Nghiên cứu điều kiện tối ưu chiết tách anthocyanin từ bắp cải tím và ứng dụng làm chất chỉ thị màu trong chuẩn độ axit – bazo, sản xuất giấy đo ph

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
KHOA HÓA

BÁO CÁO KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI
NGHIÊN CỨU ĐIỀU KIỆN TỐI ƯU CHIẾT TÁCH
ANTHOCYANIN TỪ BẮP CẢI TÍM VÀ ỨNG DỤNG LÀ CHẤT
CHỈ THỊ MÀU TRONG CHUẨN ĐỘ AXIT – BAZO, SẢN XUẤT
GIẤY ĐO pH

Giáo viên hướng dẫn

: PGS.TS Lê Tự Hải

Sinh viên thực hiện

: Đặng Thị Ngọc Thủy

Lớp

: 14CHP
Đà Nẵng, tháng 4 năm 2018

1


LỜI CẢM ƠN
Khóa luận tốt nghiệp là cơ hội để mỗi sinh viên tổng kết, vận dụng những kiến
thức đã học vào thực tế, đồng thời cũng giúp sinh viên phát huy tính sáng tạo, học cách
tự tìm ra điểm mạnh bản thân, cách tự lên kế hoạch làm việc, cách giải quyết các vấn

đề phát sinh và hoàn thành các mục tiêu đã đặt ra.
Trong suốt thời gian thực hiện bài báo cáo khóa luận tốt nghiệp với đề tài:
“Nghiên cứu điều kiện tối ưu chiết tách Anthocyanin từ bắp cải tím và ứng dụng
làm chất chỉ thị màu trong chuẩn độ axit – bazo, sản xuất giấy đo pH” từ giai
đoạn tìm đề tài, lên kế hoạch làm việc, đến việc tiến hành và hoàn thành báo cáo tôi đã
làm không ít thí nghiệm thực nghiệm và gặp rất nhiều khó khăn mà bản thân không thể
giải quyết được nhưng nhờ sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Lê Tự
Hải cùng sự giúp đỡ, chỉ bảo, tạo điều kiện của các thầy cô giáo giảng dạy cũng như
các thầy cô giáo phụ trách các phòng thí nghiệm tôi đã hoàn thành bài báo cáo và đạt
được kết quả như mong muốn. Nhân đây tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến
thầy giáo hướng dẫn Lê Tự Hải, cô Giang Thị Kim Liên giảng dạy môn Xử lý số liệu
và quy hoạch thực nghiệm, cô Phạm Thị Hà giảng dạy môn Phân tích định lượng và
các thầy cô giáo phụ trách phòng thí nghiệm: cô Lê Thị Tuyết Anh, thầy Đoàn Văn
Dương, thầy Nguyễn Văn Din. Một lần nữa xin chân thành cảm ơn quý thầy cô.
Tuy đã có nhiều cố gắng song không tránh khỏi các sai sót, rất mong nhận được sự
giúp đỡ góp ý của quý thầy cô trong hội đồng phản biện.
Xin chân thành cảm ơn
Đà Nẵng, ngày 21 tháng 4 năm 2018
Sinh viên
Đặng Thị Ngọc Thủy

2


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ..................................................................................................................1
MỞ ĐẦU ...........................................................................................................................1
1. Giới thiệu về vấn đề nghiên cứu...............................................................................1
2. Mục tiêu của đề tài ....................................................................................................1
3. Tính cấp thiết của đề tài .............................................................................................1

CHƯƠNG 1 ......................................................................................................................3
TỔNG QUAN TÀI LIỆU ................................................................................................3
1.1. Tổng quan một số chất chỉ thị đang được sử dụng trong chuẩn độ axit - bazơ ..3
1.1.1.Phenolphtalein.........................................................................................................3
1.1.2.Metyl da cam ...........................................................................................................4
1.1.3.Metyl đỏ ...................................................................................................................5
1.2. Tổng quan về Anthocyanin và tính hình nghiên cứu Anthocyanin......................6
1.2.1.Tổng quan về Anthocyanin ....................................................................................6
1.2.2.Tình hình chiết tách Anthocyanin từ thiên nhiên ..............................................10
CHƯƠNG 2.NGUYÊN LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 14
2.1. Nguyên liệu nghiên cứu ..........................................................................................14
2.2. Dụng cụ, hóa chất ....................................................................................................14
2.3. Nội dung nghiên cứu ...............................................................................................15

3


2.3.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố đến quá trình chiết tách
Anthocyanin từ bắp cải tím ..........................................................................................15
2.3.3.Chiết tách Anthocyanin ở điều kiện tối ưu.........................................................16
2.3.4.Ứng dụng Anthocyanin làm chất chỉ thị màu trong chuẩn độ axit – bazo, so
sánh với các chất chỉ thị khác .......................................................................................16
2.3.5.Xác định khoảng đổi màu, bước nhảy chuẩn độ của anthocyanin ..................16
2.3.6.Lập bảng màu dung dịch thay đổi theo pH ........................................................16
2.3.7.Tìm điều kiện tối ưu sản xuất giấy đo pH từ Anothocyanin.............................18
2.4. Phương pháp nghiên cứu........................................................................................19
2.4.1.Phương pháp thu thập thông tin .........................................................................19
2.4.2.Phương pháp kế thừa ...........................................................................................19
2.4.3.Phương pháp chuyên gia ......................................................................................19
2.4.4.Phương pháp lấy mẫu ngoài hiện trường ...........................................................19

