Nghiên cứu quy trình chiết tách chất màu tự nhiên từ hoa đậu biếc (CLITORIA TERNATEAN) và ứng dụng trong chế biến một số thực phẩm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU

KHOA CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT – NÔNG NGHIỆP CÔNG NGHỆ CAO

BÁO CÁO ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CHIẾT TÁCH CHẤT MÀU TỰ NHIÊN TỪ HOA ĐẬU BIẾC
(CLITORIA TERNATEAN) VÀ ỨNG DỤNG TRONG
CHẾ BIẾN MỘT SỐ THỰC PHẨM.

Chủ nhiệm: TS. Nguyễn Thị Tuyết
Phối hợp: ThS. Trần Thị Duyên

BÀ RỊA-VŨNG TÀU - NĂM 2020


THÔNG TIN CHUNG CỦA ĐỀ TÀI
Tên đề tài : Nghiên cứu quy trình chiết tách chất màu tự nhiên từ hoa đậu biếc
(Clitoria ternatean) và ứng dụng trong chế biến một số thực phẩm.
Mã số:
Chủ nhiệm đề tài: TS. Nguyễn Thị Tuyết
Danh sách cán bộ tham gia chính:
STT

Họ và tên

Học vi

Chức danh

Đơn vị công tác

1

Trần Thị Duyên

Thạc sỹ

Giảng viên

Trường Đại học Bà Rịa – Vũng
Tàu

Nội dung chính: Nội dung nghiên cứu đề tài bao gồm:
 Xây dựng quy trình trích ly anthocyanin từ hoa đậu biếc
 Khảo sát sự ảnh hưởng của pH đến màu và độ bền màu của anthocyanin
 Khảo sát sự ảnh hưởng tỷ lệ dung môi đến khả năng trích ly anthocyanin
 Khảo sát sự ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng trích ly anthocyanin
 Khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian đến khả năng trích ly anthocyanin
 Nghiên cứu tính kháng khuẩn và ứng dụng chất màu tự nhiên anthocyanin
vào một số thực phẩm.
Kết quả đạt được:
Đề tài tiến hành khảo sát được một số yếu tố tối ưu trong quá trình trích ly
chất màu tự nhiên anthocyanin từ hoa đậu biếc. Tiến hành trích ly với tỉ lệ nguyên
liệu và dung môi (hoa đậu biếc: etanol) là 1:10, tại nhiệt độ 60oC trong thời gian 2h.
Khảo sát ứng dụng của bột hoa đậu biếc vào một số loại thực phẩm và tính
kháng khuẩn của bột đối với vi khuẩn lactic và nấm men:
 Bột khi ứng dụng vào thực phẩm có màu xanh biếc rất bắt mắt.
 Bột không có tính kháng khuẩn nên sử dụng được trong thực phẩm có chứa
vi khuẩn lactic và nấm men.
Thời gian nghiên cứu: Từ 12/2018 – 7/2020

CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI
(Ký và ghi rõ họ tên)

ii


MỤC LỤC
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT……………………………………………………….v
DANH MỤC HÌNH ...................................................................................................vi
DANH MỤC BẢNG ..................................................................................................ix
LỜI MỞ ĐẦU .............................................................................................................1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU .....................................................................4
1.1.

Hoa đậu biếc .............................................................................................. 4

1.1.1.

Tên khoa học và mô tả ........................................................................4

1.1.2.

Phân bố ................................................................................................ 5

1.1.3.

Công dụng ...........................................................................................5

1.1.4.

Thành phần hóa học của hoa đậu biếc.................................................6

1.2.

Tổng quan về chất màu thực phẩm ............................................................8

1.2.1.

Tầm quan trọng của chất màu trong chế biến thực phẩm ...................8

1.2.2.

Vai trò chất màu thực phẩm ................................................................ 8

1.2.3.

Phân loại chất màu thực phẩm ............................................................9

1.3.

Giới thiệu về chất màu anthocyanin ........................................................11

1.3.1.

Khái niệm vế chất màu anthocyanin .................................................11

1.3.2.

Cấu trúc hóa học của Anthocyanin ...................................................11

1.3.3.

Tính chất vật lý và hóa học của các anthocyanin .............................. 14

1.3.4.

Khái niệm về các chất màu pyranoanthocyanin ................................ 19

1.3.5.

Chức năng sinh học và ứng dụng của anthocyanin ...........................20

1.4.

Tổng quan về các phương pháp chiết ....................................................22

1.4.1.

Các khái niệm cơ bản về quá trình chiết ...........................................22

1.4.2.

Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình chiết ..........................................23

1.4.3.

Các phương pháp chiết ......................................................................25

1.4.4.

Vài kỹ thuật chiết hiện đại dùng để chiết xuất chất màu tự nhiên ....25

1.5.

Tình hình nghiên cứu, khai thác và sử dụng anthocyanin tự nhiên .........28

1.5.1. Tình hình trên thế giới ............................................................................28
1.5.2. Tình hình trong nước ..............................................................................29
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......................31
2.1.

Đối tượng nghiên cứu ..............................................................................31

2.1.1.

Thời gian và địa điểm nghiêm cứu ....................................................31
i


2.1.2.
2.2.

Nguyên vật liệu nghiên cứu............................................................... 31

Bố trí thí nghiệm ......................................................................................31

2.2.1.

Quy trình đề xuất để chiết tách chất màu từ hoa đậu biếc ................31

2.2.2.

