Nghiên cứu quy trình tách chiết chất màu tự nhiên từ vỏ thanh long

Th.s Nhƣ Xuân Thiện Chân

Báo cáo khóa luận tốt nghiệp

TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỞ TP.HCM


BÁO CÁO KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Tên đề tài:

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH TÁCH CHIẾT
CHẤT MÀU TỰ NHIÊN
TỪ VỎ THANH LONG
KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC
CHUYÊN NGÀNH: THỰC PHẨM

GVHD: Th.s Nhƣ Xuân Thiện Chân
SVTH: Phạm Thị Thùy Dung
MSSV: 1153010114

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2015

SVTH: Phạm Thị Thùy Dung

Trang 1


Báo cáo khóa luận tốt nghiệp

Th.s Nhƣ Xuân Thiện Chân

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt thời gian thực hiện đề tài: “Nghiên cứu quy trình tách chiết
chất màu từ vỏ thanh long” bên cạnh sự cố gắng của bản thân, em còn nhận đƣợc
nhiều sự động viên, giúp đỡ từ phía gia đình, thầy cô và bạn bè, em xin gửi lời cảm ơn
chân thành đến:
Thầy Nhƣ Xuân Thiện Chân, giáo viên hƣớng dẫn, ngƣời đã định hƣớng
đề tài, cho em học hỏi thêm nhiều kiến thức chuyên ngành lẫn kinh nghiệm cuộc sống.
Các thầy cô trong tổ chuyên ngành cùng các thầy cô trong khoa Công
nghệ sinh học, trƣờng Đại học Mở thành phố Hồ Chí Minh đã truyền đạt nhiều kiến
thức về Công nghệ sinh học và chuyên ngành thực phẩm.
Ban giám hiệu nhà trƣờng và thầy cô quản lý phòng thí nghiệm đã tạo
điều kiện để em có thể làm việc tại phòng thí nghiệm.
Tôi xin cảm ơn các bạn, đặc biệt là các bạn làm việc trong phòng thí
nghiệm Công nghệ thực phẩm và phòng thí nghiệm Hóa sinh đã giúp đỡ tôi rất nhiều
trong lúc thực hiện đề tài thực tập tốt nghiệp.
Sinh viên thực hiện

Phạm Thị Thùy Dung

SVTH: Phạm Thị Thùy Dung

Trang 2


Báo cáo khóa luận tốt nghiệp

Th.s Nhƣ Xuân Thiện Chân

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN

....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................

TP. Hồ Chí Minh, ngày 6 tháng 5 năm 2015
Giáo viên hƣớng dẫn

Nhƣ Xuân Thiện Chân

SVTH: Phạm Thị Thùy Dung

Trang 3

Báo cáo khóa luận tốt nghiệp

Th.s Nhƣ Xuân Thiện Chân

MỤC LỤC:
Đặt vấn đề ....................................................................................................................... 8
CHƢƠNG 1Tổng quan tài liệu..................................................................................... 10
1.1

Tổng quan về chất màu thực phẩm ................................................................. 11

1.1.1 Vai trò và tầm quan trọng của việc sử dụng chất màu trong chế biến thực
phẩm….....................................................................................................................1
1
1.1.2

Phân loại chất màu thực phẩm ................................................................. 12

1.1.3

Nguyên tắc sử dụng chất màu thực phẩm ................................................ 17

1.2

Tổng quan về thanh long................................................................................. 18

1.2.1

Nguồn gốc và phân loại............................................................................ 18

1.2.2

Đặc điểm hình thái ................................................................................... 19

1.2.3

Đặc điểm sinh trƣởng ............................................................................... 19

1.2.4

Thành phần hóa học ................................................................................. 20

1.2.5 Tình hình sản xuất và tiêu thụ thanh long ở trên Việt Nam và trên thế
giới……………………………………………………………………………….23
1.3

Giới thiệu về chất màu Betacyanin ................................................................. 25

1.3.1

Giới thiệu chung về betalain và betacyanin ............................................. 25

1.3.2

Cấu trúc hóa học của betalain và betacyanin ........................................... 26

1.3.3

Tính chất vật lý và hóa học của betacyanin ............................................. 26

1.3.4

Ứng dụng .................................................................................................. 28

1.3.5 Tình hình khai thác và ứng dụng betacyanin tự nhiên làm chất màu thực
phẩm……………………………………………………………………………29
1.4

Tổng quan về một số phƣơng pháp trích ly .................................................... 30

1.4.1

Cơ sở khoa học và phân loại .................................................................... 30

1.4.2

Các yếu tố ảnh hƣởng tới quá trình trích ly ............................................. 31

1.4.3

Một số phƣơng pháp trích ly đƣợc sử dụng hiện nay .............................. 32

CHƢƠNG 2Đối tƣợng và phƣơng pháp nghiên cứu.................................................... 37
2.1

Nguyên liệu – hóa chất – thiết bị .................................................................... 38

2.1.1

Nguyên liệu .............................................................................................. 38

2.1.2

Thiết bị và dụng cụ ................................................................................... 38

2.1.3

Hóa chất.................................................................................................... 38

SVTH: Phạm Thị Thùy Dung

Trang 4


Báo cáo khóa luận tốt nghiệp

Th.s Nhƣ Xuân Thiện Chân

2.2

Quy trình sản xuất dự kiến betacyanin từ vỏ trái thanh long .......................... 39

2.3

sơ đồ nghiên cứu ............................................................................................. 41

2.4

bố trí thí nghiệm .............................................................................................. 42

2.4.1

Khảo sát nồng độ ethanol trong dung môi trích ly. .................................. 42

2.4.2 Khảo sát các phƣơng pháp hỗ trợ quá trình trích ly chất màu từ vỏ thanh
long………………………………………………………………………………43
2.4.3 Khảo sát tỷ lệ nguyên liệu và dung môi đến hàm lƣợng chất màu trích ly
từ vỏ thanh long ..................................................................................................... 46
2.4.4 Khảo sát thời gian trích ly đến hàm lƣợng chất màu trích ly từ vỏ thanh
long………………………………………………………………………………47
2.4.5 Khảo sát số lần trích ly đến hàm lƣợng chất màu trích ly từ vỏ thanh
long………………………………………………………………………………48
2.4.6 Khảo sát ảnh hƣởng của phƣơng pháp bảo quản đến độ bền màu của dịch
chiết chất màu trích ly từ vỏ thanh long ................................................................ 49
CHƢƠNG 3Kết quả và bàn luận .................................................................................. 51
3.1

