KHẢO SÁT KHẢ NĂNG KHÁNG OXY HÓA CỦA CHẤT MÀU ANTHOCYANIN TRONG NHỮNG ĐIỀU KIỆN pH KHÁC NHAU

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

KHẢO SÁT KHẢ NĂNG KHÁNG OXY HÓA CỦA CHẤT MÀU
ANTHOCYANIN TRONG NHỮNG ĐIỀU KIỆN pH KHÁC NHAU

SVTH: TRƯƠNG HỒNG TIÊN
Ngành: Công nghệ hóa học
Niên khóa: 2008 – 2012

Tháng 8/2012


KHẢO SÁT KHẢ NĂNG KHÁNG OXY HÓA CỦA CHẤT MÀU
ANTHOCYANIN TRONG NHỮNG ĐIỀU KIỆN pH KHÁC NHAU

Tác giả

TRƯƠNG HỒNG TIÊN

Khoá luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng Kỹ sư ngành
Công Nghệ Hoá Học

Giáo viên hướng dẫn
TS. LÊ THỊ HỒNG NHAN
KS. DIỆP THANH TÙNG

Tp.HCM tháng 8/2012

LỜI CẢM ƠN
Tôi xin chân thành cảm ơn Cô Lê Thị Hồng Nhan cùng toàn thể quý thầy cô trong
bộ môn Kĩ thuật Hữu cơ trường Đại Học Bách Khoa TP. HCM đã tận tình, hướng dẫn,
truyền đạt kiến thức, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian thực
hiện luận văn tốt nghiệp.
Tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Trường Đại học Nông Lâm TPHCM, cùng
toàn thể quý thầy cô trong Bộ môn Công nghệ hóa học đã tận tình chỉ dạy cho tôi trong
suốt quá trình học tập, đã trang bị cho tôi nhiều kiến thức cơ bản về lĩnh vực công nghệ
Công nghệ Hóa học.
Tôi xin gửi lời cảm ơn đến tất cả các bạn, các anh chị cùng thực hiện luận văn tại
Phòng thí nghiệm Kĩ thuật Hữu cơ trường Đại Học Bách Khoa TP.HCM, cùng toàn thể
các bạn sinh viên lớp DH08HH, trường Đại Học Nông Lâm TP.HCM đã hỗ trợ tôi hoàn
thành tốt luận văn.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn Ba Mẹ cùng gia đình đã dạy dỗ, động viên,
khuyến khích và tạo điều kiện để tôi có được kết quả như hôm nay.
Do thời gian thực hiện luận văn có hạn và kiến thức còn hạn chế nên không thể
tránh khỏi những thiếu sót. Tôi rất mong được sự thông cảm, giúp đỡ và góp ý kiến của
quý thầy cô và các bạn.
Cuối cùng tôi xin gởi lời chúc sức khỏe đến quý thầy cô và toàn thể các anh chị
cùng các bạn. Chúc quý thầy cô và các anh chị, các bạn luôn thành công trong công việc.

i


TÓM TẮT LUẬN VĂN
Trong luận văn này, sẽ tiến hành nghiên cứu quá trình xử lý ngâm hạt đậu đen bằng
dung môi nước và acid citric 1%, và khảo sát khả năng kháng oxy hóa của chất màu
anthocyanin từ hạt đậu đen trong những điều kiện pH khác nhau, để tìm ra các điều kiện
thích hợp và tối ưu, với mục đích thu được bột màu anthocyanin có thể ứng dụng làm

chất màu tự nhiên trong ngành công nghệ thực phẩm.
Dung môi ngâm hạt đậu đen được thay đổi để tìm ra điều kiện thích hợp cho quá
trình trích ly anthocyanin. Các giá trị pH acid lần lượt được thay đổi để xác định pH tối
ưu nhất giúp tăng độ bền cho dịch trích ly khi tồn trữ. Dịch trích ly tại điều kiện thích
hợp sẽ đem xác định hàm lượng anthocyanin, đồng thời đánh giá khả năng kháng oxy
hóa của dịch trích ly để có được sản phẩm tốt nhất. Và dịch trích ly cũng được tiến hành
cô quay chân không để thu bột màu anthocyanin, từ đó đánh giá độ bền của bột màu theo
thời gian.
Các kết quả đạt được từ thực nghiệm:
• Đậu đen được ngâm trong dung dịch acid citric 1% sau 4 giờ, tách vỏ và xay
nhuyễn, chiết bằng EtOH75 với tỷ lệ 1/6 (g/ml) ở nhiệt độ 60oC trong 45 phút.
Dịch lọc có màu đỏ và khả năng kháng oxy hóa cao (trên 90%).
• pH là 4 thích hợp để tồn trữ dịch chiết từ vỏ đậu đen. Hoạt tính kháng oxy hóa
trong đậu đen không chỉ phụ thuộc vào nồng độ anthocyanin mà còn phụ thuộc
vào các thành phần khác đi theo.
• Bột màu đậu đen thu từ dịch chiết sau khi loại dung môi, có màu tím đen. Sau khi
bảo quản 1 tháng ở nhiệt độ thấp, tránh ánh sáng thì lượng anthocyanin vẫn giảm
và biến tính. Đặc biệt, hoạt tính kháng oxy hóa của bột màu vẫn không đổi theo
thời gian tồn trữ.
•

