nghiên cứu sản xuất chế phẩm chlorophyll từ lá bắp và thử nghiệm sử dụng trong sản xuất trà hòa tan

i

BỘ GIÁO VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG



NGUYỄN THANH QUẢNG



NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT
CHẾ PHẨM CHLOROPHYLL TỪ
LÁ BẮP VÀ THỬ NGHIỆM SỬ DỤNG
TRONG SẢN XUẤT TRÀ HÒA TAN



LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT





Nha Trang - 2014
ii

BỘ GIÁO VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

NGUYỄN THANH QUẢNG



NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT
CHẾ PHẨM CHLOROPHYLL TỪ
LÁ BẮP VÀ THỬ NGHIỆM SỬ DỤNG
TRONG SẢN XUẤT TRÀ HÒA TAN



LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT


Chuyên ngành : Công nghệ sau thu hoạch
Mã số : 60540104
Người hướng dẫn khoa học: TS. Vũ Ngọc Bội
PGS. TS. Trần Thị Thanh Vân

Khánh Hòa - 2014
i

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi được hoàn thành
dưới sự tài trợ của đề tài: “Xây dựng quy trình chiết xuất, sản xuất đồ uống giàu
polyphenol, chlorophyll từ cây bắp”. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là
trung thực và chưa từng được công bố trong các công trình khác.

Tác giả luận văn

Nguyễn Thanh Quảng




ii


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành Luận văn này
Trước hết tôi xin gửi tới Ban Giám hiệu Trường Đại học Nha Trang,
Ban Chủ nhiệm Khoa Công nghệ Thực phẩm và Khoa Sau đại học sự kính
trọng, niềm tự hào được học tập và nghiên cứu tại trường trong những năm qua.
Sự biết ơn sâu sắc nhất tôi xin được giành cho thầy: TS. Vũ Ngọc Bội -
Trưởng khoa Công nghệ Thực phẩm và PGS. TS. Trần Thị Thanh Vân -Trưởng
phòng Hóa phân tích và Triển khai Công nghệ - Viện Nghiên cứu và Ứng dụng
Công nghệ Nha Trang đã tận tình hướng dẫn và động viên tôi trong suốt quá
trình thực hiện luận văn.
Xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Ban Giám hiệu Trường Cao đẳng Kinh
tế - Kỹ thuật Quảng Nam, lãnh đạo khoa Nông nghiệp, Tài nguyên và Môi
trường đã tạo điều kiện và cho phép tôi được đi học để nâng cao trình độ.
Xin cảm ơn quý thầy cô giáo trong khoa Công nghệ Thực phẩm và các cán
bộ - phòng Hóa phân tích và Triển khai Công nghệ - Viện Nghiên cứu và Ứng
dụng Công nghệ Nha Trang đã tận tình giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong
suốt thời gian qua.
Xin cảm ơn các thầy cô phản biện đã cho tôi những lời khuyên quí báu để

công trình nghiên cứu được hoàn thành có chất lượng.
Xin cảm ơn ThS. Đặng Xuân Cường - Viện Nghiên cứu và Ứng dụng
công nghệ Nha Trang đã luôn động viên, hỗ trợ nhiệt tình, cung cấp tài liệu
và hỗ trợ kinh phí thực hiện đề tài nghiên cứu này từ nguồn kinh phí thực
hiện đề tài: “Xây dựng quy trình chiết xuất, sản xuất đồ uống giàu
polyphenol, chlorophyll từ cây bắp”.
Đặc biệt xin được ghi nhớ tình cảm, sự giúp đỡ của gia đình và bạn bè
luôn luôn chia sẻ kịp thời cùng tôi trong quá trình nghiên cứu.

iii

MỤC LỤC
MỤC LỤC i
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT v
DANH MỤC CÁC BẢNG vi
DANH MỤC CÁC HÌNH viii
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN 3
1.1. TỔNG QUAN VỀ CÂY BẮP (NGÔ) 3
1.1.1. Đặc điểm sinh học 3
1.1.2. Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của cây bắp 4
1.1.3. Sản lượng bắp trong nước và trên thế giới 7
1.2. TỔNG QUAN VỀ CHLOROPHYLL 8
1.2.1. Giới thiệu chung về chlorophyll 8
1.2.2. Cấu trúc hóa học và đặc tính của chlorophyll 9
1.2.3. Vai trò của chlorophyll 18
1.2.4. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng chlorophyll 22
1.2.5. Các phương pháp xác định chlorophyll 23
1.3. KỸ THUẬT SẤY PHUN 26
1.3.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của thiết bị sấy phun 28

1.3.2. Các biến đổi của sản phẩm trong quá trình sấy phun 32
1.3.3. Một số loại chất mang dùng trong thực phẩm 34
1.3.4. Một số nghiên cứu ứng dụng sấy phun trong thực phẩm 36
1.4. TRÀ HÒA TAN 39
1.4.1. Giới thiệu chung 39
1.4.2. Một số sản phẩm trên thị trường 39
1.4.3. Bao bì sử dụng đối với sản phẩm trà hòa tan 40
CHƯƠNG II. NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 42
2.1. NGUYÊN VẬT LIỆU 42
2.1.1. Nguyên liệu 42
2.1.2. Các phụ gia sử dụng 42
2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 42
iv

2.2.1. Phương pháp phân tích hóa học 42
2.2.2. Phương pháp phân tích vi sinh 45
2.2.3. Phương pháp phân tích cảm quan 45
2.2.4. Phương pháp bố trí thí nghiệm 46
2.3. HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ 54
2.4. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU 54
CHƯƠNG III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 55
3.1. CHIẾT RÚT CHLOROPHYLL TỪ LÁ BẮP 55
3.2. XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ THÍCH HỢP CHO QUÁ TRÌNH SẤY PHUN
THU NHẬN CHẾ PHẨM CHLOROPHYLL 57
3.2.1. Xác định chất mang 57
3.2.2. Xác định nhiệt độ không khí đầu vào 62
3.2.3. Xác định tỷ lệ maltodextrin 67
3.2.4. Xác định áp suất khí nén 74
3.2.5. Xác định tốc độ bơm dịch 78
3.2.6. Sản xuất thử chế phẩm chlorophyll và đánh giá chất lượng chế phẩm 83