2.4.5.Phương pháp xử lý số liệu ....................................................................................20
CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .....................................................................20
3.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố đến quá trình chiết tách Anthocyanin
từ bắp cải tím..................................................................................................................20
3.2. Bài toán tối ưu .........................................................................................................24
3.3. Chiết tách Anthocyanin ở điều kiện tối ưu. ..........................................................30
3.5. Xác định khoảng đổi màu, bước nhảy chuẩn độ của anthocyanin. ....................33
3.7. Tìm điều kiện tối ưu sản xuất giấy đo pH từ Anothocyanin ...............................35
KẾT LUẬN.....................................................................................................................47

4


DANH MỤC BẢNG

Bảng 1. 1. Sự thay đổi màu của phenolphthalein .................................................................. 4
Bảng 1.2. Sự thay đổi màu của metyl da cam theo pH.......................................................... 5
Bảng 1.3. Sự thay đổi màu theo pH của metyl đỏ .................................................................. 6
Bảng 1. 4. Các anthocyanidin của anthocyanin khác nhau là do các gốc R khác nhau ..... 7
Bảng 1. 5. Thông tin dinh dưỡng có trong 100g bắp cải tím. ........................................10
Bảng 2. 1. Nhật ký lấy mẫu .................................................................................................... 18
Bảng 3. 1. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/dung môi ......................21
Bảng 3.2. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian chiết. ............................................... 22
Bảng 3.3. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi. ............................................... 23
Bảng 3.4. Ma trận thực nghiệm ............................................................................................. 25
Bảng 3.5. Ma trận trực giao cấp I ......................................................................................... 26
Bảng 3.6. Các hệ số phương trình hồi quy ........................................................................... 27
Bảng 3.7. Kết quả thí nghiệm tại tâm phương án. ............................................................... 27
Bảng 3.8. Kết quả tính hệ số tj ............................................................................................... 28
Bảng 3.9. Kết quả tính YL ...................................................................................................... 28

Bảng 3.10. Kết quả tính  j, j.bj.......................................................................................... 29
Bảng 3.11. Kết quả tính bước chuyển động và làm tròn. .................................................... 30
Bảng 3.12. Kết quả tối ưu....................................................................................................... 30
Bảng 3. 13. So sánh khả năng chỉ thị của anthocyanin và các chất chỉ thị khác .............. 32
Bảng 3.14. Kết quả xác định b ước nhảy chuẩn độ của anthocyanin ................................ 33
Bảng 3. 15. Bảng màu giấy đo pH sản xuất từ Anthocyanin .............................................. 41
5


Bảng 3. 16. Nhật ký lấy mẫu .................................................................................................. 42
Bảng 3. 17. Kết quả đo pH các mẫu nước ............................................................................ 45

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1. 1. Công thức phân tử của phenolphtalein ......................................................................... 3
Hình 1. 2. Cơ chế đổi màu của phenolphthalein............................................................................ 4
Hình 1. 3. Công thức phân tử của metyl da cam ........................................................................... 4
Hình 1. 4. Metyl da cam ............................................................................................................ 4
Hình 1. 5. Cơ chế đổi màu của Metyl da cam ............................................................................... 5
Hình 1. 6. Công thức phân tử của metyl đỏ .................................................................................. 5
Hình 1. 7. Metyl đỏ .................................................................................................................. 6
Hình 1. 8. Cơ chế thay đổi màu của chỉ thị Metyl đỏ ..................................................................... 6
Hình 1. 9. Cấu trúc cơ bản của anthocyanidin của anthocyanin ...................................................... 7
Hình 1. 10. Bắp cải tím ........................................................................................................... 12
Hình 3. 1.Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/dung môi…………………………….21
Hình 3. 2. Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của thời gian chiết ....................................................... 22
Hình 3. 3. Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi ....................................................... 24
Hình 3. 4. Ảnh hưởng của pH môi trường đến λmax ................................................................... 25
Hình 3. 5. Quy trình chiết tách Anthocyanin từ bắp cải tím .......................................................... 31
Hình 3. 6. Dung dịch Anthocyanin chiết tách ở điều kiện tối ưu ................................................... 31
Hình 3. 7. Hình Trước và sau khi chuẩn độ ................................................................................ 32

6


Hình 3. 8. Bước nhảy chuẩn độ của anthocyanin ........................................................................ 34
Hình 3. 9. Bảng màu dung dịch thay đổi theo pH từ 1 đến 12 ....................................................... 35
Hình 3. 10. So sánh màu của giấy pH ngâm trong dung dịch Anthocyanin ở các nồng độ khác nhau. 36
Hình 3. 11. So sánh màu giấy đo pH ngâm trong Anthocyanin ở các thời gian khác nhau ................ 38
Hình 3. 12. So sánh màu giấy đo pH từ Anthocyain ở các thời gian ngâm trong mẫu khác nhau ....... 39
Hình 3. 13. Giấy đo pH sản xuất từ Anthocyanin ở điều kiện tối ưu .............................................. 40
Hình 3. 14. Bảng màu giấy đo pH sản xuất từ Anthocyanin ......................................................... 41
Hình 3. 15. Mẫu nước lấy ở Hồ Hàm Nghi ................................................................................ 43
Hình 3. 16. Mẫu nước lấy ở Hồ Công viên 29-3 ......................................................................... 43
Hình 3. 17. Mẫu nước lấy ở Cuối nguồn sông Phú Lộc ............................................................... 43
Hình 3. 18. Mẫu nước lấy ở Sông Cu Đê ................................................................................... 44
Hình 3. 19. Mẫu nước lấy ở Hồ Hòa Khánh ............................................................................... 44
Hình 3. 20. Mẫu nước lấy ở Hồ Sen ĐH Sư phạm ...................................................................... 45
Hình 3. 21. Kết quả đo pH các mẫu nước .................................................................................. 45

