NGHIÊN cứu THU NHẬN một số CHẤT mẫu có NGUỒN gốc THIÊN NHIÊN và ỨNG DỤNG TRONG CHẾ BIẾN các sản PHẨM mô PHỎNG từ SURIMI

BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGHIÊN CỨU THU NHẬN MỘT SỐ CHẤT MẪU CÓ
NGUỒN GỐC THIÊN NHIÊN VÀ ỨNG DỤNG TRONG CHẾ
BIẾN CÁC SẢN PHẨM MÔ PHỎNG TỪ SURIMI


Học viên: Đỗ Viết Phương
Ngành: CN sau thu hoạch
Mã số: 60.54.10




Nha Trang 2005



MỤC LỤC
MỤC LỤC 1
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN 5
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU 6
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ 8
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 3
1.1. GIỚI THIỆU VỀ CỦ DỀN 3
1.2. GIỚI THIỆU VỀ DÀNH DÀNH 8
1.3. LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH CHIẾT 11

1.4. LÝ THUYẾT CHUNG VỀ PHƯƠNG PHÁP SO MẦU 17
1.5. GIỚI THIỆU VỀ SURIMI VÀ SẢN PHẨM MÔ PHỎNG TỪ SURIMI . 21
1.6. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CÁC CHẤT MẦU TỰ NHIÊN. 27
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32
2.1. ĐỐI TƯNG NGHIÊN CỨU 32
2.1.1. Nguyên liệu để chiết rút chất mầu 32
2.1.2. Nguyên liệu để sản xuất sản phẩm mô phỏng tôm 33
2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 33
2.2.1. Phương pháp phân tích hóa học 33
2.2.2. Phương pháp cảm quan 34
2.2.3. Phương pháp bố trí thí nghiệm 34
2.2.3.1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát 34
2.2.3.2. Quy trình sản xuất sản phẩm tôm mô phỏng 35
2.2.3.3. Bố trí thí nghiệm xác đònh các thông số cho qui trình thu nhận
chất mầu từ tự nhiên 36
2.2.3.4. Bố trí thí nghiệm chọn chế độ sấy nguyên liệu 40
2.2.3.5. Bố trí thí nghiệm chọn chế độ thu nhận chất mầu 41
2.2.3.6. Bố trí thí nghiệm xác đònh ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ bền
của chất mầu 42
2.2.3.7. Bố trí thí nghiệm xác đònh độ liên kết của chất mầu với sản phẩm
43
2.2.3.8. Bố trí thí nghiệm xác đònh độ bám dính của chất mầu với sản
phẩm 44
2.3. THIẾT BỊ VÀ HÓA CHẤT SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN 45
2.3.1. Hóa chất 45
2.3.2. Thiết bò chủ yếu sử dụng trong luận văn 45
2.4. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU 45
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 46
3.1. XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA NGUYÊN LIỆU 46
3.1.1. Thành phần hóa học của củ dền 46

3.1.2. Thành phần hóa học dành dành 47
3.2. XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ THÍCH HP CHO QUÁ TRÌNH CHIẾT
RÚT CHẤT MẦU TỪ CỦ DỀN VÀ QUẢ DÀNH DÀNH 48
3.2.1. Các thông số thích hợp cho quá trình chiết rút chất mầu từ củ dền 48
3.2.1.1. Chọn dung môi chiết chất mầu betacyanin từ củ dền 48
3.2.1.2. Xác đònh tỷ lệ phối trộn ethanol/nước để chiết rút betacyanin từ
củ dền 50
3.2.1.3. Xác đònh tỷ lệ dung môi/nguyên liệu và thời gian chiết 52
3.2.1.4. Xác đònh số lần chiết chất mầu betacyanin từ củ dền 53
3.2.1.5. Xác đònh nhiệt độ sấy nguyên liệu củ dền 55
3.2.1.6. Xác đònh chế độ sấy chất mầu chiết từ củ dền 56
3.2.1.7. Đề xuất quy trình thu nhận chất mầu betacyanin từ củ dền 58
3.2.2. Xác đònh các thông số thích hợp cho quá trình chiết rút chất mầu từ
quả dành dành 60
3.2.2.1. Chọn dung môi chiết chất mầu từ quả dành dành 60
3.2.2.2. Xác đònh tỷ lệ ethanol/nước đối với nguyên liệu dành dành 61
3.2.2.3. Xác đònh tỷ lệ dung môi/nguyên liệu và thời gian chiết đối với
nguyên liệu dành dành 62
3.2.2.4. Xác đònh số lần chiết đối với nguyên liệu dành dành 63
3.2.2.5. Xác đònh nhiệt độ sấy nguyên liệu dành dành 65
3.2.2.6. Xác đònh chế độ sấy chất mầu chiết từ quả dành dành 66
3.2.2.7. Đề xuất quy trình thu nhận crocin từ quả dành dành 68
3.3. THỬ NGHIỆM SỬ DỤNG HỖN HP CHẤT MẦU BETACYANIN VÀ
CROCIN TRONG TẠO MẦU CHO SẢN PHẨM MÔ PHỎNG TÔM 70
3.3.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ bền của chất mầu betacyanin chiết từ
củ dền 70
3.3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ bền mầu của chất mầu crocin chiết từ
quả dành dành 71
3.3.3. Thử nghiệm sử dụng hỗn hợp chất mầu betacyanin và crocin trong tạo
mầu cho sản phẩm tôm surimi 73

