Tối ưu hóa quy trình thu nhận anthocyanin từ củ dền với sự hỗ trợ của vi sóng làm chất màu trong thực phẩm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TỐI ƢU HÓA QUY TRÌNH THU NHẬN ANTHOCYANIN TỪ CỦ
DỀN VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA VI SÓNG LÀM CHẤT MÀU TRONG
THỰC PHẨM

Giảng viên hƣớng dẫn: TS. Đỗ Lê Hữu Nam
Sinh viên thực hiện:

Nguyễn Thị Kim Thƣơng

Mã số sinh viên:

57130714

Khánh Hòa – 2019


TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
BỘ MÔN KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TỐI ƢU HÓA QUY TRÌNH THU NHẬN ANTHOCYANIN TỪ CỦ

DỀN VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA VI SÓNG LÀM CHẤT MÀU TRONG
THỰC PHẨM

GVHD: TS. Đỗ Lê Hữu Nam
SVTH: Nguyễn Thị Kim Thƣơng
MSSV: 57130714

Khánh Hòa, 07/ 2019


LỜI CẢM ƠN
Đồ án là việc nghiên cứu giữa lý thuyết và thực tế. Hoàn thành một khóa luận là
rất khó đối với bản thân em. Nhƣng sau ba tháng nghiên cứu và làm việc trên phòng
thí nghiệm trƣờng Đại học Nha Trang, cùng với sự nỗ lực của bản thân và sự giúp đỡ
từ phía nhà trƣờng, thầy cô và bạn bè em đã hoàn thành khóa luận tốt nghiệp của mình.
Để có đƣợc kết quả này, trƣớc hết em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy TS.
Đỗ Lê Hữu Nam đã quan tâm giúp đỡ, hƣớng dẫn em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này
trong thời gian qua. Mặc dù công việc giảng dạy khá bận rộn nhƣng thầy vẫn thu xếp
thời gian để trao đổi, chỉ dẫn em, định hƣớng đi những ngày đầu tiên làm luận án, chia
sẻ kinh nghiệm thầy có trong suốt quá trình thực hiện đề tài.
Em cảm ơn lãnh đạo trƣờng Đại học Nha Trang, phòng thí nghiệm khu vực Công
nghệ cao, trƣờng cao đẳng kỹ thuật công nghệ Nha Trang và các khoa phòng ban đã
giúp đỡ, tạo điều kiện trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu thực hiện đồ án tốt
nghiệp.
Em cảm ơn gia đình và bạn bè đã luôn động viên, ủng hộ em trong suốt thời gian
qua.
Với điều kiện thời gian cũng nhƣ kinh nghiệm còn hạn chế, đồ án tốt nghiệp này
không thể tránh đƣợc những thiếu sót. Em rất mong đƣợc sự chỉ bảo, đóng góp ý kiến
của các thầy cô để em có thêm kiến thức làm hành trang vững chắc trong tƣơng lai.
Một lần nữa em xin chúc quý thầy cô Trƣờng Đại học Nha Trang dồi dào sức

khỏe và thành công trong công tác giảng dạy.
Em xin chân thành cảm ơn!
Nha Trang, tháng 7 năm 2019
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thị Kim Thƣơng

i


LỜI CAM ĐOAN
Em xin cam đoan các số liệu và kết quả đạt đƣợc trong khóa luận này là công
trình nghiên cứu thực tế, hoàn toàn trung thực đƣợc em làm thí nghiệm, thu thập thông
tin và trình bày. Những phần sử dụng tài liệu tham khảo trong khóa luận đã đƣợc nêu
rõ trong phần tài liệu tham khảo.
Khánh Hòa, tháng 7 năm 2019
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thị Kim Thƣơng

ii


TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

PHỤ LỤC 3

Khoa: Công nghệ Thực phẩm
PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỀ TÀI / KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

(Dùng cho CBHD và nộp cùng báo cáo ĐA/KLTN của sinh viên)
Tên đề tài: Tối ƣu hóa quy trình thu nhận anthocyanin từ củ dền với sự hỗ trợ của vi
sóng làm chất màu trong thực
Giảng viên hƣớng dẫn: Ts. Đỗ Lê Hữu Nam
Sinh viên đƣợc hƣớng dẫn: Nguyễn Thị Kim Thƣơng
Khóa:
Lần
KT

2015 – 2019
Ngày

MSSV: 57130714

Ngành: Công nghệ Thực phẩm
Nội
dung

Nhận xét của GVHD

1
2
3
4
5
6
7
Kiểm tra giữa tiến độ của Trƣởng BM
Ngày kiềm tra:
Đánh giá công việc hoàn thành:……%:

Ký tên
……………...…… Đƣợc tiếp tục:
………………………
Không tiếp tục:
…
8
9
10
11
12
13
14
15

iii


Nhận xét chung (sau khi sinh viên hoàn thành ĐA/KL):
···············································································································
···············································································································
···············································································································
···············································································································
Điểm hình thức:……/10
Đồng ý cho sinh viên:

Điểm nội dung:......./10
Đƣợc bảo vệ:

Điểm tổng kết:………/10

Không đƣợc bảo vệ:
Khánh Hòa, ngày….tháng….năm……
Cán bộ hƣớng dẫn
(Ký và ghi rõ họ tên)

iv


MỤC LỤC
Trang
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................... i
LỜI CAM ĐOAN ......................................................................................................... ii
PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CBHD ................................ ... iii
MỤC LỤC .................................................................................................................... v
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ........................................................................... ix
DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ SƠ ĐỒ ........................................................................ x
DANH MỤC BẢNG BIỂU .......................................................................................... xi
LỜI MỞ ĐẦU .............................................................................................................. 8
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN ........................................................................................ 10
1. Tổng quan về củ dền............................................................................................... 10
1.1. Khái quát về củ dền ........................................................................................... 10
1.2. Mô tả thực vật ................................................................................................... 10
1.3. Thành phần hóa học của củ dền ....................................................................... 11
1.4. Vùng Phân bố .................................................................................................... 13
1.5. Công dụng của củ dền đỏ .................................................................................. 13
2. Tổng quan về Anthocyanin .................................................................................... 16
2.1. Giới thiệu vể anthocyanin ................................................................................. 16
2.2. Phân loại anthocyanin........................................................................................ 16
2.3. Cấu trúc hóa học ................................................................................................ 17
2.4. Tính chất vật lý và hóa học của anthocyanin .................................................... 19

2.4.1. Sự hấp thụ của ánh sáng và màu sắc ............................................................ 19
2.4.2. Tính tan ......................................................................................................... 19
2.4.3. Tính không bền .............................................................................................. 19

1


2.5. Chức năng sinh học và ứng dụng của anthocyanin ............................................. 24
2.5.1. Chức năng sinh học ........................................................................................ 24
2.5.2. Ứng dụng của anthocyanin ............................................................................. 25
2.6. Tình hình nghiên cứu, khai thác và sử dụng anthocyanin tự nhiên ..................... 26
2.6.1. Tình hình trên thế giới .................................................................................... 26
2.6.2. Tình hình trong nƣớc ...................................................................................... 26
3. Tổng quan về màu thực phẩm ................................................................................ 27
3.1. Khái quát về chất màu ...................................................................................... 27
3.2. Tầm quan trọng của chất màu trong thực phẩm ............................................... 27
3.3. Phân loại chất màu thực phẩm .......................................................................... 27
3.4. Nguyên tắc sử dụng màu thực phẩm ................................................................ 32
4. Tổng quan về phƣơng pháp tách chiết.................................................................... 33
4.1. Khái niệm ......................................................................................................... 33
4.2. Một số phƣơng pháp chiết xuất thông thƣờng và hiện đại ............................... 33
4.3. Các phƣơng pháp chiết đƣợc sử dụng trong nghiên cứu ................................... 33
4.3.1. Phƣơng pháp tách chiết với sự hỗ trợ của sóng siêu âm ............................. 33
4.3.2. Phƣơng pháp tách chiết với sự hỗ trợ vi sóng .............................................. 34
4.4. Các yếu tố ảnh hƣởng tới quá trình chiết .......................................................... 35
4.4.1. Kích thƣớc nguyên liệu ................................................................................. 36
4.4.2. Dung môi chiết ............................................................................................. 36
4.4.3. Tỷ lệ dung môi/ nguyên liệu ......................................................................... 36
4.4.4. Thời gian chiết ............................................................................................... 37
4.4.5. Nhiệt độ chiết ................................................................................................ 37

4.4.6. Độ ẩm của nguyên liệu .................................................................................. 38
CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................... 39

2


1. Đối tƣợng nguyên cứu ............................................................................................ 39
1.1. Bột củ dền khô ................................................................................................... 39
1.2. Hóa chất ............................................................................................................. 41
1.3. Dụng cụ.............................................................................................................. 41
1.4. Thiết bị ............................................................................................................... 41
2. Phƣơng pháp nghiên cứu ........................................................................................ 41
2.1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát ...................................................................... 42
2.2. Khảo sát các thông số của quá trình trích ly...................................................... 42
2.3. Khảo sát ảnh hƣởng của tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi đến hàm lƣợng
anthocyanin thu đƣợc ................................................................................................... 43
2.4. Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian chiết trong với sự hỗ trợ của phƣơng pháp
siêu âm đến hàm lƣợng anthocyanin thu đƣợc ............................................................. 44
2.5. Khảo sát ảnh hƣởng của công suất của lò vi sóng đến hàm lƣợng anthocyanin
thu đƣợc ........................................................................................................................ 47
2.6. Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian vi sóng đến hàm lƣợng anthocyanin thu đƣợc
...................................................................................................................................... 48
2.7. Phƣơng pháp tối ƣu bằng bề mặt đáp ứng ........................................................ 49
3. Các phƣơng pháp phân tích .................................................................................... 50
3.1. Phƣơng pháp quang phổ hấp thụ UV-Vis ........................................................ 50
3.2. Xác định hàm lƣợng anthocyanin tổng có trong nguyên liệu .......................... 50
4. Phƣơng pháp xử lý số liệu ...................................................................................... 51
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ..................................... 52
1. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi đến hàm lƣợng
anthocyanin thu đƣợc ................................................................................................... 52

