Khảo sát ảnh hưởng của quá trình xử lý nguyên liệu đến khả năng trích ly Anthocyanin từ bắp cải tím

TRƯỜNG đẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

VÕ THỊ TRANG

KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA QUÁ TRÌNH XỬ
LÝ NGUYÊN LIỆU đẾN KHẢ NĂNG TRÍCH LY
ANTHOCYANIN TỪ BẮP CẢI TÍM

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ
Ngành CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
Mã ngành 08

Người hướng dẫn
DƯƠNG THỊ PHƯỢNG LIÊN

CẦN THƠ 2008


LỜI CẢM ƠN
Trong suốt năm năm học tập tại trường đại học Cần Thơ, được sự chỉ dạy tận tình của
các thầy cô, nay em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến tất cả quý thầy cô.
Xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Bộ môn Công nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông nghiệp
Và Sinh học Ứng dụng – Trường đại học Cần Thơ đã tận tình truyền đạt kiến thức và
những kinh nghiệm quý báu cho tôi trong thịi gian qua giúp tơi có hành trang vững chắc
tiến bước vào đời.
Xin chân thành cảm ơn Cô Dương Thi Phượng Liên đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tơi
trong q trình nghiên cứu, thực hiện và hồn thành đề tài này.
Xin chân thành cảm ơn thầy Lý Nguyễn Bình, Trưởng bộ mơn Cơng nghệ Thực Phẩm
– Khoa Nơng nghiệp Và Sinh học Ứng dụng – Trường đại học Cần Thơ đã giúp đỡ và

tạo điều kiện để tôi thực hiện luận văn và hồn thành q trình nghiên cứu.
Xin cảm ơn các bạn lớp Công nghệ Thực Phẩm khóa 29 đã giúp đỡ, góp ý kiến chân
thành trong suốt thời gian tiến hành thí nghiệm cũng như suốt thời gian học tập.
Cuối cùng xin gởi lời cảm ơn đến cha mẹ và những người thân đã nuôi dạy, tạo điều kiện
cho con học tập và nghiên cứu.
Xin chân thành cảm ơn!
Cần Thơ, ngày 07 tháng 06 năm 2008
Sinh Viên

Võ Thị Trang


Luận văn Tốt nghiệp khóa 29 năm 2008

Trường ðại Học Cần Thơ

MỤC LỤC
Trang

LỜI CẢM ƠN
MỤC LỤC ........................................................................................................ i
DANH SÁCH BẢNG ..................................................................................... iii
DANH SÁCH HÌNH ...................................................................................... iv
TĨM LƯỢC .................................................................................................... v
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU............................................................................. 1
1.1 đặt vấn đề ............................................................................................................ 1
1.2 Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................................. 1

CHƯƠNG 2. LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU ........................................................ 2
2.1 Nguồn nguyên liệu................................................................................................ 2

2.1.1 Giới thiệu bắp cải tím ........................................................................................ 2
2.1.2 Thành phần hóa học ........................................................................................... 3
2.2 Một số loại rau quả chứa chất màu anthocyanin .................................................... 3
2.3 Giới thiệu chất màu anthocyanin........................................................................... 4
2.3.1 Khái quát ........................................................................................................... 4
2.3.2 Tính chất của anthocyanin ................................................................................. 5
2.3.3 Tác dụng ............................................................................................................ 7
2.3.4 Một số ứng dụng thương mại của anthocyanin ................................................... 8
2.4 Phương pháp trích ly............................................................................................. 8
2.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến q trình trích ly ........................................................ 10
2.6 Q trình sấy ...................................................................................................... 10
2.7 Q trình lạnh đơng ............................................................................................ 12
2.8 Quy trình cơng nghệ chiết tách Anthocyanin từ bắp cải tím ................................ 13

CHƯƠNG 3. PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM ....... 14
3.1 Phương tiện thí nghiệm....................................................................................... 14
3.1.1 Ngun liệu – Hóa chất sử dụng ...................................................................... 14
3.1.2 Dụng cụ - thiết bị ............................................................................................. 14
Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng

i


3.2 Phương pháp thí nghiệm ..................................................................................... 14
3.2.1 Thí nghiệm 1: Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ bốc ẩm và độ ẩm nguyên liệu
đến khả năng chiết tách và độ bền màu anthocyanin ................................................. 14
3.2.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của q trình lạnh đơng đến hàm lượng màu
anthocyanin sau khi trích .......................................................................................... 18

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THẢO LUẬN....................................................... 20

4.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ bốc ẩm và độ ẩm nguyên liệu đến khả năng chiết tách và
độ bền màu anthocyanin ........................................................................................... 20
4.1.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ bốc ẩm và độ ẩm nguyên liệu đến khả năng chiết tách ...
................................................................................................................................. 20
o

