BƯỚC ĐẦU THỬ NGHIỆM KHẢ NĂNG TRÍCH LY ANTHOCYANIN TỪ CỦ KHOAI LANG TÍM (Ipomoae batatas) Họ

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

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

BƯỚC ĐẦU THỬ NGHIỆM KHẢ NĂNG TRÍCH LY
ANTHOCYANIN TỪ CỦ KHOAI LANG TÍM
(Ipomoae batatas)

Họ và tên sinh viên: ĐÀO THỊ HỮU HÓA
Ngành: BẢO QUẢN VÀ CHẾ BIẾN NÔNG SẢN THỰC PHẨM
Niên khóa: 2005 - 2009

Tháng 08/2009


BƯỚC ĐẦU THỬ NGHIỆM KHẢ
NĂNG TRÍCH LY ANTHOCYANIN TỪ CỦ KHOAI LANG TÍM
(Ipomoae batatas)

Tác giả

ĐÀO THỊ HỮU HÓA

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng Kỹ sư ngành
Bảo Quản và Chế Biến Nông Sản Thực Phẩm

Giáo viên hướng dẫn:
ThS. PHẠM TUẤN ANH
ThS. PHÙNG VÕ CẨM HỒNG

Tháng 08 năm 2009
i


CẢM TẠ
Người đầu tiên mà con muốn nói lời cảm ơn là Ba Mẹ kính yêu của con. Con
vô cùng biết ơn sự yêu thương, công lao dạy dỗ và sự hy sinh của Ba Mẹ dành cho
con. Em cảm ơn các Anh Chị trong gia đình đã yêu quý và luôn động viên em. Những
tình cảm thân thương đó của gia đình mình là thứ của cải quý giá nhất con từng có
được. Con sẽ trân trọng và suốt đời không bao giờ quên.
Em xin chân thành cảm ơn Thầy Phạm Tuấn Anh giảng viên Khoa Công Nghệ
Thực Phẩm và Cô Phùng Võ Cẩm Hồng ở Viện Nghiên Cứu Công Nghệ Sinh Học và
Môi Trường, Trường Đại học Nông Lâm, thành phố Hồ Chí Minh (tp HCM) trong thời
gian qua đã tận tình hướng dẫn giúp em hoàn thành bài luận văn của mình.
Xin cảm ơn các Thầy Cô Khoa Công Nghệ Thực Phẩm trong thời gian vừa qua
đã tận tâm giảng dạy, giúp em có đủ kiến thức để thực hiện luận văn.
Cảm ơn Viện Nghiên Cứu Công Nghệ Sinh Học và Môi Trường cùng các Thầy
Cô, Anh Chị của Viện đã giúp đỡ, tạo mọi điều kiện để em có thể hoàn thành luận văn
tốt nghiệp này.
Cảm ơn lớp BQ31 và bạn bè thân thiết đã cùng chia sẽ với tôi những khó khăn
cũng như những niềm vui trong suốt 4 năm qua.
Xin cảm ơn chân thành tới tất cả mọi người thân yêu của tôi.
Chân thành
Sinh viên
Đào Thị Hữu Hóa

ii


TÓM TẮT

Đề tài “Bước đầu thử nghiệm khả năng trích ly anthocyanin từ củ khoai lang tím
(Ipomoea batatas)” được tiến hành nhằm mục đích xác định ảnh hưởng của một số yếu
tố nồng độ dung môi, nhiệt độ trích ly, tỷ lệ giữa dung môi và nguyên liệu (được viết
tắt là TDN) đến hiệu suất trích ly anthocyanin và màu sắc (L*, H*, C*) của dịch trích
ly thu được. Từ đó, chúng ta có thể xác định được điều kiện tốt nhất để trích ly sắc tố
này làm chất màu tự nhiên cho thực phẩm.
Kết quả thí nghiệm cho thấy nồng độ dung môi, nhiệt độ trích ly ảnh hưởng
mạnh lên hiệu suất trích ly. Nồng độ dung môi càng cao thì hiệu suất càng tăng. Nhiệt
độ ảnh hưởng ngược lại, hiệu suất giảm khi nhiệt độ tăng. Còn ảnh hưởng của TDN thì
không đáng kể.
L* của dịch trích ly bị tác động rất nhiều bởi nồng độ dung môi và nhiệt độ trích
ly. TDN thì ảnh hưởng ít lên L*. Nồng độ càng cao thì L* càng giảm. Nhiệt độ trong
khoảng nhỏ hơn 570C thì L* giảm rất nhẹ, vượt qua 570C thì L* tăng mạnh khi nhiệt
độ tăng.
H* chịu ảnh hưởng tương đối bởi nồng độ dung môi trích ly, H* đạt giá trị cao
nhất tại nồng độ dung môi bằng 60%. Ngược lại, nhiệt độ trích ly và TDN ảnh hưởng
mạnh. H* giảm không đáng kể khi nhiệt độ nhỏ hơn 500C, giảm mạnh khi nhiệt độ
vượt quá 500C. Còn TDN bằng 6,5 thì cho góc màu H* lớn nhất.
C* chịu ảnh hưởng rất nhiều bởi nồng độ dung môi trích ly, C* nhỏ nhất tại nồng

