ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HỒ CHÍ MINH KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ HÓA HỌC ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU CHẤT MÀU TỪ HẠT ĐẬU ĐEN MIỀN TRUNG CBHD: TS. LÊ THỊ HỒNG NHAN TS.
LÊ THÀNH DŨNG HVTH: NGUYỄN THỊ XUÂN HỒNG MSHV: 10050122 LỚP : CNHH 2010 THÁNG 12/2011 TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc Tp. HCM, ngày 30 tháng 11 năm 2011 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ và tên học viên: NGUYỄN THỊ XUÂN HỒNG Phái: Nữ Ngày, tháng, năm sinh: 12/01/1984 Nơi sinh: Quảng Nam Chuyên ngành: Công nghệ Hoá Học MSHV: 10050122 1- TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU CHẤT MÀU TỪ HẠT ĐẬU ĐEN MIỀN TRUNG 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: Khảo sát quá trình trích ly anthocyanin từ hạt đậu đen bằng các hệ dung môi khác nhau Khảo sát sự biến đổi hoạt tính kháng oxy hóa của dịch màu tại các công đoạn của quá trình tách chất màu Khảo sát sự biến đổi chất màu và hoạt tính kháng oxi hoá tại các điều kiện chế biến thực phẩm khác nhau. Đánh giá và đề xuất điều kiện sử dụng tối ưu cho chất màu từ đậu đen. 3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 01/03/2011 4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 30/11/2011 5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƢỚNG DẪN: TS.
LÊ THỊ HỒNG NHAN TS. LÊ THÀNH DŨNG Nội dung và đề cương Luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua. CÁN BỘ HƢỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN KHOA QL CHUYÊN NGÀNH (Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký) NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƢỚNG DẪN. HCM, ngày tháng năm 2011 HỌC VIÊN THỰC HIỆN CÁN BỘ HƢỚNG DẪN NGUYỄN THỊ XUÂN HỒNG TS.
LÊ THỊ HỒNG NHAN NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG PHẢN BIỆN. HCM, ngày tháng năm 2011 HỘI ĐỒNG PHẢN BIỆN LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn Ba Mẹ cùng gia đình đã dạy dỗ, động viên, khuyến khích và tạo điều kiện để tôi có được kết quả như hôm nay. Tôi xin chân thành cảm ơn Cô Lê Thị Hồng Nhan, Thầy Lê Thành Dũng, Thầy Trần Đức Trọng cùng toàn thể quý thầy cô trong bộ môn Kĩ thuật Hữu cơ trường Đại Học Bách Khoa TP. HCM đã tận tình, hướng dẫn, truyền đạt kiến thức, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn tốt nghiệp.
Tôi xin chân thành cảm ơn đến Ban lãnh đạo, các đồng nghiệp tại Viện Kỹ thuật Nhiệt đới và Bảo vệ Môi trường đã tạo thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến bạn Hồ Ngọc Mỹ Trang đã hỗ trợ tôi trong quá trình thực hiện đề tài này cùng tất cả các bạn, các anh chị thực hiện luận văn tại Phòng thí nghiệm Kĩ thuật Hữu cơ trường Đại Học Bách Khoa TP. Do thời gian thực hiện luận văn có hạn và kiến thức còn hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót. Tôi rất mong nhận được sự thông cảm, giúp đỡ và góp ý kiến của quý thầy cô và các bạn.
Cuối cùng tôi xin gởi đến quý thầy cô và toàn thể các anh chị cùng các bạn lời chúc sức khỏe và thành công trong công việc. I TÓM TẮT LUẬN VĂN Trong luận văn này, sẽ tiến hành nghiên cứu và khảo sát quá trình trích ly và tách hợp chất màu anthocyanin từ hạt đậu đen bằng dung môi nước và ethanol tuyệt đối để tìm ra các điều kiện thích hợp và tối ưu, với mục đích ứng dụng vào trong các điều kiện chế biến thực phẩm khác nhau. Các thông số của quá trình (nồng độ dung môi, tỷ lệ trích ly, nhiệt độ, thời gian) lần lượt được thay đổi để xác định điều kiện thích hợp cho quá trình trích ly anthocyanin. Các kết quả đạt được từ thực nghiệm: Các điều kiện thích hợp để trích ly dịch màu anthocyanin từ đậu đen: vỏ đậu đen xử lý được trích ly với tỷ lệ 6:1 (ml:g) tại nhiệt độ 60oC trong thời gian 45phút với dung môi ethanol 50% đạt hàm lượng anthocyanin khoảng 300.58mg/l và khả năng kháng oxy hóa khoảng 93.26% (ứng với nồng độ 0.5mg/l) Trong đề tài này, hoạt chất anthocyanin và màu sắc sản phẩm được nghiên cứu với bốn thông số đáp ứng là phương pháp pH vi sai, phương pháp xác định chỉ số polymer và nâu hoá, phương pháp đo màu theo hệ CIE, phương pháp xác định hoạt tính kháng oxy hóa theo DPPH.