Khảo sát sự ảnh hưởng của hệ dung môi đến khả năng trích ly chất

màu từ hoa đậu biếc ..........................................................................................33
2.2.3.

Khảo sát sự ảnh hưởng của nồng độ dung môi đến khả năng trích ly

anthocyanin .......................................................................................................34
2.2.4.

Khảo sát sự ảnh hưởng của pH đến màu của anthocyanin từ hoa đậu

biếc

...........................................................................................................36

2.2.5.

Khảo sát sự ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi đến khả năng

trích ly ……………………………………………………………………...37
2.2.6.

Khảo sát sự ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng trích ly

anthocyanin từ hoa đậu biếc .............................................................................38
2.2.7.

Khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian đến khả năng trích ly

anthocyanin từ hoa đậu biếc .............................................................................40
2.2.8.

Khảo sát sự ảnh hưởng của phương pháp chiết đến khả năng trích ly

anthocyanin .......................................................................................................41
2.2.9.

Khảo sát sự ảnh hưởng của số lần chiết đến khả năng trích ly

anthocyanin từ hoa đậu biếc .............................................................................42
2.2.10.

Khảo sát sự ảnh hưởng hàm lượng maltodextrin đến chất lượng bột

hoa đậu biếc sau khi sấy phun ........................................................................44
2.2.11.

Nghiên cứu ứng dụng bột màu sấy phun của hoa đậu biếc vào một số

loại thực phẩm ..................................................................................................44
2.2.12.

Khảo sát sự ảnh hưởng của bột và cao boa đậu biếc đến một số loại

vi sinh vật dùng trong chế biến thực phẩm.......................................................45
2.3.

Phương pháp nghiên cứu .........................................................................46

2.3.1.

Phương pháp xử lý và bảo quản nguyên liệu ....................................46

2.3.2.

Phương pháp định tính thành phần cao .............................................46

2.3.3.

Phương pháp xác định tính kháng khuẩn ..........................................47

2.3.4.

Phương pháp phân tích cảm quan .....................................................48

2.3.5.

Phương pháp cô quay chân không.....................................................51

ii


2.3.6.

Phương pháp xác định hàm lượng anthocyanin bằng phương pháp vi

sai

...........................................................................................................51

2.3.7.

Phương pháp xác định hiệu xuất chiết ..............................................52

2.3.8.

Phương pháp thống kê và xử lý số liệu .............................................52

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN .............................. 53
3.1.

Ảnh hưởng của các yếu tố trích ly ...........................................................53

3.1.1.

Ảnh hưởng của hệ dung môi đến khả năng trích ly anthocyanin từ

hoa đậu biếc ....................................................................................................53
3.1.2.

Ảnh hưởng của nồng độ dung môi đến khả năng trích ly anthocyanin

từ hoa đậu biếc ..................................................................................................55
3.1.3.

Ảnh hưởng của pH đến màu của anthocyanin từ hoa đậu biếc .........56

3.1.4.

Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/dung môi đến khả năng trích ly ...57

3.1.5.

Ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng trích ly anthocyanin từ hoa

đậu biếc
3.1.6.
đậu biếc
3.1.7.

....................................................................................................59
Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng trích ly anthocyanin từ hoa
....................................................................................................60
Ảnh hưởng của phương pháp chiết đến khả năng trích ly anthocyanin

từ hoa đậu biếc ..................................................................................................62
3.1.8.

Ảnh hưởng của số lần chiết đến khả năng trích ly anthocyanin từ hoa

đậu biếc ...........................................................................................................63
3.1.9.
đậu biếc

Ảnh hưởng của hàm lượng maltodextrin đến chất lượng bột màu hoa
....................................................................................................64

3.2.

Định tính anthocyanin ..............................................................................65

3.3.

Nghiên cứu ứng dụng bột màu sấy phun của hoa đậu biếc vào một số loại

thực phẩm .........................................................................................................66
3.4.

Nghiên cứu ảnh hưởng của bột và cao boa đậu biếc đến một số loại vi

sinh vật dùng trong chế biến thực phẩm...........................................................71
3.5.

Quy trình hoàn thiện cho trích ly chất màu anthocyanin từ hoa đậu

biếc…………………………………………………………………………...73
3.6.

Kết quả đánh giá chất lượng sản phẩm ....................................................74

CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...........................................................75
4.1.

Kết luận ....................................................................................................75
iii

4.2.

Kiến nghị ..................................................................................................75

TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................77
PHỤ LỤC ..................................................................................................................80
Phụ lục 1. Kết quả xử lý ANOVA cho các thí nghiệm ........................................80
Phụ lục 2. Một số thiết bị sử dụng khi làm đồ án .................................................86

iv


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
MHA: Mueller Hinton Agar - Môi trường thạch Mueller Hinton.
DMSO: Dimethyl sulfoxit, là một hợp chất hữu cơ lưu huỳnh với công thức
(CH3)2SO.
TSB: Tryptone Soy Broth - Môi trường dinh dưỡng TSB.

v


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Cây hoa đậu biếc .........................................................................................4
Hình 1.2. Hoa đậu biếc ................................................................................................ 4
Hình 1.3. Cấu trúc cơ bản của aglucon của anthocyanin ..........................................12
Hình 1.4. Cấu trúc phân tử của các anthocyanidin thường gặp trong tự nhiên ........13
Hình

1.5.

