Đồ án hcmute nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly anthicyanin từ vỏ táo đỏ và ứng dụng tính chất tạo màu của anthocyanin trong sản phẩm rau câu

Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến trích ly anthocyanin từ vỏ táo đỏ và ứng dụng trong sản phẩm rau câu. Tìm hiểu tiềm năng màu sắc tự nhiên.

• Tác giả: Nguyễn Thị Bích Huyền
• Người hướng dẫn: Th.S Đặng Thị Ngọc Dung
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM
• Chuyên ngành: Công Nghệ Thực Phẩm
• Đề tài: Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly anthocyanin từ vỏ táo đỏ (Malus pumila L.) và ứng dụng tính chất tạo màu của anthocyanin trong sản phẩm rau câu
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: Tổng quan về táo đỏ
• 1.1. Đặc điểm thực vật học
• 1.2. Phân loại khoa học
• 1.3. Phân bố và sinh thái
• 1.4. Thành phần hóa học của quả táo
• 1.5. Công dụng của quả táo
• 1.6. Tổng quan về anthocyanin
• 1.6.1. Định nghĩa
• 1.6.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ ổn định của anthocyanin
• 1.6.3. Sự cộng hưởng của màu sắc
• 1.6.4. Đồng nhiễm sắc tố (Copigmentation)
• 1.6.5. Liên kết với kim loại
• 1.6.6. Các yếu tố khác
• 1.6.7. Sinh tổng hợp anthocyanin
• 1.6.8. Phương pháp phân tích anthocyanin
• 1.6.8.1. Chức năng của anthocyanin
• 1.6.8.2. Các phương pháp trích ly anthocyanin
• 1.6.8.2.1. Trích ly lỏng - Supported Liquid Extraction (SLE)
• 1.6.8.2.2. Phương pháp trích ly hiện đại
• 1.6.8.3. Các phương pháp định lượng anthocyanin
• 1.6.8.3.1. Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC)
• 1.6.8.3.2. Phương pháp pH vi sai
• 1.7. Tình hình nghiên cứu
• 1.7.1. Tình hình nghiên cứu ở ngoài nước
• 1.7.2. Tình hình nghiên cứu trong nước
• 1.7.3. Định hướng nghiên cứu
• 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Nguyên vật liệu và thiết bị nghiên cứu
• 2.2. Phương pháp nghiên cứu
• 2.3. Quy trình trích ly chất màu anthocyanin từ vỏ táo đỏ
• 2.4. Xác định một số chỉ tiêu hóa lý của vỏ táo đỏ
• 2.5. Khảo sát điều kiện trích ly ảnh hưởng đến hàm lượng anthocyanin từ vỏ táo đỏ
• 2.6. Khảo sát sự đổi màu theo pH của dịch trích vỏ táo đỏ
• 2.7. Khảo sát sự bền màu của dịch trích vỏ táo đỏ
• 3. KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN
• 3.1. Xác định một số chỉ tiêu hóa lý của nguyên liệu
• 3.2. Kết quả xác định độ ẩm, hàm lượng tro của nguyên liệu vỏ táo đỏ
• 3.3. Kết quả xác định bước sóng cực đại
• 3.4. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly anthocyanin
• 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về anthocyanin

Anthocyanin là một nhóm hợp chất tự nhiên thuộc họ flavonoid, có khả năng tạo màu cho thực phẩm. Chúng tồn tại chủ yếu trong các loại trái cây và rau củ, đặc biệt là trong vỏ táo đỏ. Hàm lượng anthocyanin trong vỏ táo đỏ có thể đạt mức cao, làm cho nó trở thành nguồn nguyên liệu quý giá cho ngành công nghiệp thực phẩm. Nghiên cứu cho thấy, anthocyanin không chỉ có tác dụng tạo màu mà còn có tác dụng chống oxy hóa mạnh mẽ, giúp bảo vệ sức khỏe con người. Theo một nghiên cứu của Densie Webb (2014), anthocyanin có thể giúp giảm nguy cơ mắc các bệnh mãn tính như bệnh tim mạch và ung thư. Việc trích ly anthocyanin từ vỏ táo đỏ không chỉ mang lại lợi ích về mặt dinh dưỡng mà còn mở ra cơ hội cho việc phát triển các sản phẩm thực phẩm an toàn và tự nhiên.

1.1. Đặc điểm của anthocyanin

Anthocyanin có cấu trúc hóa học phức tạp, bao gồm một phần đường và một aglycone. Chúng có khả năng thay đổi màu sắc tùy thuộc vào pH của môi trường. Ở pH thấp, anthocyanin thường có màu đỏ, trong khi ở pH cao, chúng có thể chuyển sang màu xanh hoặc vàng. Điều này cho thấy đặc tính sinh học của anthocyanin rất đa dạng và có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, đặc biệt là trong ngành thực phẩm. Việc hiểu rõ về cấu trúc và tính chất của anthocyanin sẽ giúp tối ưu hóa quy trình trích ly và ứng dụng chúng trong sản phẩm rau câu.

