Nghiên cứu chiết tách, tinh chế chất màu từ hạt cây điều nhuộm bằng phương pháp koh

1


2

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƢỜNG ĐHSP

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

KHOA HOÁ

-------------------

---------NHIỆM VỤ KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Võ Thị Ngọc Thanh
Lớp

: 08 – CHD

1. Tên đề tài: Nghiên cứu chiết tách, tinh chế chất màu từ hạt cây điều nhuộm
bằng phƣơng pháp KOH.
2. Nguyên liệu, dụng cụ và thiết bị: bộ chƣng ninh, bếp cách thuỷ, cốc 100ml, bình
tam giác 100ml, 250ml, bình định mức 100ml, phễu lọc, phễu chiết, máy đo UVVis, cân điện tử, tủ sấy, tủ nung, bình hút ẩm, nhiệt kế.
3. Nội dung nghiên cứu
- Xác định độ ẩm, hàm lƣợng tro hoá, hàm lƣợng kim loại trong hạt điều
nhuộm.
- Khảo sát chọn dạng nguyên liệu chiết tối ƣu, nồng độ KOH chiết tối ƣu, thời

gian chiết tối ƣu, tỷ lệ rắn/lỏng tối ƣu, nhiệt độ chiết tối ƣu.
- Đo IR xác định một số nhóm chức trong chất màu annatto.
- Định tính, định lƣợng chất màu annatto trong dung dịch KOH.
- Đánh giá cảm quan và độc tính của chất màu annatto.
4. Giáo viên hƣớng dẫn: GS.TS Đào Hùng Cƣờng
5. Ngày giao đề tài: 25/09/2011
6. Ngày hoàn thành đề tài: 25/05/2012
Chủ nhiệm Khoa

Giáo viên hƣớng dẫn

Sinh viên đã hoàn thành và nộp báo cáo cho Khoa Hoá ngày 25/05/2012.
Kết quả điểm đánh giá
Ngày

tháng

năm 2012


3

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG
LỜI CẢM ƠN
Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo GS.TS Đào
Hùng Cƣờng đã tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ em trong thời gian nghiên cứu và hoàn
thành khóa luận tốt nghiệp này.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo giảng dạy các bộ môn và các thầy
cô công tác tại phòng thí nghiệm Khoa Hoá – Trƣờng Đại học Sƣ Phạm, Trƣờng
Đại học Bách Khoa Đà Nẵng tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong thời gian

nghiên cứu đề tài.
Cuối cùng, em chân thành cảm ơn gia đình và tất cả bạn bè đã động viên và
giúp đỡ em hoàn thành khoá luận của mình.
Đà Nẵng, ngày 25 tháng 5 năm 2012
Võ Thị Ngọc Thanh


4

DANH MỤC CÁC BẢNG

STT
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
3.10
3.11
3.12
3.13
3.14

Tên bảng

Bảng độ ẩm

Bảng hàm lƣợng tro hoá
Bảng hàm lƣợng một số kim loại trong hạt điều nhuộm
Bảng chọn dạng nguyên liệu chiết bằng cảm quan
Bảng mật độ quang của hai mẫu trong dung dịch KOH
Bảng mật độ quang của dịch chiết ở các nồng độ KOH khác nhau
Bảng ảnh hƣởng nồng độ dung dịch KOH đến hiệu suất chiết
Bảng mật độ quang của dịch chiết ở các thời gian chiết khác nhau
Bảng ảnh hƣởng của thời gian đến hiệu suất chiết
Bảng mật độ quang của dịch chiết ở các tỷ lệ rắn/lỏng khác nhau
Bảng ảnh hƣởng của thể tích KOH đến hiệu suất chiết
Bảng ảnh hƣởng của nhiệt độ đến mật độ quang
Bảng ảnh hƣởng của nhiệt độ đến hiệu suất chiết
Bảng hàm lƣợng kim loại nặng trong phẩm màu annatto

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Trang
33
34
35
36
36
37
39
40
41
42
44
45
46

50


5

STT
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
1.10
1.11
1.12
1.13
1.14
1.15
1.16
1.17
2.1
2.2
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5

3.6
3.7
3.8
3.9
3.10
3.11

Tên hình

Cây điều nhuộm
Quả điều nhuộm non
Quả điều nhuộm chín
Hạt cây điều nhuộm
Phẩm màu annatto
Annatto trong pho mát
Annatto trong đồ uống
Bột điều nhuộm
Chất màu trên thịt lợn quay
Achiote oil
Achiote paste
Annatto nhuộm các loại vải
Công thức cấu tạo của Clorophyl
Công thức cấu tạo của một số carotenoid
Công thức cấu tạo của Flavonoid
Ống Thilepace
Ống Soxhlet
Hạt điều nhuộm khô
Dụng cụ chƣng ninh
Mẫu ngâm
Phổ UV – Vis của hạt điều nhuộm và bột điều nhuộm

Phổ UV – Vis hấp thụ chất màu với nồng độ dung dịch chiết khác nhau
Kết tủa sau khi axit hoá và khi đã lọc
Phổ UV – Vis của dịch chiết với thời gian chiết thay đổi
Phổ UV – Vis của dịch chiết với thể tích chiết thay đổi
Phổ UV – Vis của dịch chiết với nhiệt độ chiết thay đổi
Phổ hồng ngoại của norbixin chiết trong dung dịch KOH
Phẩm màu annatto tan trong dung dịch KOH và ít tan trong cồn 960
Phổ hấp thụ phân tử của norbixin chiết trong dung dịch KOH
Bột màu annatto

