã so sánh tác dụng tạo màu của
dịch chiết hoa CVT và astaxanthin tổng hợp pha trộn trong thực phẩm nuôi
tôm trắng (giống Panaeus vannamei). Sau 14 ngày cho ăn, tôm nuôi bằng

37

dịch chiết vạn thọ có màu vàng của thịt đẹp hơn astaxanthin gấp nhiều lần, kết
quả cũng cho thấy các carotene trong hoa CVT như lutein và zeaxanthin đã
được chuyển biến thành astaxanthin trong cơ thể tôm. [24].
Một số loài hoa CVT (Tagetes) được dùng trong các công thức nấu ăn
tại châu Mỹ. Trong dân gian Trung Quốc cũng có một số bài thuốc sử dụng
hoa CVT trị bệnh (đau răng, đau mắt, ho gà, khô mắt, mỏi mắt). Tại Ấn Độ,
lá hoa CVT dùng đắp trị mụn nhọt, nước ép từ lá trị đau sưng tai. Hoa trị bệnh
mắt, loét bao tử, thanh lọc máu cho cơ thể [40].
1.3. Giới thiệu về chất màu lutein, lutein ester
1.3.1. Khái niệm về chất màu lutein
1.3.1.1. Cấu tạo phân tử
- Lutein được coi là tiền thân của vitamin A, là dẫn xuất 3,3’-diol
của beta, epsilon-caroten, công thức phân tử là C
40
H
56
O
2
.
- Lutein là một dạng oxy hóa của carotenoid, còn gọi là xanthophyll, cấu
trúc mạch carbon C40 gồm 8 đơn vị isoprene chứa 2 vòng 6 cạnh ở mỗi đầu
phân tử và mạch chính polyene gồm nhiều nối đôi liên hợp, tạo ra nhiều đồng
phân khác nhau đồng thời với 2 nhóm hoạt động hydroxyl gắn ở 2 đầu tạo
tính năng oxy hóa cho phân tử. Lutein trong tự nhiên thường tồn tại ở cấu
hình all-trans [26]
6
7
8
9
10

11
12
13
14
15
15'
14'
13'
12'
11'
19 20
20'
10'
9'
8'
7'
6'
19'
3
4
18
HO
1
1
2
16
17
5
OH
2'

3'
4'
5'
16'17'
18'

Hình 1.1. Cấu tạo phân tử của lutein [38]
1.3.1.2. Tính chất lý-hóa
Tính chất vật lý
- Lutein tồn tại ở dạng bột chảy lỏng có màu vàng cam.

38
- Nhiệt độ nóng chảy cao: 190
o
C.
- Tính tan: là chất màu không phân cực nên không tan trong nước, tan
trong các dung môi không phân cực.
- Độ hấp thụ ánh sáng cao nhất ở bước sóng 445 nm.
- Ảnh hưởng đến độ bền màu trong điều kiện nhiệt độ, ánh sáng, không
khí, acid. Dễ bị oxy hóa mất màu.
Tính chất hóa học
- Nhóm hydroxyl ở hai đầu phân tử lutein hoạt động mạnh, dễ dàng tham
gia vào các phản ứng oxy hóa nên lutein có khả năng oxy hóa mạnh.
- Hệ thống polyen cũng là nguyên nhân làm cho các lutein ở dạng tự
do rất dễ bị oxy hóa và đồng phân hóa bởi các tác nhân ánh sáng, nhiệt độ,
acid. Do đó, cần bảo quản lutein dạng tự do trong khí trơ, chân không, bảo
quản ở nhiệt độ thấp, nên bao kín và tránh ánh sáng mặt trời. [26]
1.3.1.3. Hoạt tính sinh học. Ứng dụng
Tác dụng tạo màu
Màu carotenoid là do nhóm mang màu (chromophore) là hệ thống liên

hợp liên kết đôi C=C. Trong phân tử carotenoid có thể có đến 15 liên kết đôi,
nhưng thường gặp từ 7–11 liên kết đôi. Nhóm mang màu có từ 7 liên kết đôi
trở lên có khả năng hấp thụ ánh sáng ở vùng thấy được và làm cho carotenoid
có màu vàng, cam, đỏ [31]. Chính vì vậy, lutein là chất có khả năng tạo màu
vàng cam nhờ chức năng sinh học của nó. Hệ thống liên kết đôi này gọi là
polyene của carotenoid. Chúng rất dễ bị phân hủy dưới tác động của ánh sáng,
nhiệt độ, oxy và acid (Li et al, 2007).[16]
Chất màu tự nhiên đang có khuynh hướng thay thế dần chất màu nhân
tạo bởi những khả năng vượt trội về đặc tính sinh hóa, đảm bảo an toàn tình
trạng độc hại của chất màu tổng hợp trong thực phẩm hiện nay, đồng thời mở