3.3.3.1. Phối trộn chất mầu cùng với surimi 73
3.3.3.2. Thử nghiệm tạo mầu cho sản phẩm tôm surimi bằng cánh nhúng
sản phẩm vào hỗn hợp chất mầu 75
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 78
TÀI LIỆU THAM KHẢO 80
PHỤ LUC 1. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH 85
PHỤ LỤC 2. CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 105
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN
NL : Nguyên liệu
TL : Tỷ lệ
DM : Dung môi
OD : Mật độ quang
VSV : Vi sinh vật
TNHH: Trách nhiệm hữu hạn
XNK : Xuất nhập khẩu
VASEP: Hiệp hội chế biến và xuất khẩu Thủy sản Việt Nam
h : Giờ

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
STT Tên bảng Trang
1 Bảng 1.1. Các thông số vật lý của betacyanin và crocin 102
2 Bảng 1.2. Thang điểm đánh giá độ dẻo của surimi 104
3
Bảng 1.3. Mô tả thang điểm cảm quan của sản phẩm chất
mầu (củ dền)
104
4
Bảng 1.4. Bảng cho điểm cảm quan sản phẩm chất mầu (củ
dền) sấy khô ở nhiệt độ 50
0
C
105
5
Bảng 1.5. Bảng cho điểm cảm quan sản phẩm chất mầu (củ
dền) sấy khô ở nhiệt độ 60
0
C
105
6
Bảng 1.6. Bảng cho điểm cảm quan sản phẩm chất mầu (củ
dền) sấy khô ở nhiệt độ 70
0
C
105
7
Bảng 1.7. Bảng cho điểm cảm quan sản phẩm chất mầu (củ

dền) sấy khô ở nhiệt độ 80
0
C
106
8
Bảng 1.8. Mô tả thang điểm cảm quan của sản phẩm chất mầu
(dành dành)
106
9
Bảng 1.9. Bảng cho điểm cảm quan sản phẩm chất mầu
(dành dành) sấy khô ở nhiệt độ 50
0
C
107
10
Bảng 1.10. Bảng cho điểm cảm quan sản phẩm chất mầu
(dành dành) sấy khô ở nhiệt độ 60
0
C
107
11
Bảng 1.11. Bảng cho điểm cảm quan sản phẩm chất mầu
(dành dành) sấy khô ở nhiệt độ 70
0
C
108
12
Bảng 1.12. Bảng cho điểm cảm quan sản phẩm chất mầu
(dành dành) sấy khô ở nhiệt độ 80
0

C
108
13
Bảng 1.13. Hệ số quan trọng của các chỉ tiêu cảm quan sản
phẩm chất mầu từ NL củ dền
108
14
Bảng 1.14. Hệ số quan trọng của các chỉ tiêu cảm quan sản
phẩm chất mầu từ NL dành dành
109
15
Bảng 1.15. Bảng mô tả thang điểm đánh giá cảm quan sản
phẩm tôm surimi
109
16
Bảng 1.16. Chỉ tiêu cảm quan và hệ số quan trọng của tôm
surimi
110
17 Bảng 1.17. Bảng cho điểm cảm quan sản phẩm tôm surimi 111
(không sử dụng chất cầm mầu)
18
Bảng 1.18. Bảng cho điểm cảm quan sản phẩm tôm surimi
(sử dụng alginat làm chất cầm mầu)
111
19
Bảng 1.19. Bảng cho điểm cảm quan sản phẩm tôm surimi
(sử dụng tinh bột biến tính làm chất cầm mầu)
111
20
Bảng 1.20. Bảng cho điểm cảm quan sản phẩm tôm surimi

(sử dụng oligo-chitosan làm chất cầm mầu)
112
21
Bảng 1.21.Quy đònh phân cấp chất lượng thực phẩm theo
TCVN 3215-79
112
22 Bảng 3.1. Thành phần hóa học của củ dền ở Việt Nam 113
23 Bảng 3.2. Thành phần hóa học của dành dành ở Việt Nam 113
24
Bảng 3.3. Kết quả xác đònh chọn dung môi đối với nguyên
liệu củ dền
114
25
Bảng 3.4. Kết quả xác đònh tỷ lệ ethanol/nước để chiết chất
mầu betacyanin từ củ dền
114
26
Bảng 3.5. Kết quả chọn tỷ lệ dung môi/nguyên liệu và theo
thời gian chiết chất mầu từ nguyên liệu củ dền
115
27
Bảng 3.6. Kết quả chọn số lần chiết chất mầu từ nguyên liệu
củ dền
116
28
Bảng 3.7. Kết quả đánh giá cảm quan và xác đònh nhiệt độ
sấy nguyên liệu củ dền
116
29
Bảng 3.8. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ bền của chất mầu

