Nghiên cứu thu nhận một số chất màu tách chiết từ thực vật

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

NGUYỄN THỊ HỒNG

NGHIÊN CỨU THU NHẬN MỘT SỐ CHẤT MÀU
TÁCH CHIẾT TỪ THỰC VẬT

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Hà Nội – Năm 2017


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

NGUYỄN THỊ HỒNG

NGHIÊN CỨU THU NHẬN MỘT SỐ CHẤT MÀU
TÁCH CHIẾT TỪ THỰC VẬT

Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. LÊ HOÀNG LÂM

Hà Nội – Năm 2017


Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

Nguyễn Thị Hồng

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận văn Thạc sĩ kỹ thuật, chuyên ngành công nghệ thực
phẩm “ NGHIÊN CỨU THU NHẬN MỘT SỐ CHẤT MÀU TÁCH CHIẾT TỪ
THỰC VẬT” là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi. Các số liệu trong luận văn là
số liệu thực.
Hà Nội, tháng 03 năm 2017
Học viên

Nguyễn Thị Hồng

i


Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

Nguyễn Thị Hồng

LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình thực hiện đề tài này, bên cạnh sự cố gắng nỗ lực của bản thân,
tôi đã nhận được nguồn động viên và giúp đỡ của nhiều thầy cô giáo và tập thể.
Tôi xin bày tỏ sự biết ơn sâu sắc đến TS. Lê Hoàng Lâm, người đã hướng dẫn
tận tình và tạo điều kiện cho tôi hoàn thành luận văn của mình trong suốt thời gian

nghiên cứu và thực hiện đề tài.
Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể Ban Giám Hiệu, các thầy cô trong bộ môn
Quản lý chất lượng, Viện Công nghệ Sinh học và Công nghệ Thực phẩm, Viện Đào
tạo Sau Đại học – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã đào tạo, giúp đỡ và tạo
điều kiện cho tôi trong suốt thời gian học tập và làm thí nghiệm.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình và bạn bè đã khích
lệ, động viên và giúp đỡ tôi vượt qua mọi khó khăn để hoàn thành luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, tháng 03 năm 2017
Học viên

Nguyễn Thị Hồng

ii


Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

Nguyễn Thị Hồng

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... ii
MỤC LỤC ................................................................................................................ iii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT..................................................................... vi
DANH MỤC CÁC BẢNG ..................................................................................... vii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ .............................................................. viii
LỜI MỞ ĐẦU ............................................................................................................1
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ..................................................................3
1.1. Giới thiệu về chất màu tự nhiên ........................................................................3

1.1.1. Ưu điểm và công dụng của chất màu tự nhiên ...........................................3
1.1.2. Tình hình nghiên cứu và sử dụng chất màu tự nhiên trong thực phẩm trên
thế giới ..................................................................................................................4
1.1.3. Tình hình nghiên cứu và sử dụng chất màu tự nhiên trong thực phẩm ở
Việt Nam ..............................................................................................................6
1.2. Giới thiệu về cây Cẩm – Peristrophe bivalvis (Schult.) Bremek ...................13
1.2.1. Đặc điểm hình thái, sinh thái và sự phân bố của cây Cẩm .......................13
1.2.2. Thành phần chất màu trong lá Cẩm (các hợp chất anthocyanin) .............14
1.2.3. Tình hình nghiên cứu và sử dụng cây Cẩm ..............................................15
1.3. Phương pháp nghiên cứu – Cơ sở của sự biến đổi Anthocyanin theo pH ......18
CHƢƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......................19
2.1. Vật liệu ............................................................................................................19
2.1.1. Nguyên liệu ..............................................................................................19
2.1.2. Hóa chất và thiết bị ...................................................................................19
2.1.2.1. Hóa chất .............................................................................................19
2.1.2.2. Thiết bị ...............................................................................................20
2.2. Phương pháp thu nhận chất màu.....................................................................20
2.2.1. Quy trình thu nhận dịch chiết màu tím từ lá Cẩm ....................................20
2.2.2. Quy trình tạo sắc tố mới cam và đỏ ..........................................................23
2.2.3. Quy trình xử lý lá Cẩm để tạo ra màu lam ...............................................23
2.3. Xác định một số đặc tính của chế phẩm màu thu được ..................................26
2.3.1. Xác định bước sóng hấp thụ cực đại ........................................................26
2.3.2. Xác định độ hòa tan của chế phẩm màu trong nước ................................27

iii


Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

Nguyễn Thị Hồng

2.3.3. Xác định độ ẩm của chế phẩm màu ..........................................................27
2.4. Khảo sát sự biến đổi về màu sắc của chế phẩm màu thu được ......................28
2.4.1. Khảo sát sự biến đổi của chế phẩm màu dưới tác động của nhiệt độ ......28
2.4.2. Ảnh hưởng của thời gian tới sự biến đổi về màu sắc của chế phẩm màu
thu được ..............................................................................................................28
2.5. Ứng dụng nhuộm màu trên sản phẩm bánh gạo .............................................28
2.6. Khảo sát tính ổn định về màu sắc của sản phẩm bánh gạo được nhuộm màu
theo thời gian bảo quản ..........................................................................................32
2.7. Xử lý số liệu và tính toán thống kê .................................................................33
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .........................................................34
3.1. Dịch chiết màu tím..........................................................................................34
3.2. Điều chế sắc tố cam và đỏ từ dịch chiết màu tím lá Cẩm...............................34
3.3. Màu lam ..........................................................................................................37
3.3. Xác định đặc tính của các chế phẩm màu thu được .......................................39
3.4. Khảo sát sự biến đổi màu sắc của chế phẩm màu thu được ...........................41
3.4.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ tới sự biến đổi màu sắc của chế phẩm màu thu
được ....................................................................................................................41
3.4.1.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ tới sự biến đổi màu sắc của chế phẩm màu
tím từ lá Cẩm...................................................................................................42
3.4.1.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ tới sự biến đổi màu sắc của chế phẩm màu
cam ..................................................................................................................43
3.4.1.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ tới sự biến đổi màu sắc của chế phẩm màu
đỏ .....................................................................................................................44
3.4.1.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ tới sự biến đổi màu sắc của chế phẩm màu
lam ...................................................................................................................45
3.4.2. Ảnh hưởng của thời gian tới sự biến đổi màu sắc của chế phẩm màu thu
được ....................................................................................................................45
3.4.2.1.Ảnh hưởng của thời gian tới sự biến đổi màu sắc của chế phẩm màu
tím ...................................................................................................................45