Trang
3
4
4
5
9
12
12
13
13
13
13
14
17
18
20
24
24
26
29

29
35
36
38
40
43
45
47
48
49
50


6

MỞ ĐẦU
Cách bày trí hấp dẫn và màu sắc đẹp mắt là một trong những yếu tố hàng đầu
làm nên sự thành công của ngành Ẩm thực nói chung trên toàn thế giới. Bởi thế từ
xa xƣa, các bà nội trợ đã biết sử dụng những phẩm màu tự nhiên nhƣ màu đỏ của
quả gấc, màu xanh trong lá dứa, màu tím trong lá cẩm hay màu vàng của củ nghệ…
để chế biến món ăn thêm phần thu hút.
Cùng với sự phát triển của ngành công nghiệp thực phẩm, các phẩm màu tổng
hợp dần dần đƣợc ƣa chuộng bởi đặc tính rẻ, màu sắc đẹp và phong phú, độ bền
màu cao… Tuy nhiên việc dùng các phẩm màu tổng hợp chƣa đƣợc quản lý chặt
chẽ và nghiêm ngặt nên nỗi ám ảnh của ngƣời tiêu dùng về những phẩm màu tổng
hợp không an toàn ẩn chứa nhiều nguy cơ gây hại đến sức khỏe con ngƣời tăng đột
biến trong rất nhiều loại thực phẩm hiện nay. Do đó việc lựa chọn phẩm màu thiên
nhiên không có độc tính để tạo màu cho thực phẩm đang là xu hƣớng đƣợc ƣa
chuộng. Vì vậy, việc tìm ra một loại phẩm màu tự nhiên vừa đẹp, vừa có lợi cho sức
khỏe, lại có độ bền màu cao đáp ứng đƣợc những yêu cầu của ngƣời sử dụng đang

đƣợc các nhà khoa học quan tâm. Một trong những loại phẩm màu đƣợc ngƣời dân
sử dụng phổ biến hiện nay là chất màu annatto đƣợc lấy từ hạt điều nhuộm có màu
đỏ và vàng. Ngƣời dân lấy chất màu bằng cách đun dầu nóng, cho hạt điều mua trên
thị trƣờng vào, cho ra màu rồi lấy dịch đó để làm màu thực phẩm hoặc cho trực tiếp
hạt điều nhuộm vào trong thức ăn để tạo màu.
Và trên thế giới các nhà khoa học đã chứng minh đƣợc chất màu chiết từ hạt
điều nhuộm không gây độc hại, không ảnh hƣởng đến sức khoẻ con ngƣời nên đƣợc
CODEX đƣa vào danh mục các loại phẩm màu tự nhiên sử dụng an toàn trong thực
phẩm, dƣợc phẩm, đem lại tính hấp dẫn cho thực phẩm. Ngoài ra, loại phẩm màu
này còn có hoạt tính sinh học có tác dụng chữa bệnh: giảm cholesterol trong maú,
mang tính nhuận trƣờng, chữa các bệnh nhƣ sốt, kiết lị, viêm gan, cao huyết áp,
động kinh, tiêu diệt các gốc tự do và các loại men gây ung thƣ trong thức ăn, nƣớc
uống…., do đó giá trị sử dụng của nó càng đƣợc nâng cao.


7

Ở Việt Nam, cây điều nhuộm đƣợc trồng chủ yếu ở Nam bộ và Tây Nguyên.
Nó đã và đang đƣợc viện Hóa học xây dựng mô hình cộng đồng nhằm góp phần bảo
tồn và phát triển nguồn gene. Việc nghiên cứu các quy trình tách chiết chất màu của
hạt điều nhuộm có ý nghĩa rất lớn nhằm đƣa chất màu tự nhiên annatto vào ứng
dụng rộng rãi, góp phần tích cực vào công cuộc phát triển cây công nghiệp nƣớc ta.
Trên thế giới mỗi năm sản xuất trên 10.000 tấn phẩm màu annatto, điều đó cho thấy
sự phổ biến của loại phẩm màu này. Tuy nhiên việc chế biến và sản xuất loại phẩm
màu này chƣa đƣợc ứng dụng trên quy mô công nghiệp ở nƣớc ta.
Để góp phần giải quyết vấn đề trên cũng nhƣ mong muốn xóa tan mối nghi ngờ
về phẩm màu thực phẩm đối với sức khỏe ngƣời sử dụng, tôi chọn đề tài:
“NGHIÊN CỨU CHIẾT TÁCH, TINH CHẾ CHẤT MÀU TỪ HẠT CÂY ĐIỀU
NHUỘM BẰNG PHƢƠNG PHÁP KOH”.

8

CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN ĐỀ TÀI
1.1. TỔNG QUAN VỀ CÂY ĐIỀU NHUỘM
1.1.1. Tên gọi [5], [6], [8]
Tên thƣờng gọi: Cây điều nhuộm, cây điều màu, cây cà-ri.
Tên khoa học: Bixa orellana L (bắt nguồn từ tên nhà thám hiểm ngƣời Tây Ban
Nha Francisco de Orellana).
Các tên khoa học cũ từng gọi: Bixa acuminata, B. americana, B. odorata, B.
platycarpa, B. purpurea, B. tinctoria, B.
upatensis,

B.

urucurana,

Orellana

americana, O. orellana.
Những
rocouyer-

tên

gọi

khác:

Annatto,

annato(French),

achiote

(Spanish), annatto tree (Anh), orelana
(Pháp),

kam

tai

(Thái),

kesumba

(Indonesia), Acafroa-do-Brasil hoặc anato
(Bồ Đào Nha), jarak belanda (Malaysia),
anotto (Ý), xiêm phung, cham pou,
champuk shralok (Campuchia), kamset (Lào).

