Đặt vấn đề Trong những năm gần đây, mối quan tâm về môi trường và sự thay đổi về sở thích của người tiêu dùng đối với các dòng bao bì thực phẩm đã tạo nên một số nghiên cứu sâu rộng về phát triển bao bì sinh học an toàn với con người nói riêng cũng như môi trường nói chung. Bao bì sinh học hiện nay được tạo thành từ hơn 20 loại vật liệu được đánh giá là an toàn thân thiện với môi trường. Trong nghiên cứu này chúng tôi chọn Pectin và CMC làm vật liệu để nghiên cứu màng bao thông minh. Mục tiêu nghiên cứu Trong nghiên cứu này chúng tôi kỳ vọng tạo ra màng bao thông minh có tính kháng khuẩn và chỉ thị pH để ứng dụng trong bảo quản thực phẩm.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Lĩnh vực hóa học thực phẩm. - Lĩnh vực bao bì thực phẩm. Nội dung nghiên cứu - Lựa chọn dịch chiết phù hợp cho nghiên cứu - Khảo sát sự ảnh hưởng của pH đến anthocyanin và điều kiện bảo quản độ bền màu của dịch chiết. - Định hướng tính vật liệu cao nhất cho màng.
- Khảo sát sự ảnh hưởng của dịch chiết ở từng nồng độ khác nhau khi bổ sung vào màng Pectin-Carboxymethy Cellulose. - Nghiên cứu đặc tính của màng đã bổ sung dịch chiết. - Khảo sát sự thay đổi của thực phẩm lên màng. - Đánh giá khả năng kháng vi sinh vật.
1 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 2. Khái quát về lá cẩm: Lá cẩm là loại cây thân thảo thuộc họ Acanthaceae có tên khoa học là (Peristrophe Bivalvis L.) mọc ở những vùng khí hậu mát ẩm, được trồng phổ biến ở các tỉnh Mường Khương, Lào Cai, Mộc Châu, Sơn La và Thái Nguyên của Việt Nam (Luu và cộng sự, 2006). Lá cẩm được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực mà trong đó phải kể đến là dịch chiết lá cẩm được sử dụng trong công nghệ dược phẩm và thực phẩm. Chúng được phân loại dựa trên màu sắc của dịch chiết của lá, chúng được chia thành bốn dạng đó là đỏ, tím, đỏ tím và vàng (Chi, 1999); (Trinh và cộng sự, 2003).
Đã có rất nhiều nghiên cứu về sự đổi màu của anthocyanin ở các giá trị pH khác nhau để làm chất chỉ thị như “Ứng dụng để sản xuất giấy chỉ thị phát hiện nhanh hàn the trong thực phẩm” (Nguyen và cộng sự, 2012), “Nghiên cứu tạo giấy chỉ thị từ anthocyanin chiết xuất từ rau dền đỏ”(Nguyen & Phung, 2019), “Nghiên cứu tách chiết chất màu anthocyanin từ hoa đậu biết”. Từ các nghiên cứu về đặc tính của anthocyanin và các lợi ích mà lá cẩm mang lại, dịch chiết lá cẩm hứa hẹn là một tiềm năng lớn cho việc nghiên cứu và phát triển bao bì chỉ thị thông minh, đem lại lợi ích cho người tiêu dùng cũng như các doanh nghiệp thực phẩm. Theo nghiên cứu của Tanavade và cộng sự, 2012), đã chứng minh rằng Peristrophe Bivalvis có khả năng chống lại ít nhất bốn vi sinh vật, vi khuẩn gram dương (+) Bacillus subtilis, Staphylococcus aureus, vi khuẩn gram âm (-) Escherichiat coli, Pseudomonas aeruginosa. Vì vậy kết luận của nghiên cứu này là Peristrophe bivalvis đang có phổ hoạt 2 động rộng và chất chiết xuất từ lá của Peristrophe bivalvis cho thấy hoạt tính kháng khuẩn và hoạt tính kháng nấm cao hơn so với chất chiết xuất từ thân cây của chúng (Tanavade và cộng sự, 2012).
Thành phần hóa học: Thành phần chính trong chiết xuất nước màu Lá Cẩm được xác định là peristrophine bằng phân tích quang phổ (2D NMR spectra)(Trinh và cộng sự, 2012). Một số chất khác tạo ra màu đỏ tím của lá cẩm cũng được (Nguyen và cộng sự, 2012 ) cho biết ở hình 1. Thành phần chính trong chiết xuất từ Lá Cẩm Bao gồm: (a) Alzelechin(4-8) pelargonidyl glucoside, (b) Pelargonidine-3-O-gentiobiose, (c) Pelargonidine-3-O-sambabiose trong phần methanol không hòa tan của P. bivalvis tím, (d) 4’-sucxinoyl-3-rhamnozyl-(4H,5H) pyranocyanidin, (e) 4’-maloyl-3-rhamnozyl-(4H, 5H) pyranocyanidin, (f) 4’-oxaloyl-3-rhamnozyl-(4H, 5H) pyranopeonidin, (g) 4’-sinpoyl- 3-glucozyl-(4H, 5H) pyranopeonidin trong phần mathanolic hòa tan của P.
bivalvis tím, (h) peristrophine trong dịch chiết P. bivalvis đỏ, (i, j) perisbivalvine A trong dịch chiết từ P. bivalvis Các thành phần chính trong phần metanol không hòa tan của P. bivalvis màu tím thuộc nhóm pelargonidin, nhưng phần metanol hòa tan được phân loại vào nhóm pyranocyanidin.
