Nghiên cứu định danh thành phần hoá học trong dịch chiết n hexane và ethyl acetate của cây lá cẩm

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM

NGUYỄN THỊ THƢƠNG

NGHIÊN CỨU ĐỊNH DANH THÀNH PHẦN HÓA HỌC TRONG DỊCH
CHIẾT n-HEXANE VÀ ETHYL ACETATE CỦA CÂY LÁ CẨM

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
CỬ NHÂN HÓA HỌC

ĐÀ NẴNG, NĂM 2019


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM
------------

KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU ĐỊNH DANH THÀNH PHẦN HÓA HỌC TRONG DỊCH
CHIẾT n-HEXANE VÀ ETYL ACETATE CỦA CÂY LÁ CẨM

Sinh viên thực hiện

: Nguyễn Thị Thƣơng

Chuyên ngành

: Hóa học

MSSV

: 314033151146

Lớp

: 15CHD1

Ngƣời hƣớng dẫn

: GS.TS Đào Hùng Cƣờng

ĐÀ NẴNG, NĂM 2019


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

KHOA HOÁ



NHIỆM VỤ KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Thị Thƣơng
Lớp: 15CHD1

1. Tên đề tài: “Nghiên cứu định danh thành phần hoá học trong dịch chiết n-hexane
và ethyl acetate của cây lá cẩm”.
2. Nguyên liệu, dụng cụ và thiết bị
Nguyên liệu: Cây lá Cẩm đƣợc thu mua tại chợ Thiết , Quận 11 thành phố Hồ Chí
Minh.
Hố chất: n-Hexane (Trung Quốc), Ethyl acetate (Trung Quốc).
Dụng cụ, thiết bị:


Thiết bị đo sắc ký khí ghép phổ khối (GC- MS) của Trung tâm Chất lƣợng

Nông lâm Thủy sản Vùng 2.


Thiết bị đo (HPLC), (AAS) của Trung tâm Kiểm nghiệm An toàn vệ sinh Thực

phẩm khu vực miền Trung - Viện Pasteur Nha Trang.


Tủ sấy, lò nung, cân phân tích, máy đo pH, bộ chiết soxhlet, bộ chƣng ninh.

Các dụng cụ thí nghiệm khác nhƣ: cốc thủy tinh, bình tam giác, chén sứ, ống nghiệm,
bếp cách thủy, pipet, bình định mức, nhiệt kế, bình hút ẩm, giấy lọc…
3. Nội dung nghiên cứu


Xác định các thông số vật lý: Độ ẩm, hàm lƣợng tro, hàm lƣợng kim loại nặng

trong mẫu nguyên liệu;
 Xây dựng quy trình chiết tách thu nhận phẩm màu cây lá Cẩm;

 Định danh thành phần các cấu tử của phẩm màu cây lá Cẩm;
4. Giảng viên hƣớng dẫn: GS.TS Đào Hùng Cƣờng
5. Ngày giao đề tài: 16/7/2017
6. Ngày hoàn thành đề tài: 10/1/2018


Chủ nhiệm Khoa

Giảng viên hƣớng dẫn

PGS.TS Lê Tự Hải

GS.TS Đào Hùng Cƣờng

Sinh viên đã hoàn thành và nộp bản báo cáo cho khoa ngày ... tháng 04 năm 2019.
Kết quả đánh giá: ..................
Ngày ... tháng 04 Năm 2019
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG


i

LỜI CAM ĐOAN
Em xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng em.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực.

Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Thƣơng

ii

LỜI CẢM ƠN
Thực tế luôn cho thấy, sự thành công nào cũng đều gắn liền với những sự hỗ trợ,
giúp đỡ của những ngƣời xung quanh dù cho sự giúp đỡ đó là ít hay nhiều, trực tiếp
hay gián tiếp. Trong suốt thời gian từ khi bắt đầu làm luận văn đến nay, em đã nhận
đƣợc sự quan tâm, chỉ bảo, giúp đỡ của thầy cơ, gia đình và bạn bè . Do đó, trong trang
đầu của luận văn này cho em phép em xin bày tỏ lòng biết ơn của mình:
Em xin chân thành cảm ơn GS.TS Đào Hùng Cƣờng đã giao đề tài và tận tình
hƣớng dẫn, giúp đỡ cho em trong suốt thời gian nghiên cứu và hồn thành khóa luận
này.
Em xin gửi lời cảm ơn đến q thầy cơ khoa Hóa trƣờng Đại học Sƣ phạm – Đại
học Đà Nẵng , những ngƣời đã truyền đạt kiến thức quý báu cho em suốt trong thời
gian học tập vừa qua và các thầy cơ cơng tác phịng thí nghiệm khoa Hóa trƣờng Đại
học Sƣ phạm – Đại học Đà Nẵng đã nhiệt tình giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho
em trong thời gian nghiên cứu thực hiện khóa luận vừa qua.
Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè đã ln bên cạnh giúp đỡ, động
viên trong cuộc sống cũng nhƣ học tập.
Bƣớc đầu làm quen với nghiên cứu khoa học nên bài luận văn này khơng tránh
khỏi thiếu sót, em rất mong nhận đƣợc những ý kiến đóng góp, bổ sung của thầy cơ để
em có thể thu nhận thêm nhiều kiến thức và kinh nghiệm cho bản thân sau này.
Cuối cùng, em xin chúc quý thầy cô sức khỏe, hạnh phúc và thành công trong
cuộc sống cũng nhƣ sự nghiệp giảng dạy của mình.
Em xin chân thành cảm ơn!
Đà Nẵng, ngày 25 tháng 4 năm 2019
Sinh viên