II. Quy trình trích ly anthocyanin từ vỏ táo đỏ

Quy trình trích ly anthocyanin từ vỏ táo đỏ bao gồm nhiều bước quan trọng. Đầu tiên, nguyên liệu cần được chuẩn bị kỹ lưỡng, bao gồm việc rửa sạch và cắt nhỏ vỏ táo. Sau đó, các phương pháp trích ly như ngâm chiết hoặc sử dụng dung môi hỗ trợ sẽ được áp dụng. Nghiên cứu cho thấy, tỷ lệ dung môi/nguyên liệu, nhiệt độ và thời gian trích ly có ảnh hưởng lớn đến hàm lượng anthocyanin thu được. Kết quả cho thấy, điều kiện tối ưu để thu được anthocyanin cao nhất là sử dụng dung môi ethanol và nước với tỷ lệ 50/50, ở nhiệt độ 60°C trong 210 phút. Việc tối ưu hóa quy trình trích ly không chỉ giúp tăng hiệu suất thu hồi mà còn đảm bảo chất lượng của anthocyanin.

2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly

Các yếu tố như pH, nhiệt độ, và thời gian trích ly đều có tác động đáng kể đến hiệu quả trích ly anthocyanin. Nghiên cứu cho thấy, pH thấp giúp duy trì màu sắc và độ ổn định của anthocyanin. Ngoài ra, nhiệt độ cao có thể làm tăng tốc độ trích ly nhưng cũng có thể dẫn đến sự phân hủy của anthocyanin. Do đó, việc kiểm soát các yếu tố này là rất quan trọng để đảm bảo chất lượng sản phẩm cuối cùng. Kết quả khảo sát cho thấy, việc sử dụng dung môi có tính axit nhẹ như HCl có thể cải thiện đáng kể hàm lượng anthocyanin thu được.

III. Ứng dụng anthocyanin trong sản phẩm rau câu

Anthocyanin chiết xuất từ vỏ táo đỏ đã được ứng dụng thành công trong sản phẩm rau câu. Sản phẩm này không chỉ có màu sắc hấp dẫn mà còn mang lại giá trị dinh dưỡng cao. Việc sử dụng màu thực phẩm tự nhiên như anthocyanin giúp giảm thiểu nguy cơ ngộ độc thực phẩm do các chất màu tổng hợp. Nghiên cứu cho thấy, người tiêu dùng có xu hướng ưa chuộng sản phẩm rau câu có bổ sung anthocyanin hơn so với sản phẩm không có. Điều này cho thấy, việc ứng dụng anthocyanin không chỉ đáp ứng nhu cầu thị trường mà còn góp phần nâng cao giá trị dinh dưỡng của sản phẩm.

3.1. Đánh giá cảm quan sản phẩm rau câu

Kết quả đánh giá cảm quan cho thấy, sản phẩm rau câu có bổ sung anthocyanin từ vỏ táo đỏ được người tiêu dùng đánh giá cao về màu sắc, hương vị và độ hấp dẫn. Các chỉ tiêu cảm quan như độ đồng nhất, độ trong suốt và màu sắc đều đạt yêu cầu. Điều này chứng tỏ rằng, anthocyanin không chỉ là một chất tạo màu hiệu quả mà còn có thể cải thiện chất lượng cảm quan của sản phẩm. Việc sử dụng anthocyanin trong sản phẩm rau câu mở ra hướng đi mới cho ngành công nghiệp thực phẩm, đặc biệt là trong việc phát triển các sản phẩm an toàn và tự nhiên.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. Tổng quan về táo đỏ 1. Đặc điểm thực vật học Táo tây (apple) có tên khoa học Malus pumila L. Quả táo có nguồn gốc từ Trung Á.

Táo có nhiều lợi ích cho sức khỏe vì nó chứa rất nhiều vitamin và khoáng chất. Ăn táo mỗi ngày sẽ giúp bạn chống lại các bệnh như Parkinson, đục thủy tinh thể, Alzheimer, sỏi mật và thậm chí một số bệnh ung thư,… (G. Eccher và cộng sự, 2014) Táo đã được trồng từ hàng ngàn năm trước ở châu Á và châu Âu, được thực dân châu Âu đưa đến Bắc Mỹ. Hiện nay, trên thế giới có hơn 7500 giống táo được biết đến.

