Nghiên cứu chiết tách và xác định thành phần hóa học trong một số dịch chiết của hạt điều nhuộm

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM
KHOA HÓA

ĐẶNG THỊ MỸ HUỆ

NGHIÊN CỨU CHIẾT TÁCH VÀ XÁC ĐỊNH
THÀNH PHẦN HOÁ HỌC TRONG MỘT SỐ
DỊCH CHIẾT CỦA HẠT ĐIỀU NHUỘM

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
CỬ NHÂN HOÁ HỌC

Đà Nẵng, 05/2015


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM
KHOA HÓA

NGHIÊN CỨU CHIẾT TÁCH VÀ XÁC ĐỊNH
THÀNH PHẦN HOÁ HỌC TRONG MỘT SỐ
DỊCH CHIẾT CỦA HẠT ĐIỀU NHUỘM

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
CỬ NHÂN HOÁ HỌC

SVTH : Đặng Thị Mỹ Huệ
Lớp

: 11CHD

GVHD : GS.TS Đào Hùng Cƣờng

Đà Nẵng, 5/2015


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƢỜNG ĐHSP

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

KHOA HÓA

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Đặng Thị Mỹ Hụê
Lớp

: 11CHD

1.Tên đề tài: “Nghiên cứu chiết tách và xác định thành phần hoá học trong
một số dịch chiết của hạt điều nhuộm”
2.Nguyên liệu, dụng cụ và thiết bị:
Nguyên liệu
Hạt điều nhuộm khô đƣợc thu mua ở chợ Cồn, Hải Châu, Đà Nẵng.
Hóa chất
n-hexan, metanol, diclometan, etylaxetat
Dụng cụ và thiết bị:

- Tủ sấy, tủ nung, bếp cách thủy, nhiệt kế, bình hút ẩm, cân phân tích, cốc
thuỷ tinh, cốc sứ, bình định mức, pipet…
- Bộ chiết soxlet, máy đo quang phổ hấp thụ phân tử UV-Vis (phịng thí
nghiệm khoa Hoá, trƣờng Đại học Sƣ phạm, Đại học Đà Nẵng), máy đo quang phổ
hấp thụ nguyên tử AAS 100 Perkin Elmer, máy đo phổ GC-MS.
3. Nội dung nghiên cứu:
- Khảo sát thành phần khối lƣợng của hạt điều: xác định độ ẩm, hàm lƣợng
tro, hàm lƣợng kim loại.
- Khảo sát thời gian chiết tốt nhất trong các dung môi hữu cơ.
- Định danh các thành phần hố học, cơng thức cấu tạo các chất có trong dịch
chiết.


4. Giáo viên hƣớng dẫn: GS.TS Đào Hùng Cƣờng
5. Ngày giao đề tài: 20/07/2014
6. Ngày hồn thành: 27/04/2015

Chủ nhiệm Khoa
(Kí và ghi rõ họ tên)

Giáo viên hƣớng dẫn
(Kí và ghi rõ họ tên)

Sinh viên đã hoàn thành và nộp báo cáo cho khoa ngày ….. tháng …. năm
2015
Kết quả điểm đánh giá:….…….…..
Ngày …… tháng …… năm 2015
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG
(Kí và ghi rõ họ tên)

LỜI CẢM ƠN
Với lịng kính trọng và biết ơn sâu sắc em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến
thầy Đào Hùng Cường – người thầy đầy tâm huyết đã trực tiếp truyền thụ cho em
những kiến thức quý báu từ những ngày đầu làm quen với ngành học, cho đến hôm
nay – khi em học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn này. Em xin chân thành
cảm ơn thầy!
Em xin cảm ơn các Thầy, Cô giáo dạy các bộ mơn và các Thầy, Cơ cơng tác
tại phịng thí nghiệm Khoa Hoá - trường Đại học Sư Phạm Đà Nẵng đã tạo mọi
điều kiện thuận lợi cho em trong thời gian làm khóa luận.
Cuối cùng, em xin cảm ơn gia đình đã ủng hộ rất lớn về mặt tinh thần cho
em trong thời gian học tập tại giảng đường Đại học và trong thời gian em làm khóa
luận tốt nghiệp.
Đà Nẵng, ngày 08 tháng 05 năm 2015
Sinh viên

Đặng Thị Mỹ Huệ


MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU .................................................................................................. 1
1. Lý do chọn đề tài ........................................................................................... 1
2. Mục đích nghiên cứu ..................................................................................... 1
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ................................................................. 1
3.1. Đối tượng ................................................................................................... 1
3.2. Phạm vi nghiên cứu .................................................................................... 2
4. Nội dung nghiên cứu ..................................................................................... 2
4.1. Nghiên cứu lý thuyết................................................................................... 2
4.2. Nghiên cứu thực nghiệm ............................................................................ 2
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ...................................................... 2

6. Bố cục đề tài............................................................................................................3

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ........................................................ 4
1.1. Giới thiệu về cây điều nhuộm .................................................................... 4
1.1.1. Thực vật học về cây điều nhuộm ............................................................ 4
1.1.2. Phẩm màu annatto ..................................................................................... 5
1.1.3. Tính chất hóa học của phẩm màu annatto ................................................... 6
1.1.4. Ứng dụng của phẩm màu annatto ............................................................... 7
1.1.5. Tình hình nghiên cứu .................................................................................. 8
1.2. Chất màu tự nhiên ......................................................................................... 9
1.2.1. Khái niệm .................................................................................................. 9
1.2.2. Phân loại ................................................................................................... 9