Hình 1.1. Cây điều nhuộm

Phân loại khoa học:
Giới

: Plantae

Ngành : Magnoliophyta

Lớp

: Magnoliopsida

Bộ

: Malavales

Họ

: Điều nhuộm Bixaceae.

Chi

: Bixa

1.1.2. Đặc điểm thực vật học [6], [9]
Điều nhuộm là một loài cây bụi hay cây gỗ nhỏ. Cây cao 5-10 m.Vỏ màu xám
tro, cành non có lông tơ màu xám sẫm. Lá đơn, mềm, nhẵn, hơi hình ba cạnh, đầu
nhọn, phía cuống hình tim dài 12 cm, rộng 7 cm hay hơn, cuống lá phình ở đầu, dài


9

34 cm. Hoa lƣỡng tính màu đỏ tím hay trắng, lớn (đƣờng kính 4-5 cm) mọc thành
chuỳ ở đầu cành, có lông tơ. Bầu hai lá noãn với hai giá noãn mang nhiều noãn.
Quả to, đỏ tía, hình cầu, trên mặt có gai mềm, mở bằng hai van, mỗi mảnh mang ở
trong rất nhiều hạt. Hạt hơi hình lập phƣơng trên một cuống ngắn, xung quanh tễ nở
ra thành một thứ áo hạt ngắn màu đỏ.

Hình 1.2. Quả điều nhuộm non

Hình 1.3. Quả điều nhuộm chín

Khi quả non, vỏ quả màu xanh thẫm, mềm, dễ bóp, hạt phía trong màu đỏ tƣơi,
ƣớt, trơn, dễ bóp nát. Khi quả già, vỏ quả màu xanh hơi vàng, hạt phía trong màu đỏ
thẫm, khô, cứng, khó bóp. Khi quả chín mà không thu hoạch kịp thời thì quả bị khô
và tự nứt, hạt phía trong khô lại và rơi xuống đất, dễ phát tán và phát triển thành cây
điều khác.
1.1.3. Đặc điểm sinh thái [6], [8], [9]
Cây có nguồn gốc ở các vùng nhiệt đới châu Mỹ, hiện đang đƣợc trồng phổ
biến ở Ấn Độ và một số nƣớc Đông Nam Á nhƣ Lào, Campuchia.
Ở nƣớc ta, thƣờng trồng quanh năm và trồng phổ biến ở các tỉnh Tây Nguyên,
một số nơi ở tỉnh Quảng Nam. Trồng đến năm thứ hai thì cây điều nhuộm có quả và
có thể thu hoạch đƣợc, một cây cho tối đa 270 kg hạt màu.
Thời gian thu hoạch:
Cây này bắt đầu thu hoạch hạt giống từ năm 2 nếu trồng rừng đã đƣợc chăm
sóc đúng cách, nhƣng thu hái quanh năm khi cây đƣợc 4 năm.


10

Thời gian thu hoạch quả điều nhuộm để chiết tách bixin với hàm lƣợng cao
nhất là vào khoảng tháng 1, 2 và tháng 8, 9 hằng năm (Khoảng 4 tháng sau khi cây
điều nhuộm cho quả non).
1.1.4. Thành phần hoá học trong hạt điều nhuộm [3], [5], [6]
Trong cơm của hạt điều nhuộm có 20-30% nƣớc, đƣờng, chất dễ bay hơi chiếm
20-28%, oclean 4,0-5,5%, sucrose 3,5-5,2%, 0,3-0,9% tinh dầu, saponin, palmitin,
phytosterol, vitamin A(chủ yếu là   caroten).

Hình 1.4. Hạt cây điều nhuộm
Thành phần quan trọng nhất là bixin và norbixin (trong dịch chiết annatto của
hạt điều). Bixin (chủ yếu là cis-bixin) là este monomethyl của acid dicarboxilic
norbixin, chiếm hơn 80% phần cơm của hạt điều. Nó có màu đỏ tƣơi, có tinh thể.
Hợp chất thiên nhiên cis-bixin kém bền, dễ chuyển thành dạng bền vững trans-bixin
hay izobixin. Bixin kết tinh trong acid axetic hình thành phiến màu đỏ tƣơi, tan
trong các dung môi hữu cơ, trong dầu khi thêm acid sunfuric đặc thì chuyển thành
xanh. Thuỷ phân kiềm thì tạo thành norbixin. Norbixin là acid dicarboxilic, có màu
vàng, tan trong nƣớc.
Bên cạnh bixin một số lƣợng lớn các chất màu khác đƣợc nghiên cứu tính chất
từ phần chiết của cây điều nhuộm bao gồm 6 apocarotenoids (C30 và C32), 8
diapocarotenoids (C19, C22, C24, C25) và một dẫn xuất của carotenoid (C14).


11

Chúng chỉ chiếm một tỷ lệ nhỏ. Một số hợp chất chiết trong nƣớc và trong dầu từ
hạt annatto nhƣ
O

OCH3
C

O

H

Methyl (9Z)-8‟-oxo-6,8‟-diapoaroten-6-oate.
H
O

C
O

OCH3

Methyl (4Z)-4,8-dimethyl-12-oxo-dodecyl-2,4,6,8,10-pentaenoate.
O
C

OCH3

O
H

Methyl(9Z)-10‟-oxo-6,10‟-diapocarotene-6-oate.
O
C

OCH3

O
H

Methyl(9Z)-6‟-oxo-6,6‟-diapocarotene-6-oate.
O
C

OCH3

O

Methyl(9Z)-6‟-oxo-6,5‟-diapocarotene-6-oate.