độ 60%. Nhiệt độ trích ly ảnh hưởng khá mạnh lên C* của dịch trích ly, nhiệt độ vượt
qua 57,50C thì C* tăng đáng kể. Và TDN ảnh hưởng lên C* không có ý nghĩa về mặt
thống kê.
Ngoài ra, các đường đồng mức có được sau khi xử lý số liệu bằng phần mềm
JMP 4.0 còn cho ta biết được các vùng giá trị của các yếu tố khảo sát để thu được hiệu
suất trích ly anthocyanin cao hay để thu được dịch chiết có màu sắc mong muốn.

iii

MỤC LỤC
Trang
Trang tựa ......................................................................................................................i
Cảm tạ .........................................................................................................................ii
Tóm tắt ...................................................................................................................... iii
Mục lục ......................................................................................................................iv
Danh sách các chữ viết tắt..........................................................................................vii
Danh sách các bảng ...................................................................................................vii
Danh sách các hình .....................................................................................................ix
CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU..............................................................................................1
1.1 Giới thiệu...............................................................................................................1
1.2 Mục đích đề tài ......................................................................................................2
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU....................................................................3
2.1 Vài nét về khoai lang .............................................................................................3
2.1.1 Phân loại khoa học ..............................................................................................3
2.1.2 Lịch sử cây khoai lang ........................................................................................3
2.1.3 Diện tích, năng suất và sản lượng........................................................................4
2.1.4 Tình hình sản xuất khoai lang ở Việt Nam ..........................................................5
2.1.5 Vài nét về khoai lang tím ...................................................................................5
2.2 Vài nét về anthocyanin...........................................................................................8
2.2.1 Định nghĩa ..........................................................................................................8
2.2.2 Phân loại .............................................................................................................9
2.2.3 Tính chất của anthocyanin.................................................................................10
2.2.4 Yếu tố ảnh hưởng đến độ bền của anthocyanin..................................................10
2.2.4.1 Ảnh hưởng của pH .........................................................................................10
2.2.4.2 Ảnh hưởng của oxy ........................................................................................12
2.2.4.3 Ảnh hưởng của cấu trúc hóa học ....................................................................12
2.2.4.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ .................................................................................12
2.2.4.5 Ảnh hưởng của SO2 .........................................................................................................................................12
2.2.5 Một số ứng dụng của anthocyanin.....................................................................13

iv


2.3 Vài nét về quá trình trích ly bằng dung môi..........................................................14
2.3.1 Định nghĩa .......................................................................................................14
2.3.2 Các phương pháp trích ly ..................................................................................14
2.3.2.1 Trích ly một bậc .............................................................................................14
2.3.2.2 Trích ly nhiều bậc ..........................................................................................16
2.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly ......................................................17
2.3.3.1 Dung môi và nồng độ dung môi trích ly .........................................................17
2.3.3.2 Nhiệt độ trích ly .............................................................................................18
2.3.3.3 Tỷ lệ nguyên liệu và dung môi .......................................................................19
2.3.3.4 Kích thướt vật liệu trích ly .............................................................................19
2.3.3.5 Thời gian trích ly............................................................................................19
CHƯƠNG 3. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU...........................20
3.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu ........................................................................20
3.2 Vật liệu ...............................................................................................................20
3.2.1 Nguyên liệu trích ly ..........................................................................................20
3.2.2 Dung môi trích ly ..............................................................................................20
3.2.3 Máy, thiết bị sử dụng trong quá trình nghiên cứu ..............................................20
3.3 Quy trình công nghệ thử nghiệm..........................................................................21
3.4 Bố trí thí nghiệm..................................................................................................24
3.4.1 Giai đoạn 1: Thí nghiệm chuẩn bị và thăm dò ...................................................24
3.4.2 Giai đoạn 2: Thí nghiệm chính ..........................................................................25
3.5 Phương pháp xác định các chỉ tiêu .......................................................................25
3.5.1 Hiệu suất trích ly chất màu................................................................................25
3.5.2 Màu sắc.............................................................................................................26
3.6 Phương pháp xử lý số liệu....................................................................................26
CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ...........................................................27
4.1 Giai đoạn 1: Thí nghiệm chuẩn bị và thăm dò ......................................................27

4.1.1 Thí nghiệm chuẩn bị .........................................................................................27
4.1.2 Thí nghiệm thăm dò ..........................................................................................27
4.1.2.1 Khảo sát ảnh hưởng của TDN lên mật độ quang ............................................27
4.1.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ dung môi trích ly lên mật độ quang ............28
v