3 Alzelechin (4-8) pelargonidyl glucoside trong lá cẩm cũng đã được tìm thấy trong dâu tây, trong đó bốn sắc tố màu tím bao gồm alzelechin (4α→8) pelargonidin 3-O-β-glucopiranose, epialzelechin (4α→8) pelargonidin 3-O-β-glucopiranose, catechin (4α→8) pelargonidin 3- O-β-glucopiranose và epicatechin (4α→8) pelargonidin 3-O-β-glucopiranose và alzelechin (4α→8) pelargonidin 3-rutinoside cũng đã được tìm thấy (Fouad & Vincenzo, 2008) Trong những năm gần đây, các hợp chất Zizilan đã được khám phá trong các chất chiết xuất từ lá Cẩm. Chúng được chỉ định để có thể điều trị bệnh tiểu đường, viêm gan B, chất chống oxy hóa, chất cải thiện miễn dịch hoặc sử dụng trong kem dưỡng da hoặc được coi là chất tạo màu trong nhiều lĩnh vực ứng dụng (Xie và cộng sự, 2003). Hematochrome nói chung là thuật ngữ để chỉ cả β-carotene và các dẫn xuất keto của chúng được phân bố dưới dạng các giọt dầu trong lục lạp (Oren, 2005);(Robert, 1999). Những chất này cũng đã được xuất hiện trong các chất chiết xuất từ lá Cẩm.
Carotenoid và các dẫn xuất của chúng đã được sử dụng làm chất chống oxy hóa để bảo vệ võng mạc và giảm nguy cơ thoái hóa điểm vàng do tuổi tác dựa trên cấu trúc polyene liên hợp chuỗi dài của chúng (Carmen, 2008);(Yousry, 2000). Hoa đậu biếc: 2. Khái quát về hoa đậu biếc: Hoa đậu biếc (Clitoria ternatea) thuộc họ Fabaceae và họ phụ Papilionaceae là một loài cây họ đậu lâu năm, có nguồn gốc từ châu Á nhiệt đới và sau đó được phân bố rộng rãi ở Nam và Trung Mỹ, Đông và Tây Ấn, Trung Quốc và Ấn Độ. Hoa đậu biếc thuộc họ đậu thân leo, có thân mảnh, dài 0.5-3m, thường ra hoa màu xanh đậm đến xanh hoa cà, cuống rất ngắn.
Hoa đậu biếc (Jeyaraj và cộng sự, 2021) Ngâm hoa đậu biếc tươi hoặc khô trong nước nóng để chiết xuất anthocyanins để ứng 4 dụng trong thực phẩm. Anthocyanins của hoa đậu biếc có thể được sử dụng làm chất tạo màu xanh lam trong thực phẩm có tính acid và trung tính. Việc kết hợp anthocyanins của hoa đậu biếc trong thực phẩm làm tăng tính chống oxy hóa và có khả năng kháng khuẩn. Anthocyanins của hoa đậu biếc cũng được sử dụng trong bao bì.
Thành phần dinh dưỡng: Hoa đậu biếc được phân tích các thành phần dinh dưỡng và xác định tỷ lệ protein, chất xơ, carbohydrate và chất béo lần lượt là 0.5% trong khi độ ẩm được tìm thấy là 92. Hoa cũng được tìm thấy có hàm lượng cao các chất canxi (3,09 mg/g), magiê (2,23 mg/g), kali (1,25 mg/g), kẽm (0,59 mg/g), natri (0,14 mg/g) và sắt (0,14 mg/g) (Neda và cộng sự, 2013) Hoa đậu biếc đã được sử dụng theo truyền thống trong y học cho các vấn đề sức khỏe khác nhau. Rễ của nó được sử dụng để điều trị chứng khó tiêu, táo bón, đau họng,…trong khi hạt của nó được dùng làm thuốc nhuận tràng, chữa đau bụng và sưng khớp. Nhiều nghiên cứu khác nhau đã được thực hiện trên rễ, hạt, hoa và lá của hoa đậu biếc.