12

Cần chú ý rằng trong các dung môi khác nhau có thể chiết thành phần chất
khác nhau. Hầu hết các hợp chất có mặt trong mẫu dầu và nƣớc là các secquiterpen,
trong đó khoảng 38% chất dễ bay hơi tìm thấy trong mẫu dầu, 89% trong mẫu nƣớc.
Alcohols

allyl-p-methylbenzyl ether

4-methyl-2-pentanol

1-methyl-3-hexylbenzene

1-pentanol

3-methylacetophenone

2- pentanol

Monorterpenes

3-hexenol

α-pinene

4-methyl-1-hexanol

camphene

6-methyl-5-hepten-2-ol

β- pinene

2-ethyl-1-hexanol.

β- phellandrene

Propanediol.

β-myrcene

Aldehydes

limonene

Hexanal.

eucalyptol

2-methyl-2-butenal

trans-ocimene

Heptanal

α- terpineol

3-methyl-2-butenal

2-carene

2-heptenal

3,7-dimethyl-1,6-octadien-3-ol

Nonanal

Terpinen-4-ol

2,4-heptadienal.

Sesquiterpenes

Alkanes

β-thujene

Heptane

α-cubebene

2,5-dimethylhexane

ylangene

2-methylheptane

cycloisosativene

Octane

copaene

2,4-dimethylheptane

isoledene

Cis-1,3-dimethylcyclohexane

germacrene-D

Trans-1,3-dimethylcyclohexane

α-bergamotene

2,4-dimethylhexane

santanlene


13

Nonane

β- elemene

Butylcyclopentane

epi-bicyclosesquiphellandrene

Propylcyclohexane

caryophyllene

Decane

allo-aromadendrene

Alkenes

eudesma-4(14),11-diene

2,4-dimethyl-1-pentene

isosativene

4-methyl-1,3-pentadiene.

β- panasinsen

2,4-dimethyl-2-hexene

β-humulene

δ-elemene

δ-aristolene

elixene

γ- muurolene

1,3-dimethyl-1-cyclohexene

β-maaliene

4-ethenyl-4-methyl-3-

β-selinene

cyclohexene

2-methylpyridine

Ketones

3- methylpyridine

3-penten-1-one

4- methylpyridine

4-methyl-3-penten-2-one

2-pentylfuran

2-heptanone

5-methyl-2-furancarboxandehyde

3-hexene-2-one

Arenes

3-octanone

Toluene

6-methyl-5-hepten-2-one

p-xylenα-gurjunene

4-hydroxyl-4-methyl-2-pentanone

γ-neoclovene

Esters and acids.

chamigren

Ethyl-butylrate

germacrene-B

Methylhexanoate

valencene

Heptylformate

α-panasinsen

Methyloctanoate

γ-selinene

Acetic acid

γ-elemene

1,2-propanediol-2-acetate

patchoulene

Heterocycles

δ-cadinene


14

γ- caprolactone

β-sesquiphellandrene

2,5-dimethylfuran

γ-cadinene

2,4- dimethylfuran

cyperene
spathulenol

1.1.5. Tính chất hoá học của phẩm màu annatto [3], [4], [8], [9], [11]
1.1.5.1. Phẩm màu annatto
Annatto là chất màu tự nhiên
chiết từ hạt điều nhuộm không gây
độc hại, không ảnh hƣởng đến sức
khoẻ con ngƣời nên đã đƣợc
Codex đƣa vào danh mục các loại
phẩm màu tự nhiên đƣợc sử dụng
an toàn cho thực phẩm và dƣợc
phẩm [4].
Annatto sẽ bị mờ nhạt nếu để

Hình 1.5. Phẩm màu annatto

lâu dƣới ánh sáng mạnh và trực tiếp, bền trong môi trƣờng kiềm, kém bền trong môi
trƣờng axit. Màu của annatto dễ bị thoái biến nhƣng không bị tác động của vi
khuẩn. Annatto ổn định ở nhiệt độ dƣới 1000C và trên 1250C thì bị chuyển hoá.
1.1.5.2. Tính chất của chất mang màu [3]
a. Bixin:
Bixin có CTPT: C25H30O4, M= 394,25 đvC, điểm nóng chảy: 1980C, điểm phân
huỷ: 2170C,  max= 439,470 nm.
HO

C
O

C
O

cis- Bixin
(6 - methylhydrogen - 9 - cis - 6,6‟- diapocarotene - 6,6‟- dioate)
‟

‟

CH3
O


15

O
HO

C
C

CH3
O

O

trans-Bixin

(6 – methylhydrogen – 9 – trans – 6,6‟ – diapocarotene – 6,6‟ – dioate)
‟

‟

Bixin có màu đỏ, có mùi hạnh nhân, không vị, không tan trong nƣớc, tan trong
dung môi hữu cơ nhƣ etyl axetat, acid axetic, axeton,….và trong dầu, mỡ nóng.
Bixin ở dạng tinh thể, khi hoà tan trong nƣớc thì ở dạng huyền phù. Dạng tồn
tại của bixin trong dầu bị oxy hoá theo thời gian, sự oxy hoá xảy ra nhanh hơn khi
để ở ngoài ánh sáng hoặc khi xuất hiện dấu vết kim loại. Bixin sẽ bị mờ và mất dần
màu sắc. Khi thêm chất chống oxy hoá nhƣ acid ascobic hoặc polyphenol thì làm
chậm sự oxy hoá.
Khi tiếp xúc với kiềm, metyl este sẽ bị

thủy phân tạo thành axit

dicarboxylic norbixin, một dẫn xuất tan trong nƣớc.
O

O
HO

X

MOH

M+ -O
O- M+

O

O

O

O

O

M+ -O

HCl

HO
OH

O- M+
O

O

b. Norbixin:
Norbixin có CTPT: C24H28O4, M= 380,46 đvC,  max= 453,48 nm và 482 nm.