3.3. THỬ NGHIỆM SỬ DỤNG CHẾ PHẨM CHLOROPHYLL TRONG SẢN XUẤT
TRÀ HÒA TAN 85
3.3.1. Xác định tỷ lệ đường aspartam 85
3.3.2. Xác định tỷ lệ bổ sung ascorbic acid thích hợp 86
3.4. ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH SẢN XUẤT TRÀ HÒA TAN TỪ CHẾ PHẨM
CHLOROPHYL LÁ BẮP VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM 88
3.4.1. Đề xuất quy trình sản xuất trà hòa tan từ chế phẩm chlorophyll lá bắp 88
3.4.2. Sản xuất thử sản phẩm trà hòa tan và đánh giá chất lượng sản phẩm 89
3.5. SỰ THAY ĐỔI CHẤT LƯỢNG CỦA CHẾ PHẨM CHLOROPHYLL THEO THỜI
GIAN BẢO QUẢN 92
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 98
TÀI LIỆU THAM KHẢO 100
PHỤ LỤC 110


v


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

a
w
: Hoạt độ nước
C : Carbon
Chl
DW
: Chlorophyll
: dry weight (chất khô)
DE : Dextrose Equivalent
DPPH : 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl

DT : Dextrose
EE : Encapsulation efficiency
FAO : Food and Agriculture Organization
HPLC : High Performance Liquid Chromatography
IGC : International Grains Council
MD : Maltodextrin
PE : Polyethylene
RP : Hoạt tính khử sắt (reducing power activity)
TAA : Hoạt tính chống oxy hóa tổng (total antioxidant activity)
TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam
UV : Untraviolet
UV-Vis

: Ultraviolet visible
vi

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Thành phần hóa học cây bắp (%) 5
Bảng 1.2. Thành phần hoá học của hạt ngô và các phụ phẩm khác 6
Bảng 1.3. Hàm lượng chlorophyll trong một số loại thực vật tươi 9
Bảng 1.4: Nồng độ chlorophyll được tính theo công thức tương ứng với các dung môi và
phương pháp khác nhau 26
Bảng 1.5. Các chất bao gói cho sự bao gói các thành phần thực phẩm 34
Bảng 1.6. Các nghiên cứu sấy phun về các loại thịt quả 37
Bảng 2.1. Các phương pháp định tính một số thành phần hóa thực vật trong dịch chiết
chlorophyll 43
Bảng 3.1. Kết quả phân tích một số chỉ tiêu chất lượng của dịch chiết chlorophyll từ lá bắp cô
đặc 56
Bảng 3.2. Kết quả phân tích sơ bộ một số thành phần hóa thực vật của dịch chiết chlorophyll từ
lá bắp cô đặc 56

Bảng 3.3. Kết quả đánh giá một số chỉ tiêu chất lượng chế phẩm chlorophyll sau sấy
57
Bảng 3.4. Kết quả đánh giá một số chỉ tiêu chất lượng chế phẩm chlorophyll sấy ở các nhiệt độ
khí đầu vào khác nhau từ 100
o
C  140
o
C 62
Bảng 3.5. Ảnh hưởng của tỷ lệ bổ sung maltodextrin đến một số chỉ tiêu chất lượng chế
phẩm chlorophyll thu nhận từ bắp 70
Bảng 3.6. Ảnh hưởng của áp suất khí nén đến một số chỉ tiêu chất lượng của chế phẩm
Chlorophyll sau sấy 74
Bảng 3.7. Ảnh hưởng của tốc độ bơm dịch đến một số chỉ tiêu chất lượng của chế phẩm
chlorophyll 79
Bảng 3.8. Kết quả đánh giá một số chỉ tiêu chất lượng, hàm lượng chlorophyll và hoạt tính
chống oxy của chế phẩm sau sấy 84
Bảng 3.9. Kết quả đánh giá chất lượng cảm quan của chế phẩm sau sấy 84
Bảng 3.10. Kết quả kiểm tra các chỉ tiêu vi sinh vật của chế phẩm chlorophyll 84
Bảng 3.11. Ảnh hưởng của tỷ lệ đường aspartame đến chất lượng cảm quan của sản phẩm trà
hòa tan 86
Bảng 3.12. Ảnh hưởng của tỷ lệ Ascorbic acid đến chất lượng cảm quan trà hòa tan 87
Bảng 3.13. Tỷ lệ phối chế các thành phần tạo trà hòa tan 87
vii

Bảng 3.14. Kết quả đánh giá chỉ tiêu hoá lý sản phẩm trà chlorophyll hòa tan 90
Bảng 3.15. Kết quả đánh giá trạng thái cảm quan sản phẩm trà hòa tan 90
Bảng 3.16. Kết quả đánh giá tổng điểm cảm quan chung của sản phẩm trà chlorophyll hoà tan
90
Bảng 3.17. Kết quả kiểm tra các chỉ tiêu vi sinh của sản phẩm trà hòa tan 91
Bảng 3.18. Kết quả sơ bộ tính toán chi phí nguyên vật liệu sử dụng trong sản xuất trà hòa tan 91

