Nghiên cứu tách chiết chất màu tự nhiên từ thực vật và ứng dụng trong thực phẩm

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

TẠ VĂN DUẨN

NGHIÊN CỨU TÁCH CHIẾT CHẤT MÀU TỰ NHIÊN TỪ
THỰC VẬT VÀ ỨNG DỤNG TRONG THỰC PHẨM

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Hà Nội – 2017


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

TẠ VĂN DUẨN

NGHIÊN CỨU TÁCH CHIẾT CHẤT MÀU TỰ NHIÊN TỪ
THỰC VẬT VÀ ỨNG DỤNG TRONG THỰC PHẨM

CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
MÃ SỐ: CA150052

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS. LÊ HOÀNG LÂM

Hà Nội – 2017


Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là kết quả công trình nghiên cứu của bản thân, được
thực hiện trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết, kiến thức và các thí nghiệm thực tế dưới
sự hướng dẫn khoa học của TS. Lê Hoàng Lâm, không sao chép của người khác.
Các số liệu, kết quả trình bày trong luận văn này là trung thực. Tất cả những tài liệu
tham khảo đều có xuất xứ rõ ràng và được trích dẫn hợp pháp.
Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm cho lời cam đoan của mình./.
Học viên

Tạ Văn Duẩn

Tạ Văn Duẩn


Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành luận văn này, tôi đã nhận được sự hướng dẫn của TS. Lê
Hoàng Lâm; Sự giúp đỡ của các thầy, các cô thuộc Bộ môn Quản Lý Chất Lượng,
Viện Công nghệ Sinh học và Công nghệ Thực phẩm (Trường Đại học Bách Khoa
Hà Nội); Sự giúp đỡ tạo điều kiện của lãnh đạo, cán bộ, nhân viên Trung tâm Phân
tích và Chứng nhận chất lượng sản phẩm nông nghiệp Hà Nội, Chi cục Quản lý
Chất lượng Nông lâm sản và Thủy sản Hà Nội.

Nhân dịp này Tôi xin được bày tỏ sự biết ơn chân thành tới: TS. Lê Hoàng
Lâm, các thầy, cô, bạn bè đồng nghiệp tại Trung tâm Phân tích và Chứng nhận chất
lượng sản phẩm nông nghiệp Hà Nội, Chi cục Quản lý Chất lượng Nông lâm sản và
Thủy sản Hà Nội và người thân trong gia đình đã tạo mọi điều kiện tốt nhất và kịp
thời động viên, hỗ trợ tôi trong những lúc khó khăn để tôi hoàn thành các nội dung
nghiên cứu của luận văn./.
Hà Nội, ngày 15 tháng 02 năm 2017
Học viên

Tạ Văn Duẩn

Tạ Văn Duẩn


Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

MỤC LỤC
Trang
LỜI CAM ĐOAN
LỜI CẢM ƠN
MỤC LỤC
DANH MỤC KÝ TỰ VIẾT TẮT
DANH MỤC HÌNH
DANH MỤC BẢNG
LỜI MỞ ĐẦU ............................................................................................................1
1.Tính cấp thiết của luận văn ...................................................................................1
2. Lý do lựa chọn luận văn .......................................................................................2
3. Mục tiêu của luận văn ...........................................................................................2
4. Nội dung nghiên cứu luận văn .............................................................................2
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ..................................................................3

1.1. Tổng quan về chất màu tự nhiên ...................................................................3
1.2. Giới thiệu về cây Dong .......................................................................................3
1.2.1. Đặc điểm hình thái .....................................................................................3
1.2.2. Phân bố ......................................................................................................4
1.2.3. Mục đích sử dụng .....................................................................................4
1.3. Chlorophyll .........................................................................................................5
1.3.1. Định nghĩa .................................................................................................5
1.3.2. Cấu trúc của Chlorophyll ...........................................................................6
1.3.3. Các tính chất của Chlorophyll ...................................................................7
1.3.3.1. Tính chất vật lý .......................................................................................7
1.3.3.2 Tính quang hóa ........................................................................................7
1.3.3.3 Tính chất hóa học ....................................................................................8
1.3.3.4 Sự mất màu của Chlorophyll ...................................................................8
1.3.4 Sự biến đổi của Chlorophyll .......................................................................9
1.3.5 Định lượng Chlorophyll..............................................................................9

Tạ Văn Duẩn


Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

1.3.6 Phẩm màu Chlorophyll và các phức chất của nó......................................10
1.3.6.1 Phẩm màu Chlorophyll ..........................................................................10
1.3.6.2 Phẩm màu Chlorophyll phức đồng ........................................................10
1.3.6.3 Phẩm màu muối Natri, Kali của Chlorophyll phức đồng ......................11
1.3.7 Ứng dụng của Cholorophyll .....................................................................12
1.4. Tình trạng nghiên cứu và sản xuất Cholorophyll .........................................13
1.4.1 Tình hình nghiên cứu và sản xuất Cholorophyll trên thế giới ..................13
1.4.1.1. Tổng quát ..............................................................................................13
1.4.1.2. Một số chế phẩm thương mại ..............................................................15