betacyanin
116
30
Bảng 3.9. Kết quả xác đònh chọn dung môi chiết nguyên liệu
quả dành dành
117
31
Bảng 3.10. Kết quả xác đònh tỷ lệ ethanol/nước để chiết chất
mầu crocin từ quả dành dành
117
32
Bảng 3.11. Kết quả chọn tỷ lệ dung môi/nguyên liệu và thời
gian chiết chất mầu từ quả dành dành
118
33
Bảng 3.12. Kết quả chọn số lần chiết chất mầu từ quả dành
dành
119
34
Bảng 3.13. Kết quả đánh giá cảm quan và xác đònh nhiệt độ
sấy nguyên liệu dành dành
119
35
Bảng 3.14. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ bền của chất
mầu crocin
119
36
Bảng 3.15. Ảnh hưởng TL chất mầu đến độ bền đông kết và
độ dẻo surimi
120

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
STT Tên hình Trang
1 Hình1.1. Củ dền ở Việt Nam 11
2
Hình 1.2. Ảnh hưởng của pH đến
max

của phân tử betacyanin

14
3
Hình 1.3. Tương quan giữa pH và bước sóng hấp thụ cực đại
của betacyanin
14
4 Hình 1.4. Công thức cấu tạo của phân tử betacyanin 15
5 Hình 1.5. Hoa dành dành 16
6 Hình 1.6. Quả dành dành 16
7 Hình 1.7. Công thức cấu tạo phân tử crocin 18
8 Hình 1.8. Công thức cấu tạo phân tử crocetin 18
9
Hình 1.9. Quá trình tái kết hợp 6-O-beta-D-glucopyranosyl-
beta-D-glucopyranosyl vào phân tử crocetin
18
10 Hình 1.10: Đồ thò mẫu 27
11
Hình 1.11. Đường cong hấp thụ của dung dòch axeton coban
sunfoxianua (1) và của sắt sunfoxianua (2)

28
12 Hình 1.12. Mối liên hệ giữa bước sóng và mầu 28
13 Hình 2.1. Hình ảnh quả dành dành khô 40
14 Hình 2.2. Hình ảnh củ dền 40
15
Hình 2.3. Cá mối thường Saurida tumbil (Bloch & Schneider,
1975)
41
16 Hình 2.4. Quang phổ kế DR2000 53
17 Hình 2.5. Thiết bò cô quay cân không 53
18 Hình 2.6. Thiết bò sấy lạnh 53
19 Hình 2.7. Tủ sấy thường 53
20 Hình 3.1. Tỷ lệ các thành phần hóa học trong củ dền 54
21 Hình 3.2. Tỷ lệ các thành phần hóa học trong dành dành 55
22
Hình 3.3. Ảnh hưởng của dung môi chiết đến khối lượng chất
mầu betacyanin
56
23
Hình 3.4. Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi ethanol - nước đến
khối lượng chất mầu betacyanin
59
24
Hình 3.5. Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi/nguyên liệu và thời
gian chiết đến khối lượng chất mầu betacyanin
60
25
Hình 3.6. Ảnh hưởng của số lần chiết đến khối lượng chất
mầu betacyanin
62

26 Hình 3.7. Ảnh hưởng nhiệt độ sấy đến khối lượng betacyanin

63
27 Hình 3.8. Đồ thò điểm cảm quan sản phẩm bột mầu betacyanin 65
28
Hình 3.9. Ảnh hưởng của dung môi chiết đến khối lượng chất
mầu crocin
68
29
Hình 3.10. Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi ethanol - nước đến
khối lượng chất mầu crocin
70
30
Hình 3.11. Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi/nguyên liệu và
thời gian chiết đến khối lượng chất mầu crocin
71
31
Hình 3.12. Ảnh hưởng của số lần chiết đến khối lượng chất
mầu crocin
72
32
Hình 3.13. Ảnh hưởng nhiệt độ sấy đến khối lượng chất mầu
crocin
73
33
Hình 3.14. Đồ thò điểm cảm quan sản phẩm bột mầu crocin
từ dành dành
74
34
Hình 3.15. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ bền của chất mầu

betacyanin
78
35
Hình 3.16. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ bền của chất mầu
crocin
80
36
Hình 3.17. Ảnh hưởng của tỷ lệ chất mầu đến độ bền đông
kết
82
37
Hình 3.18. Ảnh hưởng của một số chất phụ gia đến khả năng
giữ mầu của protein
83
38 Hình 3.19. Tôm surimi chưa nhuộm mầu (trước khi hấp) 85
39 Hình 3.20. Tôm surimi đã nhuộm mầu (trước khi hấp) 85
40
Hình 3.21. Tôm surimi nhuộm mầu
không bổ sung phụ gia
(sau khi hấp)
85
41
Hình 3.22. Tôm surimi nhuộm mầu có bổ sung alginat (sau
khi hấp)
85
42
Hình 3.23. Tôm surimi nhuộm mầu và bổ sung tinh bột (sau
khi hấp)
85
43