3.4.2.2. Ảnh hưởng của thời gian tới sự biến đổi màu sắc của chế phẩm màu
cam ..................................................................................................................46
3.4.2.3. Ảnh hưởng của thời gian tới sự biến đổi màu sắc của chế phẩm màu
đỏ .....................................................................................................................47

iv


Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

Nguyễn Thị Hồng

3.4.2.4. Ảnh hưởng của thời gian tới sự biến đổi màu sắc của chế phẩm màu
lam ...................................................................................................................47
3.5. Ứng dụng bột màu thu được trên bánh gạo ....................................................48
3.6. Khảo sát tính ổn định về màu sắc của sản phẩm bánh gạo được nhuộm màu
theo thời gian bảo quản ..........................................................................................52
3.6.1. Khảo sát tính ổn định về màu sắc của sản phẩm bánh gạo được nhuộm
màu tím ...............................................................................................................52
3.6.2. Khảo sát tính ổn định về màu sắc của sản phẩm bánh gạo được nhuộm
màu cam..............................................................................................................53
3.6.2. Khảo sát tính ổn định về màu sắc của sản phẩm bánh gạo được nhuộm
màu đỏ ................................................................................................................54
3.6.3. Khảo sát tính ổn định về màu sắc của sản phẩm bánh gạo được nhuộm
màu lam ..............................................................................................................55
PHẦN 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................57
4.1. KẾT LUẬN.....................................................................................................57
4.2. KIẾN NGHỊ ....................................................................................................57
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................58

v


Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

Nguyễn Thị Hồng

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Viết tắt

Viết đầy đủ/ thuật ngữ

Chú giải

ADI

Actual Daily Intake

Lượng ăn vào hàng ngày chấp nhận được

ANOVA

Analysis of Variance

Phân tích phương sai

ML

Maximum level

Giới hạn tối đa trong thực phẩm

w/v

Weight/ Volume

Khối lượng/ thể tích (g/ ml)

S

Solubility

Độ hòa tan

W

Wetness

Độ ẩm

vi


Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

Nguyễn Thị Hồng

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1: Giới thiệu các loài cây nhuộm màu thực phẩm được sử dụng rộng rãi
trong nhiều dân tộc ....................................................................................................10

Bảng 2.1. Các thiết bị sử dụng ..................................................................................20
Bảng 3.1. Biến đổi màu sắc của dịch chiết theo pH = (3†6) ....................................34
Bảng 3.2. Biến đổi màu sắc của dịch chiết theo pH = (8†12) ..................................37
Bảng 3.3. Đặc tính của các chế phẩm màu thu được ................................................39
Bảng 3.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự ổn định của chế phẩm màu tím..............42
Bảng 3.5. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự ổn định của chế phẩm màu cam ............43
Bảng 3.6. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự ổn định của chế phẩm màu đỏ ...............44
Bảng 3.7. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự ổn định của chế phẩm màu lam .............45
Bảng 3.8. Ảnh hưởng của thời gian tới sự biến đổi màu sắc của chế phẩm màu tím
...................................................................................................................................46
Bảng 3.9. Ảnh hưởng của thời gian tới sự biến đổi màu sắc của chế phẩm màu cam
...................................................................................................................................46
Bảng 3.10. Ảnh hưởng của thời gian tới sự biến đổi màu sắc của chế phẩm màu đỏ
...................................................................................................................................47
Bảng 3.11. Ảnh hưởng của thời gian tới sự biến đổi màu sắc của chế phẩm màu lam
...................................................................................................................................47
Bảng 3.12. Sự biến đổi màu sắc của bánh gạo được nhuộm màu tím ......................52
Bảng 3.13. Sự biến đổi màu sắc của bánh gạo được nhuộm màu cam .....................53
Bảng 3.14. Sự biến đổi màu sắc của bánh gạo được nhuộm màu đỏ ........................54
Bảng 3.15. Sự biến đổi màu sắc của bánh gạo được nhuộm màu lam......................55

vii


Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

Nguyễn Thị Hồng

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1. Chất màu thực phẩm tự nhiên .....................................................................5

