KỸ THUẬT CHIẾT XUẤT, XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ HOÀN THIỆN QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG CHỨC NĂNG TỪ ĐÀI HOA BỤP GIẤM Hibiscus sabdariffa L.

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

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP

KỸ THUẬT CHIẾT XUẤT, XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HĨA
HỌC VÀ HỒN THIỆN QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU
VANG CHỨC NĂNG TỪ ĐÀI HOA BỤP GIẤM
Hibiscus sabdariffa L.

Họ và tên sinh viên: NGUYỄN THỤY THANH THẢO
TRẦN ĐÌNH THẢO
Ngành
: CƠNG NGHỆ HĨA HỌC
Niên khóa
: 2005 - 2009

Tháng 08/2009


KỸ THUẬT CHIẾT XUẤT, XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ
HỒN THIỆN QUY TRÌNH SẢN XUẤT RƯỢU VANG CHỨC NĂNG
TỪ ĐÀI HOA BỤP DẤM Hibiscus sabdariffa L.

Tác giả

NGUYỄN THỤY THANH THẢO
TRẦN ĐÌNH THẢO

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng u cầu cấp bằng kỹ sư ngành
Cơng Nghệ Hóa Học

Giáo viên hướng dẫn:
Tiến sĩ. PHAN PHƯỚC HIỀN
Kỹ sư. TRỊNH THỊ PHI LY

Tháng 08 năm 2009
i


LỜI CẢM TẠ
Chúng tôi xin chân thành cảm ơn TS. Phan Phước Hiền, KS. Trịnh Thị Phi Ly,
người đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ chúng tơi trong suốt q trình thực hiện đề tài
để chúng tơi hồn thành tốt đề tài này.
Xin gởi lời cảm ơn đến toàn thể Thầy Cơ Bộ mơn Cơng Nghệ Hóa Học và Thầy
Cơ Trường Đại Học Nơng Lâm Thành phố Hồ Chí Minh đã truyền đạt những kiến
thức quý báu cho chúng tơi trong những năm học tại trường.
Xin cảm ơn tồn thể bạn bè đã giúp đỡ, chia sẽ những khó khăn với chúng tơi
trong suốt q trình thực hiện đề tài.
Chúng con thành kính cảm ơn cha mẹ đã sinh ra và ni dưỡng chúng con nên
người, cùng gia đình đã giúp đỡ, ủng hộ và động viên chúng con trong suốt quá trình
học tập.
Tp.HCM, tháng 08 năm 2009
Nguyễn Thụy Thanh Thảo
Trần Đình Thảo

ii


TÓM TẮT
Đề tài nghiên cứu “Kỹ thuật chiết xuất, xác định thành phần hóa học và

hồn thiện quy trình sản xuất rượu vang chức năng từ đài hoa bụp giấm Hibiscus
sabdariffa L.” được tiến hành tại Viện Nghiên cứu Công nghệ Sinh học và Mơi
trường và phịng thí nghiệm I4 trực thuộc bộ mơn Cơng Nghệ Hóa Học, trường Đại
học Nơng Lâm thành phố Hồ Chí Minh. Thời gian thực hiện: từ 01/03/2009 đến
10/08/2009. Phần nghiên cứu của đề tài gồm các thí nghiệm sau:
¾ Khảo sát tính chất hóa lý của nguyên liệu.
¾ Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi (ethanol – nước – HCl) lên hiệu suất
q trình chiết.
¾ Khảo sát ảnh hưởng của q trình xử lý nguyên liệu (điều kiện thường và bảo
quản lạnh trong 48h) lên hiệu suất chiết.
¾ Xác định hàm lượng anthocyanin trong dịch chiết bằng phương pháp pH vi sai.
¾ Xác định thành phần hóa học của đài hoa bụp giấm trích từ cao n- hexane bằng
sắc ký khí ghép khối phổ GC – GC/MS.
¾ Xây dựng quy trình sản xuất rượu vang từ đài hoa bụp giấm khô: Khảo sát ảnh
hưởng của tỷ lệ men, nồng độ đường đến sản phẩm rượu vang.
¾ Đánh giá, kiểm tra sản phẩm rượu vang theo TVCN 3217 – 79;
TCVN 7045 – 2002.
Kết quả thu được như sau:
¾ Độ ẩm của đài hoa bụp giấm khô xác định theo phương pháp cân khối lượng là
11,6%, độ Brix trung bình của đài hoa bụp giấm là 1,17 độ Brix.
¾ Tỷ lệ dung mơi cồn : nước : HCl=28 : 72 : 1 và điều kiện bảo quản lạnh (-20oC)
là thích hợp nhất để hàm lượng anthocyanin trích ly được là cao nhất
(13,314 mg/g).
¾ Phân tích được thành phần hóa học của dịch chiết đài hoa bụp giấm bằng
phương pháp sắc ký khí khối phổ (GC/MS). Kết quả phân tích GC/MS cho
thấy, một số cấu tử có hàm lượng cao của dịch chiết đài hoa bụp giấm bằng
phương pháp soxhlet với dung môi n – hexane là: n-Hexadecanoic acid
(23,28%), 9,12-Octadecadiennoic acid (18,53%), Heneicosane (8,63%);
9,17-Octadecadienal (8,94%).
iii