Nguyễn Thị Thƣơng

iii

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................ ii
MỤC LỤC ..................................................................................................................... iii
DANH MỤC CÁC BẢNG............................................................................................. v
DANH MỤC CÁC HÌNH ............................................................................................ vi
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ............................................................................ vii
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
1. Lý do chọn đề tài ......................................................................................................... 1
2. Mục đích nghiên cứu ................................................................................................... 2
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ............................................................................... 2
4. Các phƣơng pháp nghiên cứu ...................................................................................... 2
4.1. Nghiên cứu lý thuyết ........................................................................................... 2
4.2. Các phương pháp nghiên cứu thực nghiệm ....................................................... 2
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài..................................................................... 3
6. Cấu trúc của luận văn .................................................................................................. 3
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN ......................................................................................... 4
1.1. TỔNG QUAN VỀ CÂY LÁ CẨM .......................................................................... 4
1.2. TỔNG QUAN VỀ CHẤT MÀU THỰC PHẨM ..................................................... 4
1.2.1. Khái quát về chất màu thực phẩm .................................................................. 4
1.2.2. Tầm quan trọng của việc sử dụng chất màu trong chế biến thực phẩm .................... 5
1.2.3. Vai trò và ứng dụng chất màu thực phẩm ....................................................... 5
1.2.4. Phân loại chất màu thực phẩm ........................................................................ 5
1.2.5. Nguyên tắc sử dụng chất màu thực phẩm ....................................................... 8
1.3. TỔNG QUAN VỀ HỢP CHẤT MÀU ANTHOCYANIN ...................................... 8
1.3.1. Cấu trúc của anthocyanin................................................................................ 8
1.3.2. Sự phân bố anthocyanin trong tự nhiên ........................................................ 10

1.3.3. Đặc tính quang phổ của anthocyanin ............................................................ 13
1.3.4. Các yếu tố ảnh hƣởng đến độ bền màu của anthocyanin ............................. 13
1.3.5. Hoạt tính sinh học của anthocyanin .............................................................. 17
1.3.6. Ứng dụng của anthocyanin trong chế biến thực phẩm ................................. 20
1.4. TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƢƠNG PHÁP CHIẾT ............................................... 22


iv
1.4.1. Các khái niệm cơ bản về quá trình chiết ....................................................... 22
1.4.2. Các yếu tố ảnh hƣởng tới quá trình chiết ...................................................... 23
1.4.3. Các phƣơng pháp chiết ................................................................................. 24
1.4.4. Một số kỹ thuật chiết hiện đại dùng để chiết xuất chất màu tự nhiên .......... 25
1.5. ỨNG DỤNG CÂY LÁ CẨM ................................................................................. 26
CHƢƠNG 2. PHƢƠNG PHÁP VÀ ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU ....................... 28
2.1. NGUYÊN LIỆU, DỤNG CỤ, HÓA CHẤT .......................................................... 28
2.1.1. Nguyên liệu ................................................................................................... 28
2.1.2. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị nghiên cứu ..................................................... 28
2.2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......................................................................... 28
2.2.1. Phƣơng pháp trọng lƣợng ............................................................................. 28
2.2.2. Phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)...................................... 28
2.2.3. Phƣơng pháp phân tích và định danh thành phần hóa học của .................... 29
2.3. CÁC NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ................................................................. 35
2.3.1. Sơ đồ thực nghiệm ........................................................................................ 35
2.3.2. Xử lý nguyên liệu ......................................................................................... 35
2.3.3. Xác định các thơng số hóa lí của ngun liệu .............................................. 36
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.............................................................. 39
3.1. KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ VẬT LÝ ............................................ 39
3.1.1. Độ ẩm mẫu nguyên liệu ................................................................................ 39
3.1.2. Xác định hàm lƣợng tro ................................................................................ 39
3.1.3. Xác định hàm lƣợng kim loại nặng .............................................................. 39

3.2. KẾT QUẢ KHẢO SÁT THỜI GIAN VÀ THÀNH PHẦN HÓA HỌC TRONG
CÁC DỊCH CHIẾT BẰNG DUNG MÔI HỮU CƠ ..................................................... 40
3.2.1. Kết quả nghiên cứu thu dịch chiết bằng dung môi n-hexane ....................... 40
3.2.2. Kết quả nghiên cứu thu dịch chiết bằng dung môi ethyl acetate .................. 43
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................... 47
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................... 48


v

DANH MỤC CÁC BẢNG
Số

Tên bảng

hiệu

Trang

1.1

Liều sử dụng cho phép của một số chất màu hữu cơ tổng hợp

6

1.2

Một số chất màu tự nhiên thông dụng

7

1.3

Cấu trúc của một số anthocyanidin phổ biến trong rau quả

9

1.4

Hàm lƣợng anthocyanin trong một số nguyên liệu

11

1.5

Các anthocyanin trong một số nguyên liệu

12

3.1

Kết quả xác định độ ẩm của mẫu nguyên liệu cây lá Cẩm

39

3.2

Kết quả xác định hàm lƣợng tro mẫu nguyên liệu cây lá Cẩm

39

3.3

Hàm lƣợng kim loại trong cây lá Cẩm

40

3.4

Ảnh hƣởng của thời gian chiết đến khối lƣợng cao chiết thu đƣợc

40

3.5

Kết quả định danh thành phần hóa học trong dịch chiết n-hexan
của cây lá Cẩm

3.6.

