Nghiên cứu chất màu chlorophyll và tối ưu hóa các điều kiện để tách chiết chất màu chlorophyll trong lá chè xanh

TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH
KHOA HÓA HỌC
===  ===

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đề tài:

NGHIÊN CỨU CHẤT MÀU CHLOROPHYLL
VÀ TỐI ƢU HÓA CÁC ĐIỀU KIỆN ĐỂ TÁCH CHIẾT
CHẤT MÀU CHLOROPHYLL TRONG LÁ CHÈ XANH

GV hướng dẫn

: Ths. Lê Thế Tâm

SV thực hiện

: Hồ Thị Thanh Hoa

Mã số sinh viên

: 1152043891

Lớp

: 52K3 - Công nghệ Thực phẩm

Vinh, 05/2016


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH

ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: Hồ Thị Thanh Hoa
Mã số sinh viên
Lớp:

: 152043891

52K3 – Công nghệ thực phẩm

1. Tên đề tài: “Nghiên cứu chất màu chlorophyll và tối ƣu hóa các điều kiện để
tách chiết chất màu chlorophyll trong lá chè xanh”.
2. Nội dung nghiên cứu, thiết kế tốt nghiệp:
-Nghiên cứu tổng quan về chất màu, giá trị và thành phần, cấu tạo của chất màu
chlorophyll.
-Nghiên cứu các tính chất vật lý, hóa học và các phương pháp xác định hàm lượng
chlorophyll.
-Tách chiết chất màu với các dung môi tương ứng : methanol,ethanol, axeton và
lựa chọn dung mơi thích hợp để tách chiết.
-Xác định các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tách chiết chất màu chlorophyll
- Tối ưu các điều kiện trong quá trình tách chiết bằng phương pháp quy hoạch thực
nghiệm để thu được chất màu chlorophyll lớn nhất trong lá chè xanh
-Họ tên cán bộ hƣớng dẫn:

ThS. Lê Thế Tâm
Ngày

năm 2016

Cán bộ hƣớng dẫn
(Ký, ghi rõ họ, tên)

Chủ nhiệm bộ mơn
(Ký, ghi rõ họ, tên)

Sinh viên đã hồn thành và nộp đồ án tốt nghiệp

tháng

ngày

tháng năm 2015
Ngƣời duyệt
(Ký, ghi rõ họ, tên)


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC

BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: Hồ Thị Thanh Hoa
Mã số sinh viên
Khóa:

: 1152043891

52K

Ngành: Công nghệ thực phẩm
Cán bộ hướng dẫn: ThS. Lê Thế Tâm
1. Nội dung nghiên cứu, thiết kế:
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
…………………………………………………
2. Nhận xét của cán bộ hƣớng dẫn:
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
Ngày

tháng

năm 2016

Cán bộ hƣớng dẫn
(Ký, ghi rõ họ, tên)


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH

ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC

BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Hồ Thị Thanh Hoa
Mã số sinh viên

: 1152043891

Khóa

:

52K

Ngành

:

Cơng nghệ thực phẩm

Cán bộ duyệt:
1. Nội dung nghiên cứu, thiết kế:
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
..

2. Nhận xét của cán bộ duyệt:
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
Ngày

tháng

năm 2015

Cán bộ duyệt
(Ký, ghi rõ họ, tên)


MỤC LỤC
Trang
LỜI MỞ ĐẦU ...................................................................................................... 1
1. Lý do chọn đề tài .............................................................................................. 1
2. Nhiệm vụ của đồ án........................................................................................... 2
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN ............................................................................... 3
1.1. Tổng quan về cây chè ..................................................................................... 3
1.1.1. Giới thiệu về cây chè................................................................................ 3
1.1.2. Đặc điểm sinh vật học của cây chè .......................................................... 3
1.1.3. Các sắc tố có trong lá chè xanh ................................................................ 5
1.1.3.1 Chlorophyll ......................................................................................... 5
1.1.3.2 Anthocyanidins ................................................................................... 5
1.1.3.3 Carotenoids ......................................................................................... 5
1.2.Tổng quan về chất màu ................................................................................... 6
1.2.1. Tổng quan về chất màu thực phẩm trong sản xuất .................................. 6

1.2.2 Phân loại chất màu .................................................................................... 6
1.2.2.1 Chất màu tự nhiên ............................................................................... 6
1.2.2.2 Chất màu nhân tạo .............................................................................. 8
1.2.3Nguyên tắc sử dụng chất màu thực phẩm .................................................. 8
1.3. Chất màu chlorophyll ..................................................................................... 9
1.3.1 Giới thiệu chung ........................................................................................ 9
1.3.2 Cấu trúc của chlorophyll ......................................................................... 10
1.3.3 Phân loại .................................................................................................. 12
1.3.3.1 Chlorophyll a (C55H72O5N4Mg) ....................................................... 12
1.3.3.2 Chlorophyll (C55H70O6N4Mg) .......................................................... 13
1.3.3.3 Chlorophyll c .................................................................................... 13
1.3.3.4 Chlorophyll d .................................................................................... 14
1.3.4 Hàm lượng và thành phần chlorophyll trong rau quả ............................. 14
1.3.5 Tính chất và các yếu tố ảnh hưởng đến sự ổn định của chlorophyll ...... 14
1.3.5.1 Tính chất vật lí .................................................................................. 14


