Nghiên cứu phương pháp chiết tách phẩm màu annatto từ hạt điều nhuộm bằng dung môi hữu cơ

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
KHOA HÓA
----------

Tên đề tài:

NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP CHIẾT TÁCH
PHẨM MÀU ANNATTO TỪ HẠT ĐIỀU NHUỘM
BẰNG DUNG MÔI HỮU CƠ

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN SƯ PHẠM

Sinh viên: Lê Thị Ánh
Giáo viên hướng dẫn: GS. TS Đào Hùng Cường

Đà Nẵng, 05/2012


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐHSP
KHOA HÓA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc
----------------------

NHIỆM VỤ KHĨA ḶN TỚT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Lê Thị Ánh
Lớp : 08SHH
1. Tên đề tài: Nghiên cứu phương pháp chiết tách phẩm màu annatto từ hạt điều

nhuộm bằng dung môi hữu cơ.
2. Nguyên liệu, dụng cụ, thiết bị
- Nguyên liệu: hạt điều nhuộm già
- Dụng cụ- thiết bị:
Bộ dụng cụ chiết soxhlet, tủ sấy, lò nung, cốc thuỷ tinh, bình tam giác có
nút, giá sắt, bếp cách thuỷ, cốc sứ, các loại pipet, bình định mức, bình hút ẩm,
giấy lọc, đũa thủy tinh…
Máy đo quang UV-Vis (phịng thí nghiệm khoa Hoá, trường ĐHSP – Đại
học Đà Nẵng), máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS100 Perkin Elmer (Trung
tâm kỹ thuật đo lường chất lượng II, số 2, Ngô Quyền, Đà Nẵng).
3. Nội dung nghiên cứu
- Xác định độ ẩm toàn phần, hàm lượng tro của mẫu điều nhuộm.
- Xác định hàm lượng một số kim loại của mẫu hạt điều nhuộm.
- Chiết tách phẩm màu annatto bằng các dung môi (etanol, etyl axetat) và khảo
sát bước sóng, mật độ quang hấp thụ cực đại để nghiên cứu khảo sát các điều
kiện chiết tối ưu.
- Kiểm tra định tính, định lượng và đánh giá chất lượng phẩm màu annatto.
4. Giáo viên hướng dẫn: GS. TS Đào Hùng Cường.
5. Ngày giao đề tài: 07/2011
6. Ngày hoàn thành: 25/05/2012.
Chủ nhiệm khoa

Giáo viên hướng dẫn

Sinh viên đã hoàn thành và nộp báo cáo cho Khoa ngày 25/05/2012.
Kết quả điểm đánh giá:
Ngày tháng năm 2012
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

LỜI CẢM ƠN
Em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến GS.TS Đào Hùng Cường đã
tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em trong thời gian nghiên cứu và hoàn thành khóa luận
tốt nghiệp này.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo giảng dạy ở các bộ mơn, các thầy
cơ cơng tác tại phịng thí nghiệm khoa Hóa, Trường Đại học Sư Phạm, Trường Đại
học Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng đã tạo điều kiện về mọi mặt cho em trong thời
gian nghiên cứu đề tài.
Em xin chân thành cảm ơn các cán bộ đang công tác tại phịng thí nghiệm
phân tích số 02, Ngơ Qùn đã tạo điều kiện cho em hoàn thành khóa luận tốt
nghiệp đúng thời hạn.
Em xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè đã đợng viên, giúp đỡ và tạo điều
kiện tốt nhất cho em trong quá trình học tập và nghiên cứu.
Bước đầu làm quen với nghiên cứu khoa học, luận văn này không tránh khỏi
những thiếu sót, em rất mong nhận được những góp ý, bổ sung của thầy cô và các
bạn để luận văn này hoàn thiện hơn.
Cuối cùng, em xin kính chúc q thầy cơ và các bạn sức khỏe, hạnh phúc và
thành công trong cuộc sống.
Em xin chân thành cảm ơn!
Đà Nẵng, ngày 25 tháng 05 năm 2012

Lê Thị Ánh


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
AAS

: Quang phổ hấp thụ phân tử

CTPT

: Công thức phân tử

CODEX

: Ủy ban Tiêu chuẩn Thực phẩm Quốc tế

D

: Mật độ quang

M

: Mẫu

R/L

: Tỉ lệ nguyên liệu rắn/ dung môi lỏng

UV-Vis

: Phổ tử ngoại khả kiến

JECFA

: Ủy ban chuyên gia Quốc tế về phụ gia thực phẩm do Tổ chức
Nông lương Liên hiệp quốc và Tổ chức Y tế thế giới phối
hợp điều hành.

QCVN

: Quy chuẩn Việt Nam

BYT

: Bộ Y Tế

TCVN

: Tiêu chuẩn Việt Nam


DANH MỤC CÁC BẢNG, HÌNH VẼ
Sớ hiệu

Tên bảng/hình vẽ

bảng/hình vẽ

Trang

Hình 1.1.

Cây điều nḥm

5

Hình 1.2.

Hoa và quả điều nḥm

5

Hình 1.3.

Hạt điều nḥm

6

Hình 1.4.

Cơng thức cấu tạo của Clorophyl A và B

9

Hình 1.5.

Cơng thức cấu tạo của mợt số carotenoit

11

Hình 1.6.

Cơng thức cấu tạo của Flavonoit

13

Hình 1.7.

Phẩm màu annatto

15

Hình 1.8.

Cơng thức cấu tạo của Bixin và Norbixin

16

Hình 1.9.

Ứng dụng của annatto trong thực phẩm

18

Hình 1.10.

Annatto nḥm các loại vải

19

Hình 1.11.

Sơ đồ máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS

27

Bảng 1.1.

Sự hấp thụ màu của các dung dịch màu

30

Hình 1.12.

Sự phụ tḥc của D vào nồng đợ chất phân tích

32

Hình 1.13.

Sơ đồ máy quang phổ hấp thụ phân tử UV-Vis

33

Hình 2.1.