¾ Độ Brix và tỷ lệ men ban đầu thích hợp nhất cho sản phẩm rượu vang bụp giấm
là 29 độ Brix và 12% .
¾ Sản phẩm rượu vang bụp giấm xếp loại khá theo TCVN 3217 – 79.
¾ Phần trăm màu bị polymer hóa của sản phẩm rượu vang là 29,49%.
¾ Hàm lượng vitamin C cịn lại trong sản phẩm rượu vang bụp giấm là 17,23%

iv


ABSTRACT
The theme of research on “Extraction technique, chemical component
determination and improvement of process in producing functional wine from
Hibiscus sabdariffa L.’s calyx” was carried out in Research Institute For
Biotechnology and Environment and I4 lab belonging to Chemical Engineering
Department, Agriculture and Forestry University, Ho Chi Minh city. Time performing
from 01/03/2009 to 10/08/2009.
¾ Studying physicochemical property of material.
¾ Studying influence of slovent ratio (ethanol – water – HCl) on efficiency of
extract processing.
¾ Studying influence of material treatment (normal condition and cold
preservation for 48 hours) on efficiency of extract processing.
¾ Determination of anthocyanin content in Hibiscus extraction by pH –
differential spectrophotometry.
¾ Determining

chemical

components

of

Hibiscus

extraction

by

Gas

Chromatography – Mass Spectrometry method (GC – MS).
¾ Production wine from dry Hibiscus sabdariffa L.’s calyx: Studying influence of
ration yeast, sugar concentration on product wine.
¾ Quality control of wine basing on vietnamese standard 3217 – 79; 7045 – 2002.
Results:
¾ Moisture of Hibiscus sabdariffa’s dry calyx

determined by weight mass

method were 11,6%, average Brix degree of extraction juice from Hibiscus
sabdariffa’s calyx was 1,17.
¾ Solvent ratio ethanol: water: HCl=28 : 72 : 1 and cold condition storage (-20oC)
were suitable to attain highest content anthocyanin (13,314w/w).
¾ Analysing chemical components of Hibiscus extraction by GC/MS. The result
of this analysis indicates that, some components having high extracted Hibiscus
sabdariffa’s calyx content by method Soxhlet with n – hexane solvent were:
n-Hexadecanoic

acid

(23,28%),

9,12-Octadecadiennoic

Heneicosane (8,63%), 9,17-Octadecadienal (8,94%).

v

acid

(18,53%),


¾ Most suitable Brix degree and ratio yeast for product wine were 29 Brix degree
and 12%.
¾ The wine product is approved to be good basing on Vietnamese standard
3217 – 79.
¾ Vitamin C content in wine product is 17,23%.

vi


MỤC LỤC
Trang
Trang tựa ......................................................................................................................i
LỜI CẢM TẠ..............................................................................................................ii
TÓM TẮT ..................................................................................................................iii
ABSTRACT ................................................................................................................ v
MỤC LỤC.................................................................................................................vii

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT ........................................................................xi
DANH SÁCH CÁC HÌNH ........................................................................................xii
DANH SÁCH CÁC BẢNG......................................................................................xiii
Chương 1. MỞ ĐẦU.................................................................................................. 1
1.1. Đặt vấn đề .........................................................................................................1
1.2. Mục đích và yêu cầu..........................................................................................2
1.2.1. Mục đích.....................................................................................................2
1.2.2. Yêu cầu.......................................................................................................2
Chương 2. TỔNG QUAN .......................................................................................... 3
2.1. Giới thiệu về cây bụp giấm................................................................................3
2.1.1. Phân loại thực vật và mô tả .........................................................................3
2.1.2. Nguồn gốc và phân bố ................................................................................4
2.1.3. Thành phần hoá học....................................................................................4
2.1.3.1. Polyphenol ...........................................................................................4
2.1.3.2. Carbohydrate........................................................................................4
2.1.3.3. Acid hữu cơ..........................................................................................5
2.1.3.4. Vitamin ................................................................................................5
2.1.3.5. Khoáng chất .........................................................................................5
2.1.4. Thành phần các kích thích tố thực vật và các hoạt chất sinh học khác ........6
2.2. Tác dụng dược liệu của cây bụp giấm ...............................................................7
2.3. Hợp chất anthocyanin trong bụp giấm ...............................................................9
2.3.1. Định nghĩa ..................................................................................................9
2.3.2. Phân loại...................................................................................................10
2.3.3.Tính chất ...................................................................................................10
vii


2.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền màu của anthocyanin ..................................11
2.4.1. Ảnh hưởng của pH....................................................................................11
2.4.2. Ảnh hưởng của cấu trúc hóa học ...............................................................12

2.4.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ ............................................................................12
2.4.4. Ảnh hưởng của nước.................................................................................13
2.4.5. Ảnh hưởng của oxi....................................................................................13
2.4.6. Ảnh hưởng của SO2 ..................................................................................13
2.5. Hoạt tính chống oxy hóa của hợp chất anthocyanin .........................................14
2.5.1. Q trình oxy hố và ngun nhân gây bệnh do mất cân bằng oxy hoá ....14
2.5.2. Tính chống oxy hố của hợp chất anthocyanin .........................................15
2.5.3. Ứng dụng khả năng chống oxy hoá của bụp giấm và hợp chất anthocyanin
...........................................................................................................................15
2.6. Rượu vang.......................................................................................................16
2.6.1. Giới thiệu về rượu vang ............................................................................16
2.6.1.1. Định nghĩa..........................................................................................16
2.6.1.2. Thành phần hóa học của rượu vang ....................................................16
2.6.2. Nấm men trong sản xuất rượu vang ..........................................................19
2.6.2.1. Hình dạng và kích thước.....................................................................19
2.6.2.2. Cấu tạo tế bào nấm men .....................................................................19
2.6.2.3. Sự sinh sản của nấm men....................................................................20
2.6.2.4. Sự sinh trưởng của nấm men ..............................................................20
2.6.2.5. Những yêu cầu đối với nấm men vang................................................20
2.6.3. Cơ chế quá trình lên men rượu ..................................................................20
2.6.3.1. Cơ chế ................................................................................................20
2.6.3.2. Diễn biến của quá trình lên men rượu .................................................21
2.6.4. Các yếu tố ảnh hưởng tới nấm men trong lên men rượu vang....................21
2.6.4.1. Oxy ....................................................................................................21
2.6.4.2. Nhiệt độ..............................................................................................21
2.6.4.3. Hàm lượng đường ..............................................................................22
2.6.4.4. pH của môi trường..............................................................................22
2.6.4.5. Nguồn Nitơ ........................................................................................22
viii