Hình 3.24. Tôm surimi nhuộm mầu có bổ sung oligo-
chitosan
(sau khi hấp)
85


1
MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây việc nghiên cứu chế biến surimi (chất nền
protein) từ cơ thòt của các lọai cá tạp có giá trò kinh tế thấp đang được nhiều nhà
chế biến và ngành Thủy sản hết sức quan tâm. Surimi thường có mầu trắng,
không mùi do vậy từ surimi người ta có thể chế biến thành các sản phẩm mô
phỏng có giá trò kinh tế cao như giả tôm, giả cua, … Vì vậy Bộ Thủy sản (nay là
Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn) đã đề xuất “Chương trình chế biến các
sản phẩm có giá trò gia tăng” nhằm tăng cường nghiên cứu chế biến và xuất khẩu
các sản phẩm mô phỏng được chế biến từ các loại cá kém giá trò kinh tế.
Do đặc tính mầu trắng nên khi sản xuất các sản phẩm mô phỏng từ surimi
người ta thường phải sử dụng các chất mầu nhân tạo để làm cho sản phẩm mô
phỏng có mầu sắc giống với sản phẩm tự nhiên. Tuy vậy việc sử dụng chất mầu
nhân tạo cũng làm nảy sinh các vấn đề về Vệ sinh an toàn thực phẩm như tăng
nguy co gây ung thư đối với người sử dụng. Từ năm 1979 các nhà khoa học đã
chính thức công nhận sự độc hại của chất mầu thực phẩm nhân tạo. Vì thế việc
nghiên cứu sử dụng các chất mầu có nguồn gốc từ tự nhiên thay thế cho chất mầu
nhân tạo bổ sung vào surimi là một hướng nghiên cứu cần thiết.
Nhiều nghiên cứu về thực vật cho thấy trong rau, quả, củ thường chứa các
chất mầu thực phẩm tự nhiên không độc hại với con người, chẳng hạn trong gấc,
cà rốt, củ dền hay một số loại thực vật khác thường có chứa các nhóm chất:
carotenoid, anthocyanin - những chất này có gam mầu từ vàng da cam đến đỏ rất
giống với mầu sắc của sản phẩm mô phỏng tôm hay cua. Vì thế việc nghiên cứu
thu nhận các chất này để sử dụng trong chế biến surimi các sản phẩm mô phỏng

tôm, cua là hướng nghiên cứu cần được quan tâm. Từ thực tế đó đề tài: “Nghiên
cứu thu nhận một số chất mầu có nguồn gốc thiên nhiên và ứng dụng trong chế
biến các sản phẩm mô phỏng từ surimi” là một hướng nghiên cứu cần thiết.
2
Mục đích của đề tài
Sản xuất chất mầu có nguồn gốc từ tự nhiên để sử dụng thay thế cho các
chất mầu nhân tạo trong chế biến các sản phẩm mô phỏng tôm, cua và ghẹ từ
surimi cá tạp.
Nội dung nghiên cứu
1) Nghiên cứu thu nhận các chất mầu từ củ dền, quả dành dành và một số
loại thực vật khác.
2) Thử nghiệm sản xuất chất mầu tự nhiên dùng cho sản xuất sản phẩm mô
phỏng tôm, cua hay ghẹ từ surimi.
3) Đề xuất quy trình sản xuất chất mầu tự nhiên và đánh giá khả năng sử
dụng chất mầu trong lónh vực sản xuất sản phẩm mô phỏng tôm, cua hay ghẹ từ
surimi.
Ý nghóa khoa học của đề tài
Các kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ là các số liệu thực tế phục vụ cho công
tác nghiên cứu và giảng dạy về lónh vực chế biến các sản phẩm có giá trò gia
tăng. Mặt khác, thành công của đề tài còn mở ra một hướng nghiên cứu mới -
nghiên cứu thu nhận chất mầu từ tự nhiên để dùng trong công nghiệp thực phẩm.
Ý nghóa thực tiễn của đề tài
Thành công của đề tài sẽ là cơ sở để sản xuất các chất mầu thực phẩm có
nguồn gốc tự nhiên thay thế các chất mầu nhân tạo sử dụng trong lónh vực sản
xuất các sản phẩm mô phỏng từ surimi và các lónh vực khác.
3
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. GIỚI THIỆU VỀ CỦ DỀN
Củ dền là cách gọi của người Việt Nam để chỉ một loại rau ôn đới có tên
tiếng anh là Beetroot, hay còn được gọi là Beet. Ngoài ra có một số loại nhóm

Beet: Spinach Beet, Sea Beet, Garden Beet, White Beet dùng để ăn lá, Sugar
beet để chế biến đường, Mangel Wurzel để nuôi gia súc.
Củ dền có tên khoa học: Beta vulgaris L, tên tiếng anh là Beetroots
(Hình 1.1), thuộc họ Rau muối (Chenopodiaceae).