Hạt điều nḥm khơ

37

Hình 2.2.

Bợ dụng cụ soxhlet

41

Hình 2.3.

Dịch chiết trong etyl axetat (1), dịch chiết trong cồn (2)

42

Bảng 3.1.

Kết quả khảo sát độ ẩm

45

Bảng 3.2.

Kết quả khảo sát hàm lượng tro

45

Bảng 3.3.

Hàm lượng mợt số kim loại trong hạt điều nḥm

46

Hình 3.1.

Phổ UV – Vis của dịch chiết với độ cồn khác nhau

47

Bảng 3.4.

Sự phụ thuộc của D vào độ cồn

47

Bảng 3.5.

Ảnh hưởng của đợ cồn đến hàm lượng phẩm màu

48

Hình 3.2.

Phổ UV - Vis của dịch chiết trong cồn với thời gian chiết


khác nhau

49

Bảng 3.6.

Sự phụ thuộc của D vào thời gian chiết

49

Bảng 3.7.

Ảnh hưởng của thời gian chiết đến hàm lượng phẩm màu

50

Hình 3.3.

Phổ UV - Vis của dịch chiết trong cồn với các tỷ lệ R/L

51

khác nhau

Bảng 3.8.

Sự phụ thuộc của D vào tỷ lệ R/L

51

Bảng 3.9.

Ảnh hưởng của tỷ lệ R/L đến hàm lượng phẩm màu

52

Hình 3.4.

Phổ UV-Vis của dịch chiết trong etyl axetat với thời gian
chiết khác nhau

53

Bảng 3.10.

Sự phụ thuộc của D vào thời gian chiết

53

Bảng 3.11.

Ảnh hưởng của thời gian đến hàm lượng phẩm màu

54

Hình 3.5.

Phổ UV - Vis của dịch chiết trong etyl axetat với các tỷ
lệ R/L khác nhau

55

Bảng 3.12.

Sự phụ thuộc của D vào tỷ lệ R/L

55

Bảng 3.13.

Ảnh hưởng của tỷ lệ R/L đến hàm lượng phẩm màu

56

Hình 3.6.

Kiểm tra đợ tan của cao annatto trong dung dịch kiềm

57

Hình 3.7.

Kiểm tra đợ tan của cao annatto trong etanol

57

Hình 3.8.

Phổ hấp thụ UV –Vis của cao màu annatto trong KOH

58

Hình 3.9.

Hình 3.10.

Hình 3.11.
Bảng 3.14.

Phổ hấp thụ UV –Vis của mẫu cao màu annatto chiết
trong cồn
Phổ hấp thụ UV –Vis của mẫu cao màu annatto chiết
trong etyl axetat
Cao màu chiết trong dung dịch cồn và dung môi etyl
axetat
Hàm lượng một số kim loại nặng trong cao annatto

59

60

60
61


LỜI MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Xã hội ngày càng phát triển, đời sống con người ngày càng được nâng cao.
Khi đời sống được nâng cao, con người không chỉ quan tâm đến những vấn đề ăn,
mặc,... mà còn quan tâm đến tính thẫm mỹ. Đặc biệt, trong bữa ăn hằng ngày, cách
bày trí với màu sắc đẹp cũng góp phần kích thích vị giác. Chính vì thế, ngày càng
có nhiều phẩm màu được sử dụng trong chế biến thực phẩm.
Phẩm màu là chất phụ gia thực phẩm được thêm vào thực phẩm để thay thế
các màu sắc bị mất trong quá trình sản xuất hay làm cho thực phẩm trông hấp dẫn
hơn[33]. Phẩm màu được sử dụng rất phổ biến trong nhuộm màu thực phẩm là
phẩm màu tổng hợp bởi đặc tính rẻ, màu sắc đẹp và phong phú, độ bền màu cao….
Tuy nhiên, người tiêu dùng luôn bị ám ảnh về tính đợc hại của những phẩm màu
tổng hợp trong rất nhiều loại thực phẩm hiện nay. Theo nghiên cứu, các chất màu
tổng hợp có thể gây ung thư và có tác dụng không tốt cho cơ thể con người; cịn
chất màu tự nhiên thường khơng gây độc hại do được chiết xuất từ các thành phần
thiên nhiên[30]. Do đó, việc tìm ra mợt loại phẩm màu tự nhiên vừa đẹp, vừa có lợi
cho sức khỏe, lại có độ bền màu cao đáp ứng được những yêu cầu của người sử
dụng đang là xu hướng được các nhà hóa học thực phẩm quan tâm. Ở Việt Nam,
dạng phẩm màu này vẫn chưa được khai thác hiệu quả.
Ngày nay, với sự phát triển của khoa học, con người đã biết cách chiết xuất
ra nhiều phẩm màu có nguồn gốc từ thiên nhiên có lợi cho sức khỏe con người và

ứng dụng chúng vào trong đời sống thông qua nhiều ngành công nghiệp như công
nghiệp thực phẩm, dệt may…Trong đó, việc ứng dụng các thành tựu khoa học vào
ngành cơng nghiệp thực phẩm đóng vai trị quan trọng vì nó ảnh hưởng trực tiếp
đến sức khỏe con người.
Trên thế giới, phẩm màu thiên nhiên được ứng dụng rất rộng rãi. Một trong
những loại phẩm màu được sử dụng phổ biến là chất màu annatto được lấy từ hạt
cây điều nhuộm. Phẩm màu annatto chiết từ hạt điều nhuộm là loại phẩm màu tự
nhiên được CODEX đưa vào danh mục sử dụng an toàn trong thực phẩm, dược
phẩm, đem lại tính hấp dẫn và nâng cao giá trị cho sản phẩm[32]. Hằng năm, trên