Ví

dụ

về

cấu

trúc

của

một

anthocyanin

phức

tạp

(delphinidin 3,7,3’,5’-tetra-(6-O-p-coumaroyl-β-glucosid)) ....................................13
Hình 1.6. Sự thay đổi cấu trúc phân tử và màu sắc của anthocyanin theo pH ..........15
Hình 1.7. Sự tổ hợp màu liên phân tử giữa delphinidin 3-glucosid và rutin tạo thành
ra 2 dạng phức: phức kẹp (A) và phức song song (B) ..............................................18
Hình 1.8. Sự tổ hợp màu nội phân tử của các antyhocyanin acyl hóa ......................19
Hình 1.9. Cấu trúc phân tử của một số pyranoanthocyanin ......................................20
Hình 1.10. Sơ đồ thiết bị chiết SFE ..........................................................................27
Hình 1.11. Sơ đồ thiết bị chiết ASE ..........................................................................27
Hình 1.12. Một số dạng sản phẩm anthocyanin thương mại ....................................29
Hình 2.1. Quy trình chiết tách màu anthocyanin từ hoa đậu biếc ............................. 32

Hình 2.2. Bố trí thí nghiệm chọn dung môi thích hợp ..............................................34
Hình 2.3. Bố trí thí nghiệm chọn nồng độ dung môi thích hợp ................................ 35
Hình 2.4. Bố trí thí nghiệm chọn pH thích hợp ........................................................36
Hình 2.5. Bố trí thí nghiệm chọn tỷ lệ nguyên liệu/dung môi thích hợp ..................38
Hình 2.6. Bố trí thí nghiệm chọn nhiệt độ chiết thích hợp .......................................39
Hình 2.7. Bố trí thí nghiệm chọn thời gian chiết thích hợp ......................................41
Hình 2.8. Bố trí thí nghiệm chọn phương pháp chiết thích hợp ............................... 42
Hình 2.9. Bố trí thí nghiệm chọn số lần chiết thích hợp ...........................................43
Hình 3.1. Mẫu nước chiết ở nhiệt độ 60oC ............................................................... 53
Hình 3.2. Mẫu nước chiết ở nhiệt độ 60oC sau 12h ..................................................53
Hình 3.3. Mẫu nước chiết ở nhiệt độ thường ............................................................ 53
Hình 3.4. Mẫu nước chiết ở nhiệt độ thường sau 12h...............................................53
Hình 3.5. Mẫu cồn chiết ở nhiệt độ 60oC ..................................................................54
Hình 3.6. Mẫu cồn chiết ở nhiệt độ 60oC sau 12h ....................................................54
Hình 3.7. Mẫu cồn chiết ở nhiệt độ thường .............................................................. 54
vi


Hình 3.8. Mẫu cồn chiết ở nhiệt độ thường sau 12h .................................................54
Hình 3.9. Ảnh hưởng của nồng độ dung môi đến hiệu suất chiết anthocyanin ........55
Hình 3.10. Màu sắc anthocyanin của hoa đậu biếc ở môi trường pH từ 1-14 ..........56
Hình 3.11. Dãy đổi màu của anthocyanin trong pH(ph = 5÷9) ................................ 57
Hình 3.12. Ảnh hưởng của tỉ lệ nguyên liệu/dung môi đến hiệu suất chiết
anthocyanin ...............................................................................................................58
Hình 3.13. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất chiết anthocyanin ......................59
Hình 3.14. Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất chiết anthocyanin .....................61
Hình 3.15. Ảnh hưởng của phương pháp chiết đến hiệu suất chiết anthocyanin .....62
Hình 3.16. Ảnh hưởng của số lần chiết đến hiệu suất chiết anthocyanin .................63
Hình 3.17. Màu của từng loại bột với khối lượng maltodextrin tương ứng .............64
Hình 3.18. Định tính mẫu bột màu............................................................................65

Hình 3.19. Định tính dung dịch chiết ........................................................................65
Hình 3.20. Ứng dụng của mẫu bột chứa 20g maltodextrin .......................................66
Hình 3.21. Ứng dụng của mẫu bột chứa 25g maltodextrin .......................................66
Hình 3.22. Ứng dụng của mẫu bột chứa 30g maltodextrin .......................................67
Hình 3.23. Sản phẩm chứa 2g bột

rau câu ............................................................ 67

Hình 3.24. Sản phẩm chứa 4g bột

rau câu ............................................................ 67

Hình 3.25. Sản phẩm chứa 6g bột rau câu ................................................................ 68
Hình 3.26. Sản phẩm chứa 40g nếp ..........................................................................68
Hình 3.27. Sản phẩm chứa 50g nếp ..........................................................................68
Hình 3.28. Sản phẩm chứa 60g nếp ..........................................................................69
Hình 3.29. Sản phẩm chứa 40g bột bánh bò ............................................................. 69
Hình 3.30. Sản phẩm chứa 50g bột bánh bò ............................................................. 69
Hình 3.31. Bánh bao sau khi tạo hình .......................................................................70
Hình 3.32. Bánh bao chứa 0,8g bột màu ...................................................................70
Hình 3.33. Bánh bao chứa 1g bột màu ......................................................................70
Hình 3.34. Bánh bao chứa 1,2g bột màu ...................................................................70
Hình 3.35. Môi trường lỏng vi khuẩn Lactic ............................................................ 71
Hình 3.36. Môi trường hansen của nấm men ............................................................ 71
Hình 3.37. Khả năng kháng nấm men của bột màu ..................................................72
Hình 3.38. Khả năng kháng nấm men của cao chiết .................................................72
vii


Hình 3.39. Khả năng kháng lactic của bột màu ........................................................72