4.1.2 Hàm lượng anthocyanin và % màu còn lại sau khi đun 95 C, 15 phút .............. 23
4.1.3 Hàm lượng anthocyanin còn lại sau thời gian bảo quản ở các điều kiện khác
nhau ......................................................................................................................... 24
4.2 Ảnh hưởng của q trình lạnh đơng đến hàm lượng anthocyanin sau khi trích .... 30
4.2.1 Kết quả thống kê về hàm lượng anthocyanin trong các mẫu sau khi trích ly..... 30
4.2.2 Hàm lượng anthocyanin và % còn lại trong các mẫu sau 24 giờ ở các điều kiện
bảo quản ................................................................................................................... 30

CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ đỀ NGHỊ..................................................... 34
5.1 Kết luận ............................................................................................................. 34
5.2 Kiến nghị ........................................................................................................... 34
Một số hình ảnh về thiết bị sử dụng thí nghiệm ........................................................ 35
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 36
PHỤ LỤC 1................................................................................................................ v
PHỤ LỤC 2.............................................................................................................. vii

Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng

ii


DANH SÁCH BẢNG
Bảng 1. Thành phần hóa học của bắp cải .................................................................... 3
Bảng 2. Một số loại anthocyanin phổ biến .................................................................. 4

Bảng 3. Kết quả thống kê về hàm lượng anthocyanin ảnh hưởng bởi nhiệt độ xử lý và độ
ẩm của nguyên liệu .............................................................................................. 20
Bảng 4. Kết quả thống kê về hàm lượng anthocyanin thu được bởi chế độ xử lý so với
mẫu đối chứng .......................................................................................................... 21
o

Bảng 5: Kết quả thống kê về hàm lượng anthoyanin còn lại sau khi đun 95 C, 15 phút
................................................................................................................................. 23
o

Bảng 6: Kết quả thống kê về hàm lượng anthocyanin và % còn lại sau khi đun 95 C,
15 phút của các mẫu xử lý và mẫu đối chứng ........................................................... 23
Bảng 7: Kết quả thống kê hàm lượng anthocyanin còn lại sau 24 giờ ở điều kiện sáng
................................................................................................................................. 24
Bảng 8: Kết quả thống kê hàm lượng anthocyanin và % còn lại sau 24 giờ ở điều kiện
sáng ......................................................................................................................... 25
Bảng 9: Kết quả thống kê hàm lượng anthocyanin còn lại sau 24 giờ ở điều kiện tối ...
................................................................................................................................. 26
Bảng 10: Kết quả thống kê hàm lượng anthocyanin và % còn lại sau 24 giờ ở điều
kiện tối .................................................................................................................... 27
o

Bảng 11: Kết quả thống kê hàm lượng anthocyanin còn lại khi đun 95 C 15 phút sau
24 giờ ....................................................................................................................... 28
o

Bảng 12: Kết quả thống kê hàm lượng anthocyanin và % còn lại khi đun 95 C 15 phút
sau 24 giờ .............................................................................................................. 28
Bảng 13: Kết quả thống kê về hàm lượng anthocyanin trong các mẫu sau khi trích ly
................................................................................................................................. 30

Bảng 14: Kết quả thống kê về hàm lượng anthocyanin còn lại và % còn lại sau 24 giờ ở
ngoài sáng ............................................................................................................. 30
Bảng 15: Kết quả thống kê về hàm lượng anthocyanin còn lại và % còn lại sau 24 giờ ở
trong tối ................................................................................................................. 31
Bảng 16: Kết quả thống kê về hàm lượng anthocyanin còn lại và % còn lại sau 24 giờ
o
sau khi đun 95 C 15 phút .......................................................................................... 32

Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng

iii


DANH SÁCH HÌNH
Hình 1: Bắp cải tím .................................................................................................... 2
Hình 2: Cơng thức cấu tạo của Cyanidin 3,5 –diglucoside .......................................... 3
Hình 3: Cấu trúc cơ bản của aglucon của anthocyanin ................................................ 5
Hình 4: Màu anthocyanin thay đổi theo pH ................................................................ 7
Hình 5: Q trình trích ly một đoạn ............................................................................ 9
Hình 6: Q trình trích ba đoạn giao dịng .................................................................. 9
Hình 7: Q trình trích nhiều đoạn nghịch dịng ....................................................... 10
Hình 8: Sơ đồ quy trình cơng nghệ chiết tách Anthocyanin từ bắp cải tím ................ 13
Hình 9: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 1.............................................................................. 16
Hình 10: Mẫu ngun liệu nghiền trước và sau khi cho bốc ẩm ............................... 17
Hình 11: Dịch anthocyanin sau khi trích ly ............................................................... 17
Hình 12: Ống nghiệm chứa dịch trích để bảo quản sau 24 giờ .................................. 18
Hình 13: Pha lỗng dịch trích 10 lần ở pH=1 và pH 4,5 ........................................... 18
Hình 14: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 2............................................................................ 19
Hình 15: đồ thị biểu diễn hàm lượng anthocyanin trong các mẫu sau khi xử lý ........ 20
Hình 16: đồ thị biểu diễn hàm lượng anthocyanin trong các mẫu trích ly sau khi xử lý