1.3. Phƣơng pháp chiết rắn - lỏng ................................................................... 13
1.4. Phƣơng pháp đo quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS .............................. 14
1.4.1. Giới thiệu phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử AAS (Atomic Absorption
Spectrophotometric). ......................................................................................... 14


1.4.2. Nguyên tắc và trang bị của phép đo AAS ................................................... 14

1.5. Phƣơng pháp đo quang phổ hấp thụ phân tử UV-Vis .............................. 15
1.5.1. Giới thiệu phương pháp ............................................................................ 15
1.5.2. Nguyên tắc và trang thiết bị của phép đo ................................................... 16

1.6. Phƣơng pháp sắc ký khí ghép khối phổ (GC-MS) ................................... 17
1.6.1. Phương pháp sắc ký khí (GC) ................................................................... 17
1.6.2. Phương pháp khối phổ (MS) ..................................................................... 19
1.6.3. Phương pháp sắc ký khí ghép khối phổ (GC – MS) .................................... 20

CHƢƠNG 2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......... 21
2.1. Đối tượng nghiên cứu.................................................................................. 21
2.1.1. Nguyên liệu chính .................................................................................... 21
2.1.2. Hoá chất .................................................................................................. 21
2.1.3. Thiết bị - Dụng cụ .................................................................................... 21
2.3. Xác định một số chỉ tiêu vật lý của hạt điều nhuộm ....................................... 22
2.3.1. Xác định độ ẩm của hạt điều nhuộm .......................................................... 22
2.2.3.Xác

định

hàm

lượng

kim

loại

của

hạt

điều

nhuộm

......................................................................................................................... 23
2.4. Phương pháp chiết và khảo sát thời gian chiết tốt nhất trong từng dung môi
hữu cơ ............................................................................................................... 23

2.5. Xác định thành phần các hợp chất trong các dịch chiết hạt điều nhuộm bằng
phương pháp GC – MS ...................................................................................... 24
2.6. Quy trình nghiên cứu .................................................................................. 24

CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................... 25
3.1. Nghiên cứu một số thông số của hạt điều nhuộm .......................................... 25
3.1.1. Độ ẩm của hạt điều nhuộm ....................................................................... 25
3.1.2. Hàm lượng tro ......................................................................................... 25
3.2. Kết quả khảo sát thời gian chiết hạt điều nhuộm bằng các dung môi hữu cơ .. 27
3.2.1. Khảo sát thời gian chiết hạt điều nhuộm bằng dung môi n-hexxan............. 27


3.2.2. Khảo sát thời gian chiết hạt điều nhuộm trong dung môi etyl axetat .......... 29
3.2.3.Khảo sát thời gian chiết hạt điều nhuộm bằng dung môi diclometan

......................................................................................................................... 30
3.2.4.Khảo sát thời gian chiết hạt điều nhuộm bằng dung môi metanol

......................................................................................................................... 32
3.3. Định danh thành phần hoá học dịch chiết trong một số dung môi hữu cơ của
hạt điều nhuộm bằng GC – MS........................................................................... 34
3.3.1. Định danh thành phần hoá học dịch chiết hạt điều nhuộm trong n-hexan bằng
GC – MS…………………………………………………………………………...35
3.3.2. Định danh thành phần hoá học dịch chiết hạt điều nhuộm trong diclometan
bằng GC – MS……………………………………………………………………...38
3.3.3. Định danh thành phần hoá học dịch chiết hạt điều nhuộm trong etyl axetat
bằng GC – MS……………………………………………………………………...42
3.3.4. Định danh thành phần hoá học dịch chiết hạt điều nhuộm trong metanol bằng
GC – MS…………………………………………………………………………...45

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................... 48
A. KẾT LUẬN ................................................................................................ 48
B. KIẾN NGHỊ ................................................................................................ 49
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 50