Bảng 3.19. Sự thay đổi hàm lượng chlorophyll và hoạt tính DPPH trung bình của chế phẩm
theo thời gian bảo quản 92
Bảng 3.20. Kết quả kiểm tra chỉ tiêu vi sinh vật của chế phẩm của theo thời gian bảo quản 94
Bảng 3.21. Sự thay đổi trạng thái cảm quan của chế phẩm theo thời gian bảo quản 95



viii

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Hình ảnh về cây bắp 3

Hình 1.2. Bắp khi thu hoạch 7

Hình 1.3. Hình dạng cấu trúc của chlorophyll 10

Hình 1.4. Chlorophyll phản ứng với base 12

Hình 1.5. Sự tạo thành chlorophyllin từ chlorophyll 13

Hình 1.6. Chlorophyll phản ứng với Acid 14

Hình 1.7. Sự tạo thành các dẫn xuất của chlorophyll a và b do enzyme trong môi
trường acid HCl 15

Hình 1.8. Phổ hấp thụ quang của chlorophyll a và chlorophyll b cùng với dẫn xuất của
chúng trong dịch chiết lá 16

Hình 1.9. Phổ hấp thụ quang khác nhau của chlorophyll trong ethanol 95% và diethy ether 17

Hình 1.10. Cấu tạo vòi phun sương dạng đĩa quay và vòi phun áp lực 28

Hình 1.11. Cấu tạo buồng máy sấy phun 29

Hình 1.12. Quá trình làm khô một giọt dịch chứa chất rắn trong máy sấy phun 31

Hình 1.13. Nguyên lý cấu tạo hệ thống thiết bị sấy phun 31

Hình 2.1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát 46

Hình 2.2: Bố trí thí nghiệm chọn loại chất mang 48

Hình 2.3. Bố trí thí nghiệm chọn nhiệt độ khí đầu vào 49

Hình 2.4. Bố trí thí nghiệm chọn tỷ lệ bổ sung chất mang 49

Hình 2.5. Bố trí thí nghiệm chọn áp suất khí nén 50

Hình 2.6. Bố trí thí nghiệm chọn tốc độ bơm nhập liệu 51

Hình 2.7: Bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ bổ sung đường aspartime 52
Hình 2.8. Bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ bổ sung ascorbic acid 53

Hình 2.9. Bố trí thí nghiệm xác định sự biến đổi của hàm lượng chlorophyll và hoạt
tính chống oxy hóa của chế phẩm theo thời gian 54

Hình 3.1. Sơ đồ quy trình thu nhận dịch chiết chlorophyll từ lá bắp 55

Hình 3.2. Sự thay đổi hàm lượng chlorophyll của chế phẩm sau sấy tương ứng với các
chất mang khác nhau 58

Hình 3.3. Sự thay đổi hiệu suất thu hồi chlorophyll của chế phẩm sau sấy tương ứng
với các chất mang khác nhau 58

ix

Hình 3.4. Sự thay đổi hoạt tính chống oxy hóa tổng của chế phẩm sau sấy tương ứng
với các chất mang khác nhau 59

Hình 3.5. Sự thay hoạt tính khử sắt của chế phẩm sau sấy tương ứng với các chất mang
khác nhau 59
Hình 3.6. Ảnh hưởng của nhiệt độ khí đầu vào đến hàm lượng chlorophyll trong chế
phẩm sau sấy 63

Hình 3.7. Ảnh hưởng của nhiệt độ khí đầu vào đến hiệu suất thu hồi chlorophyll của
chế phẩm sau sấy 63

Hình 3.8. Ảnh hưởng của nhiệt độ khí đầu vào đến hoạt tính chống oxy hóa tổng của
chế phẩm sau sấy 64

Hình 3.9. Ảnh hưởng của nhiệt độ khí đầu vào đến hoạt tính khử sắt của chế phẩm sau sấy 64

Hình 3.10. Ảnh hưởng của nhiệt độ khí đầu vào đến độ ẩm và hoạt độ nước của chế
phẩm sau sấy 65

Hình 3.11. Ảnh hưởng của tỷ lệ bổ sung maltodextrin đến hàm lượng chlorophyll
trong chế phẩm chlorophyll 67

Hình 3.12. Ảnh hưởng của tỷ lệ bổ sung maltodextrin đến hiệu suất thu hồi
chlorophyll 68

Hình 3.13. Ảnh hưởng của tỷ lệ bổ sung maltodextrin đến hoạt tính chống oxy hóa
tổng của chế phẩm chlorophyll 68

Hình 3.14. Ảnh hưởng của tỷ lệ bổ sung maltodextrin đến hoạt tính khử sắt của chế
phẩm chlorophyll sau sấy 69

Hình 3.15. Ảnh hưởng của các tỷ lệ bổ sung maltodextrin đến độ ẩm và hoạt độ nước
của chế phẩm 69

Hình 3.16. Ảnh hưởng của áp suất khí nén đến hàm lượng chlororphyll của chế phẩm
chlorophyll 75

Hình 3.17. Ảnh hưởng của áp suất khí nén đến hiệu suất thu hồi chlorophyll của chế
phẩm chlorophyll 75

Hình 3.18. Ảnh hưởng của áp suất khí nén đến hoạt tính chống oxy hoá tổng của chế
phẩm chlorophyll 76

Hình 3.19. Ảnh hưởng của áp suất khí nén đến hoạt tính khử sắt của chế phẩm
chlorophyll 76

x

Hình 3.20. Ảnh hưởng của tốc độ bơm nhập liệu đến hàm lượng chlorophyll của chế
phẩm chlorophyll 80

Hình 3.21. Ảnh hưởng của tốc độ bơm nhập liệu đến hiệu suất thu hồi chlorophyll của
chế phẩm chlorophyll 80
Hình 3.22. Ảnh hưởng của tốc độ bơm nhập liệu đến hoạt tính chống oxy hoá tổng của

chế phẩm chlorophyll 81

Hình 3.23. Ảnh hưởng của tốc độ bơm nhập liệu đến hoạt tính khử sắt của chế phẩm
chlorophyll 81

Hình 3.24. Hình chụp vi ảnh (SEM) của chế phẩm chlorophyll 85

Hình 3.25. Sơ đồ quy trình chế biến trà chlorophyll hòa tan từ dịch chiết chlorophyll lá bắp 88