39
ra nhiều hướng nghiên cứu mới về chất chống oxy hóa cho ngành công
nghiệp dược, mỹ phẩm và khả năng tạo màu trong chăn nuôi. Tình hình khai
thác và sử dụng chất màu tự nhiên ngày càng được quan tâm nghiên cứu.
Trong bài báo cáo về đánh giá hóa chất và kỹ thuật (CTA) của tổ chức
lương thực và thực phẩm (FAO) năm 2004 (Dự thảo lần đầu tiên do Richard
Cantrill chuẩn bị) đã đưa ra phương pháp tách chiết lutein trong dầu nhựa của
cánh hoa CVT bằng dung môi hữu cơ và sử dụng nó như một chất phụ gia bổ
sung chất màu vàng tự nhiên vào trong thực phẩm. [7]
Nhờ đặc tính sinh học có khả năng tạo màu và tan trong hầu hết các
chất béo, trong nghiên cứu lutein được sử dụng bổ sung vào thức ăn chăn nuôi
tạo màu vàng cho da, chân và làm tăng lớp lòng đỏ trứng gà công nghiệp. [4],
[5], [8], [24]
Theo PGS-TS Lã Văn Kính, Viện phó Viện Khoa học Kỹ thuật Nông
nghiệp miền Nam, cho biết những chất tạo màu được phép sử dụng để sản
xuất thức ăn chăn nuôi hiện nay được chiết xuất từ hoa CVT nên khó có khả
năng ảnh hưởng đến sức khỏe người sử dụng.
Khả năng chống oxy hóa
Kiểu đặc trưng của các liên kết đơn và đôi xen kẽ trong khung phân tử,

đồng thời sự có mặt của nhóm hydroxyl ở hai đầu phân tử giúp lutein hấp thụ
năng lượng thừa từ các phân tử khác, giải thích cho tính oxy hóa mạnh của
các carotenoid nói chung và lutein nói riêng trong chức năng sinh học
(Oliver et al., 1998)[16]. Là chất dễ bị oxy hóa, các lutein có khả năng
chống oxy hóa mạnh, đóng vai trò quan trọng đối với sức khỏe con người.
Trên thị trường Châu Âu, lutein được biết đến như một dược phẩm được
sử dụng rộng rãi trong y dược và mỹ phẩm nhờ vào các đặc tính sinh học sẵn
có của nó. Lutein và zeaxanthin được biết đến như một chất chống oxy hóa, ức

40
chế sự peroxy lipid, là tác nhân gây bệnh về võng mạc và bệnh tim mạch, ức
chế sự dày lên của thành động mạch gây đột quỵ, và một số bệnh ung thư,…
Ngoài ra, trong lĩnh vực công nghệ mỹ phẩm, lutein được biết đến với
vai trò bảo vệ da, ngăn chặn sự tổn thương tế bào và chống ung thư da dưới
tác hại của tia UV bằng cách dập tắt oxy đơn phân tử hoặc hóa giải các tác
nhân quang học. [1], [12], [13], [15], [28]
Theo quyết định của thủ tướng chính phủ số 61/2007/QĐ-TTG ngày 07
tháng 05 năm 2007 về việc phê duyệt “Chương trình nghiên cứu khoa học
công nghệ trọng điểm quốc gia phát triển công nghiệp hoá dược đến năm
2020”, trong nội dung 5, đề cập vấn đề nghiên cứu tách chiết lutein,
zeaxanthin từ hoa CVT để làm nguyên liệu bào chế thuốc Vicuva.
Theo nghiên cứu của trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc
gia Hà Nội (2006) hàm lượng lutein được tìm thấy trong nhiều loại rau quả
làm thức ăn hằng ngày và đã được nghiên cứu để ứng dụng làm thuốc chữa
bệnh [30].
Viện Y học Quân sự Việt Nam đưa ra một số các nghiên cứu mới đây
cho thấy, trong lá Đinh Lăng có hàm lượng lutein nhiều nhất trong số các loại
rau xanh.
Trong nước, việc khai thác lutein chỉ mới dừng lại ở mức độ nghiên
cứu về hoạt tính dược học và khả năng tạo màu trong chăn nuôi mà chưa thực

sự quan tâm đến khả năng tạo màu của nó trong thực phẩm.