2. Kết quả khảo sát thời gian tách chiết với sự hỗ trợ của siêu âm đến hàm lƣợng
anthocyanin thu đƣợc ................................................................................................... 53
3. Kết quả khảo sát công suất của vi sóng đến hàm lƣợng anthocyanin thu đƣợc ..... 54
3


4. Kết quả khảo sát thời gian vi sóng với công suất 90w ........................................... 55
5. Kết quả ứng dụng phƣơng pháp đáp ứng bề mặt (RSM) để thực hiện quá trình tối
ƣu hóa thu nhận bột màu anthocyanin .......................................................................... 56
6. Thu nhận bột màu chứa anthocyanin bằng sấy phun sƣơng................................... 60
7. Kết quả phân tích hóa học của bột màu anthocyanin ............................................. 61
8. Kết quả kiểm tra sinh học của bột màu anthocyanin .............................................. 62
9. Quy trình tối ƣu hóa................................................................................................ 63
CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN .................................................... 64
1. KẾT LUẬN ............................................................................................................ 64
2. KIẾN NGHỊ ............................................................................................................ 64
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................ 65
PHẦN PHỤ LỤC ......................................................................................................... 67
Phụ lục 1. Bảng ảnh hƣởng của tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi đến hàm lƣợng
anthocyanin chiết đƣợc ................................................................................................. 67
Phụ lục 2. Bảng ảnh hƣởng của thời gian siêu âm đến hàm lƣợng anthocyanin chiết
đƣợc .............................................................................................................................. 68
Phụ lục 3. Bảng ảnh hƣởng của công suất vi sóng đến hàm lƣợng anthocyanin chiết
đƣợc .............................................................................................................................. 69
Phụ lục 4. Bảng ảnh hƣởng của thời gian vi sóng đến hàm lƣợng anthocyanin chiết
đƣợc .............................................................................................................................. 70
Phụ lục 5. Kết quả thu đƣợc hàm lƣợng anthocyanin từ giải pháp tối ƣu hóa ............. 71
Phụ lục 6. Giấy chứng nhận phân tích hóa học ............................................................ 72
Phụ lục 7. Giấy chứng nhận phân tích sinh học ........................................................... 73
Phụ lục 8. Một số thiết bị sử dụng trong nghiên cứu ................................................... 74

4


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Viết tắt

Tiếng anh

Tiếng việt

UV-Vis
nm

Ultraviolet-Visible
Nanometer

Tử ngoại-khả kiến
Nanomet

VSATTP

Hygiene and food safety

Vệ sinh an toàn thực phẩm

pH

Hydrogen power

Chỉ số đo độ hoạt động

UAE

Ultrasound assisted extraction

Siêu âm

MAE

Microwave assisted extraction

Vi sóng

SFE

Supercritical fluid extraction

Chiết lỏng siêu tới hạn

UHF

Ultra high frequency

Tần số cực cao

g/ml

Gram/ mililit

Gram/mililit

g/kg

Gram/kilogram

Gram/kilogram

RSM

Response surface methodology

Phƣơng pháp bề mặt đáp ứng

5


DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ SƠ ĐỒ

Hình 1.1. Cây củ dền ........................................................................................... 3
Hình 1.2. Củ dền tròn và củ dền dài .................................................................... 4
Hình 1.3. Một số sản phẩm đƣợc chế biến từ củ dền .......................................... 7
Hình 1.4. Bột củ dền đƣợc ứng dụng để làm thuốc ............................................. 8
Hình 1.5. Cấu trúc cơ bản của anthocyanin ......................................................... 10
Hình 1.6. Sự thay đổi cấu trúc phân tử và màu sắc của anthocyanin theo pH .... 13
Hình 1.7. Sự biến đổi của Anthocyanin 3,5 – di glucoside tại pH 3,7 ................ 15
Hình 1.8. Hình ảnh chuẩn bị nguyên liệu để làm bột củ dền............................... 34
Hình 1.9. Bột màu anthocyanin thu đƣợc sau quá trình sấy phun sƣơng ............ 56
Sơ đồ 1. Quy trình chuẩn bị bột nguyên liệu từ củ dền ....................................... 32

Sơ đồ 2. Quy trình bố trí thí nghiệm xác định ảnh hƣởng của nguyên liệu/ dung
môi chiết .............................................................................................................. 35
Sơ đồ 3. Quy trình bố trí thí nghiệm xác định thời gian của phƣơng pháp siêu âm
.............................................................................................................................. 37
Sơ đồ 4. Quy trình bố thí thí nghiệm xác định ảnh hƣởng của công suất lò vi sóng
.............................................................................................................................. 39
Sơ đồ 5. Quy trình bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng của thời gian vi sóng . 40
Sơ đồ 6. Biểu đồ thể hiện giá trị thực nghiệm và sự phân bố ngẫu nhiên của 17
thí nghiệm ............................................................................................................ 42
Sơ đồ 7: Quy trình tối yếu hóa thu nhận bột màu chứa Anthocyanin từ củ dền với
sự hỗ trợ của vi sóng ............................................................................................ 57