Khảo sát nguyên liệu ban đầu ......................................................................... 52

3.2

Khảo sát Nồng độ ethanol trong dung môi trích ly......................................... 52

3.3

Khảo sát các phƣơng pháp hỗ trợ quá trình trích ly. ....................................... 54

3.3.1

Phƣơng pháp lạnh đông ............................................................................ 54

3.3.2 Khảo sát phƣơng pháp bổ sung enzyme pectinase hỗ trợ quá trình trích
ly…………………………………………………………………………………55
3.4 Khảo sát tỷ lệ nguyên liệu và dung môi đến hàm lƣợng chất màu từ vỏ thanh
long…………………………………………………………………………………57
3.5 Khảo sát thời gian trích ly đến hàm lƣợng chất màu trích ly từ vỏ thanh
long…………………………………………………………………………………59
3.6

Khảo sát số lần trích ly đến hàm lƣợng chất màu trích ly từ vỏ thanh long ... 60

3.7 khảo sát ảnh hƣởng của phƣơng pháp bảo quản đến độ bền màu của dịch chiết
chất màu trích ly từ vỏ thanh lon .............................................................................. 62
CHƢƠNG 4KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.................................................................. 64
4.1.Kết luận ............................................................................................................... 65
4.2.

Kiến nghị ......................................................................................................... 65

PHẦN PHỤ LỤC ......................................................................................................... 68

SVTH: Phạm Thị Thùy Dung

Trang 5


Báo cáo khóa luận tốt nghiệp

Th.s Nhƣ Xuân Thiện Chân

DANH MỤC HÌNH:
Hình 1.1 Thanh long Việt Nam .................................................................................... 18
Hình 1.2: Các loại thanh long ....................................................................................... 19
Hình 1.3 Nguồn chứa nhiều betaxanthin ...................................................................... 25
Hình 1.4 Nguồn chứa nhiều betacyanin ....................................................................... 25
Hình 1.5 Màu sắc của các loại hoa xƣơng rồng thay đổi
theo tỷ lệ betaxanthin và betacyanin ............................................................................ 26
Hình 1.6: Cấu trúc phân tử acid betalamic và vài betacyanin thƣờng gặp ................... 26
Hình 1.7: Các dạng sản phẩm chất màu betacyanin từ củ cải đƣờng ........................... 29
Hình 2.1: Quy trình sản xuất bột màu từ vỏ thanh long dự kiến .................................. 39
Hình 3.1 Biểu đồ hàm lƣợng chất màu của các nghiệm thức khảo sát tỷ lệ ethanol
trong dung môi trích ly ................................................................................................. 53
Hình 3.2 Biểu đồ hàm lƣợng chất màu của các nghiệm thức ....................................... 56
Hình 3.3 Biểu đồ hàm lƣợng chất màu của các nghiệm thức khảo sát tỷ lệ dung môi và
nguyên liệu ................................................................................................................... 58
Hình 3.4 Biểu đồ hàm lƣợng chất màu của các nghiệm thức khảo sát thời gian trích ly
chất màu từ vỏ thanh long ............................................................................................ 59
Hình 3.5 Hình biểu diễn hàm lƣợng chất màu của các nghiệm thức khảo sát ảnh hƣởng
của phƣơng pháp bảo quản đến độ bền màu của dịch trích chất màu trích ly từ vỏ
thanh long ..................................................................................................................... 63

SVTH: Phạm Thị Thùy Dung

Trang 6


Báo cáo khóa luận tốt nghiệp

Th.s Nhƣ Xuân Thiện Chân

DANH MỤC BẢNG:
Bảng 1.1 Một số chất màu tự nhiên thông dụng.......................................................... 14
Bảng 1.2 Thành phần trung bình của trái thanh long .................................................. 21
Bảng 1.3: Hàm lƣợng đƣờng có trong thịt quả thanh long ......................................... 22
Bảng 1.4: Thành phần của vỏ trái thanh long .............................................................. 23
Bảng 2.1 Bảng mã hóa các nghiệm thức nồng độ ethanol trong dung môi trích ly .... 42
Bảng 2.2: Bảng mã hóa các nghiệm thức quá trình xử lý lạnh đông .......................... 44
Bảng 2.3: Bảng mã hóa các nghiệm thức xử lý enzyme ............................................. 45
Bảng 2.4: Bảng mã hóa nghiệm thức khảo sát tỷ lệ nguyên liệu và dung môi ........... 46
Bảng 2.5 Bảng mã hóa các nghiệm thức thời gian trích ly ......................................... 48
Bảng 2.6 Bảng mã hóa các nghiệm thức số lần trích ly .............................................. 49
Bảng 2.7 Bảng mã hóa các nghiệm thức các phƣơng pháp bảo quản ......................... 50
Bảng 3.1: Bảng kết quả khảo sát nguyên liệu ban đầu ................................................ 52
Bảng 3.2: Kết quả hàm lƣợng chất màu ...................................................................... 52
Bảng 3.3 Bảng kết quả hàm lƣợng chất màu có sự hỗ trợ........................................... 54
Bảng 3.4 Bảng kết quả hàm lƣợng chất màu ............................................................... 55
Bảng 3.5 Bảng kết quả hàm lƣợng chất màu thí nghiệm khảo sát ............................. 57
Bảng 3.6 Bảng kết quả khảo sát thời gian trích ly đến hàm lƣợng chất màu .............. 59
Bảng 3.7 Bảng kết quả khảo sát số lần trích ly đến hàm lƣợng chất màu trích ly từ vỏ
thanh long ..................................................................................................................... 61
Bảng 3.8 Bảng kết quả hàm lƣợng chất màu của dịch chiết chất màu trích ly từ vỏ
thanh long ..................................................................................................................... 62