1.3.5.2 Tính chất hóa học .............................................................................. 15
1.3.5.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự ổn định của chlorophyll .................... 17
1.3.7. Vai trò của chlorophyll .......................................................................... 21
1.3.8 Một số ứng dụng của chlorophyll vào thực phẩm .................................. 22
1.3.8.1 Trong công nghiệp thực phẩm .......................................................... 22
1.3.8.2 Một số ứng dụng khác....................................................................... 23
1.4. Các phương pháp xác định chlorophyll từ thực vật .................................... 24
1.4.1 Phương pháp huỳnh quang...................................................................... 24
1.4.1.1 Phương pháp đo trực tiếp .................................................................. 24
1.4.1.2 Phương pháp ngâm chiết (gián tiếp) ................................................. 25
1.4.2 Phương pháp trắc quang.......................................................................... 25
1.4.3. Một số loại dung môi tách chiết............................................................. 27
1.4.3.1 Acetone ............................................................................................. 27

1.4.3.2. Methanol .......................................................................................... 27
1.4.3.3 DMSO( dimethyl sunfoxide) ............................................................ 27
1.4.3.4. Ethanol ............................................................................................. 28
2.1 Thiết bị .......................................................................................................... 29
2.2. Dụng cụ ....................................................................................................... 29
2.3. Kỹ thuật thực nghiệm ................................................................................... 29
2.3.1 Các dung môi dùng để tách chiết ............................................................ 29
2.3.2 Cở sở lý thuyết của phương pháp tách chiết ........................................... 29
2.3.3 Khảo sát các yếu tố : thời gian, nồng độ dung mơi và thể tích dung mơi ....... 30
2.3.4 Quy trình tách chiết chlorophyll ............................................................. 30
2.3.5. Thiết kế thí nghiệm để tối ưu hóa các điều kiện tách chiết chlorophyll. ........ 31
3.1.Ảnh hưởng của các loại môi đến nồng độ chlorophyll thu nhận được sau quá
trình tách chiết. .................................................................................................... 34
3.1.1 Ảnh hưởng của nồng độ dung môi đến dịch chiết chlorophyll (Chl-ab) 35
3.1.2 Ảnh hưởng của dung môi đến tỉ lệ chlorophyll a trong dịch chiết. ........ 36
3.1.3 Sự khác nhau giữa nồng độ chl-a và chl-b trong các dung môi ............. 36
3.1.4 Lựa chọn dung môi tách chiết. ............................................................... 37


3.2. Ảnh hưởng của thời gian ủ dịch chiết trong dung mơi và tỉ lệ chlorophyll
thu được sau q trình tách chiết ........................................................................ 38
3.3. Xác định điều kiện tối ưu trong q trình tách chiết chlorophyll bằng dung
mơi ethanol. ......................................................................................................... 38
CHƢƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................... 45
4.1 Kết luận ......................................................................................................... 45
4.2 Kiến nghị ....................................................................................................... 45
PHỤ LỤC 1 ........................................................................................................ 46
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 48

DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Sự hấp thụ màu của các dung dịch màu ........................................................26
Bảng 2.1. Các mức của các yếu tố ảnh hưởng...............................................................32
Bảng 2.2 : Ma trận quy hoạch với biến ảo TYT 23 .......................................................32
Bảng 3.1 Nồng độ chlorophyll của các dung môi ở các nồng độ khác nhau......................34
Bảng 3.2 Nồng độ chlorophyll qua các khoảng thời gian khác nhau ............................38
Bảng 3.3. Nồng độ chlorophyll trong quá trình tối ưu ..................................................38
Bảng 3.4. Kết quả phân tích ANOVA tối ưu quá trình tổng hợp các yếu tố ................39
Bảng 3.5. : Kết quả phân tích sự phù hợp của mơ hình với thực nghiệm .....................39
Bảng 3.6. Các giá trị tối ưu của các yếu tố ảnh hưởng đến dịch chiết ..........................43
Bảng PL1. Mật độ quang của chlorophyll trong dung môi axetone .............................46
Bảng PL2. Nồng độ chlorophyll trong dung môi ethanol .............................................46
Bảng PL3. Nồng độ Chlorophyll trong dung môi methanol .........................................47
Bảng PL4. Giá trị trung bình và độ lệch chuẩn đối với dung môi methanol ................47


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 1.1. Hình ảnh lá chè xanh .......................................................................................3
Hình 1.2.Cấu tạo của chlorophyll và haemoglobin .......................................................10
Hình 1.3.Cấu tạo của chlorohyll a .................................................................................12
Hình1. 4. Cấu tạo của chlorophyll b ..............................................................................13
Hình 1.5. Quang phổ hấp thu của chlorophyll ..............................................................15
Hình 3.1. Ảnh hưởng của nồng độ dung môi đến dịch chiết chrophyll(Chl-ab)...........35
Hình 3.2. Ảnh hưởng của dung mơi đến tỉ lệ chl-a .......................................................36
Hình 3.3. Sự khác nhau giữa nồng độ chl-a và chl-b trong các dung mơi ở nồng độ
70% ................................................................................................................................36
Hình 3.4. Sự tương thích của mơ hình với thực nghiệm ...............................................40
Hình 3.5.Mơ hình đáp ứng bề mặt của các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tách chiết
chlorophyll .....................................................................................................................41
Hình 3.6. Ảnh hưởng của nồng độ dungmôi và thời gian đến nồng độ Chl-ab ............42