Trong đề tài này, hoạt chất anthocyanin và màu sắc của dịch chiết và bột màu
được nghiên cứu với bốn thông số đáp ứng là phương pháp pH vi sai, phương

ii


pháp xác định chỉ số polymer và nâu hóa, phương pháp đo màu theo hệ CIE và
phương pháp xác định hoạt tính kháng oxy hóa theo DPPH.
Các kết quả của luận văn hy vọng sẽ mở ra một hướng đi mới cho ngành công nghệ

thực phẩm về chất màu chiết xuất từ các nguyên liệu thiên nhiên.

iii


ABSTRACT
In this thesis, properties and antioxidant capacity of colorant extracts from black
beans were investigated in change of preparing and storing conditions. Anthocyanin
colorants were studied by using parameters such as pH-differential method, indices
for pigment degradation polymeric color and browning, color measurement method
byCIE system and the antioxidant property was evaluated by using reaction with
DPPH .
Shells of blackbeans were peeled off after soaked in solution for 4 hrs and then
extracted color by using water with ratio of 1/6 (g/ml) at temperature of 60°C for 45
minutes to collect a red extract. Soaking black beans in 1% citric acid could preserve
anthocyanin and increase concentration of it in the liquid extract. The anthocyanin
concentration of extracts by soaking in water and 1% citric acid was 92 mg/l and 166
mg/l, respectively. Antioxidant capacity was quite similar and over 90%. Lowering pH
of the liquid extracts led to changing hue of colorant (brown red to red) and pH4 was
suitable condition. Changing pH did not affect to antioxidant capacity. Colorant powder
obtained from extracts after removing solvent was dark purple. After one month storage
at low temperature and no-light, the amount of anthocyanin was reduced and denatured.
Particularly, the antioxidant activity of the pigment was remained over time in storage.
Hopefully, the result of this thesis will open a new direction for using the
extracted powder from natural materials in food industry.

iv


MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN..................................................................................................................... 1
TÓM TẮT LUẬN VĂN .....................................................................................................ii
ABSTRACT ......................................................................................................................iv
MỤC LỤC .......................................................................................................................... v
DANH SÁCH HÌNH ...................................................................................................... viii
DANH SÁCH BẢNG......................................................................................................... x
DANH SÁCH PHỤ LỤC ..................................................................................................xi
DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT ......................................................................................xii
Chương 1 ....................................................................................................................... - 1 MỞ ĐẦU ....................................................................................................................... - 1 1.1.Đặt vấn đề ............................................................................................................ - 1 1.2.Mục đích đề tài .................................................................................................... - 2 1.3.Nội dung đề tài ..................................................................................................... - 2 1.4.Yêu cầu đề tài ...................................................................................................... - 3 Chương 2 ....................................................................................................................... - 4 TỔNG QUAN................................................................................................................ - 4 2.1. Đậu đen ............................................................................................................... - 4 2.1.1. Tên khoa học và mô tả ................................................................................. - 4 2.1.2. Phân bố ......................................................................................................... - 5 2.1.3. Thành phần dinh dưỡng ............................................................................... - 5 2.1.4. Vai trò của đậu đen ...................................................................................... - 9 2.2. Giới thiệu về flavonoid và anthocyanin ............................................................ - 12 2.2.1. Khái quát về flavonoid ............................................................................... - 12 2.2.2. Giới thiệu về anthocyanin .......................................................................... - 14 2.2.2.1.Khái quát về anthocyanin ................................................................................- 14 2.2.2.2.Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền của chất màu anthocyanin......................... - 16 2.2.2.3.Hoạt tính chống oxy hóa của hợp chất anthocyanin........................................ - 24 v


2.2.2.4.Khả năng sản xuất và ứng dụng của hợp chất anthocyanin trong sản xuất và đời
sống ..............................................................................................................................- 27 Chương 3 ..................................................................................................................... - 29 THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................................... - 29 3.1.Địa điểm và thời gian thực hiện ......................................................................... - 29 3.2.Vật liệu ............................................................................................................... - 29 3.2.1. Nguyên liệu ................................................................................................ - 29 3.2.2. Thiết bị, dụng cụ thí nghiệm ...................................................................... - 29 3.2.3. Hóa chất ..................................................................................................... - 29 3.3.Nội dung nghiên cứu.......................................................................................... - 30 3.4.Phương pháp thực nghiệm ................................................................................. - 32 3.4.1.Chuẩn bị nguyên liệu .................................................................................. - 32 3.4.2.Xác định độ ẩm ........................................................................................... - 32 3.4.3.Xác định hàm lượng anthocyanin theo phương pháp pH vi sai .................. - 34 3.4.3.1.Nguyên tắc .......................................................................................................- 34 3.4.3.2.Hoá chất ...........................................................................................................- 34 3.4.3.3.Xác định hàm lượng anthocyanin ....................................................................- 35 3.4.4.Theo dõi chất lượng màu theo phương pháp polyanthocyanin ................... - 37 3.4.4.1.Nguyên tắc .......................................................................................................- 37 3.4.4.2.Hóa chất ...........................................................................................................- 37 3.4.4.3.Xác định sự biến đổi anthocyanin ...................................................................- 37 3.4.5.Phương pháp đo màu theo hệ CIE .............................................................. - 38 3.4.5.1.Nguyên tắc .......................................................................................................- 38 3.4.5.2.Không gian màu ..............................................................................................- 38 3.4.5.3.Xác định màu sắc của sản phẩm ...................................................................... - 41 3.4.6.Xác định khả năng kháng oxy hóa .............................................................. - 42 3.4.6.1.Nguyên tắc .......................................................................................................- 42 3.4.6.2.Tiến hành .........................................................................................................- 42 3.4.6.3.Kết quả tính toán .............................................................................................- 44 vi


Chương 4 ..................................................................................................................... - 45 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ....................................................................................... - 45 4.1. Đánh giá nguyên liệu ..................................................................................... - 45 4.2. Ảnh hưởng của điều kiện ngâm đến tính chất dịch chiết ............................... - 47 4.3. Ảnh hưởng điều kiện pH khi tồn trữ của dịch chiết chất màu ....................... - 50 4.3.1.