Ảnh hƣởng của thời gian chiết đến khối lƣợng cao chiết thu đƣợc

3.7

Kết quả định danh thành phần hóa học trong dịch chiết etylaxetat
của cây lá Cẩm

41
43
44

vi

DANH MỤC CÁC HÌNH
Số hiệu

Tên hình

Trang

1.1

Cấu trúc cơ bản của gốc aglycon của anthocyanin

9

1.2

Một số anthocyanin dạng 3-glucoside

10

1.3

Một số nguyên liệu giàu anthocyanin

11

1.4

Ảnh hƣởng của pH đến cấu trúc của anthocyanin

14

1.5

Sơ đồ phân giải anthocyanin tại pH cao

15

2.1

Quy trình thực nghiệm

35

2.2

Cây lá Cẩm tƣơi và mẫu khô sau khi xử lý

36

3.1

Sắc ký đồ GC – MS của dịch chiết n-hexan của cây lá
Cẩm

3.2

Sắc ký đồ GC – MS của dịch chiết etyl axetat của cây lá
Cẩm

3.3

Sắc kí đồ chiết etylaxetat của cây lá Cẩm

3.4

Phổ khối lƣợng của dịch chiết etylaxetat từ cây lá Cẩm, tại
phút thứ 19 trên hệ LC-MS

41

43
45
46


vii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
GC-MS

: Gas Chromatography Mass Spectrometry

TCVN

: Tiêu chuẩn Việt Nam

CoA

: Coenzyme A

HPLC

: High-performance liquid chromatography

LC-MS

: Liquid chromatography–mass spectrometry

AAS

: Atomic Absorption Spectrophotometric


1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Hiện nay, cùng với sự phát triển của kinh tế- xã hội, tính thẩm mỹ của con ngƣời
cũng càng tăng đặc biệt là trong lĩnh vực công nghệ thực phẩm. Tuy nhiên, con ngƣời
đang lạm dụng các chất màu tổng hợp trong chế biến thực phẩm dẫn đến nguy cơ ngộ
độc thực phẩm ảnh hƣởng xấu đến sức khỏe ngƣời tiêu dùng. Vì vậy, việc tìm kiếm và
chiết tách ra các chất màu tự nhiên từ thực vật hay động vật sử dụng trong công nghiệp
thực phẩm để thay thế cho các chất màu tổng hợp là một trong những xu hƣớng của
thế giới hiện nay.
Ở Việt Nam, Cây lá Cẩm - Peristrophe roxburghiana (Schult) Bremek. (P.
tincloria (Roxb) Ness), thuộc họ Ơ rơ - Acanthaceae. Cây đƣợc trồng vì lá cho màu
tím tía dùng nhuộm bánh, xôi và làm mỹ phẩm. Cây lá Cẩm có thể thu hái quanh năm,

rửa sạch, dùng tƣơi hay phơi khô để dùng. Mặt khác, cây lá Cẩm cũng là một loại
dƣợc liệu đƣợc sử dụng để chữa nhiều loại bệnh trong dân gian. Cây có vị ngọt nhạt,
tính mát có tác dụng thanh phế nhiệt chỉ khái (giảm ho) chỉ huyết ( cầm máu). Nếu
phối hợp với các vị thuốc khác trị đƣợc các chứng viêm phế quản nhiều đờm, tiêu
lỏng, xuất huyết, chấn thƣơng gân cơ bị bầm dập,...Thành phần hố học chính của Cây
Lá Cẩm mà cho màu là anthocyanin (theo tiếng Hy Lạp: Anthos = ra hoa; Cyanos =
màu xanh). Anthocyanin tinh khiết ở dạng tinh thể hoặc vơ định hình là hợp chất khá
phân cực nên tan tốt trong dung môi phân cực. Màu sắc của anthocyanin luôn thay đổi
phụ thuộc vào pH, các chất màu có mặt và nhiều yếu tố khác, tuy nhiên màu sắc của
anthocyanin thay đổi mạnh nhất phụ thuộc vào pH mơi trƣờng. Ngồi tác dụng là chất
màu thiên nhiên đƣợc sử dụng khá an toàn trong thực phẩm, tạo ra nhiều màu sắc hấp
dẫn cho mỗi sản phẩm, anthocyanin cịn là hợp chất có nhiều hoạt tính sinh học quý
nhƣ: khả năng chống oxy hóa cao nên đƣợc 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 thƣ; tác dụng chống
các tia phóng xạ.
Những đặc tính q báu của anthocyanin mà các chất màu hóa học, các chất màu
khác hình thành trong q trình gia cơng kỹ thuật khơng có đƣợc đã mở ra một hƣớng
nghiên cứu ứng dụng hợp chất màu anthocyanin lấy từ thiên nhiên vào trong đời sống


2
hàng ngày, đặc biệt trong công nghệ chế biến thực phẩm. Điều đó hồn tồn phù hợp
với xu hƣớng hiện nay của các nƣớc trên thế giới là nghiên cứu khai thác chất màu từ
thiên nhiên sử dụng trong thực phẩm, bởi vì chúng có tính an tồn cao cho ngƣời sử
dụng.
Mặc dầu cây lá cẩm có nhiều cơng dụng, đặc biệt là khả năng tạo màu sắc cho
các loại thực phẩm an tồn nhƣng ở Việt Nam cịn rất ít những cơng trình nghiên cứu
về loại cây này. Đây chính là vấn đề nghiên cứu rất cần đƣợc quan tâm nhằm góp phần
quy hoạch, khai thác, chế biến và ứng dụng các sản phẩm của cây lá cẩm một cách có

hiệu quả, khoa học hơn.
Với những lý do trên, tôi chọn đề tài “Nghiên cứu định danh thành phần hóa
học trong dịch chiết n-hexane và ethyl acetate của cây lá Cẩm”.
2. Mục đích nghiên cứu
 Nghiên cứu xây dựng quy trình chiết tách cây lá cẩm bằng một số dung môi
hữu cơ;
 Xác định các chỉ số vật vật lý của cây lá cẩm;
 Định danh thành phần các cấu tử của phẩm màu cây lá Cẩm.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
Cây lá Cẩm đƣợc thu mua tại chợ Thiết , Quận 11 thành phố Hồ Chí Minh.
4. Các phƣơng pháp nghiên cứu
4.1. Nghiên cứu lý thuyết


Mô tả đặc điểm sinh thái, thành phần hóa học và ứng dụng của cây lá cẩm;



Tìm hiểu các tài liệu liên quan đến cây lá cẩm trong và ngồi nƣớc;



Tình hình nghiên cứu về cây lá cẩm trong và ngồi nƣớc;



Các phƣơng pháp phân tích sử dụng trong thực nghiệm.