2.7. Sắc ký khí ghép khối phổ và một số ứng dụng (GC/MS -Gas Chromatography
Mass Spectometry) ................................................................................................23
2.7.1. Sắc ký khí (GC - Gas Chromatography)....................................................23
2.7.2. Khối phổ...................................................................................................24
Chương 3. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.............................. 26
3.1. Thời gian và địa điểm tiến hành thí nghiệm .....................................................26
3.2. Vật liệu, hóa chất và thiết bị ............................................................................26
3.2.1. Vật liệu .....................................................................................................26
3.2.1.1. Đài hoa bụp giấm ...............................................................................26
3.2.1.2. Chủng nấm men .................................................................................26
3.2.1.3. Môi trường nhân giống nấm men........................................................26
3.2.2. Hóa chất và thiết bị ...................................................................................27
3.3. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................28
3.3.1. Xác định chỉ tiêu hóa lý của nguyên liệu ...................................................28
3.3.1.1. Xử lý nguyên liệu ...............................................................................28
3.3.1.2. Xác định độ ẩm của nguyên liệu .........................................................28
3.3.1.3. Xác định độ Brix của dịch chiết đài hoa bụp giấm ..............................29
3.3.2. Khảo sát quá trình trích ly anthocyanin .....................................................29
3.3.2.1. Xác định hàm lượng anthocyanin có trong dung dịch trích ly .............30
3.3.2.2. Quy trình trích ly ................................................................................32
3.3.2.3. Cách pha dung dịch đệm.....................................................................34
3.3.2.4. Xác định bước sóng hấp thu cực đại ...................................................34
3.3.2.5. Hiệu suất q trình trích ly anthocyanin..............................................34
3.3.3. Phân tích thành phần hóa học của dịch chiết đài hoa bụp giấm..................34
3.3.3.1. Phương pháp Soxhlet..........................................................................35
3.3.3.2. Phương pháp phân tích thành phần .....................................................36
3.3.4. Phương pháp chế biến rượu vang từ đài hoa bụp giấm ..............................37
3.3.5. Phương pháp polyanthocyanin ..................................................................38
3.3.6. Xác định hàm lượng Vitamin C (acid Ascorbic)........................................40

3.4. Phương pháp xử lý số liệu. ..............................................................................41

ix


Chương 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................... 42
4.1. Tính chất lý hóa của nguyên liệu .....................................................................42
4.1.1. Độ ẩm .......................................................................................................42
4.1.2. pH và độ Brix của dịch chiết từ đài hoa bụp giấm .....................................42
4.1.3. Hàm lượng vitamin C trong đài hoa bụp giấm...........................................43
4.2. Khảo sát điều kiện trích ly anthocyanin ...........................................................44
4.2.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ dung mơi trích ly ......................................................44
4.2.2. Ảnh hưởng của điều kiện bảo quản ...........................................................45
4.2.3. Hiệu suất trích ly.......................................................................................46
4.3.Kết quả nghiên cứu thành phần hóa học của đài hoa bụp giấm .........................48
4.4. Kết quả nghiên cứu chế biến sản phẩm rượu vang từ đài hoa bụp giấm ...........49
4.4.1. Quy trình chế biến rượu vang bụp giấm ....................................................50
4.4.2. Kết quả thí nghiệm khảo sát sự biến đổi của hàm lượng chất khơ hịa tan
trong dịch lên men ở các nghiệm thức nghiên cứu ..............................................51
4.4.3. Kết quả khảo sát độ cồn của rượu vang ở các nghiệm thức nghiên cứu .....53
4.4.4. Kết quả phân tích độ acid của rượu vang ở các nghiệm thức nghiên cứu ...55
4.4.5. Kết quả khảo sát hàm lượng đường tổng số của rượu vang ở các nghiệm
thức nghiên cứu ..................................................................................................56
4.4.6. Kết quả phân tích hàm lượng methanol trong sản phẩm rượu vang ...........56
4.5. Kết quả đánh giá cảm quan..............................................................................56
4.5.1. Kết quả đánh giá cảm quan bằng phương pháp so hàng.............................56
4.5.2. Kết quả đánh giá cảm quan bằng phương pháp cho điểm ..........................57
4.6. Kết quả một số chứng minh rượu vang là sản phẩm chức năng........................58
4.6.1. Phần trăm màu bị polymer hóa..................................................................58
4.6.2. Hàm lượng vitamin C của sản phẩm rượu vang.........................................59

Chương 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ................................................................... 61
5.1. Kết luận...........................................................................................................61
5.2. Đề nghị............................................................................................................62
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 63
PHỤ LỤC

x


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
UV – VIS: Phổ tử ngoại – khả kiến (Ultraviolet and Visible Spectra)
TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam
GC: Gas chromatography
GC/MS: Gas Chromatography Mass Spectrometry
GS: Giáo sư
CHDC: Cộng hòa dân chủ
LD50: Median lethal dose
AND: Acid deoxyribonucleic
BHA: Butylated hydroxyanisole
V: thể tích
LC: Liquid Chromatography
TR: Retention time
NIST: National Institute of Standards and Technology
A420nm: Độ hấp thu đo ở bước sóng 420nm.
Aλ vis-max: Độ hấp thu cực đại.