Hình 3.40. Khả năng kháng lactic của cao chiết .......................................................72
Hình 3.41. Quy trình hoàn thiện trích ly chất màu anthocyanin từ hoa đậu biếc.....73

viii


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Chức năng các thành phần của cây hoa đậu biếc .......................................5
Bảng 1.2. Thành phần hóa học của cây hoa đậu biếc .................................................6
Bảng 1.3. Liều sử dụngcho phép của một số chất màu hữu cơ tổng hợp ...................9
Bảng 1.4. Một số chất màu tự nhiên thông dụng ......................................................10
Bảng 1.5. Các nhóm chính của anthocyanin ............................................................. 12
Bảng 2.1. Tỷ lệ nguyên liệu/etanol………………………………………………...37
Bảng 2.2. Điểm chất lượng sản phẩm bột màu từ hoa đậu biếc ............................... 50
Bảng 3.1. Kết quả thống kê hàm lượng anthocyanin sau khi trích ly với các nồng độ
dung môi khác nhau ..................................................................................................55
Bảng 3.2. Kết quả thống kê hàm lượng anthocyanin sau khi trích ly với các tỉ lệ
nguyên liệu/dung môi khác nhau ..............................................................................58
Bảng 3.3. Kết quả thống kê hàm lượng anthocyanin sau khi trích ly ở các nhiệt độ
khác nhau ..................................................................................................................59
Bảng 3.4. Kết quả thống kê hàm lượng anthocyanin sau khi trích ly với các khác
khoảng thời gian khác nhau ......................................................................................61
Bảng 3.5. Kết quả thống kê hàm lượng anthocyanin sau khi trích ly bằng hai
phương pháp khác nhau ............................................................................................ 62
Bảng 3.6. Kết quả thống kê hàm lượng anthocyanin sau khi trích ly với số lần chiết
khác nhau ..................................................................................................................63
Bảng 3.7. Bảng định tính mẫu hoa đậu biếc ............................................................. 66
Bảng 3.8. Kết quả đánh giá chất lượng bột màu anthocyanin từ hoa đậu biếc .........74

ix

LỜI MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề bài
Chất màu thực phẩm là một phụ gia thực phẩm (PGTP) quan trọng, được sử
dụng không chỉ trong chế biến thực phẩm mà cả trong công nghiệp mỹ phẩm (kem
trang điểm, thuốc nhuộm tóc, …), dược phẩm và nhiều ngành công nghiệp khác.
Nhu cầu về chất màu thực phẩm rất lớn và không ngừng tăng lên trong những năm
gần đây [33].
Nước ta do chưa sản xuất được chất màu thực phẩm nên tất cả đều phải nhập
từ nước ngoài. Một số trường hợp, sử dụng chất màu không đủ tiêu chuẩn gây ảnh
hưởng xấu tới sức khỏe người dùng. Vì thế, nghiên cứu cây nhuộm màu thực phẩm
và các chất màu từ chúng có ý nghĩa quan trọng đối với kinh tế xã hội của đất nước.
Anthocyanins, thuộc nhóm flavonoid, là sắc tố trong không bào thực vật tan
trong nước chịu trách nhiệm về màu đỏ sáng, tím hoặc màu xanh của hoa, vỏ, hạt,
quả và lá. Nguồn cung cấp anthocyanin chính trong quả ăn được là nho, anh đào,
mận, mâm xôi, dâu tây, táo, đào, việt quất... Nhóm rau có chứa sắc tố anthocyanin
là cà tím, bắp cải tím, tía tô, hoa đậu biếc... Cường độ và độ bền màu anthocyanin
phụ thuộc vào nhiều yếu tố như thành phần cấu trúc, nồng độ chất màu, pH, nhiệt
độ, ánh sáng, sự hiện diện của các chất màu khác, ion kim loại, enzyme, oxy,
vitamin C và đường,… [14], [20].
Bên cạnh các tính năng màu sắc của chúng, anthocyanins có gần đây đã thu
hút sự quan tâm nhiều hơn do chúng còn là hợp chất có nhiều hoạt tính sinh học quí
cho sức khỏe như khả năng chống oxy hóa, chống dị ứng, chống các tia phóng xạ,
chống viêm, chống vi khuẩn, chống đông huyết tạo các bệnh mạch vành và có tác
dụng bảo vệ tim mạch và thuốc giãn mạch vành [25], [19].
Anthocyanins không có độc tính và không có bất kỳ giới hạn tối đa cho các
ứng dụng trong thực phẩm. Chúng được ứng dụng rộng rãi trong các hoạt động sản
xuất công nghiệp.
Chất màu anthocyanin có thể được nghiên cứu dựa vào ảnh hưởng có lợi của

chúng đối với sức khỏe con người [21] và các ứng dụng của chúng như sự lựa chọn
tiềm năng để thay thế màu sắc tự nhiên trong thực phẩm [26]. Do vậy, nghiên cứu
sử dụng anthocyanin làm chất màu thực phẩm là việc làm cần thiết, có ý nghĩa
nhằm khai thác, phát triển hơn nữa các hợp chất hữu cơ có nguồn gốc thiên nhiên.
1