thế giới sản xuất trên 10.000 tấn phẩm màu annatto, đặc biệt là Ấn Độ. Loại phẩm
màu này có hoạt tính sinh học cao, do đó giá trị sử dụng của nó ngày càng được
nâng cao.
Ở Việt Nam, cây điều nhuộm được trồng khá phổ biến, tập trung chủ yếu ở
Nam Bộ và Tây Nguyên để làm cảnh, lấy lá tươi làm thuốc, lấy hạt để tạo màu cho
thực phẩm và xuất khẩu[10]. Tuy nhiên, việc sản xuất loại phẩm màu từ hạt điều
nhuộm ở nước ta hiện nay hầu như chưa thực hiện. Vì vậy, việc nghiên cứu các
phương pháp chiết tách chất màu annatto từ hạt điều nhuộm có ý nghĩa rất lớn nhằm
đưa chất màu tự nhiên annatto vào ứng dụng rợng rãi, góp phần tích cực vào cơng
c̣c phát triển cây cơng nghiệp nước ta.
Vì những lí do trên, tơi chọn đề tài “Nghiên cứu phương pháp chiết tách
phẩm màu annatto từ hạt điều nhuộm bằng dung môi hữu cơ”.
2. Mục tiêu nghiên cứu
- Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến qui trình chiết tách phẩm màu
annatto từ hạt điều nhuộm.
- Kiểm tra, đánh giá chất lượng phẩm màu.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng: hạt điều nhuộm
- Phạm vi nghiên cứu: Quá trình thực nghiệm được tiến hành ở phịng thí

nghiệm Hóa học, trường Đại học Sư Phạm Đà Nẵng.
4. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp chiết soxhlet
- Phương pháp phân tích trọng lượng
- Phương pháp đo quang UV–Vis, phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử
AAS.
5. Nội dung nghiên cứu
5.1. Nghiên cứu lý thuyết
- Cây điều nhuộm: Mô tả, đặc điểm sinh thái...
- Phẩm màu, phẩm màu annatto: Nguồn gốc, thành phần hóa học, ứng dụng...
- Các phương pháp chiết tách: Chưng cất, chiết soxhlet, kết tinh.


- Phương pháp phân tích trọng lượng
- Phương pháp đo quang UV – Vis, phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử
AAS.
5.2. Nghiên cứu thực nghiệm
- Thu gom và xử lý mẫu hạt điều nhuộm khô.
- Xác định độ ẩm toàn phần, hàm lượng tro của mẫu điều nhuộm.
- Xác định hàm lượng một số kim loại trong hạt điều nhuộm.
- Chiết tách phẩm màu annatto bằng các dung môi (etanol, etyl axetat) và khảo
sát bước sóng, mật độ quang hấp thụ cực đại để khảo sát các điều kiện chiết tối ưu.
- Kiểm tra định tính, định lượng và đánh giá chất lượng phẩm màu annatto.
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
- Cung cấp thông tin khoa học về các quy trình tách chiết phẩm màu annatto
từ hạt điều nhuộm.
- Ứng dụng kết quả nghiên cứu để mở rợng quy trình chiết tách annatto trên
pilot nhằm hoàn thiện quy trình cơng nghệ, từ đó ứng dụng sản xuất phẩm màu
annatto trong công nghiệp.
7. Bố cục luận văn

Luận văn gồm 65 trang trong đó có 15 bảng và 27 hình. Phần mở đầu 3
trang, kết luận và kiến nghị 1 trang, tài liệu tham khảo 3 trang. Nội dung của luận
văn chia làm 3 chương:
Chương 1- Tổng quan (32 trang )
Chương 2- Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu (7 trang)
Chương 3- Kết quả và bàn luận (17 trang).


Chương 1. TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu về cây điều nhuộm
1.1.1. Thực vật học về cây điều nhuộm [2], [8], [9], [13], [14], [31]
Cây điều nḥm cịn được gọi là cây điều màu, sâm phụng, chầm phù, môi
son, cây cà ri.
Tên khoa học: Bixa orellana L.
Ngành: Magnoliophyta
Lớp: Magnoliopsida
Bộ: Malvales
Họ: Bixaceae
Chi: Bixa
Các tên khoa học cũ đã từng gọi: Bixa acuminata, B. Americana, B. odorata,
B. platycarpa, B. purpurea, B. tinctoria, B. upatensis, B. urucurana, Orellena
americana, O. orellana.
Tên Anh: Annatto, anatto, lip stick tree, annatto tree
Tên khác: Achiote, Annotta, Aploppas, Arnotta, Arnotto, Orellana, Orlean,
Orleana
Họ Điều nhuộm (danh pháp khoa học: Bixaceae), là một họ thực vật hai lá
mầm. Mặc dù chỉ là một họ nhỏ, nhưng họ này lại có sự đa dạng về kích thước các
loài cây, bao gồm cả các cây thân gỗ, cây thân thảo và cây bụi. Về mặt sinh sản, các
loài này là lưỡng tính, và tất cả đều có 5 cánh hoa. Tất cả các loài trong họ Bixaceae
đều sinh ra nhựa mủ màu đỏ, da cam hay vàng.

Miêu tả
Cây gỗ nhỏ, thường cao khoảng 3 - 6m, mọc dạng bụi. Vỏ màu xám tro.
Cành non có lông tơ màu xám sẫm, sau nhẵn bóng, có những lỗ bì thưa, khơng rõ.
Lá đơn mọc cách, phiến lá dài 15 - 24cm, rợng 10 - 17cm, hình tim hoặc tim trứng,
đầu nhọn dần gốc hình tim, mép nguyên, mặt trên màu lục, nhẵn, mặt có những
tuyến nhỏ màu đỏ. Gân chân vịt có 5 gân gốc. Cuống lá mảnh, tròn dài 5-9cm đầu