6


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Thành phần hóa học trong 100 gam của củ dền ------------------------- 12
Bảng 1.2: Các nhóm chính trong các anthocyanid [8] ------------------------------ 11
Bảng 1.3: Bảng một số chất màu tự nhiên [6] ---------------------------------------- 21
Bảng 1.4: Một số chất màu tự nhiên thông dụng [6] -------------------------------- 22
Bảng 1.5: Bảng một số chất màu nhân tạo [6] ---------------------------------------- 24
Bảng 1.6: Liều lƣợng sử dụng một số chất màu vô cơ [6] -------------------------- 25
Bảng 1.7. Bố trí thí nghiệm của phần mềm DX6.net và kết quả hàm lƣợng
anthocyanin thu đƣợc -------------------------------------------------------------------- 51
Bảng 1.8. Giải pháp tối ƣu của hóa của phần mềm DX6.net ----------------------- 53
Bảng 1.9. Kết quả thu đƣợc hàm lƣợng anthocyanin từ giải pháp tối ƣu hóa ---- 54
Bảng 1.10. Kết quả thu đƣợc hàm lƣợng anthocyanin từ giải pháp tối ƣu hóa -- 55
Bảng 1.11. Phân tích hóa học của bột màu anthocyanin ---------------------------- 56
Bảng 1.12. Phân tích vi sinh của bột màu anthocyanin ----------------------------- 57
Biểu đồ 1: Ảnh hƣởng của tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi ( g/ml ) đến hàm lƣợng

anthocyanin thu đƣợc -------------------------------------------------------------------- 45
Biểu đồ 2: Ảnh hƣởng của thời gian chiết suất của siêu âm đến hàm lƣợng
anthocyanin thu đƣợc -------------------------------------------------------------------- 47
Biểu đồ 3. Kết quả khảo sát công suất của vi sóng đến hàm lƣợng anthocyanin
thu đƣợc ------------------------------------------------------------------------------------ 48
Biểu đồ 4: Ảnh hƣởng của thời gian vi sống ở công suất 90w đến hàm lƣợng
anthocyanin thu đƣợc -------------------------------------------------------------------- 50
Biểu đồ 5. Biểu đồ thể hiện giá trị thực nghiệm và sự phân bố ngẫu nhiên của 17
thí nghiệm --------------------------------------------------------------------------------- 52
Biểu đồ 6. Biểu đồ đáp ứng bề mặt của sự tối ƣu bằng DX6 ---------------------- 52
7


LỜI MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Hiện nay trong đời sống con ngƣời vẫn còn sử dụng các chất màu tổng hợp với
mức độ an toàn đối với sức khỏe không cao. Do đó, việc nghiên cứu các chất màu tự
nhiên thu hút sự quan tâm của nhiều nhà khoa học.
Ở Việt Nam nguồn nguyên liệu rau, củ, quả rất đa dạng và phong phú nhƣng
chƣa đƣợc nghiên cứu, ứng dụng có hiệu quả cao.
Hợp chất Anthocyanin có nhiều trong các loại thực vật, tạo nên màu sắc khác
nhau cho rau, củ, quả. Chúng không những có màu sắc đẹp mà còn mang lại nhiều tính
chất dƣợc lý có lợi cho sức khỏe của con ngƣời.
Tuy nhiên, mỗi loại thực vật chứa hợp chất Anthocyanin có cấu trúc khác nhau
dẫn đến màu sắc khác nhau.Đồng thời, ở nƣớc ta việc tách chiết chất màu từ củ dền đỏ
vẫn chƣa đƣợc nghiên cứu, mặc dù trong thành phần củ dền có chất này. Để tận dụng
một phần về chất màu Anthocyanin có trong củ dền tôi chọn đề tài “ Tối ƣu hóa quy
trình thu nhận Anthocyanin từ củ dền với sự hỗ trợ của vi sóng làm chất màu
trong thực phẩm”
2. Mục tiêu

Tách anthocyanin từ củ dền
Sấy phun thu đƣợc bột màu anthocyanin
3. Nội dung nghiên cứu
Xử lý củ dền tƣơi, thu nhận bột củ dền khô, bảo quản để làm nguyên liệu cho các
nghiên cứu tiếp theo.
Khảo sát các yếu tố nhiệt độ, thời gian vi sóng, công Suất siêu âm, thời gian siêu
âm đến quá trình trích ly.
Ứng dụng phƣơng pháp đáp ứng bề mặt (RSM) để thực hiện quá trình tối ƣu hóa
thu nhận bột màu chứa anthocyanin.
Kiểm tra chất lƣợng ( chỉ tiêu vi sinh, kim loại nặng) của bột màu anthocyanin.
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn đề tài
8


Ý nghĩa khoa học: Đƣa ra quy trình tối ƣu hóa thu nhận Anthocyanin từ củ dền
với sự hỗ trợ của vi sóng.
Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả nghiên cứu của đề tài có thể ứng dụng để thử nghiệm
chế biến trong thực phẩm để có lợi cho sức khỏe con ngƣời hơn.

