Chiết Anthocyanin Từ Quả Dâu Bằng Nước Sulfured Và Một Số Đặc Tính Của Chúng

Chiết Anthocyanin Từ Quả Dâu Bằng Nước
Sulfured Và Một Số Đặc Tính Của Chúng
EXTRACTION OF ANTHOCYANINS FROM MULBERRY BY
SULFURED WATER AND ITS PROPERTY


Huỳnh Thị Kim Cúc
Trường Cao đẳng Lương thực Thực phẩm
Lê Văn Hoàng, Lê Thị Hường
Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng


TÓM TẮT
Trong bài báo này, chúng tôi trình bày phương pháp chiết anthocyanin thô từ quả dâu
trong nước SO
2
, đồng thời xác định một số đặc tính của chúng, bao gồm: độ màu, hàm
lượng màu polyanthocyanin, độ bền màu tại các giá trị pH và nhiệt độ khác nhau. Kết
quả cho thấy đối với quả dâu quá chín hàm lượng anthocyanin cao hơn so với quả chưa
chín; Tại nồng độ SO
2
1100ppm và nhiệt độ 60
0
C cho hàm lượng anthocyanin tương đối
cao; Khi chiết trong nước SO
2
thì hàm lượng anthocyanin thấp hơn, nhưng độ bền màu
cao hơn chiết trong dung môi etanol/nước (50/50). Từ kết quả nghiên cứu chúng tôi ứng
dụng màu anthocyanin thô làm chất màu trong sản xuất kẹo cứng dâu.
ABSTRACT
In this article, we present a method of extracting anthocyanin from mulberry by sulfured

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



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

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

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

Mật độ màu được tính theo công thức:
(
)
(
)
[
]
DFAAAAD
nmnm
×−+−=
700max700420 λ
(3)
+ Mẫu 2: 5,6ml mẫu thêm 0,4 ml bisulfite Natri. Đo độ hấp thụ tại 420nm, 700nm và

λ
max
.
Màu polyanthocyanin được tính:
(
)
(
)
[
]
DFAAAAP
nmnm
×−+−=
700max700420 λ
(4)
Phần trăm màu polyanthocyanin được tính theo công thức (5): 100×=
D
P
Q (%) (5)
2.2.3. Phương pháp đo màu sắc: Dùng máy đo màu sắc Minolta Chroma mater
CT-310.
∗
L
(Lightness) là độ sáng của màu,
∗
L
càng nhỏ thì màu càng đậm và ngược lại,
∗
L
= 0 đặc trưng cho màu đen tuyệt đối và

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

là độ hấp thụ của mẫu
tại bước sóng hấp thụ cực đại ban đầu với mỗi mẫu nghiên cứu)

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

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

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

thấy rằng khi thu hoạch quả dâu chỉ nên thu hái những quả vừa chín và quá chín. Còn
những quả chưa chín và gần chín thì không nên
thu hái vì hàm lượng anthocyanin trong chúng còn
rất thấp.
3.2. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của
nồng độ SO
2
đến

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

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

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

khác nhau: 30
o
C; 40
o
C; 50
o
C; 60
o
C và 70
o
C; Nồng
độ SO
2
: 1100 ppm; Thời gian chiết: 30 phút. Sau
Hình 3.1
:
Ảnh hưởng của nồng độ SO
2
đến hàm lượng anthocyanin
0,764
0,906
0,995
1,144
0,902
0,785
0,7
0,8
0,9
1
1,1

1,2
Hàm lượ
ng anthocyanin (%)
500700900110013001500
Nồng độ SO2 (ppn)
Hình 3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ
c
hi
ết đến h
àm lư
ợng anthocyanin