hơi phình to, hơi có lơng tơ màu gỉ sắt. Lá kèm sớm rụng, gốc khi rụng để lại vết
trên cành.
Hoa lưỡng tính, có màu tím hay trắng, tương đối lớn (đường kính 4 - 5cm)
họp thành chùy ở đầu cành, có lông tơ. Cánh đài 5 (có khi 4), xếp lợp, sớm rụng.
Cành tràng 5, xếp lợp. Nhị nhiều, xếp xoắn thành nhiều vịng, chỉ nhị mảnh khơng
có lơng, bao phấn dính gốc, mở bằng khe ở đỉnh. Quả mọc chùm, hình tim, đường
kính 2 - 4cm, có màu đỏ tươi hoặc xanh đến nâu khơ khi chín, trên mặt có gai mềm,
dài 1,5cm, mở bằng hai van, mỗi mảnh mang chứa nhiều hạt. Hạt hơi có dạng lập
phương trên một cuống ngắn, xung quanh tẽ nở thành áo hạt ngắn màu đỏ. Khi chín,
quả khơ và cứng thành dạng quả nang màu nâu. Quả không ăn được nhưng được thu
hoạch để lấy hạt, trong đó có chứa chất bixin, thành phần chính của annatto. Nó là
nguồn cung cấp chính cho mợt loại chất màu tự nhiên, gọi là annatto có màu vàng
đỏ, sản xuất từ quả. Chất màu lấy được từ hạt điều nhuộm có màu đỏ và vàng.
Cây, hoa và quả điều nhuộm được thể hiện ở hình 1.1 và hình 1.2

Hình 1.1. Cây điều nhuộm

Hình 1.2. Hoa và quả điều nhuộm

Phân bố
Điều nhuộm là một loài cây bụi có nguồn gốc từ khu vực nhiệt đới của châu
Mỹ. Nó được trồng tại khu vực này và tại khu vực Đông Nam Á do người Tây Ban

Nha đưa tới đây trong thế kỷ 17. Cây điều nhuộm độ tuổi có thể lên tới 50 năm, là
cây ưa nắng nên phân bố nhiều ở những vùng có khí hậu nhiệt đới.
Ở Việt Nam, cây điều nhuộm được trồng chủ yếu ở Nam bộ và Tây Nguyên.


Thời gian thu hoạch
Cây này bắt đầu thu hoạch hạt giống từ 2 năm nếu trồng rừng đã được chăm
sóc đúng cách, nhưng thu hái quanh năm khi cây được 4 năm.
Thời gian thu hoạch quả điều nhuộm để chiết tách bixin với hàm lượng cao
nhất là vào khoảng tháng 1, 2 và tháng 8, 9 hằng năm (khoảng 4 tháng sau khi cây
điều nhuộm cho quả non).
1.1.2. Thành phần hóa học của hạt điều nhuộm [2], [7], [10], [14], [31]
Quả

chứa

nhiều

vitamin

A

(khoảng 3,2 g cho mỗi 100g quả), đặc
biệt trong phần cơm hạt có chứa 40% 45% cellulose, 3,5% - 5,5% đường
sucrose, 0,3% - 0,9% tinh dầu, 3% dầu,
4,5% - 5,5% chất màu, 13%-16% protein
và các nguyên tố vi lượng như selenium,
magiê, canxi…

Hình 1.3. Hạt điều nhuộm

Chất màu annatto được chiết xuất từ hạt điều nhuộm gồm bixin (một
monomethyl este của dicarboxylic acid norbixin) và norbixin, trong đó bixin là chất
tạo màu đỏ chiếm tỉ lệ hơn 80% và norbixin là chất tạo màu vàng. Hạy điều nḥm
xem trên hình 1.3.
Ngồi bixin và norbixin, annatto còn chứa bixein, bixaghanene, bixol,
crocetin, acid ellagic, ishwarane, isobixin, salicylic acid, phenylalanine, threonine,
acid tomentosic, và tryptophan.
1.1.3. Hoạt tính sinh học [21], [25], [31],[32]
Hạt có tác dụng thu liễm thoái nhiệt. Hoa có tác dụng bổ huyết trừ lỵ, lá
cũng có tác dụng hạ nhiệt.
Ở châu Mỹ, người ta dùng cơm quả và hạt làm thuốc tẩy giun. Các bộ phận
của cây có thể sử dụng để làm thuốc chống say nắng, viêm amiđan, bỏng, hủi, viêm
màng phổi, ngừng thở, các rối loạn trực tràng và đau đầu trong y học cổ truyền của


một số quốc gia trong khu vực Nam Mỹ. Ở nhiều nước nhiệt đới, người ta thường
dùng nó chữa lỵ.
Ở các nước Đông Dương, Inđônêxia, Trung Quốc, chất màu của điều nhuộm
dùng làm thuốc săn da và xổ nhẹ. Ở Campuchia, lá được xem như có tính chất hạ
nhiệt, thường dùng chữa sốt phát ban, sốt rét và các chứng sốt khác. Nhựa từ quả
cũng được sử dụng để điều trị bệnh đái tháo đường típ II hay chống nhiễm nấm.
Người ta dùng lá tươi đã sao khô sắc uống, 20-30g mỗi ngày; hoặc dùng lá tươi nấu
nước tắm. Theo nghiên cứu lâm sàng bixin còn có tác dụng chống lại các tia cực
tím, có tính chất chống oxy hóa và có tác dụng bảo vệ gan.
Điều nḥm cịn được dùng làm chất nhuộm màu thực phẩm (mã châu Âu
E160b). Nước chiết hạt là chất màu da cam dùng để nhuộm màu thức ăn, lụa, bông.
1.2. Sơ lược về phẩm màu [4], [5], [22], [28], [29], [30]
1.2.1. Khái niệm về phẩm màu
Phẩm màu là tên gọi chung chỉ những hợp chất hữu cơ có màu, chúng có khả

năng nhuộm màu cho các vật liệu khác như vải, giấy, nhựa, da…và thực phẩm.
Tùy theo nguồn gốc, cấu tạo, tính chất và phạm vi sử dụng của chúng mà
người ta chia phẩm màu thành các nhóm, họ, loại lớp khác nhau.
1.2.2. Phân loại
Dựa vào nguồn gốc thu nhận, phẩm màu được chia làm hai loại:
1.2.2.1. Phẩm màu tổng hợp [28]
Phẩm màu tổng hợp là các phẩm màu được tạo ra bằng các phản ứng tổng
hợp hoá học.
Ví dụ: Amaranth (đỏ), Brilliant blue (xanh), Sunset yellow (vàng cam),
Tartazine (vàng chanh)...Các phẩm màu tổng hợp thường đạt độ bền màu cao, với
một lượng nhỏ đã cho màu đạt với yêu cầu đặt ra, đa dạng về màu sắc, có thể phối
màu để tạo ra màu thích hợp với thị hiếu người tiêu dùng. Tuy nhiên, phần lớn các
chất mầu tổng hợp đều có thể gây ung thư và có tác động không tốt đối với con
người nên khi sử dung phải tuân theo sự chỉ dẫn trong tài liệu kỹ thuật. Điều này đã
được các nhà khoa học chứng minh từ năm 1979.