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 3.1

Độ ẩm của hạt điều nhuộm

1
8

Bảng 3.2

Khảo sát hàm lƣợng tro

1
9

Bảng 3.3

Hàm lƣợng một số kim loại trong hạt điều nhuộm

1
9

Bảng 3.4

Mật độ quang của dịch chiết n-hexan

2
0

Bảng 3.5

Kết quả khảo sát thời gian chiết bằng dung môi

n-

hexan
Bảng 3.6

2
1

Mật độ quang của các dịch chiết etyl axetat

2
1

Bảng 3.7

Kết quả khảo sát thời gian chiết bằng dung môi etyl
axetat
2

2

Bảng 3.8

Mật độ quang của các dịch chiết diclometan

2
3

Bảng 3.9

Kết quả khảo sát thời gian chiết bằng dung môi
diclometan

Bảng 3.10

2
3

Mật độ quang của các dịch chiết metanol

2
4

Bảng 3.11

Kết quả khảo sát thời gian chiết bằng dung môi metanol

2
5

Bảng 3.12

Thành phần hoá học dịch chiết n-hexan của hạt điều
nhuộm
6

2

Bảng 3.14

Thành phần, cấu tạo hoá học dịch chiết diclometan

2
9

Bảng 3.13

Thành phần hoá học dịch chiết etyl axetat

3
2

Bảng 3.15

Thành phần, cấu tạo hoá học dịch chiết etyl axetat

3
4


DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1

Cây điều nhuộm

1

Hình 1.2

Hoa và quả điều nhuộm

1

Hình 1.3

Quả điều nhuộm già

4

Hình 1.4

Phẩm màu annatto

5

Hình 1.5

CTCT cis - Bixin

5

Hình 1.6

CTCT trans - Bixin

5

Hình 1.7

CTCT cis - Norbixin

6

Hình 1.8

CTCT trans – Norbixin

6

Hình 1.9

Annatto trong magarin

6

Hình 1.10

Annatto trong đồ uống

6

Hình 1.11

Cơng thức cấu tạo của Clorophyl

8

Hình 1.12

Cơng thức cấu tạo của một số carotenoid

9

Hình 1.13

Cơng thức cấu tạo của Flavonoit

10

Hình 1.14

Sơ đồ thiết bị đo quang phổ hấp thụ nguyên tử

12

Hình 1.15

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

13

Hình 1.16

Quá trình phân tách chất trong sắc ký

14

Hình 1.17

Sơ đồ thu gọn của thiết bị sắc ký khí

14

Hình 1.18

Hình ảnh sắc ký đồ

15

Hình 1.19

Sơ đồ thiết bị sắc ký khí ghép khối phổ

16

Hình 2.1

Hạt điều nhuộm

16

Hình 3.1

Dịch chiết n-hexan

21

Hình 3.2

Phổ đồ dịch chiết n-hexan

21

Hình 3.3

Dịch chiết etyl axetat

22

Hình 3.4

Phổ đồ dịch chiết etyl axetat

23

Hình 3.5

Dịch chiết diclometan

31

Hình 3.6

Phổ hấp thụ phân tử của dịch chiết diclometan

31

Hình 3.7

Dịch chiết metanol

33

Hình 3.8.

Phổ hấp thụ phân tử dịch chiết metanol

33

Hình 3.9

Sắc ký đồ dịch chiết n-hexan

35

Hình 3.10

Sắc ký đồ dịch chiết diclometan

39

Hình 3.11

Sắc ký đồ dịch chiết etyl axxetat

42

Hình 3.12

Sắc ký đồ dịch chiết metanol

46


LỜI MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Hạt điều nhuộm hay còn gọi là hạt điều màu là một loại gia vị quen thuộc với
ngƣời dân Việt Nam, có tên thƣơng mại là annatto. Phẩm màu đƣợc thêm vào thực
phẩm để thay thế các màu sắc bị mất trong quá trình sản xuất hay làm cho thực
phẩm trơng hấp dẫn hơn. Ngày nay, có rất nhiều chất đƣợc sử dụng làm phẩm màu.
Tuy nhiên chỉ những phẩm màu ít độc, khơng bị biến chất, phân huỷ trong q trình
chế biến (đun nóng, lên men...), khơng lẫn các tạp chất độc hại...mới đƣợc sử dụng
trong chế biến thực phẩm.
Chất màu lấy từ hạt điều nhuộm là một phẩm màu tự nhiên có nguồn gốc lâu
đời, đƣợc sử dụng rất phổ biến. Theo một số nghiên cứu, hạt điều nhuộm trong đó
có chứa chất bixin màu đỏ, norbixin màu vàng, là thành phần tạo màu chính trong
điều nhuộm.Việc thay thế các chất màu tổng hợp bằng các chất màu có sẵn từ thực
phẩm tự nhiên trong chế biến thực phẩm không những giúp chúng ta có đƣợc màu
sắc hấp dẫn cho thực phẩm màu cịn có thể làm tăng giá trị dinh dƣỡng của thực
phẩm. Ngoài các thành phần chất màu , chúng cịn chứa các thành phần có hoạt tính
sinh học khác nhƣ vitamin, axit hữu cơ, glycozit, các chất thơm và các ngun tố vi

lƣợng… Vì vậy, chúng tơi quyết định chọn đề tài “Nghiên cứu chiết tách và xác
định thành phần hoá học trong một số dịch chiết của hạt điều nhuộm” nhằm cung
cấp thơng tin hồn thiện hơn về thành phần hố học của loại cây này, góp phần vào
việc khai thác sử dụng một cách hợp lý.
2. Mục đích nghiên cứu
- Nghiên cứu quy trình chiết tách các hợp chất có trong dịch chiết hạt điều
nhuộm.
- Xác định thành phần hố học, cơng thức cấu tạo của một số hợp chất chính
có trong dịch chiết hạt điều nhuộm.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
3.1. Đối tượng


Hạt điều nhuộm khô đƣợc mua ngẫu nhiên ở chợ Cồn, quận Hải Châu, Thành
phố Đà Nẵng.
3.2. Phạm vi nghiên cứu
Q trình thực nghiệm đƣợc tiến hành ở phịng thí nghiệm Hóa học, trƣờng
Đại học Sƣ phạm Đà Nẵng.
4. Nội dung nghiên cứu
4.1. Nghiên cứu lý thuyết
Tổng quan tài liệu, tìm hiểu thực tế về cây điều nhuộm.
4.2. Nghiên cứu thực nghiệm
Phương pháp vật lý
- Phƣơng pháp sấy xác định độ ẩm.
- Phƣơng pháp tro hóa mẫu xác định hàm lƣợng tro.
- Phƣơng pháp hấp thụ nguyên tử AAS xác định hàm lƣợng một số kim loại
nặng.
Phương pháp hóa học
- Phƣơng pháp chiết soxlet chiết tách màu bằng các dung môi n-hexan,
diclometan, etylaxetat, metanol.