41
Bảng 1. Hàm lƣợng β-caroten, lutein, lycopen trong một số thực vật [30]
Mẫu
% các chất carotenoid
Mẫu
% các chất carotenoid
β-
caroten
lutein
lycopen
β-
caroten
lutein
lycopen
Xoài
50,41
-
-
Lá đu đủ
57,06
11,86
-

Ớt vàng
28,19
-
9,27
Lá diếp cá
29,58
25,94
-

Hoa hồng
vàng

22,66
18,91
7,54
Lá bí ngô
35,87
23,60
6,50
Hoa tỷ
muội
-
3,44
9,17
Lá ngải
cứu

33,03
12,57
-

Cà chua
20,57
18,83
22,48
Lá đỗ
tương
-
11,44
-
Hoa điệp
17,05
1,85
3,36
Lá rau má
12,47
22,19
-

Rau dền
cơm

50,69
24,66
3,07
Lá rau dệu
52,92
12,50
-
Rau dền
tía

42,29
17,72
-
Lá diễn
42,57
21,61
-
Cần tây

28,86
19,02
-
Lá trầu
35,60
22,96
-
Rau tía
tô
8,58
16,36
-
Lá rau ngót
50,05
13,98
-
Rau bợ
37,99
21,55
-

Lá mướp
đắng

24,64
6,82
-
Lá hành
20,82
33,33
-
Lá đinh
lăng

18,38
50,76
-
Rau đay
19,54
28,99
-
Lá rau sam
55,31
12,78
-
Lá mã đề
49,40
12,10
-
Thịt múi
mít

12,73
14,60
-
Lá đu đủ
57,06
11,86
-
Thịt bí đỏ
52,70
15,21
-


42
1.3.2. Khái niệm về chất màu lutein ester
Lutein ester là chất màu vàng cam trong chất dầu nhựa lutein
(oleoresin) của cánh hoa CVT, tồn tại trong tự nhiên dưới dạng ester của
lutein với các acid béo như acid palmitic (C
16
H
32
O
2
), acid myristic
(C
14
H
28
O
2

), acid stearic (C
18
H
36
O
2
). Trong dịch chiết lutein ester bằng dung
môi, chiếm hơn 80% là carotenoid tổng số, trong đó, lutein chiếm 70–78%,
zeaxanthin (2–9%) và một số carotenoid khác, ngoai ra, còn tìm thấy chất sáp
(14%) và acid béo (1%) trong oleoresin chưa qua chế biến [7].
1.3.2.1. Cấu tạo phân tử của lutein ester
Lutein ester là một dẫn xuất của lutein, có một hoặc nhiều chuỗi axit
béo liên kết với lutein thông qua các nhóm hydroxyl ở hai đầu của lutein.
Trong tự nhiên, lutein tồn tại dưới dạng ester, do đó, cần phải qua bước xà
phòng hóa lutein ester để tạo lutein.
Sự phân bố các ester béo trong hoa CVT chủ yếu là lutein dipalmitate.
Ngoài ra, còn có lutein dimyristate, lutein palmitatestearate, lutein myristate
palmitate, lutein distearate và một lượng nhỏ lutein myristatestearate.[30]






Hình 1.2. Cấu tạo phân tử của lutein ester [30]
1.3.2.2. Tính chất lý-hóa của lutein ester
Tính chất vật lý
- Lutein ester cho sản phẩm ở dạng rắn màu vàng cam.