9


CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN
1. Tổng quan về củ dền
1.1.


Khái quát về củ dền [16]
Tên gọi:

-

Tên gọi khác: Cây củ dền đỏ

-

Tên tiếng anh: common beetroot

-

Tên khoa học: Beta vulgaris var.rubra (L) Moq

-

Tên đồng nghĩa: Beta vulgaris L.subsp.vulgaris



Phân loại:
-

Bộ (ordo): Cẩm Chƣớng (Caryophyllales)

-

Họ (familia): Rau dền (Amaranthaceae)

-

Chi (genus): Củ cải ngọt (Beta)

-

Loài (species): Beta vulgaris

-

Phân loại (subspecies): Beta vulgaris var.rubra

Hình 1.1. Cây củ dền

1.2.

Mô tả thực vật

Củ dền có hai màu: màu tím than và màu đỏ thẫm, vỏ đen xù xì. Trong tự nhiên
cũng có hai dạng củ: Củ dền dài và củ dền tròn. Khi cắt ngang củ thấy ruột củ có nhiều
khoang đậm nhạt khác nhau tạo thành các vòng tròn đồng tâm. Sở dĩ dền có màu đỏ là

10


nhờ hợp chất hỗn hợp tự nhiên betacyanin (đỏ) và betaxanthin (tím) cấu thành từ hóa
tính thực vật [17].

Hình 1.2. Củ dền tròn và củ dền dài

- Cây củ dền là loại cây thân thảo một năm
- Thân: Thân đứng có vằn, ít phân nhánh. Cao 40 – 50 cm
- Rễ: Cây có rễ phong thành củ nạc, ngọt, màu đỏ thẫm hoặc màu tím than

- Lá: Lá mọc so le, có cuồng, có phiến hình trứng, mùa lục, có mép lƣợn sóng,
phiến lá phẳng, mép lá nhẵn hoặc gân nhẵn
- Hoa: Hoa màu lục nhạt, mọc thành bông khá dài. Hoa mọc ở các phần trên của
cành, không có lá bắc, lƣỡng tính, hợp nhất tại gốc và rụng cùng nhau khi quả bế chín.
Nhị hoa, đính quanh bầu; các chỉ nhị hình dùi; bao phấn thuôn dài. Núm nhụy 2 hay
(3-5) núm , bề mặt núm nhụy có nhũ.
- Hạt: Hạt nằm ngang, hình cầu hơi thuôn; vỏ hạt dày, bóng, rời khỏi vỏ quả; nội

nhũ hình khuyên hoặc gần hình khuyên, ngoại nhũ nhiều [16].
1.3.

Thành phần hóa học của củ dền

11


Bảng 1.1. Thành phần hóa học trong 100 gam của củ dền[17]

Vitamin
Thông tin dinh dƣỡng cơ bản

Khoáng chất

Loại

Số lƣợng

Nhu cầu hằng ngày

Loại

Số lƣợng

Nhu cầu hằng ngày

calo

180 KJ (43 kcal)

Vitamin A

2 µg

0%

canxi

16 µg

2%

Nƣớc

87.58 g

Vitamin C

4,9 mg

6%

Sắt

0,8 mg

10%

Protein

1.17 g

Vitamin D

0 µg

-

Magie

23 mg

6%

cacbonhydrate

9.56 g

Vitamin E

0,04 mg

0%

Phôt pho

40 mg

6%

Đƣờng

6.76 g

Vitamin K

0.2 µg

0%

Kali

325 mg

7%

Chất xơ

2.8 g

Vitamin B1

0,031 mg

3%

Natri

78 mg

5%

Chất béo

0,2 g

Vitamin B2

0,04 mg

3%

Kẽm

0,35 mg

3%

Bão hòa

0,03 g

Vitamin B3

0,334mg

2%

Đòng

0,08 mg

8%

Bão hòa đơn

0,03 g

Vitamin B5

0,155mg

3%

Mangan

0,33 mg

14%

Bão hòa đa

0,06 g

Vitamin B6

0,067mg

5%

Selen

0,7 µg

1%

Omega- 3

0,01 g

Vitamin B12

0 µg

-

Omega- 6

0,06 g

folate

109 µg

27%

choline

6 mg

1%

12

Ghi chú: Tỷ lệ % so với nhu cầu hằng ngày của ngƣời lớn
Theo phân tích của Bộ Nông Nghiệp Hoa Kỳ ( USDA)


1.4.