Hình 1.2. Cây Cẩm tím .............................................................................................13
Hình 1.3. Cấu trúc của Anthocyanin .........................................................................15
Hình 2.1. Lá Cẩm tím ................................................................................................19
Hình 2.2. Sơ đồ quy trình tách chiết lá Cẩm .............................................................21
Hình 2.3. Lá Cẩm tím đã rửa sạch ............................................................................22
Hình 2.4. Quy trình tạo sắc tố mới cam và màu đỏ ..................................................23
Hình 2.5. Quy trình xử lý lá Cẩm để tạo ra màu lam ................................................24
Hình 2.6. Giã lá Cẩm tím ..........................................................................................25
Hình 2.7. Lọc dịch chiết ............................................................................................25
Hình 2.8. Dịch chiết tổng ..........................................................................................26
Hình 2.9. Sơ đồ quy trình sản xuất bánh gạo ............................................................29
Hình 3.1. Biến đổi màu sắc của dịch chiết theo pH = (3†6) .....................................34
Hình 3.2. Biến đổi màu sắc của dịch chiết theo pH = (3†6) .....................................35
Hình 3.3. Bột màu tím ...............................................................................................36
Hình 3.4. Bột màu cam .............................................................................................36
Hình 3.5. Bột màu đỏ ................................................................................................37
Hình 3.6. Biến đổi màu sắc của dịch chiết theo pH = (8†12) ...................................38
Hình 3.7. Bột màu lam ..............................................................................................39
Hình 3.8. Bước sóng hấp thụ cực đại của màu tím ...................................................40
Hình 3.9. Bước sóng hấp thụ cực đại của màu cam ..................................................40
Hình 3.10. Bước sóng hấp thụ cực đại của màu đỏ ..................................................41
Hình 3.11. Bước sóng hấp thụ cực đại của màu lam ................................................41
Hình 3.12. Biến đổi màu sắc của chế phẩm màu tím theo nhiệt độ ..........................42
Hình 3.13. Biến đổi màu sắc của chế phẩm màu cam theo nhiệt độ ........................43
Hình 3.14. Biến đổi màu sắc của chế phẩm màu đỏ theo nhiệt độ ...........................44
Hình 3.15. Biến đổi màu sắc của chế phẩm màu lam theo nhiệt độ .........................45
Hình 3.16. Bánh gạo màu tím - tỷ lệ bột màu: nguyên liệu = 0,07% (w/w) .............48
Hình 3.17. Bánh gạo màu tím - tỷ lệ bột màu: nguyên liệu = 0,06% (w/w) .............48
Hình 3.18. Bánh gạo màu tím - tỷ lệ bột màu: nguyên liệu = 0,05% (w/w) .............48
Hình 3.19. Bánh gạo màu cam - tỷ lệ bột màu: nguyên liệu = 0,07% (w/w) ...........49

viii


Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

Nguyễn Thị Hồng

Hình 3.20. Bánh gạo màu cam - tỷ lệ bột màu: nguyên liệu = 0,06% (w/w) ...........49
Hình 3.21. Bánh gạo màu cam - tỷ lệ bột màu : nguyên liệu = 0,05% (w/w) ..........49
Hình 3.22. Bánh gạo màu đỏ - tỷ lệ bột màu : nguyên liệu = 0,07% (w/w) .............50
Hình 3.23. Bánh gạo màu đỏ - tỷ lệ bột màu : nguyên liệu = 0,06% (w/w) .............50
Hình 3.24. Bánh gạo màu đỏ - tỷ lệ bột màu: nguyên liệu = 0,05% (w/w) ..............50
Hình 3.25. Bánh gạo màu lam - tỷ lệ bột màu: nguyên liệu = 0,07% (w/w) ............51
Hình 3.26. Bánh gạo màu lam - tỷ lệ bột màu: nguyên liệu = 0,06% (w/w) ............51
Hình 3.27. Bánh gạo màu lam - tỷ lệ bột màu: nguyên liệu = 0,05% (w/w) ............51

ix


Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

Nguyễn Thị Hồng

LỜI MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài luận văn
Từ năm 1956, khi màu tổng hợp ra đời, chúng đã chiếm ưu thế nhờ đó có thể
chủ động sản xuất với số lượng lớn, màu sắc đa dạng, tươi đẹp, bền và rẻ. Tuy
nhiên, trong những năm gần đây, y học đã ghi nhận không có một loại chất màu
tổng hợp nào là an toàn tuyệt đối cho sức khỏe con người. Chúng có thể tác động

lên hệ miễn dịch, hệ thần kinh gây dị ứng, tiêu chảy nhất là với trẻ em. Ngoài ra các
chất màu tổng hợp còn có khả năng tích tụ lại trong cơ thể gây ung thư, suy thận và
có thể ảnh hưởng lên cả bào thai. Chính vì vậy, ở mỗi quốc gia đều hạn chế dùng
màu tổng hợp và đưa ra một danh mục các chất màu tổng hợp được phép sử dụng.
Ở Việt Nam, việc sử dụng chất màu thực phẩm còn tùy tiện, chưa quản lý chặt chẽ,
nghiêm ngặt, không đảm bảo vấn đề vệ sinh an toàn thực phẩm ảnh hưởng tới sức
khỏe cộng đồng. Thấy rõ tác hại của chúng, Bộ Y tế Việt Nam đã chính thức cấm sử
dụng các chất màu công nghiệp tổng hợp nguy hiểm.
Khác với chất màu tổng hợp, chất màu tự nhiên có nguồn gốc thực vật
thường không gây độc, dễ kiếm, cách sử dụng đơn giản và không gây ra những mùi
vị lạ cho sản phẩm. Bên cạnh đó, các chất màu tự nhiên còn chứa các thành phần
hoạt tính sinh học khác như: các vitamin, các axit hữu cơ, glycozit, các nguyên tố vi
lượng. Do vậy, khi sử dụng chất màu tự nhiên để nhuộm màu không chỉ cải thiện
được giá trị cảm quan mà còn làm tăng giá trị dinh dưỡng của thực phẩm. Nhờ
những ưu điểm của các chất nhuộm màu tự nhiên, hiện nay có nhiều nước trên thế
giới đã chiết tách và sử dụng các chế phẩm tự nhiên trong nhuộm màu thực phẩm.
Nước ta nằm ở vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa nên có hệ thực vật vô cùng
phong phú và đa dạng, chứa đựng tiềm năng lớn về các loài cây dùng để nhuộm
màu cho thực phẩm.Vài năm gần đây, việc nghiên cứu sản xuất các chất màu tự
nhiên từ các nguồn nguyên liệu sẵn có trong nước được quan tâm nhiều hơn và đã
đạt được một số kết quả bước đầu đáng ghi nhận. Tuy nhiên khả năng ứng dụng của
các chất này trong công nghiệp thực phẩm để thay thế cho những chất tạo màu tổng
hợp vẫn chưa được nghiên cứu một cách khoa học và bài bản. Có thể nói đây là một

1


Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

Nguyễn Thị Hồng

hướng đi mới đầy triển vọng cho ngành công nghiệp thực phẩm Việt Nam trong xu
hướng phát triển bền vững.
Từ những cơ sở khoa học và thực tiễn nêu trên, đã định hướng cho tôi lựa
chọn nội dung đề tài luận văn: “Nghiên cứu thu nhận một số chất màu tách chiết
từ thực vật.”
2. Mục tiêu của đề tài luận văn
-

Nghiên cứu thu nhận chất màu tím, cam, đỏ, lam từ lá Cẩm tím và ứng dụng
trên sản phẩm bánh gạo.

