Báo Cáo Tổng Kết Đề Tài: Nghiên Cứu Tách Chiết Chất Màu Tự Nhiên Từ Một Số Loại Hoa, Quả Ứng Dụng Làm Phẩm Màu Trong Thực Phẩm

• Tác giả: Nguyễn Thị Dịu
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thị Hương
• Trường học: Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
• Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm
• Đề tài: Nghiên Cứu Tách Chiết Chất Màu Tự Nhiên Từ Một Số Loại Hoa, Quả Ứng Dụng Làm Phẩm Màu Trong Thực Phẩm
• Loại tài liệu: Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 1. Tổng quan về phẩm màu
• 1.1. Phẩm màu trong thực phẩm
• 1.2. Hoa đậu biếc
• 1.3. Quả thanh long
• 1.4. Tổng quan về kem
• 2. Giới thiệu chung
• 2.1. Thành phần trong kem
• 2.2. Phân loại kem
• 3. Các phương pháp chiết chất màu tự nhiên
• 3.1. Phương pháp chiết ngâm
• 3.2. Phương pháp chiết soxhlet
• 3.3. Phương pháp chiết nhờ siêu âm (Ultrasound-assisted extraction)
• 4. Phương pháp nghiên cứu xác định hợp chất
• 4.1. Phương pháp UV – VIS
• 4.2. Phương pháp sắc kí lớp mỏng (PLC)
• 5. Nguyên liệu, hóa chất và thiết bị
• 6. Nghiên cứu khảo sát hiệu suất cao chiết hoa đậu biếc
• 6.1. Khảo sát tỷ lệ nguyên liệu
• 6.2. Khảo sát thời gian chiết
• 6.3. Khảo sát màu sắc ở các độ pH khác nhau
• 7. Nghiên cứu khảo sát hiệu suất cao chiết vỏ quả thanh long
• 7.1. Khảo sát tỉ lệ nguyên liệu
• 7.2. Khảo sát thời gian chiết
• 7.3. Khảo sát màu sắc ở độ pH khác nhau
• 8. Nghiên cứu khảo sát quá trình làm kem
• 8.1. Khảo sát tỷ lệ nguyên liệu
• 8.2. Khảo sát tốc độ khuấy
• 9. Kết quả khảo sát điều kiện tách chiết cao hoa đậu biếc
• 9.1. Kết quả khảo sát tỷ lệ nguyên liệu
• 9.2. Kết quả khảo sát thời gian chiết
• 9.3. Kết quả khảo sát nhiệt độ
• 9.4. Kết quả khảo sát màu sắc ở các độ pH khác nhau
• 10. Quy trình chiết tách cao hoa đậu biếc
• 11. Kết quả khảo sát điều kiện tách chiết vỏ quả thanh long
• 11.1. Kết quả khảo sát tỉ lệ nguyên liệu
• 11.2. Kết quả khảo sát thời gian chiết
• 11.3. Kết quả khảo sát nhiệt độ
• 11.4. Kết quả khảo sát màu sắc ở các độ pH khác nhau
• 12. Quy trình chiết tách cao thanh long
• 13. Kết quả khảo sát quá trình làm kem
• 13.1. Kết quả khảo sát tỷ lệ làm kem
• 13.2. Kết quả khảo sát tốc độ khuấy
• 14. Một số hình ảnh sản phẩm kem sử dụng chất màu tự nhiên
• 15. Kết quả UV-Vis
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Nghiên Cứu Chiết Xuất Màu Tự Nhiên Xu Hướng Thực Phẩm Mới