4.1.2.3 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ trích ly lên mật độ quang (OD)...................29
4.1.2.4 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian trích ly lên mật độ quang (OD) .................30
4.1.3. Kết luận ...........................................................................................................31
4.2 Giai đoạn 2: Thí nghiệm chính.............................................................................31
4.2.1 Ảnh hưởng của các thông số đến hiệu suất trích ly............................................34
4.2.2 Ảnh hưởng của các thông số đến độ sáng (L*) ..................................................36
4.2.3 Ảnh hưởng của các thông số đến góc màu (H*) ................................................39
4.2.4 Ảnh hưởng của các thông số đến cường độ màu (C*)........................................42
CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ...............................................................45
5.1 Kết luận ...............................................................................................................45
5.2 Đề nghị ................................................................................................................46
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................47
PHỤ LỤC .................................................................................................................49

vi


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
ARS: Agricultural Research Service
CCD: Central Composite Design
INA: Institute for Nutraceutical Advancement
OD: Optical Density
US.DA: United States. Department of Agriculture.

TDN: tỷ lệ giữa dung môi và nguyên liệu đem trích ly
Tp HCM: thành phố Hồ Chí Minh
Cy: Cyanidin
Dp: Delphinidin
Mv: Malvidin
Pg: Pelargonidin
Pn: Peonidin
Pt: Petunidin

vii


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Thứ tự

Tên bảng

Trang

Bảng 2.1: Phân loại khoa học khoai lang......................................................................3
Bảng 2.2: Tình hình sản xuất khoai lang trên thế giới ..................................................4
Bảng 2.3: Sản lượng khoai lang của một số quốc gia năm 2007 ...................................4
Bảng 2.4: Diện tích, năng suất, tổng sản lượng khoai lang (năm 2000 - 2007) .............5
Bảng 2.5: Thành phần dinh dưỡng tính trên 133 g khoai lang tím ................................6
Bảng 2.6: Thành phần khoáng chất tính trên 133 g khoai lang tím ...............................6
Bảng 2.7: Thành phần vitamin tính trên 133 g khoai lang tím ......................................7
Bảng 2.8: Phân loại anthocyanin..................................................................................9
Bảng 2.9: Các phương pháp trích ly anthocyanin .......................................................18
Bảng 4.1: Các mức giá trị được mã hóa trong thí nghiệm...........................................31
Bảng 4.2: Bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của các thông số đến quá trình trích ly

..................................................................................................................................32
Bảng 4.3: Kết quả thí nghiệm: hiệu suất trích ly, độ sáng L*, góc màu H*, cường độ
màu C* ở các nghiệm thức khác nhau........................................................................33

viii


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Thứ tự

Tên hình

Trang

Hình 2.1: Hình củ khoai lang tím. ................................................................................3
Hình 2.2: Cấu trúc cơ bản của anthocyanidin. ..............................................................8
Hình 2.3: Dạng cấu trúc của anthocyanin ở các giá trị pH khác nhau. ........................11
Hình 2.4: Phức hợp không màu anthocyanin-sulfate. .................................................13
Hình 2.5: Giấy chỉ thị anthocyanin trong các môi trường khác nhau. .........................13
Hình 2.6: Sơ đồ qui trình trích ly 1 bậc. .....................................................................15
Hình 2.7: Sơ đồ qui trình trích ly nhiều bậc................................................................16
Hình 3.1: Sơ đồ quy trình trích ly anthocyanin...........................................................23
Hình 4.1: Biểu đồ ảnh hưởng của TDN đến mật độ quang. ........................................28
Hình 4.2: Biểu đồ ảnh hưởng của nồng độ dung môi đến mật độ quang. ....................29
Hình 4.3: Biểu đồ ảnh hưởng của nhiệt độ trích ly đến mật độ quang.........................30
Hình 4.4: Biểu đồ ảnh hưởng của thời gian trích ly đến mật độ quang. ......................30
Hình 4.5: Hiệu suất trích ly thực nghiệm so với giá trị dự đoán từ mô hình................34
Hình 4.6: So sánh ảnh hưởng của các yếu tố khảo sát lên hiệu suất trích ly...............34
Hình 4.7: Tác động của 3 yếu tố khảo sát lên hiệu suất trích ly. .................................35
Hình 4.8: Đường đồng mức thể hiện các vùng hiệu suất khác nhau............................36

Hình 4.9: Độ sáng tối thực nghiệm so với giá trị dự đoán từ mô hình.........................37
Hình 4.10: So sánh mức độ ảnh hưởng của các yếu tố khảo sát lên L*.......................37
Hình 4.11: Tác động của các yếu tố khảo sát lên L* của dịch trích ly.........................37
Hình 4.12: Đường đồng mức thể hiện các vùng L* khác nhau ..................................39
Hình 4.13: Góc màu thực nghiệm so với giá trị dự đoán từ mô hình .........................39
Hình 4.14: So sánh mức độ ảnh hưởng của các yếu tố khảo sát lên H* ......................40
Hình 4.15: Tác động của các yếu tố khảo sát lên H* của dịch trích ly. .......................40
Hình 4.16: Đường đồng mức thể hiện các vùng giá trị H* khác nhau.........................41
Hình 4.17: Cường độ màu thực nghiệm so với giá trị dự đoán từ mô hình .................42
Hình 4.18: So sánh mức độ ảnh hưởng của các yếu tố khảo sát lên C*.......................42
Hình 4.19: Tác động của các yếu tố khảo sát lên C* của dịch trích ly ........................43
Hình 4.20: Đường đồng mức thể hiện các vùng giá trị C* khác nhau
ix


Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1 Giới thiệu
Màu sắc, hương vị, cấu trúc là những thuộc tính cơ bản của thực phẩm. Trong đó,
màu sắc là quan trọng hơn hết vì màu sắc thường được gắn liền với chất lượng và tính
an toàn của thực phẩm. Do đó, để thực phẩm hấp dẫn hơn, ngon miệng hơn nhiều chất
màu đã được sử dụng để khắc phục nhược điểm màu sắc của sản phẩm thực phẩm ít
nhiều đã bị biến đổi trong quá trình chế biến, vận chuyển, bảo quản …Tuy nhiên, một
số cơ sở sản xuất lại lạm dụng biện pháp này sử dụng các chất màu không được phép
hay vượt quá liều lượng cho phép gây ảnh hưởng tới sức khỏe người tiêu dùng.
Các chất màu tổng hợp rẻ và tiện dụng nên được sử dụng phổ biến nhưng vì
những nguy cơ tiềm ẩn của nó mà việc sử dụng các chất màu tổng hợp phải nằm dưới
sự giám sát của các cơ quan có thẩm quyền. Bên cạnh đó thì các chất màu tự nhiên
thường rất an toàn nên có xu hướng sử dụng ngày càng nhiều để thay thế các chất màu
tổng hợp giúp thực phẩm hấp dẫn hơn mà vẫn bảo đảm sức khỏe của người sử dụng.

Ở Việt Nam, khoai lang được trồng rất phổ biến và là một trong những cây lương
thực chính. Đặc biệt là giống khoai lang tím có vỏ màu tím và ruột màu tím đậm.
Giống khoai lang này mới được du nhập vào Việt Nam nhưng cũng được trồng rất
rộng rãi, giá cả ngày càng giảm dần và không cao hơn các giống khác là bao nhiêu. Do
đó, việc sử dụng giống khoai này để ly trích sắc tố sẽ có chi phí thấp và tiềm năng kinh
tế phát triển làm chất màu thực phẩm sẽ rất cao. Tuy vậy cho đến nay vẫn chưa có
nhiều nghiên cứu về khả năng trích ly anthocyanin trong củ khoai lang tím để làm chất
màu tự nhiên.
Với các lý do nêu trên, được sự đồng ý của Khoa Công Nghệ Thực Phẩm, Viện
Công Nghệ Sinh Học và Môi Trường của Trường Đại Học Nông Lâm, tp HCM cùng
với sự hướng dẫn của Thạc sĩ Phạm Tuấn Anh và Thạc sĩ Phùng Võ Cẩm Hồng, chúng
tôi tiến hành thực hiện đề tài “Bước đầu thử nghiệm khả năng trích ly anthocyanin từ
củ khoai lang tím (Ipomoea batatas)”.
1


1.2 Mục đích đề tài
Mục đích của đề tài là khảo sát ảnh hưởng của một số yếu tố như nồng độ dung
môi, nhiệt độ trích ly và tỷ lệ giữa dung môi và nguyên liệu (TDN) đến quá trình trích
ly anthocyanin từ củ khoai lang tím và dịch trích ly thu được. Từ đó có thể xác định
được điều kiện tốt nhất để trích ly sắc tố này làm chất màu tự nhiên cho thực phẩm.
Các yếu tố khảo sát cho cả thí nghiệm chuẩn bị và thí nghiệm chính là:


Thời gian thích hợp để chần khoai lang



Nhiệt độ và thời gian sấy khoai lang



Giá trị pH để trích ly



Thời gian trích ly



Nồng độ dung môi ethanol sử dụng cho quá trình trích ly



Nhiệt độ quá trình trích ly



TDN

Các chỉ tiêu chất lượng được khảo sát là:


Hiệu suất trích ly



Màu sắc dịch trích ly thu được (L*, H*, C*)

2

Chương 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1 Vài nét về khoai lang
2.1.1 Phân loại khoa học
Khoai lang (Ipomoea batatas) là một loài cây nông nghiệp với các rễ củ lớn,
chứa nhiều tinh bột, có vị ngọt, cung cấp rau ăn củ quan trọng, được sử dụng trong vai
trò của cả rau lẫn lương thực. Khoai lang có quan hệ họ hàng xa với khoai tây
(Solanum tuberosum) có nguồn gốc Nam Mỹ và quan hệ họ hàng rất xa với khoai mỡ
(một số loài trong chi Dioscorea) là các loài có nguồn gốc từ châu Phi và châu Á.
Bảng 2.1 trình bày phân loại khoa học khoai lang và hình củ khoai lang tím thể hiện ở
Hình 2.1.
Bảng 2.1: Phân loại khoa học khoai lang
Giới (Regnum)