Hoa đậu biếc được biết đến với những lợi ích sức khỏe tiềm ẩn, trong đó một số nghiên cứu đã chỉ ra chiết xuất thô có tác dụng chống đái tháo đường (Borikar và cộng sự, 2018), chất chống oxy hóa(Chayaratanasin và cộng sự, 2015), kháng khuẩn và chống tăng sinh / hoạt động chống ung thư (Jeyaraj và cộng sự, 2021) 2. Thành phần hóa học: Thành phần hóa học của hoa đậu biếc gồm tannins, phlobatannin, carbohydrates, saponins, triterpenoids, phenols, flavanoids, flavonol glycosides, proteins, alkaloids, antharaquinone, anthocyanins, cardiac glycosides, Stigmast-4-ene-3,6-dione, dầu volatile và steroids, trong đó nổi bật nhất là anthocyanins (Al-snafi, 2016). Các flavonols được xác định trong các cánh hoa là mười bốn glycoside kaempferol, quercetin và myricetin bao gồm H hoặc OH ở R1 và R2 và với H, rhamnosyl hoặc malonyl ở R3 và R4 (Kazuma và cộng sự, 2003). Shen và cộng sự, 2016 đã xác định các hợp chất ưa béo khác nhau từ hoa đậu biếc là axit béo (axit palmitic, axit stearic, axit petroselinic, axit linoleic, axit arachidic, axit behenic và axit phytanic), phytosterol (campesterol, stigmasterol, β-sitosterol và sitostanol) và tocol (α-tocopherol và -tocopherol).
Một số thành phần khác như mome inositol, pentanal, cyclohexen, 1-metyl-4- (1-metylethylideme) và hirsutene đã được xác định bởi (Neda và cộng sự, 2013). Flavonol glycosides Các dẫn xuất polyacyl hóa của delphinidin 3,30,50-triglucoside, được đặt tên là “ternatins” là các anthocyanins chính có trong hoa đậu biếc. Tất cả các ternatins đều mang cấu trúc cơ bản là delphinidin-3, 30, 50-triglucoside. Cho đến nay, một loạt 15 ternatins A1-A3, B1-B4, C1-C5 và D1-D3 đã được phát hiện.
Các anthocyanins chính trong hoa đậu biếc (a) Ternatin A1, (b) Ternatin A2, (c) Ternatin B1, (d) Ternatin B2, (e) Ternatin D1, (f) Ternatin D2 2. Cấu trúc hóa học: Anthocyanins là một loại trong nhóm flavonoid, có cùng bộ xương cacbon cơ bản C6 – C3 – C6. Anthocyanins là các dẫn xuất polyhydroxy và polymethoxy được glycosyl hóa của cation 2-phenylbenzopyrylium , tức là cation flavylium (nhóm aglycone) (Brouillard R và Sweeny, 1982), chứa các liên kết đôi liên hợp chịu trách nhiệm hấp thụ ánh sáng xung quanh 500 nm gây ra màu sắc đặc trưng (Rein, 2005). Cấu trúc đơn giản của cation flavylium Các aglycones được gọi là anthocyanidins, thường là penta- (3,5,7,3 ′, 4 ′) hoặc hexan được thay thế (3,5,7,3 ′, 4 ′, 5 ′) (Rein, 2005).
Cho đến nay, đã xác định được hơn 17 anthocyanidins hoặc aglycones trong tự nhiên và hơn 90% anthocyanins đã được phân lâp dựa trên sáu anthocyanidins với sự khác biệt giữa số lượng nhóm hydroxyl và metoxyl trong vòng B của cation flavylium : pelargodin, cyanidin, peonidin, delphinidin, petunidin và malvidin. Các anthocyanins phổ biến được tìm thấy trong tự nhiên (Cavalcanti và cộng sự, 2011) Các nhóm thế Anthocyanidins Màu sắc 3 5 6 7 3’ 4’ 5’ Pelargodin OH OH H OH H OH H Cam Cyanidin OH OH H OH OH OH H Hồng sẫm Peonidin OH OH H OH OCH3 OH H Hồng sẫm Delphinidin OH OH H OH OH OH OH Tím Petunidin OH OH H OH OCH3 OH OH Tím Malvidin OH OH H OH OCH3 OH OCH3 Tím Các dẫn xuất glycoside của ba anthocyanidin không bị methyl hóa (Cy, Dp và Pg) là phổ biến nhất trong tự nhiên, được tìm thấy trong 80% lá , 69% trong quả và 50% trong hoa. Sự phân bố của sáu loại antocyanidins trong các loại trái cây và rau phổ biến là : Cy 50%, Dp 12%, Pg 12%, Pn 12%, Pt 7% và Mv 7% (Brouillard R và Sweeny, 1982) 2. Tính chất hóa học: Anthocyanins có nhiều dạng phân tử như proton hóa, hydrat hóa hay đồng phân hóa 8 và tỉ lệ của các dạng này phụ thuộc rất nhiều vào sự thay đổi của pH môi trường, và màu sắc của nó cũng không ngoại lệ.
Ở pH từ 1-3 cation flavylium màu đỏ chiếm ưu thế.