Hình 3.26. Sự thay đổi hàm lượng chlorophyll trong chế phẩm theo thời gian bảo quản 93
Hình 3.27. Sự thay đổi hoạt tính chống oxy hoá tổng của chế phẩm theo thời gian bảo quản 93
Hình 3.28. Sự thay đổi hoạt tính khử sắt của chế phẩm theo thời gian bảo quản 94



1

MỞ ĐẦU
Cây bắp (Zea mays L.) là một trong những cây lương thực được trồng phổ biến ở
Việt Nam và trên thế giới. Thống kê của tổ chức nông lương thế giới (FAO) cho thấy,
hiện nay bắp có sản lượng lớn thứ II (1016,43 triệu tấn năm 2013), diện tích trồng lớn
thứ II (184,24 triệu ha diện tích thu hoạch năm 2013) so với các loại cây lương thực
khác trên thế giới [100]. Ở nước ta, diện tích trồng bắp của cả nước vào khoảng 1,1 -
1,2 triệu ha (niên vụ 2013-2014) [2] và mỗi một ha trồng bắp có thể tạo ra khoảng 4,5
tấn phế liệu [105]. Hạt bắp được sử dụng làm lương thực và thức ăn chăn nuôi, phế
liệu từ bắp như thân, lá, rễ v.v mới chỉ được sử dụng làm chất đốt, thức ăn chăn nuôi,
làm bột giấy, ethanol sinh học.
Trong khi đó, thân và lá bắp giàu các hoạt chất sinh học như chlorophyll,
polyphenol, Nhiều công trình nghiên cứu cho thấy, chlorophyll là sắc tố xanh có các
hoạt tính sinh học như chống oxy hóa, kháng đột biến gen, Vì thế, chlorophyll được

sử dụng trong thực phẩm, dược phẩm và mỹ phẩm. Hiện chlorophyll từ lá cây bắp
chưa được nghiên cứu và ứng dụng trong đời sống gây ra sự lãng phí nguồn tài nguyên
thiên nhiên. Do vậy, việc nghiên cứu thu nhận các chất tự nhiên có trong các phần phế
liệu từ bắp là một hướng nghiên cứu mới và cần thiết. Hướng nghiên cứu này không
những làm tăng giá trị cho cây bắp mà còn sẽ góp phần tạo công ăn việc làm cho
người lao động.
Năm 2012, Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh Khánh Hòa đã giao cho ThS. Đặng
Xuân Cường thực hiện đề tài: “Xây dựng qui trình chiết xuất, sản xuất đồ uống giàu
polyphenol, chlorophyll từ cây Bắp”. Được sự đồng ý của chủ nhiệm đề tài và Trường
Đại học Nha Trang, tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu sản xuất chế phẩm chlorophyll
từ lá Bắp và thử nghiệm sử dụng trong sản xuất trà hòa tan” .
Mục tiêu của đề tài
+ Mục tiêu chung: sản xuất chế phẩm chlorophyll từ dịch chiết lá Bắp từ đó thử
nghiệm sản xuất trà hòa tan chứa chlorophyll từ lá bắp.
+ Mục tiêu cụ thể:
* Thu nhận chế phẩm chlorophyll lá bắp theo kỹ thuật sấy phun làm khô dịch
chiết chlorophyll từ lá bắp.
* Sản xuất thử sản phẩm trà hòa tan chứa chlorophyll lá bắp.
2

Nội dung của đề tài
1) Nghiên cứu xác định điều kiện thích hợp để sấy phun dịch chlorophyll thu
nhận từ lá bắp.
2) Xác định công thức phối chế phù hợp để sản xuất trà hòa tan từ chế phẩm
chlorophyll từ lá bắp.
3) Nghiên cứu xác định chế độ bảo quản chế phẩm chlorophyll từ lá bắp
Ý nghĩa khoa học của đề tài
Đề tài lần đầu tiên nghiên cứu một cách đầy đủ về quá trình sấy phun dịch chiết
chlorophyll từ lá bắp và nghiên cứu sử dụng chlorophyll từ lá bắp trong sản xuất trà
hòa tan - một sản phẩm mới có giá trị từ cây bắp - một loại cây trồng khá phổ biến ở

Việt Nam và trên thế giới. Các số liệu của đề tài là các số liệu mới làm cơ sở cho việc
sản xuất thương mại trà hòa tan từ chế phẩm chlorophyll lá bắp. Số liệu nghiên cứu
của đề tài có thể dùng làm tài liệu cho những ai quan tâm đến lĩnh vực này.
Ý nghĩa thực tiễn
Đề tài lần đầu tiên đề xuất hướng tận dụng phụ phẩm từ bắp trong sản xuất các
đồ uống chứa chlorophyll từ lá bắp - đây là một chế phẩm có hoạt tính sinh học và tốt
cho sức khoẻ con người. Kết quả nghiên cứu của đề tài là cơ sở để tiến tới thương mại
hoá sản phẩm từ phế liệu của cây bắp. Do vậy đề tài chính có ý nghĩa thực tiễn cao.

3

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN
1.1. TỔNG QUAN VỀ CÂY BẮP (NGÔ)
1.1.1. Đặc điểm sinh học
Cây Bắp hay còn gọi là cây Ngô có tên khoa học là Zea mays L., thuộc chi
Maydeae, họ hoà thảo (Poaceae hay Gramineae), bộ hoà thảo (Poales hay
Graminales), lớp một lá mầm (Monocotylens), ngành hạt kín (Angiospermatophyta),
phân giới thực vật bậc cao (Cosmobionia).