1.2.2.2. Phẩm màu thiên nhiên [4], [5], [8], [9], [22], [23]
 Khái niệm [4], [5]
Phẩm màu tự nhiên là các phẩm màu được chiết suất ra hoặc được chế biến
từ các nguyên liệu hữu cơ (thực vật, động vật) sẵn có trong tự nhiên, những chất
vốn có và tồn tại trong các thành phần của nguyên liệu, mỗi loại nguyên liệu khác
nhau thì sẽ có màu sắc khác nhau mang đặc thù của chính nó.
Ví dụ: Caroten tự nhiên được chiết suất từ các loại quả có màu vàng,
curcumin được chiết suất từ củ nghệ, màu caramen được chế biến từ đường...Nhóm
phẩm màu có nguồn gốc tự nhiên có nhược điểm là độ bền kém, sử dụng với lượng
lớn nên giá thành sản phẩm cao.
 Phân loại [4], [9], [17], [23], [29]
Chất màu tự nhiên thường chia ra 3 nhóm chính:
 Clorophyl (màu xanh) cịn gọi là diệp lục tố hay chất màu xanh lá cây.

 Carotenoid (màu da cam, vàng, đôi khi có màu đỏ), chất này có trong lục lạp.
 Flavanoit (có màu đỏ, xanh, vàng…), chất này có trong các không bào.
 Clorophyl
 Khái niệm
Clorophyl là chất màu xanh lá cây của thực vật hay còn gọi là hạt diệp lục.
Clorophyl phân tán ở trong chất nguyên sinh gọi là hạt diệp lục hay lục lạp. Hàm
lượng clorophyl trong cây xanh chiếm 1% chất khô. Công thức cấu tạo của
clorophyl thể hiện trên hình 1.4.
 Vai trị:
Clorophyl có vai trị cực kì quan trọng trong quá trình quang hợp - quá trình
chủ yếu tạo ra các chất hữu cơ và tạo ra nguồn oxy duy nhất trên quả đất. Clorophyl
khơng những cho màu xanh mà cịn có khả năng che mờ các chất màu khác.
 Phân loại: Clorophyl có 2 loại
 Clorophyl A có công thức là: C55 H72 O4N4Mg
 Clorophyl B có công thức là: C55H70O6N4 Mg
Tỷ lệ clorofil A và clorofil B trong thực vật khoảng 3:1.


 Tính chất của clorophyl
 Lý tính
- Là mợt chất kết tinh.
- Không tan trong nước, tan trong rượu, ete, benzen (các dung dịch đều có màu
xanh).
 Hố tính

X

CH=CH 2
H 3C

CH=CH2
N

N
Mg
N

N
CH3

H 3C
CH 2
O
CH 2

COOCH 3

CH 2OOC20H 39

A : X là CH3 ;

B : X là CHO

Hình 1.4. Cơng thức cấu tạo của Clorophyl A và B
- Dưới tác dụng của nhiệt đợ, axit của dịch bào thì màu xanh bị mất đi vì Mg
bị axit lấy mất và clorophyl biến thành pheophytin màu sẫm oliu. Vì vậy, những sản
phẩm thực phẩm chua như lá me bị mất màu xanh và có màu oliu ngay trong quá
trình chần.
Clorophyl + 2HX → MgX2 + Pheophytin (màu sẫm oliu)
- Khi tác dụng với kiềm nhẹ (cacbonat kiềm và kiềm thổ) thì chúng sẽ trung

hoà axit và muối axit của dịch bào tạo nên mơi trường kiềm làm clorophyl bị xà
phịng hoá cho sản phẩm có màu xanh đậm, đó là các muối phức tạp có Mg gọi là
clorophylin hay clorophylit: (C32 H30 ON4 Mg)(COOH)2, (C32 H28 O2N4Mg)(COOH)2.
- Dưới tác dụng của Fe, Sn, Al, Cu, thì nguyên tử Mg trong clorophyl sẽ bị
thay thế và cho màu khác như:
+ Với Fe: cho màu nâu


+ Với Sn, Al: cho màu xám
+ Với Cu: cho màu xanh sáng bền
 Những biến đổi của clorophyl trong quá trình chế biến thực phẩm:
Các loại rau quả có màu xanh, trong quá trình đun nấu thường màu xanh tự nhiên
của chúng dễ bị biến đổi. Nguyên nhân của hiện tượng này là:
 Do sự tác động tương hỗ giữa clorophyl với các axit chứa trong dung dịch của tế
bào của rau quả.
 Thời gian đun nóng càng lâu thì clorophyl chuyển thành pheophytin càng nhiều.
 Các loại rau quả có hàm lượng axit càng cao thì càng dễ bị biến đổi mạnh và
nhanh khi đun nấu.
 Cách bảo vệ màu clorophyl trong sản xuất thực phẩm, đặc b iệt là đồ hộp rau
quả:
 Làm giảm hàm lượng axit tự do (tức là tăng pH trong nguyên liệu).
 Gia nhiệt nhanh trong mợt lượng nước sơi lớn 3-4 lít nước/1kg thực phẩm (để làm
giảm lượng axit, axit sẽ bay hơi cùng với nước).
 Gia nhiệt rau xanh trong nước cứng; cacbonat kiềm sẽ trung hoà một phần axit
dịch bào.
 Cho vào đồ hợp rau quả mợt ít chất đệm kiềm như đinatri glutamat (để tăng pH).
 Nhuộm màu xanh cho rau quả hộp bằng clorophyl.
 Carotenoit [17], [22], [30]
 Khái niệm
Carotenoit là những chất màu vàng hay đỏ có nguồn gốc thực vật hay động vật.