Trong bối cảnh người tiêu dùng ngày càng quan tâm đến sức khỏe và nguồn gốc thực phẩm, việc tìm kiếm và ứng dụng các chất tạo màu tự nhiên trở nên vô cùng quan trọng. Các phẩm màu nhân tạo đang dần mất đi vị thế do những lo ngại về an toàn. Nghiên cứu về chiết xuất màu tự nhiên từ hoa đậu biếc và thanh long mở ra hướng đi mới đầy tiềm năng cho ngành công nghiệp thực phẩm và làm kem. Đề tài này không chỉ đáp ứng nhu cầu thị trường mà còn góp phần bảo vệ sức khỏe cộng đồng và phát triển nông nghiệp bền vững. Theo báo cáo của Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội, việc sử dụng màu tự nhiên còn giúp tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm, đáp ứng thị hiếu ngày càng cao của người tiêu dùng. Các nghiên cứu trên thế giới cũng đang nỗ lực tìm kiếm những công nghệ mới sản xuất những sản phẩm màu an toàn thực phẩm, thay thế những sản phẩm màu tổng hợp.

1.1. Tổng Quan Thị Trường Màu Thực Phẩm Tự Nhiên Hiện Nay

Thị trường màu thực phẩm tự nhiên đang chứng kiến sự tăng trưởng mạnh mẽ, được thúc đẩy bởi nhu cầu về thực phẩm sạch và an toàn. Các doanh nghiệp thực phẩm ngày càng chú trọng sử dụng nguồn gốc tự nhiên trong sản phẩm của mình để thu hút người tiêu dùng. Các loại màu tự nhiên chiết xuất từ thực vật, trái cây, rau củ đang dần chiếm lĩnh thị phần, thay thế các phẩm màu nhân tạo có nguy cơ gây hại cho sức khỏe. Châu Âu và Bắc Mỹ là những thị trường lớn nhất, tiếp theo là khu vực Châu Á Thái Bình Dương. Nghiên cứu thị trường cho thấy người tiêu dùng sẵn sàng trả giá cao hơn cho các sản phẩm sử dụng màu thực phẩm tự nhiên.

1.2. Tại Sao Nghiên Cứu Hoa Đậu Biếc Thanh Long Lại Quan Trọng

Hoa đậu biếc và thanh long là hai nguồn nguyên liệu dồi dào, dễ tìm kiếm tại Việt Nam. Chúng chứa các sắc tố tự nhiên quan trọng là anthocyanin (trong hoa đậu biếc) và betalain (trong thanh long), mang lại màu sắc đẹp và có lợi cho sức khỏe. Việc nghiên cứu chiết xuất màu từ hai loại nguyên liệu này giúp tận dụng nguồn tài nguyên địa phương, giảm sự phụ thuộc vào nhập khẩu và tạo ra các sản phẩm màu an toàn thực phẩm, mang tính cạnh tranh cao. Hơn nữa, việc sử dụng hoa đậu biếc và thanh long còn góp phần đa dạng hóa sản phẩm thực phẩm, mang đến những trải nghiệm mới cho người tiêu dùng.

II. Thách Thức Khi Chiết Xuất Màu Tự Nhiên Ứng Dụng Vào Thực Phẩm

Mặc dù có nhiều ưu điểm, việc chiết xuất màu tự nhiên và ứng dụng vào thực phẩm vẫn đối mặt với nhiều thách thức. Độ bền màu của các sắc tố tự nhiên thường kém, dễ bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ, ánh sáng, pH và các yếu tố khác trong quá trình chế biến và bảo quản. Việc tìm ra các phương pháp chiết xuất hiệu quả, giữ được tính chất vật lý và tính chất hóa học của màu tự nhiên, đồng thời đảm bảo màu an toàn thực phẩm là một bài toán khó. Bên cạnh đó, chi phí chiết xuất màu tự nhiên có thể cao hơn so với phẩm màu nhân tạo, ảnh hưởng đến giá thành sản phẩm. Theo nghiên cứu, nhược điểm lớn nhất của màu tự nhiên khi áp dụng vào sản phẩm thực phẩm là chúng dễ bị mất màu do một số quy trình chế biến và điều kiện bảo quản thực phẩm.