0,939
0,998
1,128
1,25
1,13
0,8
0,9
1
1,1
1,2
1,3
Hàm lượ
ng anthocyanin(%)
3040506070
Nhiệt độ (0C)
khi phân tích và tính toán hàm lượng anthocyanin, kết quả được trình bày ở hình 3.2.
Khi tăng nhiệt độ sẽ làm giảm độ nhớt đồng thời tăng vận tốc khuếch tán do đó
tạo điều kiện thuận lợi cho việc chuyển động của chất hòa tan từ nguyên liệu vào dung

môi vì vậy mà hàm lượng anthocyanin tăng dần. Trong công nghệ thực phẩm nhiệt độ là
yếu tố giới hạn bởi vì khi nhiệt độ tăng, các thành phần có trong thực phẩm rất dễ bị biến
đổi.
Hàm lượng anthocyanin đạt cao nhất tại 60
0
C, điều này phù hợp với tính chất đặc
trưng của anthocyanin là tan tốt trong nước ấm. Tại 70
0
C hàm lượng anthocyanin bắt đầu
giảm do ở nhiệt độ cao các anthocyanin bị thoái biến. Để giảm hàm lượng bị thoái biến
do nhiệt đến mức thấp nhất người ta thường tiến hành chiết ở nhiệt độ thường.
3.4. Kết quả xác định một số chỉ tiêu của anthocyanin thô khi chiết trong các
dung môi khác nhau
Tiến hành chiết anthocyanin thô từ quả dâu tằm với lượng nguyên liệu 10g trong
100ml dung môi nước SO
2
có nồng độ 1100ppm và etanol/nước (50/50) đều bổ sung 1%
HCl; Nhiệt độ chiết 30
o
C; Thời gian 30 phút. Sau đó pha loãng 10 lần dịch chiết và tiến
hành phân tích, đo độ hấp thụ tại bước sóng 510nm. Kết quả được thể hiện ở bảng 3.2.
Bảng 3.2. Kết quả phân tích một số chỉ tiêu của anthocyanin thô
khi chiết trong nước SO
2
và etanol/nước
Chỉ tiêu

Dung
môi
chiết

Mật độ
màu
Độ màu
polyme
Phần trăm
màu polyme
(%)
Hàm lượng
anthocyanin (%)
Nước SO
2
0,65 0,40 61,54 1,200
Etanol/nước (50/50) 8,61 0,96 11,14 1,264

Theo kết qủa ở bảng 3.2 ta thấy khi chiết trong nước SO
2
thì hàm lượng
anthocyanin, mật độ màu và độ màu polyme thấp hơn, nhưng phần trăm màu polyme lại
nhiều hơn so với mẫu chiết trong dung môi etanol/nước (gấp 12,25 lần). Nguyên nhân là
trong dung dịch, phân tử anthocyanin ở dạng monome và polyme, nước SO
2
trong quá
trình tiếp xúc với nguyên liệu đã khử một phần anthocyanin ở dạng monome, nhưng
không khử được dạng polyme nên màu còn lại trong mẫu chiết bằng nước SO
2
chủ yếu là
chất màu ở dạng polyanthocyanin, vì vậy phần trăm màu polyme tăng lên.
3.5. Kết quả nghiên cứu độ bền màu anthocyanin thô ở nhiệt độ 30
o
C

Tiến hành pha loãng dịch chiết anthocyanin thô trong các dung dịch đệm citrat-
photphat có pH từ 3,0 đến 6,0, sau đó đo phần trăm màu còn lại tại bước sóng hấp thụ
cực đại (510nm) ở 30
o
C, theo thời gian, kết quả được trình bày ở hình 3.4.
Hình 3.4. Phần trăm màu còn lại theo thời gian ở 30
o
C tại các pH khác nhau của
anthocyanin thô chiết từ quả dâu tằm (a): pH=3,0; (b); pH=4,0; (c): pH=5,0; (d):
pH=6,0
Với kết quả ở hình 3.4 ta nhận thấy:
+ Ở cùng một giá trị pH, cùng một nhiệt độ, độ bền màu giảm dần theo thời gian,
anthocyanin chiết trong nước SO
2
có độ bền màu cao hơn khi chiết trong dung môi là
etanol/nước. Điều đó có nghĩa là anthocyanin thô chiết trong dung môi nước SO
2
tương
đối bền hơn chiết trong dung môi etanol/nước.
+ Ở pH = 4; 5 và 6 độ bền của anthocyanin kém hơn ở pH = 3. Sau 50 ngày, tại
pH = 3 phần trăm màu còn lại của anthocyanin chiết trong nước SO
2
là 76,717%, trong
khi đó tại pH=6,0 là 65,27%. Nhưng với anthocyanin thô chiết trong dung môi
etanol/nước là 71,76% và 57,35%.
3.6. Kết quả nghiên cứu độ bền màu anthocyanin thô ở nhiệt độ 95
o
C
Tiến hành giống như nghiên cứu ở 3.5, nhưng nhiệt độ khảo sát là 95
o