OH
C
O

cis-Norbixin
(9‟- cis - 6,6‟- diapocarotene - 6,6‟- dioic acid)

C
O

OH


16

O
OH

C
C

OH

O

trans-Norbixin
(9‟- trans - 6,6‟- diapocarotene - 6,6‟- dioic acid)
Norbixin có màu vàng, tan nhiều trong nƣớc, có khả năng kết tủa trong dung
dịch có hàm lƣợng Ca2+ cao, norbixin phản ứng với protêin chuyển thành màu đỏ
hồng đào.
Dung dịch norbixin làm khô tạo thành dạng bột nhƣng dạng này dễ bị oxy hoá
dẫn đến mất màu theo thời gian. Tại ranh giới giữa prôtêin và bột bền dƣới tác dụng
của nhiệt và ánh sáng.
Bixin chuyển thành muối norbixin khi hoà tan trong dung dịch kiềm, pH=7,
dạng này không hoà tan trong nƣớc. Để tăng sự hoà tan của bixin và norbixin trong
nƣớc và trong dầu, ngƣời ta sử dụng chất tạo thể nhũ sữa: polyssorbatos, propylene
glycol. Sự tạo nhũ thể sữa có vai trò quan trọng ứng dụng chất màu trong thực phẩm

với pH thấp (không thể tiến hành với muối norbixin).
1.1.6. Liều lƣợng sử dụng [8], [9]
Tại cuộc họp lần thứ 67 của FAO/WHO về chất phụ gia tổ chức tại Rome,
quy định liều lƣợng cho phép sử dụng hằng ngày của bixin là: 0-12mg/kg bw,
norbixin và muối của nó là: 0-0,6mg/kg bw (dựa vào nghiên cứu 90 ngày trên chuột
của Noel (Noobservedeffect Level) với chỉ số an toàn là 100.
1.1.7. Tiêu chuẩn tinh khiết (do FAO/WHO quy định) [8], [9]
* Sản phẩm chiết với dung môi hữu cơ (axeton, methanol, hexan):
Asen (As)

: không lớn hơn 3mg/kg

Chì (Pb)

: không lớn hơn 10mg/kg

Thuỷ ngân (Hg): không lớn hơn 1mg/kg
Cadmi(Cd)

: không lớn hơn 1mg/kg

Kim loại nặng : không lớn hơn 40mg/kg
* Sản phẩm chiết với dung môi kiềm hoặc dầu:
Asen ( As)

: không lớn hơn 3mg/kg


17

Chì (Pb)

: không lớn hơn 10mg/kg

Thuỷ ngân (Hg): không lớn hơn 1mg/kg
Cadmi (Cd)

: không lớn hơn 1mg/kg

Kim loại nặng : không lớn hơn 40mg/kg
1.1.8. Ứng dụng của phẩm màu hạt điều nhuộm trong thực tế [8], [9], [11]
Phẩm màu annatto rất có giá trị trong thƣơng mại, bao gồm các loại:
Annatto B: hạt điều chiết với dung môi nƣớc, lọc loại bỏ nguyên liệu không
tan, đuổi dung môi, kết tinh và làm khô.
Annatto C: thêm dung dịch kiềm vào annatto B, đun nóng và để nguội. Sau
đó dung dịch đƣợc lọc và axit hoá để kết tủa norbixin. Kết tủa đƣợc lọc, rửa sạch,
làm khô và xay thành bột nhỏ.
Annatto D: hạt điều cọ xát với dầu nóng để tạo chất màu.
Annatto E: chất màu đƣợc chiết với dung dịch kiềm, sau đó thêm axit để tạo
kết tủa. Lọc, rửa, làm khô kết tủa thu đƣợc sản phẩm.
Annatto F: hạt điều cọ xát với dung dịch kiềm, thêm tiếp dung dịch kiềm bổ
sung để tạo thể vẩn, đun nóng ta thu đƣợc chất màu. Để nguội rồi loại bỏ phần béo
và phần bã. Dung dịch thu đƣợc đem axit hoá tạo kết tủa.
Annatto G: là sản phẩm khi thêm K2CO3 vào annatto E.
a. Trong thực phẩm:
Phẩm màu bixin tan trong dầu: dùng cho các sản phẩm của chất béo và sữa,
pho mát, margarin, lạp xƣởng, mì tôm, thực phẩm nƣớng và bánh snack…
Phẩm màu norbixin tan trong nƣớc: dùng cho bánh kẹo, kem và các sản phẩm
của sữa, đồ tráng miệng, sản phẩm của ngũ cốc và bánh mì, tạo màu cho đồ uống…