7


MỞ ĐẦU
1. Giới thiệu về vấn đề nghiên cứu
Trong hóa học và đặc biệt là trong hóa phân tích, phản ứng chuẩn độ axit – bazo
là phản ứng vô cùng quan trọng. Vì từ phản ứng chuẩn độ này không chỉ xác định
được tính axit hay bazo của môi trường, nồng độ H+ mà còn có thể tính được pH của
môi trường – yếu tố ảnh hưởng lớn nhất đến điều kiện xảy ra phản ứng. Bên cạnh đó
trước khi làm bất cứ phản ứng phân tích nào thì việc xác định pH môi trường của mẫu
luôn cần được xếp lên hàng đầu. Nhu cầu về phản ứng chuẩn độ cũng như xác định pH

môi trường càng cao thì kéo theo nhu cầu về các chất chỉ thị màu và dụng cụ đo pH
càng cao.
Tuy nhiên hiện nay các chất chỉ thị được dùng trong phòng thí nghiệm như
phenolphtalein, metyl da cam, metyl đỏ đều là các hóa chất khó điều chế, độc hại và có
giá thành cao; còn giấy đo pH thì luôn trong tình trạng thiếu hụt do nhu cầu quá lớn,
chưa thể đáp ứng kịp thời. Trong phòng thí nghiệm, để đảm bảo các yêu cầu an toàn
tiết kiệm, thì đòi hỏi một hóa chất dùng làm chỉ thị trong chuần độ axit – bazo cũng
như dụng cụ pH nhanh, chính xác, giá thành thấp, dễ điều chế là rất quan trọng, chính
vì vậy, trong bài khóa luận tốt nghiệp “Nghiên cứu điều kiện tối ưu chiết tách
Anthocyanin từ bắp cải tím và ứng dụng làm chất chỉ thị màu trong chuẩn độ
axit – bazo, sản xuất giấy đo pH” tôi xin phép được trình bày quá trình nghiên cứu
dẫn đến kết luận đề xuất một chất chỉ thị như thế nhằm đáp ứng nhu cầu nghiên cứu và
học tập của sinh viên nghiên cứu khoa học, làm khóa luận tốt nghiệp nói riêng và hy
vọng sẽ hữu ích cho tất cả các bạn sinh viên khoa Hóa nói chung.
2. Mục tiêu của đề tài
- Tìm điều kiện tối ưu chiết tách anthocyanin từ bắp cải tím.
- Chiết tách bắp cải tìm trên điều kiện tối ưu.
- Ứng dụng là chất chỉ thị màu trong chuẩn độ axit – bazo.
- Sản xuất giấy đo pH từ Anthocyanin.
3. Tính cấp thiết của đề tài
- Qua quá trình học tập, quan sát và thu thập thông tin tôi nhận thấy có rất nhiều
nhóm sinh viên học tập cũng như nghiên cứu tại các phòng thí nghiệm của khoa Hóa
1


bên cạnh sự giúp đỡ từ nhà trường thì trong nhiều trường hợp các bạn phải tự chuẩn bị
hoặc tự mua hóa chất mà mình cần dùng. Là một trong những phản ứng chuẩn độ quan
trọng và phổ biến trong hoá học, đặc biệt là hóa phân tích, phản ứng chuẩn độ axit –
bazo, được rất nhiều sinh viên sử dụng, dẫn đến việc thiếu hóa chất chỉ thị là điều tất
yếu. Bên cạnh đó, việc thử pH môi trường cũng là điều được nhiều bạn quan tâm trong

các bài học cũng như trong các bài nghiên cứu, tuy nhiên số lượng giấy pH là có hạn,
các bạn phải dùng rất tiết kiệm hoặc phải tự mua.
- Nhờ việc tìm tòi, học hỏi những điều mới mà sách vở trên trường không thể
truyền tải hết, tôi nhận thấy việc chế tạo chất chỉ thị từ các thành phần thiên nhiên
đang rất được chú tâm nghiên cứu trên thế giới cũng như ở Việt Nam.
- Từ hai quan điểm trên tôi muốn nghiên cứu, tìm ra một chất chỉ thị từ thành
phần thiên nhiên dễ tìm, giá thành thấp, phù hợp với tình hình thực tế của khoa Hóa và
1 loại giấy đo pH rẻ, dễ sản xuất nên qua rất nhiều thí nghiệm thực nghiệm tôi đã viết
nên bài báo cáo này, rất mong nhận được sự góp ý và giúp đỡ từ quý thầy cô giáo.

2


CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1. Tổng quan một số chất chỉ thị đang được sử dụng trong chuẩn độ axit - bazơ
1.1.1. Phenolphtalein
Phenolphtalein là một hợp chất hóa học với công thức C20H14O4 .
Phenolphtalein thường được sử dụng trong chuẩn độ, nó chuyển sang không màu trong
các dung dịch có tính axit và màu hồng trong các dung dịch bazơ (pH = 8 -10).
Cơ chế đổi màu của phenolphtalein : Phenolphtalein có khoảng chuyển màu từ
pH = 8 (không màu) đến pH = 9,8 (màu tím hồng).

Hình 1. 1. Công thức phân tử của phenolphtalein

Dạng lacton: không màu

Dạng B: Muối, không màu

(pH < 8)

(pH = 8)

Dạng C: Quinon , màu hồng

Dạng D: Cacbinol, không màu
3


(pH = 8-12)

(pH > 13,5)

Hình 1. 2. Cơ chế đổi màu của phenolphthalein

Bảng 1. 1. Sự thay đổi màu của phenolphthalein

Độ pH

pH < 8

Phenolphtalein

Không màu

pH = 8-12

pH > 13,5

Không màu

1.1.2. Metyl da cam
Metyl da cam là một chất bột tinh thể màu da cam, không tan trong dung môi
hữu cơ, khó tan trong nước nguội, nhưng dễ tan trong nước nóng. Dung dịch trong
nước dùng làm chỉ thị chuẩn độ axit - bazơ; có màu hồng trong môi trường axit, vàng
da cam trong môi trường kiềm; khoảng pH chuyển màu: 3,1 - 4,4. Metyl da cam chất
hữu cơ có tính chất lưỡng tính.