2.1. Vấn Đề Về Độ Bền Màu Giải Pháp Khắc Phục

Độ bền màu là yếu tố quan trọng quyết định chất lượng và tính thẩm mỹ của sản phẩm thực phẩm. Các yếu tố như pH, nhiệt độ, ánh sáng và oxy hóa có thể làm giảm độ bền màu của anthocyanin và betalain. Giải pháp khắc phục bao gồm: lựa chọn phương pháp chiết xuất phù hợp, điều chỉnh pH trong quá trình chế biến, sử dụng chất ổn định màu, bảo quản sản phẩm trong điều kiện tối, tránh ánh sáng trực tiếp, và sử dụng bao bì chống oxy hóa. Việc kết hợp màu tự nhiên với các thành phần khác có khả năng bảo vệ màu cũng là một hướng đi tiềm năng.

2.2. Làm Sao Để Chiết Xuất Màu Tự Nhiên Hiệu Quả Kinh Tế

Chi phí chiết xuất màu là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến tính cạnh tranh của sản phẩm. Để giảm chi phí, cần tối ưu hóa quy trình chiết xuất, lựa chọn phương pháp chiết xuất phù hợp với từng loại nguyên liệu, tận dụng các phụ phẩm nông nghiệp, và sử dụng các công nghệ mới như chiết xuất bằng enzyme hoặc siêu âm để tăng hiệu suất chiết xuất màu. Ngoài ra, việc phát triển quy trình chiết xuất màu quy mô công nghiệp, sử dụng các thiết bị hiện đại cũng giúp giảm chi phí sản xuất.

III. Phương Pháp Chiết Xuất Màu Từ Hoa Đậu Biếc Thanh Long Tối Ưu

Nghiên cứu về phương pháp chiết xuất màu tự nhiên từ hoa đậu biếc và thanh long đóng vai trò then chốt trong việc khai thác tiềm năng của hai loại nguyên liệu này. Các phương pháp chiết xuất phổ biến bao gồm chiết xuất bằng dung môi, chiết xuất bằng siêu âm, chiết xuất bằng enzyme và chiết xuất bằng CO2 siêu tới hạn. Việc lựa chọn phương pháp chiết xuất phù hợp phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm tính chất vật lý và tính chất hóa học của sắc tố tự nhiên, chi phí, hiệu suất và tính thân thiện với môi trường. Theo báo cáo của Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội, tỷ lệ nguyên liệu: dung môi (hoa đậu biếc/etanol) tối ưu là 1/8, tại nhiệt độ 60oC trong thời gian 20 phút.

3.1. Chiết Xuất Bằng Dung Môi Ưu Nhược Điểm Lựa Chọn Dung Môi

Chiết xuất bằng dung môi là phương pháp chiết xuất truyền thống, đơn giản và dễ thực hiện. Tuy nhiên, việc lựa chọn dung môi phù hợp là yếu tố quan trọng quyết định hiệu suất và chất lượng chiết xuất màu. Các dung môi phổ biến bao gồm ethanol, methanol, acetone và nước. Cần cân nhắc các yếu tố như độ phân cực của dung môi, khả năng hòa tan sắc tố tự nhiên, độc tính, chi phí và tính thân thiện với môi trường khi lựa chọn dung môi. Ethanol thường được ưu tiên do tính an toàn và hiệu quả chiết xuất tốt đối với nhiều loại sắc tố tự nhiên.

3.2. Chiết Xuất Siêu Âm Tăng Hiệu Suất Giảm Thời Gian Chiết

Chiết xuất siêu âm là phương pháp chiết xuất hiện đại, sử dụng sóng siêu âm để phá vỡ tế bào thực vật, giải phóng sắc tố tự nhiên. Phương pháp chiết xuất này có ưu điểm là tăng hiệu suất chiết xuất, giảm thời gian chiết xuất, tiết kiệm dung môi và bảo toàn tính chất vật lý và tính chất hóa học của sắc tố tự nhiên. Tuy nhiên, cần kiểm soát các thông số như tần số siêu âm, cường độ siêu âm và thời gian siêu âm để tránh làm hỏng sắc tố tự nhiên.