Từ thực tế đó, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu quy trình tách
chiết chất màu tự nhiên từ hoa đậu biếc (Clitoria ternatean) và ứng dụng trong chế
biến một số thực phẩm”.
2. Mục đích nghiên cứu
Đề tài được thực hiện với mục đích khảo sát các điều kiện chiết tách chất
màu tự nhiên anthocyanin từ hoa đậu biếc, từ đó xây dựng được quy trình chiết tách
hiệu quả chất màu từ loại nguyên liệu này. Đồng thời định tính một số chất có trong
sản phẩm và ứng dụng nhuộm màu cho một số loại thực phẩm.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu
Với mục tiêu tìm ra chất màu thực phẩm từ thiên nhiên, an toàn, tốt cho sức
khỏe, dễ sử dụng từ hoa đậu biếc. Nội dung nghiên cứu đề tài bao gồm:
 Xây dựng quy trình trích ly anthocyanin từ hoa đậu biếc;
 Khảo sát sự ảnh hưởng của pH đến màu và độ bền màu của anthocyanin;
 Khảo sát sự ảnh hưởng tỷ lệ dung môi đến khả năng trích ly anthocyanin;
 Khảo sát sự ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng trích ly anthocyanin;
 Khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian đến khả năng trích ly anthocyanin;
 Định tính sản phẩm cao và bột màu thu được;
 Nghiên cứu tính kháng khuẩn và ứng dụng chất màu tự nhiên anthocyanin
vào một số thực phẩm.
4. Phương pháp nghiên cứu
 Phương pháp thu thập thông tin về số liệu
 Thu thập thông tin từ sách, báo và các đề tài nghiên cứu khoa học đã có;
 Thu thập, tìm kiếm dữ liệu từ Internet;

 Tham khảo ý kiến của các chuyên gia.
 Phương pháp phân tích
Tiến hành trích ly anthocyanin từ hoa đậu biếc, sau đó xác định hàm lượng
anthocyanin từ dịch chiết bằng phương pháp pH vi sai.
 Phương pháp xử lý số liệu


Sử dụng phương pháp thống kê để xử lý số liệu;

2




Sử dụng phương pháp cơ sở dữ liệu (phần mềm Excel) kết hợp với thống
kê để xác định các yếu tố ảnh hưởng;



Sử dụng một số phần mềm tin học khác phục vụ cho việc phân tích và xử
lý số liệu.

5. Kết quả đạt được của đề tài
Đề tài tiến hành khảo sát được một số yếu tố tối ưu trong quá trình trích ly
chất màu tự nhiên anthocyanin từ hoa đậu biếc. Tiến hành trích ly với tỉ nguyên
liệu: dung môi (hoa đậu biếc: etanol) là 1:10, tại nhiệt độ 60oC trong thời gian 2h.
Khảo sát ứng dụng của bột hoa đậu biếc vào một số loại thực phẩm và tính
kháng khuẩn của bột đối với vi khuẩn lactic và nấm men:
 Bột khi ứng dụng vào thực phẩm có màu xanh biếc rất bắt mắt.
 Bột không có tính kháng khuẩn nên sử dụng được trong thực phẩm có chứa

vi khuẩn lactic và nấm men.
6. Cấu trúc của đồ án
Đồ án gồm có 3 chương:
 Chương 1. Tổng quan tài liệu
 Chương 2. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu
 Chương 3. Kết quả thực nghiệm và thảo luận

3


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Hoa đậu biếc
1.1.1. Tên khoa học và mô tả [31]

Hình 1.1. Cây hoa đậu biếc

Hình 1.2. Hoa đậu biếc

Cây hoa đậu biếc còn gọi đậu hoa tím hay bông biếc, tên khoa học Clitoria
ternatean, thuộc họ đậu. Đậu biếc là một cây họ đậu lâu năm, loại thảo, leo, thân và
cành mảnh có lông.
 Lá: hình bầu dục, nhọn ở đầu màu xanh đậm, có gân nổi rõ, giống lá cỏ lạc
cảnh, đặc biệt lá xanh quanh năm.
 Hoa: có màu tím, màu trắng, với hình dáng lạ mắt dạng trứng ngược. Hoa
này mọc thành chùm hay riêng lẻ rất sai hoa.
 Quả: dài từ 4 đến 13 cm, giống như đậu ván, khi non có màu xanh khi già thì
quả có màu nâu đốm từ 6 đến 10 hạt.
Chi Đậu biếc (danh pháp: Clitoria) thuộc họ Fabaceae và tiểu họ
Papgroupaceae. Có nguồn gốc từ châu Á nhiệt đới và sau đó được phân phối rộng
rãi ở Nam và Trung Mỹ, Đông và Tây Ấn, Trung Quốc và Ấn Độ.

Cây hoa đậu biếc thuộc loại cây thân leo khỏe mạnh, dễ trồng và chăm sóc,
chịu được nắng nóng và hạn rất tốt, sợ rét, ít sâu bệnh. Nhiệt độ ưa thích của đậu
biếc là từ 20-32oC.