và mẫu đối chứng ..................................................................................................... 22
Hình 17: đồ thị biểu diễn anthocyanin và phần trăm màu còn lại trong các mẫu sau
o
khi đun 95 C, 15 phút ............................................................................................... 24
Hình 18: đồ thị biểu diễn Anthocyanin và phần trăm còn lại sau 24 giờ ở điều kiện
sáng .......................................................................................................................... 26
Hình 19: đồ thị biểu diễn hàm lượng anthocyanin và phần trăm còn lại sau 24 giờ ở
điều kiện tối ............................................................................................................. 27
Hình 20: đồ thị biểu diễn về so sánh mẫu xử lý tốt nhất với mẫu đối chứng ............. 29
Hình 21: đồ thị biểu diễn hàm lượng anthocyanin trong các mẫu xử lý .................... 32
Hình 22: Quy trình trích ly anthocyanin từ bắp cải ................................................... 34
Hình 23: Máy so màu Spectrometer.......................................................................... 35
Hình 24: Waterbath ................................................................................................. 35
Hình 25: Tủ sấy chân khơng .................................................................................... 35
Hình 26: pH kế ......................................................................................................... 35
Hình 27: Máy đo độ ẩm ............................................................................................. 35

Hình 28: Các loại cân phân tích ................................................................................ 35

Ngành Cơng nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng

iv


TĨM LƯỢC
Với mục đích tìm ra các điều kiện tối ưu để cho trích ly hàm lượng anthocyanin cao
nhất và độ bền màu tốt nhất từ nguyên liệu bắp cải tím. Nội dung nghiên cứu của đề
tài bao gồm:
Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ bốc ẩm và độ ẩm nguyên liệu đến khả năng chiết
tách và độ bền màu anthocyanin. Thí nghiệm được tiến hành trên cơ sở khảo sát khả

o

o

o

năng chiết tách anthocyanin khi xử lý bốc ẩm mẫu ở nhiệt độ 10-15 C, 40 C, 50 C, và
độ ẩm cần đạt là 15%, 20%, 25%. để thu được hàm lượng anthocyanin cao nhất cần
o

xử lý nguyên liệu ở nhiệt độ 40 C và 15% ẩm.
Khảo sát ảnh hưởng của q trình lạnh đơng đến hàm lượng màu anthocyanin sau khi
o

trích. Thí nghiệm tiến hành khảo sát các mẫu lạnh đông, mẫu sấy 40 C 15% ẩm, mẫu
sấy – lạnh đông. để thu được hàm lượng anthocyanin cao nhất và đạt hiệu quả kinh tế
o

chộn mẫu sấy 40 C 15% ẩm.

Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng

v



CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU
1.1 đặt vấn đề
Với xu hướng hiện nay của các nước trên thế giới là nghiên cứu khai thác các chất
màu từ thiên nhiên sử dụng trong thực phẩm thay thế các chất màu hình thành trong

quá trình gia cơng kỹ thuật nhằm tạo tính an tồn cao cho người sử dụng thực phẩm.
Trong các chất màu thực phẩm có nguồn gốc tự nhiên thì anthocyanin là họ màu phổ
biến nhất tồn tại trong hầu hết các thực vật bậc cao và tìm thấy được trong một số loại
rau, hoa, quả, hạt có màu từ đỏ đến tím như: quả nho, quả dâu, bắp cải tím, lá tía tơ,
hoa hibicut, đậu đen, quả cà tím, gạo nếp than, gạo đỏ...
Trong phạm vi nghiên cứu này, nguyên liệu được chọn để chiết tách anthocyanin là
bắp cải tím với nội dung khảo sát các yếu tố nhiệt độ, độ ẩm của ngun liệu, q
trình lạnh đơng ngun liệu đến khả năng chiết tách anthocyanin. Thí nghiệm chọn hệ
dung mơi Ethanol – nước - HCl (với tỷ lệ 1:1 và 1%HCl) để chiết tách do qua nghiên
cứu tài liệu việc sử dụng hệ dung môi này thu được hiệu suất trích tương đối cao và
đạt hiệu quả kinh tế.
1.2 Mục tiêu nghiên cứu
Mục đích của thí nghiệm là tìm ra các điều kiện tối ưu để cho hàm lượng anthocyanin
cao nhất và độ bền màu tốt nhất. Từ đó đề tài tiến hành các nội dung nghiên cứu:
- Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ bốc ẩm và độ ẩm nguyên liệu đến khả năng chiết
tách và độ bền màu anthocyanin.
- Khảo sát ảnh hưởng của q trình lạnh đơng đến hàm lượng màu anthocyanin sau
khi trích