Hình 3.7.Ảnh hưởng của thời gian và thể tích dung mơi đến nồng độ Chl-ab ....................42
Hinh 3.8.Ảnh hưởng của thời gian và nồng độ dung môi đến nồng độ Chl-ab ..................43
Hình 3.9. Độ hấp thụ quang ở bước sóng 652 nm (V/C=50 /70) trong 16h .................44
Hình 3.10. Độ hấp thụ quang ở bước sóng 665 nm (V/C=50 /70) trong 16h ...............44


LỜI CẢM ƠN
Trong hơn 5 năm học tại trường Đại học Vinh, được sự giảng dạy, giúp
đỡ tận tình của các thầy cơ giáo trong bộ mơn hóa thực phẩm Khoa hóa và cùng
các thầy cơ giáo trong trường, em đã hồn thành chương trình học tập và trang
bị được kiến thức để sẵn sàng đi vào hoạt động thực tế. Em xin gửi lời cảm ơn
chân thành đến các thầy cơ!
Đồ án được thực hiện tại phịng thí nghiệm Hóa Thực Phẩm, Trường Đại
học Vinh. Để hồn thành tốt bài đồ án này trước tiên tôi xin chân thành cảm ơn
sâu sắc tới thầy giáo ThS. Lê Thế Tâm người đã trực tiếp giao đề tài, hướng dẫn
và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian làm đề tài của mình.
Nhân đây tơi cũng xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô giáo giảng dạy tại
Trường Đại học Vinh nói chung, các thầy cơ giáo trong khoa Hóa Học, bộ mơn
Cơng Nghệ Thực Phẩm nói riêng đã tận tình giảng dạy, truyền đạt cho tôi những
kiến thức mới từ khi mới bước chân vào trường cho đến bây giờ.
Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình và bè bạn đã
ln quan tâm, giúp đỡ, động viên tôi trong suốt thời gian qua.
Vinh, ngày tháng năm 2016


LỜI MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Như chúng ta đã biết chất lượng của các sảm phẩm thực phẩm không chỉ
bao gồm giá trị về mặt dinh dưỡng mà còn cả giá trị về mặt cảm quan cũng như
vệ sinh an tồn thực phẩm. Trong đó, màu sắc là chỉ tiêu bắt buộc và rất quan

trọng khi đánh giá chất lượng của bất kỳ một sản phẩm nào. Sản phẩm có màu
sắc đẹp sẽ góp phần lơi kéo sự chú ý của khách hàng. Hơn nữa, màu sắc của các
sản phẩm thực phẩm cịn có tác dụng sinh lý rất rõ rệt. Màu sắc thích hợp sẽ góp
phần giúp cơ thể đồng hóa thực phẩm dễ dàng hơn. Do đó, trong kỹ thuật sản
xuất thực phẩm người ta khơng chỉ quan tâm đến việc bảo vệ màu sắc tự nhiên
mà còn tạo ra và bổ sung vào thực phẩm những chất màu mới thích hợp với tính
chất và trạng thái sử dụng của chúng.
Tuy nhiên, vấn đề sử dụng chất màu thực phẩm hiện nay đang tồn tại rất
nhiều bất cập. Việc vô ý hay cố ý bổ sung vào thực phẩm những chất màu không
được phép hoặc sử dụng vượt quá liều lượng quy định đã và đang gây ảnh
hưởng nghiêm trọng đến vấn đề vệ sinh an toàn thực phẩm, đặc biệt làm ảnh
hưởng đến sức khỏe và gây hoang mang tâm lý người tiêu dùng ( cụ thể là chất
màu tổng hợp).
Chính vì điều đó mà hiện nay trên thế giới, người ta đang tập trung
nhiều nghiên cứu để tìm cách hạn chế tối đa những tổn thất của sắc tố trong
quá trình bảo quản chế biến đồng thời tách chiết các nhóm sắc tố từ những
loại nguyên liệu tự nhiên rẻ tiền để thu nhận các nhóm sắc tố làm chất màu và
ứng dụng vào ngành cơng nghệ thực phẩm. Đó là sắc tố tự nhiên có ưu điểm
vượt trội hơn, chúng khơng gây độc tính cho con người, đảm bảo vệ sinh an
tồn thực phẩm so với các sắc tố tổng hợp nhân tạo( phẩm màu), mặc dù các
nhóm sắc tố tự nhiên lại có nhược điểm là rất dễ bị biến đổi và tổn thất trong
các điều kiện môi trường…
Xuất phát từ thực tế đó chúng tơi lựa chọn đề tài “ Nghiên cứu chất màu
chlorophyll và tối ưu hóa các điều kiện để tách chiết chất màu chlorophyll trong
lá chè xanh”.
SVTH: Hồ Thị Thanh Hoa

1

Lớp: 52K3 - CNTP

2. Nhiệm vụ của đồ án
Trong khóa luận này tơi có các nhiệm vụ sau :
- Nghiên cứu tổng quan về chất màu, giá trị và thành phần, cấu tạo của
chất màu chlorophyll.
- Nghiên cứu các tính chất vật lý, hóa học và các phương pháp xác định
hàm lượng chlorophyll.
- Tách chiết chất màu với các dung môi tương ứng : methanol,ethanol,
axeton và lựa chọn dung mơi thích hợp để tách chiết.
- Xác định các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tách chiết chất màu
chlorophyll.
- Tối ưu các điều kiện trong quá trình tách chiết bằng phương pháp quy
hoạch thực nghiệm để thu được chất màu chlorophyll lớn nhất trong lá chè xanh.
Tôi hy vọng rằng luận văn sẽ góp phần bổ sung, hồn thiện số liệu của
bảng thành phần thực phẩm Việt Nam và cung cấp số liệu cho các nghiên cứu
chất màu chlorophyll.