SVTH: Phạm Thị Thùy Dung

Trang 7


Báo cáo khóa luận tốt nghiệp

Th.s Nhƣ Xuân Thiện Chân

ĐẶT VẤN ĐỀ

SVTH: Phạm Thị Thùy Dung

Trang 8


Báo cáo khóa luận tốt nghiệp

Th.s Nhƣ Xuân Thiện Chân

Quê hƣơng anh nƣớc mặn đồng chua
Làng tôi nghèo đất cày lên sỏi đá
Quê hƣơng Bình Thuận của tôi với khí hậu khắc nghiệt và đất đai khô cằn, nay
lại nổi bật lên một trái cây đặc sản quốc gia – trái thanh long.
Từ trái cây trồng ăn chơi, giá trị thƣơng phẩm thấp, nay thanh long Bình Thuận
đƣợc trồng với sản lƣợng nhất nhì Thế Giới. Với diện tích trồng trồng lên đến 13,400
ha và sản lƣợng 300.000 tấn/năm, thanh long đƣợc xuất khẩu dƣới dạng tƣơi hay cấp
đông là chủ yếu.
Những năm gần đây, lại có nhiều nghiên cứu ứng dụng để sản xuất các sản
phẩm từ thanh long nhằm nâng cao giá trị thƣơng phẩm đồng thời đẩy mạnh nền kinh
tế quê nhà. Nền kinh tế ấy kéo theo một nhu cầu cần thiết, đó là xử lý những phế phụ
phẩm thanh long bao gồm chủ yếu là vỏ, vốn chứa một chất màu vô cùng quý giá:
betacyanin, không những cho màu hồng đẹp mà còn có giá trị dƣợc tính.
Ngày nay với chất lƣợng cuộc sống ngày càng nâng cao, ngƣời tiêu dùng đòi
hỏi sản phẩm thực phẩm không những ngon, bổ mà còn phải an toàn. Nhiều doanh
nghiệp nắm bắt đƣợc xu thế đó đã cho ra đời các sản phẩm hoàn toàn tự nhiên, không

chất bảo quản và đặc biệt là sử dụng màu tự nhiên thay vì màu nhân tạo, tuy rẻ nhƣng
lại là mầm mống gây ung thƣ.
Tuy nhiên, việc sử dụng màu tự nhiên lại gặp phải một vấn đề lớn về giá cả khi
phần lớn chất màu đều phải nhập khẩu. Xuất phát từ các nhu cầu thực tế nêu trên,
chúng tôi quyết định thực hiện đề tài “nghiên cứu quy trình tách chiết chất màu tự
nhiên từ vỏ thanh long” nhằm tạo ra điều kiện chiết chất màu từ vỏ thanh long hiệu
quả nhất, từ đó giúp tận dụng đƣợc nguồn vỏ thanh long phế thải giúp hạn chế ô
nhiễm môi trƣờng, không những thế còn mở ra hƣớng đi mới trong việc ứng dụng để
tạo màu cho thực phẩm.

SVTH: Phạm Thị Thùy Dung

Trang 9


Báo cáo khóa luận tốt nghiệp

Th.s Nhƣ Xuân Thiện Chân

CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN
TÀI LIỆU

SVTH: Phạm Thị Thùy Dung

Trang 10


Báo cáo khóa luận tốt nghiệp

1.1

Th.s Nhƣ Xuân Thiện Chân

TỔNG QUAN VỀ CHẤT MÀU THỰC PHẨM

[4][6][7][14][18]
1.1.1 Vai trò và tầm quan trọng của việc sử dụng chất màu trong chế
biến thực phẩm
Khi đánh giá chất lƣợng sản phẩm thực phẩm, màu sắc và hƣơng vị là hai yếu
tố đƣợc chú ý đến nhiều nhất. Màu sắc phải hài hòa đồng nhất với hƣơng vị nhằm tăng
giá trị cảm quan, kích thích ngon miệng. Nếu giữa màu sắc và mùi vị không có sự
tƣơng ứng, phù hợp lẫn nhau thì ngƣời tiêu dùng sẽ không cảm nhận chính xác đƣợc
mùi vị và chất lƣợng của thực phẩm. Thực vậy, trong một nghiên cứu của nhà thực
phẩm học Johnson với đề tài “bảo vệ thực phẩm” năm 1983 đã chứng minh rằng vị
ngọt của nƣớc giải khát trái dâu sẽ tăng lên 2-12% nếu ta tăng hàm lƣợng của chất
màu của loại nƣớc giải khát này. Trong sản xuất ngƣời ta không chỉ tìm biện pháp bảo
vệ màu sắc tự nhiên mà còn tìm tạo thêm màu mới hoặc bổ sung chất màu vào trong
sản phẩm thực phẩm làm cho sản phẩm có màu đẹp hấp dẫn hơn.
Chất màu thực phẩm mặc dù không có ý nghĩa về mặt dinh dƣỡng, nhƣng có
những chức năng quan trọng sau:
- Tăng cƣờng màu sắc tự nhiên vốn có của thực phẩm để thu hút ngƣời tiêu
dùng.
- Tạo màu cho một số thực phẩm vốn không màu hay có màu nhạt (nhƣ các
loại kẹo, snack, nƣớc giải khát,…) nhằm làm gia tăng giá trị cảm quan của chúng.
- Đảm bảo sự đồng nhất về màu sắc thực phẩm từ lô sản phẩm này đến lô sản
phẩm khác.
- Phục hồi lại vẻ bên ngoài của thực phẩm do chất màu bị biến đổi trong quá
trình chế biến (Delgaado- Vargas et al., 2000).
- Làm cho ngƣời tiêu dùng chú ý đến mùi vị tự nhiên của thực phẩm do giữa
màu sắc và mùi vị thƣờng có quan hệ với nhau.