Hình 1.6. Annatto trong pho mát

Hình 1.7. Annatto trong đồ uống


18

Phẩm màu annatto đƣợc xuất khẩu qua Bắc Mỹ, Châu Âu (màu cam của
phomat cứng, màu đỏ của phomat edam Hà Lan…). Màu annatto dùng thay thế cho
màu vàng của nghệ (rất đắt). Annatto đã từng đƣợc dùng để làm chất để sâu màu
chocola ở Châu Âu. Chúng đƣợc dùng để tô màu cho thịt lợn quay, nƣớc xốt ở
Trung Quốc. Còn ở Việt Nam, màu này đƣợc dùng trong cari, bột bánh, gà quay
mật ong, làm màu cho món chim nƣớng để tạo đƣợc sự lôi cuốn về màu sắc. Ở
Mexico, annatto đƣợc trộn với thứ gia vị khác tạo thành gia vị màu đỏ gạch gọi là:
achiote paste và adobo, gia vị này là thứ yêu thích của ngƣời dân Mexico. Đầu bếp
Mexico thƣờng sử dụng achiote với axit axetic để ƣớp thịt hoặc thêm vào nƣớc xốt.
Hạt điều nhuộm đƣợc sử dụng làm phụ gia màu gần nhƣ không vị trong ẩm thực
châu Mỹ Latinh, Jamaica và Philipines. Vì annatto không có nguồn gốc động vật,
cũng không đƣợc chế biến với các nguyên liệu động vật nên nó an toàn cho việc ăn
kiêng.

Hình 1.8. Bột điều nhuộm

Hình 1.10. Achiote oil

Hình 1.9. Chất màu trên thịt lợn
quay

Hình 1.11. Achiote paste

19

b. Trong dƣợc học:
Dạng bột nhão hoặc dạng dầu của hạt điều nhuộm đƣợc sử dụng rộng rãi,
nhƣng toàn bộ cây điều đã đƣợc các bộ lạc rừng nhiệt đới dùng trong y học từ nhiều
thế kỉ trƣớc. Lá có tác dụng tốt với hệ thống cơ quan bài tiết và tăng thêm thể tích
của nƣớc trong trƣờng hợp thiếu hụt thận. Nó còn có tác dụng bảo vệ gan và giảm
choletrol. Trà từ chồi non dùng làm thuốc chống kiết lị, bệnh sốt. Hoa đƣợc bộ lạc
Cojede làm thuốc xổ, chống đờm dãi ở trẻ em mới sinh. Nƣớc chiết từ hạt chống
sâu bọ và bảo vệ tia tử ngoại mặt trời. Annatto đƣợc phát hiện bởi ngƣời Ấn Độ
maynan cổ, sử dụng nhƣ một màu thiết yếu của thức ăn, màu nghệ thuật. Ngƣời Mỹ
gốc da đỏ bôi lên tóc và cơ thể phần cơm hạt điều để tránh nắng và sâu bọ. Y học
truyền thống Braxin dùng annatto cho chứng ợ nóng, đau dạ dày do gia vị của thức
ăn…Y học Peru dùng nó để chống nhiễm trùng da, giúp da kéo da non, chữa các
bệnh về gan và dạ dày. Nƣớc chiết từ rễ làm giảm huyết áp ở chuột và phục hồi cơ
thể ở lợn. Rƣợu của quả khô và lá đƣợc tìm thấy tác dụng chống vi khuẩn tụ cầu.
Ngoài ra nƣớc chiết từ hạt điều nhuộm còn làm giảm cholesterol trong máu ở
chuột, thỏ, chó. Trong những thí nghiệm lâm sàng, kết quả đƣợc xác nhận trong
vòng mƣời ngày tiêu thụ (thay vì mƣời lăm ngày nhƣ đã định trƣớc) bởi lƣợng chất
béo trong máu giảm nhanh so với mức bình thƣờng. Nó làm tăng quá trình trao đổi
chất của chất béo, kết quả làm giảm lƣợng triacylglycerol và cholesterol. Ngoài ra,
nó còn đƣợc dùng để điều trị bệnh đái đƣờng hay chống nhiễm nấm.
c. Trong công nghiệp:
Annatto là nguồn sáng tự nhiên cho chất liệu silk: chất nhuộm bền trên chất
liệu tơ sợi, hầu nhƣ không thấm vào tơ sợi (chỉ thấm với tơ sợi prôtêin), làm thuốc
nhuộm ở dạng bột bằng cách làm mềm phần hạt và bột trong nƣớc, lọc, phơi khô rồi
nén thành dạng thích hợp.