4


1.1.2. Phân bố [34]
Clitoria ternatea là một trong những cây trồng địa phương có dược tính,
có nguồn gốc từ châu Á nhiệt đới và sau đó được phân phối rộng rãi ở Nam và
Trung Mỹ, Đông và Tây Ấn, Trung Quốc và Ấn Độ.
Đất trồng đậu biếc là các loại đất tơi xốp, nhiều mùn, giàu dinh dưỡng, thoát
nước tốt.
Ở nước ta, cây Đậu biếc có nhiều ở Quảng Ninh, Ninh Bình, Huế, Đà Nẵng,
Khánh Hòa, Bình Thuận và khu vực đồng bằng sông Cửu Long.
1.1.3. Công dụng [35]
Hoa thường được sử dụng để nhuộm bánh gạo ở Malaysia và được ăn như
rau ở Ấn Độ và Philippines…
Trong y học cổ truyền, cây được sử dụng trong điều trị vàng da, đau nửa đầu,
viêm họng, nhiễm trùng mắt, bệnh ngoài da, hen suyễn, sưng khớp, đau tai, sốt,
nhiễm trùng đường tiết niệu, táo bón, rắn cắn, nhức đầu, khó tiêu, bệnh phong và rối
loạn hệ thần kinh trung ương. Các chất chiết xuất khác nhau của nó có tác dụng
dược lý được báo cáo như nootropic, anxiolytic, thuốc chống co giật, thuốc an thần,
chống viêm, chống tiểu đường, chống oxy hóa, chống căng thẳng, điều hòa miễn
dịch, chống nhiễm trùng, chống oxy hóa và tăng cường trí nhớ. Công dụng các
thành phần của cây hoa đậu biếc được thể hiện rõ qua bảng 1.1 dưới đây.
Bảng 1.1. Chức năng các thành phần của cây hoa đậu biếc
Thành phần

Chức năng

Tài liệu tham khảo

Hoa

Làm màu thực phẩm.

[16]

Rễ

Giải lo âu, thuốc chống [16]
trầm cảm, thuốc chống co
giật.

Thân

Điều trị bệnh tình dục [15]
chẳng hạn như: vô sinh
và bệnh lậu.

5


Trích xuất của hoa đậu
biếc

Ổn định nhiệt

[21]

1.1.4. Thành phần hóa học của hoa đậu biếc [36]
Hoa đậu biếc chứa một este và một chất nhựa glycosid. Nó chứa
anthoacyanin, blue proanthocyanidin là một chất chống oxy hóa mạnh. Terahara và
cộng sự [27] đã phân lập sáu anthocyanins chính từ hoa đậu biếc C. ternatea với
cấu trúc đặc trưng là malonylationdelphinidin, thu được chuỗi cạnh 3’5 với Dglucose xen kẽ và bốn axit p-coumaric với một phân tử axit malonic. Delphinidin
glucoside là anthocyanin chính tạo ra màu xanh lam đặc biệt của loại hoa này.
Các thành phần hóa học chính được tìm thấy ở Clitoria ternatea là các
triterpenoids pentacyclic như taraxerol và taraxerone. Trong rễ có sự hiện diện của
ternatins, ancaloit, flavonoid, saponin, tannin, carbohydrate, protein, nhựa, tinh bột,
taraxerol và taraxerone [28].
Bảng 1.2. Thành phần hóa học của cây hoa đậu biếc (24)
STT
1

Tên của hợp chất
Kaempferol

2

Quereetin

3

Myriceti

4

Taxaxerol

Cấu trúc

6


5

Tannic acid

6

3-monogluciside

7

β-sitosterol

8

Delphinidin-3,5diglucoside

9

Malvidin -3-βglucoside

10

p-hydroxycinnamic
acid

11

Ethy-α –D
galactopyranoside

7


12

Anthoxanthin
glucoside

1.2. Tổng quan về chất màu thực phẩm [11]
1.2.1. Tầm quan trọng của chất màu trong chế biến thực phẩm
Màu sắc là một trong những chỉ tiêu cảm quan quan trọng đầu tiên đối với
mỗi sản phẩm thực phẩm. Quan trọng hơn hết là màu sắc ảnh hưởng tới chất lượng,
mùi vị, độ ngọt của thực phẩm. Nếu giữa màu sắc và mùi vị không có sự tương ứng,
phù hợp lẫn nhau thì người tiêu dùng sẽ không cảm nhận được chính xác được mùi
vị và chất lượng của thực phẩm. Thực vậy, trong một nghiên cứu của nhà thực
phẩm học Johnson với đề tài “Bảo vệ thực phẩm” năm 1983 đã chứng minh rằng vị
ngọt của nước giải khát trái dâu sẽ tăng lên 2-12% nếu ta tăng hàm lượng của chất
màu của loại nước giải khát này. Do vậy, việc sử dụng các chất màu trong chế biến
thực phẩm là điều rất cần thiết.
1.2.2. Vai trò chất màu thực phẩm
Chất màu thực phẩm mặc dù không có ý nghĩa nhiều về mặt dinh dưỡng,
nhưng có những chức năng quan trọng sau đây:
 Đảm bảo sự đồng nhất về màu sắc thực phẩm từ lô sản phẩm này đến lô sản
phẩm khác.
 Tăng cường màu sắc tự nhiên vốn có của thực phẩm để thu hút người tiêu

dùng.
 Làm cho người tiêu dùng chú ý đến mùi vị tự nhiên của thực phẩm do giữa
màu sắc và mùi vị thường có quan hệ với nhau.
 Tạo màu cho một số thực phẩm vốn không màu hay có màu nhạt (như các
loại kẹo, snack, nước giải khát,...) nhằm làm gia tăng giá trị cảm quan của chúng.
 Phục hồi lại vẻ bên ngoài của thực phẩm do chất màu bị biến đổi trong quá
trình chế biến [13].