Hình 1.1. Hình ảnh về cây bắp [8]
Cây Bắp có tên tiếng Anh là “maize” và từ này xuất phát từ tiếng Tây Ban Nha
(maíz) (thuật ngữ trong tiếng Taino để chỉ loài cây này). Nghiên cứu về di truyền học
cho rằng, quá trình thuần hóa cây bắp diễn ra vào khoảng năm 7.000 trước công
nguyên tại miền trung Mexico. Tổ tiên của cây bắp là loại cỏ Teosinte hoang dại mọc
trong lưu vực sông Balsas. Cây Bắp được gieo trồng rộng rãi, nhanh chóng và được sử
dụng làm lương thực chính của phần lớn các nền văn hóa tiền Columbus tại Bắc Mỹ,
Trung Mỹ, Nam Mỹ và khu vực Caribe. Chúng được trồng nhiều từ 50
o
vĩ Bắc đến 40
0

vĩ Nam và lên độ cao 3.300m ở châu Mỹ. Chúng có thể sống ở một số loại đất, nhưng
tốt nhất là đất xốp, dễ thoát nước không thích đất mặn và lầy [8], [101].
4

Tại Việt Nam, cây bắp đã được Trần Thế Vinh mang về từ Trung Quốc khi ông
đi sứ vào cuối thế kỷ 17 (khoảng 1662-1723) (theo Lê Quý Đôn). Một số giả thuyết
khác thì cho là cây Bắp và cây mè đều do ông Phùng Khắc Khoan (triều vua Lê Kính
Tông) mang về từ đất Thục (Trung Quốc) và trồng đầu tiên tại Sơn Tây, phủ Quảng
Oai sau đó bắp được phổ biến và phát triển ra khắp đất nước [8].
Cây bắp là cây hàng năm, thân thẳng và đơn độc, không đẻ nhánh, trừ một số
giống địa phương. Chúng cao tới 2-3m. Các đốt ở gốc mang rễ. Lá hình mũi mác rộng.
Hai mặt lá hơi ráp, mép lá có lông, lá dài 45-50 cm. Bẹ lá nhẵn có lông mềm, lưỡi bẹ
ngắn và có lông. Cụm hoa đực ở ngọn cây, có lông. Cụm hoa cái ở nách lá lớn hình trụ
và không cuống, có bẹ lá hẹp bao bọc. Đầu các nhụy có lông dài 10-20cm, quả bóng,
cứng, có nhiều màu xếp 8-10 dãy. Hạt có tỷ lệ nảy mầm rất cao. Cây bắp sinh trưởng
rất nhanh, có thể thu hoạch trong thời gian ngắn [10], [8].
1.1.2. Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của cây bắp
+ Hạt Bắp: là phần chủ yếu và có giá trị kinh tế cao nhất. Hạt bắp có tỷ lệ tinh
bột, protein và lipid cao nên được dùng làm lương thực và thực phẩm cho người, làm
thức ăn gia súc gia cầm, làm nguyên liệu trong công nghiệp sản xuất Dextrin,
Dextrose, rượu, bia, sản xuất giấm, acetone, glycerine, glutene, điều chế môi trường
nuôi cấy vi sinh vật, Theo nghiên cứu của Hruska I. (1962) [10], trong bột bắp có
chứa từ 66-73% carbohydrate, 6-21% protein, 3,5 – 7,0 % lipid, 1,3 % khoáng và
nhiều sinh tố, v.v….
Hạt bắp vàng chứa nhiều sắc tố và cryptoxanthin (tiền vitamin A). Chúng có tác
dụng làm tăng đậm độ màu của da gà và lòng đỏ trứng gia cầm. Hạt bắp chứa 2 loại
protein là zein và glutelin. Zein có rất nhiều trong nội nhũ, thiếu tryptophan và lysine.
Glutelin có ít hơn trong nội nhũ nhưng có nhiều trytophan và lysine hơn. Dầu bắp
chứa nhiều acid béo không no đặc biệt là giầu acid linoleic. Vì thế bắp được sử dụng

nhiều trong khẩu phần ăn của lợn nhằm làm cho mỡ mềm. Hạt bắp nghèo calcium,
nhưng hàm lượng phospho tương đối khá vì có sự hoạt động của enzyme phytase trong
hạt. Tỷ lệ Ca/P thấp, vì vậy cần bổ sung canxi khi sử dụng nhiều bắp trong khẩu phần
ăn cho gia súc.
5

+ Cây bắp: trong cây bắp có chứa lượng protein thô cao hơn các loại cỏ khác
khi cây còn non. Tuy nhiên, giá trị dinh dưỡng của bắp biến động lớn, phụ thuộc vào
thời kỳ sinh trưởng và thu hoạch, chế biến.
Bảng 1.1. Thành phần hóa học cây bắp (%) [10]
Tính theo vật chất khô Chỉ tiêu
Mẫu
Chất khô
Protein Xơ Tro Lipid
Tươi, 8 tuần tuổi 15,7 8,9 31,2 10,2 1,9
Tươi, 10 tuần tuổi 21,9 10,9 31,5 8,7 1,4
Tươi, giữa ra hoa 23,8 9,5 30,9 6,0 4,3
Tươi, chín sữa 16,0 11,3 29,4 8,1 1,9
Thân khô - 6,3 35,0 7,4 1,3
Ủ chua, chín sữa - 6,5 31,9 5,0 3,3
Thân lá của trái bắp khô thường dùng làm bột giấy. Thân lá tươi được dùng để
nuôi đại gia súc.
+ Bắp và bột lõi bắp nghiền: Gồm toàn bộ trái bắp không kể vỏ bắp, loại thức
ăn này có giá trị tốt đối với gia súc nhai lại. Nuôi bò bằng loại thức ăn này cho tăng
trọng không sai khác với bò ăn bắp hạt có vỏ. Do hàm lượng xơ cao, nên hạn chế trong
khẩu phần ăn của gia cầm, có thể sử dụng tối đa 50% loại thức ăn này cho lợn thịt.
Trong điều kiện nóng ẩm, phải bảo quản bột thật khô, nếu không thì sẽ bị nấm mốc.
+ Lõi bắp: Lõi bắp chiếm khoảng 20% khối lượng toàn trái bắp. Đây là phần
có giá trị dinh dưỡng thấp so với cỏ khô và không ngon miệng. Nếu còn độ ẩm cao thì
nhanh chóng bị nấm mốc sau vài ngày. Tuy vậy, bột lõi trái bắp có thể làm nguồn thức

ăn kết hợp với các loại thức ăn khác để vỗ béo bò thịt cho kết quả tốt.