SVTH: Hồ Thị Thanh Hoa

2

Lớp: 52K3 - CNTP


CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN

1.1. Tổng quan về cây chè
1.1.1. Giới thiệu về cây chè

Hình 1.1. Hình ảnh lá chè xanh
Cây chè hay cây trà có tên khoa học là Camellia sinensis là loài cây mà
lá và chồi của chúng được sử dụng để sản xuất chè (trà – đừng nhầm với cây hoa
trà). Tên gọi sinensis có nghĩa là “Trung Quốc” trong tiếng Latinh. Các danh
pháp khoa học cũ còn có Thea bohea và Thea viridis.[10]
Chè xanh là cây cơng nghiệp lâu năm (tuổi đời 30 – 40 năm), thu hoạch
nhiều lần trong năm, cho hiệu quả kinh tế cao. Đây là loại cây xanh lưu niên
mọc thành bụi hoặc các cây nhỏ (cây than gỗ nhỏ).Trong tự nhiên, nó cao
khoảng 6 – 20 mét. Trong các khu vực trồng để lấy lá người ta xén tỉa nó xuống
chỉ cịn cao hơn hông người.
1.1.2. Đặc điểm sinh vật học của cây chè
a.Thân và cành
Cây chè sinh trưởng trong điều kiện tự nhiên là đơn trục, nghĩa là chỉ có
một than chính trên đó phân ra các cấp cành. Do đặc điểm sinh trưởng và do
hình dạng phân cành khác nhau, người ta chia thân chè ra làm 3 loại : thân gỗ,
thân nhỡ(thân bán gỗ) và thân bụi.
SVTH: Hồ Thị Thanh Hoa

3

Lớp: 52K3 - CNTP


Cành chè do mầm dinh dưỡng phát triển thành, trên cành chia làm nhiều
đốt. Chiều dài của đốt biến đổi rất nhiều (từ 1-10 cm) do giống và do điều kiện
sinh trưởng. Đốt chè dài là một trong những biểu hiện chè có năng suất cao.
Thân và chè tạo nên khung tán của cây chè. Với số lượng càng thích hợp
và cân đối ở trên tán, cây chè cho sản lượng cao. Vượt q giới hạn đó, sản
lượng khơng tăng và phẩm cấp giảm xuống do búp mù nhiều. Tương quan giữa
mật độ cành và sản lượng búp là một tương quan khơng chặt.

b. Mầm chè
Trên cây chè có những loại mầm: mầm dinh dưỡng và mầm sinh thực.
Mầm dinh dưỡng phát triển thành cành lá, mầm sinh thực phát triển thành nụ
hoa và quả.
c.Búp chè
Búp chè là đoạn non của một cành chè. Búp được hình thành từ các mầm
dinh dưỡng, gồm có tơm( phần lá non ở trên đỉnh của cành chưa xòe ra) và hai
hoặc hai ba lá non. Búp chè trong quá trình sinh trưởng chịu sự chi phối của
nhiều yếu tố bên trong của nó. Kích thước của búp thay đổi tùy theo loại giống.
Búp chè hoạt động sinh trưởng theo một quy luật nhất định và hình thành nên
các đợt sinh trưởng theo thứ tự thời gian. Thời gian mỗi đợt sinh trưởng phụ
thuộc vào giống, chế độ dinh dưỡng và điều kiện khí hậu.
Búp chè là nguyên liệu để chế biến ra các loại chè vì vậy nó quan hệ trực
tiếp đến năng suất và phẩm chất của chè.
d. Lá chè
Lá chè mọc trên cành, mỗi đốt có một lá. Lá thường có nhiều thay đổi về
hình dạng tùy theo các loại giống khác nhau. Lá chè có gân rất rõ, những gân
chính của lá chè thường khơng phát triển ra tận rìa lá. Rìa lá chè thường có rang
cưa, hình dạng rang cưa trên lá chè khác nhau tùy theo giống. Số đôi gân lá là
một trong những chỉ tiêu phân biệt các giống chè.
e. Rễ chè
Cây chè sống nhiều năm trên một mảnh đất cố định, do đó việc nghiên
cứu đăc điểm của bộ rễ có ý nghĩa rất quan trọng để đặt cơ sở cho các biện pháp
SVTH: Hồ Thị Thanh Hoa

4

Lớp: 52K3 - CNTP

kĩ thuật trồng trọt. Rễ chè phát triển tốt tạo điều kiện cho các bộ phận trên mặt
đất phát triển.
g. Hoa chè
Hoa chè có màu trắng với nhiều nhị vàng. Mỗi hoa gồm 7 cánh và hàng
tá nhị vàng.
h. Quả chè
Thường mọc thành từng chùm ba. Ban đầu có màu xanh của chồi, sau đó
tăng trưởng và cứng dần thành quả màu nâu chứa hạt bên trong. Khi quả chin
vết rảnh mở ra. Hạt bên trong có thể dùng để gieo trồng.
1.1.3. Các sắc tố có trong lá chè xanh
Có 3 nhóm sắc tố chính được tìm thấy là : chlorophyll, anthocyanidins,
carorenoids.
1.1.3.1 Chlorophyll
Chất màu đầu tiên được xét tới là chlorophylls. Nhờ có chlorophylls mà
lá chè có màu xanh lục. Chlorophyll cũng có các tính chất như những chất màu
khác là hịa tan trong nước nóng hơn so với khi hịa tan cùng với các nhóm chất
màu khác trong dung môi hữu cơ.[10]
Hàm lượng chlorophyll trong lá chè xanh ảnh hưởng xấu đến chất lượng
của lá chè.
Hàm lượng chlorophyll được tăng lên cùng với các loại chè thơ. Chè
càng có phẩm chất thấp thì hàm lượng chlorophyll càng cao.
1.1.3.2 Anthocyanidins
Delphenidin và cyaniding là thành phần anthocyanidin chính được tìm
thấy trong lá chè.
Trong trà xanh : làm xấu màu nước trà, làm tăng vị đắng.
1.1.3.3 Carotenoids
Có 14 loại được tìm thấy trong lá chè. Những thành phần chính :
Xanthophylls, β-carotene, violaxathine và neoxanthine.
Hàm lượng của cả 4 carotenoid trên đáng kể trong suốt quá trình sản
xuất trà đen.