Plantae

Ngành (Divisio)

Magnoliophyta

Lớp (Class)

Magnoliopsida

Bộ (Ordo)

Solanales

Họ (Familia)

Convolvulaceae

Chi (Genus)

Ipomoea

Loài (Species)

I. batatas
Hình 2.1: Hình củ khoai lang tím

()
2.1.2 Lịch sử cây khoai lang

Khoai lang có nguồn gốc từ châu Mỹ và Tây Ấn Độ, nơi mà Chricstopher
Columbus tìm thấy chúng. Columbus mang khoai lang về Tây Ban Nha và những nhà
thám hiểm Tây Ban Nha đã mang chúng đến Philippin. Từ đó, các nhà thám hiểm
người Bồ Đào Nha lại mang chúng du nhập vào Trung Quốc. Và khoai lang được
mang đến Nhật Bản cách đây khoảng hơm 300 năm (USDA, ARS, 1999).
Cây khoai lang được đưa vào Việt Nam từ Phúc Kiến, Trung Quốc vào cuối thế
kỷ 16 và sau đó được trồng rộng rãi ở nước ta.
3


2.1.3 Diện tích, năng suất và sản lượng
Năm 2007, diện tích trồng khoai lang trên thế giới đạt 8.103.371 ha, năng suất
13,29 tấn/ha và tổng sản lượng là 107.667.971 tấn (Bảng 2.2), được phân bố các vùng
trên thế giới như sau :

Bảng 2.2: Tình hình sản xuất khoai lang trên thế giới
Châu lục

Diện tích (ha)

Năng suất (tấn/ha)

Tổng sản lượng
(tấn)

Châu Phi

3.289.106

3,77

12.410.733

Châu Mỹ

283.651

10,05

2.850.677

Châu Á

4.409.800

20,79

91.681.977

Châu Âu

6.600

11,97

79.000

Châu Úc

1.564

14,71

23.000

8.103.371

13,29

107.667.971

Toàn thế giới
(FAOSTAT, 2009)

Trong các châu lục thì châu Á có diện tích trồng, năng suất và tổng sản lượng cao

nhất. Châu Phi có diện tích trồng đứng thứ 2, nhưng năng suất lại rất thấp, tuy vậy
châu Phi vẫn có tổng sản lượng đứng thứ 2 trên thế giới. Châu Mỹ dù diện tích trồng
khoai lang nhỏ nhưng năng suất lại cao hơn nhiều và là châu lục có tổng sản lượng
khoai lang đứng thứ 3.
Bảng 2.3 cho thấy vào năm 2007, trên thế giới có 5 nước đứng đầu về tổng sản
lượng khoai lang, trong đó Việt Nam đứng thứ 5.
Bảng 2.3: Sản lượng khoai lang của một số quốc gia năm 2007
Quốc gia

Tổng sản lượng (tấn)

Trung Quốc

84.431.197

Uganda

2.602.000

Nigenia

2.432.000

Indonesia

1.886.852

Việt Nam

1.456.700

(FAOSTAT, 2009)
4


2.14 Tình hình sản xuất khoai lang ở Việt Nam
Khoai lang là một cây lương thực trồng rất lâu đời ở Việt Nam. Nó sử dụng để
làm lương thực cho người và thức ăn cho cả gia súc. Tuy nhiên trong những năm mất
mùa hay các vùng sản xuất lúa gặp khó khăn, khoai lang trở thành cây chủ lực giải
quyết lương thực cho người dân, vị trí khoai lang được xếp ngang hàng. Trong những
năm gần đây, diện tích trồng khoai lang của nước ta giảm dần, nhưng năng suất lại
tăng lên (Bảng 2.4). Đây cũng là xu thế chung của thế giới, tăng năng suất để cung cấp
đủ nhu cầu sử dụng.
Bảng 2.4: Diện tích, năng suất, tổng sản lượng khoai lang (năm 2000 - 2007)
Năm

Diện tích (ha)

Năng suất (tấn/ha)

Tổng sản lượng (tấn)