Ngành Cơng nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng

1


CHƯƠNG 2. LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
2.1 Nguồn nguyên liệu
2.1.1 Giới thiệu bắp cải tím
Bắp cải có tên khoa học là Brassica oleracea. var. capitata. Lizg.
Bắp cải tím (Brassica oleracea var capitata ruba) bắt nguồn từ tây bắc Châu Âu. đến
khoảng giữa thế kỉ 16 bắp cải đã trở thành loại rau quan trọng ở Châu Âu. Từ châu âu

bắp cải tím được đưa đi trồng rộng rãi ở nhiều nơi trên thế giới. Tại Việt Nam bắp cải
tím được trồng nhiều ở đà Lạt.
Tuy nhiên, việc sản xuất bắp cải tím ở khu vực nhiệt đới và á nhiệt đới cịn ở mức hạn
chế vì bắp cải tím thích hợp với những vùng núi cao hoặc nơi có mùa đơng lạnh.
o

Bắp cải tím sinh trưởng tốt nhất ở khu vực có nhiệt độ trung bình ngày 15-20 C, nhiệt
o

độ dao động nhiệt độ ngày và đêm là 5 C. Vùng nhiệt đới chỉ gặp điều kiện này ở nơi
o

có độ cao trên 800m so với mực nước biển. Nhiệt độ vượt quá 25 C bắp cải vẫn phát
triển nhưng khả năng cuộn bắp hạn chế. Vì thế ở Việt Nam bắp cải tím được trồng
nhiều ở đà Lạt.
Bằng phương pháp tối ưu hố thực nghiệm trong q trình chiết tách, đã xác định
được hàm lượng anthocyanin trong bắp cải tím đà Lạt chiếm khoảng 1,11%.
Sắc tố chính được chiết xuất từ bắp cải tím đó là cyanidin 3,5-diglucoside của hệ màu
anthocyanin và có màu sắc thay đổi rõ rệt theo pH mơi trường. Trong mơi 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 anthocyanin của một
số nguyên liệu khác (màu thay đổi liên tục tại pH kiềm) như lá tía tơ, quả dâu,...

Hình 1: Bắp cải tím

Ngành Cơng nghệ Thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng

2

Hình 2: Cơng thức cấu tạo của Cyanidin 3,5 -diglucoside

2.1.2 Thành phần hóa học
Bảng 1. Thành phần hóa học của bắp cải

Thành phần
vitamin K
vitamin C
dietary fiber
Mangan
Vitamin B6 (pyridoxine)
folate
Acid béo omega- 3
vitamin B1 (thiamin)
vitamin B2 (riboflavin)
Caci
Kali
Vitamin A
Tryptophan
Protein
Magie

Hàm lượng
73.35 mcg
30.15 mg
3.45 g
0.18 mg
0.17 mg
30.00 mcg
0.17 g

0.09 mg
0.08 mg
46.50 mg
145.50 mg
198.00 IU
0.01 g
1.53 g
12.00 mg

(Nguồn: www.whfoods.com)

Bắp cải là thực phẩm đầu tiên bị khám phá là gây ra bướu cổ khi được dùng trong
thành phần thực phẩm cho thỏ ăn hàng ngày trong một cuộc nghiên cứu về bệnh giang
mai vào năm 1928.
Khám phá này sau đó được các nhà nghiên cứu khác xác nhận vào các năm 1929,
1933. Bắp cải thu hoạch vào mùa Đơng có tác dụng mạnh hơn loại thu hoạch vào mùa
Hè, và tác dụng này gia tăng khi bắp cải được hấp chín..và sau đó các nhà nghiên cứu ghi
nhận nếu cho thỏ ăn thêm iodine trong khẩu phần hàng ngày chung với bắp cải, dù sống
hay hấp chín, thì thỏ sẽ khơng bị bướu cổ.

Ngành Cơng nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng

3


2.2 Một số loại rau quả chứa chất màu anthocyanin
Chất màu anthocyanin thường có trong những loại rau quả có màu đỏ, xanh và tím
như: dâu tây, bắp cải, vỏ nho, hoa hồng…
Bảng 2. Một số loại anthocyanin phổ biến

Cây
Bắp cải tím
Cúc tây Hoa
hồng Quả
anh đào Quả
mận
Quả việt quất
Quả
Hoa
Hoa
Hoa

nho
cẩm quỳ
mẫu đơn
anh thảo

Anthocyanin
Rubrobraxinin
Pelargonin
Xianin
Ceraxianin
Prunixianin
Idain
Delfin
Enin
Malvin
Peonin
Hirxutin

(Nguồn: hóa sinh cơng nghiệp - nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội)

2.3 Giới thiệu chất màu Anthocyanin
2.3.1 Khái quát
Anthocyaninlà mono – hay diglucozit do gốc đường glucose, galactose hoặc ramnose kết
hợp với gốc aglucon có màu gọi là anthocyanidin (anthocyanidol). Aglucon của chúng
có cấu trúc cơ bản được mơ tả trong hình 1. Các gốc đường có thể được gắn vào vị
trí 3,5,7; thường được gắn vào vị trí 3 và 5 cịn 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. Do đó khi thủy phân anthocyanin thu được đường và anthpocyanidin.
Anthocyaninhịa tan trong nước, cịn các anthocyanidol thì khơng hịa tan trong nước.
Các anthocyanidol và anthocyaninlà những chất tạo nên màu sắc cho hoa quả. Các
anthocyanidol có màu đỏ, xanh, tím hoặc những gam màu trung gian.