SVTH: Phạm Thị Thùy Dung

Trang 11


Báo cáo khóa luận tốt nghiệp

Th.s Nhƣ Xuân Thiện Chân

Những năm gần đây xu hƣớng thế giới đã chú trọng nghiên cứu sử dụng chất
màu tự nhiên đƣợc trích ly các sắc tố từ thực vật tạo an toàn cho các sản phẩm thực
phẩm. Các nghiên cứu phần lớn hƣớng theo các bƣớc:
- Xây dựng quy trình gia công nguyên liệu, bán thành phẩm để bảo toàn tối đa
chất màu có sẵn trong nguyên liệu.
- Chiết tách, cô đặc và bảo quản các chất màu từ chính nguyên liệu thực vật đó
hoặc từ các nguyên liệu khác giàu chất màu ấy. Từ các chất màu tự nhiên đã cô đặc
này có thể dùng nhuộm màu các sản phẩm thu đƣợc sau quá trình gia công chế biến
thực phẩm.
- Dùng các biện pháp thích hợp để điều chỉnh phản ứng theo chiều tạo ra những
chất màu mới từ những hợp phần có trong nguyên liệu.

1.1.2 Phân loại chất màu thực phẩm
Dựa theo nguồn gốc, chất màu thực phẩm đƣợc chia làm 3 nhóm: chất màu vô
cơ, chất màu nhân tạo (hay tổng hợp hóa học) và chất màu tự nhiên.
1.1.2.1. Chất màu vô cơ
Chủ yếu đƣợc dùng để trang trí thực phẩm. Ví dụ nhƣ FeO, F2O3 có màu đỏ
dùng để trang trí bề mặt thực phẩm nhƣ mứt, kẹo. CuSO4 giúp giữ màu cho hoa quả.
Phần lớn các chất màu vô cơ đều có tính độc vì vậy cần thận trọng khi sử dụng.
1.1.2.2. Chất màu nhân tạo (hay tổng hợp hóa học):

Là chất màu đƣợc tạo ra bằng các phản ứng tổng hợp hóa học.
Màu tổng hợp có độ bền cao, màu đậm, giá thành rẻ và tiện lợi trong việc chế
biến thực phẩm. Tuy nhiên nếu sử dụng loại chất màu này không đúng liều lƣợng và
chủng loại, có thể gây ngộ độc do tác động lên hệ thần kinh, hệ miễn dịch, gây dị ứng
và chất màu có khả năng tích tụ trong cơ thể gây ung thƣ, suy thận, ảnh hƣởng đến
bào thai.
Do đó, việc sử dụng chúng cần phải đƣợc tuân thủ những quy định hết sức chặt
chẽ và nghiêm ngặt.

SVTH: Phạm Thị Thùy Dung

Trang 12


Báo cáo khóa luận tốt nghiệp
-

Th.s Nhƣ Xuân Thiện Chân

Chất màu hóa học gồm các nhóm chất màu:

+ Nhóm chất màu vàng: thƣờng đƣợc dùng nhiều trong sản xuất bánh kẹo, mứt, đồ
uống, rƣợu,…
Tatrazin (E102): là dẫn xuất của acid pyrazol cacboxylic, có màu vàng chanh. Liều
dùng 7,5 mg/kg khối lƣợng cơ thể.
Quinolein vàng (E104): là muối natri của acid monosulphonic, có màu vàng. Liều
dùng 2,5 mg/kg khối lƣợng cơ thể.
Vàng da cam S (E110): là muối Na của acid Naphtol – sulphonic, có màu vàng da
cam. Liều dùng 0,5 mg/kg khối lƣợng cơ thể.
+ Nhóm chất màu đỏ:

Erytrozin (E127): là muối của tetra- iodo- fluoresxin, có màu đỏ, dùng trong sản xuất
bánh kẹo, mứt,…Liều dùng 2,5 mg/kg khối lƣợng cơ thể.
Amaran (E123): là muối có 3 nguyên tử Na của acid Naphotol – disulphonic, có màu
đỏ boóc đô. Dùng trong sản xuất nƣớc quả, rƣợu nho. Liều dùng 0,75 mg/kg khối
lƣợng cơ thể.
Ngoài ra còn một số chất màu đỏ khác nhƣ: đỏ rệp, Azorubin (E122), đỏ 2G
(E128),…
+ Nhóm chất màu xanh:
Indigocacmin (E132): là muối canxi của acid indigotin disunphonic, có màu xanh
lam, đƣợc dùng trong sản xuất kem, mứt quả,…Liều dùng 5,0 mg/kg khối lƣợng cơ
thể.
Xanh lục sáng BS (E142): là muối Na của dẫn xuất fusinic, có màu xanh lục sáng,
đƣợc dùng trong sản xuất sirô, nƣớc giải khát,…Liều dùng 5,0 mg/kg khối lƣợng cơ
thể.
Màu xanh lơ V (E131): là muối canxi của dẫn xuất triphenylmetan, có màu xanh
nhạt, đƣợc dùng trong sản xuất đồ uống,,…Liều dùng: 5,0 mg/kg khối lƣợng cơ thể.

SVTH: Phạm Thị Thùy Dung

Trang 13


Báo cáo khóa luận tốt nghiệp

Th.s Nhƣ Xuân Thiện Chân

+ Nhóm chất màu đen:
Màu đen sáng BN (E151): là muối có 4 Na của acid tetrasulphonic, có màu đen sáng,
đƣợc dùng trong sản xuất bánh kẹo, đồ uống,.. Liều dùng 1,0 mg/kg khối lƣợng cơ
thể.

1.1.2.3. Chất màu tự nhiên
Là loại chất màu đƣợc chiết xuất hoặc đƣợc chế biến từ các nguyên liệu hữu cơ
(thực vật, động vật) có sẵn trong tự nhiên.
Bảng 1.1 Một số chất màu tự nhiên thông dụng
Chất màu tự nhiên

Nguồn tự nhiên

Athocyanin

Vỏ nho,…

Betalain

Củ cải đƣờng, vỏ quả thanh long,…

Carotenoid
- Annato (Bixin)

Hạt điều

- canthaxanthin

Nấm rơm, cá, loài giáp xác

- β. Apocarotenal

Cam, rau xanh

Chlorophyll

Các loại rau xanh

Caramen

Đƣờng saccharose

Các loại khác
-Turmeric

Cây nghệ

- Crocetin, Crocin

Cây nghệ tây

(nguồn: )