Chúng tạo nên màu của cà rốt, cà chua, lòng đỏ trứng, lá vàng mùa thu. Đến nay, các
nhà khoa học đã biết tới hơn 600 loại carotenoit khác nhau. Công thức cấu tạo của
mợt số carotenoit được thể hiện ở hình 1.5.
Từ cơng thức phân tử C40 , carotenoit có cấu trúc tetratecpen và thường chứa
các đôi liên hợp, số lượng các nối đơi đã qút định màu của carotenoit. Nhóm
này gồm khoảng 65 - 70 các chất màu thực vật, tiêu biểu carotenoit, xanthophyl,
capxanthin….


 Tính chất của carotenoit
 Khơng tan trong nước, tan trong chất béo và một số dung môi hữu cơ.
 Rất nhạy (không bền với axit và chất oxy hoá).
 Bền vững đối với kiềm.




Hình 1.5. Công thức cấu tạo của một số carotenoit
 Tất cả các carotenoit tự nhiên đều có thể xem như dẫn xuất của lycopen:


 Lycopen: màu đỏ, có nhiều trong cà chua.
 Caroten: màu da cam, có nhiều trong cà rốt, mơ.
 Xanthophyl: màu vàng lòng đỏ trứng gà (C40 H56O), có nhiều trong lá xanh, đồng
thời nó cũng có trong cà chua cùng với lycopen.
 Capxanthin: C40 H58 O3, là dẫn xuất của caroten, nhưng có màu nhạt hơn các
carotenoid khác 10 lần. Chiếm 7/8 tổng số chất màu của ớt.
 Criptoxanthin: Là mợt dẫn xuất monohidroxy của α-caroten, chất màu chính của
cam, quýt (C40H56O)
 Astacxanthin: là dẫn xuất của caroten có màu vàng đỏ, có ở các loài giáp xác,

trong thành phần của mai tơm cua. Trong quá trình gia nhiệt, protein bị biến tính,
astacxanthin bị tách ra dưới dạng sắc tố màu vàng đỏ.
 Những biến đổi của carotenoit trong q trình gia cơng chế biến thực phẩm
So với clorophyl, carotenoit bền vững hơn nhiều đối với tác động của nhiệt
độ và môi trường chế biến. Carotenoit lại không tan trong nước nên hầu như không
bị tổn thất khi ngâm rửa rau quả. Vì vậy, trong điều kiện chế biến bình thường, màu
của các sản phẩm tạo nên bởi các carotenoit không bị biến đổi.
Tuy nhiên, do các carotenoit tan được trong chất béo nên khi xào rán, những
loại rau quả có chứa nhiều carotenoit như cà rốt, cà chua, ớt… thì mợt phần
carotenoit trong thực phẩm sẽ hịa tan trong chất béo và làm cho chất béo có màu
vàng da cam. Đối với một số món ăn, việc carotenoit hoà tan trong chất béo có ý
nghĩa rất to lớn, vừa làm tăng màu sắc hấp dẫn của món ăn vừa giúp cơ thể dễ háp
thu carotenoit hơn.
Trong quá trình chế biến nhiệt các loại tôm, cua… thành phần protein của
chất xianin có ở vỏ tơm cua bị biến tính. Do đó, astacxanthin được tách ra dưới
dạng sắc tố màu vàng đỏ. Khi luộc cua, rang tôm tép… đều thấy hiện tượng của sản
phẩm này xuất hiện màu đỏ.
 Cách bảo vệ màu vàng carotenoit
 Carotenoit rất bền với nhiệt độ cao và các biến đổi phản ứng của môi trường.


 Vì carotenoit khơng hoà tan trong nước nên chúng khơng bị mất đi khi rửa, chần
và các quá trình tương tự khác.
 Vì carotenoit tan trong dầu mỡ nên khi rán hay đóng hộp các loại rau quả chứa
nhiều carotenoit như cà rốt, ớt đỏ, cà chua…carotenoit sẽ chuyển vào dầu rán.
 Flavonoit [17]
 Khái niệm
Flavonoit là những dẫn xuất của cromman và crommon, tḥc nhóm
phenylpropan vì chúng có chứa khung cacbon từ C6 – C3 – C6. Khi cromman và
crommon bị ngưng tụ với mợt vịng phenol được dẫn xuất có tên flavan. Flavonoit

có trong các khơng bào, có màu đỏ, xanh và vàng .
B

O
A

C

O

Hình 1.6. Cơng thức cấu tạo của Flavonoit
Trong tự nhiên có hơn 5000 chất flavonoit, tuỳ vào số lượng và tỷ lệ
flavonoit trong rau quả, hoa và các bộ phận khác của thực vật khác nhau làm cho
chúng cho nhiều màu sắc khác nhau. Dựa vào cấu trúc hóa học, các flavonoit được
phân thành nhiều nhóm như flavon, isoflavones…tiêu biểu nhất là nhóm antoxian.
Chất antoxian màu đỏ có nhiều trong thực vật như các loại rau quả có màu từ
đỏ đến tím như: quả nho, quả dâu, bắp cải tím, lá tía tơ, đậu đen, quả cà tím, gạo
nếp than, gạo đỏ…
 Tính chất của antoxian
 Antoxian là mono hay diglucozit do gốc đường glucoza, galactoza hoặc ramnoza
kết hợp với gốc aglucon có màu gọi là antoxianidin. Khi thủy phân antoxian thì
thu được đường và antoxianidin (antoxianidol).
 Antoxian và antoxianidol là những chất tạo nên màu sắc cho hoa quả, antoxian
tan trong nước còn antoxianidol thì khơng.