Ảnh hưởng của các pH khác nhau......................................................... - 51 -

4.3.2.

Hoạt tính kháng oxy hóa tại pH tối ưu .................................................. - 57 -

4.4. Độ bền bột màu đậu đen ................................................................................ - 59 Chương 5 ..................................................................................................................... - 63 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................... - 63 5.1. Kết luận .......................................................................................................... - 63 5.2. Kiến nghị ........................................................................................................ - 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... - 67 PHỤ LỤC .................................................................................................................... - 70 -

vii


DANH SÁCH HÌNH
Hình 2.1: Đậu đen (Vigna cylindrica Skeels.) .............................................................. - 4 Hình 2.2: Đậu đen xanh lòng và đậu đen trắng lòng ..................................................... - 5 Hình 2.3: Quả đậu đen khi thu hoạch ............................................................................- 5 Hình 2.5: Khung cơ bản và cấu trúc hóa học của một flavonoid. ............................... - 13 Hình 2.6: Blood orange – một loại quả có chứa hàm lượng anthocyanin cao ............ - 14 Hình 2.7: Cấu trúc tổng quát của anthocyanin trong tự nhiên .................................... - 16 Hình 2.8: Cấu trúc chuyển hóa của anthocyanin (cyanindin-3-O-glucoside) ở môi trường

pH khác nhau [15]. ...........................................................................................- 18 Hình 2.9: Các dạng tồn tại của anthocyanin trong những môi trường pH khác nhau. - 19 Hình 2.10: Cơ chế oxy hoá gián tiếp anthocyanin [28]............................................... - 22 Hình 2.11: Ảnh hưởng của sự gia tăng nồng độ SO2 lên phổ hấp thu của malvidin-3glucoside [1]. ....................................................................................................- 23 Hình 2.12: Phản ứng của anthocyanin như là chất khử cực cathode trong đồ hộp thiếc. ...
- 24 Hình 3.1: Sơ đồ quy trình nghiên cứu chất màu Anthocyacnin từ đậu đen. ............... - 30 Hình 3.2: Hệ thống trích ly Anthocyanin ....................................................................- 31 Hình 3.4: Cấu trúc chuyển hóa giữa dạng flavylium cation (A) và hemiketal (B). R=H
hay nhóm glycoside ..........................................................................................- 34 Hình 3.5: Máy đo UV - Vis .........................................................................................- 35 Hình 3.6: Phản ứng giữa anthocyanin và bisulfite [27] .............................................. - 37 Hình 3.7: Không gian màu CIE-Lab và CIE-LCh ...................................................... - 39 Hình 3.8: Không gian màu CIE-Lab ...........................................................................- 39 Hình 3.9: Không gian màu CIE-LCh ..........................................................................- 40 Hình 3.10: Máy đo màu ...............................................................................................- 41 Hình 3.11: Giá để cuvet sử dụng khi đo màu trên máy so màu Minolta .................... - 42 Hình 4.1 Phổ hấp thu của dịch chiết cồn và dịch ngâm từ vỏ hạt đậu đen ................. - 46 Hình 4.2: Ảnh hưởng của dung môi ngâm lên giá trị đo màu của dịch chiết. ............ - 48 viii


Hình 4.3: Ảnh hưởng của dung môi ngâm lên các tính chất của dịch chiết. .............. - 49 Hình 4.4: Các mẫu dịch chiết được chỉnh pH khi dung môi ngâm đậu đen là nước và
acid citric 1%. ...................................................................................................- 51 Hình 4.5: Khảo sát ảnh hưởng khi thay đổi pH của dịch chiết đến giá trị đo màu khi
dung môi ngâm hạt đậu đen là nước. ............................................................... - 52 Hình 4.6: Khảo sát ảnh hưởng khi thay đổi pH của dịch chiết đến giá trị đo màu khi
dung môi ngâm hạt đậu đen là acid citric 1%. ................................................. - 52 Hình 4.7: Khảo sát ảnh hưởng khi thay đổi pH của dịch chiết đến hàm lượng
anthocyanin khi dung môi ngâm hạt đậu đen là nước. ..................................... - 53 Hình 4.8: Khảo sát ảnh hưởng khi thay đổi pH của dịch chiết đến hàm lượng
anthocyanin khi dung môi ngâm hat đậu đen là acid citric 1%........................ - 54 Hình 4.9: Khảo sát ảnh hưởng khi thay đổi pH của dịch chiết đến chỉ số
Polyanthocyanin khi dung môi ngâm hạt đậu đen là nước .............................. - 55 Hình 4.10: Khảo sát ảnh hưởng khi thay đổi pH của dịch chiết đến chỉ số
Polyanthocyanin khi dung môi ngâm hạt đậu đen là acid citric 1%. ............... - 55 Hình 4.11: Khảo sát ảnh hưởng khi thay đổi pH của dịch chiết đến hoạt tính kháng oxy
hóa khi dung môi ngâm hạt đậu đen là nước.................................................... - 56 Hình 4.12: Khảo sát ảnh hưởng khi thay đổi pH của dịch chiết đến hoạt tính kháng oxy
hóa khi dung môi ngâm hạt đậu đen là acid citric 1%. .................................... - 56 Hình 4.13: Hoạt tính kháng oxy hóa của dịch chiết tại pH tối ưu và mẫu đối chứng khi
thay đổi dung môi ngâm. ..................................................................................- 58 Hình 4.14: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến giá trị đo màu L – C – h của bột
anthocyanin.......................................................................................................- 59 Hình 4.15: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến hàm lượng anthocyanin của mẫu bột. .
- 60 Hình 4.16: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến chỉ số Polyanthocyanin của mẫu bột. ..
- 60 Hình 4.17: Hoạt tính kháng oxy hóa của bột anthocyanin theo thời gian ................... - 61 -