1.4.2. Tình hình nghiên cứu và sản xuất Chlorophyll ở Việt Nam...................16
CHƯƠNG II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................18
2.1 Đối tượng và nguyên vật liệu............................................................................18
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu ..............................................................................18
2.1.2. Chuẩn bị nghiên cứu ................................................................................18
2.1.3. Hóa chất và thiết bị ..................................................................................18
2.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tách chiết chlorophyll .......18
2.2.1. Phương pháp xác định hàm lượng Chlorophyll .....................................18
2.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ Dung môi/nguyên liệu (DM/NL) đến hàm
lượng Chlorophyll thu được ..............................................................................18
2.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ tới hàm lượng Chlorophyll thu được 19
2.2.4. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian tách chiết tới hàm lượng Chlorophyll
thu được .............................................................................................................19
2.2.5. Khảo sát ảnh hưởng của số lần chiết tới hàm lượng Chlorophyll thu
được ...................................................................................................................20
2.3. Phương pháp xác định hàm lượng muối natri của đồng Chlorophyllin .......21
2.4. Phương pháp xác định đặc tính của các chế phẩm Chlorophyllin ..............21
2.4.1. Phương pháp xác định độ ẩm của lá dong ...............................................21
2.4.2. Tỷ lệ thu nhận chế phẩm Chlorophyllin ..................................................21
2.4.3. Khả năng hòa tan .....................................................................................22

Tạ Văn Duẩn


Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

2.4.4. Độ ẩm của chế phẩm................................................................................22
2.5. Nghiên cứu điều kiện ứng dụng của chế phẩm muối natri của đồng
Chlorophyllin và chế phẩm Chlorophyllin ...........................................................22
2.5.1. Xác định bước sóng hấp thụ cực đại của chế phẩm.................................22

2.5.2. Ảnh hưởng của pH môi trường trong ứng dụng nhuộm màu chế phẩm .23
2.5.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự biến đổi màu của các chế phẩm ............23
2.5.4. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến chất lượng chế phẩm ..................24
2.6. Phương pháp xác định các chỉ tiêu tồn dư kim loại của chế phẩm
Chlorophyllin và chế phẩm muối natri của đồng Chlorophyllin .......................24
2.6.1. Xác định tồn dư Cu tổng số của chế phẩm muối natri của đồng
Chlorophyllin .....................................................................................................24
2.6.2. Xác định tồn dư Pb của chế phẩm Chlorophyllin và muối natri của đồng
Chlorophyllin ....................................................................................................26
2.6.3. Xác định tồn dư As của chế phẩm Chlorophyllin và muối natri của đồng
Chlorophyllin .....................................................................................................27
2.7. Phương pháp ứng dụng nhuộm màu.............................................................28
2.7.1. Khảo sát tỷ lệ phối trộn chế phẩm màu vào sản phẩm bánh dẻo............28
2.7.2. Đánh giá cảm quan bằng phương pháp cho điểm thị hiếu .....................29
2.7.3. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến sự thay đổi màu của chế phẩm
Chlorophyllin sau khi bổ sung vào sản phẩm bánh dẻo ....................................29
2.8. Ứng dụng chế phẩm muối natri của đồng Chlorophyllin vào một số sản
phẩm thực phẩm .....................................................................................................30
2.8.1. Ứng dụng chế phẩm muối natri của đồng Chlorophyllin tạo màu xanh
cho thạch ............................................................................................................30
2.8.2. Ứng dụng chế phẩm muối natri của đồng Chlorophyllin tạo màu xanh
cho bánh bao ......................................................................................................30
CHƯƠNG III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ......................................................31
3.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tách chiết Chlorophyll .....................31

Tạ Văn Duẩn


Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

3.1.1. Khảo sát ảnh hường của tỷ lệ DM/NL đến hàm lượng Chlorophyll thu được
...........................................................................................................................31
3.1.2. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ tới hàm lượng Chlorophyll thu được 32
3.1.3. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian chiết đến hàm lượng Chlorophyll thu
được ...................................................................................................................35
3.1.4. Khảo sát ảnh hưởng của số lần chiết đến hàm lượng Chlorophyll thu được .36
3.2. Đề xuất các quy trình thu nhận chế phẩm màu ............................................38
3.2.1. Phương pháp thu nhận chế phẩm Chlorophyllin .....................................38
3.2.2. Quy trình thu nhận chế phẩm muối natri của đồng Chlorophyllin ..........40
3.3. Xác định hàm lượng muối natri của đồng Chlorophyllin ............................41
3.4. Khảo sát chế độ ứng dụng và bảo quản chế phẩm muối natri của đồng
Chlorophyllin ...........................................................................................................42
3.4.1. Ảnh hưởng của pH môi trường ................................................................42
3.4.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ...........................................................................42
3.4.3. Ảnh hưởng của thời gian bảo quản ..........................................................44
3.5. Xác định đặc tính của chế phẩm Chlorophyllin ............................................44
3.6. Khảo sát điều kiện sử dụng và bảo quản của chế phẩm Chlorophyllin......45
3.6.1. Ảnh hưởng của pH môi trường ................................................................45
3.6.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ...........................................................................46
3.6.3. Ảnh hưởng của thời gian đến chất lượng chế phẩm chlorophyllin .........48
3.6.4. So sánh đặc tính chế phẩm Chlorophyllin và muối natri của đồng
Chlorophyllin .....................................................................................................49
3.7. Xác định các chỉ tiêu tồn dư kim loại của chế phẩm Chlorophyllin và muối
natri của đồng chlorophyllin ..................................................................................50
3.7.1. Xác định tồn dư Cu tổng số của chế phẩm muối natri của đồng
Chlorophyllin .....................................................................................................50
3.7.2. Xác định tồn dư Pb của chế phẩm Chlorophyllin và muối natri của đồng
Chlorophyllin .....................................................................................................51