2000

254.300

6,34

1.611.300

2002

237.700

7,17

1.703.700

2004

201.800

7,49

1.512.300

2006

181.200

8,06

1.460.900

2007

177.600

8,20

1.456.700

(FAOSTAT, 2009)
2.1.5 Vài nét về khoai lang tím
Giống khoai lang tím năng suất củ đạt 14 - 20 tấn/ha, bình quân đạt 15 tấn/ha,
cao hơn so với giống địa phương từ 7 - 10 tấn/ha. Giá khoai lang tím vào năm 2007 là
7.500 - 8.000 đồng/kg củ, trong khi chỉ có 4.000 đồng/kg đối với khoai lang địa
phương (khoai Như Ngọc, khoai lang nghệ, khoai trắng…). Hiện nay thì giá khoai
lang tím chỉ còn 4.000 - 4.500 đồng/kg củ chỉ cao hơn các giống địa phương khoảng
500 đồng/kg. Còn giá bán thân lá khoai lang hiện tại khoảng1 triệu đồng/tấn (1.000
đồng/bó) (nếu bán giống sẽ cao gấp 5 - 6 lần) (, cập
nhập ngày 11/06/2009).
Trồng khoai lang tím tuy có đầu tư cao hơn (18,86 triệu đồng/ha) so với trồng
khoai lang địa phương (14,36 triệu đồng/ha). Nhưng tổng thu từ trồng giống khoai
lang tím rất cao (92 triệu đồng/ha), gấp đôi so với tổng thu từ trồng giống khoai lang
địa phương (47 triệu đồng/ha) (, cập nhập ngày
11/06/2009).
5


Thành phần dinh dưỡng của khoai lang tím được trình bày ở Bảng 2.5, đặc biệt là
thành phần các chất khoáng (Bảng 2.6) và các vitamin (Bảng 2.7).
Bảng 2.5: Thành phần dinh dưỡng tính trên 133 g khoai lang tím
Nước (g)

96,877

Năng lượng (kcal)

139,650

Protein (g)

2,194

Chất béo (g)

0,399

Carbohydrate (g)

32,292

Chất xơ (g)

3,990

Chất khoáng (g)

2,263

(Nguồn: US.DA, ARS, 1999)
Bảng 2.6: Thành phần khoáng chất tính trên 133 g khoai lang tím
Chất khoáng
Calcium (Ca) (mg)

29,260

Iron (Fe) (mg)

0,785

Magnesium (Mg) (mg)

13,300

Phosphorus (P) (mg)

37,240

Potassium (K) (mg)

271,320

Sodium (Na) (mg)

17,290

Zins (Zn), (mg)

0,372

Copper (Cu) (mg)

0,225

Manganese (Mn) (mg)

0,472

Selenium (Se) (mcg)

0,798

(Nguồn: US.DA, ARS, 1999)

6


Bảng 2.7: Thành phần vitamin tính trên 133 g khoai lang tím
Vitamin
Vitamin C (mg)

30,191

Thiamin (mg)

0,088

Riboflavin (mg)

0,196

Niacin (mg)

0,896

Axit Pantothenic (mg)

0,786

Vitamin B6 (mg)

0,342

Folate (mcg)

18,620

Axit folic (mcg)

0,000

Folate, dùng cho thực phẩm (mcg)

18,620

Folate, DFE (mcg – DFE)

18,620

(Nguồn: US.DA, ARS, 1999)

7


2.2 Vài nét về anthocyanin
2.2.1 Định nghĩa
Anthocyanin (từ tiếng Hy Lạp anthos là bông hoa và kyanos, màu xanh thẫm) là
các flavonoid thường được tìm thấy trong tự nhiên, có trong dịch ép tế bào của một số

hoa quả và cơ quan khác của cây.
Anthocyanin được tạo bởi 1 hay nhiều phân tử đường và/hay nhóm acyl liên kết
tại các vị trí hydroxylate khác nhau trên cấu trúc cơ bản của anthocyanidin. Thật vậy:
anthocyanidins + sugars/acyls → anthocyanins. Cấu trúc cơ bản của anthocyanidin thể
hiện ở Hình 2.2.

Hình 2.2: Cấu trúc cơ bản của anthocyanidin
(Nguồn: Delgado - Vargas, 2000)

8


2.2.2 Phân loại
Cấu trúc cơ bản của anthocyanidin với nhóm Rx có thể là H, OH (nhóm A), hay
OCH3 (nhóm B) (Bảng 2.8).
Bảng 2.8: Phân loại anthocyanin
Nhóm

A

B

Tên gọi

Ví trí nhóm liên kết

Màu sắc

Apigeninidin

5, 7, 4’

Cam

Aurantinidin

3, 5, 6, 7, 4’

Cam

Cyanidin

3, 5, 7, 3’, 4’

Đỏ tươi và đỏ thẫm

Delphynidin

3, 5, 7, 3’, 4’, 5’

Tía, tím hoa cà, màu xanh

8-Hydroxycyanidin

3, 5, 6, 7, 3’, 4’

Đỏ

Luteolinidin

5, 7, 3’, 4’

Cam

Pelargonidin

3, 5,7, 4’

Cam, hồng da cam

Triacetidin

5, 7, 3’,4’, 5’

Đỏ

Capensinidin

5, 3’, 5’

Đỏ xanh

Europenidin

5, 3’

Đỏ xanh

Hirsutidin

7, 3’, 5’

Đỏ xanh

Malvidin

3, 5’

Tía

5-Methylcyanidin

5

Đỏ cam

Peonidin

3’

Đỏ tươi

Petunidin

3’

Tía

Pulchellidin

5

Đỏ xanh

Rosinidin

7

Đỏ

(Nguồn: Delgado - Vargas, 2000.)