 Mợt số tính chất của antoxian
- Hịa tan trong nước và trong dung dịch bão hòa. Khi kết hợp với đường thì làm
cho phân tử này càng hịa tan hơn.
- Màu sắc thì ln ln thay đổi tùy tḥc vào nhiệt độ, độ pH, các ion kim loại

và nhiều yếu tố khác.
+ Khi tăng số lượng OH trong vòng benzen thì màu xanh càng đậm.
+ Khi metyl hóa nhóm OH ở trong vịng benzen càng cao thì màu càng đỏ.
+ Màu sắc của antoxian cịn phụ tḥc rất mạnh vào pH của môi trường:
Khi pH > 7 các antoxian cho màu xanh.
Khi pH < 7 các antoxian cho màu đỏ.
+ Màu sắc của antoxian có thể bị thay đổi do hấp thụ ở trên polysacarit.
+ Các antoxian dễ bị phá huỷ và mất màu khi đun nóng lâu.
+ Các màu sắc của hoa có được là do tổ hợp của các andoxianidin và các este
metylic của chúng với axit và bazơ.
 Ứng dụng của chất màu tự nhiên [2], [8], [13]
Trong thực tế, người ta có thể dùng các chất màu tự nhiên hoặc tổng hợp để
tạo màu cho các sản phẩm thực phẩm, để làm tăng giá trị cảm quan cho chúng, các
chất màu đỏ, màu vàng thường được sử dụng nhiều hơn.
Carotenoit là nhóm chất màu tự nhiên được sử dụng nhiều nhất.
Tartrazin có màu vàng chanh tạo màu cho mứt và kẹo, kem đá, đồ uống có
ga. Riboflavin màu vàng tạo màu cho súp, sản phẩm mứt kẹo. Sunset yellow màu
da cam tạo màu cho đồ uống, mứt, quả, cá hồi biển, cua. β- carotene da cam tạo
màu cho mỡ, đồ uống, mứt kẹo, sữa chua….
Màu xanh lá cây chỉ lấy từ thực vật chủ yếu là màu xanh của nhóm clorophyl
được chiết từ lá dứa, lá tre, mây, lá khúc, bồ ngót... Thường dùng để nhuộm màu
các loại bánh.
Màu nâu thông dụng nhất là màu caramel (còn gọi là nước màu, hoặc nước
hàng – khi đun đường cháy), thường dùng trong gia đình để kho, nấu, làm bánh...


hoặc tạo màu cho các sản phẩm nước ngọt có ga như cola, xá xị (trong công nghiệp
nước giải khát). Ngoài ra, màu nâu còn được lấy từ cà phê, ca cao…
Màu vàng cam đỏ chủ yếu được tạo thành nhờ nhóm carotenoit tan trong dầu
và nhóm flavonit tan trong nước của các nguyên liệu có nguồn gốc thực vật. Ngoài

ra còn có thể dùng betalain cartamin...được chiết suất từ quả dành dành, củ nghệ,
hạt điều, củ dền… dùng để nhuộm màu bánh, xôi và một số món nấu trong gia đình.
1.3. Giới thiệu về phẩm màu annatto
1.3.1. Phẩm màu annatto [14], [26], [32]
Annatto là chất màu tự nhiên chiết từ hạt điều nhuộm không gây độc hại,
không ảnh hưởng đến sức khoẻ con người nên đã được CODEX đưa vào danh mục
các loại phẩm màu tự nhiên được sử dụng an toàn cho thực phẩm và dược phẩm.
Phẩm màu annatto thường được sử dụng ở dạng chiết trong dầu và dạng bợt tan
trong nước. Hình ảnh về phẩm màu annatto thể hiện trên hình 1.7.

Hình 1.7. Phẩm màu annatto
Annatto bị biến đổi khi tiếp xúc với ánh sáng ở nhiệt độ cao, trong thời gian
kéo dài. Trong môi trường pH thấp, norbixin bị kết tủa, nó có thể liên kết với
protein, tinh bột và thành phần khác để tạo sự đồng đều màu trong sản phẩm.
Annatto rất bền trong môi trường kiềm và rất nhạy cảm đối với sự oxi hóa.


1.3.2. Tính chất hóa học của phẩm màu annatto [2], [6], [32]
Chất nhuộm màu chủ yếu trong phần cơm hạt điều nhuộm là norbixin và
bixin. Hạt màu điều nhuộm chứa khoảng 4,5% - 5% các sắc tố, trong đó bao gồm
bixin 70-80%, tùy theo đợ chín của hạt mà tỷ lệ bixin và norbixin thay đổi.
Bixin có CTPT C25H30O4, khối lượng phân tử là 394,5g/mol. Nó là một
carotenoit dạng tinh thể màu vàng cam, không tan trong nước, tan trong dung dịch
kiềm, các dung môi hữu cơ như etyl axetat, axeton... và tan trong dầu mỡ nóng.
Bixin cấu trúc hóa học không ổn định, khi bị cô lập và chuyển đổi thành
dạng trans- bixin (β-bixin), đồng phân hình học.
Norbixin có CTPT C24 H28 O4, khối lượng phân tử là 380,5g/mol. Nó là một
axit dicacboxylic dạng tinh thể màu vàng, tan được trong nước, tan trong dung dịch
kiềm, dễ bị kết tủa trong môi trường pH thấp.
Công thứccấu tạo của bixin và norbixin thể hiện trên hình 1.8.

Hình 1.8. Cơng thức cấu tạo của Bixin và Norbixin
Bixin hòa tan trong chất béo nhưng khơng hịa tan trong nước.