4.2. Các phương pháp nghiên cứu thực nghiệm


Lấy mẫu, xử lý, sơ chế mẫu;



Xác định một số chỉ tiêu hóa lý;



Chiết tách thu phẩm màu và các dịch chiết;



Phƣơng pháp sắc ký khí (GC-MS) để định danh thành phần hóa học;



Phƣơng pháp HPLC để định danh, xác định chất màu;



Phƣơng pháp AAS để xác định kim loại nặng.


3
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài


Ý nghĩa thực tiễn: Giải thích một cách khoa học các kinh nghiệm dân gian. Góp

phần khai thác, sử dụng và bảo vệ loài cây này một cách hiệu quả và bền vững.


Ý nghĩa khoa học:

 Cung cấp những thông tin khoa học về quy trình chiết tách thành phần các chất
của cây lá Cẩm;
 Cung cấp các số liệu thực nghiệm cho các nghiên cứu sâu hơn về cây lá Cẩm
trong các đề tài tiếp theo;
 Cung cấp các thơng tin khoa học về thành phần hóa học của một số hợp chất
chính của cây lá Cẩm.
6. Cấu trúc của luận văn
Luận văn gồm 49 trang, 12 bảng, 11 hình ảnh, 14 tài liệu tham khảo
Mở đầu (3 trang)
Chƣơng 1 : Tổng quan (24 trang)
Chƣơng 2 : Nguyên liệu và phƣơng pháp nghiên cứu (11 trang)
Chƣơng 3 : Kết quả và thảo luận (8 trang)
Kết luận và kiến nghị (1 trang)
Tài liệu tham khảo (2 trang)


4
CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN
1.1. TỔNG QUAN VỀ CÂY LÁ CẨM
Lá Cẩm (danh pháp hai phần: Peristrophe roxburghiana, tiếng Anh: magenta
plant) là một lồi thực vật có hoa thuộc họ Ơ rơ (Acanthaceae), phân bố tại vùng Đông
Nam Châu Á, từ Assam tới Sri Lanka; và phía đơng cho tới hết diện tích Đơng Nam Á,
Java, Nam Trung Quốc và Đài Loan. Đây là một loại thực vật lâu năm, có thể đạt
chiều cao tới 50–100 cm. Lá dài 2–7,5 cm và rộng 1–3,5 cm. Hoa hai thùy, có thể dài

tới 5 cm; màu đỏ tƣơi đến đỏ tím. Cây sống ở vùng nam Sri Lanka; Java; China;
Taiwan. Ở Việt nam cây mọc hoang ở Lào Cai, Hồ Bình, đặc biệt với số lƣợng lớn là
ở các tỉnh miền tây Nam Bộ. Cây đƣợc trồng vì lá cho màu tím tía dùng nhuộm bánh,
xơi và làm mỹ phẩm. Cây lá Cẩm có thể thu hái quanh năm, rửa sạch, dùng tƣơi hay
phơi khô để dùng. Mặt khác, cây lá cẩm cũng là một loại dƣợc liệu đƣợc sử dụng để
chữa nhiều loại bệnh trong dân gian. Cây có vị ngọt nhạt, tính mát có tác dụng thanh
phế nhiệt chỉ khái (giảm ho) chỉ huyết (cầm máu). Nếu phối hợp với các vị thuốc khác
trị đƣợc các chứng viêm phế quản nhiều đờm, tiêu lỏng, xuất huyết, chấn thƣơng gân
cơ bị bầm dập...
1.2. TỔNG QUAN VỀ CHẤT MÀU THỰC PHẨM
1.2.1. Khái quát về chất màu thực phẩm
Thực phẩm thƣờng có màu sắc đặc trƣng nhƣng trong quá trình chế biến và bảo
quản, dƣới tác động của các yếu tố mơi trƣờng, nó dễ bị biến đổi màu, không đạt đƣợc
màu mong muốn hoặc mất màu.
Một số biện pháp giữ cho màu thực phẩm :


Xây dựng một quy trình cơng nghệ để bảo quản đƣợc tối đa màu sắc tự nhiên

của thực phẩm;


Tách ra, cơ đặc và bảo quản các chất màu từ chính thực vật hoặc các nguyên

liệu giàu chất màu;


Tạo thành chất màu tổng hợp nhân tạo giống nhƣ màu tự nhiên và dùng nó cho

các sản phẩm đã bị biến đổi màu hoặc màu tự nhiên không đủ mạnh;



Phối hợp sử dụng các phƣơng pháp kể trên theo những biện pháp khác nhau.