Tạ Văn Duẩn

Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

3.7.3. Xác định tồn dư As của chế phẩm Chlorophyllin và muối natri của đồng
Chlorophyllin .....................................................................................................53
3.8. Ứng dụng nhuộm màu ....................................................................................55
3.8.1. Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ phối trộn chế phẩm màu đến màu sắc của bánh dẻo
...........................................................................................................................55
3.8.2. Khảo sát màu sắc sản phẩm bánh dẻo theo thời gian bảo quản..............57
3.9. Ứng dụng chế phẩm muối natri của đồng Chlorophyllin vào một số sản
phẩm thực phẩm .....................................................................................................58
CHƯƠNG IV. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ......................................................59
4.1 Kết luận ..............................................................................................................59
4.2 Kiến nghị ............................................................................................................59
TÀI LIỆU THAM KHẢO .....................................................................................60
CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ .......................................................62

Tạ Văn Duẩn


Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

DANH MỤC KÝ TỰ VIẾT TẮT
1.
2.
3.
4.
5.
6.

INS (International Numbering System): Hệ thống chỉ số đánh số phụ gia
ADI (Acceptable daily intake): Lượng ăn vào hàng ngày chấp nhận được
CXĐ: Chưa xác định
VNĐ: Việt Nam Đồng
TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam
QCVN: Quy chuẩn Việt Nam

Tạ Văn Duẩn


Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Lá dong........................................................................................................4
Hình 1.2. Chlorophyll dưới kính hiển vi .....................................................................5
Hình 1.3. Cấu tạo phân tử Chlorophyll .......................................................................6
Hình 1.4. Phổ hấp thụ của Chlorophyll a và b ............................................................7
Hình 1.5. Sự biến đổi của Chlorophyll .......................................................................9
Hình 1.6. Chế phẩm natri đồng Chlorophyllin..........................................................15
Hình 1.7. Sản phẩm Liquid Chlorophull 32oz ..........................................................15
Hình 1.8. Chế phẩm Super Chlorophyll Powder ......................................................16
Hình 3.1. Bã lá dong sau chiết ..................................................................................31
Hình 3.2 Dịch Chlorophyll sau lọc ...........................................................................31
Hình 3.3 Ảnh hưởng tỉ lệ DM/NL đến hàm lượng Chlorophyll ...............................32
Hình 3.4 Bã lá dong sau chiết ...................................................................................33
Hình 3.5 Dịch Chlorophyll sau lọc ...........................................................................33
Hình 3.6 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng Chlorophyll ...............................34
Hình 3.7 Bã lá dong sau chiết ...................................................................................35
Hình 3.8 Dịch Chlorophyll sau lọc ...........................................................................35

Hình 3.9 Ảnh hưởng của thời gian chiết đến hàm lượng Chlorophyll .....................36
Hình 3.10 Bã lá dong ở 2 lần chiết............................................................................36
Hình 3.11. Dịch Chlorophyll sau lọc ở 2 lần chiết....................................................37
Hình 3.12. Quy trình thu nhận chế phẩm Chlorophyllin từ lá dong .........................38
Hình 3.13. Quy trình thu nhận chế phẩm muối natri của đồng Chlorophyllin .........40
Hình 3.14. Bột chế phẩm muối natri của đồng Chlorophyllin ..................................41
Hình 3.15. Dung dịch màu chế phẩm muối natri của đồng Chlorophyllin ở pH khác
nhau ...........................................................................................................................42
Hình 3.16. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến chất lượng chế phẩm.................................43
muối natri của đồng Chlorophyllin ...........................................................................43
Hình 3.17. Biến đổi màu dung dịch chế phẩm muối natri của đồng.........................43
Chlorophyllin theo nhiệt độ ......................................................................................43

Tạ Văn Duẩn


Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

Hình 3.18. Ảnh hưởng của thời gian bảo quản đến chất lượng chế phẩm muối natri
của đồng Chlorophyllin .............................................................................................44
Hình 3.19. Bột chế phẩm Chlorophyllin ...................................................................45
Hình 3.20.Phổ hấp thụ của chế phẩm Chlorophyllin ................................................45
Hình 3.21. Dung dịch màu của chế phẩm Chlorophyllin ở các pH khác nhau .........46
Kết quả thu được cho thấy: .......................................................................................46
Hình 3.22. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến chất lượng chế phẩm Chlorophyllin .........47
Hình 3.23. Biến đổi màu của chế phẩm Chlorophyllin theo nhiệt độ .......................47
Hình 3.24. Biến đổi màu của chế phẩm Chlorophyllin theo thời gian bảo quản ......48
Hình 3.25. Xây dựng đường chuẩn phân tích tồn dư Cu tổng số.............................50
Hình 3.26. Xây dựng đường chuẩn phân tích tồn dư Pb ...........................................52
Hình 3.27. Xây dựng đường chuẩn xác định tồn dư As............................................54

Hình 3.28. Sản phẩm bánh thạch ..............................................................................58
Hình 3.29. Sản phẩm bánh dẻo .................................................................................58
Hình 3.30. Sản phẩm bánh báo .................................................................................58