- Nghiên cứu định danh thành phần hóa học của một số hợp chất trong dịch
chiết bằng phân tích GC – MS đối với dịch chiết n-hexan, etylaxetat, diclometan,
metanol.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
- Cung cấp các thông tin khoa học về quy trình chiết tách và cấu tạo một số
hợp chất có trong hạt điều nhuộm.
- Cung cấp các số liệu thực nghiệm cho các nghiên cứu tiếp theo sâu hơn về
hạt điều nhuộm.
6. Bố cục đề tài
Chƣơng 1: Tổng quan tài liệu
Chƣơng 2: Đối tƣợng và phƣơng pháp nghiên cứu
Chƣơng 3: Kết quả và thảo luận


CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Giới thiệu về cây điều nhuộm
1.1.1. Thực vật học về cây điều nhuộm
Mô tả:
Tên Khoa học: Bixa orellana L. (Xiêm phụng, môi son, điều nhuộm, điều màu,
cây cà ri)
Ngành: Magnoliophyta
Lớp: Magnoliopsida
Bộ: Violales
Họ: Bixaceae
Chi: Bixa

Hình 1.1. Cây điều nhuộm

Hình 1.2. Hoa và quả điều nhuộm

Cây gỗ nhỏ, cao 3 - 6m. Vỏ màu xám tro. Cành non có lơng tơ màu xám sẫm,
sau khi nhẵn bóng, có những lỗ bì thƣa, khơng rõ. Lá đơn mọc cách, phiến lá dài
15 - 24cm, rộng 10 - 17cm, hình tim hoặc tim trứng, đầu nhọn dần gốc hình tim,
mép ngun, 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, khi rụng để lại vết trên cành [9].
Hoa lƣỡng tính, màu hƣờng đỏ hay trắng, lớn (đƣờng kính 4 - 5cm), hợp thành
chùy ở đầu cành, có lơng tơ. Cánh đài 5 (có khi 4), xếp lớp, sớm rụng. Cành tràng 5,
xếp lớp. Nhị nhiều, xếp xoắn ốc thành nhiều vịng, chỉ nhị mảnh khơng có lơng, bao
phấn dính gốc, mở bằng khe ở đỉnh. Trái nang cỡ bằng trái cau, mọc chùm, hình
tim, đƣờng kính 2 - 4cm, đỏ tƣơi đến nâu khơ khi chín, trên mặt có gai mềm, dài
1,5cm, mở bằng hai van, mỗi mảnh mang chứa nhiều hạt, mang đến 50 hột/trái [9].


Hạt hơi có dạng lập phƣơng trên một cuống ngắn, xung quanh tẽ nở thành áo, hạt
ngắn màu đỏ.
Phân bố:
Điều nhuộm có nguồn gốc từ khu vực nhiệt đới của Trung Mỹ [9]. Cây đƣợc
trồng tại khu vực Đông Nam Á do ngƣời Tây Ban Nha đƣa tới đây vào thế kỷ 17.
Ở Việt Nam, phát triển tốt ở vùng Tây Nguyên [9] trên các nƣơng rẫy, quanh
làng bản ở độ cao dƣới 400m (so với mặt nƣớc biển).
Thành phần hoá học:
Vỏ quả chứa tinh dầu 0,05%, nhựa 1-1,65%, tamin, cellulose. Trong cơm quả
có chất dễ bay hơi 20-28%, oclean 4,0-5,5%, sucrose 3,5-5,2%, saponin, palmitin,
phytosterol, vitamin A. Hạt chứa 40% đến 45% cellulose, 3,5% đến 5,5% đƣờng
sucrose, 0,3% đến 0,9% tinh dầu, 3% dầu, 4,5% đến 5,5% chất màu, và 13% đến
16% protein và các thành phần (selenium, magiê, canxi…).
Chất màu annatto trong hạt có tên là bixin và norbixin, trong đó bixin (este
monomethyl của acid dicarboxilic) là chất tạo màu đỏ chiếm tỉ lệ hơn 80% và
norbixin (acid dicarboxilic) là chất tạo màu vàng [11].