NT: Nghiệm thức

xi

DANH SÁCH CÁC HÌNH
Trang
Hình 2.1: Cây bụp giấm............................................................................................... 3
Hình 2.2: Cơng thức phân tử tổng qt anthocyanin .................................................. 10
Hình 2.3: Cấu trúc chuyển hố anthocyanin trong nước............................................. 11
Hình 2.4: Sắc đồ của sắc ký khí ................................................................................. 24
Hình 3.1: Đài hoa bụp giấm khơ ................................................................................ 26
Hình 3.2: Quy trình khảo sát điều kiện trích ly anthocyanin....................................... 33
Hình 3.3: Quy trình chiết xuất bằng Soxhlet .............................................................. 35
Hình 3.4: Chương trình nhiệt của máy sắc ký khối phổ GC/MS................................. 36
Hình 3.5: Máy sắc ký khí khối phổ (GC/MS)............................................................. 37
Hình 3.6: Sự tạo thành anthocyanin - sulfonic acid khơng màu.................................. 38
Hình 4.1: Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi (cồn : nước : HCl) đến hàm lượng
anthocyanin trích ly được...........................................................................................44
Hình 4.2: Hiệu suất trích ly anthocyanin trong 3 lần trích .......................................... 47
Hình 4.3: Sắc ký đồ GC/MS kết quả phân tích thành phần hóa học của đài hoa bụp
giấm trích ly theo phương pháp soxhlet trong dung mơi n – hexane...........................48
Hình 4.4: Quy trình chế biến rượu vang bụp giấm ..................................................... 50
Hình 4.5: Sự biến đổi độ Brix của các nghiệm thức sau 10 ngày lên men chính ......... 52
Hình 4.6: Độ cồn của các nghiệm thức sau 10 ngày lên men chính ............................ 54
Hình 4.7: Phần trăm màu bị polymer hố của sản phẩm rượu vang ở các nghiệm thức
..................................................................................................................................59
Hình 4.8: Sản phẩm rượu vang bụp giấm................................................................... 60

xii


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Trang

Bảng 2.1: Thành phần hoá học của đài hoa bụp giấm................................................... 6
Bảng 2.2: Các flavonoid có trong tự nhiên................................................................. 10
Bảng 3.1. Tỷ lệ dung mơi trích ly .............................................................................. 32
Bảng 3.2: Các nghiệm thức thí nghiệm trong phương pháp chế biến rượu vang từ đài
hoa bụp giấm khô. .....................................................................................................37
Bảng 4.1: Độ ẩm của nguyên liệu .............................................................................. 42
Bảng 4.2: Độ Brix của dịch chiết đài hoa................................................................... 43
Bảng 4.3: Kết quả phân tích hàm lượng Vitamin C trong đài hoa bụp giấm ............... 43
Bảng 4.4: Ảnh hưởng của tỷ lệ dung mơi đến hàm lượng anthocyanin trích ly được.. 44
Bảng 4.5: Ảnh hưởng của điều kiện bảo quản mẫu .................................................... 46
Bảng 4.6: Hiệu suất trích ly anthocyanin ................................................................... 47
Bảng 4.7: Một số hợp chất chính trong phần dịch chiết Soxhlet bằng n – hexane....... 49
Bảng 4.8: Sự thay đổi độ Brix ở các nghiệm thức sau 10 ngày lên men. .................... 52
Bảng 4.9: Độ cồn của các nghiệm thức sau 10 ngày lên men chính............................ 54
Bảng 4.10: Acid tổng số của các nghiệm thức sau 10 ngày lên men. .......................... 55
Bảng 4.11: Hàm lượng đường tổng của rượu vang ở các nghiệm thức sau 10 ngày lên
men............................................................................................................................56
Bảng 4.12: Hàm lượng methanol trong sản phẩm rượu vang...................................... 56
Bảng 4.13: Kết quả đánh giá cảm quan bằng phương pháp so hàng. .......................... 57
Bảng 4.14: Kết quả đánh giá cảm quan bằng phương pháp cho điểm......................... 58
Bảng 4.15: Chỉ số phai màu, màu bị polymer hoá và chỉ số hoá nâu của sản phẩm rượu
vang...........................................................................................................................58
Bảng 4.16: Kết quả phân tích hàm lượng Vitamin C trong rượu vang ........................ 59

xiii


Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề

Cây bụp giấm, Hibiscus sabdariffa L., thuộc họ Bông bụp (Malvaceae). Với vị
chua đặc trưng, hoa lá và đài quả bụp giấm có thể sử dụng để nấu canh chua hay ăn
thay rau có tác dụng thanh nhiệt, thơng tiểu, ngồi ra cịn làm mát gan, tăng tiết mật.
Bụp giấm chứa rất nhiều polysaccharid trong chất nhầy (có ở tất cả các bộ phận của
cây đặc biệt là trong đài quả), có tác dụng làm giảm cholesterol máu do đó ngăn ngừa
và hạn chế sự béo phì do tích mỡ. Hai hợp chất flavonoid và cyanidin cũng có tỷ lệ cao
trong thành phần của cây, có tính chống oxy hố, bảo vệ thành mạch máu, giúp ngăn
ngừa các bệnh tim mạch và ung thư. Các Vitamin C, A, nhóm B, E…cùng nhiều loại
axit hữu cơ khác cũng đã được tìm thấy trong cây bụp giấm. Một số nhà nghiên cứu đã
xác định tính chống co thắt, hạ huyết áp, kháng khuẩn, hạn chế sự tạo sỏi ở đường tiết
niệu, chống lão hoá, chống mệt mỏi… của bụp giấm [32].
Ngoài ra lâu nay người ta đã biết đến bụp giấm là một loại cây rất giàu chất
màu anthocyanin.
Màu sắc được xem là một trong những chỉ tiêu quan trọng quyết định chất
lượng sản phẩm thực phẩm. Nó làm tăng vẻ đẹp, tạo tính hấp dẫn khơng thể thiếu của
sản phẩm thực phẩm đối với người tiêu dùng. Chính điều này mà các nhà sản xuất đã
cho ra hàng loạt các chất màu thiên nhiên và tổng hợp nhằm đáp ứng nhu cầu sản
phẩm thực phẩm.
Ngày nay, các chất màu tự nhiên đang được sử dụng rộng rãi trong quá trình
chế biến thực phẩm và nước giải khát bên cạnh chất màu tổng hợp. Năm chất màu tự
nhiên: atnatto, anthocyanin, beetroo, turmeric, carmine được sử dụng rộng rãi trong
các sản phẩm thực phẩm. Trong đó chất màu anthocyanin được biết đến nhiều nhất.
Anthocyanin có mặt trong hầu hết thực vật bậc cao, chúng hiện diện trong hoa
quả và các bộ phận của cây trồng. Sự quan tâm đến anthocyanin gần đây được chú
trọng thay cho sự giảm liên tục các chất màu thực phẩm tổng hợp. Anthocyanin được
xem như chất màu thay thế cho các phẩm màu cấm sử dụng vì chúng có những ưu