8


1.2.3. Phân loại chất màu thực phẩm [7]
Chất màu thực phẩm được chia làm 3 nhóm chính: chất màu vô cơ, chất
màu hữu cơ tổng hợp và chất màu tự nhiên.
a) Chất màu vô cơ:
Vào trước thế kỷ 20, phần lớn chất tạo màu thực phẩm đều có nguồn gốc từ
các loại khoáng vật tự nhiên độc hại.
Ví dụ: CuSO4 dùng để tạo màu cho các loại dưa chua; phèn nhôm để tẩy
trắng bánh mì; phẩm màu đỏ chứa Pb hay HgSO4,.... để tạo màu cho pho mát. Tuy
nhiên, cùng với việc ban hành những quy định về an toàn thực phẩm của Hoa Kỳ
năm 1960, ngành công nghiệp thực phẩm dần dần chuyển sang sử dụng các loại
chất màu hữu cơ tổng hợp.
b) Chất màu hữu cơ tổng hợp:
Là các chất màu được tổng hợp bằng phương pháp hóa học.
Các loại chất màu hữu cơ tổng hợp được chia làm 3 nhóm:
o Nhóm A: gồm các chất không mang độc tính nhưng gây ngộ độc tích lũy.
Bảng 1.3. Liều sử dụng cho phép của một số chất màu hữu cơ tổng hợp
Loại chất màu

Liều lượng sử dụng (mg/kg

trọng lượng)

Amarant (ký hiệu CI.16185)

0 – 0,l5

Vàng mặt trời (ký hiệu CI.15985)

0 – 5,00

Tartrazin (ký hiệu CI.19140)

0 – 7,50

o Nhóm B: gồm 5 loại màu là β-caroten tổng hợp, xanh lơ VRS (ký hiệu
CI.42090), erythrozin (ký hiệu CI.45430), indigocarmin (ký hiệu CI.73015), xanh
lục sáng FCF.
o Nhóm C: bao gồm tất cả các loại màu hữu cơ tổng hợp khác nhau chưa được
nghiên cứu hoặc nghiên cứu không rõ ràng.
Chất màu hữu cơ tổng hợp có ưu điểm là tạo ra nhiều màu sắc phong phú, rẻ
tiền, và tiện lợi trong việc chế biến thực phẩm. Tuy nhiên, hiện nay một số chất màu
hữu cơ tổng hợp (đặc biệt là thuốc nhuộm azo) bị hạn chế sử dụng do người ta nghi
ngại về những ảnh hưởng không tốt của nó đối với sức khỏe con người. Chẳng hạn,
một số nghiên cứu gần đây phát hiện những enzym trong ruột non có khả năng xúc
9


tác cho phản ứng khử các phẩm màu azo để sinh ra các tác nhân gây ung thư. Do
đó, việc sử dụng chúng cần phải được tuân thủ những quy định hết sức chặt chẽ và
nghiêm ngặt.

c) Chất màu tự nhiên: là các loại chất màu hữu cơ được chiết tách từ động
vật hay thực vật.
Những chất màu tự nhiên đã được con người biết đến và sử dụng từ lâu để
tạo màu cho thực phẩm. Ưu điểm của chất màu tự nhiên là tạo ra màu rất đẹp, đồng
thời chúng lại có mùi, vị gần giống như nguồn tự nhiên của chúng. Tuy nhiên, so
với chất màu tổng hợp, chất màu tự nhiên thường kém bền và có giá thành cao do
việc thu hồi tách chiết chúng từ các nguồn tự nhiên khá tốn kém. Do vậy, việc sử
dụng chúng hiện nay còn chưa rộng rãi lắm. Tuy vậy, nhờ có độ an toàn cao và một
số chất màu tự nhiên còn có tác dụng tốt đối với sức khỏe (như có khả năng chống
oxy hóa, tăng cường sức đề kháng của cơ thể,…) nên người tiêu dùng ngày càng có
xu hướng ưa chuộng những loại thực phẩm dùng chất màu tự nhiên. Do đó, trong
những năm gần đây, ngành công nghiệp sản xuất chất màu tự nhiên trên thế giới
đang phát triển nhanh chóng và trở thành một trong những lĩnh vực kinh doanh đầy
tiềm năng.
Bảng 1.4. Một số chất màu tự nhiên thông dụng
Nguồn tự nhiên

Chất màu tự nhiên
Anthocyanin

Vỏ nho, elderberries, hoa đậu biếc, bắp cải tím...

Betalain

Củ cải đường, cây rau dền tím, vỏ quả thanh long...

Carotenoid
- Annatto (Bixin)