Hình 1. 3. Công thức phân tử của metyl da cam

Công thức: C14H14N3NaO3S
Khối lượng phân tử: 327,33 g/mol
Mật độ: 1,28 g/cm³

Hình 1. 4. Metyl da cam

Cơ chế đổi màu của Metyl da cam
4


Màu vàng da cam

H+hay
OH-

Màu đỏ
Hình 1. 5. Cơ chế đổi màu của Metyl da cam

Bảng 1.2. Sự thay đổi màu của metyl da cam theo pH

Độ pH

Dưới 3.1

Trên 4.4

Metyl da cam
1.1.3. Metyl đỏ
Methyl đỏ là một chất nhuộm azo, có dạng tinh thể màu đỏ, một chỉ thị pH; nó có
màu đỏ ở độ pH dưới 4,4, vàng có pH trên 6,2. Methyl đỏ còn được gọi là (2- (N, Ndimetyl-4-aminophenyl) axit azobenzenecarboxylic), là một thuốc nhuộm chỉ số
chuyển màu đỏ thành dung dịch axit.
Công thức C15H15N3O2
Mật độ: 791 kg/m³.

Hình 1. 6. Công thức phân tử của metyl đỏ

5


Hình 1. 7. Metyl đỏ

Cơ chế đổi màu Methyl đỏ: giống như cơ chế đổi màu của metyl da cam, sự
thay đổi môi trường pH làm thay đổi cấu trúc từ dạng hydrazine sang dạng quinone
làm thay đổi màu dung dịch.

Hình 1. 8. Cơ chế thay đổi màu của chỉ thị Metyl đỏ

Bảng 1.3. Sự thay đổi màu theo pH của metyl đỏ
Độ pH

>6

< 4.4

Metyl đỏ

1.2. Tổng quan về Anthocyanin và tính hình nghiên cứu Anthocyanin
1.2.1. Tổng quan về Anthocyanin
1.2.1.1.

Tên gọi, cấu tạo

Anthocyanin là hợp chất gồm có gốc aglycon có màu (được gọi là
anthocyanidin hay anthocyanidol) kết hợp với các glucoside có gốc đường
glucose, galactose… Anthocyanin hòa tan trong nước còn anthocyanidin thì không tan
trong nước. Anthocyanin tham gia vào việc tạo nên đa sắc màu cho hoa quả. Đồng thời
cùng với chất tạo màu khác như clorophin, carotenoid để tạo cho hoa quả có cường độ
màu khác nhau tùy thuộc vào hàm lượng và số đồng phân của chúng.
6


Hình 1. 9. Cấu trúc cơ bản của anthocyanidin của anthocyanin

Các anthocyanidin của anthocyanin khác nhau là do các gốc R khác nhau.
Bảng 1. 4. Các anthocyanidin của anthocyanin khác nhau là do các gốc R khác nhau

Anthocyanidin

R3'

R4'

R5'

R3

R5

R6

R7

Arantinidin

-H

-OH

-H

-OH

-OH

-OH

-OH

Cyanidin

- OH

-OH

-H

-OH

-OH

-H

-OH

Delphinidin

- OH

-OH

-OH

-OH

-OH

-H

-OH

Europhinidin

-OCH3

-OH

-OH

-OH

-OCH3

-H

-OH

Luteolinidin

-OH

-OH

-H

-H

-OH

-H

-OH

Perlagonidin

-H

-OH

-H

-OH

-OH

-H

-OH

Mavildin

- 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

1.2.1.2. Tính chất vật lý
Anthocyanin tinh khiết ở dạng tinh thể hoặc vô định hình là hợp chất khá phân cực
nên tan tốt trong dung môi phân cực. 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 còn là hợp chất có nhiều hoạt tính sinh học quí như:khả năng
chống oxy hóa cao nên được sử dụng để chống lão hóa, hoặc chống oxy hóa các sản
phẩm thực phẩm, hạn chế sự suy giảm sức đề kháng; có tác dụng làm bền thành

7


mạch, chống viêm, hạn chế sự phát triển của các tế bào ung thư; tác dụng chống các
tia phóng xạ.
- Những đặc tính quí báu của anthocyanin mà các chất màu hóa học, các chất màu
khác hình thành trong quá trình gia công kỹ thuật không có được đã mở ra một
hướng nghiên cứu ứng dụng hợp chất màu anthocyanin lấy từ thiên nhiên vào
trong đời sống hàng ngày, đặc biệt trong công nghệ chế biến thực phẩm..
-Trong rau quả hàm lượng Anthocyanin liên quan đến độ đậm của màu sắc quả,
quả càng đậm thì hàm lượng anthocyanin càng cao. Anthocyanin trong thực vật
không phải là một chất thuần nhất mà là một hỗn hợp.