5
1.2.2. Tầm quan trọng của việc sử dụng 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 hƣởng tới chất lƣợng, mùi vị,
độ ngọt của thực phẩm. Nếu giữa màu sắc và mùi vị không có sự tƣơng ứng, phù hợp
lẫn nhau thì ngƣời tiêu dùng sẽ khơng cảm nhận đƣợc chính xác đƣợc mùi vị và chất
lƣợng 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
nƣớc giải khát trái dâu sẽ tăng lên 2-12% nếu ta tăng hàm lƣợng của chất màu của loại
nƣớc giải khát này [9]. Do vậy, việc sử dụng các chất màu trong chế biến thực phẩm là
điều rất cần thiết.
1.2.3. Vai trò và ứng dụng chất màu thực phẩm
Chất màu thực phẩm mặc dù khơng có ý nghĩa nhiều về mặt dinh dƣỡng, nhƣng
có những chức năng quan trọng sau đây [4]:


Đảm bảo sự đồng nhất về màu sắc thực phẩm từ lô sản phẩm này đến lô sản

phẩm khác;


Tăng cƣờng màu sắc tự nhiên vốn có của thực phẩm để thu hút ngƣời tiêu dùng;



Làm cho ngƣời tiêu dùng chú ý đến mùi vị tự nhiên của thực phẩm do giữa màu

sắc và mùi vị thƣờng có quan hệ với nhau;


Tạo màu cho một số thực phẩm vốn khơng màu hay có màu nhạt (nhƣ các loại

kẹo, snack, nƣớc 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 (Delgado-Vargas et al., 2000).
1.2.4. Phân loại chất màu thực phẩm
Chất màu thực phẩm đƣợc chia làm 3 nhóm chính: chất màu tự nhiên, chất màu
vơ cơ, chất màu hữu cơ tổng hợp, chất màu tự nhiên [4].
a. Chất màu vơ cơ
Các chất màu có nguồn gốc vơ cơ chủ yếu dùng để trang trí thực phẩm.


Sử dụng các loại bột để chống hiện tƣợng dính giữa loại thực phẩm này với

thực phẩm khác ở giữa 2 bề mặt thực phẩm;

kẹo;

Fe2O3; FeO (màu đỏ): dùng để trang trí trên bề mặt thực phẩm nhƣ mứt, bánh


6



Ag, Au đƣợc sử dụng trong các món ăn dành cho giới thƣợng lƣu, cán dát thành

các lá cực mỏng, sau đó cắt thành sợi nhỏ tạo ấn tƣợng màu rất tốt;


Đá quý đƣợc chế biến thành dạng bột để rắc lên bề mặt thực phẩm, tạo ra độ

phản quang tốt.
Tính độc hại: Phần lớn các chất màu vơ cơ có tính độc hại và một số cịn khó tiêu
hố sau khi sử dụng nên cần phải thận trọng khi dùng trong thực phẩm.
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 đƣợc tổng hợp bằng phƣơng pháp hóa học.
Các loại chất màu hữu cơ tổng hợp đƣợc chia làm 3 nhóm:
Nhóm A: Gồm các chất khơng mang độc tính nhƣng gây ngộ độc tích lũy
(Bảng 1.1).
Bảng 1.1. Liều sử dụng cho phép của một số chất màu hữu cơ tổng hợp
Liều lƣợng sử dụng (mg/kg)

Loại chất màu
Amarant (Ký hiệu CI.16185)
Vàng

mặt

trời

(Ký

hiệu

CI.15985)
Tartrazine (Ký hiệu CI.19140)

0 – 0.15
0 – 5.00
0 – 7.50

Nhóm B: Gồm 5 loại màu là β-carotene tổng hợp, xanh lơ VRS (ký hiệu
CI.42090), Erythrozine (ký hiệu CI.45430), Indigocarmine (ký hiệu CI.73015), xanh
lục sáng FCF.
Nhóm C: Bao gồm tất cả các loại màu hữu cơ tổng hợp khác nhau chƣa đƣợc
nghiên cứu hoặc nghiên cứu không rõ ràng.
Chất màu hữu cơ tổng hợp có ƣu 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 ngƣời ta nghi ngại về
những ảnh hƣởng khơng tốt của nó đối với sức khỏe con ngƣời. Chẳng hạn, một số
nghiên cứu gần đây phát hiện những enzyme trong ruột non có khả năng xúc tác cho
phản ứng khử các phẩm màu azo để sinh ra các tác nhân gây ung thƣ. Do đó, việc sử


7
dụng chúng cần phải đƣợc tuân thủ những quy định hết sức chặt chẽ.
c. Chất màu tự nhiên
Là các loại chất màu hữu cơ đƣợc chiết tách từ động vật hay thực vật (Bảng 1.2).
Bảng 1.2. Một số chất màu tự nhiên thông dụng

Chất màu tự nhiên

Nguồn tự nhiên

Anthocyanin

Vỏ nho, rau dền đỏ…

Betalanin

Củ cải đƣờng, củ dền đỏ, vỏ quả thanh

long….

Carotenoid
- Annato

Hạt điều

- Canthaxanthin

Nấm rơm, loài giáp xác, cá

-

Cam, rau xanh

Apocarotenal

Chorophyl

Các loại rau xanh

Riboflavin

Sữa

Caramel

Đƣờng saccharose

Các loại khác
- Turmeric

Cây nghệ

- Crocetin, Crocin

Cây nghệ tây

Những chất màu tự nhiên đã đƣợc con ngƣời biết đến và sử dụng từ lâu để tạo
màu cho thực phẩm. Ƣu điểm của chất màu tự nhiên là tạo ra màu rất đẹp cho thực
phẩm, đồng thời chúng lại có mùi, vị gần giống nhƣ nguồn tự nhiên của chúng. Tuy
nhiên, so với chất màu tổng hợp, chất màu tự nhiên thƣờng kém bền và có giá thành
cao do việc thu hồi tách chiết chúng từ nhƣ các nguồn tự nhiên khá tốn kém. Do vậy,
việc sử dụng chúng hiện nay còn chƣa rộng rãi lắm.
Tuy vậy, nhờ có độ an tồn cao và một số chất màu tự nhiên cịn có tác dụng tốt
đối với sức khỏe (nhƣ có khả năng chống oxy hóa, tăng cƣờng sức đề kháng của cơ
thể,…) nên ngƣời tiêu dùng ngày càng có xu hƣớng ƣa chuộng những loại thực phẩm
dùng chất màu tự nhiên. Vì vậy, 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 [4], [6].