SVTH: Hồ Thị Thanh Hoa

5

Lớp: 52K3 - CNTP


1.2.Tổng quan về chất màu
1.2.1. Tổng quan về chất màu thực phẩm trong sản xuất
Chất màu thực phẩm là những chất màu có nguồn gốc tự nhiên hoặc tổng
hợp dùng để thêm vào thực phẩm nhằm thay thế các màu sắc bị mất trong quá
trình sản xuất tạo cho thực phẩm một màu nhất định hay tăng thêm màu sắc tự
nhiên và tính thẩm mỹ hấp dẫn của thực phẩm.[8]
Màu sắc bên ngồi cịn là một yếu tố ảnh hưởng đến việc đánh giá chất
lượng thực phẩm của người tiêu dung, có thể kể đến những ảnh hưởng đó như sau:
Về cảm quan: việc lựa chọn và đánh giá chất lượng thực phẩm sẽ vơ
cùng khó khăn nếu khơng có màu sắc.
Màu sắc giúp cho thực phẩm trở nên hấp dẫn hơn.
Màu sắc của thực phẩm có thể kích thích, giúp ngon miệng hơn.
Mặc dù màu chỉ được dùng với một lượng nhỏ , nhưng nó lại có vai trị
quan trọng cho việc đánh giá chất lượng thực phẩm của khách hàng. Chính vì
vậy, phẩm màu được xem là một thành phần thực phẩm then chốt.
Vì vậy, trong kĩ thuật sản xuất thực phẩm người ta không những chỉ bảo
vệ màu sắc tự nhiên mà còn thêm chất màu mới tạo ra nhưng màu sắc thích hợp
với tính chất trạng thái của sản phẩm.
1.2.2 Phân loại chất màu
Dựa vào quá trình hình thành có thể chia chất màu thành 2 loại
- Chất màu tự nhiên
- Chất màu nhân tạo
1.2.2.1 Chất màu tự nhiên

Có nhiều quan niệm khác nhau về việc phân loại chất màu thực phẩm.
Do đó, việc phân loại chất màu thực phẩm khơng mang tính tuyệt đối [8]. Dựa
theo nguồn gốc xuất hiện, chất màu thực phẩm được phân thành: chất màu có
sẵn trong nguyên liệu, chất màu hình thành trong quá trình chế biến và chất màu
được thêm vào với tư cách là phẩm màu phụ gia [9].

SVTH: Hồ Thị Thanh Hoa

6

Lớp: 52K3 - CNTP


Các chất màu tự nhiên là những chất màu có sẵn trong thực vật hoặc
động vật được tạo nên trong q trình sống thích ứng với từng loại. Chất màu tự
nhiên gồm có 3 nhóm chính:
Carotenoid
Chất màu này được tìm thấy không chỉ ở thực vật ( cà rốt, cà chua, ớt đỏ,
cam…) mà còn ở vi khuẩn, nấm, tảo và động vật. cho đến nay đã có hơn 600
carotenoid được phân lập và xác định.
Carotenoid bền dưới tác dụng của pH môi trường và chất khử, nhưng
không bền dưới tác dụng của nhiệt độ và ánh sang. Carotenoid tan trong chất
béo và các dung môi hữu cơ, không tan trong nước. Carotenoid cũng có khả
năng huỳnh quang mà nhờ đó mà năng lượng ánh sang do nhóm này hấp thụ có
thể truyền sang cho chlorophyll để chuyến đến 2 tâm quang hợp. Chức năng
chính của nhóm sắc tố này là hấp thụ năng lượng ánh sang rồi truyền cho
chlorophyll. Một chức năng quan trong khác của carotenoid là bảo vệ
chlorophyll. Có thể xem carotenoid là cái lọc ánh sang thu bớt năng lượng của
các tia bức xạ có năng lượng lớn nhờ đó bảo vệ chlorophyll tránh bị phân hủy
khi chịu tác động của các tia bức xạ có năng lượng lớn.