Tạ Văn Duẩn


Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ

DANH MỤC BẢNG
Bảng 3.1 Ảnh hưởng của số lấn chiết đến hàm lượng Chlorophyll ..........................37
Bảng 3.2 Điều kiện tách chiết Chlorophyll ...............................................................38
Bảng 3.3: Độ hấp thụ quang phổ của dung dịch chế phẩm muối natri của đồng
Chlorophyllin ở các pH khác nhau............................................................................42
Bảng 3.4. Độ hấp thụ của chế phẩm Chlorophyllin ở các pH khác nhau .................45
Bảng 3.5. Đặc tính chế phẩm Chlorophyllin và muối natri của đồng chlorophyllin 49
Bảng 3.6. Kết quả hàm lượng Cu tổng số của chế phẩm muối natri của đồng
chlorophyllin ..............................................................................................................51
Bảng 3.7. Kết quả hàm lượng Pb của chế phẩm muối natri của đồng chlorophyllin ..52
Bảng 3.8. Kết quả phân tích hàm lượng Pb của chế phẩm chlorophyllin ...................53
Bảng 3.9. Kết quả hàm lượng As của chế phẩm muối natri của đồng chlorophyllin .54
Bảng 3.10. Kết quả phân tích hàm lượng As của chế phẩm chlorophyllin.................55
Bảng 3.11. Cảm quan bánh dẻo ở các tỉ lệ bổ sung màu khác nhau……………….56
Bảng 3.12. Khảo sát các giá trị màu sắc của bánh dẻo theo thời gian……………..57

Tạ Văn Duẩn


Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

LỜI MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của luận văn
Chất lượng của các sản phẩm thực phẩm không chỉ bao gồm giá trị về mặt
dinh dưỡng mà còn cả giá trị về mặt cảm quan cũng như vệ sinh an toàn thực phẩm.
Trong đó, màu sắc là chỉ tiêu bắt buộc và rất quan trọng khi đánh giá chất lượng của
bất kỳ một sản phẩm thực phẩm nào. Một sản phẩm có màu sắc đẹp sẽ góp phần lôi
kéo sự chú ý của khách hàng.
Do đó, trong kỹ thuật sản xuất thực phẩm người ta không chỉ quan tâm đến
việc bảo vệ màu sắc tự nhiên mà còn tạo ra và bổ sung vào thực phẩm những chất
màu mới thích hợp với tính chất và trạng thái sử dụng của chúng.
Tuy nhiên, vấn đề sử dụng chất màu thực phẩm hiện nay đang tồn tại rất nhiều
bất cập. Việc vô ý hay cố ý bổ sung vào thực phẩm những chất màu không được
phép hoặc sử dụng vượt quá liều lượng quy định đã và đang gây ảnh hưởng không
nhỏ đến vấn đề vệ sinh an toàn thực phẩm, làm ảnh hưởng đến sức khoẻ và gây
hoang mang tâm lý người tiêu dùng.
Chính vì điều đó mà hiện nay trên thế giới, người ta đang tập trung nhiều
nghiên cứu để tìm cách hạn chế tối đa những tổn thất của sắc tố trong quá trình bảo
quản, chế biến đồng thời tách chiết các nhóm sắc tố từ những loại nguyên liệu tự
nhiên rẻ tiền hay tận dụng các phế phụ phẩm để thu nhận các nhóm sắc tố làm chất
màu tổng hợp và ứng dụng vào ngành công nghệ thực phẩm. Đó là do sắc tố tự
nhiên có ưu điểm vượt trội hơn, chúng không gây độc tính cho con người, đảm bảo
vệ sinh an toàn thực phẩm hơn so với các sắc tố tổng hợp nhân tạo (phẩm màu),
mặc dù các nhóm sắc tố tự nhiên lại có nhược điểm là rất dễ bị biến đổi và tổn thất
trong các điều kiện môi trường…
Từ những vấn đề nêu trên tôi đã chọn đề tài: “Nghiên cứu tách chiết chất
màu tự nhiên từ thực vật và ứng dụng trong thực phẩm” để làm luận văn nghiên
cứu tốt nghiệp thạc sỹ của mình với mục đích khai thác tố i đa tiề m năng của mô ̣t số
thực vâ ̣t ta ̣i Viê ̣t Nam trong lıñ h vực chấ t màu thực phẩ m.