1.2.1.3. Tính chất đổi màu theo pH
- 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 chalcon 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540nm. Độ hấp thụ là yếu tố liên quan mật
thiết đến màu sắc của các anthocyanin chúng phụ thuộc vào pH của dung dịch,
nồng độ anthocyanin: thường pH thuộc vùng acid mạnh có độ hấp thụ lớn, nồng độ
anthocyanin càng lớn độ hấp thụ càng mạnh.
1.2.1.4. Tính chất dược liệu của anthocyanin
-Trong y học tác dụng của Anthocyanin rất đa dạng nên được ứng dụng rộng rãi:
do khả năng làm giảm tính thấm thành mạch và thành tế bào nên được sử dụng
trong trường hợp chảy máu, hoặc có nguy cơ chảy máu; do có khả năng chống oxy
hóa nên được sử dụng để chống lão hóa, hạn chế sự giảm sức đề kháng do sự suy

giảm của hệ thống miễn dịch. Nhờ có tác dụng chống tia phóng xạ nên có thể hỗ
trợ cho cơ thể sống trong môi trường có những bức xạ điện từ. Với nhiều đặc tính
8


quý báu anthocyanin còn được dùng để chống dị ứng, viêm loét do nguyên nhân
nội sinh hay ngoại sinh, kháng nhiều vi khuẩn khó tiêu diệt. Tăng chức năng chống
độc của gan, ngăn ngừa gan nhiễm mỡ và hoại tử mô gan. Điều hòa lượng
cholesterol trong máu, tránh nguy cơ tắc nghẽn, xơ vữa động mạch, phục hồi
trương lực của tim, điều hòa nhịp tim và huyết áp, điều hòa chuyển hóa canxi.
Anthocyanin là các hợp chất glycosid có khả năng dập tắt các gốc tự do như: -OH,
ROO - ..., các gốc này sinh ra trong tế bào, gây các ảnh hưởng nguy hại như biến
dị, hủy hoại tế bào, ung thư, Anthocyanin đưa các chất chống oxy hóa như
flavonoid vào cơ thể để bảo vệ tế bào, giúp ngăn ngừa các nguy cơ như xơ vữa
động mạch, tai biến mạch máu, lão hóa tổn thương do bức xạ, thoái hóa gan... Các
dẫn xuất anthocyanin tạo được phản ứng với các ion kim loại mà chính các ion kim
loại này là xúc tác cho nhiều phản ứng oxy hóa. Các dẫn xuất anthocyanin có tác
dụng tái tạo tế bào võng mạc và giúp tăng thị lực vào ban đêm. Vì vậy anthocyanin
được dùng chủ yếu để đề phòng những biến cố của xơ vữa động mạch, điều trị các
trường hợp suy yếu tĩnh mạch, những trường hợp xuất huyết như chảy máu cam,
ho ra máu, tử cung xuất huyết...
-Ngoài ra anthocyanin còn có thể có nhiều ứng dụng khác do các phản ứng đa dạng
của chúng trong các enzyme và quá trình trao đổi chất khác nhau chính vì vậy việc
quan tâm đến thực phẩm giàu anthocyanin ngày càng được tăng cường vì nó có lợi
cho sức khỏe con người.
-Qua kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến màu antho của nhiều tác giả nhận
thấy rằng: sự thay đổi màu của antho rất rõ rệt (từ đỏ sang xanh) khi chuyển từ môi
trường acid sang môi trường base. Để đánh giá khả năng ứng dụng làm chất chỉ thị
acid-base của chất màu antho, người ta đã tiến hành xác định khoảng đổi màu của
antho, độ chính xác của phép đo và ứng dụng chế tạo giấy chỉ thị phát hiện nhanh

pH môi trường mục đích cuối cùng là muốn đưa ra thị trường loại giấy chỉ thị an
toàn, phát hiện nhanh môi trường của các sản phẩm thực phẩm và dùng
anthocyanin làm chất chỉ thị áp dụng cho các trường phổ thông, là chất chỉ thị an
toàn.
Những đặc tính quí báu của anthocyanin đã mở ra một hướng nghiên cứu ứng dụng
hợp chất màu anthocyanin lấy từ thiên nhiên vào trong đời sống hàng ngày, đặc
9


biệt trong lĩnh vực hóa học xanh. Điều đó hoàn toàn phù hợp với xu hướng hiện
nay của các nước trên thế giới là nghiên cứu khai thác chất thiên nhiên để phát
triển hóa học một cách bền vững, có tính an toàn cao cho người sử dụng, giảm
thiểu và ngăn ngừa ô nhiễm tại nguồn của các chất hóa học nguy hại.
Ứng dụng của Anthocyain rất rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Hiện nay,
quá trình chiết tách Anthocyanin đã được nghiên cứu nhiều trên nhiều loại nguyên
liệu hoa củ quả khác nhau như hoa dâm bụt, quả sim, lá rau dền, lá tía tô, gạo đỏ
… với nhiều đề tài nghiên cứu ứng dụng khác nhau. Trong hóa phân tích,
Anthocyanin được nghiên cứu ứng dụng làm chất chỉ thị môi trường, chất chỉ thị
nhanh, phẩm nhuộm, sản xuất bộ test nhanh kiểm tra độ nguy hại của hàn the trong
thực phẩm…
1.2.2. Tình hình chiết tách Anthocyanin từ thiên nhiên
Anthocyanin phân bố rộng rãi trong tự nhiên, có mặt trong 27 họ thực vật, trong
hầu hết các thực vật bậc cao, thường tạo ra các màu đỏ, tím, xanh thẫm ở nhiều loại
rau, hoa, quả như hoa dâm bụt, rễ củ cải đỏ, lá tía tô, dâu tây và bắp cải tím…
Anthocyanin tích lũy chủ yếu ở trong tế bào biểu bì và hạ biểu bì thực vật, tập trung
trong không bào hoặc các túi gọi là anthocyanoplast. Nhìn chung, hàm lượng
anthocyanin trong phần lớn rau quả dao động từ 0,1 đến 1,11% hàm lượng chất khô.
Thực vật chứa anthocyanin cũng đồng thời chứa flavonoid.
Hiện nay, việc chiết tách Anthocyanin được nghiên cứu sử dụng nhiều phương
pháp lý hóa sinh khác nhau: trích ly , trích ly kết hợp với cô quay chân không, thu

nhận anthocyanin bằng phương pháp nuôi cấy tế bào bắp cải tím, . Tuy nhiên các
phương pháp trên chưa đưa ra thống nhất được điều kiện chiết tách tối ưu, vẫn còn
mâu thuẫn về phương pháp tiếp cận nghiên cứu.
1.3.