Flavonoid
Gồm có anthocyan và flavon trong đó anthocyan là những sắc tố có màu
từ đỏ tím đến xanh. Phần lớn flavonoid có màu vàng, ngồi ra cịn có những chất
màu xanh tím đỏ hoặc khơng màu. Nó có mặt trong tất cả các bộ phận của các
loài thực vật bậc cao, đặc biệt là ở hoa, tạo cho hoa những màu sắc rực rỡ để
quyến rũ các loại côn trùng giúp cho cây thụ phấn.
Trong cây, flavonoid giữ vai trị là chất bảo vệ, chống oxy hóa, bảo tồn
acid ascorbic trong tế bào, ngăn cản một số tác nhân gây hại cho cây( vi khuẩn,
virus, côn trùng…) một số cịn có tác dụng điều hịa sinh trưởng của cây cối.
Chlorophyll
Chlorophyll là chất màu xanh tìm thấy trong tất cả các loại cây xanh
cũng như các loại tảo xanh [5]. Đây là sắc tố chịu trách nhiệm cho quá trình

SVTH: Hồ Thị Thanh Hoa

7

Lớp: 52K3 - CNTP


quang hợp ở thực vật. Nó có màu xanh từ xanh oliu đến xanh lục thẫm tùy thuộc
vào lượng Mg kết hợp.
Gồm có chlorophyll a,b,c,d chủ yếu là chlorophyll a, b. Chlorophyll a có
màu xanh lam, chlorophyll b có màu xanh vàng. Tỉ lệ của hai loại này là 3: 1. Hàm
lượng chất diệp lục càng cao thì màu xanh càng đậm
Chlorophyll đóng vai trị quan trọng trong q trình quang hợp là nguồn
chủ yếu tạo ra hợp chất hữu cơ và là nguồn duy nhất sinh ra oxy tự do.
1.2.2.2 Chất màu nhân tạo
Các chất màu này thì rất ổn định dưới các điều kiện môi trường đa dạng
về màu sắc, dễ sử dụng, bảo quản và số lượng lớn đáp ứng nhu cầu của con người

nhưng nó có nhược điểm là tồn dư trong thực phẩm thì gây ra những độc hại cho
người tiêu dùng. Trong thực phẩm thì chất màu nhân tạo chủ yếu được sử dụng
trong sản xuất bánh kẹo, sản xuất các loại nước uống giải khát, sản xuất đồ hộp…
khi sử dụng phải tuân theo quy định và có giới hạn liều lượng cho phép.[3],[5]
Trong quá trình chế biến và bảo quản các sản phẩm thì màu sắc thường
kém đi, bị biến đổi màu hoặc bị mất màu. Để giữ màu sắc cho thực phẩm thì có 4
biện pháp như sau :
- Xây dựng quy trình cơng nghệ bảo tồn tối đa màu sắc của tự nhiên có
sẵn trong ngun liệu thực phẩm. Ví dụ chần rau nhanh qua nước sôi để giữ màu
xanh cho rau…
- Tách, cô đặc, bảo quản các chất màu tách ra từ nguyên liệu, sau đó dùng
nó để nhuộm màu cho các sản phẩm khác. Ví dụ tách màu đỏ của gấc để nhuộm
xôi….
- Tổng hợp nhân tạo các chất màu giống như màu của sản phẩm thực phẩm.
- Dùng các biện pháp kỹ thuật để điều chỉnh các phản ứng theo chiều tạo ra
chất màu mới từ những hợp phần có trong ngun liệu. Ví dụ tạo màu nâu đen
bằng phản ứng oxy hóa polyphenol trong cơng nghệ sản xuất chè đen…
1.2.3Nguyên 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 q trình chế biến. Khơng được dùng chất màu để che
SVTH: Hồ Thị Thanh Hoa

8

Lớp: 52K3 - CNTP


đậy khuyết điểm của thực phẩm hoặc để người tiêu dùng nhầm lẫn về sự có mặt
khơng thực của một vài thành phần chất lượng trong thực phẩm.[2]
Trước 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: người tiêu dùng vẫn ưa dùng chất màu ở dạng
lỏng hơn là ở dạng bột.
- Sự chuyển màu mới như thế nào: thường 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, nước, tanin hay chất béo sẽ ảnh hưởng tới độ trong hay vẩn
đục của chất màu phối trộn vào trong thực phẩm đó.
- pH: sự ổn định cũng như sự chuyển màu của chất màu đều có thể bị ảnh
hưởng của pH của môi trường thực phẩm.
- Điều kiện chế biến: đặc biệt là thời gian và nhiệt độ ảnh hưởng tới chất
lượng 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
dưới những điều kiện bảo quản thích hợp và trong một thời hạn nhất định.
1.3. Chất màu chlorophyll
1.3.1 Giới thiệu chung
Chlorophyll được phân lập lần đầu bởi Joseph Bienaime Caventou and
Pierre Joseph Pelletier vào năm 1817 [9]. Năm 1913, Richard Willstatter là một
nhà hóa học người đức đã chỉ ra tất cả năng lượng sống đều nhờ mặt trời. Cây
xanh có một cách nào đó để giữ năng lượng mặt trời. Năm 1919 ơng đã giải thích
được chức năng của chất giữ năng lượng mặt trời chính là chlorophyll. Thực vật
bậc cao có lá xanh đã tự mình hấp thị được năng lượng bức xạ và chuyển hóa
thành năng lượng dự trữ trong cơ thể hay đó gọi là q trình quang hợp. Quá trình
quang hợp sử dụng năng lượng mặt trời được hấp thụ bởi chất diệp lục, phân tách
nước thành hydro và oxy sau đó tổng hợp thành các chất hữa cơ- chất dinh dưỡng
SVTH: Hồ Thị Thanh Hoa

9

Lớp: 52K3 - CNTP


phụ vụ cho bản thân chúng và hầu hết sinh vật trên trái đất, đồng thời tạo ra oxy
và thiết lập sự cân bằng oxy-nito-cacbonic cho bầu khí quyển.
Cấu trúc tổng quát của chlorophyll được Hans Fischer tìm ra vào năm
1940 và đến năm 1960 cấu trúc lập thể chlorophyll a đã được làm sáng tỏ hoàn
toàn và hầu hết các lập thể của chlorophyll đã được biết đến.
Năm 1967 việc giải thích lập thể cịn lại cuối cùng đã được hoàn thành
bởi Ian Fleming [8],[9]. Chlorophyll d( hay f) được công bố năm 2010 tồn tại ở
vi khuẩn lam và các vi sinh vật hiếu khí khác có khả năng hình thành
stromatolites [18]. Cơng thức phân tử của nó là C55H 70O6N4Mg.
1.3.2 Cấu trúc của chlorophyll