Tạ Văn Duẩn

1


Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

2. Lý do lựa chọn luận văn
Hiện nay ở nước ta thực trạng ngộ độc thực phẩm trong đó có ngộ độc do
phẩm màu ngày càng tăng. Gần đây, việc sử dụng phẩm màu không có trong danh
mu ̣c cho phép đang là vấn đề nhức nhối trong xã hội, gây ảnh tới sức khoẻ người
tiêu dùng. Do đó việc lựa chọn phẩm màu thiên nhiên không có độc tính để tạo màu
cho thực phẩm đang là xu hướng được ưa chuộng. Một trong những loại phẩm màu
tự nhiên được sử dụng phổ biến là chất màu Chlorophyll được lấy từ thực vật có
màu xanh. Tuy nhiên, dạng Chlorophyll kém bền nên thường được đưa về dạng
Chlorophyllin. Chlorophyllin có màu xanh lục đậm hơn so với màu xanh lục của
Chlorophyll và tan tốt trong nước nên dễ dàng bổ sung vào thực phẩm. Ngoài ra,
loại phẩm màu này còn có hoạt tính sinh học cao, do đó giá trị sử dụng của nó càng
được nâng lên. Các nguồn Chlorophyll từ thực vật tương đối dồi dào và giá thành
rẻ. Vì vậy, chúng tôi tiến hành nghiên cứu thu nhận chlorophyll từ lá dong và đưa
ra hai quy trình khác nhau để tạo ra các chế phẩm Chlorophyllin có đặc tính, ưu
nhược điểm riêng nhằm ứng dụng nhuộm màu cho phù hợp trong thực tế.
3. Mục tiêu của luận văn
Nghiên cứu quy trình thu nhận và đặc tính chế phẩm màu xanh từ lá dong và
ứng dụng trong thực phẩm.
4. Nội dung nghiên cứu luận văn
 Nghiên cứu xây dựng điều kiện tách chiết chlorophyll từ lá dong.
 Nghiên cứu quy trình thu nhận hai chế phẩm chlorophyllin và muối natri
của đồng chlorophyllin từ lá dong.
 Nghiên cứu điều kiện ứng dụng và khảo sát sự thay đổi chế phẩm màu thu
được trong thời gian bảo quản.

 Xác định đặc tính và tồn dư kim loại các chế phẩm.

Tạ Văn Duẩn

2


Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Tổng quan về chất màu tự nhiên [7]
Chất màu tự nhiên là chất màu có sẵn trong động vật hoặc thực vật, có màu
sắc phù hợp, được khai thác bằng các biện pháp kỹ thuật thích hợp để tạo ra chế
phẩm dùng để nhuộm màu cho các sản phẩm thực phẩm. Chất màu tự nhiên được
chia làm 3 nhóm chính: anthocyanin có màu đỏ, vàng và xanh lam; chlorophyll có
màu xanh lá cây và carotenoid có màu vàng.
Ngoài ra để tạo màu nâu hoặc đen người ta dùng caramen và polyphenol. Tất
cả các sắc tố này là những hợp chất hóa học phức tạp, mức độ bền của chúng rất
khác nhau trong và trong quá trình bảo quản, chế biến nhiệt và các gia công khác
thường sẽ bị thay đổi theo những cách khác nhau.
Khác với chất màu tổng hợp, chất màu tự nhiên thường không gây độc, dễ
kiếm, cách sử dụng không phức tạp và không gây ra những mùi 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 màu 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. Tuy nhiên khả năng
ứng dụng của các chất này trong công nghiệp vẫn còn một số hạn chế như các chât
màu tự nhiên không bền dưới tác động của ánh sáng, oxy không khí…, việc khai

thác từ tự nhiên thường không đủ nhiều để có thể thỏa mãn cho nhu cầu ngày càng
lớn về sản lượng thực phẩm và về tính đa dạng màu sắc của sản phẩm.
1.2. Giới thiệu về cây Dong
1.2.1. Đặc điểm hình thái

Tạ Văn Duẩn

3


Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

Hình 1.1. Lá dong
Cây thân thảo cao 1-2 m, phiến lá hình từ trứng tới elip, lá mỏng, không lông,
gốc lá thuôn tròn với tâm nhọn, đỉnh lá nhọn. Tên khoa học là Phrynium,
parvifloum Roxb, thuộc họ Hoàng tinh Marantaceae.
1.2.2. Phân bố
Cây lá dong sinh sống trong các khu vực ẩm ướt có bóng râm che phủ như
trong rừng, thường trong các thung lũng dọc suối, cao từ 0-1500m. Phân bố tại Việt
Nam, Ấn Độ, Myanma, Philipines, Thái Lan, Trung Quốc, Indonesia.
Ở nước ta, cây lá dong mọc tự nhiên nhiều ở các tỉnh miền núi phía Bắc. Ở
vùng đồng bằng Bắc Bộ, cây lá dong sinh trưởng cũng tốt nhưng diện tích canh tác
ít do bà con ít trồng. Lá dong trồng nhiều mỗi khi Tết đến để phục vụ nhu cầu gói
bánh trưng của người dân.
1.2.3. Mục đích sử dụng
+ Lá dong được sử dụng chủ yếu để gói bánh trưng, bánh tét, bánh nếp, bánh
tẻ. Bánh gói lá dong, sau khi luộc bánh có màu xanh của lá dong, có mùi thơm đặc
biệt và dễ chịu.
+ Lá dong còn được dùng để cất dấm bằng cách ngâm lá dong với rượu hay
dung dịch 30% đường.

+ Theo kinh nghiệm dân gian, lá dong non được dùng làm thuốc giải độc,
chữa say rượu, rắn cắn.
Tạ Văn Duẩn

4


Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

1.3. Chlorophyll
1.3.1. Định nghĩa
Chlorophyll là một sắc tố màu lục ở thực vật, đặc biệt là ở lá, giúp cây sử
dụng ánh sáng mặt trời trong quá trình quang hợp, cho phép cây tạo tinh bột từ CO2
và nước.
Ánh sáng
6CO2 + 6H2O

C6H12O6 + 6O2
Chlorophyll

Ở thực vật, Chlorophyll thường có khả năng che khuất những màu khác
khiến cho lá cây có màu xanh đặc trưng. Chỉ có vài trường hợp đặc biệt,
Chlorophyll mới bị che bởi các màu khác. Nhưng trong quá trình trái cây chín hoặc
lá già thì màu xanh này bị thay đổi do Chlorophyll bị mất đi, thay thế bằng màu của
chất khác.
Chlorophyll có vai trò chuyển đổi năng lượng mặt trời thành năng lượng hóa
học. Không có dạng năng lượng này, cây sẽ không thực hiện được các phản ứng
phức tạp trong quá trình quang hợp.