8
1.2.5. Nguyên tắc sử dụng chất màu thực phẩm
Về nguyên tắc, bổ sung chất màu nhằm phục hồi màu vốn có của một số thực
phẩm bị tổn thất trong quá trình chế biến. Khơng đƣợc dùng chất màu để che đậy
khuyết điểm của thực phẩm hoặc để ngƣời tiêu dùng nhầm lẫn về sự có mặt khơng
thực của một vài thành phần chất lƣợng trong thực phẩm [2], [4].
Trƣớc khi quyết định sử dụng chất màu thực phẩm bổ sung vào một sản phẩm
thực phẩm nào đó chúng ta cần quan tâm các yếu tố sau:
 Trạng thái của chất màu: ngƣời tiêu dùng vẫn ƣa dùng chất màu ở dạng lỏng
hơn là ở dạng bột;
 Sự chuyển màu mới nhƣ thế nào: thƣờng phối trộn nhiều màu với nhau để tạo
ra màu mong muốn phù hợp với thực phẩm của mình;
 Thành phần các chất chứa trong thực phẩm cần phối trộn chất màu: sự có mặt
của protein, nƣớc, tanin hay chất béo sẽ ảnh hƣởng tới độ trong hay vẩn đục của chất
màu phối trộn vào trong thực phẩm đó;
 pH: sự ổn định cũng nhƣ sự chuyển màu của chất màu đều có thể bị ảnh hƣởng
của pH vào môi trƣờng thực phẩm;
 Điều kiện chế biến: Đặc biệt là thời gian và nhiệt độ ảnh hƣởng tới chất lƣợng
chất màu phối trộn vào;
 Điều kiện bao gói: Quyết định đến mức độ xâm nhập của khơng khí và ánh
sáng vào thực phẩm, do đó có thể làm biến đổi chất màu;
 Điều kiện bảo quản và thời gian sử dụng: Chất màu sử dụng chỉ bền dƣới
những điều kiện bảo quản thích hợp và trong một thời hạn nhất định.
1.3. TỔNG QUAN VỀ HỢP CHẤT MÀU ANTHOCYANIN
1.3.1. Cấu trúc của anthocyanin
Thuật ngữ anthocyanin bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp, trong đó anthocyanin là sự kết

hợp giữa Anthos - nghĩa là hoa và Kyanos - nghĩa là màu xanh. Tuy nhiên, khơng chỉ
có màu xanh, anthocyanin cịn mang đến cho thực vật nhiều màu sắc rực rỡ khác nhƣ
hồng, đỏ, cam và các gam màu trung gian. Anthocyanin thuộc nhóm các hợp chất
flavonoid, là những hợp chất glycoside của anthocyanidin (hay cịn gọi là aglycon).
Nói cách khác anthocyanin là hợp chất của anthocyanidin với đƣờng (có thể liên kết
với các acid hữu cơ trong trƣờng hợp anthocyanin bị acyl hóa). Gốc aglycon có cấu


9
trúc cơ bản ở Hình 1.1.

Hình 1. 1. Cấu trúc cơ bản của gốc aglycon của anthocyanin
Khung carbon của anthocyanin gồm hai vòng benzen A, B, và vòng pyran C
trong đó vịng A kết hợp với vịng C tạo thành vịng chromane. Trong cấu trúc vịng
pyran có chứa oxy mang điện tích dƣơng tự do. Nhờ có điện tích dƣơng tự do mà các
anthocyanin trong dung dịch acid mang đặc tính nhƣ những cation và tạo muối đƣợc
với các acid. Ngƣợc lại trong dung dịch kiềm chúng có vai trị nhƣ anion và tạo muối
với bazơ .
Do có sự thay thế gốc R ở nhân A, B, C bởi các nhóm hydroxyl hay metoxi khác
nhau nên tạo ra nhiều loại anthocyanidin khác nhau. Cho đến nay, ngƣời ta đã xác định
đƣợc 18 loại anthocyanidin khác nhau, trong đó 6 loại phổ biến nhất là: pelargonidin,
malvidin, delphinidin, peonidin, petunidin, cyanidin (Bảng 1.3) [12].
Bảng 1.3. Cấu trúc của một số anthocyanidin phổ biến trong rau quả [12]
Anthocyanidin

R3′

R4′

R5 ′

R3

R5

R6

R7

Cyanidin

−OH

−OH

−H

−OH

−OH

−H

−OH

Delphinidin

−OH

−OH

−OH

−OH

−OH

−H

−OH

Pelargonidin

−H

−OH

−H

−OH

−OH

−H

−OH

Malvidin

−OCH3

−OH

−OCH3

−OH

−OH

−H

−OH

Peonidin

−OCH3

−OH

−H

−OH

−OH

−H

−OH

Petunidin

−OH

−OH

−OCH3

−OH

−OH

−H

−OH

Màu sắc của các anthocyanidin khác nhau tƣơng ứng với số lƣợng các nhóm
hydroxyl, gắn vào phân tử của chúng (đặc biệt là những nhóm thay thế trong vòng B).
Với sự gia tăng của các nhóm hydroxyl, màu sắc hiển thị của chúng có sự thay đổi từ