43

- Không tan trong nước, tan trong chất béo, các dung môi clo hóa như:
chloroform, dichloromethane và các dung môi không phân cực khác.
- Độ hấp thụ ánh sáng cao nhất ở bước sóng 445 nm.
- Giảm độ bền màu trong điều kiện nhiệt độ, ánh sáng, oxy không khí.
Tính chất hóa học
Lutein ester bền hơn, ít bị oxy hóa hơn vì nhóm hydroxyl của lutein bị
bất hoạt hóa;
Tham gia phản ứng xà phòng hóa bằng KOH tạo lutein;
Tham gia phản ứng thủy phân dưới tác dụng của enzyme trong cơ thể
người tạo lutein có hoạt tính chống oxy hóa cao [2].
1.3.2.3. Hoạt tính sinh học. Ứng dụng của lutein ester
Khả năng chống oxy hóa
Lutein ester là một nguồn cung cấp lutein phong phú và cần thiết vì cơ
thể không tự tạo lutein mà tiêu thụ lutein qua các nguồn thực phẩm chứa
lutein ester. Sự chuyển đổi lutein ester tự nhiên thành lutein trong cơ thể làm
tăng nồng độ lutein tại điểm vàng võng mạc, huyết thanh trong cơ thể người,
nhờ hoạt tính chống oxy hóa cao, lutein giúp làm chậm thoái hóa điểm vàng ở
người cao tuổi, giảm khả năng đục thủy tinh thể, tăng nhãn áp, chống các
bệnh thoái hóa như ung thư vú, ung thư ruột kết, ung thư phổi, ung thư dạ
dày,…, cải thiện sức khỏe tim mạch, chống xơ vữa động mạch và đột quỵ.
Tác dụng tạo màu
Có thể xà phòng hóa lutein ester bằng KOH và tinh chế tạo sản phẩm
lutein dạng bột bổ sung chất màu, thành phần dinh dưỡng vào các thực phẩm
như bánh quy giòn từ gạo, cookies và bánh kem xốp, thực phẩm lên men như
bánh mì và sữa chua, các loại đồ uống dinh dưỡng giàu protein, thực phẩm
dinh dưỡng, thực phẩm chức năng; tạo chế phẩm dược phẩm dạng viên nén,

44
viên nang gelatin cứng, viên nang gelatin mềm hoặc trong nhiều trường hợp
pha trộn với các thành phần khác.

Với khả năng bền màu hơn lutein nhờ cấu tạo phân tử, lutein ester tạo
phụ gia ở dạng lỏng có thể bổ sung tạo màu cho các thực phẩm nướng như
bánh mì và các loại bánh nướng,…
Lutein ester tồn tại trong cánh hoa CVT, là nguồn nguyên liệu dễ tìm
và cũng là dược liệu quen thuộc với tất cả mọi người, đã được Hoa Kỳ công
nhận an toàn về sức khỏe.
Bảo vệ da, chống tia UV
Lutein có khả năng hấp thụ một cách chọn lọc năng lượng ánh sáng
xanh như tia UV gây tổn thương da như bỏng da do cháy nắng, kích thích sắc
tố đỏ nâu làm biến màu da, nặng hơn nữa là viêm da và ung thư da.[6]
1.3.3. So sánh khả năng hấp thụ của lutein và lutein ester
Lutein và lutein ester khác nhau về cấu tạo phân tử và khối lượng, dẫn
đến tính chất lý hóa cũng khác nhau, vì thế, khả năng hấp thụ của lutein và
lutein ester cũng không giống nhau. Độ hấp thụ phụ thuộc vào khoảng thời
gian bổ sung, cấu tạo phân tử, thành phần chất béo trong khẩu phần ăn và
chức năng sinh lý của độ tuổi.
- Theo nghiên cứu cho thấy sự hấp thụ lutein phụ thuộc phần lớn vào
khoảng thời gian bổ sung lutein. Tùy thuộc vào liều lượng đưa ra, để đạt được
nồng độ lutein ổn định trong huyết tương có thể mất 6‒ 8 tuần bổ sung lutein
và mất 6 tháng để tăng mật độ sắc tố quang tại điểm vàng của mắt. Do đó, sau
6 tuần có thể xác định được nồng độ lutein trong huyết thanh để so sánh khả
năng hấp thụ của lutein và lutein ester.
- Trong tự nhiên lutein tồn tại ở dạng mono hoặc diesters lutein, làm
giảm hoạt tính dược học của lutein ester, do đó, trong dược phẩm bổ sung
lutein ester: lutein theo tỷ lệ 1:1 hoặc 2:1 bằng các chế phẩm lutein ester dạng

45
viên nang cứng và lutein dạng viên nang mềm. Tỷ lệ bổ sung tính theo giả
thiết thủy phân 100% lutein với sự có mặt của các enzyme thủy phân trong
đường ruột, tuy nhiên, thực tế chỉ thủy phân 95% hàm lượng lutein ester.