3. Nội dung nghiên cứu của luận văn
-

Nghiên cứu phương pháp điều chế sắc tố cam, đỏ, lam từ lá Cẩm bằng thay
đổi pH môi trường.

-

Xác định một số đặc tính của các chất màu tạo ra (độ hòa tan S, bước sóng
hấp thụ cực đại λmax, độ ẩm W%...).

-

Nghiên cứu khả năng ứng dụng của các chất màu tạo ra trên sản phẩm bánh
gạo.

2

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

Nguyễn Thị Hồng

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Giới thiệu về chất màu tự nhiên
1.1.1. Ƣu điểm và công dụng của chất màu tự nhiên
Ngày nay, con người đã nhận thức được sự bất lợi trong quá trình sử dụng các
chất màu hóa học. Xu hướng tìm kiếm, sản xuất và sử dụng các chất màu có nguồn
gốc tự nhiên đang được quan tâm nhiều trên thế giới cũng như trong nước.
Thay thế các chất màu tổng hợp bằng các chất màu tự nhiên trong chế biến
thực phẩm không những giúp chúng ta có được màu sắc hấp dẫn cho thực phẩm mà
còn có thể làm tăng giá trị dinh dưỡng cho thực phẩm.
Một số kết quả nghiên cứu ban đầu về phẩm màu chiết từ thực vật cho thấy
đây là phẩm màu an toàn, có triển vọng phát triển thành thương phẩm sử dụng trong
thực phẩm do đã được sử dụng khá rộng rãi trong dân gian, chưa từng gặp có hiện
tượng ngộ độc. Đặc điểm nổi bật của các cây cho màu này là ngoài tác dụng để
nhuộm màu thực phẩm, chúng còn có tác dụng chữa bệnh rất tốt như hoạt tính
kháng viêm, chống oxy hóa, ức chế miễn dịch, hạ đường huyết…
Các chất màu tự nhiên phổ biến thường gặp như: Màu đỏ, vàng, cam của Gấc
(Momordica cochinchinensis (Lour). Spreng), màu vàng của Nghệ (Curcuma longa
L.), màu tím của lá Cẩm (Peristrophe bivalvis, syn.P. roxburghina), màu nâu của Cà
phê (Coffea Arabica L), Ca cao (Theobroma cacao L), màu xanh của lá Dứa
(Pandanus amaryllifolius Roxb, P. odurus Ridl)… Về thực chất, chúng đều là những
thành phần dễ trích ly, tạo được màu sắc và mùi thơm đặc trưng cho từn loại thực
phẩm theo yêu cầu của người chế biến [2].
Các chất màu vàng cam hoặc màu đỏ lấy từ quả Gấc (Momordica
cochinchinensis (Lour). Spreng) là các hợp chất carotenoid như β-caroten, lutein và
lycopen… là những phân tử mà cơ thể chuyển hóa thành VTM A. Đây là chất kích

thích mạnh tế bào miễn dịch, giúp bảo vệ cơ thể chống nhiễm khuẩn và có khả năng
ngăn ngừa ung thư, lutein có thể làm giảm nguy cơ thoái hóa võng mạc, lycopen có

3


Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

Nguyễn Thị Hồng

thể giúp ngăn ngừa ung thư tuyến tiền liệt. Carotenoid còn có tác dụng làm giảm
nguy cơ bệnh tim mạch, giảm nồng độ cholesterol trong máu và tác hại của ánh
nắng mặt trời trên da [24].
Màu vàng của Nghệ (Curcuma longa L.) là chất màu thiên nhiên được dược
điển công nhận với mã số E100 để nhuộm màu dược phẩm thay thế chất màu tổng
hợp như tartrazine E102. Nghệ có tác dụng chống viêm loét dạ dày, thông mật, kích
thích tế bào gan và co bóp túi mật, làm giảm hàm lượng cholesterol trong máu.
Nghệ còn có vai trò trong việc làm giảm tỷ lệ ung thư vú, tuyến tiền liệt, phổi và
ruột kết nhờ hoạt tính chống oxy hóa của curcumin, curcumin là thành phần quan
trọng của bột carry thườn dùng để nấu ăn [22, 23].
Bên cạnh màu đỏ hấp dẫn của Gấc, màu vàng tươi của Nghệ, các chất có màu
tím có thể lấy từ củ Dền đỏ (Xylopia vielana Pierre), lá Cẩm (Peristrophe bivalvis
(L.) Merr.) có vị ngọt nhạt, màu thực phẩm đẹp và không độc, tính mát, có tác dụng
giảm ho và cầm máu. Ngoài ra, còn có lá Dứa (Pandanus amaryllifolius Roxb.) cho
màu xanh, vừa tạo màu, vừa tạo mùi thơm hương nếp cho thực phẩm chế biến [20],
[21].
Màu tự nhiên không chỉ dùng trong thực phẩm mà còn dùng trong mỹ phẩm.
Từ lâu đời nay một số nước Châu Á đã sử dụng cây Lá móng (Lawsonia inermis L.)
để nhuộm móng tay, móng chân và nhựa cây Sim (Rhodomyrtus tomentosa (Aiton)
Hassk.) để nhuộm răng đen [16].

1.1.2. Tình hình nghiên cứu và sử dụng chất màu tự nhiên trong thực phẩm
trên thế giới
Chất màu nói chung và chất màu thực phẩm nói riêng đã được người dân các
nước trên thế giới sử dụng vào cuộc sống từ thời xa xưa. Một chất màu được dùng
cho thực phẩm nhất thiết phải hội đủ ba tiêu chuẩn như sau: [4]
-

Nhuộm thực phẩm thành màu theo mục đích, phù hợp với công nghệ chế
biến thực phẩm.