Hình 1.1. Củ dền ở Việt Nam
Củ dền (hay còn gọi củ cải đường) có củ hình hơi tròn, mầu tím đỏ sẫm. Củ
dền thuộc lọai cây thảo có rễ phồng thành củ nạc, ngọt, mầu đỏ thẫm. Thân đứng
có vằn, ít phân nhánh. Lá hình trứng, mầu lục có mép lượn sóng. Hoa mầu lục
nhạt, mọc thành bông khá dài. Củ dền có nguồn gốc từ cây hoang dại, mọc ven
vùng bờ biển Châu Âu, Bắc Phi và Châu Á (nhiều nhất ở Ấn Độ) và tìm thấy
nhiều ở vùng đầm lầy nước Anh.
Củ dền là lọai thực vật được du nhập vào Việt Nam từ thời Pháp thuộc và
lần đầu tiên trồng ở vùng đất pha cát thuộc tỉnh Ninh Bình nhưng cây kém phát
triển. Ở miền Nam, cây mọc tốt ở các vùng có khí hậu mát. Vì vậy, củ dền được
trồng nhiều ở Đà Lạt.
4
Người ta đã biết trong củ dền có các loại vitamin A, B, C, PP; đường; các
chất khoáng như: K (chỉ thua men bia), Mg, P, Rb, Ca, Fe, Cu, Br, Zn, Mn và các
acid amin: asparagin, betain, glutamin … Mầu đỏ của củ dền là do chất
betacyanin. Đây là những hợp chất có khả năng hòa tan tốt trong nước và cho
mầu đỏ thẫm. Mầu của anthocyanin rất phong phú từ vàng cho đến đỏ thẫm, phụ
thuộc rất nhiều vào pH.
Củ dền là loại rau bổ dưỡng, có khả năng cung cấp năng lượng, kích thích ăn
ngon miệng, giải nhiệt và lợi tiểu. Nó là rau tốt cho người thiếu ngủ, thiếu

khoáng, cho người bệnh thần kinh, viêm dây thần kinh, bệnh lao và cả bệnh ung
thư; rất có ích khi có dòch cúm nhưng không dùng cho người bò đái đường.
Củ dền cũng được sử dụng như các loại củ khác để xào với thòt hay nấu canh
hoặc hầm với xương.
Trong Y học dân tộc, củ dền được xem như có vò ngọt, hơi đắng, tính hàn, có
tác dụng thông lâm, khai vò, mạnh tỳ, hạ khí, bổ nội tạng, làm thông huyết mạch,
khỏi đau đầu, … Để chữa bệnh ôn nhiệt sốt cao, giã củ dền vắt lấy nước cốt uống
để giải khát và hạ nhiệt. Ngoài ra củ dền còn dùng để chữa bệnh kiết lỵ và đại
tiện ra máu bằng cách giã củ dền vắt lấy nước cốt uống [8].
Các chất mầu có trong củ dền
Chất mầu chủ yếu có trong củ dền là betalain (bao gồm betacyanin và
betaxanthin) [45]. Không giống như 3 loại sắc tố (chlorophyll, carotenoid,
flavonoid), betalain là chất có mầu đỏ tía giống như mầu của trái cây xương rồng
hay là mầu của quả lê gai.
5
Hầu hết những loại cây có mầu đỏ là do có sắc tố carotenoid và flavonoid.
Còn mầu đỏ trong trái cây: quả (dâu, nho) là do sắc tố anthocyanin (một loại
trong họ sắc tố flavonoid). Betalain cũng là sắc tố thuộc nhóm flavonoid nhưng
những cây nào có chứa anthocyanin thì không có mặt betalain và ngược lại. Như
vậy trong một loại cây trồng không cùng lúc có cả hai sắc tố anthocyanin và
betalain [50], [52].
Đặc điểm của sắc tố betalain [42], [49]
Betalain là một alkaloid chỉ tìm thấy trong các loại cây thuộc họ
Caryophyllales. Betalain có thể được phân thành: betacyanin và betaxanthin.
- Betacyanin hấp thụ bước sóng 535 – 550 nm, gồm hai lọai: amaranthin và
betanin.
- Betaxanthin có mầu vàng, hấp thụ bước sóng 475 – 480 nm, gồm:
vulgaxanthin and miraxanthin.
Cả hai sắc tố betacyanin và betaxanthin đều tan tốt trong nước [45].
Betacyanin chiếm khoảng 75-95% tổng hàm lượng chất mầu có trong củ dền. Và

hàm lượng betacyanin trong củ dền khoảng 75-80 mg/100g nguyên liệu tươi [33].
Betacyanin cũng là một anthocyan hòa tan tốt trong nước. Chúng có dãy mầu từ
tím đến xanh và đỏ. Betacyanin có mầu thay đổi tùy thuộc vào pH. Trong môi
trường acid nó cho mầu đỏ chói, trong môi trường kiềm thì lại có mầu xanh. Sở dó
chúng có tính chất trên là vì trong phân tử betacyanin có nhóm COOH và nhóm
NH
2
nên có 4 giá trò pK
a
vì thế mầu thay đổi theo pH [45], [33].
Theo nghiên cứu của “GROUP NUMBER W6” thì pH có thể làm thay đổi
bước sóng hấp thụ cực đại của phân tử betacyanin vì thế betacyanin có mầu sắc
thay đổi tùy thuộc vào pH (Hình 1.2 và hình 1.3).
6