Hình 1.3. Quả điều nhuộm già
Tính vị, tác dụng:
Hạt có tác dụng thu liễm thối nhiệt. Hoa có tác dụng bổ huyết trừ lỵ, lá cũng
có tác dụng hạ nhiệt.
Cơng dụng:
Ở châu Mỹ, ngƣời 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 nƣớc nhiệt đới, ngƣời ta thƣờng
dùng nó chữa lỵ.
Ở các nƣớc Đông Dƣơng, Inđônêxia, Trung Quốc chất màu của điều nhuộm
dùng làm thuốc săn da và xổ nhẹ [9]. Ở Campuchia, lá đƣợc xem nhƣ có tính chất
hạ nhiệt, thƣờng dùng chữa sốt phát ban, sốt rét và các chứng sốt khác. Nhựa từ quả
cũng đƣợc sử dụng để điều trị bệnh đái tháo đƣờng típ II hay chống nhiễm nấm.
Ngƣời ta dùng lá tƣơi đã sao khô sắc uống, 20-30g mỗi ngày; hoặc dùng lá tƣơi nấu
nƣớc tắm.
Điều nhuộm còn đƣợc dùng làm chất nhuộm màu thực phẩm (mã châu Âu
E160b). Nƣớc chiết hạt là chất màu da cam dùng để nhuộm màu thức ăn, lụa, bông.
Lấy phần ngoài vỏ hạt làm màu nhuộm thực phẩm (thƣờng dùng trong pha chế
bột cà ri nên cây cũng gọi là cây cà ri). Lá đƣợc ngƣời Brazil sắc uống trị bệnh tim,
bao tử và có tính nhuận tràng nhẹ. Dịch lá đƣợc dân vùng Amazon nhỏ trị bỏng mắt.
tro lá dùng trị rét và sốt rét (Peru)…
1.1.2. Phẩm màu annatto
Annatto là chất màu tự nhiên chiết từ hạt điều nhuộm không gây độc hại,
không ảnh hƣởng đến sức khoẻ con ngƣời nên đã đƣợc Codex đƣa vào danh mục
các loại phẩm màu tự nhiên đƣợc sử dụng an toàn cho thực phẩm và dƣợc phẩm [5].

Hình 1.4. Phẩm màu annatto
Annatto bị biến đổi khi tiếp xúc với ánh sáng ở nhiệt độ cao, trong thời gian
kéo dài. Trong môi trƣờng 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 trƣờng kiềm và rất nhạy cảm đối với sự oxi hóa [11].


1.1.3. Tính chất hóa học của phẩm màu annatto
Chất nhuộm màu chủ yếu trong phần cơm hạt điều nhuộm là norbixin và
bixin. Hạt màu điều nhuộm chứa khoảng 5% các sắc tố, trong đó bao gồm bixin 7080%, tùy theo độ chín của hạt mà tỷ lệ bixin và norbixin thay đổi.
1.1.3.1. Bixin
CTPT: C25H30O4
Khối lƣợng phân tử là 394,5g/mol.

Hình 1.5. CTCT cis - Bixin

Hình 1.6. CTCT trans - Bixin
Bixin là một carotenoid dạng tinh thể màu vàng cam, không tan trong nƣớc và
tan trong các dung môi hữu cơ nhƣ ete, axeton...và tan trong dầu mỡ nóng [20].
Bixin có cấu trúc hóa học khơng ổn định, khi bị cơ lập và chuyển đổi thành
dạng trans- bixin (β-bixin), một dạng đồng phân hình học.
Bixin hịa tan trong chất béo nhƣng khơng hòa tan trong nƣớc.
Khi tiếp xúc với kiềm, metyl este sẽ bị tuỷ phân tạo thành axit dicarboxylic
norbixin, một dẫn xuất tan trong nƣớc [5].
1.1.3.2. Norbixin
CTPT C24H28O4
Khối lƣợng phân tử là 380.5g/mol.
Norbixin là một axit dicacboxylic tan trong nƣớc, tan trong dung dịch kiềm,
không tan trong các dung môi hữu cơ.

Hình 1.7. CTCT cis - Norbixin

Hình 1.8. CTCT trans – Norbixin
1.1.4. Ứng dụng của phẩm màu annatto
1.1.4.1. Tác dụng dược học
Phẩm màu annatto có hoạt tính sinh học cao, làm giảm lƣợng cholesterol trong
máu [9] mang tính nhuận trƣờng.
nó cịn là chất chống oxi hố mạnh, có khả năng tiêu diệt các gốc tự do và các
loại men hại gây ung thƣ trong thức ăn, nƣớc uống; một chất chống tia cực tím và
chống oxi hố giúp bảo vệ gan thƣờng đƣợc 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.
1.1.4.2. Phẩm màu trong thực phẩm
Trong thực phẩm, màu giữ một vai trò rất quan trọng, giúp cho sản phẩm bắt
mắt hơn, tạo ảnh hƣởng tốt về chất lƣợng 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
đƣợc tạo ra qua chế biến thực phẩm [15]. Phần lớn chất màu tổng hợp đƣợc 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 thƣ và có tác dụng khơng tốt cho cơ thể con
ngƣời; cịn chất màu tự nhiên thƣờng khơng gây độc hại do đƣợc chiết xuất từ các
thành phần thiên nhiên [8].