-

Không có độc tính (gồm cả độc tính cấp, bán trường diễn và trường diễn).

4


Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

-

Nguyễn Thị Hồng

Không là nguyên nhân hoặc tác nhân gây bệnh.

Hình 1.1. Chất màu thực phẩm tự nhiên
Ngoài ra, do yêu cầu riêng của thực phẩm, các chất màu dùng trong lĩnh vực
này không gây mùi lạ và không làm thay đổi chất lượng thực phẩm. Hiện nay,
nghiên cứu các chất nhuộm màu thực phẩm trên thế giới được tập trung vào các
hướng chủ yếu sau đây:

- Điều tra, phát hiện và nghiên cứu chiết, tách các chất màu thực phẩm từ
nguyên liệu thực vật tự nhiên:
Đây là hướng nghiên cứu được đặc biệt quan tâm, bởi chất màu thu được
thường có tính an toàn cao, giá thành hạ. Theo hướng nghiên cứu này nhiều chất
màu đã được sản xuất và đưa vào ứng dụng (chất màu tím thu từ vỏ quả Nho, chất
màu đỏ thu từ hoa của cây Điều nhuộm, chất indigotine màu xanh thu từ lá cây
Chàm...)
- Nghiên cứu bán tổng hợp chất màu từ các hợp chất có nguồn gốc từ thực
vật:
Đây là hướng nghiên cứu có nhiều triển vọng, có thể sản xuất nhiều chất màu
khác nhau, tuy nhiên giá thành sản phẩm cao và đòi hỏi công nghệ phức tạp. Mặc
dù vậy, hiện nay nhiều chất màu đang sử dụng được sản xuất theo hướng này (β-

5


Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

Nguyễn Thị Hồng

caroten, β-aprocarotenal...). Các chất màu thực phẩm bán tổng hợp thường thuộc họ
caroten hoặc nhóm monoazo.
- Nghiên cứu sản xuất chất nhuộm màu thực phẩm bằng công nghệ sinh học
Đây là hướng nghiên cứu sử dụng một số hệ men, một số loài vi khuẩn để
chuyển hoá hợp chất hữu cơ thành chất màu hiện đang được triển khai ở một số
nước có trình độ kỹ thuật cao. Trên thế giới trong những năm gần đây, nhiều nghiên
cứu mới đã áp dụng công nghệ sinh học trong việc nâng cao sản lượng tổng hợp các
chất màu tự nhiên.
Tóm lại, hiện nay nghiên cứu chất màu thực phẩm trên thế giới được quan tâm
rất lớn ở nhiều quốc gia với nhiều hướng nghiên cứu mới.Trong các hướng nghiên

cứu đó, tìm kiếm và chiết tách chất màu từ thực vật vẫn được ưu tiên hàng đầu
trong các nghiên cứu [4].
1.1.3. Tình hình nghiên cứu và sử dụng chất màu tự nhiên trong thực phẩm ở
Việt Nam
Theo số liệu thống kê thì ở Việt Nam đã xác định được 128 loài thuộc 89 chi,
54 họ thực vật bậc cao có chứa chất màu. Trong số các loài được nghiên cứu, có thể
thấy hệ thực vật Việt Nam chứa nhiều cây quan trọng hiện đang được khai thác và
trồng với quy mô lớn để sản xuất chất màu tự nhiên như: cây Chàm (Strobilanthes
cusia Indigofera spp.) để thu indigotin, cây rau Dền (Amaranthusspp.) để thu
amaranth, cây Điều (Bixa orellana) để thu bixin)… Trong quá trình điều tra, đã phát
hiện một số loài cây chứa chất màu chưa được ghi nhận trong các tài liệu đã công
bố như cây lõi thọ (Gmelina spp.), đồng thời đã phát hiện sự đa dạng về chất màu
trong một số loài cây ở nước ta (loài Cẩm có 4 dạng, loài Vang có 2 dạng). Với các
kết quả thu được có thể nhận thấy hệ thực vật Việt Nam là nguồn tài nguyên phong
phú và đa dạng để chiết tách các chất nhuộm màu. Kinh nghiệm sử dụng tài nguyên
thực vật của nhân dân ta rất phong phú và đa dạng dưới nhiều hình thức với các
mục đích khác nhau, trong đó có cây nhuộm màu. Từ xa xưa, các tài liệu khảo cổ

6


Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

Nguyễn Thị Hồng

cho thấy nhiều cộng đồng người Việt cổ đã biết sử dụng chất màu lấy từ cây cỏ và
khoáng chất để vẽ hình và nhuộm thân thể. Sau này, các dân tộc sinh sống trên đất
nước ta đã khai thác và sử dụng cây nhuộm màu vào nhiều mục đích khác nhau
trong đó có chế biến thực phẩm.
Đồng bào các dân tộc nước ta có nhiều tri thức và kinh nghiệm độc đáo trong