3.3. Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Của pH Nhiệt Độ Thời Gian Chiết Xuất

Các yếu tố như pH, nhiệt độ và thời gian chiết xuất có ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất và chất lượng chiết xuất màu. Nghiên cứu cần tập trung vào việc xác định các điều kiện tối ưu cho từng loại nguyên liệu. pH có thể ảnh hưởng đến độ bền màu và khả năng hòa tan của sắc tố tự nhiên. Nhiệt độ cao có thể làm tăng hiệu suất chiết xuất nhưng cũng có thể làm phân hủy sắc tố tự nhiên. Thời gian chiết xuất cần đủ để giải phóng sắc tố tự nhiên nhưng không nên quá dài để tránh làm giảm chất lượng.

IV. Ứng Dụng Màu Tự Nhiên Hoa Đậu Biếc Thanh Long Kem Thực Phẩm

Chiết xuất màu tự nhiên từ hoa đậu biếc và thanh long có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong ngành thực phẩm và làm kem. Màu xanh tự nhiên từ hoa đậu biếc có thể được sử dụng để tạo màu cho các loại bánh, kẹo, thạch, nước giải khát và kem. Màu đỏ tự nhiên từ thanh long có thể được sử dụng để tạo màu cho các loại kem, sữa chua, mứt và nước ép. Việc sử dụng màu tự nhiên không chỉ mang lại màu sắc hấp dẫn cho sản phẩm mà còn tăng cường giá trị dinh dưỡng và sức khỏe. Theo nghiên cứu của Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội, bột hoa đậu biếc khi ứng dụng vào thực phẩm có màu xanh biếc rất bắt mắt.

4.1. Công Thức Làm Kem Màu Tự Nhiên Từ Hoa Đậu Biếc Thanh Long

Việc sử dụng chiết xuất màu tự nhiên trong làm kem giúp tạo ra các sản phẩm an toàn, hấp dẫn và có giá trị dinh dưỡng cao. Chiết xuất hoa đậu biếc có thể được thêm vào kem để tạo màu xanh tự nhiên, kết hợp với các hương vị như vani, dừa hoặc matcha. Chiết xuất thanh long có thể được thêm vào kem để tạo màu hồng hoặc đỏ tự nhiên, kết hợp với các hương vị như dâu tây, mâm xôi hoặc chanh dây. Cần điều chỉnh tỷ lệ chiết xuất màu để đạt được màu sắc mong muốn và đảm bảo hương vị hài hòa.

4.2. Ứng Dụng Trong Các Loại Thực Phẩm Khác Bánh Kẹo Đồ Uống

Chiết xuất màu tự nhiên có thể được ứng dụng rộng rãi trong các loại thực phẩm khác nhau. Trong sản xuất bánh, chiết xuất hoa đậu biếc có thể được sử dụng để tạo màu cho các loại bánh ngọt, bánh mì hoặc bánh quy. Trong sản xuất kẹo, chiết xuất thanh long có thể được sử dụng để tạo màu cho các loại kẹo dẻo, kẹo cứng hoặc kẹo socola. Trong sản xuất đồ uống, chiết xuất hoa đậu biếc và thanh long có thể được sử dụng để tạo màu cho các loại nước giải khát, trà hoặc cocktail.

4.3. Đánh giá cảm quan và sự chấp nhận của người tiêu dùng

Đánh giá cảm quan về màu sắc, hương vị và kết cấu của sản phẩm là rất quan trọng để đảm bảo sự chấp nhận của người tiêu dùng. Cần tiến hành các thử nghiệm cảm quan để đánh giá mức độ yêu thích của người tiêu dùng đối với các sản phẩm sử dụng màu tự nhiên từ hoa đậu biếc và thanh long. Kết quả thử nghiệm cảm quan có thể được sử dụng để cải thiện công thức và quy trình sản xuất, đáp ứng nhu cầu và sở thích của người tiêu dùng.