1

điểm sau: không gây hại cho người và động vật, 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 tác dụng là chất màu thiên nhiên được sử dụng khá an toàn trong thực
phẩm, tạo ra nhiều màu sắc hấp dẫn cho mỗi sản phẩm, anthocyanin cịn là hợp chất có
nhiều hoạt tính sinh học quý báu như: khả năng chống oxy hóa cao nên được sử dụng
để chống lão hóa, hoặc chống oxy hóa cho các sản phẩm thực phẩm. Điều đó hồn
tồn phù hợp với xu hướng hiện nay trên thế giới là nghiên cứu khai thác chất màu từ
thiên nhiên sử dụng trong thực phẩm, bởi vì chúng có tính an tồn cao cho người sử
dụng [22] .
Do đó để góp phần vào việc nghiên cứu và hiểu rõ hơn về giá trị quý báu của
cây bụp giấm đồng thời được sự đồng ý của nhà trường và Bộ môn Công Nghệ Hóa
Học với sự hướng dẫn của TS. Phan Phước Hiền, KS. Trịnh Thị Phi Ly chúng tôi tiến
hành thực hiện đề tài: “Kỹ thuật chiết xuất, xác định thành phần hóa học và hồn thiện
quy trình sản xuất rượu vang chức năng từ đài hoa bụp giấm Hibiscus sabdariffa L.”.
1.2. Mục đích và yêu cầu
1.2.1. Mục đích
Chiết xuất, xác định thành phần hóa học, xác định hàm lượng anthocyanin của
dịch chiết đài hoa bụp giấm, ứng dụng sản xuất rượu vang từ đài hoa bụp giấm.
1.2.2. Yêu cầu
9 Xác định một số chỉ tiêu hóa lý của nguyên liệu.
9 Khảo sát quy trình chiết anthocyanin trong đài hoa bụp giấm từ hệ dung môi
cồn – nước – HCl.
9 Xác định hàm lượng anthocyanin trong dịch chiết bằng phương pháp pH vi sai.
9 Xác định thành phần hóa học đài hoa bụp giấm.
9 Hồn thiện quy trình sản xuất rượu vang từ đài hoa bụp giấm.
9 Phân tích, kiểm tra, đánh giá chất lượng sản phẩm rượu vang theo TCVN 3217
– 79; TCVN 7045 – 2002.
9 Xác định hàm lượng vitamin C, phần trăm màu bị polymer hóa trong sản phẩm
rượu vang.

2


Chương 2
TỔNG QUAN
2.1. Giới thiệu về cây bụp giấm
2.1.1. Phân loại thực vật và mô tả
+ Tên khoa học: Hibiscus sabdariffa L.
+ Tên Việt Nam: Bụp giấm, bụt giấm, đay Nhật.
+ Tên nước ngoài: roselle, red sorrel, karkadè.
Bụp giấm được xếp vào ngành hạt kín Angiospermae, lớp hai lá mầm, phân lớp
Rosids, bộ Bông Malvales, họ Bông Malvaceae, chi Bông Hibiscus.

Hình 2.1: Cây bụp giấm
(Nguồn: />gaB.jpg)
Bụp giấm là cây sống một năm, cao 1,5 - 2m, phân nhánh gần gốc, màu tím
nhạt. Lá hình trứng, ngun, mép lá có răng. Hoa to mọc riêng lẻ ở kẽ lá, màu vàng, ở
giữa màu đỏ tím sẫm; đài phụ (tiểu đài) gồm 8 – 12 cánh hẹp, phần dưới dính liền, có
lơng nhỏ, nở xoè ra và gập xuống; đài chính to, các lá đài dày, nhọn đầu, mọng nước
màu đỏ tía. Tràng hoa màu vàng hồng hay tía, có khi trắng. Quả nang hình trứng, có
lơng thơ mang đài màu đỏ sáng tồn tại bao quanh quả. Cây ra hoa từ tháng 7 đến tháng
10.
3


2.1.2. Nguồn gốc và phân bố
Bụp giấm phân bố chủ yếu ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới châu Á và châu
Phi. Ở Ấn Độ có khoảng 40 lồi, Việt Nam có khoảng 23 lồi… Nhiều lồi cây trồng
làm cảnh, làm thuốc và làm rau ăn.
Bụp dấm có nguồn gốc ở Tây Phi. Hiện có hai loại được trồng tương đối phổ

biến ở Ấn Độ, Malaysia, Philippin và Indonesia… là Hibiscus sabdariffa L. var
sabdariffa (trồng để lấy đài ăn và làm thuốc) và Hibiscus sabdariffa var altissima (chủ
yếu để lấy sợi bện thừng). Bụp dấm được nhập vào Việt Nam cách đây khoảng 10
năm. Cây ưa sáng, ưa ẩm và có thể chịu hạn. Cây trồng ở Việt Nam tỏ ra có khả năng
thích nghi với nhiều loại đất, kể cả đất đồi vùng trung du, hơi chua (Ba Vì – Hà Tây).
Là loại cây nhiệt đới, bụp giấm sinh trưởng phát triển tốt ở vùng có nhiệt độ trung bình
khoảng 23 – 240C [21]
2.1.3. Thành phần hố học
Đài hoa bụp giấm chứa các vitamin, khoáng chất, carbohydrate, các hợp chất có
hoạt tính sinh học như các acid hữu cơ, phytosterol và polyphenol, trong đó một số
thành phần có khả năng chống oxi hố.
2.1.3.1. Polyphenol
Nhóm các hợp chất polyphenol là thành phần được quan tâm nhiều nhất trong
bụp giấm. Các hợp chất phenolic có trong bụp giấm chủ yếu là các anthocyanin như
delphinidin-3-glucoside,