việc chế biến và sử dụng cây cỏ để nhuộm màu cho nhiều loại thực phẩm. Hiện nay,
nguồn tri thức và kinh nghiệm quý giá đó chỉ lưu truyền trong phạm vi các cộng
đồng và có nguy cơ bị thất thoát, trong khi nhu cầu về các chất màu thực phẩm có
nguồn gốc tự nhiên trên thế giới đang rất được quan tâm. Kết quả nghiên cứu cho
thấy, để nhuộm màu cho một số loại thực phẩm (xôi, bánh,..) đồng bào các dân tộc
thiểu số ở các tỉnh phía Bắc sử dụng 48 loài thuộc 27 họ thực vật. Tất cả các loài
nêu trên đều là các loài thực vật có hoa. Trong đó, 21 loài sử dụng lá hoặc cành lá, 7
loài sử dụng hoa hoặc đài hoa, 4 loài sử dụng gỗ than, 11 loài sử dụng quả hoặc hạt,
3 loài sử dụng củ hoặc rễ [4]. Như vậy số lượng các cây được đồng bào các dân tộc
thiểu số dùng để nhuộm màu thực phẩm không nhiều so với tổng số các cây chứa
chất màu trong hệ thực vật Việt Nam đã được biết cho tới nay. Tuy nhiên đây là các
loài đã được sử dụng qua nhiều thế hệ được đánh giá qua thực tế trong thời gian dài
nên có độ an toàn cao vì vậy triển vọng ứng dụng rất lớn. Có thể thấy rằng, tri thức
và kinh nghiệm sử dụng thực vật để nhuộm màu của các dân tộc thiểu số hiện vẫn
còn chưa được hiểu rõ và cần nghiên cứu. Chất màu có nguồn gốc thực vật thuộc
nhiều nhóm cấu trúc hoá học khác nhau, một số có thể nhìn thấy bằng trực giác, một
số khác chỉ biểu hiện màu qua quá trình xử lý (thuỷ phân, oxi hoá...). Do vậy,
nghiên cứu các loài cây cho màu nhuộm trong hệ thực vật Việt Nam là vấn đề rất
phức tạp. Đây là nguồn tài nguyên lớn cần được nghiên cứu có hệ thống cả hiện tại
và lâu dài.
Ở nước ta trong những năm trước đây, do khó khăn về điều kiện và phương
tiện nên vấn đề này chưa được nghiên cứu, hiện nay các công trình nghiên cứu về
chất màu có nguồn gốc từ thực vật không nhiều và chủ yếu ở một số cơ quan nghiên

7


Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

Nguyễn Thị Hồng

cứu như: Viện Sinh thái và Tài nguyên Sinh vật, Viện Hóa học, Viện Công nghệ
thực phẩm, Viện Dược liệu… Các công trình nghiên cứu thường dựa vào kinh
nghiệm sử dụng các loài thực vật phổ biến trong dân gian để nhuộm màu thực phẩm
và chưa có bước nghiên cứu mang tính đột phá để phát hiện ra các loài mới cho chất
nhuộm màu đáp ứng nhu cầu xã hội.
Về điều tra cơ bản mang tính liệt kê các loài thực vật cho màu nhuộm mới chỉ
có hai công trình sơ lược đánh giá các cây nhuộm màu nói chung thường gặp ở
nước ta của Lưu Đàm Cư (1995) và Trần Minh Hợi (2001) [4]. Từ năm 2000,
phòng Thực vật dân tộc học, Viện Sinh thái và tài nguyên sinh vật đã tiến hành điều
tra, nghiên cứu kinh nghiệm sử dụng các cây nhuộm màu của đồng bào các dân tộc
thiểu số tại một số tỉnh phía Bắc. Các kết quả cho thấy các loài cây nhuộm màu của
nước ta khá phong phú và được sử dụng rất độc đáo, tuy nhiên đây là vấn đề còn
cần được nghiên cứu trong nhiều năm [4].
Về nghiên cứu kỹ thuật và công nghệ chiết tách chất màu từ thực vật, đáng lưu
ý là các công trình:
-

“Xây dựng quy trình công nghệ chiết tách và tổng hợp chất màu thực phẩm”
của Nguyễn Thị Thuận (1995).

-

“Xây dựng quy trình công nghệ chiết tách curcumin từ củ nghệ” của Phạm
Đình Tỵ (2001).

-

“Khả năng chiết tách chất màu thực phẩm từ cây Mật mông” của Nguyễn Thị
Phương Thảo, Lưu Đàm Cư (2003).

-

“Nghiên cứu quy trình tách chiết chất màu tự nhiên từ cây Cẩm” của Nguyễn
Thị Thanh Hương, Trịnh Thị Thủy (2012).

-

“Nghiên cứu quy trình công nghệ chiết tách curcumin từ củ nghệ vàng Việt
Nam” của Lương Đức Bằng, Nguyễn Thị Chinh (2012).
Ngoài ra, đã có một số công bố về thành phần hóa học của dịch chiết từ cây Lá

diễn và hạt dành dành của Giang Thị Sơn (2001)…

8


Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

Nguyễn Thị Hồng

Cho tới nay các cây nhuộm màu thực phẩm ở nước ta mới chỉ được nghiên
cứu bước đầu và các công trình mới chỉ nghiên cứu ở một số đối tượng cụ thể,
thường gắn với các nghiên cứu làm thuốc chữa bệnh, do vậy chưa thấy hết tiềm
năng các chất màu thực phẩm trong cả hệ thực vật. Do chưa có đủ các cơ sở khoa
học cần thiết, nên tài nguyên các cây nhuộm màu thực phẩm ở nước ta hầu như
chưa được khai thác sử dụng để phục vụ đời sống nhân dân và sự nghiệp phát triển
kinh tế - xã hội của đất nước.
* Kinh nghiệm chế biến các loài cây nhuộm màu thực phẩm của đồng bào
các dân tộc:

Tất cả các dân tộc Việt Nam đều biết sử dụng nguyên liệu thực vật để nhuộm
màu trong quá trình chế biến thực phẩm.Tuy nhiên, qua thực tế điều tra có thể nhận
thấy dân tộc Dao, Tày, Nùng và Giáy là các cộng đồng thiểu số có nhiều kinh
nghiệm đặc sắc trong lĩnh vực nhuộm màu thực phẩm. Bởi lẽ, nhuộm màu thực
phẩm với họ không chỉ là vấn đề ẩm thực mà còn gắn truyền thống văn hoá và tâm
linh (xôi trai - gái của người Giáy, xôi cúng mừng thọ của người Dao, xôi cúng năm
mới của người Nùng,…). Phân tích kết quả điều tra, có thể nhận thấy đồng bào dân
tộc thiểu số có khả năng phối chế các cây nhuộm màu để tạo ra các màu theo ý
muốn. Nhìn chung, kỹ thuật phối chế chất màu dựa trên ba nguyên tắc sau:
- Tạo màu bằng điều chỉnh pH môi trường:
Phương pháp thường dùng nhất là sử dụng nước muối măng chua để làm thay
đổi pH của dịch chiết chất màu và qua đó làm thay đổi màu sắc của màu
nhuộm.Thường sử dụng phương pháp này để tạo các màu vàng đậm, vàng cam từ
các dịch nhuộm có màu vàng tươi chiết từ củ Nghệ và hoa Mật mông khi đun với
tro bếp. Dịch chiết từ củ Nghệ cho thấy với môi trường từ kiềm sang axit, màu sắc
chuyển dần từ màu vàng tươi sang vàng đậm... Như vậy, cùng một loại nguyên liệu,
với các pH môi trường khác nhau có thể thu nhận được các màu sắc khác nhau [4].

9


Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

Nguyễn Thị Hồng

- Tạo màu bằng kỹ thuật phối chế nguyên liệu:
Đây là kinh nghiệm độc đáo của các dân tộc thiểu số lần đầu tiên được ghi
nhận trong các cuộc điều tra tri thức bản địa ở Việt Nam.Với kỹ thuật truyền thống,
người dân tộc thiểu số phối chế một số loài cây khác nhau để tạo ra các màu không
có sẵn trong nguyên liệu, thậm chí không có trong cơ thể thực vật. Ví dụ:

+ Để tạo màu xanh cổ vịt cho thực phẩm, dùng dịch chiết từ cây Mật mông
để nhuộm gạo thành màu vàng, sau đó gạo được ngâm tiếp vào dung dịch thu được
từ việc giã lá cây Cẩm tươi với tro bếp.
+ Để nhuộm xôi có màu xanh da trời, gạo được ngâm trong dịch chiết của
cành lá cây Cẩm tươi giã với tro bếp [4].
- Tạo màu bằng chế biến nguyên liệu:
Theo cách này, từ một loại nguyên liệu sẽ cho các sắc màu khác nhau khi chế
biến khác nhau. Ví dụ: quả Dành dành tươi giã lấy nước cho màu vàng, nếu phơi
hoặc sao đun sẽ cho màu vàng đậm. Sự thay đổi màu sắc ở đây liên quan tới quá
trình chuyển hoá các hợp chất hữu cơ thông qua hoạt hoá các hệ men. Nhìn chung
tri thức và kinh nghiệm chế biến các cây nhuộm màu của các dân tộc thiểu số ở Việt
Nam rất phong phú và độc đáo [4].
Bảng 1.1: Giới thiệu các loài cây nhuộm màu thực phẩm được sử dụng rộng rãi
trong nhiều dân tộc
Tên cây

Tên khoa học

Bộ phận

Cách chế biến

Các cây để nhuộm đỏ
Cẩm đỏ

Peristrophe bivalvis

Cành lá

Đun trong nước để chiết màu

Vang

Caesalpinia sappan

Gỗ thân

Đun trong nước để chiết màu

10


Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

Gấc
Hoa
dấm

Nguyễn Thị Hồng

Momordica
bụp Hibiscus Sabdariffa

Màng hạt

Trộn màng hạt với gạo hoặc bột

Cánh hoa

Nghiền với nước thu dịch màu

Hạt điều

Bixa orellana L.

Hạt

Nghiền với nước nóng, lên men

Củ dền

Beta vulgaris K.