Vùng Phân bố

Chi củ cải ngọt (Beta L) có khoảng 20 loài có nguồn gốc ở vùng bờ biển Địa
Trung Hải, vùng bờ biển Đại Tây Dƣơng của Châu Âu (từ Hy Lạp đến Syria), Cận
Đông và các bộ phận của Châu Á bao gồm Ấn Độ. Chi này bao gồm các loại cây lâu
năm hoặc hai năm một lần (hiếm khi) [16].
Củ dền hay củ cải đƣờng (Beta vulgaris) đƣợc ngƣời Pháp đƣa vào trồng thử ở
trên vùng đất cát pha ở Tỉnh Ninh Bình nhƣng kém phát triển.
Sau đó ngƣời Pháp đem trồng ở Đà Lạt, cây mọc và phát triển tốt. Trồng để lấy
củ làm rau ăn, vừa làm thuốc. Lá và hạt cũng đƣợc sử dụng, lá thu hái quanh năm để
dùng tƣơi, hạt thì lấy ở quả già [19].

1.5.

Công dụng của củ dền đỏ

Củ dền đƣợc dùng làm rau ăn củ với nhiều cách chế biến khác nhau:[18]
 Củ dền xay đƣợc dùng làm nƣớc sinh tố giải khát
 Củ dền đƣợc dùng để làm rau ăn sống trong các món salad củ
 Củ dền thái mỏng để bóp gỏi, gói thịt nƣớng
 Củ dền xào với nhiều món thịt hoặc món chay
 Củ dền nấu canh, nấu súp
 Củ dền bằm hoặc xắt nhỏ để tạo màu cho các món xào, nấu
 Củ dền đƣợc sử dụng làm mỹ phẩm làm đẹp nhƣ: son, mặt nạ,…
 Củ dền là nguyên liệu để sản xuất mứt dền, hoạt tạo màu sắc cho thực
phẩm
 Củ dền làm thuốc để chữa bệnh [15]

13


Hình 1.3. Một số sản phẩm được chế biến từ củ dền

 Củ dền dùng để làm thuốc [16]:
Theo Đông y
- Củ dền vừa là loại rau giàu chất dinh dƣỡng, vừa là loại rau có nhiều tác dụng
tốt nhất cho sức khỏe.
- Các nhà thảo dƣợc phân tích các hoạt tính sinh học của củ dền và thấy đƣợc khả
năng ngăn ngừa trị tim mạch và ung thƣ hiệu quả. Trong đó, hóa chất thực vật chiếm
tối đa là chất xơ giúp hạ cholesterol, chống oxy hóa nên củ dền đƣợc xem là trợ thủ
đắc lực bảo vệ tim mạch. Nó còn bảo vệ gan tối ƣu nhờ chất betaine hỗ trợ cho ngƣời
già suy yếu, mất sức, giải thể mỡ, chống uể oải, mệt mỏi.

- Củ dền còn có giá trị dinh dƣỡng cao, nếu mỗi tuần hai lần ăn củ dền luộc, chất
sắt, axit folic, calcium, vitamin C, A, B6 và các nguyên tố vi lƣợng khoáng chất nhƣ
kali, phospho, magiê trong củ dền sẽ giúp cơ thể tăng sức bền, thƣ thái thần kinh (do
đƣợc kích hoạt chất serotonin vốn là chất bổ thần kinh).
- Ngƣời ta thƣờng dùng củ dền cắt nhỏ phơi khô và nghiền ra thành bột đựng vào
trong hộp gỗ để dùng cho ngƣời già. Củ dền là loại rau bổ dƣỡng và tạo năng lƣợng
kích thích ăn ngon miệng, giải nhiệt và lợi tiểu. Nó là loại thuốc tốt cho những ngƣời
thiếu ngủ, cho ngƣời bệnh thần kinh, bệnh lao và cả bệnh ung thƣ, cũng rất bổ ích khi
có bệnh dịch cúm. Không dùng cho ngƣời bệnh đái tháo đƣờng.

14


Hình 1.4. Bột củ dền được ứng dụng để làm thuốc

- Ngƣời La Mã cổ đại có nhiều kinh nghiệm dùng củ dền để điều trị bệnh táo bón
và bệnh sốt. Trong sách ẩm thực cổ đại La Mã Apicius cho biết món súp nấu với củ
dền đƣợc dùng nhƣ một bài thuốc nhuận tràng.
- Nhà y học cổ đại Hy Lạp Hippocrates (460 -370 trƣớc công nguyên) đƣợc xem
nhƣ cha đẻ của y học phƣơng Tây đã khuyên dùng lá của cây dền đắp vết thƣơng cho
các binh tƣớng bị nạn trong chiến trận.
- Từ thời Trung Cổ, củ dền đã đƣợc sử dụng trong điều trị nhiều loại bệnh, đặc
biệt là các bệnh liên quan đến tiêu hóa và máu.
- Platina (1421- 1481), nhà văn thời phục hƣng ngƣời Ý trong tác phẩm của ông
có nói về việc nên dùng củ dền để khử mùi trong hơi thở của ngƣời ăn tỏi.
Theo Tây y
- Củ dền có phân tử sắc tố betanin, chất này có tác dụng chống oxy hóa, củ dền
đƣợc khuyên dùng ở Châu Âu trong nhiều thế kỷ qua.