delphinidin-3-sambubioside,

cyanidin-3-sambubioside,

cyanidin-3-glucoside. Gần đây, các nhà nghiên cứu kết luận rằng delphinidin-3sambubioside và cyanidin-3-sambubioside là hai chất màu chiếm tỉ lệ cao nhất tạo ra
màu đỏ tươi cho đài hoa bụp giấm.
Ngoài ra, trong thành phần bụp giấm cịn có các flavonoid khác như gossypetin,
hibiscetin và các hợp chất glucoside của chúng; acid protocatechuic, eugenol và sterols
(β-sitosterol và ergoesterol).
2.1.3.2. Carbohydrate
Nhóm carbohydrate có mặt trong bụp giấm gồm các gốc đường đơn (glucose,
fructose, sucrose…), oligosaccharide, polysaccharide, pectin, dịch nhầy.

4

Tỉ lệ carbohydrate trong bụp giấm khá cao (9,2 – 76,5%). Tuy nhiên, riêng ở
phần hoa, tỉ lệ carbohydrate chỉ có 3,3%, trong đó glucose chiếm tỉ lệ nhiều nhất, tiếp
theo là fructose và sucrose [26].
2.1.3.3. Acid hữu cơ
Các acid hữu cơ có mặt trong bụp giấm gồm acid citric, acid tartaric, acid
malic, acid succinic, acid hibiscic và một số acid khác.
Acid hữu cơ chiếm khoảng 15-30% thành phần bụp giấm, trong đó acid citric
và acid tartaric chiếm trên 75% tổng số các acid có trong bụp giấm [26].
2.1.3.4. Vitamin
Bụp giấm có chứa nhiều loại vitamin như vitamin A, vitamin B (B1 và B2),
vitamin C, vitamin D,… trong đó, vitamin C chiếm hàm lượng cao nhất.
2.1.3.5. Khoáng chất
Các khoáng chất vô cơ chiếm khoảng 9-10% khối lượng khô của bụp giấm,
trong đó chiếm tỉ lệ chủ yếu là kali, canxi, magie và kẽm. Thành phần các khống chất
vơ cơ trong bụp giấm tùy thuộc vào loại đất trồng và môi trường phát triển của cây.

5


Bảng 2.1: Thành phần hoá học của đài hoa bụp giấm
Các chỉ tiêu

Đài hoa tươi (100g)

Đài hoa khô (100g)

Ẩm độ (g)

84,5 – 90

9,2 – 15

Protein (g)

1,7

7,2 - 9

Lipid (g)

1

2,6

Glucid (g)

12

74,1

0,45

0,3 – 1,2

Chất xơ (g)

1

12 – 15

Năng lượng (kcal)

64

350

-

9 – 10

Ca (mg)

110

659 – 1140

Fe (mg)

2,2

9 – 31

P (mg)

-

195

Vitamin C (mg)

18 – 54

7 – 31

Vitamin B1 (mg)

0,04

0,12

Vitamin B2 (mg)

0,06 – 0,16

0,28 – 0,45

Vitamin PP (mg)

0,4

3,8

Vitamin A (mg)

142

63

Athocyanin (g)

-

1 – 1,5

Acid (%)

-

21 – 27

Saccharose (g)

Khống (g)

(Nguồn: trích dẫn bởi Nguyễn Thị Thu Hằng, 2008)
2.1.4. Thành phần các kích thích tố thực vật và các hoạt chất sinh học khác [20]
Theo Salama và Ibrahim thơng báo thì có một số hợp chất sterols trong dầu hạt
bụp giấm, 61,3% β - sitosterol, 16,5% campasterol, 5,1% cholesterol và 3,2%
ergosterol. Ngoài ra trong sản phẩm Karkade (dried – flowers minus – ovary) có chứa
13% hỗn hợp acid hữu cơ, acid citric và acid malic, có 2 loại chất hương: anthocyanins
gossipetin (hydroxyflavone) và hibiscin, với 0,004 – 0,005% acid ascorbic.
Cánh hoa của nó có chứa hợp chất thơm flaconal glucoside hibiscritin. Đây
chính là crystalline aglycone – hibiscetin (C15H10O9). Hoa bụp giấm có chứa
phytosterols. Hoa sấy khơ có chứa 15,3% acid hibiscic (C6H6O7). Rễ bụp giấm có chứa
6


saponin và acid tartaric. Đài hoa có chứa 6,7% protein trên trọng lượng tươi và 7,9%