Hình 1.12. Annatto nhuộm các loại vải

20

Mặc dù nó có thể đem lại màu sáng cho sợi nhƣng công dụng của nó chỉ giới
hạn trên phạm vi thực phẩm do thuốc nhuộm không thể tồn tại lâu dài với thời gian.
Ngƣời ta phát triển các qui trình làm cho chất nhuộm bền trên chất liệu tơ sợi hơn
và điều này đã dẫn đến một sự mở đầu của một kỷ nguyên mới đối với thuốc nhuộm
annato bởi nó có thể dùng một cách tiết kiệm để tạo ra màu sáng của chất nhuộm tự
nhiên trên vải sợi, đặc biệt là silk. Màu cam mà chất nhuộm annatto đem lại bắt
nguồn từ sự kết hợp giữa hai chất tạo màu đó là Bixin và Norbixin. Bixin là thành
phần chính của chất nhuộm và chiếm 80% trong khi Norbixin chất nhuộm vàng
chiếm tỷ lệ còn lại. Annato tạo ra chất nhuộm màu cam dựa trên cấu trúc
carotenoid. Tỷ lệ chất nhuộm có thể thay đổi từ 10-12% tuỳ theo số cân nặng của
hạt. Thuốc nhuộm không thấm vào tơ sợi nhiều. Nhƣng chúng lại thấm ở một mức
độ nhất định đối với tơ sợi protein. Vì vậy, chúng ta cần phải sử dụng chất cắm màu
để giúp chất nhuộm tồn tại lâu trên tơ sợi. Những chất cắm màu có sẵn nhƣ kali
nhôm sunfat (K2SO4.Al2(SO4)3), kali dichromate (K2Cr2O7), đồng sunfat (CuSO4)
và sắt sunfat (Fe2(SO4)3) thƣờng đƣợc sử dụng để kéo dài tuổi thọ cuả thuốc nhuộm
trên tơ sợi. Tuỳ vào từng giai đoạn các chất cắm màu đƣợc thêm vào tơ sợi, 3
phƣơng pháp cắm màu trước, cắm màu đồng thời và cắm màu sau đang đƣợc sử
dụng rộng rãi.
Hơn thế nữa chất màu annatto còn đƣợc dùng để nhuộm màu vàng đỏ trên
nilông và polyester: thuốc nhuộm có ái lực cao đối với sợi nilông và polyester, màu
sắc bền trong khi giặt. Quá trình nhuộm thu nhiệt khi tỉ lệ hấp thụ thuốc nhuộm tăng
lên cùng với độ tăng của nhiệt độ. Đặc biệt bixin có khả năng nhuộm sợi ion hoá và
không ion hóa bằng những cơ chế khác nhau. Trên nilông, thuốc nhuộm nhìn bề
ngoài có vẻ nhƣ đƣợc hấp thụ vào những vị trí tuyệt đối trong khi đối với polyester
sự hấp thụ chủ yếu phụ thuộc vào sự tiếp xúc không ion.
1.2. CHẤT MÀU TỰ NHIÊN [2], [11]

1.2.1. Khái niệm
Chất màu tự nhiên là các chất màu đƣợc chiết suất ra hoặc đƣợc chế biến từ các
nguyên liệu hữu cơ (thực vật, động vật) sẵn có trong tự nhiên, những chất vốn có và


21

tồn tại trong các thành phần của nguyên liệu, mỗi loại nguyên liệu khác nhau thì sẽ
có màu sắc khác nhau mang đặc thù của chính nó.
Ví dụ: Caroten tự nhiên đƣợc chiết suất từ các loại quả có màu vàng, curcumin
đƣợc chiết suất từ củ nghệ, màu caramen đƣợc chế biến từ đƣờng...Nhóm phẩm
màu có nguồn gốc tự nhiên có nhƣợc điểm là độ bền kém, sử dụng với lƣợng lớn
nên giá thành sản phẩm cao.
1.2.2. Phân loại
Chất màu tự nhiên thƣờng chia ra 3 nhóm chính:
- Clorophyl (màu xanh) còn gọi là diệp lục tố hay chất màu xanh lá cây.
- Carotenoid (màu da cam, vàng, đôi khi có màu đỏ), chất này có trong lục lạp.
- Flavanoit (có màu đỏ, xanh, vàng…), chất này có trong các gian bào.
1.2.2.1. Clorophyl
Khái niệm:
Clorophyl là chất màu xanh lá cây của thực vật hay còn gọi là hạt diệp lục.
clorophyl phân tán ở trong chất nguyên sinh gọi là hạt diệp lục hay lục lạp. Hàm
lƣợng clorophyl trong cây xanh chiếm 1% chất khô. Công thức cấu tạo của
clorophyl thể hiện trên hình 1.8.
Vai trò:
Clorophyl có vai trò cực kì quan trọng trong quá trình quang hợp - quá trình
chủ yếu tạo ra các chất hữu cơ và tạo ra nguồn oxy duy nhất trên quả đất. Clorophyl
không những cho màu xanh mà còn có khả năng che mờ các chất màu khác.
Phân loại: Clorophyl có 2 loại
Clorophyl a: có công thức C55 H72 O4N4Mg

Clorophyl b : thức C55H70O6N4Mg
Tính chất của clorophyl
 Lý tính
- Là một chất kết tinh.
- Không tan trong nƣớc, tan trong rƣợu, ete, benzen (các dung dịch đều có
màu xanh).


22

 Hoá tính

Hình 1.13 Công thức cấu tạo của Clorophyl
- Dƣới tác dụng của nhiệt độ, axit của dịch bào thì màu xanh bị mất đi vì Mg
bị axit lấy mất và clorophyl biến thành pheophytin màu sẫm oliu.
Clorophyl + 2HX → MgX2 + Pheophytin (màu sẫm oliu)
Vì vậy những sản phẩm thực phẩm chua nhƣ lá me bị mất màu xanh và có màu
oliu ngay trong quá trình chần.
- Khi cho tác dụng với kiềm nhẹ (cacbonat kiềm và kiềm thổ) thì chúng sẽ
trung hoà axit và muối axit của dịch bào và tạo nên môi trƣờng kiềm làm clorophyl
bị xà phòng hoá cho sản phẩm có màu xanh đậm, đó là các muối phức tạp có Mg
gọi là clorophylin hay clorophylit: (C32H30ON4Mg)(COOH)2 ,
(C32H28O2N4Mg)(COOH)2
- Dƣới tác dụng của Fe, Sn, Al, Cu, thì Mg trong clorophyl sẽ bị thay thế và
cho màu khác nhƣ:
+ Với Fe: cho màu nâu
+ Với Sn, Al: cho màu xám
+ Với Cu: cho màu xanh sáng bền
* Cách bảo vệ màu clorophyl trong sản xuất thực phẩm, đặc biệt là đồ hộp rau quả:
- Làm giảm hàm lƣợng axit tự do (tức là tăng pH trong nguyên liệu).