9


2.2.3 Tính chất của anthocyanin
Anthocyanin tinh khiết ở dạng tinh thể hoặc vô định hình là hợp chất phân cực
nên tan tốt trong dung môi phân cực (methanol, ethanol) và không tan trong dung môi
không phân cực (ether, benzen, acetone).
Màu sắc của anthocyanin luôn thay đổi phụ thuộc vào pH, các chất màu có mặt
và nhiều yếu tố khác, tuy nhiên màu sắc của anthocyanin thay đổi mạnh nhất phụ
thuộc vào pH môi trường. Thông thường khi pH < 7 các anthocyanin có màu đỏ, khi
pH > 7 thì có màu xanh. Ở pH = 1 các anthocyanin thường ở dạng muối oxonium màu
cam đến đỏ, ở pH = 4  5 chúng có thể chuyển về dạng bazơ cacbinol hay bazơ
chalcone không màu, ở pH = 7  8 lại về dạng bazơ quinoidal anhydro màu xanh.
Anthocyanin có bước sóng hấp thụ trong miền nhìn thấy, khả năng hấp thụ cực
đại tại bước sóng 510  540 nm.
2.2.4 Yếu tố ảnh hưởng đến độ bền của anthocyanin
2.2.4.1 Ảnh hưởng của pH
Theo Pu Zing, 2006 thì cấu trúc của anthocyanin sẽ thay đổi thuận nghịch trong

môi trường nước khi giá trị pH thay đổi, kèm theo đó là sự thay đổi của màu sắc (Hình
2.3). Ở pH khoảng 1, anthocyanin chủ yếu ở dạng các cation flavylium. Khi pH tăng
lên đến 4,5, dạng hemiketal không màu chiếm ưu thế. Các cation flavylium bị thủy
phân nhanh chóng để trở thành dạng hemiketal không màu và dạng này được cân bằng
bởi dạng bazơ vòng mở không màu chalocone pseudo. Ở giá trị pH này, vòng C bị phá
hủy do đó màu của anthocyain bị mất đi. Dạng bazơ màu xanh, quinonoidal tồn tại chủ
yếu trong môi trường trung tính. Khi giá trị pH tiếp tục tăng lên tới 8, hoặc cao hơn
nữa thì dạng bazơ quinonoidal sẽ bị ion hóa. Anthocyanin ở dạng cation flavylium thì
ổn

định

hơn

các

dạng

không

màu

10

và

dạng

bazơ

quinonoidal.


Hình 2.3: Dạng cấu trúc của anthocyanin ở các giá trị pH khác nhau.
(Nguồn: Pu Zing, 2006).

11


2.2.4.2 Ảnh hưởng của oxy
Cấu trúc không bão hòa của anthocyanin, làm cho nó dễ phản ứng với oxy. Khi
các quả nho được nung nóng và nạp vào các lọ sẽ làm chậm thời gian chuyển màu của
nho từ màu tím sang màu xám xịt. Ảnh huởng của oxy đến chất màu anthocyanin đã
được xác minh rất rõ ràng khi chế biến các loại rau quả có chứa chất màu này trong
điều kiện chân không hay có chứa N2 (Fennema, 1996).
2.2.4.3 Ảnh hưởng của cấu trúc hóa học.
Chất màu trong khoai tây đỏ bền hơn chất màu có trong bắp cải tím và nho ở môi
trường pH 0,9 - 4, sau 138 ngày dự trữ ở 200C do trong khoai tây đỏ có nhiều
anthocyanin được acyl hóa (RC- = O) hơn trong bắp cải tím và nho (Nguyễn Thị
Hoàng Oanh, 2009).
2.2.4.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ.
Theo Nguyễn Thị Hoàng Oanh, 2009 và một số tác giả khác thì khi nhiệt độ tăng,
anthocyanin bị phân hủy ban đầu tạo thành chalcone mất các phân tử glycosyl và α diketone. Thêm vào đó các sản phẩm cuối cùng của quá trình phân hủy gồm các dẫn
xuất coumarin, dẫn xuất axit benzoic và trihydrobenzaldehyde. Dịch chiết bị phân hủy
cũng liên quan tới hiện tượng polime hóa tạo ra các chất màu màu nâu.
Khi tăng nhiệt độ sẽ làm giảm độ nhớt đồng thời làm tăng vận tốc khuyếch tán do
đó tạo điều kiện thuận lợi cho vận chuyển các chất hòa tan từ trong nguyên liệu vào
trong dung môi. Vì vậy hàm lượng anthocyanin trong dịch chiết sẽ tăng dần. Tuy
nhiên trong công nghệ thực phẩm, nhiệt độ là yếu tố giới hạn vì nó có thể làm biến đổi
các thành phần có trong thực phẩm. (Nguyễn Thị Hoàng Oanh, 2009).