V. Nghiên Cứu Độ An Toàn Lợi Ích Sức Khỏe Của Màu Tự Nhiên

Bên cạnh màu sắc hấp dẫn, màu tự nhiên từ hoa đậu biếc và thanh long còn mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe. Anthocyanin và betalain là các chất chống oxy hóa mạnh, có khả năng bảo vệ tế bào khỏi tổn thương do gốc tự do, giảm nguy cơ mắc các bệnh tim mạch, ung thư và thoái hóa thần kinh. Nghiên cứu cần tập trung vào việc đánh giá màu an toàn thực phẩm và xác định các tác dụng có lợi cho sức khỏe của màu tự nhiên từ hoa đậu biếc và thanh long.

5.1. Các Nghiên Cứu Về Tính An Toàn Của Anthocyanin Betalain

Các nghiên cứu khoa học đã chứng minh tính an toàn của anthocyanin và betalain khi sử dụng trong thực phẩm. Các chất này không gây độc hại ở liều lượng thông thường và có thể mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe. Tuy nhiên, cần thận trọng khi sử dụng chiết xuất màu tự nhiên có chứa các tạp chất hoặc dư lượng dung môi. Cần tuân thủ các quy định về màu an toàn thực phẩm và kiểm soát chất lượng sản phẩm để đảm bảo an toàn cho người tiêu dùng.

5.2. Lợi Ích Chống Oxy Hóa Kháng Viêm Tăng Cường Miễn Dịch

Anthocyanin và betalain là các chất chống oxy hóa mạnh, có khả năng bảo vệ tế bào khỏi tổn thương do gốc tự do, giảm nguy cơ mắc các bệnh tim mạch, ung thư và thoái hóa thần kinh. Ngoài ra, các chất này còn có tác dụng kháng viêm, tăng cường hệ miễn dịch và bảo vệ thị lực. Việc sử dụng màu tự nhiên từ hoa đậu biếc và thanh long không chỉ làm đẹp cho sản phẩm mà còn mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe người tiêu dùng.

VI. Tương Lai Phát Triển Màu Tự Nhiên Hướng Nghiên Cứu Ứng Dụng

Nghiên cứu về chiết xuất màu tự nhiên từ hoa đậu biếc và thanh long mở ra nhiều hướng phát triển tiềm năng. Các nghiên cứu trong tương lai cần tập trung vào việc tối ưu hóa phương pháp chiết xuất, nâng cao độ bền màu, giảm chi phí sản xuất, mở rộng ứng dụng trong các loại thực phẩm khác và đánh giá các tác dụng có lợi cho sức khỏe. Việc hợp tác giữa các nhà khoa học, doanh nghiệp và người nông dân là cần thiết để thúc đẩy sự phát triển của ngành công nghiệp màu tự nhiên.

6.1. Nghiên Cứu Các Phương Pháp Chiết Xuất Màu Mới Tiên Tiến

Các phương pháp chiết xuất mới, tiên tiến như chiết xuất bằng enzyme, chiết xuất bằng CO2 siêu tới hạn và chiết xuất bằng công nghệ màng có tiềm năng mang lại hiệu suất cao hơn, giảm chi phí và bảo vệ môi trường. Nghiên cứu cần tập trung vào việc đánh giá tính khả thi và hiệu quả của các phương pháp chiết xuất này đối với hoa đậu biếc và thanh long.

6.2. Hướng Đến Phát Triển Nông Nghiệp Bền Vững Chuỗi Cung Ứng

Việc phát triển màu tự nhiên cần gắn liền với nông nghiệp bền vững và chuỗi cung ứng hiệu quả. Cần khuyến khích người nông dân trồng hoa đậu biếc và thanh long theo phương pháp hữu cơ, đảm bảo chất lượng nguyên liệu và bảo vệ môi trường. Việc xây dựng chuỗi cung ứng khép kín từ trang trại đến nhà máy chế biến giúp kiểm soát chất lượng, giảm chi phí và tăng tính cạnh tranh của sản phẩm màu tự nhiên.