ix


DANH SÁCH BẢNG
Bảng 2.1: Thành phần các axit amin trong hạt đậu đen [7]....................................... - 6 Bảng 2.2 : Thành phần dinh dưỡng của đậu đen đã nấu chín [13]. ........................... - 9 Bảng 2.3: Cấu trúc của 6 anthocyanin phổ biến trong tự nhiên [22] ..................... - 16 Bảng 2.4: Phần trăm màu còn lại R(%) và thời gian bán hủy của anthocyanin trong một
số thực phẩm khi ở những nhiệt độ khác nhau [18] ..................................... - 20 Bảng 4.1: Đánh giá nguyên liệu ban đầu................................................................. - 45 Bảng 4.2: Giá trị đo màu của dịch chiết EtOH100 từ vỏ đậu đen ........................... - 47 Bảng 4.3: Khảo sát các tính chất của dịch chiết theo dung môi ngâm .................... - 48 Bảng 4.4: Khảo sát pH của dịch chiết khi dung môi ngâm hạt đậu đen là nước. ... - 51 Bảng 4.5: Khảo sát pH của dịch chiết khi dung môi ngâm hạt đậu đen là acid citric 1%
...................................................................................................................... - 51 Bảng 4.6: Khảo sát hoạt tính kháng oxy hoá của dịch chiết tại pH tối ưu và mẫu đối
chứng khi thay đổi dung môi ngâm .............................................................. - 57 Bảng 4.7: Các tính chất của bột anthocyanin theo thời gian ................................... - 59 Bảng 4.8: Hoạt tính kháng oxy hóa trong bột anthocyanin theo thời gian.............. - 61 -

x

DANH SÁCH PHỤ LỤC
Phụ lục 1: Giá trị độ ẩm của nguyên liệu. ................................................................ - 70 Phụ lục 2: Giá trị tỉ lệ khối lượng của nguyên liệu................................................... - 70 Phụ lục 3: Giá trị đo màu của dịch chiết cồn từ vỏ đậu đen. .................................... - 70 Phụ lục 4: Giá trị đo màu của dịch chiết từ đậu đen khi thay đổi dung môi ngâm. . - 71 Phụ lục 5: Số liệu khảo sát tính chất của dịch chiết từ đậu đen khi thay đổi dung môi
ngâm. ............................................................................................................. - 73 Phụ lục 6: Số liệu khảo sát hoạt tính kháng oxy hóa của dịch chiết từ đậu đen khi thay
đổi dung môi ngâm. ....................................................................................... - 75 Phụ lục 7: Giá trị đo màu của dịch chiết khi thay đổi các pH khác nhau theo từng loại
dung môi ngâm. ............................................................................................. - 76 Phụ lục 8: Số liệu khảo sát ảnh hưởng của các pH khác nhau đến hàm lượng
anthocyanin trong dịch chiết theo từng loại dung môi ngâm. ....................... - 81 Phụ lục 9: Số liệu khảo sát ảnh hưởng của các pH khác nhau đến chỉ số
Polyanthocyanin trong dịch chiết theo từng loại dung môi ngâm................. - 83 Phụ lục 10: Số liệu khảo sát ảnh hưởng của các pH khác nhau đến hoạt tính kháng oxy
hóa trong dịch chiết theo từng loại dung môi ngâm. ..................................... - 86 Phụ lục 11: Số liệu khảo sát hoạt tính kháng oxy hóa tại pH tối ưu và mẫu đối chứng
theo từng loại dung môi ngâm. ...................................................................... - 89 Phụ lục 12: Giá trị đo màu của bột theo thời gian. ................................................... - 92 Phụ lục 13: Số liệu khảo sát hàm lượng anthocyanin của bột màu theo thời gian. .. - 95 Phụ lục 14: Số liệu khảo sát chỉ số polyanthocyanin của bột màu theo thời gian. .. - 96 Phụ lục 15: Số liệu khảo sát hoạt tính kháng oxy hóa của bột màu theo thời gian. . - 96 -