2.2.4.5 Ảnh hưởng của SO2
Một công đoạn trong chế biến rượu anh đào, kẹo và glacé cherries là tẩy trắng
anthocyanin bởi SO2 với nồng độ cao (0,8 – 1,5%). Công đoạn tẩy trắng là một quá
trình thuận nghịch. Một ví dụ về quá trình thuận nghịch này là khi những trái cây có
chứa anthocyanin được bảo quản chống lại sự hư hỏng do vi sinh vật gây ra bằng cách
giữ chúng trong điều kiện chứa 500 – 2.000 ppm SO2. Trong suốt quá trình tồn trữ, các
loại trái cây sẽ mất dần màu của chúng, nhưng màu sắc có thể phục hồi trở lại bằng
cách khử lưu huỳnh (trong công đoạn rửa) trước khi đem chúng chế biến tiếp. Trong
phản ứng thuận chiều, phức hợp không màu là dạng đầu tiên được tạo thành (Hình
12


2.4). Phản ứng này được nghiên cứu rất nhiều và tìm ra SO2 gắn vào vị trí số 4 của
phân tử anthocyanin là nguyên nhân làm mất màu của phân tử này (Fennema, 1996).

Hình 2.4: Phức hợp không màu anthocyanin - sulfate
(Nguồn: Fenema, 1996.).
Ngoài ra còn có nhiều yếu tố ảnh hưởng khác như: ánh sáng, kim loại, axit
ascorbic...
2.2.5 Một số ứng dụng của anthocyanin.


Ứng dụng làm giấy chỉ thị để xác định nhanh pH môi trường

Giấy lọc được rửa bằng HCl 0,1N, sau
đó rửa bằng nước và bằng dung dịch
amoniac 5%, rửa lại bằng nước cất và sấy
khô. Ngâm tẩm giấy lọc trong dung dịch
anthocyanin đã pha loãng trong ethanol. Sau
đó sấy khô đến khối lượng không đổi và bảo

quản ở nơi mát, tránh tiếp xúc với oxy, ánh
sáng.
Sản phẩm thu được có màu tím (môi
trường trung tính). Khi nhúng giấy chỉ thị

Hình 2.5: Giấy chỉ thị anthocyanin
trong các môi trường khác nhau

anthocyanin vào các môi trường axit, bazơ
thì màu tím của giấy sẽ nhanh chóng chuyển sang màu đỏ hoặc màu xanh (Hình2.5).
Nhờ vào sự đổi màu nhanh trong các môi trường trung tính, axit, bazơ, giấy chỉ thị
anthocyanin sẽ sử dụng để phát hiện nhanh pH môi trưòng đặc biệt là môi trường của
các sản phẩm thực phẩm (www.kh-sdh.udn.vn).
13




Hợp chất anthocyanin thường có trong các loại rau quả màu đỏ, tím và xanh

đậm có thể giúp cơ thể chống lại ung thư ruột kết, nghiên cứu tại Đại Học Ohio nhấn
mạnh. Phát hiện này được công bố tại hội nghị thường niên về hóa học được tổ chức
tại Boston (Mỹ) đã bổ sung thêm những thông tin hữu ích về khả năng phòng chống
bệnh ung thư của các loại rau củ quả và nó gợi ra thêm những phương pháp điều trị
ung thư mới ().


Anthocyanin có tác dụng chống lại tert-butyl hydroperoxide gây độc trong

gan chuột. Tert - butyl hydroperoxide (t - BHP) gây ra những lỗ hổng khi khử hydro

lactate (LDH) và alanine chuyển nhóm amino alanine thành nhóm khác (ALT). Nó
cũng làm tổn thương DNA bazơ trong động vật có vú (Nguyễn Thị Hoàng Oanh,
2009).
2.3 Vài nét về quá trình trích ly bằng dung môi
2.3.1 Định nghĩa
Trích ly bằng dung môi là quá trình tách các cấu tử mong muốn ra khỏi hỗn hợp
nhờ dung môi hòa tan chọn lọc một số chất trong hỗn hợp đó.
2.3.2 Các phương pháp trích ly
2.3.2.1 Trích ly một bậc
Quá trình này có thể thực hiện gián đoạn, hay liên tục. Nguyên liệu và một lượng
dung môi được cho vào cùng 1 thiết bị trích ly. Sau một thời gian, do tiếp xúc giữa
dung môi và vật liệu (có khuấy trộn), chất tan có trong nguyên liệu sẽ hòa tan vào
trong dung môi. Rồi đem lọc bỏ phần bã, ta thu được dịch trích ly. Dịch này được
chuyển sang bộ phận chưng cất để tách pha, hơi dung môi bay lên bộ phận ngưng tụ,
gặp lạnh ngưng tụ lại thành dung môi lỏng và được thu hồi cho lần sử dụng sau (Hình
2.6).

14


Nguyên liệu

Dung môi bổ sung

Trích ly

Dung môi lỏng

Dịch trích ly

Ngưng tụ

Tách pha - bay hơi

Dung môi bay
hơi

Sản phẩm

Hình 2.6: Sơ đồ qui trình trích ly 1 bậc.

15