Hình 1.2. Ảnh hưởng của pH đến
max

của phân tử chất mầu betacyanin









Hình 1.3. Tương quan giữa pH và bước sóng hấp thụ cực đại của chất mầu
betacyanin

0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
350 400 450 500 550 600 650 700
W avelengt h ( nm)
537
539
5 3 6
5 3 4
544
1 (537)

2 (539)

3 (53
6)

4 (534)

5 (544)

(1) pH = 5

(2) pH = 7
(3) pH = 3
(4) pH = 2

(5) pH = 9
Inorganic
y = 1.878x + 527.63
R
2
= 0.9871
Organic
y = 1.2805x + 531.34
R
2
= 0.9272
Literature
y = 1.4459x + 530.62
R
2
= 0.9792
528
530
532
534
536
538
540
542
544

546
548
0 2 4 6 8 10
pH
W avelength (nm )
7
Công thức phân tử và công thức cấu tạo của betacyanin
Công thức phân tử của betacyanin: C
24
H
24
O
14
N
2

Công thức cấu tạo:

Hình 1.4. Công thức cấu tạo của phân tử betacyanin
Một số thông số vật lý của betacyanin
- Bước sóng hấp thụ:

= 535 – 550 (nm).
- Trọng lượng phân tử (molecular weight): M = 564 (g.mol
-1
).
- Hệ số hấp thụ khối: E
1cm
1% = 1120 (L.g
-1

.cm
-1
).
- Hệ số hấp thụ phân tử:

= 60000 (L.mol
-1
.cm
-1
).


8
1.2. GIỚI THIỆU VỀ DÀNH DÀNH





Hình 1.5. Hoa dành dành





Hình 1.6. Quả dành dành
Dành dành có hai loại: Dành dành hoa kép và Dành dành hoa đơn.
- Dành Dành hoa kép (Bạch Thiên Lương), tên khoa học: Gardenia florida
L. Họ Rubiaceae.
- Dành Dành hoa đơn (Dành dành, chi tử, thủy hoàng chi, mác làng cương

(dân tộc Tày), tên khoa học: Gardenia jasminoides Ellis. Họ Rubiaceae.
Loại sơn chi tử, tên khoa học: Gardenia stenophyllus Merr. Họ Rubiaceae.
Mô tả
Cây nhỏ, thân thẳng, nhẵn, xanh tốt quanh năm, cao 1 ÷ 2m. Lá mọc đối hay
mọc vòng 3 cái một, nhẵn bóng. Lá kèn to bao quanh thân, mặt trên sẫm bóng.
Hoa to, mọc riêng lẻ ở đầu cành, không cuốn, cánh hoa trắng sau vàng rất thơm.
Quả hình trứng, có cạnh lồi, có 6 ÷ 9 góc. Quả có mầu vàng khi chín có mầu vàng
cam, nhiều hạt, mùi thơm.
9
Phân bố
Cây mọc hoang ở những nơi gần nước, thường gặp ở miền núi chỗ ẩm mát
và có bóng râm như ven suối, bờ hồ lớn. Cây phân bố chủ yếu ở các tỉnh phía
Bắc. Hoa nở vào tháng 3 đến tháng 5. Quả hái vào tháng 8 đến tháng 11 khi chín
già, ngắt bỏ cuống rồi phơi hoặc sấy khô (gọi là chi tử). Quả lấy thòt, quả chín
nhuộm vải vàng, nấu xôi nếu không có gấc, làm bánh xu xuê.
Theo y học phương đông hạt dành dành có tác dụng: Lợi tiểu, lợi mật;
Thanh nhiệt, hạ sốt; Cầm máu, kháng sinh, kháng viêm. Do vậy dùng để điều trò:
- Chữa sốt, họng đau, miệng khát.
- Chữa bệnh vàng da, vàng mắt.
- Chữa thổ huyết, chữa chảy máu cam, đại tiện ra máu.
- Chữa bí tiểu, tiểu tiện khó khăn [51], [57], [59], [60], [54].
Giới thiệu chung về chất mầu có trong dành dành
Quả dành dành có chứa chất mầu tự nhiên đẹp mắt, không độc hại đó là
Crocin. Crocin là một carotenoid, do trong phân tử có chứa nhiều nhóm ưa nước
(-OH), các nhóm này phân cực rất mạnh nên làm cho crocin hòa tan vô hạn trong
nước và được tìm thấy chủ yếu trong quả dành dành (Gardenia jasminoides Ellis).
Ở nồng độ 20 ppm crocin có hoạt tính chống oxy hóa gần như BHA [44]. Crocin
khi bò thủy phân sẽ tạo ra phân tử crocetin. Crocetin có hoạt tính chống oxy hóa
mạnh hơn crocin và bền nhiệt hơn.
Công thức phân tử và công thức cấu tạo của crocin