xi


DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT

DMSO

Dimethyl sulfoxide

DPPH

1,1 – diphenyl – 2 – picrylhydrazyl

DV

Daily value

EtOH

Ethanol

EtOH75

Ethanol 75%

P

Polyanthocyanin

PPO

Polyphenoloxidase

Vit C

Vitamin C

xii


Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1.Đặt vấn đề
Ngày nay khi cuộc sống con người ngày càng phát triển thì nhu cầu về ăn, mặc,
ở… của mọi người cũng ngày càng gia tăng. Trong các món ăn hàng ngày, ngoài sự
ngon miệng, thì người tiêu dùng còn yêu cầu các sản phẩm thực phẩm của mình phải có
màu sắc hấp dẫn, giàu giá trị dinh dưỡng và an toàn. Vì thế nhiều nhà sản xuất đã tìm tòi
nghiên cứu các chất màu thực phẩm an toàn để đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng

hiện nay
Chất màu trong thực phẩm gồm 2 loại là: chất màu tổng hợp và chất màu có nguồn
gốc từ thiên nhiên. Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng chất màu tổng hợp có nhiều tác dụng
phụ có hại cho sức khỏe như gây ngộ độc và các biến chứng gây ung thư…Bên cạnh đó,
các chất màu chiết xuất từ thiên nhiên có chứa nhiều hoạt chất sinh học có lợi cho sức
khỏe con người, giúp phòng chống nhiều bệnh tật và tăng cường sức đề kháng của cơ
thể. Vì thế, việc sử dụng các chất màu tự nhiên ngày càng được ưa chuộng hơn và đang
dần thay thế cho các chất màu tổng hợp từ hóa học. Tuy nhiên các chất màu chiết xuất từ
thiên nhiên hiện nay còn rất ít và đang trong giai đoạn nghiên cứu để tìm ra phương pháp
chiết tách hiệu quả.
Anthocyanin là hợp chất màu hữu cơ thiên nhiên, thuộc nhóm flavonoid, hiện diện
trong một số rau quả, chúng còn được dùng nhiều trong thực phẩm, thay thế cho các sản
phẩm màu cấm sử dụng, có màu tươi sáng, đặc biệt là vùng đỏ, tan trong nước, điều này
làm đơn giản việc phối hợp chúng trong sản phẩm thực phẩm. Ngoài ra, anthocyanin còn
là hợp chất có nhiều hoạt tính sinh học quí báu như: chống lão hóa, hoặc chống oxy hóa
các sản phẩm thực phẩm, hạn chế sự suy giảm sức đề kháng, chống viêm, hạn chế sự
phát triển của các tế bào ung thư, chống các tia phóng xạ.
-1-


Chất màu anthocyanin tồn tại trong hầu hết các thực vật bậc cao và được tìm thấy
trong một số loại rau, hoa, quả, hạt có màu từ đỏ đến tím như: quả nho, quả dâu, bắp cải
tím, lá tía tô, đậu đen, gạo nếp than, gạo đỏ…Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền của
anthocyanin là tia UV, chỉ số pH, nhiệt độ, độ ẩm,... Mà trong đó, pH là một trong
những nhân tố ảnh hưởng đáng kể lên độ bền màu cũng như màu sắc của anthocyanin.
Cùng một hợp chất anthocyanin ban đầu nhưng nếu tồn tại trong những môi trường pH
khác nhau thì phân tử anthocyanin sẽ tồn tại ở những dạng khác nhau và sẽ cho những
màu sắc khác nhau. Nhưng điều này có ảnh hưởng đến khả năng kháng oxy hóa của hợp
chất anthocyanin hay không thì chưa ai biết đến. Vì vậy, được sự phân công của Bộ môn
Công nghệ Hoá học trường Đại học Nông Lâm TP.HCM, dưới sự hướng dẫn của TS. Lê

Thị Hồng Nhan - giảng viên trường Đại học Bách Khoa TP.HCM và KS. Diệp Thanh
Tùng – giảng viên trường Đại học Nông Lâm TP.HCM, tôi xin thực hiện đề tài “KHẢO
SÁT KHẢ NĂNG KHÁNG OXY HÓA CỦA CHẤT MÀU ANTHOCYANIN TRONG
NHỮNG ĐIỀU KIỆN pH KHÁC NHAU”.

1.2.Mục đích đề tài
Khảo sát dung môi ngâm hạt đậu đen và khả năng kháng oxy hóa của anthocyanin
từ hạt đậu đen trong những điều kiện pH khác nhau, ứng dụng để sản xuất màu thực
phẩm và hạn chế tác động đến môi trường.

1.3.Nội dung đề tài
Từ các điều kiện trích ly tối ưu đã được nghiên cứu từ trước, ta tập trung nghiên
cứu vào các nội dung sau:
• Khảo sát ảnh hưởng của điều kiện ngâm hạt đậu đen trong các dung môi khác
nhau đến tính chất của dịch chiết.
• Khảo sát các tính chất của anthocyanin trong dịch chiết khi thay đổi điều kiện tồn
trữ dịch chiết ở những pH khác nhau.
• Khảo sát hoạt tính kháng oxy hóa tại pH tối ưu.
• Khảo sát độ bền của bột màu từ đậu đen.

-2-


1.4.Yêu cầu đề tài
• Tìm dung môi ngâm hạt đậu đen thích hợp để tăng độ bền cho dịch màu
anthocyanin.
• Xác định được pH tối ưu của anthocyanin để tìm ra pH tồn trữ chất màu tự nhiên
anthocyanin tốt nhất..
• Kiểm tra độ bền của bột màu anthocyanin từ hạt đậu đen.

-3-


Chương 2
TỔNG QUAN
2.1. Đậu đen
2.1.1. Tên khoa học và mô tả

Hình 2.1: Đậu đen (Vigna cylindrica Skeels.)