Khi tiếp xúc với kiềm, methyl ester sẽ bị thủy phân để sản xuất axit
dicarboxylic norbixin, một dẫn xuất tan trong nước. Phương trình phản ứng:
O

O
HO

X

MOH

M+ -O
O- M+

O
O

O

O

O

M+ -O

HCl

HO
OH

O- M+
O

O

Từ cấu trúc của hai thành phần chính trong phẩm màu annatto, ta thấy chúng
có tính chất hóa học của mợt axit cacboxylic, của hệ nối đôi liên hợp, của este.
1.3.3. Ứng dụng của phẩm màu annatto [8], [12], [13], [21], [26], [27]
1.3.3.1. Tác dụng dược học
Phẩm màu annatto có hoạt tính sinh học cao, làm giảm lượng cholesterol
trong máu, mang tính nḥn trường.
Nó cịn là chất chống oxi hoá mạnh, có khả năng tiêu diệt các gốc tự do và
các loại men hại gây ung thư trong thức ăn, nước uống; mợt chất chống tia cực tím
và chống oxi hoá giúp bảo vệ gan thường được sử dụng trong y học.
Ngoài ra, phẩm màu annatto có thể sử dụng làm thuốc chữa bệnh cao huyết
áp, các bệnh về tiêu hóa, chữa bao tử, chống oxi hóa bảo vệ gan, thuốc chống say
nắng, viêm amiđan, bỏng, hủi, viêm màng phổi, ngừng thở, các rối loạn trực tràng
và đau đầu trong y học cổ truyền của một số quốc gia trong khu vực Nam Mỹ.
1.3.3.2. Phẩm màu trong thực phẩm
Trong thực phẩm, màu giữ mợt vai trị rất quan trọng, giúp cho sản phẩm bắt
mắt hơn, tạo ảnh hưởng tốt về chất lượng của sản phẩm. Hiện nay, chất màu dùng
trong thực phẩm chủ yếu gồm ba loại: chất màu tự nhiên, chất màu tổng hợp, màu
được tạo ra qua chế biến thực phẩm. Phần lớn chất màu tổng hợp được sử dụng
nhiều trong thực phẩm do rẻ tiền, dễ sử dụng và bền màu. Theo nghiên cứu, các
chất màu tổng hợp có thể gây ung thư và có tác dụng không tốt cho cơ thể con

người, cịn chất màu tự nhiên thường khơng gây đợc hại do được chiết xuất từ các
thành phần thiên nhiên.
Chất màu annatto được sử dụng rất nhiều trong thực phẩm. Nó thường được thêm
vào thực phẩm để nhuộm màu cho các sản phẩm như: bánh, mứt, kẹo, nước giải
khát, kem bơ, các sản phẩm chế biến từ thịt, cá…
Annatto : gồm bixin và norbixin.
Phẩm màu bixin tan trong dầu: dùng cho các sản phẩm của chất béo và sữa,
phô mai, bơ, margarin, lạp xưởng, mì tơm, kem, đồ tráng miệng, thực phẩm nướng
và bánh snack...
Phẩm màu norbixin tan trong nước: dùng cho bánh kẹo, phô mai, cá xông
khói, kem và sản phẩm của sữa, đồ tráng miệng, sản phẩm của ngũ cốc và bánh mì
(phần ṛt bánh), tạo màu cho đồ uống...
Một số ứng dụng của phẩm màu điều nhuộm trong thực phẩm được thể hiện
ở hình 1.9.

Hình 1.9. Ứng dụng của annatto trong thực phẩm
1.3.3.3. Thuốc nhuộm màu tự nhiên
Tại Đông Nam Á, người ta thu hái hạt để làm chất nḥm màu, chính vì thế
mà loài này có tên gọi điều nhuộm. Hạt điều nhuộm đã được thổ dân châu Mỹ sử
dụng từ rất lâu để làm thuốc màu vẽ lên cơ thể, đặc biệt là mơi, vì thế mà đơi khi nó
cịn được gọi tại khu vực này như là "cây son môi".
Annatto là nguồn sáng tự nhiên cho chất liệu silk. Màu cam của annatto là
màu được ưa chuộng trên chất liệu silk. Mặc dù thuốc nhuộm tự nhiên không thể
tồn tại lâu dài với thời gian nhưng người ta đã phát triển quy trình làm cho chất


nhuộm có thể bền hơn trên vật liệu tơ sợi. Thuốc nhuộm không thấm vào vải tơ sợi
nhiều, do đó thường sử dụng các chất cắm màu như: kali nhôm sunfat K2SO4.Al2(SO4)3 , đồng sunfat CuSO4…để kéo dài tuổi thọ của thuốc nhuộm trên tơ

sợi.
Thuốc nhuộm annatto có độ ái lực tương đối cao đối với cả sợi nilông và
polieste. Màu sắc trên sợi nilông và polieste có độ bền tương đối trong khi giặt.

Hình 1.10. Annatto nhuộm các loại vải
Ngồi ra, annatto cịn được sử dụng trong các sản phẩm chăm sóc sắc đẹp, nó
được thêm vào để tạo màu nắng trong dầu gợi, kem, mỹ phẩm…
1.3.4. Tình hình nghiên cứu
 Hiện nay, ở Việt Nam đã có một số đề tài nghiên cứu về cây điều nhuộm và
phẩm màu annatto:
- Phạm Thành Quân, Khảo sát độ bền và bền hoá carotenoid từ Gấc
[Momordica chinchinensis (Lour.) Spreng] và điều nhuộm (Bixaor elana L.) bằng
phương pháp encapsul hoá với cyclodextrin, Đề tài cấp trường, Khoa Kỹ thuật Xây
dựng Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM.
- Lại Quốc Thuần, Khảo sát độ bền và phương pháp bền hóa hợp chất
Carotenoid từ điều nhuộm (Bixa Orellana. L), Luận văn thạc sĩ ngành công nghệ
hóa học Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM, năm 2009.
- Đào Hùng Cường, Phan Thảo Thơ, Nghiên cứu thành phần và phản ứng
chuyển hóa hợp chất hóa học của hạt điều nhuộm miền Trung, Tây Nguyên, Đề tài
cấp Nhà nước, năm 2008.
- Đào Hùng Cường, Phan Thảo Thơ, Nghiên cứu chiết tách bixin từ hạt điều
nhuộm bằng dung môi hữu cơ, Trường Đại học sư phạm Đà Nẵng, năm 2007.