trên trọng lượng khô. Acid Aspartic là loại acid có chứa nhiều nhất. Quả sấy khơ cũng
có chứa vitamin C và Oxalatca. Cánh hoa có chứa flavonol glucoside hibiscitrin.
2.2. Tác dụng dược liệu của cây bụp giấm [20]
Cây bụp giấm (Hibiscus sabdafiffa L.) được biết như một loại cây thực phẩm
được dùng làm màu thực phẩm hay nước uống, nó được sử dụng trên nhiều quốc gia
để phịng chống những bệnh tật có liên quan đến cao huyết áp. Lá bụp giấm có vị
chua, có thể dùng làm rau ăn. Đài hoa bụp giấm cũng được làm gia vị thế giấm, chế
nước giải khát, mứt, kẹo, siro hoặc đem phơi khô lấy nước uống. Sau đây là những tác
dụng dược lý của cây bụp giấm:
Theo kinh nghiệm y học dân gian: theo tác giả James A. Duke. (1983) thì cây
bụp giấm Hibiscus sabdafiffa trong y học dân gian có tác dụng dược lý lên việc phòng
chống nhiều chứng bệnh như sau: khử trùng vết thương (antiseptic), kích thích tình
dục (aphrodisiac), làm se niêm mạc (astringent), làm diệu chứng viêm (demulcent), có
tác dụng nhuận trường, tẩy xổ (purgative), làm mát lạnh (refrigerant), tiêu độc
(resolvent), làm giảm đau (sedative), làm dễ tiêu (stomachic), và cũng là thuốc bổ. Bụp
giấm còn dùng chữa các chỗ viêm abscesses, lợi mật, thậm chí nó cịn phịng chống cả
bệnh ung thư. Ngồi ra nó cịn chữa các chứng ho (cough), suy nhược cơ thể (debility),
chứng khó tiêu, khó tiểu (dyspepsia, dysuria), sốt (fever), giải rượu (hangover), bệnh
tim (heart ailments), cao huyết áp (hypertension), rối loạn thần kinh chức năng
(neurosis), bệnh do thiếu vitamin C (scurvy), và chứng tiểu són (strangury). Uống
thường xuyên nước đài hoa bụp giấm có tác dụng ngăn ngừa ung thư. Về mặt y học thì
lá của nó là thuốc làm mềm vết thương, và cịn nhiều cơng dụng khác.
Ở Guinea, người ta dùng làm thuốc lợi tiểu, mát và làm giảm đau, trái của nó
làm thuốc chống bệnh scobut (bệnh thiếu vitamin C), lá, hạt và đài hoa chín đều có tác
dụng lợi tiểu và chống bệnh scobut, đun sơi đài hoa với nước uống có tác dụng lợi mật,
hoa bụp giấm có chứa gossypetin, anthocyanin, và glucoside hibiscin, những chất này
có tác dụng làm lợi tiểu và làm giảm độ nhớt của máu, từ đó làm giảm huyết áp, kích
thích nhu động ruột.
Ở Burma, người ta dùng hạt của nó để trị suy nhược cơ thể, lá để làm mềm các
vết thương.

7


Người Đài Loan rất chú ý đến hạt bụp giấm để làm thuốc lợi tiểu, nhuận tràng
và bồi bổ cơ thể (Perry, 1980). Người Angola sử dụng chất nhầy trong lá bụp giấm để
làm mềm, trơn cổ trị các chứng ho khan rát họng.
Người Trung phi (Central Africans) đắp lá bụp giấm lên chổ viêm abscesses để
trị viêm và giảm đau. Những người nghiện rượu uống nước cây bụp giấm hạn chế
được sự hấp thu rượu do đó mau giã rượu.
Theo những thí nghiệm y học hiện đại: gần đây người ta điều tra, nghiên cứu cơ
chế của nước chiết cây bụp giấm (Hibiscus sabdariffa) có tác dụng làm giảm huyết áp,
cơ chế giảm huyết áp này chủ yếu là do nó làm chậm nhịp tim.
+ Tác dụng chống lại sự cao huyết áp
Theo kết quả nghiên cứu của Onyenekwe PC, Ajani EO, Amed DA, Gamaniel
KS.Trasgenica (2004) ở trường đại học Ahmadu Bello, Zaria, Nigeria. Nghiên cứu
trên chuột nhận thấy dịch chiết đài hoa bụp giấm làm hạ huyết áp trên chuột thí
nghiệm. Liều LD50 dịch chiết trên chuột bình thường là 5000 mg/kg thể trọng.
+ Tác dụng làm giảm cholesterol máu:
Theo thí nghiệm của Saadany SS, Sitohy MZ, Labib SM, el – Massry RA. Khoa
công nghệ sinh học, trường đại học Zagazig, Egypt, họ cho chuột đực ăn hỗn hợp
cholesterol và acid cholic trong 12 tuần gây nhân tạo mức cholesterol cao trong máu
(hypercholesterolemia), sau đó nhóm chuột thí nghiệm được cho ăn chế phẩm chứa
nước chiết bụp giấm, kết quả nhóm chuột thí nghiệm có mức lipid tổng số, cholesterol,
triglyceride và phospholipid bình thường. Chức năng gan thận bình thường. Từ thí
nghiệm này cho chúng ta kết luận là dịch chiết cây bụp giấm có tác dụng làm giảm
cholesterol máu, có lợi cho người bị cao huyết áp.
+ Tác dụng làm thay đổi thành phần nước tiểu, góp phần phòng ngừa sỏi thận
Theo các nhà nghiên cứu Kirdpon S, Nakorn SN, Kirdpon W, khoa y trường đại
học Khon kaen, Thái Lan. Trên những người tình nguyện thí nghiệm, người ta phân
tích thành phần nước tiểu sau một thời gian ăn nước ép bụp giấm nhận thấy giảm

creatinine, acid uric, citrate, calcium, sodium, potassium và phosphat, nhưng khơng có
oxalate trong nước tiểu.