6

Bảng 1.2. Thành phần hoá học của hạt ngô và các phụ phẩm khác [10]
Tính theo vật chất khô (%) Chỉ tiêu
Mẫu
Chất
khô
Protein

Xơ Tro Mỡ Ca P
Hạt ngô trắng 84,8
9,14
2,50
0,51
3,8
0,01
0,24

Bắp ngô và lá 88,4
8,29
6,89
1,18
3,12
0,04
0,23

Bắp ngô nghiền 86,2 8,25

0,25

1,14

3,05

0,03

0,22

Hạt ngô nghiền 87,8
12,1
1,4
1,4
5,5
0,02
0,33

Lõi nghiền -
2,1
36,5
2,8
0,8
0,05
0,06


Lõi bắp dùng bán công nghiệp để làm ống vố (pipe). Ngoài ra, trong hóa công
nghiệp, lõi bắp được sử dụng làm nguồn nguyên liệu để sản xuất chất Furfuran ứng

dụng trong dược liệu và thuốc trừ sâu. Lõi còn được dùng làm than hoạt tính và trích
dầu đốt.
+ Râu bắp: dùng trong dược liệu làm thuốc lợi tiểu và cầm máu.
Theo nghiên cứu của Mc Giveve vào năm 1962, tác dụng lợi tiểu của râu bắp là
do sự hiện diện của acid maizenic và các ion K
+
(270 ppm), Ca
2+
(14 ppm) đã kích
thích hoạt động của não. Tác dụng cầm máu là do sự hiện diện của các vitamin, đặc
biệt là vitamin K (16 đơn vị sinh lý/g) [8].
+ Lá bắp: căn cứ vào vị trí trên thân và hình thái có thể chia lá bắp làm 4 loại:
- Lá mầm: là lá đầu tiên khi cây còn nhỏ, chưa phân biệt được phiến lá với vỏ
bọc lá.
- Lá thân: lá mọc trên đốt thân, có mầm nách ở kẽ chân lá.
- Lá ngọn: lá mọc ở ngọn, không có mầm nách ở kẽ lá.
- Lá bi: là những lá bao bắp.
Lá bắp điển hình được cấu tạo bởi bẹ lá, bản lá (phiến lá) và lưỡi lá (thìa lìa, tai lá).
Tuy nhiên có một số loại không có thìa lìa làm cho lá bó, gần như thẳng đứng theo cây.
7


Hình 1.2. Bắp khi thu hoạch
Số lượng lá, chiều dài, chiều rộng, độ dày, lông tơ, màu lá, góc lá và gân lá thay
đổi tùy theo từng giống khác nhau. Số lá là đặc điểm khá ổn định ở bắp, có quan hệ
chặt chẽ với số đốt và thời gian sinh trưởng. Những giống bắp ngắn ngày thường có 15
- 16 lá, giống bắp trung bình: 18 - 20 lá, giống bắp dài ngày thường có trên 20 lá [8].
Do cây bắp là cây cần ánh sáng cường độ rất cao, nên chúng thường có màu xanh
của chất Diệp lục (Chlorophyll). Chlorophyll tập trung chủ yếu ở lá, chiếm phần lớn
trong thành phần các chất màu của lá bắp. Màu xanh của lá bi và nhiều lá không còn

xanh khi hạt bắp ở thời điểm chín sinh lý và kết thúc sự phát triển [4].
Bắp có rất nhiều công dụng. Tất cả các bộ phận của cây bắp từ hạt, đến thân, lá
đều có thể sử dụng được để làm lương thực, thực phẩm cho người, thức ăn cho gia súc,
làm nguyên liệu cho công nghiệp (rượu bắp), sản xuất ethanol để chế biến xăng sinh
học, thậm chí còn còn chế biến tạo ra một số vật dụng đồ dùng như điện thoại, đồ
trang sức của phụ nữ…, một số bộ phận sinh học của bắp có chứa một số chất có vai
trò như một loại thuốc chữa bệnh, làm chất đốt, v.v… [105].
1.1.3. Sản lượng bắp trong nước và trên thế giới
Theo báo cáo của Tổ chức nông lương thực thế giới [99], cây bắp là một trong
những cây trồng lâu đời nhất, năng suất cao nhất với sản lượng toàn cầu trung bình
hơn 4 tấn/ha, chiếm sản lượng đứng hàng thứ III sau lúa mì và đậu nành, nhưng diện
tích canh tác đứng hàng thứ II. Theo báo cáo của Hội đồng ngũ cốc quốc tế (IGC) thì
sản lượng bắp trong niên vụ 2012-2013 toàn cầu đạt 859 triệu tấn [48].
Ở Việt Nam, bắp là cây lương thực đứng hàng thứ 2 sau lúa gạo. Diện tích gieo
trồng và năng suất, sản lượng cũng tăng mạnh, từ hơn 200 ngàn ha với năng suất 1
tấn/ha (năm 1960), đến năm 2009 đã vượt ngưỡng 1 triệu ha với năng suất 43 tạ/ha. So
8