Các kết quả của luận văn này hy vọng có thể mở ra một hướng đi mới cho ngành công nghiệp thực phẩm về chiết xuất các chất màu từ các nguyên liệu thiên nhiên. II ABSTRACT In this project, investigations of extracting anthocyanin colorant from Vigna cylindrica Skeels using water and ethanol as green solvent were carried out. The obtain results were: For lab-scale process, blended calyces was extracted with ethanol 50 at 60oC, the liquid: solid ratio of 6:1 (ml:g) for 45 mins and filtrate can be used as a liquid colorant to anthocyanin content of about 300.58mg/l and antioxidant characteristics about 93.26% (corresponding to the concentration of 0. Stability of the powder colorant was investigated in different storing conditions (temperature, radiation, time, concentration of solvent).
Investigations were evaluated by four ways: total concentration of anthocyanin by pH differential method, indices for polymerized color and browning and appearance color by CIE system, antioxidant characteristics of the product when compared to Vitamin C. II MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN. II MỤC LỤC. III DANH SÁCH HÌNH.
IV DANH SÁCH BẢNG. V DANH SÁCH PHỤ LỤC. VI CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU. 1 CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN.
Giới thiều hạt đậu đen. Phân loại, mô tả. Thành phần dinh dưỡng. Giới thiệu về flavonoid và anthocyanin.
Khái quát về flavonoid. Giới thiệu về anthocyanin. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền của chất màu anthocyanin. Ảnh hưởng của pH.
Ảnh hưởng của ánh sáng. Ảnh hưởng của nhiệt độ. Ảnh hưởng của hiện tượng copigment. Đường và các sản phẩm biến tính của đường.
Tác dụng sinh học của đậu đen và hợp chất anthocyanin. Vai trò của đậu đen đối với sức khỏe. Hoạt chất chống oxy hóa của hợp chất anthocyanin. Quá trình oxy hóa và nguyên nhân gây bệnh do mất cân bằng oxy hóa.
Khả năng kháng oxy hóa của hợp chất anthocyanin và vai trò đối với sức khỏe. Khả năng sản xuất và ứng dụng của hợp chất anthocyanin trong sản xuất và đời sống. 20 CHƢƠNG 3: PHƢƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM. Mục tiêu nghiên cứu.
Nội dung nghiên cứu. Nội dung thực hiện. Phƣơng pháp thực nghiệm. Chuẩn bị nguyên liệu.
Khảo sát điều kiện ngâm. Khảo sát điều kiện trích ly. Thiết bị và hóa chất. Phƣơng pháp đánh giá.
Xác định hàm lượng anthocyanin theo phương pháp pH vi sai. Xác định hàm lượng anthocyanin. Theo dõi chất lượng theo phương pháp polyanthocyanin. Xác định sự biến đổi anthocyanin.
Phương pháp đo màu theo hệ CIE. Không gian màu. Xác định màu sắc của sản phẩm. Xác định khả năng kháng oxy hóa.
Kết quả tính toán. 36 CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN. Khảo sát sơ bộ nguyên liệu. Xây dựng quy trình trích ly dịch chất màu.
Xác định phổ hấp thu cực đại. Đánh giá khả năng kháng oxy hóa của dịch chiết màu tính trên hàm lượng anthocyanin. Khảo sát điều kiện ngâm trƣớc trích ly. Khảo sát với dịch ngâm.