SVTH: Phạm Thị Thùy Dung

Trang 14


Báo cáo khóa luận tốt nghiệp

Th.s Nhƣ Xuân Thiện Chân

Ƣu điểm của chất màu tự nhiên là tạo ra màu rất đẹp cho thực phẩm, đồng thời
chúng lại có mùi, vị gần giống nhƣ nguồn tự nhiên của chúng. Tuy nhiên, so với chất
màu tổng hợp, chất màu tự nhiên thƣờng kém bền và có giá thành cao do việc thu hồi

tách chiết chúng từ các nguồn tự nhiên khá tốn kém. Do vậy, việc sử dụng chúng hiện
nay còn chƣa rộng rãi lắm.
Tuy vậy nhờ có độ an toàn cao và một số chất màu tự nhiên còn có tác dụng tốt
đối với sức khỏe (nhƣ có khả năng chống oxy hóa, tăng cƣờng sức đề kháng của cơ
thể,…) nên ngƣời tiêu dùng ngày càng có xu hƣớng ƣa chuộng những loại thực phẩm
dùng chất màu tự nhiên. Vì vậy, trong những năm gần đây, ngành công nghiệp sản
xuất chất màu tự nhiên trên thế giới đang phát triển nhanh chóng và trở thành một
trong những lĩnh vực kinh doanh đầy tiềm năng.
Các chất màu tự nhiên trong thực vật có thể chia làm 3 nhóm chính:
1.1.3.3.1: Antoxian
Có màu đỏ và màu xanh lam, các sắc tố antoxian hay là antoxianin là những hợp
chất hóa học thuộc nhóm glucozit có nhiều trong rau quả. Có bốn loại antoxian là
pelacgonidin, xianidin, denfinidin và apigenidin. Màu đỏ, xanh lam và các màu khác
tƣơng tự của rau quả là do este metyl của các antoxianidin này. Các sắc tố này rất
nhạy cảm với các tác động của môi trƣờng đặc biệt là pH và nhiệt độ. Do đó khi tách
chiết cũng nhƣ bổ sung antoxian vào thực phẩm cần hạn chế sự biến đổi tính chất
của chúng.
-Flavonol:
Flavonol là glucozit làm cho rau quả và hoa có màu vàng và da cam. Khi chín,
flavonol bị thủy phân thì giải phóng ra agluco màu vàng.
Flavonol tƣơng tác với sắt cho phức màu xanh lá cây, sau đó chuyển sang màu
nâu. Trong môi trƣờng kiềm, flavonol rất dễ bị oxy hóa và sau đó ngƣng tụ tạo thành
sản phẩm màu đỏ.
-Anthocyanin:
Anthocyanin là mono hay diglucozit do gốc đƣờng glucose, galactose hoặc
ramnose kết hợp với gốc aglucon có màu.
SVTH: Phạm Thị Thùy Dung

Trang 15

Báo cáo khóa luận tốt nghiệp

Th.s Nhƣ Xuân Thiện Chân

Các anthocyanin cũng có thể tạo phức với kim loại để cho màu sắc khác.
Khi đun nóng lâu các anthocyanin có thể bị phá hủy và mất màu.
-Betalain gồm betacyanin và betaxanthin, chứa trong thực vật màu đỏ nhƣ
thanh long, củ dền,…
1.1.3.3.2: Carotinoit:
Có màu vàng, nhóm này gồm 60 – 70 sắc tố tự nhiên, tiêu biểu là carotenoid,
xanthophyl, capxanthin…Các chất này có nhiều trong cà chua, gấc hay vỏ giáp
xác…Có đặc tính tan trong dầu, không tan trong nƣớc và khá bền với nhiệt.
-

Carotenoid:
Carotenoid hòa tan trong chất béo và làm cho rau quả có màu da cam, vàng, đỏ.
Tất cả carotenoid đều không hòa tan trong nƣớc, rất nhạy với acid và oxy hóa,

nhƣng lại bền với kiềm.
-

Caroten:
Caroten có công thức là C40H56 có nhiều trong rau quả: gấc, cà rốt, cà chua,…

Trong tự nhiên có 3 dạng α-caroten, β-caroten, γ-caroten.
-

Lycopen
Là dẫn xuất của carotennoid, có màu từ đỏ đến da cam, có cấu tạo tƣơng tự nhƣ

caroten. Chất này có nhiều trong cà chua chín và có màu đỏ đặc trƣng.
-

Xanthophyl:
Xanthophyl có công thức cấu tạo là C40H56O2 là sắc tố cho rau quả có màu

vàng sáng có trong bắp vàng, bí đỏ. Ngoài ra, xanthophyl còn có trong lòng đỏ trứng.
1.1.3.3.3: Clorofin:
Có màu xanh lá cây, gồm 2 dạng là clorofin a C55H72O5N4Mg và clorofin b
C55H70O6N4Mg. Clorofin không bền với nhiệt độ và pH thấp, khi biến đổi sẽ trở thành
màu nâu. Clorofin ứng dụng nhiều trong sản xuất bánh kẹo, đồ uống hay đồ hộp rau
quả,…
Clorofin b có màu nhạt hơn so với Clorofin a. Tỉ lệ clorofin a: clorofin b là 3:1.
SVTH: Phạm Thị Thùy Dung

Trang 16


Báo cáo khóa luận tốt nghiệp

Th.s Nhƣ Xuân Thiện Chân

Ngoài ra, còn một số nhóm chất màu khác nhau nhƣ caramel có màu nâu đen,
thu đƣợc bằng cách nấu đƣờng sacaroza ở nhiệt độ cao. Caramel đƣợc dùng cho các
sản phẩm dấm, bia, rƣợu vang, thịt, cá, đậu phụ.