Công thức phân tử crocin: C
44
H
64
O
24

10
Công thức cấu tạo:

Hình 1.7. Công thức cấu tạo phân tử crocin

Hình 1.8. Công thức cấu tạo phân tử crocetin

Hình 1.9. Quá trình tái kết hợp 6-O-beta-D-glucopyranosyl-beta-D-
glucopyranosyl vào phân tử crocetin
11
Một số thông số vật lý của crocin
- Nhiệt độ nóng chảy 186
0
C.
- Bước sóng hấp thụ:

= 440 - 444 (nm).
- Bước sóng hấp thụ cực đại
max

= 442 (nm)
- Trọng lượng phân tử (molecular weight): M = 976 (g.mol
-1

).
- Hệ số hấp thụ khối: E
1cm
1% = 128 (L.g
-1
.cm
-1
).
- Hệ số hấp thụ phân tử:

= 12515 (L.mol
-1
.cm
-1
).
1.3. LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH CHIẾT [19], [7], [11], [14]
Chiết là quá trình chuyển chất cần chiết rút trong nguyên liệu vào dung môi
được thực hiện bằng khuếch tán phân tử và khuếch tán đối lưu.
Khuếch tán phân tử
Là sự chuyển vật chất cần chiết rút từ pha này sang pha khác do sự chuyển
động nhiệt hỗn loạn trong môi trường lỏng tónh. Trước hết là ở bề mặt của 2 loại
dòch thể, ở hai bên của mặt tiếp xúc, số phân tử bên chất cần chiết tương đối
nhiều (vùng đậm đặc) và số phân tử của bên chất cần chiết tương đối ít (vùng
tương đối loãng), lúc này tạo ra sự chênh lệch nồng độ chất cần chiết.
Sự chênh lệch về nồng độ càng lớn thì lực khuếch tán của phân tử chất cần
chiết từ vùng nồng độ cao tới vùng nồng thấp càng lớn. Bề mặt khuếch tán càng
lớn thì vật chất khuếch tán theo hướng này trong một đơn vò thời gian càng nhiều.
Khuếch tán phân tử tuân theo đònh luật Fick:

d

dm
= - D.F.
dx
dc

12
Trong đó :

d
dm
: tốc độ hoà tan chất cần chiết.
D : hệ số khuếch tán.
F : diện tích tiếp xúc giữa chất cần chiết và dung môi.
dx
dc
: Gradien nồng độ.
Hệ số khuếch tán D là lượng vật chất đi qua một đơn vò thời gian khi
Gradien nồng độ bằng 1. Hệ số khuếch tán thay đổi theo nhiệt độ, độ nhớt của
dung môi và độ lớn của phân tử, có thể dùng công thức của Anhxtanh để biểu thò:
D = -
M
r
TK
.
.
6
.


Trong đó :

K : hằng số khuếch tán
M : độ dính của chất môi giới (dung môi)
T : nhiệt độ tuyệt đối
r : bán kính phân tử khuếch tán
Khuếch tán đối lưu
Là sự vận chuyển vật chất từ môi trường này sang môi trường khác trong
dòng chuyển động của chất lỏng ở chế độ chảy xoáy. Khuếch tán đối lưu là hình
thái di chuyển vật chất trong dung dòch ở phạm vi nhỏ. Khuếch tán đối lưu tuân
theo đònh luật Sucarep, theo đònh luật này thì lượng vật chất đi từ bề mặt phân
chia vào môi trường tiếp thu tỷ lệ với bề mặt phân chia pha F và thời gian

d và
độ chênh lệch nồng độ dx .
13
Phương trình cơ bản về khuếch tán đối lưu :


d
dm
= -

.F.
dc

dm
,
dc
,

d

, F cũng có ý nghóa giống như trong công thức khuếch tán phân
tử ở trên;

là đại lượng biểu thò hằng số tốc độ khuếch tán đối lưu.
Hệ số tốc độ khuếch tán đối lưu là biểu thò lượng vật chất di chuyển khi
chênh lệch về nồng độ trên một đơn vò diện tích bề mặt và trong một đơn vò thời
gian (ở đây là lượng chất cần chiết).
Trong khuếch tán phân tử sự di chuyển vật chất là nhờ vào động năng của
chuyển động nhiệt phân tử. Trong khuếch tán đối lưu sự di chuyển vật chất là nhờ
năng lượng bên ngoài dẫn tới.
Khuếch tán phân tử và khuếch tán đối lưu gọi là khuếch tán nồng độ vì động
lực của quá trình khuếch tán là do chênh lệch nồng độ.
Các yếu tố ảnh hưởng quá trình chiết
- Sự chênh lệch nồng độ chất cần chiết ở trong nguyên liệu và dung môi
phải lớn
Khi chênh lệch nồng độ lớn, lượng chất chiết tăng, thời gian chiết giảm.
Muốn tạo điều kiện cho sự chênh lệch nồng độ lớn phải tạo ra những yếu tố sau :
* Nguyên liệu chiết phải có lực hút nhỏ nhất đối với dung môi để tạo ra
nồng độ chất cần chiết trong dung môi phía trong nguyên liệu càng cao để quá
trình khuếch tán các phân tử chất cần chiết đi ra càng mạnh.
* Tỷ lệ dung môi trên nguyên liệu phải lớn. Tuy nhiên chỉ ở mức độ nhất
đònh hợp lý, nếu tỷ lệ quá lớn làm cho nồng độ chất cần chiết trong dung dòch
chiết rút được thấp, gây khó khăn cồng kềnh trong sản xuất (kéo dài thời gian
đuổi dung môi).
Lợi dụng nguyên lý ngược dòng để tạo ra sự chênh lệch nồng độ lớn (trong
chiết liên tục) hay thay đổi dung môi chiết nhiều lần (trong chiết gián đoạn).
14
- Hình thái, tính chất và cấu tạo của tổ chức nguyên liệu
Mức độ phá vỡ cấu trúc tế bào là yếu tố cơ bản thúc đẩy quá trình chiết
nhanh chóng và hoàn toàn bằng dung môi hữu cơ. Mức độ phá vỡ cấu trúc tế bào