Đậu đen có tên khoa học là Vigna cylindrica Skeels (Dolichos catjang Burm. f.)
hay Vigna catiang Endl. var, thuộc họ cánh bướm Fabaceae (Papilionaceae) [7].
Đậu đen là loài cây thân cỏ mọc thường niên, sống thành bụi nhỏ, toàn thân không
có lông. Lá có dạng kép gồm 3 lá chét mọc so le, có kèm lá nhỏ. Lá chét mọc ở giữa to
và dài hơn lá chét hai bên. Hoa màu tím nhạt, dạng cánh bướm. Quả giáp dài tròn, trong
chứa từ 7-10 hạt. Khi còn tươi quả có màu xanh. Khi già và khô thì teo lại và có màu
nâu. Đậu đen được chia làm 2 loại: đậu đen xanh lòng và đậu đen trắng lòng [7].

-4-


Hình 2.2: Đậu đen xanh lòng và đậu đen trắng lòng

Hình 2.3: Quả đậu đen khi thu hoạch

2.1.2. Phân bố
Cây đậu đen sinh trưởng tốt ở những vùng khí hậu nóng ấm. Ở nước ta, đậu đen
được nhân dân miền Bắc trồng nhiều để lấy hạt nấu chè đậu đen hoặc thổi xôi. Hạt cũng
hay được dùng trong việc chế thuốc và làm thuốc. Mùa thu hoạch: tháng 5-6. Còn thấy
được trồng ở Campuchia [7].

2.1.3. Thành phần dinh dưỡng
Trong số các loại đậu làm thực phẩm thông dụng cho con người, đậu đen được các
nhà dinh dưỡng đặc biệt quan tâm do trong đậu đen có thành phần dinh dưỡng rất phong
phú.
-5-


Hình 2.4: Giá trị dinh dưỡng trong hạt đậu đen cung cấp tương ứng với nhu cầu dinh dưỡng
hàng ngày (%DV) [13].

 Protein
Đậu đen là nguồn thực phẩm rất giàu protein. Protein có trong đậu đen rất thích
hợp cho những người ăn chay và rẻ hơn so với nguồn protein từ động vật. Nhiều nghiên
cứu về thành phần của đậu đen cho thấy đậu đen có đủ các loại protein thiết yếu, kể cả
Arginine và 3 loại axit amin khác mà khoa học gọi là BCCAs, Leucin, Valin và
Isoleucin.
Bảng 2.1: Thành phần các axit amin trong hạt đậu đen [7]
Loại axit amin
Hàm lượng trong 100g đậu đen
Lysine
0.97 g
Methionine
0.31 g
Tryptophan
0.31 g
Phenylalanine
1.16 g
Alanin
1.09 g
Valine

0.97 g
Leucine
1.26 g
Isoleucine
1.11 g
Arginine
1.72 g
Histidin
0.75 g

-6-


BCAAs là chữ viết tắt của branched chain amino acids là thuật ngữ để chỉ 3 loại
acid amin đặc biệt quan trọng trong nhóm 8 loại acid min thiết yếu. BCAAs đôi khi còn
được gọi là những stress aminocids, loại protein dùng để phục hồi hoặc sửa chữa những
tổn thương từ những stress thể lực của những vận động viên và một số trường hợp bị
thương nặng hay sau phẫu thuật, đặc biệt là cải thiện khả năng nhận thức và ghi nhớ do
bệnh tật hay do thương tích gây ra các tổn thương ở não [8].
Sử dụng kết hợp đậu đen và các loại ngũ cốc hoàn toàn có thể thay thế nguồn
protein có trong các sản phẩm từ sữa và thịt để có thể hạn chế được sự cung cấp một
lượng lớn năng lượng cũng như những chất béo bão hòa có trong những thực phẩm này.
 Khoáng chất
Đậu đen được đánh giá là nguồn thực phẩm dồi dào khoáng chất như Canxi (Ca),
Sắt (Fe), Magie (Mg), Mangan (Mn) đặc biệt là hàm lượng cao Molypden (Mo) [3].
Mo
Sulfite là loại chất bảo quản thực phẩm phổ biến trong công nghiệp. Một số người
nhạy cảm với sulfites có thể bị tăng nhịp tim, nhức đầu, giảm sự tập trung. Mo là nguyên
tố đóng vai trò quan trọng giúp cơ thể tránh khỏi sự dị ứng với sulfite. Đây là thành phần
thiết yếu của enzyme sulfite oxydase, là enzyme có khả năng giải độc sulfite. Một chén

đậu đen nấu chín (172g) cung cấp đến 172% nhu cầu Mo cần thiết cho cơ thể trong
ngày. Ngoài ra, khoa học còn cho biết một số những trường hợp thiếu Mo có thể dẫn đến
bất lực ở nam giới.
Mg
Được xem là một kênh chuyển hóa Ca trong tự nhiên. Khi hàm lượng Mg được
cung cấp đầy đủ, các động mạch và tĩnh mạch phát tín hiệu làm thư giãn, giảm lưu lượng
máu, oxy cũng như chất dinh dưỡng qua cơ thể [13].
Fe
Là thành phần thiết yếu của hemoglobin, giúp vận chuyển oxy từ phổi đến các tế
bào trong cơ thể. Ngoài ra, Fe cũng là chìa khóa của hệ thống enzyme để chuyển hóa và
sinh năng lượng.
-7-