Tổng quan về bắp cải tím
- Bắp cải tím (Brassica oleracea var capitata ruba) xuất xứ từ Địa Trung Hải, hiện
nay được trồng rộng rãi khắp thế giới, thích hợp với khí hậu ôn đới.
- Thông tin dinh dưỡng của bắp cải được trình bày ở Bảng 1.5
Bảng 1. 5. Thông tin dinh dưỡng có trong 100g bắp cải tím.

10


Giá trị dinh dưỡng

100g

Vitamin A

0,116

Calo (kcal)

31

Canxi

45mg

Lipid

0,2g

Vitamin D

0IU

Cholesteron

0mg

Vitamin B12

0μg

Natri

27mg

Vitamin C

57g

Kali

243mg

Sắt

0,8mg

Cacbonhydrat

7g

Vitamin B6

0,2mg

Chất xơ

2,1g

Magie

16mg

Đường

3,8g

Protein

1,4g

- Sở dĩ bắp cải có màu tím là do có chứa lượng đáng kể anthocyanin. Bắp cải màu
tím đậm rất giàu anthocyanin polyphenols (chất chống oxy hóa, các tính năng
kháng viêm khác nhau), bổ dưỡng hơn so với bắp cải xanh. Một số nghiên cứu cho
rằng, anthocyanin có thể giúp giảm nguy cơ tim mạch, tiểu đường và một số

bệnh ung thư. Tại Việt Nam bắp cải tím được trồng nhiều ở Đà Lạt. Bằng phương
pháp tối ưu hoá thực nghiệm trong quá trình chiết tách, đã xác định được hàm
lượng antho trong bắp cải tím Đà Lạt chiếm khoảng 1,110%. Sắc tố chính được
chiết xuất từ bắp cải tím đó là cyanidin 3,5-diglucoside của hệ màu antho và có
màu sắc thay đổi rõ rệt theo pH môi trường. Trong môi trường acid nó có màu đỏ
bền và khi môi trường chuyển sang base màu của nó chuyển sang xanh và ổn định
trong thời gian dài. Đây là đặc tính rất khác so với các antho của một số nguyên
liệu khác (màu thay đổi liên tục tại pH base) như lá tía tô, quả dâu, ...
1.4.

Thực trạng phân bố, thu hoạch bắp cải tại nước ta
Bắp cải tím được trồng trong vụ đông xuân ở các tỉnh phía bắc, miền trung và

Tây Nguyên. Cải bắp thuộc nhóm rau có nguồn gốc ôn đới, nhiệt độ xuân hóa (nhiệt
độ cần thiết để phân hoá mầm hoa) là 1-10 °C trong khoảng 15-30 ngày tùy thời gian
sinh trưởng của giống.
1.4.1. Thời vụ
Ở các tỉnh phía bắc có 3 vụ trồng bắp cải chủ yếu :
11


- Vụ sớm: gieo cuối tháng 7 đầu tháng 8, trồng cuối tháng 8 và tháng 9 để thu
hoạch vào tháng 11, tháng 12.
- Vụ chính: gieo tháng 9-10, trồng giữa tháng 10 đến hết tháng 11 để thu hoạch
vào tháng 1-2 năm sau.

Hình 1. 10. Bắp cải tím

- Vụ muộn: gieo tháng 11, trồng vào giữa tháng 12 để thu hoạch vào tháng 2- 3
năm sau.

Ở Tây nguyên, có thể gieo vụ 9-10 và vụ tháng 11
1.4.2. Thời gian thu hoạch :
Sau khi trồng 90-110 ngày là có thể thu hoạch. Thu khi bắp đã cuốn chắc, chặt, mặt
bắp mịn, lá xếp phẳng và căng, gốc chuyển sang màu trắng đục hay trắng sữa, đủ tuổi sinh
trưởng để đạt chất lượng tốt nhất. Thu hoạch vào lúc sáng sớm hoặc buổi chiều.
1.4.3. Công dụng của bắp cải tím
1.4.3.1.

Ngăn ngừa ung thư

Bắp cải tím có màu sắc bắt mắt là do chứa một lượng lớn chất chống oxy hóa. Ăn
bắp cải tím giúp cơ thể chống lại các phân tử gốc tự do (free radicals) - nguyên nhân
gây ra sự tổn hại tế bào dẫn đến ung thư.
1.4.3.2.

Giảm cân

Một phần quan trọng trong kế hoạch giảm cân hoàn hảo là tăng cường ăn các loại
hoa quả và rau xanh.
Bạn nên thêm bắp cải tím vào khẩu phần ăn bởi loại rau này tạo cảm giác no.
Bắp cải tím chứa rất ít calo nhưng nhiều vitamin và khoáng chất.
1.4.3.3.

Mắt sáng
12


Có rất nhiều dưỡng chất trong bắp cải tím nhưng đáng kể nhất chính là vitamin A.
Loại vitamin này rất tốt cho mắt. Thực chất chúng là chất chống oxy hóa có khả năng
bảo vệ giác mạc và võng mạc, giúp mắt khỏe mạnh với tầm nhìn tốt.

1.4.3.4.