Củ

Đun trong nước để chiết màu

Các cây để nhuộm màu vàng
Mật mông

Buddleia officinalis

Cánh hoa

Đun trong nước để chiết màu

Nghệ

Culruma longa

Củ

Giã củ tươi ép nước để nhuộm

Lõi thọ

Cmelina sit

Hoa

Đun trong nước để chiết màu

Cẩm vàng

Peristrophe bivalvis

Cành lá

Đung trong nước để chiết màu

Cốt khí củ

Reynoutria japonica

Củ tươi

Giã sống lấy nước ngâm gạo

Chít

Lá

Đun trong nước để chiết màu

Quả dành Gardenia
dành
jasminoides Ellis

Quả

Quả tươi, giã lấy nước ngâm
gạo

Hoa hòe

Cánh hoa

Đun trong nước để chiết màu

Stypnolobium
japonicum

Các cây để nhuộm màu tím
Cẩm tím

Peristrophe bivalvis

Cành lá

Đun trong nước để chiết màu

Mồng tơi

Basella alba

Quả chín

Nghiền với nước lấy dịch màu

11


Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

Nguyễn Thị Hồng

Các cây để nhuộm màu đen
Sau sau

Liquidamba
formosana

Lá tươi

Đun trong nước để chiết màu

Muối

Rhus chmensis

Gỗ thân

Đốt lấy than mịn ngâm với gạo

Núc nác

Oroxylum mdicum

Gỗ thân

Đốt lấy than mịn ngâm với gạo

Các cây để nhuộm màu xanh
Dứa thơm

Pandanus
amarylifoelius

Lá tươi

Nghiền với nước lọc dịch màu

Ngải cứu

Armisia sup

Lá tươi

Lá đun chín, sau đó giã lẫn

Riềng

Alpmia officmarum

Lá tươi

Nghiền với nước lọc dịch màu

Bồng bồng Dracaena

Lá tươi

Nghiền với nước lọc dịch màu

Mơ dây

Paederia scandens

Lá tươi

Lá đun chín sau đó giã lẫn với
bột

Gừng

Zmgiber officmale

Lá tươi

Nghiền với nước lọc dịch màu

Rau khúc

Gnaphalium

Cành lá

Nghiền với nước lọc dịch màu

Chàm mèo Strobilanthes cusia

Cành lá

Ủ lên men

Lá bồ ngót Sauropus

Lá

Lá tươi, giã lấy nước ngâm gạo

Lá
mây

Lá

Lá tươi vắt lấy nước ngâm gạo

tre, Bambusa blumeana

12


Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

Nguyễn Thị Hồng

1.2. Giới thiệu về cây Cẩm – Peristrophe bivalvis (Schult.) Bremek
1.2.1. Đặc điểm hình thái, sinh thái và sự phân bố của cây Cẩm
Cây Cẩm có tên khoa học là Peristrophe bivalvis (Schult.) Bremek.
(P.tinctoria (Roxb.) Nees), thuộc họ Ô rô – Acanthaceae. Theo các nhà thực vật
[11],[20], thì chi Cẩm (Peristrophe Ness) có bốn loài, trong đó chỉ có loài Cẩm (lá
Cẩm) ở Bắc Bộ, tên khoa học là: Peristrophe bivalvis (L.) Merr. [tên đồng nghĩa là:
Peristrophe roxburghiana (Schult) Bremek; Justicia bivalvis L.; J. roxburghina
Schult; Dicliptera bivalvis (L.) Juss; P. tinctoria (Roxb.), Nees.] và loài Kim Loung
nhuộm (.Montana (Wall.) Nees.) ở Nam Bộ được coi là cây nhuộm màu.
Cây Cẩm thuộc loại cây thân thảo, cao khoảng 30-60 cm thường được trồng
hoặc mọc hoang ở những nơi ẩm ướt miền núi phía Bắc. Cây Cẩm có cành non có
lông về sau nhẵn, thân thường có 4 cạnh và có rãnh dọc sâu. Lá đơn mọc đối, hình
bầu dục hay trứng hoặc thuôn mũi giáo, thường có bớt màu trắng ở dọc gân, kích
thước 1,2 – 3,6 cm, hai mặt có lông hay nhẵn, gốc lá thuôn nhọn, chóp lá nhọn hoặc
hơi tù tròn. Cụm hoa chùm ở ngọn hay nách lá, chùm ngắn, lá bắc, cụm hoa thường
hình trứng. Đài 5 răng đều dính nhau ở nửa dưới, kích thước ngắn hơn lá bắc hoa.
Tràng màu tím hay hồng, phân 2 môi, môi dưới có 3 thùy cạn, ống hẹp kéo dài. Nhị
thò ra khỏi ống tràng. Bầu 2 ô, mỗi ô có 2 hoặc nhiều noãn. Quả không mang hạt, ra
hoa khoảng tháng 10-11 [11].

Hình 1.2. Cây Cẩm tím
Cây Cẩm thuộc loại cây ưa ẩm và ưa bóng, nhưng không chịu úng, thường
mọc ở ven rừng núi đá vôi ẩm, gần bờ suối và được trồng dưới tán các cây ăn quả,

13


Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

Nguyễn Thị Hồng

bên cạnh các nguồn nước. Cây Cẩm sinh trưởng mạnh vào xuân hè, vào cuối mùa
thu khi nhiệt độ xuống thấp và ít mưa cây bắt đầu bắt đầu bị rụng lá và vào mùa
đông thì cây hầu như không còn lá. Hàng năm, cây Cẩm ra hoa vào tháng 4-7 và có
quả vào tháng 7-9. Cây Cẩm có vùng phân bố tương đối rộng, phân bố rải rác ở hầu
hết các tỉnh miền núi phía Bắc nước ta như: Xã Dìn Chin, Tùng Lâu, Bản Lầu Huyện Mường Khương – Tỉnh Lào Cai, huyện Quảng Uyên, Thạch An – Tỉnh Cao
Bằng, huyện Bắc Sơn – Tỉnh Lạng Sơn, huyện Sơn Dương – Tỉnh Tuyên Quang, xã
Vần Chải – Huyện Đồng Văn, xã Pải Lủng – Huyện Mèo Vạc – Tỉnh Hà Giang, xã
Suối Giàng – Huyện Văn Chấn – Tỉnh Yên Bái, xã Tà Lèng – Huyện Tam Đường –
Tỉnh Lai Châu, xã An Khánh, La Bằng – Huyện Đại Từ - Tỉnh Thái Nguyên.
1.2.2. Thành phần chất màu trong lá Cẩm (các hợp chất anthocyanin)
Thuật ngữ Anthocyanin bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp, trong đó Anthocyanin là
sự kết hợp giữa Anthos – nghĩa là hoa và Kysaneos – nghĩa là màu xanh. Tuy nhiên,
không chỉ có màu xanh Anthocyanin còn mang đến cho thực vật nhiều màu sắc rực
rỡ khác nhau như đỏ, cam, hồng và các gam màu trung gian. Anthocyanin tạo nên
những màu đỏ, tím, xanh của vô số các loại hoa và quả cũng như các phần khác của
cây. Các loại rau quả như: Hạt artiso (1480 mg/100 g), cà tím (750 mg/100 g), nho
đỏ (888 mg/100 g), màu tím trong bắp cải (1642 mg/100 g), màu đỏ của quả dâu
tây, quả ớt, nho, táo… [17].
Anthocyanin thuộc nhóm các hợp chất flavonoid, có khả năng hòa tan trong
nước và chứa trong các không bào. Về bản chất, các Anthocyanin là những hợp chất
glycoside của các dẫn xuất polyhydroxy và dẫn xuất polymetoxy của các gốc muối
2-phenylbenzopyryl liên kết với các dẫn xuất của các axit thơm, axit aliphatic, etyl
este [15].

Về mặt hóa học, các anthocyanin chứa khung flaven, chúng rất gần với các
hydroxyl flavonol và thường ở dạng glycoside. Dưới tác dụng của axit hoặc bazơ,
chúng bị phân hủy thành đường và aglycon tương ứng. Thủy phân axit các
anthocyanin thì các chất màu anthocyanin chuyển thành muối flavylium. Chính sự
phong phú trong các kiểu liên kết glycoside và các kiểu axyl hóa khác nhau đưa đến
14