Chất màu đƣợc sử dụng rất nhiều trong thực phẩm. Chất màu đƣợc đƣa vào để
nhuộm màu cho các sản phẩm nhƣ: bánh, mứt, kẹo, nƣớc giải khát, kem bơ, các sản
phẩm chế biến từ thịt, cá…[15].
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 xƣởng, mì tơm,
kem, đồ tráng miệng, thực phẩm nƣớng và
bánh snack...
Hình 1.9. Annatto trong magarin
Phẩm màu norbixin tan trong nƣớc:
dùng cho bánh kẹo, phơ mai, cá xơng khói,
kem và sản phẩm của sữa, đồ tráng miệng,
sản phẩm của ngũ cốc và bánh mì (phần
ruột bánh), tạo màu cho đồ uống...
Hình 1.10. Annatto trong đồ uống
1.1.5. Tình hình nghiên cứu
Hiện nay, ở Việt Nam có rất nhiều đề tài nghiên cứu về cây điều nhuộm và
phẩm màu annatto:
- Lại Quốc Thuần, Khảo sát độ bền và phƣơng pháp bền hóa hợp chất
Carotenoid từ điều nhuộm (Bixa Orellana. L), Luận văn thạc sĩ ngành cơng nghệ
hóa học Trƣờng Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM, năm 2009.
- Đào Hùng Cƣờng, 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 nƣớc, năm 2008.
- Đào Hùng Cƣờng, Phan Thảo Thơ, Nghiên cứu chiết tách bixin từ hạt điều
nhuộm bằng dung môi hữu cơ, Trƣờng Đại học sƣ phạm Đà Nẵng, năm 2007.
- Lê Thị Anh Đào, Đinh Ngọc Đức, Phan Thị Sửu , Tách chiết chất màu đỏ
cho thực phẩm từ hạt điều nhuộm (Bixa orellana.L) Việt Nam, Tuyển tập các công


trình Hội nghị Khoa học và Cơng nghệ Hố hữu cơ tồn quốc lần thứ hai,
năm 2001.
- Hồn thiện cơng nghệ chiết tách chất màu tự nhiên từ hạt Dành dành, hạt

Điều nhuộm và Bụt dấm, Đề mục thuộc Đề tài cấp Nhà nƣớc, Bộ môn hƣơng liệu
và phụ gia thực phẩm, Viện công nghiệp thực phẩm Hà Nội.
Trên thế giới cũng có một số cơng trình nghiên cứu liên quan nhƣ:
- G. F. SilvaI; Felix M. C. GamarraII; A. L. OliveiraIII; F. A. CabralII ,
Extraction of bixin from annatto seeds using supercritical carbon dioxide,
IDepartment of Chemical Engineering, Federal University of Sergipe, CEP: 49100000, Sergipe - SE, Brazil, IIDepartment of Food Engineering, State University of
Campinas, IIIDepartment of Food Engineering, School of Animal Science and Food
Engineering, University of São Paulo, Av. Duque de Caxias Norte 225, CEP:
13635-900, Pirassununga, SP – Brazil.
- Scotter, M. J., Thorpe, S. A., Reynolds, S. L., Wilson, L. A. & Strutt, P. R,
Characterisation of the principal colouring components of Annatto using high
performance liquid chromatography with photodiode-array detection, Food Addit.
Contam., 1994.
- Scotter, M. J., Wilson, L. A., Appleton, G. P. & Castle, L, Analysis of
Annatto (Bixa orellana) food colouring formulations. 1, J. Agric. Food Chem.,
1998.
- Preston, H.D. and Rickard, M.D., Extraction and chemistry of annatto, Food
Chemistry 5, 1980.
1.2. Chất màu tự nhiên
1.2.1. Khái niệm
Chất màu tự nhiên là các chất màu đƣợc chiết suất ra hoặc đƣợc 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 ngun liệu khác nhau
thì sẽ có màu sắc khác nhau mang đặc thù của chính nó [3].
Ví dụ: Caroten tự nhiên đƣợc chiết suất từ các loại quả có màu vàng, curcumin
đƣợc chiết suất từ củ nghệ, màu caramen đƣợc chế biến từ đƣờng. Nhóm phẩm màu


có nguồn gốc tự nhiên có nhƣợc điểm là độ bền kém, sử dụng với lƣợng lớn nên giá
thành sản phẩm cao.

1.2.2. Phân loại
Chất màu tự nhiên thƣờng gặp chủ yếu ở trong các nguyên liệu thực vật, và có
thể 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, đơi khi có màu đỏ), chất này có trong lục lạp.
- Flavanoit (có màu đỏ, xanh, vàng…), chất này có trong các gian bào.
1.2.2.1. 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
lƣợng clorophyl trong cây xanh chiếm 1% chất khơ.
- 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
không những cho màu xanh mà cịn có khả năng che mờ các chất màu khác.
- Phân loại:
Clorophyl có 2 loại
Clorophyl a: có cơng thức C55 H72 O4N4Mg
Clorophyl b : có cơng thức C55H70O6N4Mg

Hình 1.11. Công thức cấu tạo của Clorophyl


1.2.2.2. Carotenoid
- Khái niệm:
Carotenoid 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.
Từ công thức phân tử C40 , carotenoid có cấu trúc tetratecpen và thƣờng chứa các
nối đơi liên hợp mà số lƣợng các nối đôi đã quyết định màu của carotenoid [3].