Hình 1.2. Chlorophyll dưới kính hiển vi

Trong các phần xanh của cây, Chlorophyll phân tán trong nguyên sinh chất.
Hàm lượng của Chlorophyll trong cây xanh chiếm khoảng 1% chất khô.
Tạ Văn Duẩn

5


Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

1.3.2. Cấu trúc của Chlorophyll
Chlorophyll là một dẫn xuất của porphyrin có khung cơ bản là porphin và
các dẫn xuất: dihydroporphin và tetrahydroporphin. Porphin gồm 4 vòng pyrol nối
với nhau bởi cầu nối methy –CH=.
Phần tử diệp lục không cân xứng, nó còn thêm một vòng phụ pentanol gồm
các nhóm carbonyl và carboxyl liên kết với methanol.
Trong phân tử Chlorophyll, các nhóm thế được gắn vào các vòng pyrol và
một nguyên tử Mg ở vị trí trung tâm liên kết với 4 nguyên tử nitrogen. Do đó,
Chlorophyll là một hợp chất Mg – porphyrin. Cấu trúc của Chlorophyll rất phức tạp,
trải qua nhiều năm nghiên cứu của các nhà khoa học mới khám phá rõ rệt, đến 1960
Strell và Woodward đã tổng hợp được Chlorophyll a.
Trong tự nhiên Chlorophyll tồn tại 2 dạng:
+ Chlorophyll a: C55H71O5N4Mg
+ Chlorophyll b: C55H70O6N4Mg
Tỷ lệ của chúng trong thực vật là chlorophyll a : chlorophyll b = 3:1. Trong
cấu tạo Chlorophyll a khác Chloropyll b ở gốc R. Chlorophyll a gốc R là CH3,
Chlorophyll b gốc R là CHO. Ngoài hai dạng là Chlorophyll a,b còn có dạng khác:
c, d, e được tìm thấy ở táo.

Hình 1.3. Cấu tạo phân tử Chlorophyll

Tạ Văn Duẩn

6


Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

1.3.3. Các tính chất của Chlorophyll
1.3.3.1. Tính chất vật lý
 Chlorophyll a: C55H71O5N4Mg
+ Phân tử lượng M = 893,48
+ Có màu lam tinh thể lá dầy
+ Không tan trong nước, tan ít trong ether dầu hỏa, tan trong ethanol, acetone,
benzene…
+ Nhiệt độ nóng chảy: Tch = 112-120oC
 Chlorophyll b: C55H70O6N4Mg
+ Phân tử lượng M = 907,46
+ Bột vi tinh thể xanh lá cây
+ Không tan trong nước, tan ít trong ether dầu hỏa, tan trong ethanol, acetone,
benzene…
+ Nhiệt độ nóng chảy: Tch = 120-130oC
1.3.3.2 Tính quang hóa [6]
Chlorophyll a, b là những sắc tố quang hợp cơ bản ở tất cả thực vật bậc cao tự
dưỡng và ở đa số tảo, thường những diệp lục này đi kèm với nhau.

Hình 1.4. Phổ hấp thụ của Chlorophyll a và b

Tạ Văn Duẩn

7

Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

Trong mỗi sắc tố là khác nhau có một phổ hấp thụ duy nhất. Chlorophyll a và
b có phổ hấp thụ mạnh nhất ở bước sóng 600 – 475 nm. Phổ hấp thụ mạnh nhất của
các peak phụ thuộc vào tính phân cực mạnh của dung môi.
1.3.3.3 Tính chất hóa học [5]
 Tác dụng với axit: dưới tác dụng của nhiệt độ và axit dịch bào, màu xanh
của chlorophyll bị mất đi tạo màu sẫm, một mặt là do protein bị đông tụ làm vỏ tế
bào bị phá hủy, mặt khác do liên kết giữa chlorophyll và protein bị đứt làm cho
chlorophyll dễ dàng tham gia phản ứng tạo feofitin có màu xanh oliu.
 Tác dụng với bazơ
Khi cho tác dụng với kiềm nhẹ như cabonat kiềm, kiềm thổ thì chúng sẽ trung
hòa axit và muối của dịch bào và tạo nên môi trường kiềm làm cho chlorophyll bị
xà phòng hóa cho rượu phytol, methanol và axit chlorophilic
Chlorophyll a + 2NaOH

(C32H30ON4Mg)(COONa)2 + CH3OH + rượu phytol

Chlorophyll b + 2NaOH

(C32H28ON4Mg)(COONa)2 + CH3OH + rượu phytol

Khi xà phòng hóa ta có sản phẩm có màu xanh đậm hơn, bền hơn.
 Quá trình oxy hóa: Chlorophyll bị oxy hóa do oxy và sánh sáng (quang oxy
hóa), do xúc tác với các lipid bị oxy hóa hoặc do tác dụng của enzyme lipoxydase.
 Tác dụng với kim loại: sự tiếp xúc với kim loại như Fe, Cu, Al, Sn thì
Chlorophyll sẽ bị sẫm màu do các kim loại này sẽ thay thế Mg trong Chlorophyll và
sẽ cho ra các màu khác nhau như:

Với Fe: cho màu nâu.
Với Sn và Al cho màu xám.
Với Cu cho màu xanh xám.
1.3.3.4 Sự mất màu của Chlorophyll
Chlorophyll tồn tại trong cây bền vững với không khí và ánh sáng. Khi ánh
sáng mạnh, lục lạp có khả năng xoay bề mặt tiếp xúc nhỏ nhất về phía ánh sáng.
Tuy nhiên, khi cường độ ánh sáng quá mạnh hoặc thiếu CO2 thì quá trình quang hợp
của cây bị kìm hãm trước tiên và sau đó thì cây bị vàng và bị mất màu dần. Sự bền
vững của Chlorophyll trong tế bào là do chúng nằm trong hệ phức protein lipid bảo
Tạ Văn Duẩn

8


Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

vệ. Nhưng dung dịch Chlorophyll ngoài ánh sáng và môi trường có oxy thì mất màu
xảy ra do sự oxy hóa dưới tác dụng của ánh sáng:
Chl + hv

Chl* (trạng thái kích thích)

Chl* + O2

ChlO2 (trạng thái oxy hóa không màu)

1.3.4 Sự biến đổi của Chlorophyll

Hình 1.5. Sự biến đổi của Chlorophyll
1.3.5 Định lượng Chlorophyll [11]

Nồng độ Chlorophyll a và Chlorophyll b trong dung dịch được xác định theo
trị số tắt, đo ở hai bước sóng.
Công thức tính nồng độ Chlorophyll được viết ở dạng sau:
Ca = α x Dλ1 + β x Dλ2
Cb = γ x Dλ3 + δ x Dλ4
Trong đó:
α, β, γ, δ: những hệ số phụ thuộc vào dung môi
Ca, Cb: nồng độ tương ứng của Chlorophyll a và b
Dλ: hệ số hấp phụ ở các bước sóng cho biết
Giá trị của các hệ số hấp phụ phụ thuộc vào dung môi, do đó mỗi dung môi
có một công thức riêng. Đối với dung môi ethanol theo mẫu được đo độ hấp thụ ở
bước sóng 664 và 647 nm. Nồng độ Chlorophyll a và b được tính theo công thức:
Tạ Văn Duẩn

9


Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

[Chl-a] = 8,9 x A664 – 1,9 x A647 – 0,11
[Chl-b] = 30 x A647 – 7,1 x A664 – 0,98
1.3.6 Phẩm màu Chlorophyll và các phức chất của nó [7]
1.3.6.1 Phẩm màu Chlorophyll
INS: 140, ADI: CXĐ
Chlorophyll có màu xanh lá cây. Trong quá trình chế biến, khi bị đun nóng
trong môi trường axit Chlorophyll sẽ chuyển thành feofitin có màu xanh sẫm ô liu.
Đặc tính: Chlorophyll là chất ở dạng sáp rắn, có màu xanh ô liu đến xanh lục
sẫm, Chlorophyll không tan trong nước nhưng dễ tan trong dung môi như ethanol,
dietyete, cloroankan, hydrocacbon và tan trong dầu.
Nguồn khai thác: sử dụng các dung môi hữu cơ như: acetone, methanol,

ethanol, hexan để trích ly Chlorophyll từ thực vật như: cỏ, cây tầm ma, có linh lăng
và các thực vật khác, sau đó loại bỏ dung môi và tiến hành loại bỏ hoàn toàn hoặc
một phần Magie khỏi Chlorophyll để thu được phaeophytin tương ứng. Phần mang
màu chủ yếu là phaeophytin và magnesium chlorophyll. Chế phẩm Chlorophyll sau
khi đã loại bỏ dung môi có thể chứa một vài chất khác như carotenoid, một ít chất
béo có từ nguyên liệu ban đầu.
Phương pháp sử dụng: Vì Chlorophyll không tan trong nước nên sử khi sử
dụng người ta thường hòa tan Chlorophyll trong cồn etylic sau đó mới đưa vào thực
phẩm, vì thế Chlorophyll thường được sử dụng cho các sản phẩm có thể chấp nhận
mùi và vị của cồn etylic hoặc cho những loại thực phẩm dễ dàng làm bay hơi cồn ra
khỏi thực phẩm.
1.3.6.2 Phẩm màu Chlorophyll phức đồng
INS: 141i, ADI: 0-15
Chlorophyll phức đồng là chất màu xanh lá cây. Thực chất nó là sản phẩm
thu được bằng cách chuyển hóa Chlorophyll có chứa nhân Magie Chlorophyll có
chứa nhân đồng. Quá trình chuyển hóa này không làm mất màu xanh tự nhiên của
Chlorophyll mà lại tạo ra một chế phẩm bền màu hơn. Các dạng chuyển hóa của