với các nước, năng suất bắp ở nước ta vẫn thuộc loại khá thấp. Đặc biệt tại một số địa
phương miền núi vùng sâu, vùng xa của các tỉnh Lai Châu, Sơn La, Thanh Hóa,
Quảng Nam, Lâm Đồng,… một số đồng bào dân tộc ít người sử dụng bắp là nguồn
lương thực, thực phẩm chính, sử dụng các giống bắp địa phương và tập quán canh tác
lạc hậu, nên năng suất bắp ở đây chỉ đạt trên dưới 1 tấn/ha. Sản lượng bắp trong nước
vẫn chưa đáp ứng đủ nhu cầu, vì vậy hàng năm chúng ta vẫn phải nhập khẩu khá nhiều
bắp hạt (trị giá trên 500 triệu USD) để sản xuất thức ăn gia súc. Hiện nay và trong
những năm tới, bắp vẫn là cây ngũ cốc có vai trò quan trọng ở nước ta [105]. Theo số
liệu thống kê của Trung tâm Tin học – Thống kê của Bộ Nông nghiệp và Phát triển
Nông thôn, tính đến thời điểm cuối tháng 6/2013 thì tổng sản lượng bắp cả nước đạt
2.513,4 nghìn tấn (tăng 9,5%), diện tích gieo bắp đến 15/07/2013 đạt 869,5 ngàn ha
(tăng 9,6%) so với cùng kỳ năm 2012 [2].

Với lượng sản xuất lớn như vậy, đồng nghĩa với việc lượng phế phụ phẩm bỏ ra
từ cây bắp sau khi thu hoạch là rất lớn, do mục đích chính của trồng bắp là để lấy hạt
và mỗi cây bắp chỉ cho được 1 quả. Chính vì vậy, cây bắp là nguồn nguyên liệu dồi
dào để tận thu, sản xuất các sản phẩm giá trị gia tăng khác từ cây bắp là điều vô cùng
cần thiết.
1.2. TỔNG QUAN VỀ CHLOROPHYLL
1.2.1. Giới thiệu chung về chlorophyll
Chất diệp lục hay còn gọi là Chlorophyll (Chl) là sắc tố màu xanh trong tảo biển
và thực vật trên cạn. Chúng hấp thu năng lượng từ ánh nắng mặt trời và chuyển đổi
năng lượng ánh sáng mặt trời, nước và carbon dioxide (CO
2
) thành nguồn nhiên liệu
chính của cây như carbohydrate, v.v và giải phóng khí oxi (O
2
) vào khí quyển. Chl
không những cho màu xanh mà còn che mờ các chất màu khác. Trong các phần xanh
của cây, Chl có trong tổ chức đặc biệt, phân tán ở trong nguyên sinh chất, gọi là lục
lạp hoặc hạt diệp lục [15].
Chl là một sắc tố tự nhiên, có thể được thêm vào theo luật pháp để chế biến thức
ăn như một chất màu tự nhiên, không phải là một chất màu nhân tạo. Bằng cách bổ
sung Chl đơn giản, hiệu quả trong quá trình chế biến thực phẩm mà không làm mất đi
các yêu cầu sản phẩm của mình như là của chất màu nhân tạo tự do. Chính vì vậy,
chúng được bổ sung không giới hạn trong sản xuất thực phẩm theo quy định của luật
9

pháp về phụ gia thực phẩm. Trong thời đại ngày càng quan tâm trong phụ gia thực
phẩm tự do, Chl có tầm quan trọng ngày càng tăng cho ngành công nghiệp thực phẩm.
Chl có nhiều trong hầu hết các loại thực vật, tảo và một số vi khuẩn. Hàm lượng Chl
trong cây xanh chiếm khoảng 1% chất khô [15]. Hàm lượng Chl trong một số loại rau
xanh được thể hiện trong bảng 1.3.

Bảng 1.3. Hàm lượng chlorophyll trong một số loại thực vật tươi [92]
STT Thực phẩm Liều lượng Chlorophyll (mg)

1 Rau bina 1 cốc 23.7

2 Mùi tây ½ cốc 19.0

3 Cải xoong 1 cốc 15.6

4 Đậu xanh 1 cốc 8.3

5 Arugula 1 cốc 8.2

6 Tỏi tây 1 cốc 7.7

7 Rau đắng 1 cốc 5.2

8 Đậu ngọt 1 cốc 4.8

9 Bắp cải Trung Quốc 1 cốc 4.1

1.2.2. Cấu trúc hóa học và đặc tính của chlorophyll
1.2.2.1. Cấu trúc hóa học của chlorophyll
Cấu trúc của Chl rất phức tạp, phải trải qua nhiều năm nghiên cứu các nhà khoa
học mới khám phá rõ rệt. Cấu trúc tổng quát của Chl được Hans Fischer tìm ra vào
năm 1940 và đến năm 1960 cấu trúc lập thể của chlorophyll a (Chl a) đã được làm
sáng tỏ hoàn toàn [82]. Chl là chất dẫn xuất Porphyrin, là một nhóm các phức chất
Magiesium của vòng tetrapyrrole. Tất cả Chl đều chứa một vòng isocyclic 5:5 vòng
macrocycle thường được xem như một phorbin. Hình dạng cấu trúc hóa học của Chl
được tóm tắt ở hình 1.3 bên dưới. Hình dạng cấu trúc của Chl có một “đầu” và một

“đuôi” dài (ngoại trừ Chlorophyll c). Phần đầu gồm một vòng porphyrin hoặc nhân
tetrapyrole. Từ đó mở rộng một cái đuôi tạo một nhóm 20 Carbon gọi là phytol. Dạng
đuôi của Chlorophyll c thì ngắn và liên kết đến pyrole từ C
17
. Chl có cấu trúc rất giống
với cấu trúc của hemoglobin, chỉ khác biệt rằng hemoglobin có nhân Fe
2+
trong vòng
porphyrin, còn ở Chl là một ion Mg
2+
[54], [51], [21], [37, 62].