23

- Gia nhiệt nhanh trong một lƣợng nƣớc sôi lớn 3-4 lít nƣớc/1kg thực phẩm (để
làm giảm lƣợng axit, axit sẽ bay hơi cùng với nƣớc).
- Gia nhiệt rau xanh trong nƣớc cứng; cacbonat kiềm sẽ trung hoà một phần
axit dịch bào.
- Cho vào đồ hộp rau quả một ít chất đệm kiềm nhƣ đinatri glutamat (để tăng
pH).
1.2.2.2. Carotenoid
Carotenoid là những chất màu vàng hay đỏ có nguồn gốc thực vật hay động vật.
Chúng tạo nên màu của cà rốt, cà chua, lòng đỏ trứng, lá vàng mùa thu. Đến nay, các
nhà khoa học đã biết tới hơn 600 loại carotenoid khác nhau.
Từ công thức phân tử C40, carotenoid có cấu trúc tetratecpen và thƣờng chứa
các nối đôi liên hợp, số lƣợng các nối đôi đã quyết định màu của carotenoid.

Hình 1.14. Công thức cấu tạo của một số carotenoid


24

* Tính chất của carotenoid:
- Không tan trong nƣớc, tan trong chất béo.
- Rất nhạy (không bền với axit và chất oxy hoá).
- Bền vững đối với kiềm.
Tất cả các carotenoid tự nhiên đều có thể xem nhƣ dẫn xuất của lycopen:
+ Lycopen: màu đỏ, có nhiều trong cà chua.
+ Caroten: màu da cam, có nhiều trong cà rốt, mơ.
+ Xanthophyl: màu vàng lòng đỏ trứng gà (C40H56O), có nhiều trong lá

xanh, đồng thời nó cũng có trong cà chua cùng với lycopen.
+ Capxanthin: C40H58O3, là dẫn xuất của caroten, nhƣng có màu nhạt
hơn các carotenoid khác 10 lần. Chiếm 7/8 tổng số chất màu của ớt.
+ Criptoxanthin: Là một dẫn xuất monohidroxy của α-caroten, chất màu chính
của cam quít. (C40H56O)
+ Astacxanthin: là dẫn xuất của caroten có màu vàng đỏ, có ở các loài giáp xác,
trong thành phần của mai tôm cua. Trong quá trình gia nhiệt, protein bị biến tính,
astacxanthin bị tách ra dƣới dạng sắc tố màu vàng đỏ.
* Những biến đổi của carotenoid trong quá trình gia công chế biến thực phẩm:
So với clorophyl, carotenoid bền vững hơn nhiều đối với tác động của nhiệt độ
và môi trƣờng chế biến. Carotenoid lại không tan trong nƣớc nên hầu nhƣ không bị
tổn thất khi ngâm rửa rau quả. Vì vậy trong điều kiện chế biến bình thƣờng, màu
của các sản phẩm tạo nên bởi các carotenoid không bị biến đổi.
Tuy nhiên, do tính chất hoà tan trong chất béo của các carotenoid, nên khi xào
rán những loại rau quả có chứa nhiều carotenoid nhƣ cà rốt, cà chua, ớt… thì một
phần carotenoid trong thực phẩm sẽ hòa tan trong chất béo và làm cho chất béo có
màu vàng da cam.
Đối với một số món ăn để carotenoid hoà tan trong chất béo vừa làm tăng màu
sắc hấp dẫn của món ăn vừa làm cho khả năng hấp thu của cơ thể đối với
carotenoid.
Trong quá trình chế biến nhiệt các loại tôm cua… thành phần protein của chất
xianin có ở vỏ tôm cua bị biến tính. Do đó, astacxanthin đƣợc tách ra dƣới dạng sắc


25

tố màu vàng đỏ. Khi luộc cua, rang tôm tép… đều thấy hiện tƣợng của sản phẩm
này xuất hiện màu đỏ.
Cách bảo vệ màu vàng carotenoid:
+ Carotenoid rất bền với nhiệt độ cao và các biến đổi phản ứng của môi

trƣờng.
+ Vì carotenoid không hoà tan trong nƣớc nên chúng không bị mất đi
khi rửa, chần và các quá trình tƣơng tự khác.
+ Vì carotenoid tan trong dầu mỡ nên khi rán hay đóng hộp các loại rau quả
chứa nhiều carotenoid nhƣ cà rốt, ớt đỏ, cà chua…carotenoid sẽ chuyển vào dầu
rán.
1.2.2.3. Flavonoid
Khái niệm:
Flavonoid là những dẫn xuất của cromman và crommon, thuộc nhóm
phenilpropan vì chúng có chứa khung cacbon từ C6 – C3 – C6. Khi cromman và
crommon bị ngƣng tụ với một vòng phenol đƣợc dẫn xuất có tên flavan .
B

O
A

C

O

Hình 1.15. Công thức cấu tạo của Flavonoit
Flavonoit có trong các không bào, có màu đỏ, xanh và vàng .
Tỉ lệ các flavonoit trong rau quả và hoa khác nhau, do đó làm cho chúng có
màu sắc khác nhau.
Tính chất:
Nhóm màu này hòa tan trong nƣớc. Trong rau quả và hoa, số lƣợng cũng nhƣ
tỷ lệ các flavonoit khác nhau, do đó làm cho chúng có nhiều màu sắc khác nhau:
Antoxian là mono hay diglucozit do gốc đƣờng glucoza, galactoza hoặc
ramnoza kết hợp với gốc aglucon có màu gọi là antoxianidin. Khi thủy phân
antoxian thì thu đƣợc đƣờng và antoxianidin (antoxianidol).