Tạ Văn Duẩn

10


Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

Chlorophyll dạng phức đồng là Copper phaeophytin a có công thức: C55H72CuN4O5
và Copper phaeophytin b: C55H70CuN4O5.
Đặc tính: Chlorophyll phức đồng là chế phẩm ở dạng sáp rắn có màu biến
đổi từ xanh lục xanh đến xanh lục thẫm tùy thuộc vào nguyên liệu ban đầu, không
tan trong nước, tan trong dung môi hữu cơ như ethanol, dietylen, cloroankan,

hydrocacbon và một số dầu.
Nguồn khai thác: Sử dụng các dung môi acetone, diclorometan, methanol…
để chiết nguyên liệu từ thực vật như cỏ, cây tầm ma, coe linh lăng…Cho thêm muối
hữu cơ của đồng vào dịch sau khi chiết, thu được dung dịch. Loại bỏ dung môi. Sản
phẩm là chế phẩm Cholorophyll phức đồng có chứa một ít chất màu như caroten,
chất béo, sáp có sẵn trong vật liệu ban đầu. Chế phẩm có màu xanh mà thành phần
cơ bàn là Đồng Phaeophytin.
Phương pháp sử dụng: Cách sử dụng Chlorophyll phức đồng cũng tương tự
như sử dụng Chlorophyll, nhưng độ bền màu của chế phẩm này cao hơn và vì thế
nó được sử dụng cho nhiều sản phẩm thực phẩm hơn.
1.3.6.3 Phẩm màu muối Natri, Kali của Chlorophyll phức đồng
INS: 141i; ADI: 0-15
Chlorophyll phức đồng muối natri, kali cũng là chất màu xanh lá cây thuộc
nhóm chất màu Chlorophyll. Đây là chế phẩm thu được bằng cách xà phòng hóa
Chlorophyll có bổ sung muối đồng. Quá trình chuyển hóa này không làm mất màu
xanh tự nhiên của Chlorophyll mà lại tạo ra một chế phẩm bền màu hơn. Các dạng
chuyển hóa của Chlorophyll dạng phức đồng muối natri, kali là Copper
Chlorophyllin a, công thức: C34H32CuN4O5 và Copper Chlorophyllin b:
C34H30CuN4O6.
Đặc tính: Chlorophyll phức đồng muối natri, kali là chế phẩm ở dạng bột
màu xanh lục thẫm đến xanh đen hoặc dung dịch xanh lục thẫm, tan trong nước, rất
ít tan trong dung môi hữu cơ như ethanol, aceton, diety ete, không tan trong
cloroankan, hydrocacbon và một số dầu.

Tạ Văn Duẩn

11


Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

Nguồn khai thác: Sử dụng các dung môi như acetone, diclorometan,
methanol, ethanol…để chiết nguyên liệu thực vật cơ, cỏ linh lăng, cây tầm ma…
Muối kim loại kiềm của Chlorophyll phức đồng thu được bằng cách thêm đồng vào
sản phẩm phản ứng xà phòng hóa dịch chiết, phản ứng xà phòng hóa đã loại bỏ
nhóm metyl và este eyelophytol và có thể cắt mạch một phần vòng petenyl, sau khi
thêm đồng vào Chlorophyll tinh khiết, nhóm axit được trung hòa về dạng muối natri
hay kali, sản phẩm thương mại có thể ở dạng dung dich hay dạng bột.
Phương pháp sử dụng: cách sử dụng Chlorophyll phức đồng muối natri, kali
cũng tương tự như sử dụng Chlorophyll. Đặc tính của chế phẩm này rất dễ tan trong
nước nên rất dễ sử dụng cho nhiều loại thực phẩm. Người ta pha chế phẩm bằng
nước với nồng độ nhất định đã tính trước và cho vào thực phẩm. Độ bền màu của
chế phẩm này cao hơn của Chlorophyll.
1.3.7 Ứng dụng của Cholorophyll
Chlorophyll là một sắc tố tự nhiên và cũng là một chất màu thực phẩm.
Chlorophyll được sử dụng để bổ sung trong một số nước giải khát hoặc dầu thực vật
để tăng giá trị cảm quan. Ngoài ra Chlorophyll cũng có một số lợi ích cho sức khỏe
của con người. Chlorophyll chỉ khác hemoglobin trong máu người ở nhân Mg2+
trong vòng chlorin, nên cải thiện được tình trạng thiếu màu, tăng lượng tế bào hồng
cầu. Một số nghiên cứu cho thấy Chorophyll có tác dụng tẩy độc gan, chống ung
thư, tăng cường hệ miễn dịch, điều hòa huyết áp…
Trong lĩnh vực y tế, người ta đã phát hiện ra khả năng phòng bệnh và chữa
bệnh của Chlorophyll. Giáo sư Hans Fischer ( giải nobel về y năm 1930) đã xác
định: “Chlorophyll có khả năng đào thải chất độc hại ra khỏi cơ thế”. Bằng nhiều
công trình nghiên cứu, nhiều nhà y học đã khẳng định: chất diệp lục có tác dụng
thải độc ra khỏi cơ thể và tránh các tác nhân gây ung thư. Khi đưa vào cơ thể, chất
diệp lục sẽ đi theo 2 đường: một là đường tiêu hóa, tốt cho cơ qua bào tiết, tiêu hóa;
hai là có thể thẩm thấu vào trong mạch máu và tế bào, kết hợp được với các độc tố
và đào thải ra khỏi cơ thể qua đường bài tiết.

Tạ Văn Duẩn

12