Ngành Cơng nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng

4


R1
OH
7

O
A

5

OH

B

+
3

3

R2

OH
OH

Hình 3: Cấu trúc cơ bản của aglucon của anthocyanin

Các aglucon của anthocyanin khác nhau chính là do các nhóm gắn vào vị trí R1 và R2,
thường là H, OH hoặc OCH3.
2.3.2 Tính chất của anthocyanin
Anthocyanin tinh khiết ở dạng tinh thể hoặc vơ định hình là hợp chất khá phân cực
nên tan tốt trong dung mơi phân cực
Anthocyanin hịa tan tốt trong nước và trong dịch bão hòa. Khi kết hợp với đường là
cho phân tử anthocyanin hòa tan hơn.
Màu sắc anthocyanin thay đổi phụ thuộc vào nhiệt độ, các chất màu có mặt và nhiều
yếu tố khác,… Khi tăng số lượng nhóm OH trong vịng benzene thì màu càng xanh
đậm.
Mức độ methyl hóa các nhóm OH ở vịng benzene càng cao thì màu càng đỏ. Nếu
nhóm OH ở vị trí thứ ba kết hợp với các gốc đường thì màu sắc cũng sẽ thay đổi theo
số lượng các gốc đường được đính vào nhiều hay ít.
Các anthocyanin cũng phụ thuộc rất mạnh vào pH của môi trường:
Khi pH > 7 các anthocyanin có màu xanh và
Khi pH < 7 các anthocyanin có màu đỏ.

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
Màu sắc của anthocyanin cịn có thể thay đổi do hấp thụ ở trên polysaccharide.
Khi đun nóng lâu dài các anthocyanin có thể phá hủy và mất màu.


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.
Tóm lại, trong mơi trường acid, các anthocyanin là những bazơ mạnh và có thể tạo
muối bền vững với acid. Anthocyanincũng có khả năng cho muối với bazơ. Như vậy
chúng có tính chất amphote. Muối với acid thì có màu đỏ, cịn muối với kiềm thì có
màu xanh.


Hình 4: Màu anthocyanin thay đổi theo pH
( />
2.3.3 Tác dụng
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 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 mạch, chống viêm
Hạn chế sự phát triển của các tế bào ung thư
Tác dụng chống các tia phóng xạ.
2.3.4 Một số ứng dụng thương mại của anthocyanin
Sự sử dụng chất màu trong Công nghiệp bánh kẹo.
Các nghiên cứu gần đây đã cho rằng chất màu có thể được dùng trong sản xuất bánh kẹo,
bao gồm ca-ra-men, pomat, mứt, kem với mục đích của việc tạo cho sản phẩmcó một
màu hồng đẹp. Chất màu tươi sẽ phụ thuộc vào sự vị trí và tỉ lệ của chất màu
anthocyans. Chất màu tự nhiên được khuyến cáo sử dụng cấp độ rộng trong các hãng
bánh kẹo.
Sự sử dụng chất màu trong sản xuất những đồ uống nhẹ.
Như nó đã được chứng minh bởi những kết quả sự thí nghiệm, màu của đồ uống nhẹ
phụ thuộc vào lượng chất màu được bổ sung. Sự giàu có của màu phụ thuộc vào sự
hợp thành và tỉ lệ của anthocyans trong chất màu. Màu của đồ uống được có thể thay
đổi xuyên qua việc thay đổi sự hợp thành.
Những sử dụng chất màu trong sản xuất đồ uống Có cồn.
Một nghiên cứu được thực hiện về khả năng sử dụng chất màu tự nhiên trong sản xuất
những đồ uống có cồn: rượu vodkas, rượu vang, rượu mùi.
Sử dụng chất màu trong sản xuất kem.
Chất màu anthocyanin được sử dụng trong sản xuất kem. Những kết quả của các q
trình nghiên cứu thí nghiệm đã cho rằng chất màu đó có thể được dùng cho sự sản
xuất của hai loại kem: dâu dại và nho đen. Sự sản xuất của kem nho đen được phối
trộn đều với thành phần chính (kem trắng) trong tỉ lệ của 1: 1 và màu thu được là màu
hồng tươi. Nếu chất màu được trộn đều với thành phần chính trong tỉ lệ của 1: 20, màu
sẽ là màu hồng của hoa tử đinh hương là đặc trưng của kem dâu dại.
2.4 Phương pháp trích ly
Trích ly chất lỏng là q trình tách chất hịa tan bằng một chất lỏng khác (dung mơi)
khơng hịa tan. Q trình trích ly chất lỏng gồm 2 giai đoạn:
Giai đoạn đầu: là giai đoạn trộn lẫn, phân tách 2 pha vào với nhau để tạo sự tiếp xúc
pha tốt cho dung chất truyền từ hỗn hợp đầu vào dung môi. Nếu thời gian tiếp xúc pha