10



Hình 1.3. Hình dạng cấu trúc của chlorophyll [54]
Trong tự nhiên, Chl tồn tại chủ yếu ở 2 dạng chính là Chl a và chlorophyll b (Chl
b). Ngoài ra chlorophyll c và chlorophyll d cũng được phát hiện ở tảo. Các dạng này
khác nhau về thành phần của oxi, hydro và một số chất riêng. Trong cấu tạo thì Chl a
chỉ khác nhau với Chl b ở gốc R1, ở Chl a thì R1 là nhóm - CH
3
còn ở Chl b thì R1 là
nhóm –CHO (hình 1.3). Chl d khác với Chl a bởi sự hiện diện của một nhóm 3-formyl
và đã được tìm thấy cùng với isochlorophyll d (cấu trúc không rõ) trong dịch chiết
xuất từ rong đỏ, và có một số báo cáo về dấu hiệu của nó trong Chlorella [82].
11

Công thức phân tử của Chlorophyll:
- Chlorophyll-a: C

55
H
72
MgN
4
O
5

- Chlorophyll-b: C
55
H
70
MgN
4
O
6

- Chlorophyll-c
1
: C
35
H
30
MgN
4
O
5

- Chlorophyll-c
2

: C
35
H
28
MgN
4
O
5

- Chlorophyll-d: C
54
H
70
MgN
4
O
6

1.2.2.2. Tính chất vật lý của chlorophyll
+ Chlorophyll-a:
- Phân tử lượng trung bình MW = 892
- Có màu lam tinh thể hình lá dày.
- Không tan trong nước, tan ít trong ethter dầu hỏa, tan trong methanol, ethanol,
acetone, benzen, Chloroform, Dimethyl, Dimethylsulfoxic, Dimethylacetamide, ….
- Nhiệt độ nóng chảy: t
nc
=117-120
o
C.
+ Chlorophyll-b:

- Phân tử lượng trung bình MW = 906
- Bột vi tinh thể xanh lá cây.
- Không tan trong nước, tan ít trong ethter dầu hỏa, tan trong ethanol, acetone, benzen,…
- Nhiệt độ nóng chảy: t
nc
=120-130
o
C.
+ Chlorophyll-c:
- Có 3 loại Chlorophyll c là Chlorophyll c
1
, Chlorophyll c
2
và Chlorophyll c
3
.
Phân tử lượng trung bình của Chlorophyll c
1
là 610,95
Phân tử lượng trung bìnhcủa Chlorophyll c
2
là 608,95
Phân tử lượng trung bìnhcủa Chlorophyll c
3
là 652,95
- Không tan trong nước, tan ít trong ethter dầu hỏa, tan trong ethanol, acetone,
benzen, v.v…
+ Chlorophyll-d:
- Phân tử lượng trung bình MW = 894
- Không tan trong nước, tan ít trong ethter dầu hỏa, tan trong ethanol, acetone,

benzen, v.v…[51].
12

Chl a là chất diệp lục dồi dào nhất, được tìm thấy trong tất cả các sinh vật hiếu
khí tiến hóa. Trong tất cả rêu, thực vật có mạch ống (tracheophytes), và trong một số
tảo, Chl a cùng tồn tại với Chl b trong thực vật. Chl b luôn luôn xuất hiện với một
lượng nhỏ hơn Chl a nhưng tỷ lệ Chl b: Chl a của thực vật khoảng từ 1:2 đến 1:4,5;
phụ thuộc vào loài và mức độ chiếu sáng [38]. Tỷ lệ Chl a và b so với tổng carotenoid
(a + b) / (x + c) là một chỉ số về độ xanh của thực vật. Tỷ lệ (a + b) / (x + c) thường
nằm trong khoảng 4,2 tới 5 ở lá phơi nắng và thực vật tiếp xúc với ánh nắng mặt trời,
và nằm từ 5,5 đến 7,0 trong lá cây trong bóng râm và cây tiếp xúc bóng râm. Giá trị
thấp hơn tỷ lệ (a + b) / (x + c) là một chỉ số của sự già đi, căng thẳng, tổn thương đến
bộ máy quang hợp của thực vật [55].
1.2.2.3. Tính chất hóa học của chlorophyll
a) Phản ứng với Base
Nếu cho Chl phản ứng với một Base, các hợp chất porphyrin magnesium và
phyllins được tạo thành (hình 1.4 và 1.5). Các sản phẩm của phản ứng này cho màu
xanh đậm và bền hơn. Ngoài ra, sản phẩm khác của phản ứng này là chlorophyllin (tồn
tại dạng muối với sodium copper). Chlorophyllin hòa tan trong nước, được điều chế
bằng cách thủy phân chất diệp lục trong môi trường kiềm. Trong phản ứng này,
magnesium được thay thế bằng đồng, các nhóm este chứa methyl và phytyl được thay
thế bởi sodium. Trisodium copper chlorin e
6
và disodium copper e
4
là hai hợp chất phổ
biến được tìm thấy trong hỗn hợp chlorophyllin thương mại [54],[104].

Hình 1.4. Chlorophyll phản ứng với base [104], [54]
13

Hình 1.5. Sự tạo thành chlorophyllin từ chlorophyll [104], [54]

b) Phản ứng với Acid
Trong môi trường acid, phyllins chuyển hóa thành porphyrin. Dưới tác dụng của
nhiệt độ và acid của dịch bào màu xanh bị mất đi, một mặt là do protein bị đông tụ làm
vỏ tế bào bị phá hủy, mặt khác là do liên kết giữa Chl và protein bị đứt làm cho Chl dễ
dàng tham gia phản ứng (1.1) để tạo ra phaeophytin có màu xanh oliu [15].
Chlorophyll + 2HX
acid, nhiệt độ
Phaeophytin + MgX
2
(1.1)

[15]
Thời gian làm nóng và nhiệt độ ảnh hưởng đến mức độ phân hủy của Chl. Ví dụ,
nhiệt độ cao trong nồi áp suất và nồng độ acid không giảm bởi vì các acid dễ bay hơi
được giữ lại, gây ra sự thay đổi nhanh chóng đối với Chl (hình 1.6). Việc sử dụng các
hợp chất kiềm như nước kiềm làm giảm nồng độ acid trung bình [15].