Hạt điều

- Canthaxanthin

Nấm rơm, loài giáp xác, cá

- β-.Apocarotenal

Cam, rau xanh

Chlorophyll

Các loại rau xanh

Riboflavin

Sữa

Caramel

Đường saccharose

10


Các loại khác
- Turmeric
- Crocetin, Crocin

Cây nghệ
Cây nghệ tây, dành dành

Một trong những chất màu tự nhiên được quan tâm nhiều trong công nghệ
thực phẩm là các chất màu thuộc nhóm anthocyanin.
1.3. Giới thiệu về chất màu anthocyanin [2], [17], [26], [29], [30], [32]
1.3.1. Khái niệm vế chất màu anthocyanin
Các anthocyanin hiện thuộc nhóm các chất màu tự nhiên tan trong nước lớn
nhất trong thế giới thực vật. Thuật ngữ anthocyanin bắt nguồn từ Hi Lạp, trong đó
anthocyanin là sự kết hợp giữa anthos- nghĩa là Hoa và kysanesos- nghĩa là màu
xanh. Là sắc tố tự nhiên thuộc nhóm flavonoid. Tuy nhiên không chỉ có màu xanh
anthocyanin còn mang đến cho thực vật nhiều màu sắc rực rỡ khác nhau như hồng,
đỏ, cam và các gam màu trung gian. Các anthocyanin khi mất hết nhóm đường được
gọi là anthocyanidin hay aglucon. Mỗi anthocyanin có thể bị glycosyl hóa acylate
bởi các loại đường và các axit khác tại các vị trí khác nhau. Vì thế lượng
anthocyanin lớn hơn lượng anthocyanidin từ 15÷20 lần.
1.3.2. Cấu trúc hóa học của Anthocyanin
Hiện nay từ thực vật đã phân lập được khoảng 539 anthocyanin khác nhau
[12]. Chúng khác nhau do sự khác nhau về các nhóm chức R1 đến R7 có trong phân
tử.
Anthocyanin là những glycozit do gốc đường glucose, glactose, … kết hợp
với gốc aglucon có màu được gọi là anthocyanidin. Aglucon của chúng có cấu trúc
cơ bản được mô tả trong hình 1.3. Các gốc đường có thể gắn vào vị trí 3, 5, 7;
thường được gắn vào vị trí 3 và 5 còn vị trí 7 rất ít. Phân tử anthocyanin gắn đường
vào vị trí 3 gọi là monoglycozit, ở vị trí 3 và 5 gọi là diglycozit. Khi thủy phân
anthocyanin thu được đường và anthocyanidol. Các aglucon của anthocyanin khác
nhau chính là do các nhóm gắn vào vị trí R1 và R2 thường là H, OH hoặc OCH3.

11


Tuy nhiên, chỉ có 6 loại anthocyanidin thường tìm thấy trong thực vật là

cyanidin, delphinidin, malvidin, pelargonidin, peonidin và petunidin. Các glycosid
của 3 loại anthocyanidin không bị metyl hóa (gồm cyanidin, delphinidin và
pelargonidin) là phổ biến nhất trong tự nhiên, chúng chiếm 80% sắc tố có trong lá,
69% sắc tố trong quả và 50% sắc tố trong hoa.

Hình 1.3. Cấu trúc cơ bản của aglucon của anthocyanin
Bảng 1.5. Các nhóm chính của anthocyanidin

12


Pelargonidin

Cyanidin

Peonidin

Delphinidin

Petunidin

Malvidin

Hình 1.4. Cấu trúc phân tử của các anthocyanidin thường gặp trong tự nhiên
Các anthocyanidin thường liên kết với các đường glucose, galactose,
rhamnose hay arabinose bởi liên kết 3-glycosid hay 3,5-diglycosid.

Hình 1.5. Ví dụ về cấu trúc của một anthocyanin phức tạp
(delphinidin 3,7,3’,5’-tetra-(6-O-p-coumaroyl-β-glucosid))
Ngoài ra, liên kết glycosit còn có thể bị thay đổi do sự acyl hóa bởi các acid

hữu cơ hay sự tạo phức với các ion kim loại. Một sự thay đổi nhỏ về pH trong tế
bào cùng với khả năng tổ hợp màu (co-pigmentation) và sự tạo phức ion cũng có
thể dẫn đến sự thay đổi màu sắc rất đa dạng của các anthocyanin.

13


1.3.3. Tính chất vật lý và hóa học của các anthocyanin
a) Sự hấp thụ ánh sáng và màu sắc
Anthocyanin là một hợp chất có khả năng hấp thụ các tia sáng trong vùng nhìn
thấy. Màu của anthocyanin tạo ra từ màu tím đến xanh của nhiều loại rau quả. Độ
hấp thụ anthocyanin phụ thuộc vào dung môi, pH và nồng độ. Thông thường, pH ở
vùng acid mạnh sẽ có độ hấp thụ lớn hơn. Nồng độ anthocyanin càng lớn, độ hấp
thụ càng mạnh. Độ hấp thụ thể hiện bản chất của mỗi loại anthocyanin do khả năng
hấp thụ khác nhau của chúng. Trong vùng ánh sáng nhìn thấy, các anthocyanin có
độ hấp thụ cực đại tại bước sóng 510 ÷ 540 nm. Độ hấp thụ liên quan mật thiết đến
màu sắc của anthocyanin.
Ngoài ra, màu sắc của các anthocyanin còn được quyết định bởi cấu trúc
phần glucosyl hóa (bản chất phân tử đường liên kết với khung anthocyanidin, mức
độ và bản chất của sự este hóa các phân tử đường bởi các acid mạch thẳng hay
thơm), nhiệt độ, ánh sáng, pH dung dịch và sự tổ hợp màu…
b) 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 như nước, metanol, axeton,
etanol,...
c) Tính không bền [11]
Độ bền của các anthocyanin được quyết định bởi nhiều yếu tố bao gồm cấu
trúc phân tử, nồng độ anthocyanin, pH, nhiệt độ, cường độ và bản chất bức xạ ánh
sáng chiếu vào, sự tổ hợp màu, sự có mặt của các ion kim loại, enzym, oxy, acid
ascorbic, đường, các sản phẩm phân hủy của chúng và sulfur dioxit.

 Ảnh hưởng của cấu trúc
Bản chất và vị trí liên kết của các glycosyl và các nhóm acyl gắn vào aglucon
thường ảnh hưởng đáng kể đến độ bền màu và khả năng hoạt động của anthocyanin.
Một số anthocyanin bền hơn các anthocyanin khác. Nói chung, việc tăng số
nhóm –OH trong phân tử làm giảm độ bền của nó, trong khi đó việc tăng số nhóm –
CH3 làm tăng độ bền của phân tử. Màu sắc của các thực phẩm chứa chất màu
anthocyanin có bộ khung pelargonidin, cyanidin hay delphinidin thường kém bền
14