đủ thì quá trình truyền vật chất xảy ra cho đến khi đạt cân bằng giữa hai pha.
Giai đoạn kế tiếp: là giai đoạn tách pha, hai pha tách ra dễ dàng hay không tùy thuộc
vào sự sai biệt khối lượng riêng giữa hai pha. Một pha là pha trích gồm chủ yếu dung


môi và dung chất, một pha gọi là pha rafinat gồm chủ yếu phần còn lại của hỗn hợp
ban đầu. thường thì các cấu tử trong hỗn hợp và dung mơi đều ít nhiều hịa tan vào
nhau vì thế trong hai pha đều có sự hiện diện của cả ba cấu tử.
Các phương pháp trích ly theo đoạn:
Trích ly một đoạn: q trình có thể thực hiện liên tục hay gián đoạn. Hỗn hợp ban đầu
và dung môi được trộn lẫn với nhau tạo thành hỗn hợp, quá trình truyền khối diễn ra giữa
hai pha được tiến hành cho đến khi hệ cân bằng sau đó để hỗn hợp lắng và tách
pha.
Pha trích

Ngun liệu

Pha rafinat

Dung mơi
Hình 5: Q trình trích ly một đoạn

Trích ly nhiều đoạn giao dịng: đây là sự kéo dài của q trình trích ly một đoạn trong
đó pha rafinat đi liên tục qua mỗi đoạn để được tiếp xúc với dung mơi mới. Q trình
cũng có thể thực hiện liên tục hay gián đoạn.

Pha trích 1

Pha trích 2

đoạn 1

Pha trích 3

đoạn 2

đoạn 3

Ngun liệu

Dung mơi

S1Y1

S2 Y2

Pha trích

Pha rafinat

S3 Y3

Hình 6: Q trình trích ba đoạn giao dịng

Trích ly liên tục nhiều đoạn nghịch dịng:
Ngun liệu và dung môi đi ngược chiều nhau. Nguyên liệu đi vào đầu này cịn dung mơi
đi vào đầu kia. Hai pha trích và pha rafinat liên tục đi ngược chiều nhau qua mỗi đoạn
cuối cùng được hai dòng sản phẩm. Quá trình này cần ít đoạn trích hơn q trình nhiều

đoạn giao dịng với cùng 1 lượng dung mơi hoặc cần ít dung mơi hơn với cùng số đoạn
trích.



Ngun liệu

đoạn 1

Pha rafinat

đoạn 2

đoạn 3

Dịch trích

đoạn n
Dung mơi

Hình 7: Q trình trích nhiều đoạn nghịch dịng

Trích ly liên tục nghịch dịng có hồn lưu: trong q trình trích ly liên tục nghịch
dịng, dịng sản phẩm trích có nồng độ lớn nhất khi đạt cân bằng với dòng nhập liệu. Việc
sử dụng dịng hồn lưu của pha trích làm pha trích có nồng độ cao hơn.
2.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến q trình trích ly
Thực chất q trình trích ly là quá trình khuếch tán, vì vậy sự chênh lệch nồng độ giữa
2 pha chính là động lực của quá trình. Khi chênh lệch nồng độ lớn, lượng chất trích ly
tăng, thời gian trích ly giảm ta thực hiện bằng cách tăng tỉ lệ dung môi so với nguyên
liệu.

Diện tích tiếp xúc giữa ngun liệu với dung mơi: cần tăng diện tích tiếp xúc giữa
ngun liệu với dung mơi bằng cách nghiền nhỏ.Nó cịn làm vỡ cấu trúc tế bào, thúc
đẩy quá trình tiếp xúc triệt để giữa dung mơi và vật liệu. Tuy nhiên, kích thước và
hình dạng của vật liệu sau khi làm nhỏ cũng có giới hạn vì nếu chúng quá mịn sẽ bị
lắng động lên lớp ngun liệu, tắc các ống mao dẫn khó trích ly.
Tính chất của vật liệu cũng ảnh hưởng lớn đến hiệu suất trích ly như độ ẩm của
nguyên liệu.
Nhiệt độ có tác dụng tăng tốc độ khuếch tán và giảm độ nhớt, phần tử chất hòa tan
chuyển động dễ dàng khi khuếch tán giữa các phần tử dung môi, tuy nhiên nhiệt độ là
yếu tố giới hạn, vì khi nhiệt độ cao quá có thể xảy ra các phản ứng khác khơng cần
thiết gây khó khăn cho các q trình cơng nghệ...
Thời gian trích ly cũng ảnh hưởng đến hiệu suất trích ly. Khi thời gian tăng lên lượng
chất khuếch tán tăng nhưng thời gian phải có giới hạn, khi đã đạt được mức độ trích ly
cao nhất nếu kéo dài thời gian sẽ không mang lại hiệu quả kinh tế.
2.6 Quá trình sấy
Quá trình sấy là quá trình làm khô các vật thể bằng phương pháp bay hơi. Kết quả của
q trình sấy, hàm lượng chất khơ trong vật liệu tăng lên. điều này có ý nghĩa quan
trọng trên nhiều phương diện khác nhau. Ví dụ: đối với nơng sản thực phẩm nhằm
tăng cường tính bền vững trong bảo quản, đối với các nhiên liệu than củi nâng cao