Hình 1.2.Cấu tạo của chlorophyll và haemoglobin
Cấu trúc hóa học của chlorophyll là gần giống hemoglobin ở máu người,
cũng gổm 4 nhóm hêm gắn với một nguyên tố kim loại, ở người là nguyên tố sắt
còn ở thực vật và tảo, nguyên tố magie (Mg) thay thế cho nguyên tố sắt. người
ta còn gọi chất diệp lục ( chlorophyll) là máu của thực vật.
Cấu trúc cơ bản của chlorophyll là nhân porphyrin. Nhân porphyrin do 4
vòng nối với nhau bằng các cầu metyl tạo thành vịng khép kín ( các cầu =CHSVTH: Hồ Thị Thanh Hoa

10

Lớp: 52K3 - CNTP


chưa no nối 4 vòng pyrol lại với nhau), trên tồn bộ vịng porphyrin có 8 ngun
tử C, ở đó có các nhóm thay thế có thể chuyển hóa lẫn nhau. Vòng pyrol thứ IV

ở trạng thái khử (giữa C7 và C8 khơng có nối đơi) và có một gốc acid. Cầu γC
nối vòng pyrol III và pyrol IV tạo nên một vịng khử V, vịng này khơng chứa N
và qua đó là một gốc acid gắn vào và gốc này có thể ester hóa bằng rượu
metylic, tạo thành gốc COOCH3. Giữa nhân có nguyên tử Mg tạo nên cấu trúc
dạng hem, là phần quan trọng nhất vì nó quyết định màu xanh của diệp lục.
Bên canh các vòng pyrol cịn có vịng phụ thứ 5. Điều đặc biệt quan
trọng là trên nhân porphyrin hình thành 10 nối đơi cách là cơ sở của hoạt tính
quang hóa của chlorophyll. Từ nhân porphyrin có hai gốc rượu là metol (CH3)và
fytol ( C20H39OH) nối tại C10 và C7
Có nhiều loại phân tử chlorophyll. Các loại chlorophyll đều có phần cấu
trúc giống nhau đó là nhân porphyrin và 2 gốc rượu. Mỗi loại chlorophyll được
đặc trưng riêng bởi các nhóm bên khác nhau tạo nên một số tính chất khác nhau.
Chlorophyll có khả năng hấp thụ năng lượng ánh sáng chọn lọc. Quang phổ hấp
thụ cực đại của chlorophyll vùng tia xanh (λ: 430-460nm) và vùng ánh sáng đỏ
(λ: 620-700nm) . Nhờ khả năng hấp thụ ánh sáng mạnh nên chlorophyll có hoạt
tính quang hóa. Khi hấp thụ năng lượng từ các lượng tử ánh sáng, năng lượng
của các lượng tử đã làm biến đổi cấu trúc của chlorophyll làm cho phân tử
chlorophyll trở thành trạng thái giàu năng lượng- trạng thái kích động điện tử. Ở
trạng thái đó phân tử chlorophyll thực hiện các phản ứng quang hóa tiếp theo.
Một tính chất quan trọng khác của chlorophyll là có khả năng huỳnh
quang. Nhờ khả năng huỳnh quang mà năng lượng được truyền qua các hệ sắc tố
để tập trung vào hai tâm quang hợp.
Nhờ những tính chất trên nên chlorophyll là sắc tố có vai trị quan trọng
trong quang hợp. Chlorophyll tiếp nhận năng lượng ánh sáng truyền năng lượng
ánh sáng thành năng lượng điện tử của chlorophyll để rồi biến đổi năng lượng
điện tử thành năng lượng hóa học tích trữ trong ATP cung cấp cho quá trình
tổng hợp chất hữu cơ.

SVTH: Hồ Thị Thanh Hoa

11

Lớp: 52K3 - CNTP


1.3.3 Phân loại
1.3.3.1 Chlorophyll a (C55H72O5N4Mg)
Chlorophyll a được tìm thấy trong tất cả các sinh vật nhân chuẩn được
biết đến quang hợp. Trong số các sinh vật nhân sơ, nó được tìm thấy với số lượng
lớn chỉ có vi khuẩn lam, mặc dù dấu vết biến thể nhỏ của chlorophyll a được tìm
thấy trong một số vi khuẩn anoxygenic, vi khuẩn lưu huỳnh màu xanh lá cây và
heliobacteria, nơi mà nó có một chức năng quan trọng như là một trung gian trong
chuỗi vận chuyển điện tử. Một số prochlorophytes chứa divinyl chlorophyll a,
trong đó các nhóm thế tại vị trí C-8 trên vịng B là vinyl thay vì ethyl.[10],[11]
Ở chlorophyll a ta thấy các tia xanh và đỏ được hấp thụ cịn tia lục khơng
được hấp thụ. Tia lục không được các sắc tố hấp thụ và phản chiếu vào mắt ta do
đó ta thấy lá có màu lục.
Cơng thức cấu tạo của chlorophyll a