Ngoài ra, trong đậu đen cũng chứa P, Mn.
 Polyphenols
Nhiều nghiên cứu từ Tạp chí Hóa Nông nghiệp & Thực phẩm cho biết, đậu đen có
chứa những hợp chất có khả năng chống oxy hóa rất tốt, đặc biệt là anthocyanin. Hoạt
tính chống oxy hóa của anthocyanin trong đậu đen gấp 10 lần lượng tương ứng tìm thấy
trong quả cam và tương đương với nho hay trong cây nam việt quất [8, 11]. Nghiên cứu
còn cho thấy, màu của vỏ đậu càng sậm thì hoạt tính của anthocyanin càng cao. Đậu đen
có hoạt tính chống oxy hóa cao nhất theo sau là các loại đậu như đậu đỏ, đậu vàng và
đậu trắng [13].
Thành phần polyphenol trong đậu đen có tác dụng tốt trong điều trị bệnh cao huyết
áp. Tuy nhiên, một số polyphenol trong đậu đen như tannin sẽ tạo phức với protein và Fe
ngăn cản sự hấp thu chất dinh dưỡng.
 Chất xơ
Đậu đen có hàm lượng lớn chất xơ bao gồm chất xơ tan cũng như chất xơ không
tan, thích hợp cho người bị bệnh tiểu đường, cao huyết áp hay mỡ máu. Một chén đậu
đen đủ cung cấp hơn phân nửa nhu cầu chất xơ của một người trong một ngày. Chất xơ

tan có khả năng làm chậm và giảm sự hấp thu mỡ qua màng ruột đồng thời kết dính một
phần muối mật để đào thải ra ngoài, do đó góp phần làm hạ cholesterol trong máu. Trong
khi đó, chất xơ không tan có vai trò quan trọng trong việc làm tăng lượng phân, tăng nhu
động ruột, chống táo bón, kết dính nhiều loại độc tố để thải ra ngoài giúp giảm nguy cơ
một số rối loạn ở ruột già kể cả một số loại ung thư. Tác dụng tổng hợp của chất xơ và
chất chống oxy hóa trong đậu đen có tác dụng làm giảm các loại lipid xấu, LDL và
triglyceride [8].
 Vitamin
Đậu đen là một trong những nguồn thực phẩm chứa nhiều loại vitamin như:
vitamin C, vitamin PP, vitamin A, vitamin B2, vitamin B6 (Folate), vitamin B12. Trong
đó, vitamin C chiếm hàm lượng cao nhất.

-8-


Tập hợp nhóm vitamin B và những khoáng chất Ca, Mg trong đậu đen thô còn
được xem như là những vi chất chống strees giúp làm nhẹ những cơn bốc hỏa ở những
phụ nữ tiền mãn kinh [8].
Thành phần Folate có trong đậu đen rất cần thiết cho những phụ nữ có thai. Thiếu
Folate có thể dẫn đến sự phát triển bất bình thường của thai nhi.
Bảng 2.2 : Thành phần dinh dưỡng của đậu đen đã nấu chín [13].
Black beans, cooked
1.00 cup; 172.00 grams; 227.04 calories
Nutrient
Amount
DV
Nutrient
World's
(%)
Density

Healthiest
Foods Rating
Molybdenum
129.00 mcg
172.0
13.6
Excellent
Folate
255.94 mcg
64.0
5.1
Very good
Dietary fiber
14.96 g
59.8
4.7
Very good
Tryptophan
0.18 g
56.3
4.5
Very good
Manganese
0.76 mg
38.0
3.0
Good
Protein
15.24 g
30.5

2.4
Good
Magnesium
120.40 mg
30.1
2.4
Good
Vitamin B1
0.42 mg
28.0
2.2
Good
(thiamin)
Phosphorus
240.80 mg
24.1
1.9
Good
Iron
3.61 mg
20.1
1.6
Good
World's Healthiest
Rule
Foods Rating
DV>=75% OR
excellent
Density>=7.6 AND DV>=10%
DV>=50% OR

very good
Density>=3.4 AND DV>=5%
DV>=25% OR
good
Density>=1.5 AND DV>=2.5%

2.1.4. Vai trò của đậu đen
 Đối với sức khỏe:
Trong số tất cả các nhóm thực phẩm thường được sử dụng trên toàn thế giới, không
một nhóm nào lại có sự kết hợp tuyệt vời giữa protein và chất xơ hơn cây họ đậu, đặc
-9-