Tăng cường hệ miễn dịch

Một trong những cách dễ dàng nhất để tăng cường hệ miễn dịch là ăn bắp cải tím
bởi thực phẩm này chứa rất nhiều vitamin C. Không những thế, ăn bắp cải tím khi bị
cảm lạnh hay ho giúp cải thiện tình trạng rất nhiều.
1.4.3.5.

Ngăn ngừa loãng xương

Loãng xương luôn là vấn đề mà số đông người Việt Nam phải đối mặt. Bắp cải
tím chứa các khoáng chất canxi, magie và mangan giúp xương khỏe mạnh.
1.4.3.6.

Cải thiện bệnh viêm loét dạ dày

Để cải thiện tình trạng của dạ dày, hãy ăn bắp cải tím thường xuyên. Chúng có chứa
glutamine - một loại axit nổi tiếng hiệu quả trong việc giảm đau và giảm sưng tấy dạ
dày.

13


CHƯƠNG 2

NGUYÊN LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Nguyên liệu nghiên cứu
Bắp cải tím mua ở chợ Hòa Khánh và chợ Cồn, Đà Nẵng.
2.2. Dụng cụ, hóa chất

2.2.1. Dụng cụ
- Cốc thủy tinh 500ml
- Ống đong.
- Đũa thủy tinh.
- Máy xay sinh tố.
- Máy lọc chân không.
- Bình định mức 500ml.
- Máy đo quang phổ hấp thụ UV – Vis.
- Cốc thủy tinh 500ml.
- Pipet 10ml.
-Bình tam giác.
-Buret 15ml.
-Giấy lọc
-Tủ sấy
-Cân phân tích
-Giấy lọc cắt thành dải 1x4 cm
2.2.2. Hóa chất
- Etanol.
- Nước cất.
- Dung dịch chuẩn HCl 0,1N.
- Dung dịch đem chuẩn NaOH.
- Phenolphtalein.
- Metyl đỏ.
- Metyl da cam.
- Anthocyanin chiết từ bắp cải tím.
- Dung dịch HCl 0,1N.
14


- Amoniac 5%.

2.3.

Nội dung nghiên cứu

2.3.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố đến quá trình chiết tách
Anthocyanin từ bắp cải tím
Dựa vào tài liệu tham khảo, thực hiện các thí nghiệm thăm dò để chọn các yếu tố
công nghệ ảnh hưởng đến quá trình chiết tách anthocyanin từ bắp cải tím.
• Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/dung môi.
• Ảnh hưởng của thời gian chiết
• Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi.
o Kết luận: từ các kết quả thu được, kết luận có hay không sự ảnh hưởng
của từng yếu tố công nghệ đã khảo sát đến mật độ quang của anthocyanin.
2.3.2. Bài toán tối ưu
Qua khảo sát, dựa trên lý thuyết, tài liệu tham khảo và các thí nghiệm thăm dò,
sàng lọc chọn được 3 yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết tách anthocyanin từ bắp cải
tím: Tỷ lệ dung môi/nguyên liệu, thời gian ngâm và tỷ lệ dung môi. Ba yếu tố này là
các biến độc lập, điều chỉnh được; là các yếu tố định lượng và có ảnh hưởng rõ nét đến
hàm lượng anthocyanin chiết tách được.
Gọi Z1 là tỷ lệ dung môi/nguyên liệu
Z2 là thời gian ngâm
Z3 là tỷ lệ dung môi ngâm
Ta có hàm mục tiêu là mật độ quang hàm lượng anthocyanin thu được ảnh hưởng
bởi 3 yếu tố:
Y = F (Z1, Z2, Z3)
Để xác định hướng đi của đề tài và nhanh chóng tiến tới miền tối ưu, ta chọn
phương án quy hoạch trực giao cấp I.
Phương trình hồi quy:
Y = b0 + b1x1 + b2x2 + b3x3 + b12x1x2 + b23x2x3 + b13x1x3 + b123x1x2x3 (1)
Trong đó:

b0 là hệ số hồi quy
b1, b2, b3 là hệ số tuyến tính
b12, b23, b13, b123 là hệ số tương tác.
15


Theo khảo sát tìm được khoảng tuyến tính của các yếu tố ảnh hưởng:
Z1 = 60  120 (ml dung môi dùng để ngâm 5g nguyên liệu)
Z2 = 30 120 (phút)
Z3 = 0 100 (% etanol / hỗn hợp etanol + nước).
a) Dùng phương pháp ma trận trực giao cấp I để tìm phương trình hồi quy
thể hiện sự ảnh hưởng đồng thời của 3 yếu tố đến lượng Anthocyanin thu
được.
b) Dùng phương pháp leo dốc để tìm điều kiện tối ưu chiết tách
Anthocyanin từ bắp cải tím
2.3.3. Chiết tách Anthocyanin ở điều kiện tối ưu
2.3.4. Ứng dụng Anthocyanin làm chất chỉ thị màu trong chuẩn độ axit –
bazo, so sánh với các chất chỉ thị khác
2.3.5. Xác định khoảng đổi màu, bước nhảy chuẩn độ của anthocyanin
2.3.6. Lập bảng màu dung dịch thay đổi theo pH
a) Pha dãy dung dịch có pH tăng dần từ 1 đến 12
• Pha dung dịch pH 1-3: Pha từ dung dịch HCl
Công thức tính
pH= -log[H+]
- Pha dung dịch pH=1
Sử dụng ống chuẩn HCl 0,1N ta tiến hành đục các lỗ trên ống, chuyển lượng bột
rắn vào cố thủy tinh dùng nước cất tia mạnh, chuyển toàn bộ vào cốc. Dùng đũa
thủy tinh khuấy cho tan, chuyển lượng nước vào bình định mức 1000ml. Tiếp tục
tia nước vào cốc, lặp lại quá trình khuấy đếnn khi hòa tan hoàn toàn lượng chất.
Định mức tới vạch bằng nước cất.Lắc đều, để dung dịch ổn định trong khoảng 1

giờ.
- Pha dung dịch pH = 2
Pha loãng dung dịch pH = 1 10 lần thu được dung dịch có pH = 2. Lấy chính xác
10ml dung dịch HCl 0,1 N có pH = 1 cho bình định mức 100ml. Làm đầy đến
vạch bằng nước cất. Lắc đều, để dung dịch ổn định trong khoảng 1 giờ.
- Pha dung dịch pH = 3