8


+ Tác dụng chống đột biến gen, ngăn ngừa ung thư đại tràng:
Theo các tác giả Chewonarin T, Kinouchi T, Kataoka K, Arimochi H,
Kuwahara T, Vinitketkumnuen U, Ohnishi Y., Khoa Y, trường đại học Tokushima,
Nhật Bản. Họ sử dụng chất chiết của cây bụp giấm (Hibiscus sabdariffa L.), một loại
thực vật dược thảo trồng ở Thái Lan. Thí nghiệm cho thấy chất chiết cây bụp giấm đã
làm giảm khoảng 60 – 90% trường hợp đột biến gen nhân tạo.
+ Tác dụng chống oxy hóa bảo vệ tế bào
Nhóm các tác giả Tseng TH, Wang CJ, Kao ES, Chu HY., trường Y & Nha
khoa, Đài Loan, họ sử dụng acid protocatechuic (PCA), acid này giống với hợp chất
phenolic được chiết tách từ cây bụp giấm Hibiscus sabdariffa L., chất này bảo vệ tế
bào gan, chống lại sự oxyhóa gây nhân tạo bởi hợp chất tertbutylhydroperoxide (t BHP) đưa vào môi trường nuôi cấy tế bào gan.
+ Chất chiết của cây keo Acacia nilotica và cây bụp giấm Hibiscus sabdariffa cịn
có tác dụng chống viêm.
Các nhà khoa học Dafallah AA, al – Mustafa Z., Bộ mơn Hóa Sinh, Khoa Y,
trường Đại học King Faisal, Dammam, Saudi Arabia. Họ dùng nước chiết của hai cây
này thử chống viêm. Hoạt chất trong nước chiết có tác dụng làm giảm cảm giác đau và
giải nhiệt trong thí nghiệm trên động vật. Chất chiết của cây Acacia nilotica ức chế
hình thành carrageenan trên chỗ viêm, cịn chất chiết cây bụp giấm ức chế phản ứng
sốt nơi viêm. Người ta tìm thấy trong cả hai lồi thực vật này đều có các hoạt chất
như: flavanoids, polysaccharides và acid hữu cơ có thể có những đặc tính dược lý chủ
yếu.
+ Đài hoa bụp giấm có tác dụng trị chứng co thắt (antispasmodic)
Theo các tác giả Ali MB, Salih WM, Kohamed AH, Homeida AM., Viện
nghiên cứu Y học và dược thảo hương liệu Quốc gia ở Khartoum, Sudan. Họ làm thí

nghiệm gây co thắt nhân tạo trên chuột và sử dụng chất chiết từ đài hoa bụp giấm để
điều trị, kết quả cho thấy có hiệu ứng rõ rệt.
2.3. Hợp chất anthocyanin trong bụp giấm
2.3.1. Định nghĩa
Anthocyanin là những glucoside có màu và có trong dịch ép tế bào của hoa quả
và một số cơ quan khác của cây. Aglucon của chúng có tên gọi là anthocyanidin [2].
9


R1
3'
R7

R2

4'
5'

O

R3

7
R6

6

3

5

R5

R4

Hình 2.2: Cơng thức phân tử tổng qt anthocyanin
2.3.2. Phân loại
Bảng 2.2: Các flavonoid có trong tự nhiên [1]
Anthocyanin

R1

R2

R3

R4

R5

R6

R7

Aurantinidin

-H

-OH

-H

-OH

-OH

-OH

-OH

Cyanidin

-OH

-OH

-H

-OH

-OH

-H

-OH

Delphinidin

-OH

-OH

-OH

-OH

-OH

-H

-OH

Europinidin

-OCH3

-OH

-OH

-OH

-OCH3

-H

-OH

Luteolinidin

-OH

-OH

-H

-H

-OH

-H

-OH

Pelargonidin

-H

-OH

-H

-OH

-OH

-H

-OH

Malvidin

-OCH3

-OH

-OCH3

-OH

-OH

-H

-OH

Peonidin

-OCH3

-OH

-H

-OH

-OH

-H

-OH

Petunidin

-OH

-OH

-OCH3

-OH

-OH

-H

-OH

Rosinidin

-OCH3

-OH

-H

-OH

-OH

-H

-OCH3

2.3.3.Tính chất [1]
Độ sáng của màu xanh hoặc màu đỏ của các anthocyain phụ thuộc vào sự phân
bố diện tích dương (+) trong hệ thống aryl hóa của croman và phụ thuộc vào sự hydrat
hóa.
Sự có mặt của các muối vơ cơ và pH của mơi trường cũng ảnh hưởng đến đặc
tính của hệ thống cộng hưởng.

10


Thông thường các anthocyanin bị phân giải thành saccharide và anthocynidin
khi bị đun sôi với HCl 20% trong khoảng 3 phút. Saccharide liên kết với aglucon ở vị
trí 3, rất ít ở vị trí 5.
Tất cả anthocyanin đều hòa tan trong nước, không tan trong ete, benzen, aceton
và cloroform. Các chất anthocynin tạo thành kết tủa trong các dung dịch nước hoặc
rượu ở các dạng muối chì màu xanh, muối này tan trong acid acetic băng và tạo thành
dung dịch màu đỏ tối.
2.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền màu của anthocyanin [1]
2.4.1. Ảnh hưởng của pH
Trong cây Tibouchina semidecandra L., anthocyanin ở trạng thái cân bằng tồn
tại 4 cấu trúc: base xanh quinoidal (anhydro) (A), cation flavylium đỏ (AH+),
pseudobase carbinol không màu (B) và chalcone (C). Ở điều kiện trung tính hay hơi
acid, anthocyanin tồn tại chủ yếu ở dạng không màu do anhydrobase không bền.
R1

R1

R1
OH
-H+/H2O

+

HO

O

R2
O

O

OH

OH
HO
O

HO

cham

HO

R2
O

O

Gl

OH O
R2
O

Gl

R

O

Gl

R

R
-H+

AH+: flavilium cation(1)

CE: E- chalcon (3)

B: hemicacetal (2)

nhanh
nhanh

-H+

rat cham

R1

R1
OH

O

O

R2
O

O

O
HO

Gl

O
A: quinon base (5)

R2
O

nhanh

R

R1

OH

HO

O

O-Gl

R2

Gl

O

R
voi R la H, CH3, glycosyl

OH

R
CZ: Z- chalcon(4)

Hình 2.3: Cấu trúc chuyển hoá anthocyanin trong nước
Anthocyanin bền ở pH thấp do nồng độ cation flavylium cao. Các chất màu ổn
định đặc biệt là quinoidal base (A) do tương tác giữa các phân tử (flavonoid,

polyphenol) và copigment nội phân tử (tác dụng của nhóm acyl lên các nhóm đường
trong phân tử anthocyanin).
Hiện tượng copigment là liên kết kị nước của nhóm màu anthocyanin với mặt
phẳng bão hịa điện tích của copigment. Ví dụ: tương tác vander waals và tính kị nước
11