15

- Nƣớc củ dền đỏ đã đƣợc chứng minh là giúp giảm cao huyết áp. Nó có tác dụng
đối vớ 25% dân số thế giới trong độ tuổi trƣởng thành và là một nhân tố quan trọng
trong việc ngăn ngừa bệnh tim mạch và bệnh đột quỵ.
- Kết quả nghiên cứu của các chuyên gia Bệnh viện Barts (London) và trƣờng đại
học Y Khoa London cho thấy, mỗi ngƣời uống 500ml nƣớc ép củ dền đỏ thì sau 24 giờ
sẽ có tác dụng giảm cao huyết áp rất tốt. Hầu hết chúng ta không thích uống các loại
nƣớc uống màu đỏ vào buổi sáng nhƣng các nghiên cứu lại cho thấy sẽ rất tốt cho sức
khỏe nếu bạn thêm nƣớc ép củ dền vào trong khẩu phần ăn hằng ngày của mình.
- Tuy nhiên trong củ dền giống củ cải đƣờng đều có chứa axit oxalic, muối
oxalate trong củ dền có liên quan đến sự hình thành sỏi thận. Do đó không nên lạm
dụng ăn nhiều củ dền cũng nhƣ củ cải đƣờng.
2. Tổng quan về Anthocyanin
2.1.

Giới thiệu vể anthocyanin

- Anthocyanin thuộc một trong những nhóm chất màu tự nhiên flavonoid tan
trong nƣớc lớn nhất trong thế giới thực vật. Thuật ngữ Anthocyanin bắt nguồn từ tiếng
Hy Lạp, trong đó Anthocyanin là sự kết hợp giữa Anthos – nghĩa là hoa và Kyanos –
nghĩa lá xanh. Tuy nhiên, không chỉ có màu xanh, Anthocyanin còn mang đến cho
thực vật nhiều màu sắc khác nhƣ màu hồng, đỏ, cam và các màu trung gian khác.
- Trong các chất màu có nguồn gốc tự nhiên thì Anthocyanin là họ màu phổ biến

nhất tìm thấy đƣợc trong một số loại rau, hoa, quả, hạt có màu từ đỏ đến tím nhƣ: quả
nho, quả dâu, bắp cải tím, lá tía tô, đậu đen, quả cà tím, gạo nếp than, gạo đỏ... Hàm
lƣợng anthocyanin trong các loài thực vật là tƣơng đối lớn. Tuỳ vào số lƣợng và tỷ lệ
khác nhau trong rau, quả, hoa và các bộ phận khác nhau của thực vật làm cho chúng
cho nhiều màu sắc khác nhau. Ví dụ: Hàm lƣợng anthocyanin trong blackberry

khoảng 1,15 g/kg, còn trong đậu đỏ và đậu đen lên đến 20 g/kg [8].
2.2.

Phân loại anthocyanin

 Có 4 loại anthocyanin là pelacgonidin, xianidin, denfinidin và apigenidin.
 Các chất màu đỏ tự nhiên khác là Anthocyanin E163, Betaine E162, chất
nhuộm màu eno E163 ii và Carmin E120 [5]
 Anthocyanin E163 từ các nguyên liệu khác nhau nhƣ: quả phúc bồn tử
16


đen, quả nho, quả cơm cháy, quả thanh lƣơng trà..., sử dụng tốt nhất ở pH <4.
 Betanin E162 hay là nƣớc ép củ cải đỏ cô đặc có khả năng nhuộm màu
tốt nhất tại pH 3.5 - 5.0, ứng dụng chủ yếu trong chế biến các sản phẩm sữa và sản
xuất đƣờng.
 Chất nhuộm màu eno E163 ii từ nƣớc ép quả nho đỏ và quả cơm cháy,
trong môi trƣờng axit tạo ra màu đỏ, còn trong môi trƣờng trung tính và kiềm tạo ra
màu xanh.
 Carnin E120 đƣợc chiết suất từ một loại côn trùng đặc biệt có tên gọi là
Coccus Sactic sống trên cây xƣơng rồng mọc nhiều ở Nam Mỹ và Châu Phi, E120 sử
dụng rất tốt cho các sản phẩm sữa và thịt, nồng độ tốt nhất là từ 0,005 đến 0,025%.
2.3.

Cấu trúc hóa học

Anthocyanin là những glycosid do gốc đƣờng kết hợp với gốc aglycon có màu
(anthocyanin). Các anthocyanidin khi mất hết nhóm đƣờng đƣợc gọi là anthocyanin
hay aglycon. Mỗi anthocyanin có thể bị glycosyl hóa acylate bởi các loại đƣờng và các
acid khác tại các vị trí khác nhau. Vì thế lƣợng anthocyanin lớn hơn anthocyanidin từ

15- 20 lần. Aglycon của chúng có cấu trúc cơ bản đƣợc mô tả nhƣ sau [8]:

Hình 1.5. Cấu trúc cơ bản của anthocyanin

Các gốc đƣờng có thể đƣợc gắn vào vị trí 3, 5, 7 thƣờng đƣợc gắn vào vị trí 3 và
5 còn vị trí 7 rất ít. Phân tử anthocyanin gắn đƣờng vào vị trí 3 gọi là monoglycosid, ở
vị trí 3 và 5 gọi là diglycosid. Sự khác biệt giữa chúng là số lƣợng các nhóm hydro hóa,
bản chất và số lƣợng các gốc đƣờng liên kết với cấu trúc của chúng. Đến nay có những
báo cáo của 500 anthocyanin khác nhau và 23 anthocyanidin. Các aglycon của

17


anthocyanin khác nhau chính là do các nhóm gắn vào vị trí R1 và R2 thƣờng là nhóm H, - OH hoặc – OCH3.
Bảng 1.2. Các nhóm chính trong các anthocyanid [5]

Anthocyanidin

R1

R2

R3

R4

R5

R6

R7

Màu

Chỉ số E

sắc
Apigeninidin

-H

-OH

-H

Aurantinidin

-H

-OH

-H

-H

-OH

-H

-OH

Cam

-OH -OH -OH -OH

Cam

Capensinidin -OCH3 -OH -OCH3 -OH -OCH3 -H

-OH

Đỏ hơi
xanh

Cyanidin

-OH

-OH

-OH -OH

-H

-OH

Tím đỏ

E163a

Delphinidin

-OH

-OH -OH -OH -OH

-H

-OH

Tím,

E163b

-H

xanh
Europinidin -OCH3 -OH -OH -OH -OCH3 -H

-OH

Đỏ hơi
xanh

Hirsutidin

-OCH3 -OH -OCH3 -OH -OH

-H -OCH3

Đỏ hơi
xanh

Luteolinidin

-OH

-OH

-H

Pelargonidin

-H

-OH

-H

-H

-OH

-H

-OH

Cam

-OH -OH

-H

-OH

Cam,

E163d

Đỏ cam
Peonidin

-OCH3 -OH

-H

-OH -OH

-H

-OH

Tím đỏ

E163e
E163f

Petunidin

-OH

-OH -OCH3 -OH -OH

-H

-OH

Tím

Pulchellidin

-OH

-OH -OH -OH -OCH3 -H

-OH

Đỏ hơi
xanh

Rosinidin
Triacetidin

-OCH3 -OH
-OH

-H

-OH -OH

-OH -OH
-H

18

-OH

-H -OCH3

Đỏ

-H

Đỏ

-OH


2.4.

Tính chất vật lý và hóa học của anthocyanin

Anthocyanin tinh khiết ở dạng tinh thể hoặc vô định hình là tập hợp chất khá
phân cực nên tan tốt trong dung môi phân cực. Anthocyanin hòa tan tốt trong nƣớc và
trong dịch bão hòa. Khi kết hợp với đƣờng là cho phân tử anthocyanin hòa tan hơn.
Màu sắc anthocyanin thay đổi phụ thuộc vào nhiệt độ, các chất màu và nhiều yếu
tố khác,… Khi tăng số lƣợng các nhóm OH ở vòng benzene càng cao thì màu càng
xanh đậm. Mức độ methyl hóa các nhóm OH ở vòng benzene càng cao thì càng đỏ.
Nếu nhóm OH ở vị trí thứ ba kết hợp với các gốc đƣờng thì màu sắc cũng sẽ thay đổi
theo số lƣợng các gốc đƣờng đƣợc tính vào nhiều hay ít [9].

Một số thông số vật lý của anthocyanin [5]:
Bƣớc sóng hấp thụ: λ = 520-617 nm
Trọng lƣợng phân tử ( molecular weight ): 433.39 (g.mol-1 )
Hệ số hấp thụ phân tử: ε = 15600 (L.mol-1.cm-1)
2.4.1. Sự hấp thụ của ánh sáng và màu sắc
Các anthocyanin có cấu trúc đơn giản thƣờng hấp thụ cực đại trong vùng bƣớc
sóng từ 500- 540 nm, tạo ra màu sắc từ đỏ đến tím hồng hay tím xanh [9].
Ngoài ra, màu sắc của các anthocyanin còn đƣợc quyết định bởi cấu trúc phần
glucosyl hóa, nhiệt độ, ánh sáng, pH dung dịch và sự tổ hợp màu.
2.4.2. Tính tan
Anthocyanin là hợp chất khá phân cực do phân tử chứa nhóm chức phân cực (-H,
-OH, -OCH3 ) nên tan tốt trong dung môi phân cực nhƣ nƣớc, metanol, axeton,
etanol,…[9]
2.4.3. Tính không bền
So với đa số các chất màu tự nhiên, anthocyanin là chất màu có độ bền kém hơn,
nó chỉ thể hiện tính bền trong môi trƣờng acid. Ngoài ra, nó có thể phân hủy tạo dạng
không màu và sản phẩm cuối cùng của sự phân hủy có dạng màu nâu cộng với những
sản phẩm không tan [9].
Độ bền của anthocyanin đƣợc quyết định bởi nhiều yếu tố bao gồm cấu trúc phân
tử, nồng độ anthocyanin, pH, nhiệt độ, cƣờng độ và bản chất bức xạ ánh sáng chiếu

19