Ngành Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng

10


lượng nhiệt cháy, đối với nguyên liệu để trích ly chất màu có thể tăng khả năng trích
ly…
Muốn sấy khơ một sản phẩm ta tiến hành các phương pháp kĩ thuật sau:
- Gia nhiệt cho vật thể đưa nhiệt độ của nó lên đến nhiệt độ bão hịa với phần áp suất
của hơi nước trên bề mặt vật.

- Cấp nhiệt để làm bay hơi ẩm trong vật thể
- Vận chuyển hơi ẩm đã thốt ra khỏi vật thể vào mơi trường.
Có nhiều cách gia nhiệt vật thể và cũng có nhiều cách vận chuyển ẩm từ bề mặt vật
thể vào mơi trường. Tương ứng có nhiều phương pháp sấy khác nhau.
Quá trình sấy xảy ra các quá trình trao đổi nhiệt và trao đổi chất cụ thể là quá trình truyền
nhiệt từ chất tải nhiệt cho vật sấy. Quá trình truyền ẩm từ trong vật sấy ra ngoài bề mặt
sấy, q trình truyền ẩm từ bề mặt sấy vào mơi trường.
để quá trình sấy diễn ra nhanh cần sử dụng nhiệt độ cao để có thể tách ẩm nhanh ra
khỏi vật thể, tuy nhiên có một số nguyên liệu nhạy cảm với nhiệt vì thế cần sấy ở nhiệt
độ thấp và thời gian ngắn để sấy khô vật liệu. Do đó người ta thường sử dụng thiết bị sấy
chân khơng để có thể sấy ở nhiệt độ thấp và thời gian ngắn, giúp nguyên liệu sau khi
sấy ít bị biến đổi.
Sấy chân khơng
đối với thí nghiệm này do nhiệt độ sấy thấp nên việc sử dụng thiết bị sấy chân không
để rút ngắn thời gian sấy nguyên liệu, nâng cao hiệu suất sau khi trích.
Q trình sấy chân khơng là q trình tách nước bằng cách bốc hơi. Khơng giống như
sấy trực tiếp, nguyên liệu được đặt vào trong môi trường gia nhiệt và sấy bằng phương
pháp đối lưu nhiệt, sấy chân không là gia nhiệt gián tiếp, nhiệt được truyền tới nguyên
liệu do được đặt trên bề mặt gia nhiệt.
Ngun lý của q trình sấy chân khơng
Dưới điều kiện áp suất khí quyển thấp làm cho nhiệt độ sơi của nước trong nguyên
liệu thấp nên nước dễ bốc hơi ở điều kiện nhiệt độ thường, ngoài ra áp suất thấp làm
cho chênh lệch áp suất giữa môi trường chân không và áp suất riêng phần trên bề mặt
nguyên liệu tăng.
Thuận lợi của q trình sấy chân khơng:
Q trình sấy diễn ra ở nhiệt độ thấp cho nên tránh những biến đổi không mong muốn
xảy ra ở nhiệt độ cao như vitamin C, maillard,….


Thời gian sấy chân khơng ngắn hơn so ẩm thốt ra nhanh hơn vì hiệu quả truyền nhiệt

tốt và chính áp suất thấp làm cho chênh lệch áp suất riêng phần của hơi nước trong
buồng sấy và trên bề mặt ngun liệu tăng nên nước thốt ra nhanh hơn.
Do mơi trường chân khơng nên có ít khí O2 nên trong q trình sấy ít xảy ra các biến
đổi màu sắc và mùi vị như q trình oxi hóa sản phẩm. Do đó chất lượng sản phẩm
được duy trì.
Do q trình sấy được thực hiện trong mơi trường kín nên nó đảm bảo an tồn cho
cơng nhân khi sấy các sản phẩm độc hai nguy hiểm như chất độc, thuốc nổ..
Nó giúp ít tốn năng lượng hơn do sấy trong thời gian ngắn và nhiệt độ thấp.
Khuyết điểm
Do đặc trưng của phương pháp này là gia nhiệt qua sự tiếp xúc của nguyên liệu với
buồng sấy nên tốc độ tăng nhiệt độ của nguyên liệu trong sấy chân không bị hạn chế
bởi diện tích tiếp xúc bề mặt của nguyên liệu với miếng truyền nhiệt. cịn sấy bình
thường thì bị hạn chế bởi thể tích khí nóng trong buồng sấy.
( />
2.7 Q trình lạnh đơng
Phương pháp lạnh đơng chậm:
o