C, thời gian
gia nhiệt đến 60 phút, kết quả được trình bày ở bảng 3.3.
Bảng 3.3. Phần trăm màu còn lại theo thời gian ở 95
o
C tại các pH khác nhau
của anthocyanin thô chiết trong dung môi nước sulfite và etanol/nước

50
60
70
80
90
100
0
1
0
2
0
3
0
4
0
5
0
Thời gian theo dõi (ngày)
Phần trăm màu c òn lạ
i (%)
Nước sulfite Etanol nước
50
60

70
80
90
100
0
1
0
2
0
3
0
4
0
5
0
Thời gian theo dõi (ngày)
Phần trăm màu còn lạ
i (%)
Nước sulfite Etanol nước
50
60
70
80
90
100
0
1
0
2
0

3
0
4
0
5
0
Thời gian theo dõi (ngày)
Phần trăm màu còn lạ
i (%)
Nước sulfite Etanol nước
50
60
70
80
90
100
0
1
0
2
0
3
0
4
0
5
0
Thời gian theo dõi (ngày)
Phần trăm màu còn lạ
i (%)

Nước sulfite Etanol nước
(a) (b)
(c) (d)

pH = 3,0 pH = 4,0 PH = 5,0 pH = 6,0
Thời
gian
Nước
SO
2

Etanol
nước
Nước
SO
2

Etanol

nước
Nước
SO
2

Etanol

nước
Nước
SO
2

Etanol

nước
Ban đầu 100 100 100 100 100 100 100 100
15 phút 97,54 96,36 96,36 94,47 95,84 92,65 94,82 91,30
30 phút 96,21 95,37 94,47 91,50 92,91 91,76 90,46 87,62
45 phút 94,12 89,79 91,63 86,81 90,71 88,82 88,56 84,95
60 phút 91,61 85,50 88,66 82,57 86,30 85,59 83,65 80,26

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

tiến hành theo dõi sự biến đổi màu của sản phẩm trong thời gian bảo quản, bằng
phương pháp đo màu sắc (2.3.2). Kết quả được trình bày ở bảng 3.4.
Bảng 3.4. Kết quả đo màu sắc của mẫu kẹo cứng dâu ở 30
o
C, theo thời gian bảo quản
Các thông số

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

Theo thời gian bảo quản ở điều kiện nhiệt độ thường, giá trị L
*
tăng dần chứng tỏ
độ đậm màu giảm dần, độ chói C
*
tăng dần, góc màu H tăng dần từ 14,12
÷

16,51 nghĩa là
màu đỏ giảm dần, tuy nhiên mức độ giảm chậm.

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


TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Hoàng Thị Kiều Nguyên, Bài giảng môn lý thuyết màu, Trường Đại học Bách

khoa Hà Nội, 1996.
[2] Lê Ngọc Tú, Hoá học Thực phẩm, Nxb Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 1994.
[3] Akio Tsukui, Atsuko Suzuki, Sumi Nagayama and Norihiko Terahara, Stability of
anthocyanin pigments from purple leaveas of perilla ocimoides, L. var.crispa,
Nippon Shokuhin Kagaku Kaishi Vol. 43, No. 4, 113 – 119 (Article), 1996.
[4] Fuleki, T., Francis, F. J., Quantitative Methods for Anthocyanins 2 Determination
of total anthocyanin and degradation Index for Cranberry Juice, J. Food Science,
Vil.33, 1968.
[5] J.E.Cacace and G. Mazza, Extraction of anthocyanin other phenolic from black
curants with sulfured water, Journal of Agriculture and Food chemitry, 2002.
[6] John Wiley & Sons, Inc, Characterization and measurement of anthocyanins by
UV-Visible spectroscopy, University of Maryland, 2000.