Khảo sát với dịch chiết. Quá trình trích ly dịch màu. Ảnh hưởng của nồng độ dung môi trích ly. Ảnh hưởng của nhiệt độ trích ly.
Ảnh hưởng của thời gian trích ly. Ảnh hưởng tỷ lệ trích ly. Ảnh hưởng số lần trích ly. 65 CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.
70 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC DANH SÁCH HÌNH Hình 1.1: Một số loại hoa quả có chứa anthocyanin .1: Đậu đen (Vigna cylindrica Skeels.2: Nhân và vỏ của hạt đậu đen xanh lòng .3: Giá trị dinh dưỡng trong hạt đậu đen cung cấp tương ứng với nhu cầu dinh dưỡng hàng ngày (%DV) .4: Khung cơ bản và cấu trúc hóa học của một flavonoid .5: Cấu trúc tổng quát của anthocyanin trong tự nhiên .6: Cấu trúc chuyển hóa của anthocynin (cyanindin-3-O-glucoside) ở môi trường pH khác nhau .7: Các dạng tồn tại của anthocyanin trong những môi trường pH khác nhau .8: Cơ chế oxy hoá gián tiếp anthocyanin .9: Ảnh hưởng của sự gia tăng nồng độ SO2 lên phổ hấp thu của malvidin- 3- glucoside .10: Phản ứng của anthocyanin như là chất khử cực cathode trong đồ hộp thiếc .1: Sơ đồ quy trình nghiên cứu về chất màu từ đậu đen .2: Hệ thống trích ly anthocyanin .3: Cấu trúc chuyển hóa giữa dạng flavylium cation (A) và hemiketal (B). R=H hay nhóm glycoside .4: Phản ứng giữa anthocyanin và bisulfite .5: Không gian màu CIELab và CIELCh .6: Không gian màu CIE- Lab .7: Không gian màu CIE-LCh .8: Giá để cuvet sử dụng khi đo màu trên máy so màu Minolta .1: Phổ hấp thu dịch chiết từ vỏ đậu đen .2: So sánh khả năng kháng oxy hóa của anthocyanin từ vỏ đậu đen và ascorbic acid theo phương pháp DPPH.3: Hàm lượng anthocyanin của dịch ngâm theo thời gian ngâm và nhiệt độ ngâm .4: Chỉ số polyanthocyanin của dịch ngâm theo thời gian ngâm và nhiệt độ ngâm .5: Hoạt tính kháng oxy hóa của dịch ngâm theo thời gian ngâm và nhiệt độ ngâm .6: Hàm lượng anthocyanin của dịch chiết theo thời gian ngâm và nhiệt độ ngâm .7: Tỷ lệ phần trăm hàm lượng anthocyanin của dịch chiết .8: Chỉ số polyanthocyanin của dịch chiết theo thời gian ngâm và nhiệt độ ngâm .9: Hoạt tính kháng oxy hóa của dịch màu chiết bằng EtOH theo thời gian ngâm và nhiệt độ ngâm .10: Hoạt tính kháng oxy hóa của dịch màu chiết bằng H2O theo thời gian ngâm và nhiệt độ ngâm .11: Hàm lượng anthocyanin và chỉ số polyanthocyanin của dịch chiết theo nồng độ ethanol .12: Hoạt tính kháng oxy hóa của dịch chiết theo nồng độ ethanol .13: Hàm lượng anthocyanin và chỉ số polyanthocyanin của dịch chiết theo nhiệt độ trích ly .14: Hoạt tính kháng oxy hóa của dịch chiết theo nhiệt độ trích ly .15: Hàm lượng anthocyanin và chỉ số polyanthocyanin của dịch chiết theo thời gian trích ly .16: Hoạt tính kháng oxy hóa của dịch chiết theo thời gian trích ly .17: Hàm lượng anthocyanin và chỉ số polyanthocyanin của dịch chiết theo tỷ lệ trích ly .18: Hoạt tính kháng oxy hóa của dịch chiết theo tỷ lệ trích ly .19: Hàm lượng anthocyanin và chỉ số polyanthocyanin trong ba lần trích ly liên tiếp .20: Hoạt tính kháng oxy hóa của dịch chiết trong ba lần trích ly liên tiếp .