1.1.3 Nguyên tắc sử dụng chất màu thực phẩm
Về nguyên tắc, bổ sung chất màu nhằm phục hồi màu vốn có của một số thực
phẩm bị tổn thất trong quá trình chế biến. Không đƣợc dùng chất màu để che đậy

khuyết điểm của thực phẩm hoặc để ngƣời tiêu dùng nhầm lẫn về sự có mặt không
thực của một vài thành phần chất lƣợng trong thực phẩm.
Trƣớc khi quyết định sử dụng chất màu thực phẩm bổ sung vào một sản phẩm
thực phẩm cụ thể nào đó chúng ta cần quan tâm đến các yếu tố sau:
- Trạng thái của chất màu: ngƣời tiêu dùng vẫn ƣu dùng chất màu ở dạng lỏng
hơn dạng bột.
- Sự chuyển màu mới nhƣ thế nào: thƣờng phối trộn nhiều màu với nhau để tạo
ra màu mong muốn, phù hợp với thực phẩm của mình.
- Thành phần các chất chứa trong thực phẩm cần phối trộn chất màu: sự có mặt
của protein, nƣớc, tanin hay chất béo sẽ ảnh hƣởng tới độ trong hay vẩn đục của chất
màu phối trộn vào trong thực phẩm đó.
- pH: sự ổn định cũng nhƣ sự chuyển màu của chất màu đều có thể bị ảnh
hƣởng bởi pH của môi trƣờng thực phẩm.
- Điều kiện chế biến: đặc biệt là thời gian và nhiệt độ ảnh hƣởng tới chất lƣợng
chất màu phối trộn vào.
- Điều kiện bao gói: quyết định đến mức độ xâm nhập của không khí và ánh
sáng vào thực phẩm, do đó có thể làm biến đổi chất màu.
- Điều kiện bảo quản và thời gian sử dụng: chất màu sử dụng chỉ bền dƣới
những điều kiện bảo quản thích hợp và trong một thời hạn nhất định.

SVTH: Phạm Thị Thùy Dung

Trang 17


Th.s Nhƣ Xuân Thiện Chân

Báo cáo khóa luận tốt nghiệp

1.2

TỔNG QUAN VỀ THANH LONG [1][9][15][17]

1.2.1 Nguồn gốc và phân loại
Cây thanh long có tên tiếng Anh là Pitahaya, hay còn gọi là Dragon fruit, có
nguồn gốc ở vùng sa mạc thuộc Mehico và Colombia.
Thanh long đƣợc ngƣời Pháp đem vào trồng ở Việt Nam trên 100 năm nay,
nhƣng mới đƣợc đƣa lên thành hàng hóa từ thập niên 1980, Viêt Nam là nƣớc xuất
khẩu thanh long lớn nhất thế giới, có bốn vùng sản xuất thanh long lớn ở nƣớc ta là
Bình Thuận, Tiền Giang, Long An và Tây Ninh.
Tên Việt nam: Thanh long
Tên

tiếng

anh:

Pitaya

(hay

Pitahaya)
Tên khoa học: Hylocereus spp.
Giới (regnum): thực vật (plantae)
Bộ

(ordo):

cẩm

chƣớng

(Caryophyllaales)
Hình 1.1 Thanh long Việt Nam
Họ (familia): xƣơng rồng (cactaceae)
Chi (genus): Hylocereus
Dựa vào sự khác nhau của ruột và vỏ mà thanh long có các giống phổ biến sau:
- Hylocereus undatus thuộc chi Hylocereus: có ruột trắng với vỏ hồng hay đỏ.
Loại này đƣợc trồng rộng rãi ở các tỉnh Bình Thuận, Long An, Tiền Giang,…
- Hylocereus polyrhizus (hay Hylocereus costaricensis) thuộc chi Hylocereus:
có ruột đỏ với vỏ hồng hay đỏ. Loại này đƣợc lai tạo từ giống thanh long ruột trắng
Bình Thuận với giống ruột đỏ nhập từ Colombia.
- Selenicereus megalanthus thuộc chi Selenicereus: có ruột trắng với vỏ vàng.

SVTH: Phạm Thị Thùy Dung

Trang 18


Th.s Nhƣ Xuân Thiện Chân

Báo cáo khóa luận tốt nghiệp

Giống thanh long trồng chủ yếu tại Việt Nam là loại ruột trắng vỏ đỏ, nổi tiếng
nhất với dòng thanh long Bình Thuận và Chợ Gạo (Tiền Giang). Năm 1994, Viện
Nghiên Cứu cây ăn trái Miền Nam đã nhập về từ Colombia giống thanh long ruột đỏ.

Hình 1.2: Các loại thanh long

1.2.2 Đặc điểm hình thái

Thanh long thuộc loại thân leo trƣờn, phân nhánh nhiều, bám vào các giá thể
nhờ các rễ phụ rất phát triển.
Thân và cành đều màu xanh lục, có 3 cạnh dẹp, xanh, tiết diện ngang cho thấy
có hai phần: bên ngoài là nhu mô chứa diệp lục, bên trong là lõi cứng hình trụ, mép có
gai nhỏ, ngắn (2 – 4 gai ở mỗi mắt thân).
Hoa lƣỡng tính, rất to, mọc đơn độc trên cành, đƣờng kính có thể đến 30 cm,
màu trắng hay trắng ngà. Hoa có nhiều lá đài và cánh, dính với nhau tạo thành ống,
nhiều tiểu nhị và 1 nhụy cái dài 18 – 24 cm, đƣờng kính 5-8 mm.
Trái có màu đỏ tƣơi, hồng hay vàng vàng, mọng nƣớc, có nhiều tai lá xanh do
phiến hoa còn lại, đƣờng kính khoảng 10 cm, đầu trái lõm sâu tạo thành “hóc mũi”.
Vỏ trái rất dễ bóc, chứa nhiều hột nhỏ li ti màu đen nằm trong khối thịt quả. Trọng
lƣợng mỗi quả từ 300gr- 400gr.

1.2.3 Đặc điểm sinh trƣởng
Thanh long là loài ƣa khí hậu khô nhiệt đới. Nhiệt độ trung bình cho sự phát
triển của nó là khoảng 21 – 290C, tối đa có thể lên tới 38- 400C. Một số địa phƣơng
trong nƣớc cũng trồng loại cây này nhƣng xem ra thanh long phù hợp hơn cả với vùng
đất Bình Thuận.

SVTH: Phạm Thị Thùy Dung

Trang 19


Báo cáo khóa luận tốt nghiệp

Th.s Nhƣ Xuân Thiện Chân

Vào độ cuối tháng 3 âm lịch hằng năm, thanh long ra hoa, đến tháng 5 đã có
quả chín và kéo dài đến cuối tháng 8.