biệt là đậu đen. Chỉ với một cốc đậu đen (tương ứng với 172g) cũng đã cung cấp cho
chúng ta tới 15 gram chất xơ (chiếm hơn một nửa nhu cầu chất xơ trung bình mỗi ngày
cho một người lớn) và 15 gram protein (gần bằng một phần ba nhu cầu protein hàng
ngày, tương đương với 56.7 gam thịt gà hay cá hồi). Và chúng ta sẽ không thể tìm thấy
sự kết hợp này trong các loại trái cây, rau quả, ngũ cốc, thịt, các sản phẩm sữa, đồ hải
sản hoặc các loại hạt khác. Chính sự kết hợp đó đã giải thích tại sao đậu đen lại mang
đến cho chúng ta nhiều lợi ích đối với đường tiêu hóa, hệ thống kiểm soát lượng đường
trong máu, và hệ tim mạch như vậy.
Các lợi ích đối với hệ tiêu hóa
Nhiều nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng đậu đen có tác dụng hỗ trợ đặc biệt cho
đường tiêu hóa khỏe mạnh, nhất là ruột già. Đã có nhiều tài liệu chứng minh rằng trong
đậu đen có chứa nhiều chất xơ không hòa tan hơn so với trong đậu trắng hoặc đậu xanh.
Ngoài ra trong đậu đen còn có sự kết hợp hài hòa của các chất tạo điều kiện cho sự phát
triển của vi khuẩn trong ruột kết để chúng sản sinh ra axit butyric. Axit này được các tế
bào lót ở mặt trong của đại tràng sử dụng để phục vụ cho các hoạt động của mình và giữ
cho các chức năng của đường tiêu hóa hoạt động tốt hơn. Kết quả của các nghiên cứu
này cũng cho thấy các thành phần khó tiêu có trong đậu đen có tác dụng rất tốt trong

việc giảm nguy cơ ung thư ruột kết.
Không giống với đường có thể di chuyển rất nhanh trong ống tiêu hóa và hấp thụ
vào máu, hay chất béo di chuyển rất chậm trong ống tiêu hóa rồi đi vào hệ thống bạch
huyết hoặc máu, cả protein và chất xơ đều di chuyển trong ống tiêu hóa với một tốc độ
vừa phải. Chính nhờ sự di chuyển này giúp cho quá trình tiêu hóa được "ổn định" hơn.
Và khi quá trình tiêu hóa ổn định sẽ làm giảm bớt gánh nặng cho các bộ phận của ống
tiêu hóa, từ đó hỗ trợ cân bằng hóa học và hệ vi sinh vật tốt hơn.
Tác dụng của đậu đen đối với hệ tiêu hóa đã làm cho rất nhiều người ngạc nhiên
bởi trước đây họ thường nghĩ rằng đậu đen (và cả các loại đậu nói chung) là những loại
thực phẩm gây ra vấn đề về tiêu hóa bởi nó tạo ra một lượng khí lớn. Nhưng nhiều
nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng đậu đen có tác dụng hỗ trợ rất tốt cho ruột già (nơi mà
khí thường được tạo thành).
- 10 -


Lợi ích trong việc kiểm soát lượng đường trong máu
Sự kết hợp giữa protein và chất xơ có trong đậu đen và các cây họ đậu khác có ý
nghĩa quan trọng trong việc hỗ trợ cân bằng lượng đường và điều chỉnh lượng đường
trong máu. Như đã nói ở trên, protein và chất xơ di chuyển dọc ống tiêu hóa với một tốc
độ vừa phải, nhờ đó mà quá trình phá vỡ thức ăn thành các phần nhỏ hơn bao gồm
đường đơn sẽ ổn định hơn từ đó giúp hạn chế việc hấp thụ đường đơn trong ống tiêu
hóa. Bởi nếu lượng đường đơn được hấp thụ càng nhiều sẽ làm tăng lượng đường trong
máu hay nói cách khác là làm mất sự ổn định đường trong máu. Chỉ với 15g chất xơ và
15g đường trong một thìa đậu đen có thể ngăn ngừa được hoàn toàn tình trạng giải
phóng quá nhiều hoặc quá ít lượng đường đơn khỏi ống tiêu hóa.
Đối với bệnh tiểu đường loại 2, các nhà khoa học đặc biệt quan tâm đến hiệu quả
hạn chế enzym alpha-amylase của đậu đen. Alpha-amylase là enzyme có vai trò rất quan
trọng trong việc phân hủy tinh bột thành đường, nếu quá trình phân hủy này chậm thì sẽ
giúp giải phóng ít đường hơn. Như vậy, cộng thêm với khả năng ổn định đường huyết do
sự kết hợp protein – chất xơ thì không có gì ngạc nhiên khi thấy đậu đen có trong danh

sách các loại các loại thực phẩm giúp ngăn ngừa bệnh tiểu đường loại 2.
Lợi ích đối với tim mạch
Trước đây, người ta chỉ nói đến hiệu quả giảm cholesterol trong máu, giảm nguy
cơ mắc bệnh mạch vành và nhồi máu cơ tim (hoặc đau tim) của lượng chất xơ hòa tan
dồi dào trong đậu đen. Tuy nhiên, những nghiên cứu gần đây còn cho thấy lợi ích của
các phytonutrient (dưỡng chất thực vật) có trong đậu đen. Thông thường mọi người có
xu hướng nghĩ rằng các loại trái cây màu sắc rực rỡ và rau là nguồn tốt nhất cung cấp
các chất này, mà ít ai nghĩ đến đậu đen. Vỏ hạt đậu đen là nguồn cung cấp 3 loại
anthocyanin flavonoids: delphinidin, petunidin, và malvidin. Đây là những chất có vai
trò chủ yếu trong sự hình thành màu đen bóng của vỏ hạt đậu đen. Ngoài ra trong hạt của
cây họ đậu này còn có thêm 2 loại flavonoid đó là kaempferol và quercetin và nhiều axit
hydroxylcinnamic như axit ferulic, sinapic, chlorogenic, và rất nhiều triterpenoid. Tất cả
các flavonoid này được chứng minh là các chất chống oxy hóa và chống viêm rất tốt cho
tim mạch. Khi các mạch máu trong tình trạng stress oxy hóa quá mức và mãn tính (gây
- 11 -