10
màu cam sang màu tím [10].
Sự khác nhau giữa các anthocyanin đƣợc xác định bởi sự khác nhau giữa số
lƣợng và vị trí của nhóm hydroxyl trong phân tử; mức độ methyl hóa của nhóm
hydroxyl; bản chất, vị trí của các nhóm đƣờng gắn vào phân tử; bản chất, số nhóm acid
mạch thẳng hay mạch vịng gắn vào phân tử.
Anthocyanin có thể đƣợc acyl hóa bởi các acid hữu cơ phân tử lƣợng thấp bằng
liên kết este với nhóm OH- của phần glucoside hoặc của phần aglycon. Các acid tạo
gốc acyl có thể là: acid p-coumaric, acid ferulic, acid cinnamic, acid caffeic, acid
malonic, acid acetic,... Sự acyl hóa dẫn đến thay đổi màu sắc và tăng độ bền của

anthocyanin [11], [5].
Anthocyanin có tính tan tốt hơn và bền hơn anthocyanidin là nhờ đƣợc gắn thêm
một hoặc nhiều gốc đƣờng, thƣờng hay gặp là rhamnose, galactose, arabinose, xylose. Các
gốc đƣờng có thể đƣợc gắn vào vị trí 3,5,7 nhƣng thƣờng đƣợc gắn vào vị trí 3 và 5 cịn gắn
vào vị trí 7 rất ít. Phân tử anthocyanin có gắn đƣờng vào vị trí 3 gọi là monoglucoside, cịn
gắn đƣờng vào cả vị trí 3 và 5 gọi là diglucoside. Vị trí liên kết của glucoside vào aglycon
thƣờng gặp trong thực vật đƣợc thể hiện trên Hình 1.2 [12].

Hình 1. 2. Một số anthocyanin dạng 3-glucoside
1.3.2. Sự phân bố anthocyanin trong tự nhiên
Trong các chất màu thực phẩm có nguồn gốc tự nhiên thì anthocyanin là nhóm
các chất màu tự nhiên tan trong nƣớc lớn nhất trong thế giới thực vật. Chúng xuất hiện
rộng rãi trong khoảng ít nhất 27 họ, 73 lồi và chứa trong các khơng bào thực vật. Một
số loại rau, hoa, quả có màu từ đỏ đến tím chứa anthocyanin với hàm lƣợng cao nhƣ:
việt quất, mâm xơi, khoai lang tím, quả nho, quả dâu, bắp cải tím, lá tía tơ, hoa hibicus,
đậu đen, vỏ cà tím, gạo nếp than, gạo đỏ,… Nhìn chung, hàm lƣợng anthocyanin trong
phần lớn rau quả dao động từ 0,1 đến 1% hàm lƣợng chất khô [7]. Một số nguyên liệu


11
giàu anthocyanin đƣợc thể hiện trên Hình 1.3.

Hình 1.3. Một số nguyên liệu giàu anthocyanin
Hàm lƣợng anthocyanin liên quan trực tiếp với độ đậm của màu sắc quả, quả
càng đậm màu thì hàm lƣợng anthocyanin càng cao [6]. Hàm lƣợng của anthocyanin
trong một số loại rau quả đƣợc trình bày ở Bảng 1.4.
Bảng 1.4. Hàm lượng anthocyanin trong một số nguyên liệu [5]
STT

Nguyên liệu

Hàm lượng anthocyanin (mg/100g nguyên liệu)

1

Mận

2-25

2

Hành tây đỏ

7-21

3

Củ cải đỏ

11-60

4

Dâu tây

15-35

5

Khoai lang tím

84-174

6

Bắp cải tím

7

Việt quất

25-495

8

Mâm xơi

83-326

9

Nam việt quất

60-200

10

Nho

6-600

25


12
Bảng 1.5. Các anthocyanin trong một số nguyên liệu [12]
STT Quả

Anthocyanin

1

Táo

Cy-3-gla, Cy-3-ara, Cy-7-ara

2

Lê

Cy-3-gal

3

Lý chua đen

Cy-3-glc, Cy-3-rut, Del-3-glc

4

Đào

Cy-3-glc

5

Cam

Cy-3-glc, Del-3-glc, Pet-3-gly, Cy-3-gly, Del-3-glc, Del3-glc-glc

6

Anh đào chua

Cy-3-glc, Cy-3-rut, Cy-3-glc-rut, Cy-3-sop

7

Anh đào ngọt

Cy-3-glc, Cy-3-rut

8

Mâm xôi

Cy-3-glc, Cy-3-rut

9

Việt quất

Pet-3-gly, Cy-3-gly, Del-3-gic, Del-3-gal, Mal-3-glc

10

Sung, vả

Cy-3-gly

11

Lý chua đỏ

Del-3-glc, Cy-3-xyl-rut, Cy-3-glc-rut, Cy-3-sop, Cy-3-sam

12

Dâu tây

Pel-3-glc, Pel-3-gal, Cy-3-glc

13

Nho

Cy-, Del-, Peo-, Pet-, Mal-3-glc, Mal-3,5-diglc, Mal-3-pcurmaroylglc-5-glc, Mal-3-p-caffeoylglc-5-glc, Peo-3-pcurmaroylglc-5-glc

14

Nho/Mận khô

Cy-3-glc, Cy-3-rut, Peo-3-glc, Peo-3-rut

15

Chuối

Pet-3-gly

16

Lạc tiên

Del-3-glc, Del-3-glc-glc

Anthocyanin trong mỗi thực vật không phải là một chất thuần nhất mà là một hỗn
hợp nhiều loại anthocyanin khác nhau. Tỷ lệ của các anthocyanin trong rau quả phụ
thuộc vào lồi, giống cây. Cho đến nay đã có hơn 635 loại anthocyanin trong tự nhiên
đƣợc xác định [12]. Các loại anthocyanin trong một số loại thực vật đƣợc thể hiện ở
Bảng 1.5.
Một số loại quả mọng chứa phần lớn các anthocyanin ít đƣợc acyl hố, điều này
giải thích cho độ bền màu kém của sản phẩm thực phẩm sản xuất từ các loại quả này.
Ngƣợc lại, một số loại nguyên liệu chứa phần lớn các anthocyanin đƣợc acyl hoá nhƣ:
bắp cải tím, khoai lang tím,... có độ bền màu rất cao.