- Sự có mặt của chất béo giúp tăng cường khả năng hấp thụ carotenoid
trong đường ruột [J.W. Erdman,1988]. Do đó yêu cầu hàm lượng chất béo cao
(không vượt quá quy định) trong khẩu phần ăn để đẩy mạnh quá trình thủy phân
lutein ester và khả năng hấp thụ lutein trong cơ thể. Theo báo cáo của
Roodenburg et al.(2000) khi tăng hàm lượng chất béo lên 12 lần thì khả năng
hấp thụ lutein từ lutein ester tăng lên gấp đôi [Roodenburg AJ, Leenen R, van
het Hof KH, Weststrate JA and Tijburg LB., 2000]
- Độ tuổi đóng vai trò quan trọng việc hấp thụ lutein vì quá trình lão hóa
ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng hoạt động của men tiêu hóa. Trong một nghiên
cứu của tiến sỹ Johnson E. (2004), đã đưa ra mối liên quan giữa tuổi tác và hàm
lượng lutein trong huyết thanh nhóm người có sử dụng lutein ester. Phát hiện
này cho thấy khả năng thủy phân lutein ester giảm khi tuổi tác càng cao. Đây là
điều kiện để xem xét bổ sung liều lượng lutein cao hơn cho người cao tuổi [2].
1.4. Tổng quan về các phƣơng pháp chiết xuất chất màu tự nhiên
1.4.1. Khái niệm chiết xuất
Chiết xuất là phương pháp dùng một dung môi (đơn hay hỗn hợp) để
tách lấy một chất hay một nhóm các chất từ hỗn hợp cần nghiên cứu. Chiết
xuất nhằm mục đích điều chế hay phân tích.
1.4.2. Cơ chế quá trình chiết xuất
Quá trình chiết xuất bằng dung môi được biết đến như là một quá trình
bao gồm 4 cơ chế vật lý của các quá trình sau đây:
- Sự tương tác của dung môi trong quá trình trao đổi chất trên bề mặt vật
liệu chiết xuất;

46
- Quá trình truyền dung môi bên trong sản phẩm được thực hiện ở thể
lỏng bởi những quá trình khác nhau như: sự mao dẫn, khuếch tán phân tử và
gradient của nồng độ dung môi là động lực cho quá trình này;
- Quá trình truyền chất tan vào dung môi xảy ra ở bên trong sản phẩm,
nó được thực hiện bằng quá trình khuếch tán bên trong vật liệu. Gradient của

nồng độ chất tan là động lực của quá trình này;
- Quá trình vận chuyển chất tan từ bề mặt vật liệu ra ngoài môi trường
dung môi, quá trình này được thực hiện bằng quá trình khuếch tán đối lưu. [34]
1.4.3. Nguyên tắc chiết xuất
Phương pháp chiết xuất là bao gồm việc chọn dung môi, dụng cụ chiết và
cách chiết. Một phương pháp chiết xuất thích hợp chỉ có thể được hoạch định
một khi đã biết rõ thành phần của các chất cần li trích trong cây ra. Mỗi loại hợp
chất có độ hòa tan khác nhau trong từng loại dung môi. Vì vậy, không thể có
một phương pháp chiết xuất chung áp dụng cho tất cả hợp chất thiên nhiên.
Phương pháp cổ điển chiết xuất một hợp chất thiên nhiên là dùng một
dãy dung môi bắt đầu từ không phân cực đến phân cực mạnh để li trích, phân
đoạn các hợp chất ra khỏi hợp chất thiên nhiên. Dựa vào tính phân cực của
dung môi và của các nhóm hợp chất ta có thể dự đoán sự có mặt của các chất
trong mỗi phân đoạn li trích. [36]
1.4.4. Các phƣơng pháp chiết xuất
Chiết gián đoạn:
Theo phương pháp này ta ngâm nguyên liệu vào dung môi. Sau một
thời gian nhất định, khi giữa dung môi và nguyên liệu đạt nồng độ chất cần
thiết ở mức độ cân bằng, tiến hành đổ dung môi cũ ra, thay dung môi mới
vào. Cứ như thế cho đến khi chiết hết chất cần chiết. Phương pháp này có ưu
điểm là đơn giản, dễ thực hiện, không tốn máy móc, thiết bị cũng như chi phí