Nhóm này gồm 60-70 sắc tố tự nhiên, tiêu biểu là carotenoid, xanthophyl,
capxanthin…

Hình 1.12. Cơng thức cấu tạo của một số carotenoid
- Những biến đổi của carotenoid trong q trình gia cơng chế biến thực phẩm
so với clorophyl, carotenoid bền vững hơn nhiều đối với tác động của nhiệt độ và
môi trƣờng chế biến. Carotenoid lại không tan trong nƣớc nên hầu nhƣ không bị tổn
thất khi ngâm rửa rau quả.
Vì vậy trong điều kiện chế biến bình thƣờng, màu của các sản phẩm tạo nên
bởi các carotenoid khơng bị biến đổi.
Tuy nhiên, do tính chất hồ tan trong chất béo của các carotenoid, nên khi xào
rán những loại rau quả có chứa nhiều carotenoid nhƣ cà rốt, cà chua, ớt… thì một
phần carotenoid trong thực phẩm sẽ hòa tan trong chất béo và làm cho chất béo có
màu vàng da cam [14].
Đối với một số món ăn để carotenoid hoà tan trong chất béo vừa làm tăng màu
sắc hấp dẫn của món ăn vừa làm cho khả năng hấp thu của cơ thể đối với
carotenoid.
Trong quá trình chế biến nhiệt các loại tơm cua… thành phần protein của chất


xianin có ở vỏ tơm cua bị biến tính. Do đó, astacxanthin đƣợc tách ra dƣới dạng sắc
tố màu vàng đỏ. Khi luộc cua, rang tôm tép… đều thấy hiện tƣợng của sản phẩm.
- Cách bảo vệ màu vàng carotenoid:
+ Carotenoid rất bền với nhiệt độ cao và các biến đổi phản ứng của mơi
trƣờng.
+ Vì carotenoid khơng hồ tan trong nƣớc nên chúng không bị mất đi khi rửa,
chần và các quá trình tƣơng tự khác.
+ Vì carotenoid tan trong dầu mỡ nên khi rán hay đóng hộp các loại rau quả
chứa nhiều carotenoid nhƣ cà rốt, ớt đỏ, cà chua…carotenoid sẽ chuyển vào dầu
rán.

1.2.2.3. Flavonoit
- Khái niệm:
Flavonoit là những dẫn xuất của cromman và crommon, thuộc nhóm
phenilpropan vì chúng có chứa khung cacbon từ C6 – C3 – C6. Khi cromman và
crommon bị ngƣng tụ với một vòng phenol đƣợc dẫn xuất có tên flavan .
B

O
A

C

O

Hình 1.13. Cơng thức cấu tạo của Flavonoit
Flavonoit có trong các khơng bào, có màu đỏ, xanh và vàng .
Tỉ lệ các flavonoit trong rau quả và hoa khác nhau, do đó làm cho chúng có
màu sắc khác nhau.
Antoxian là mono hay diglucozit do gốc đƣờng glucoza, galactoza hoặc
ramnoza kết hợp với gốc aglucon có màu gọi là antoxianidin. Khi thủy phân
antoxian thì thu đƣợc đƣờng và antoxianidin (antoxianidol).
Antoxian và antoxianidol là những chất tạo nên màu sắc cho hoa quả, antoxian
tan trong nƣớc cịn antoxianidol thì khơng.


Tính chất chung của antoxian :
- Hịa tan trong nƣớc và trong dung dịch bão hòa. Khi kết hợp với đƣờng thì
làm cho phân tử này càng hịa tan hơn.
- Màu sắc thì ln ln thay đổi tùy thuộc vào nhiệt độ, các chất màu có mặt
và nhiều yếu tố khác.

+ Khi tăng số lƣợng OH trong vịng 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 còn phụ thuộc rất mạnh vào pH của môi trƣờng:
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 đƣợc là do tổ hợp của các andoxianidin và các este
metylic của chúng với axit và bazơ.
1.3. Phương pháp chiết rắn - lỏng
1.3.1. Chiết đơn giản, nhiều lần
Để đạt hiệu quả cao thì quá trình chiết phải đƣợc lặp đi lặp lại nhiều lần, ta có
thể tách hồn tồn chất cần tinh chế vào dung mơi đã chọn, sau đó cất loại dung mơi
và lấy chất tinh khiết ở nhiệt độ và áp suất thích hợp.
Trong trƣờng hợp đó nên dùng những bộ dụng cụ tự động. Chúng gồm bình
cầu, một thiết bị chiết và một sinh hàn hồi lƣu. Dung mơi đƣợc đun nóng, cho bay
hơi liên tục chảy vào bình chứa hỗn hợp cần chiết tách (thƣờng gói trong giấy lọc),
nó sẽ hồ tan chất rắn cần tinh chế và nhờ một ống xiphông, dung dịch chảy xuống
bình cầu bên dƣới, dung mơi ngun chất lại liếp tục đƣợc cất lên. Trong q trình
đó cấu tử cần tách sẽ đƣợc làm giàu thêm trong dung mơi [7].
Dụng cụ chiết soxhlet gồm nhiều kích cỡ khác nhau, bình cầu 250ml đến 15l.
1.3.2. Ưu, nhược điểm của phương pháp chiết soxhlet
- Ưu điểm:
+ Tiết kiệm đƣợc dung môi, không tốn các thao tác lọc và châm dung mơi mới
Chỉ cần cắm điện, mở nƣớc hồi lƣu thì máy sẽ thực hiện thao tác chiết.