13
1.3.3. Đặc tính quang phổ của anthocyanin
Anthocyanin là hợp chất có khả năng hấp thụ các tia sáng trong vùng nhìn thấy.

Độ hấp thụ anthocyanin phụ thuộc vào dung mơi, pH và nồng độ của anthocyanin.
Thông thƣờng, pH ở vùng acid mạnh sẽ có độ hấp thụ lớn hơn [3].
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 ở bƣớc sóng 510-540nm. Độ hấp thụ liên quan mật thiết đến màu sắc của
anthocyanin và tỷ lệ thuận với nồng độ của chúng. Ngồi ra, anthocyanin cịn có khả
năng hấp thụ tia tử ngoại do hệ thống nối đơi liên hợp tạo ra bởi 2 vịng benzene A, B
và vịng pyran C [2].
Các aglycon khác nhau có bƣớc sóng hấp thụ cực đại khác nhau, ví dụ bƣớc sóng
hấp thụ cực đại của anthocyanin trong dung dịch metanol có 0,01% HCl là: Pelgonidin
có max = 520nm (cam); Cyanidin có max = 535nm (đỏ cam); Dephinidin có max =
545nm (đỏ xanh).
1.3.4. Các yếu tố ảnh hƣởng đến độ bền màu của anthocyanin
a. Ảnh hưởng của cấu trúc
Độ bền màu và cƣờng độ màu của các anthocyanin phụ thuộc vào vị trí và số
lƣợng của các nhóm hydroxyl, methoxy, đƣờng và các đƣờng đƣợc acyl hóa. Khi số
nhóm hydroxyl trong vịng B tăng, bƣớc sóng hấp thu cực đại ở vùng thấy đƣợc dịch
chuyển về phía có bƣớc sóng dài.
Khi mức độ hydroxyl hóa các aglycon tăng, tính bền của các anthocyanin sẽ tăng.
Tuy nhiên khi tăng sự methoxy hóa, sẽ thu đƣợc kết quả ngƣợc lại. Sự có mặt của
nhóm OH ở vị trí 4' và 7 trong phân tử làm bền hóa đáng kể các chất màu, trong khi
đó, sự methoxy hóa các nhóm hydroxyl này làm giảm độ bền.
Sự glycosyl hóa và acyl hóa những nhóm OH tự do làm tăng tính bền của
anthocyanin. Vì vậy, các diglucoside bền hơn các monoglucoside của cùng một
anthocyanin. Anthocyanin có chứa 2 hay nhiều nhóm acyl bền trong mơi trƣờng trung
tính hoặc acid yếu do liên kết hydro giữa các nhóm hydroxyl của các nhân phenolic
trong anthocyanin và acyl vịng thơm. Anthocyanin dạng diacyl hóa đƣợc bền hóa nhờ
sự liên kết giữa vịng anthocyanin và 2 nhóm acyl vịng thơm.

14
b. Ảnh hưởng của pH
Sự thay đổi pH làm cho cấu trúc của anthocyanin thay đổi kéo theo sự đổi màu.
Do trên gốc aglycon có mang điện tích dƣơng nên các anthocyanin có khả năng nhận
H+ hoặc OH-, từ đó dẫn đến sự thay đổi màu sắc của anthocyanin. Khi tăng nhóm OH màu của anthocyanin chuyển theo hƣớng sắc màu xanh, khi tăng H+ sẽ đổi theo hƣớng
tạo màu đỏ.
Trong dung dịch anthocyanin tồn tại dƣới năm dạng cơ bản: flavylium cation có
màu đỏ; carbinol khơng màu; anhydrobase có màu tím; anhydrobase anion có màu
xanh và chalcone có màu vàng (Hình 1.4).

Hình 1.4. Ảnh hưởng của pH đến cấu trúc của anthocyanin
Khi pH<3 thì anthocyanin tồn tại chủ yếu dƣới dạng các cation flavylium bền, màu
đỏ. Khi pH 4-5, cation flavylium bị sự tấn công của nƣớc ở vị trí C2, hệ thống 2benzopyrilium liên hợp của bộ khung anthocyanin bị phá vỡ tạo thành các base carbinol
(hay base chalcone) không màu. Khi pH 6-7, base carbinol bị tách nƣớc ở vị trí C2 tạo
thành anhydrobase (quinonoidal base) có màu tím. Khi pH 7-8, nhóm -OH ở vị trí C7 của
anhydrobase bị mất H+ nên chuyển thành anhydrobase anion có màu xanh đậm. Khi pH 89 thì anhydrobase anion tiếp tục bị tấn công bởi H2O tạo thành dạng chalcone có màu
vàng, thơng qua việc mở vịng của pyran tƣơng ứng (Hình 1.4).
Khi pH cao hơn nữa, anthocyanin sẽ tiếp tục bị phân hủy theo sơ đồ Hình 1.5.