Trong 2 giai đoạn 16-18 ngày và 28 – 34 ngày sau khi nở, sự gia tăng trọng
lƣợng và đƣờng kính của trái rất nhanh và đặc biệt trong giai đoạn sau, nông dân có
tập quán giữ trái trên cây để trái có trọng lƣợng cao hơn. Nếu trong giai đoạn này tƣới
nƣớc nhiều quá hoặc trời mƣa lớn sẽ gây hiện tƣợng nứt quả. Trong khi chín độ cứng
của trái giảm hẳn. Độ cứng của trái giảm rất nhanh từ ngày thứ 16 đến ngày thứ 25 sau
khi hoa nở và sau đó độ cứng tiếp tục giảm nhƣng chậm hơn.
Cƣờng độ hô hấp của trái cao khi trái còn xanh và giảm dần khi chín. Với đặc
điểm trên thì trong điều kiện thích hợp về nhiệt độ, độ ẩm và phòng trừ nấm bệnh sau
thu hoạch tốt, thanh long có thể bảo quản trong 40 ngày. Ngoài ra, thanh long thuộc
nhóm trái không có đỉnh hô hấp khi chín. Vì vậy, khác với các loại trái cây khác nhƣ
chuối, xoài có thể hái trái khi còn xanh và sau đó ủ chín thì thanh long phải thu hoạch
đúng lúc trái chín, khi đó sẽ cho chất lƣợng trái tốt hơn.
Trong giai đoạn 16 – 22 ngày sau khi nở hoa, sự chuyển màu xảy ra chậm
nhƣng bắt đầu ngày thứ 22 màu đỏ bắt đầu xuất hiện, đỏ hoàn toàn vào ngày thứ 25 và
sau đó đỏ sậm vào ngày thứ 31.

1.2.4 Thành phần hóa học
1.2.4.1 Thành phần cơ bản
Từ trái thanh long có thể thu đƣợc 70 – 80% phần có thể ăn đƣợc.

SVTH: Phạm Thị Thùy Dung

Trang 20


Báo cáo khóa luận tốt nghiệp

Th.s Nhƣ Xuân Thiện Chân

Bảng 1.2 Thành phần trung bình của trái thanh long

tính trên 100g phần ăn được
Thành phần

Hàm lƣợng (g/100g)

Nƣớc (g)

85,3

Protein (g)

1,1

Carbohydrate (g)

11,2

Chất xơ (g)

1,34

Tro

0,56

Magie (mg)

38,9

Canxi (mg)

10,2

Phospho (mg)

27,5

Sắt (mg)

3,37

Kali (mg)

2,72

vitamin A (mg)

0,011

Vitamin C (mg)

3

Niacine (vitamin B3) (mg)

2,8
(nguồn: Lê Văn Tố và ctv (2000) )

-Đƣờng và acid hữu cơ:
Lƣợng đƣờng cùng với lƣợng acid khá cao làm quả có vị chua ngọt hài hòa.

Theo nghiên cứu của S.Wichienchot và cộng sự (2010) trên hai loài H. undatus
(ruột trắng) và H. polyrhizus (ruột đỏ) thì mẫu đƣờng trong thịt quả chủ yếu là hỗn
hợp của đƣờng glucose, fructose và một số oligosaccharide.
SVTH: Phạm Thị Thùy Dung

Trang 21


Th.s Nhƣ Xuân Thiện Chân

Báo cáo khóa luận tốt nghiệp

Bảng 1.3: Hàm lượng đường có trong thịt quả thanh long
Thành phần

Hàm lƣợng (g/100g)

Glucose (g)

5,7

Fructose (g)

3,2

Sorbitol (g)

0,33
(nguồn: Lê Văn Tố và ctv (2000))

Hàm lƣợng glucose cao trong quả trở thành nguồn năng lƣợng tức thì cho não
và các tế bào thần kinh, trong khi fructose làm tăng vị ngọt của quả.
- Protein:
Protein trong thanh long chiếm một lƣợng không quá lớn, tuy nhiên là một
thành phần dinh dƣỡng cực kì quan trọng.
Một số loại protein có trong thanh long nhƣ Arginine, Glutamine, Serine,…là
một trong những chất mang lại nhiều ảnh hƣởng tích cực cho sức khỏe con ngƣời.
-Sắc tố:
Theo phân tích của Li-chen Wu và cộng sự (2006) trên thanh long ruột đỏ thì
nồng độ betacyanin biểu diễn qua đƣơng lƣợng betanin trong 100g thịt trái và vỏ
thanh long tƣơng ứng là 10,3±0,22 mg và 13,8 ± 0,85 mg.
1.2.4.2. Thành phần hóa học của vỏ trái thanh long
Nghiên cứu trên thành phần tính chất hóa lý của vỏ trái thanh long của tác giả
Jamilah, B., Shu, C. E., Kharidah, M., Dzulkifly, M. A. và Noranizan, A. (2011). Thí
nghiệm đƣợc tiến hành trên trái thanh long đỏ đã chín thuần thục với khối lƣợng trung
bình 350-550gr ở Melaka, Malaysia sau khi thu hái dƣới 1 tuần. Kết quả là vỏ trái
chiếm khoảng 22% so với khối lƣợng toàn bộ trái, đƣợc bỏ đi trong quá trình chế biến.
Hàm lƣợng ẩm khoảng 92,7% và chứa hàm lƣợng thấp chất rắn hòa tan, protein, tro và
chất béo. Vỏ chứa hàm lƣợng cao các sắc tố betacyanin (28- 41 mg/100g) và pectin

SVTH: Phạm Thị Thùy Dung

Trang 22


Báo cáo khóa luận tốt nghiệp

Th.s Nhƣ Xuân Thiện Chân

(10,8%), phát hiện có đƣờng glucose, fructose và maltose. Vỏ chứa nhiều chất xơ hòa

tan và không hòa tan.
Bảng 1.4: Thành phần của vỏ trái thanh long
Thành phần

Hàm lƣợng (g/100g)