càng nhiều thì sự tiếp xúc giữa chất cần chiết và dung môi càng tăng nên rút được
thời gian chiết và chiết được triệt để hơn.
Kích thước nguyên liệu cũng gây ảnh hưởng đến quá trình chiết. Kích thước
càng nhỏ thì diện tích tiếp xúc giữa nguyên liệu và dung môi càng tăng, hiệu suất
chiết tăng. Tuy nhiên cũng nhỏ tới mức nhất đònh vì quá nhỏ nguyên liệu dễ bò
vón lại các hạt mòn lắng đọng trên các lớp nguyên liệu. Mặt khác nguyên liệu
quá nhỏ nó bò cuốn vào dung dòch chiết gây khó khăn cho quá trình xử lý dung
dòch chiết sau khi chiết.
Tính chất của nguyên liệu cũng gây ảnh hưởng lớn đến hiệu suất chiết. Khi
chiết nếu độ ẩm nguyên liệu giảm, tốc độ chiết tăng lên.
- Ảnh hưởng của nhiệt độ, thời gian chiết
Nhiệt độ có tác dụng tăng tốc độ khuếch tán và giảm độ nhớt, phần tử chất
hoà tan chuyển động dễ dàng khi khuếch tán giữa các phân tử dung môi, tuy
nhiên nhiệt độ là một yếu tố có giới hạn, vì nhiệt độ quá cao có thể xảy ra các
phản ứng khác không cần thiết gây khó khăn cho quá trình công nghệ.
Khi thời gian tăng lên thì lượng chất khuếch tán tăng, nhưng thời gian phải
có giới hạn, khi đã đạt được mức độ trích ly cao nhất nếu kéo dài thời gian sẽ
không mang lại hiệu quả kinh tế.
- Dung môi chiết
Dung môi dùng để tách chiết chất mầu cần phải thoả mãn các yêu cầu sau:
- Dung môi chỉ hoà tan chất cần chiết với bất kỳ tỷ lệ nào hay nói cách khác
có tính hoà tan chọn lọc, tức là hoà tan tốt các chất cần chiết mà không được hoà
tan hoặc hoà tan rất ít các chất khác.
15
- Dung môi phải có thành phần hoá học ổn đònh không gây phản ứng phụ
với nguyên liệu.
- Dung môi không bò biến đổi thành phần khi bảo quản.
- Dung môi có nhiệt độ sôi thấp để dễ dàng tách dung môi ra khỏi chất cần
chiết sau khi chiết. Sau khi tách chiết không để lại mùi vò lạ.
- Dung môi không độc hại ảnh hưởng tới sức khoẻ con người, ảnh hưởng tới

chất lượng sản phẩm.
- Dung môi khó cháy nổ, an toàn trong sản xuất.
- Dung môi không ăn mòn thiết bò chiết.
•- Rẻ tiền, dễ kiếm, có khả năng sử dụng quy mô công nghiệp
Hiện tại chưa có dung môi nào đáp ứng được tất cả các điều kiện trên nhưng
tuỳ theo điều kiện sản xuất mà ta chọn dung môi chiết tốt nhất.
Các phương pháp chiết
- Phương pháp chiết gián đoạn
Theo phương pháp này ta ngâm nguyên liệu vào dung môi, sau thời gian
nhất đònh giữa dung môi và nguyên liệu đạt nồng độ chất cần chiết ở mức cân
bằng, tiến hành đổ dòch chiết ra thay dung môi mới vào. Cứ như thế cho tới sạch.
Đặt :
q: hàm lượng chất cần chiết trong nguyên liệu (kg)
m: lượng dung dòch rút lần thứ nhất (lít)
a: lượng dung dòch rút còn lại trong nguyên liệu (lít)
Hàm lượng chất cần chiết q
1
rút được trong nguyên liệu lần thứ nhất :
q
1
=
a
m
aq

.
(kg)