+ Chiết kiệt hợp chất có trong mẫu.
- Nhược điểm:
+ Kích thƣớc của hốc chiết làm giới hạn mẫu cần thiết.

+ Trong quá trình chiết, các hợp chất chiết ra từ mẫu đƣợc trữ lại trong bình
cầu nên chúng ln bị nung nóng ở nhiệt độ sơi của dung mơi. Vì thế nếu có hợp
chất nào kém bền nhiệt sẽ bị hƣ hại.
+ Dụng cụ làm bằng thuỷ tinh và gia công thủ công nên giá thành cao, dễ vỡ.
1.4. Phương pháp đo quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS
1.4.1. Giới thiệu phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử AAS (Atomic Absorption
Spectrophotometric).
Các ngun tử ở trạng thái bình thƣờng khơng hấp thụ hay bức xạ năng lƣợng
nhƣng khi ở trạng thái tự do dƣới dạng những đám hơi nguyên tử thì chúng hấp thụ
và bức xạ năng lƣợng. Mỗi nguyên tử chỉ hấp thu những bức xạ nhất định tƣơng
ứng với những bức xạ mà chúng có thể phát ra trong quá trình phát xạ của chúng.
Khi nguyên tử nhận năng lƣợng chúng chuyển lên mức năng lƣợng cao hơn gọi là
trạng thái kích thích.
Q trình đó gọi là q trình hấp thụ năng lƣợng của nguyên tử tự do ở trạng
thái hơi và tạo ra phổ của nguyên tử đó. Phổ sinh ra trong q trình này gọi là phổ
hấp thụ nguyên tử [10].
Phƣơng pháp phân tích dựa trên cơ sở đo phổ hấp thụ nguyên tử của một
nguyên tố đƣợc gọi là phép đo phổ hấp thụ nguyên tử.
1.4.2. Nguyên tắc và trang bị của phép đo AAS
Nguyên tắc của phép đo: Để thực hiện phép đo phổ hấp thụ nguyên tử cần
thực hiện các quá trình sau đây:
1. Chọn các điều kiện và một loại trang bị phù hợp để chuyển mẫu phân tích từ
trạng thái ban đầu (rắn hay dung dịch) thành trạng thái hơi của các nguyên tử tự do.
Đây là quá trình nguyên tử hóa mẫu. Nhờ đó, chúng ta có đƣợc đám hơi của các
nguyên tử tự do của mẫu phân tích. Đám hơi này chính là mơi trƣờng hấp thụ bức
xạ và sinh ra phổ hấp thụ nguyên tử.
2. Chiếu chùm tia sáng phát xạ của nguyên tố cần phân tích qua đám hơi


nguyên tố cần xác định trong đám hơi nguyên tử vừa điều chế trên. Các nguyên tử

của nguyên tố cần xác định trong đám hơi sẽ hấp thụ những tia bức xạ nhất định và
tạo ra phổ hấp thụ của nó. Ở đây, phần cƣờng độ của chùm tia sáng đã bị một loại
nguyên tử hấp thụ là phụ thuộc vào nồng độ của nó trong mơi trƣờng hấp thụ.
Tiếp đó, nhờ một hệ thống máy quang phổ ngƣời ta thu, phân ly và chọn vạch
phổ hấp thụ của nguyên tố cần hấp thụ để đo cƣờng độ của nó. Cƣờng độ đó chính
là tín hiệu hấp thụ của vạch phổ hấp thụ.
Hệ thống máy đo phổ hấp thụ nguyên tử:
Nguồn bức xạ cộng hƣởng của nguyên tố cần phân tích để chiếu vào mơi
trƣờng hấp thụ chứa các ngun tử tự do của nguyên tố đó. Đó là đèn catot rỗng
(HCl), các đèn phóng điện khơng điện cực (EDL), hay nguồn bức xạ liện tục đã
đƣợc biến điện
Hệ thống nguyên tử hóa mẫu: hệ thống này đƣợc chế tạo theo hai loại kỹ thuật
nguyên tử hóa mẫu. Đó là kỹ thuật nguyên tử hóa bằng ngọn lửa (F - AAS) và kỹ
thuật ngun tử hóa khơng ngọn lửa (ETA - AAS).
Kỹ thuật nguyên tử hóa bằng ngọn lửa (F - AAS):
+ Bộ phận dẫn mẫu vào buồng aerosol hóa và thực hiện q trình aerosol hóa
mẫu.
+ Đèn để ngun tử hóa mẫu
Kỹ thuật ngun tử hóa khơng ngọn lửa (ETA - AAS): lò nung furnace và
cuvet graphit.
Máy quang phổ: bộ đơn sắc.
Hệ thống chỉ thị tín hiệu hấp thụ của vạch phổ (tức là cƣờng độ của vạch phổ
Bộ đơn sắc

hấp thụ).
Hệ thống
quang học

Nguồn sáng

Hệ thống nguyên

đơn sắc

tử hóa

Đầu dị (PMT)

Hệ thống xử lý tín
hiệu

Hình 1.14. Sơ đồ thiết bị đo quang phổ hấp thụ nguyên tử