16


Pha loãng dung dịch có pH = 2 10 lần có dung dịch có pH = 3. Lấy chính xác
10ml dung dịch HCl pH = 2 cho bình định mức 100ml. Làm đầy đến vạch bằng
nước cất. Lắc đều, để dung dịch ổn định trong khoảng 1 giờ.
• pH 4 – 6: Pha từ dung dịch CH3COOH, CH3COONa
- Pha dung dịch pH = 4
Công thức tính đệm Acetat:
pH = pka - log(CCH3COOH /C CH3COONa) (pka = 4,75)
pH = 4, tỷ lệ nồng độ tính được áp dung công thức trên suy ra Ca/Cm = 5/1, Lấy 10
ml dung dịch CH3COOH 0,1 M và 2 ml CH3COONa 0,1M chuyển toàn bộ vào cốc
thủy tinh 100 ml, lắc đều. Kiểm tra lại bằng máy đo pH, cân chỉnh dung dịch sao
cho pH = 4.
- Pha dung dịch pH = 5, tỷ lệ nồng độ tính được áp dung công thức trên suy ra
Ca/Cm = 1/2, Lấy 5 ml dung dịch CH3COOH 0,1 M và 10ml CH3COONa
0,1M chuyển toàn bộ vào cốc thủy tinh 100ml, lắc đều. Kiểm tra lại bằng
máy đo pH, cân chỉnh dung dịch sao cho pH = 5.
- Pha dung dịch pH = 6, tỷ lệ nồng độ tính được áp dung công thức trên suy ra
Ca/Cm = 1/20, Lấy 5 ml dung dịch CH3COOH 0,1 M và 100ml CH3COONa
0,1M chuyển toàn bộ vào cốc thủy tinh 100ml, lắc đều. Kiểm tra lại bằng
máy đo pH, cân chỉnh dung dịch sao cho pH = 6.
• Pha dung dịch pH = 7,sử dụng nước cất hai lần

• Pha dung dịch pH 8 – 9: Pha từ dung dịch NH4OH, NH4Cl
Công thứ tính đệm Amoni:
pH = pka + log(CNH4OH/CNH4Cl) (pka = 9,25)
- Pha dung dịch pH = 8, tỷ lệ nồng độ tính được áp dung công thức trên suy ra
CNH4OH/CNH4Cl = 1/20, Lấy 1 ml dung dịch NH4OH 0,05 M và 20ml NH4Cl
0,05M chuyển toàn bộ vào cốc thủy tinh 100ml, lắc đều. Kiểm tra lại bằng
máy đo pH, cân chỉnh dung dịch sao cho pH = 8.
- Pha dung dịch pH = 9, tỷ lệ nồng độ tính được áp dung công thức trên suy ra
CNH4OH/CNH4Cl = 1/2, Lấy 5 ml dung dịch NH4OH 0,05 M và 10ml NH4Cl
0,05M chuyển toàn bộ vào cốc thủy tinh 100ml, lắc đều. Kiểm tra lại bằng
máy đo pH, cân chỉnh dung dịch sao cho pH =9.
17


• Pha dung dịch pH = 10- 12
Công thức tính
pH=14 – log[OH-]
- Pha dung dịch pH=10
Lấy chính xác 10ml dung dịch NaOH 0,1N cho vào bình định mức 100ml. Định
mức tới vạch bằng nước cất. Lắc đều, để dung dịch ổn định trong khoảng 1 giờ.
- Pha dung dịch pH=11
Pha loãng dung dịch pH=10 10 lần thu được dung dịch có pH = 12. Lấy chính
xác 10ml dung dịch NaOH 0,1 N có pH =1 cho bình định mức 100ml. Làm đầy
đến vạch bằng nước cất. Lắc đều, để dung dịch ổn định trong khoảng 1 giờ.
- Pha dung dịch pH=12
Pha loãng dung dịch có pH = 11 10 lần có dung dịch có pH = 12. Lấy chính xác
10ml dung dịch NaOH pH =11 cho bình định mức 100ml. Làm đầy đến vạch
bằng nước cất. Lắc đều, để dung dịch ổn định trong khoảng 1 giờ.
b) Lập bảng màu dung dịch thay đổi theo pH.
2.3.7. Tìm điều kiện tối ưu sản xuất giấy đo pH từ Anothocyanin

a) Khảo sát sự ảnh hưởng của sự pha loãng dung dịch Anthocyanin
b) Khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian ngâm tẩm giấy lọc trong Anthocyanin
c) Khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian ngâm giấy pH Anthocyanin trong
dung dịch cần đo
2.3.8. Sản xuất giấy đo pH từ Anthocyanin ở điều kiện tối ưu
2.3.9. Lập bảng màu theo pH của giấy đo pH sản xuất từ Anthocyanin
2.3.10.Đo pH của một số mẫu nước bằng giấy đo pH sản xuất từ
Anthocyanin
-

Nhật ký lấy mẫu
Bảng 2. 1. Nhật ký lấy mẫu

STT Vị trí lấy mẫu

Thời gian lấy
mẫu
18

Ghi chú