Nƣớc

92,65 ± 0.1,0

Protein

0,95 ± 0,15

Béo

0,10 ± 0,04

Tro

0,10 ± 0,01

Carbohydrat

6,20 ± 0,09

Betacyanin

28 – 41 (mg/100g)

Phenolic

3,6 (mg/100g)

(nguồn: Jamilah, B., C. E., Kharidah, M., Dzulkifly, M. A. và Noranizan, A. (2011))
- Hợp chất Phenolic:
Sự có mặt của các hợp chất phenolic đã đƣợc tìm thấy trong thịt quả thanh long
và trong vỏ quả. Các hợp chất này có khả năng chống oxy hóa cao hơn các loại
vitamin, do có khả năng đẩy lùi sự tiền oxy hóa protein, DNA và lipid do các gốc tự
do. Khi quả thanh long đƣợc đƣa ra nghiên cứu kỹ, vỏ quả đƣợc trông đợi là chứa
nhiều các hợp chất phenolic.

1.2.5 Tình hình sản xuất và tiêu thụ thanh long ở trên Việt Nam và
trên thế giới
Việt Nam đƣợc đánh giá là một trong bốn quốc gia có thanh long nhiều nhất
thế giới. Hiện nay, nƣớc ta có hai vùng trồng thanh long xuất khẩu chính của cả nƣớc
là Chợ Gạo (Tiền Giang) và Bình Thuận, trong đó Bình Thuận là tỉnh đứng đầu về trái
thanh long cả về sản lƣợng, diện tích, năng suất và chất lƣợng. Tổng diện tích trồng

SVTH: Phạm Thị Thùy Dung

Trang 23


Báo cáo khóa luận tốt nghiệp

Th.s Nhƣ Xuân Thiện Chân

thanh long của hai vùng này là hơn 20 nghìn hecta, chiếm trên 90% tổng diện tích cả
nƣớc.

Những năm gần đây thanh long luôn là loại trái cây có kim ngạch xuất khẩu ổn
định. Thanh long là một trong 40 mặt hàng xuất khẩu lợi thế của quốc gia đã đƣợc
Chính phủ phê duyệt. Chỉ tính riêng Bình Thuận, năm 2011 xuất khẩu thanh long đạt
183,8 nghìn tấn thu về kim ngạch đạt 86,4 triệu USD.
Hiện nay trên thị trƣờng thế giới có 4 loại thanh long: vỏ đỏ ruột trắng, vỏ đỏ
ruột đỏ, vỏ hồng ruột đỏ và vỏ vàng ruột trắng. Việt Nam xuất khẩu nhiều nhất loại
thanh long vỏ đỏ ruột trắng. Gần đây đã trồng đƣợc và xuất khẩu thêm loại thanh long
vỏ đỏ ruột đỏ.
Thanh long nƣớc ta xuất khẩu sang trên 20 thị trƣờng trong đó các thị trƣờng
lớn là Đài Loan, Trung Quốc, Hồng Kông, Singapore, Malaysia, Thái Lan,…Trong
đó, Trung Quốc chiếm 62,6% tổng kim ngạch xuất khẩu thanh long của Việt Nam,
trong tháng 10/2011, xuất khẩu sang Trung Quốc đạt 10,7 nghìn tấn với kim ngạch đạt
4,57 triệu USD. Thị trƣờng Châu Âu dù mới thâm nhập nhƣng có triển vọng phát
triển, nhất là ở các nƣớc Hà Lan, Pháp, Đức, Anh và Mỹ. Số liệu thống kê cho thấy,
lƣợng thanh long đi Mỹ trng tháng 10/2011đạt 90,7 tấn với kim ngạch đạt 241 nghìn
USD. Nhƣng hiện nay, việc xuất khẩu thanh long sang một số nƣớc Châu Âu gặp một
số khó khăn do vận chuyển xa, bảo quản dài ngày khó khăn và yêu cầu vệ sinh an toàn
thực phẩm tƣơng đối khắt khe.
Để tăng và mở rộng cũng nhƣ xâm nhập vào nhiều thị trƣờng hơn nữa thì Việt
Nam đã và đang xây dựng dự án GAP. Dự án thanh long GAP đang hợp tác với các
hộ trồng, nhà xuất khẩu và các cơ quan nhà nƣớc nỗ lực đạt chứng nhận EuroGAP và
xây dựng chiến lƣợc quảng bá để đẩy mạnh xuất khẩu cũng nhƣ củng cố thƣơng hiệu
thanh long chất lƣợng cao của Việt Nam.

SVTH: Phạm Thị Thùy Dung

Trang 24


Báo cáo khóa luận tốt nghiệp

1.3

Th.s Nhƣ Xuân Thiện Chân

GIỚI THIỆU VỀ CHẤT MÀU BETACYANIN

[3][5][10][12][13]
1.3.1 Giới thiệu chung về betalain và betacyanin
Betalain là tên gọi chung của một nhóm sắc tố tự nhiên, có màu từ vàng tƣơi
đến da cam, đỏ tƣơi, đỏ sẫm, hồng cho đến màu đỏ-tím trong hoa, trái, lá và củ của
nhiều loài thực vật khác nhau (vỏ thanh long, hoa giấy, rau và củ dền,…).
Betalain bao gồm 2 nhóm sắc tố chính:
- Betaxanthin: là nhóm sắc tố betalain có màu vàng – cam. Có nhiều trong các
loại hoa, quả có màu vàng hoặc vỏ quả màu vàng, màu cam nhƣ: thanh long vỏ vàng,
hoa màu vàng,…

Hình 1.3 Nguồn chứa nhiều betaxanthin
- Betacyanin: là nhóm sắc tố betalain có màu đỏ - đỏ tía. Có nhiều trong các
loại hoa, quả, củ, vỏ quả có màu đỏ, tím, đỏ tím….

Hình 1.4 Nguồn chứa nhiều betacyanin
Tùy tỉ lệ giữa 2 nhóm sắc tố này mà các bộ phận thực vật sẽ có màu vàng
chanh, vàng cam, cam, đỏ, đỏ tím hay tím đỏ.

SVTH: Phạm Thị Thùy Dung

Trang 25