Trong q trình lạnh đơng chậm, do nhiệt độ của khơng khí cao hơn -25 C và vận tốc
đối lưu của khơng khí nhỏ hơn 1m/s nên thời gian lạnh đông thường kéo dài từ 15g
đến 20g tùy kích thước và chủng loại sản phẩm. Số lượng tinh thể đá hình thành trong
gian bào và tế bào rất ít nên có kích thước lớn hơn, gây cọ xát giữa các tinh thể lớn sẽ
rách màng tế bào, phá hủy cấu trúc mô tes bào của sản phẩm. Vì vậy sau khi đưa sản
phẩm lạnh đơng ra tan giá thì dịch bào trong sản phẩm bị chảy ra ngồi. Q trình
lạnh đơng chậm có tác dụng tốt phá hủy cấu trúc tế bào nên khi trích ly thu được dịch
màu nhiều.


2.8 Quy trình cơng nghệ chiết tách Anthocyanin từ bắp cải tím
Ngun liệu

Rửa sạch bằng
nước, để ráo
Cân (20g/gói)
Nghiền nhỏ
Xử lý
Ngâm trong dung mơi
Trích ly
Dịch trích
Phân tích
Hình 8: Sơ đồ quy trình cơng nghệ chiết tách Anthocyanin từ bắp cải tím


CHƯƠNG 3. PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM
3.1 Phương tiện thí nghiệm
Thí nghiệm được tiến hành tại phịng thí nghiệm bộ môn Công nghệ thực phẩm, khoa
Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng, trường đại học Cần Thơ.
Thời gian thực hiện 12 tuần
3.1.1 Nguyên liệu – Hóa chất sử dụng
Bắp cải tím

Ethanol

HCl 1%

KCl

CH3COONa
3.1.2 Dụng cụ - thiết bị
- Máy đo quang phổ

- Waterbath

- pH kế

- Thiết bị sấy chân khơng

- Tủ lạnh đơng
3.2 Phương pháp thí nghiệm
3.2.1 Thí nghiệm 1: Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ bốc ẩm và độ ẩm nguyên
liệu đến khả năng chiết tách và độ bền màu anthocyanin
a. Mục đích thí nghiệm: Tìm ra nhiệt độ bốc ẩm và độ ẩm thích hợp để cho hiệu suất
trích ly cao nhất và độ bền màu nhất.
b. Chuẩn bị thí nghiệm:
Nguyên liệu bắp cải tím được rửa sạch
Dung môi Ethanol – nước - HCl (với tỷ lệ 1:1 và 1%HCl)
c. Bố trí thí nghiệm:
Thí nghiệm được bố trí hồn tồn ngẫu nhiên với 2 nhân tố và 3 lần lặp lại.
Nhân tố A là nhiệt độ bốc ẩm, bao gồm:
0

o A1 là nhiệt độ 10-15 C (để bốc hơi nước trong tủ lạnh)
0

o A2 là nhiệt độ 40 C
0

o A3 là nhiệt độ 50 C
Nhân tố B là độ ẩm sau khi bốc ẩm, bao gồm:
o B1 là độ ẩm 15% (± 0,5%)
o B2 là độ ẩm 20% (± 0,5%)

o B3 là độ ẩm 25% (± 0,5%)
Mẫu đối chứng nguyên liệu không sấy C
Số nghiệm thức 3x3+1= 10 mẫu
A1

A2

A3

B1

A1B1

A2B1

A3B1

B2

A1B2

A2B2

A2B3

B3

A1B3

A2B3

A3B3

o

A1B1: Mẫu bốc ẩm 10-15 C độ ẩm 15%
o
A1B2: Mẫu bốc ẩm 10-15 C độ ẩm 20%
o
A1B3: Mẫu bốc ẩm 10-15 C độ ẩm 25%
o
A2B1: Mẫu bốc ẩm 40 C độ ẩm 15%
o
A2B2: Mẫu bốc ẩm 40 C độ ẩm 20%
o
A2B3: Mẫu bốc ẩm 40 C độ ẩm 25%
o
A3B1: Mẫu bốc ẩm 50 C độ ẩm 15%
o
A3B2: Mẫu bốc ẩm 50 C độ ẩm 20%
o
A3B3: Mẫu bốc ẩm 50 C độ ẩm 25%
Mẫu sau khi đã cô đặc kiểm tra độ bền màu ở 3 điều kiện giữ ngoài sáng, điều kiện tối
0

và đun 95 C thời gian 15 phút và giữ trong thời gian 24 giờ để tìm mẫu có độ bền màu
nhất.