Hình 1.3.Cấu tạo của chlorohyll a

SVTH: Hồ Thị Thanh Hoa

12

Lớp: 52K3 - CNTP


1.3.3.2 Chlorophyll (C55H70O6N4Mg)
Chlorophyll b giống hệt chlorophyll a ngoại trừ tại một vị trí C-7, nơi

một nhóm formyl (-CHO) thay thế nhóm methyl (-CH3). Sự thay đổi này thay
đổi sự hấp thu tối đa các bước sóng ngắn hơn. Chlorophyll b phần lớn có trong
các sinh vật nhân chuẩn quang hợp, ngoại trừ các tảo đỏ và tảo nâu. Trong sinh
vật nhân sơ quang hợp nó chỉ được tìm thấy trong prochlorophytes.
Cơng thức cấu tạo của chlorophyll b

Hình1. 4. Cấu tạo của chlorophyll b
1.3.3.3 Chlorophyll c
Chất diệp lục c phần lớn hiếm thấy, trong đó nó khơng có đi
isoprenoid và cũng khơng có vịng D giảm thiếu gốc phyto tại (C20H39OH) Vì
vậy bằng phương pháp hóa học phân loại như porphyrin, và khơng phải là một
chlorin. Chlorophyll c được tìm thấy riêng biệt trong các nhóm khác nhau của
tảo biển như tảo cát. Nó hoạt động như là một phụ kiện thu ánh sáng, trong sắc
tố phức hợp protein tương tự như chlorophyll b ở thực vật và tảo xanh. Có một
vài biến thể cấu trúc của chlorophyll c trong đó khác nhau trong một nhóm thế
vịng ngoại vi.

SVTH: Hồ Thị Thanh Hoa

13

Lớp: 52K3 - CNTP


1.3.3.4 Chlorophyll d
Chlorophyll d khác chlorophyll a chỉ một vài điểm : các nhóm thế ở vị trí
C3 là một nhóm formyl trong chlorophyll d thay vì nhóm vinyl tại chlorophyll a.
Chlorophyll d được biết đến như là một dấu vết thành phần của tảo nhất định và
được cho rằng là khơng có thật. Tuy nhiên, vào năm 1996 một loài vi khuẩn
cyanobacteria acaryochloris (nhân giả), được phát hiện như là một cộng sinh

trong một số động vật không xương sống ở biển. Sinh vật này có chứa
chlorophyll d như là các sắc tố chính, và nó cũng chứa chlorophyll a và sắc tố
bilin. Chlorophyll d là động lực và cấu trúc trung gian giữa chlorophyll a và
bacteriochlorophyll a, mà đã được gợi ý rằng nó hoặc một sắc tố có liên quan có
thể chuyển đổi trung gian trong quá trình quang hợp anoxyenic.
1.3.4 Hàm lượng và thành phần chlorophyll trong rau quả
Trong các phần xanh của cây, chlorophyll có trong tổ chức đặc biệt, phân
tán trong nguyên sinh chất gọi là lục lạp ( Chloroplast ) hay hạt diệp lục. Hàm
lượng của chlorophyll trong cây xanh chiếm khoảng 1% chất khơ.[19],[20]
Trong đa số thực vật bậc cao thì tỷ lệ giữa chlorophyll a và chlorophyll b là: 3/1,
tỷ lệ này có thể thay đổi dựa vào nhiều yếu tố như lồi, trạng thái và mơi trường
( độ ẩm, độ sáng,chất khống,… ).
VD: Thực vật thường sống ở nơi có ánh sáng nhiều thì thường có tỷ lệ
chlorophyll a cao hơn so với thực vật sống ở nơi tối, mát.
Đối với trái cây khi chín, tỷ lệ (3/1) này có khuynh hướng giảm xuống nhưng
trong vài trường hợp đặc biệt thì tỷ lệ này lại tăng lên, do chlorophyll b bị phân
hủy nhanh hơn chlorophyll a.
1.3.5 Tính chất và các yếu tố ảnh hưởng đến sự ổn định của chlorophyll
1.3.5.1 Tính chất vật lí
Chlorophyll hấp thu mãnh liệt ánh sáng có bước sóng từ đỏ đến xanh[28]

SVTH: Hồ Thị Thanh Hoa

14

Lớp: 52K3 - CNTP


Hình 1.5. Quang phổ hấp thu của chlorophyll
1.3.5.2 Tính chất hóa học

1.3.5.2.1 Tác dụng của nhiệt độ và acid
Dưới tác dụng của nhiệt độ và môi trường acid của dịch bào, màu xanh
bị mất đi. Một mặt là do protein bị đông tụ làm vỏ tế bào bị phá hủy, mặt khác là
do liên kết giữa chlorophyll và protein bị đứt làm chlorophyll dễ bị hydro thay
thế tại vị trí Mg để thành lập chất pheophytin có màu olive. Chlorophyll b bền
nhiệt hơn chlorophyll a. [6]

Trong môi trường acid mạnh, đun nóng, pheophytin có thể bị thủy phân
liên kết ester với rượu phytol tạo thành hợp chất pheophorbide.[6]
1.3.5.2.2.Trong môi trường kiềm
Khi chlorophyll tác dụng với kiềm nhẹ (carbonate kiềm, kiềm thổ), hợp
chất kiềm sẽ trung hòa acid, muối acid của dịch bào tạo nên môi trường kiềm
làm cho chlorophyll (este) bị xà phịng hóa tạo rượu phytol, methanol và muối
của acid chlorophyllic.
SVTH: Hồ Thị Thanh Hoa

15

Lớp: 52K3 - CNTP