Các bộ phận của cây táo: Thân: thân gỗ cao khoảng 3 – 12m, tán rộng và rậm. Lá: lá táo hình bầu dục, rộng 3 – 6cm, dài 5 – 12cm; đầu lá thắt nhọn với cuống lá (petiole) khoảng 2 – 5cm. Hoa: hoa táo nở vào mùa xuân cùng lúc khi mầm lá nhú. Hoa sắc trắng, có khi pha chút màu hồng rồi phai dần.

Hoa có năm cánh, đường kính 2. Trái: trái chín vào mùa thu và thường có đường kính cỡ 5 – 9 cm. Ruột táo bổ ra có năm "múi" (carpel) chia thành ngôi sao năm cánh. Jindal và cộng sự, 2012) Hình 1.1 Quả táo đỏ- Red Delicous 1.

Phân loại khoa học 1 do an Bảng 1.1 Phân loại khoa học của táo (Jules Janick và cộng sự, 1996) Phân loại khoa học Tên Giới: Plantae Không phân loại Angiosperms Không phân loại Eudicots Không phân loại Rosids Bộ Rosales Họ Rosaceae Chi Malus Loài M. Phân bố và sinh thái Táo là một trong những loại trái cây được trồng nhiều nhất trên thế giới. Trung Quốc, Mỹ và liên minh châu Âu là các nước hàng đầu trong sản xuất táo. Thống kê này minh họa các quốc gia sản xuất táo hàng đầu thế giới trong năm 2017/2018.

Trong năm đó, Trung Quốc có sản lượng lớn nhất thế giới với khoảng 44.5 triệu tấn, Hoa Kỳ được xếp thứ ba với sản lượng táo khoảng 4.65 triệu tấn trên toàn thế giới. (Global leading apple producing countries in 2017/2018 (in 1000 metric tons), 2018) 2 do an Hình 1.2 Biểu đồ minh họa các quốc gia sản xuất táo hàng đầu thế giới trong năm 2017/201(Global leading apple producing countries in 2017/2018 (in 1000 metric tons), 2018) 1. Thành phần hóa học của quả táo Giá trị dinh dưỡng trên 100g của quả táo Bảng 1.2 Thành phần hóa học của táo (Nguyễn Công Khẩn, 2007) Thành phần dinh dưỡng Hàm lượng % Hàm lượng cho mỗi ngày Năng lượng 199 kJ (48 kcal) Nước 87.4 g 3 do an Chất béo 0.5 g Vitamins Vitamin A 3 μg 0% beta-Carotene 27 μg lutein zeaxanthin 29 μg Thiamine (B1) 0.091 mg 1% Pantothenic acid (B5) 0.041 mg 3% Folate (B9) 3 μg 1% Vitamin C 4.2 μg 2% Minerals Calcium 19 mg 1% Iron 2.5 mg 1% Magnesium 5 mg 1% Manganese 0.035 mg 2% Phosphorus 11 mg 2% Potassium 107 mg 2% Sodium 1 mg 0% Zinc 0.04 mg 0% 4 do an 1. Công dụng của quả táo Hippocrate bác sĩ Hy Lạp cổ đại - người được biết đến như là cha đẻ của y học hiện đại đã nói rằng: “An Apple a day keeps the doctor away”.

Điều đó cho thấy tác dụng của táo cần thiết đối với sức khỏe con người thế nào. Nguyen, 2016) Theo Flores “ăn táo thường xuyên được cho là có lợi cho tim mạch. Điều này là do hai tính chất của quả táo: chất xơ chứa trong đó và các polyphenol được tìm thấy với hàm lượng cao" (Bahram H. Arjmandi, 2011) Táo có rất nhiều chất xơ hòa tan, chẳng hạn như pectin.

Chất dinh dưỡng này giúp ngăn ngừa cholesterol tích tụ trong niêm mạc mạch máu, từ đó giúp ngăn ngừa chứng xơ vữa động mạch và bệnh tim. Theo nghiên cứu của Bahram H. Arjmandi và cộng sự, những phụ nữ ăn 75 gram táo khô mỗi ngày trong sáu tháng đã giảm 23% cholesterol xấu LDL. Ngoài ra, theo nghiên cứu của Bahram H.

Arjmandi, mức cholesterol HDL của phụ nữ tăng khoảng 4%. Arjmandi, 2011) Một nghiên cứu khác theo dõi tiêu thụ thực phẩm trong số 9208 người trong 28 năm cho thấy những người ăn nhiều táo có nguy cơ bị đột quỵ thấp hơn, điều này là do quercetin là chất chống oxy hóa có trong táo. Viện Nghiên cứu Ung thư Hoa Kỳ khuyến cáo nên ăn nhiều trái cây và rau quả, kể cả táo. Hàm lượng chất chống oxy hóa của quả táo cao nhất trong số các loại trái cây, và chất chống oxy hóa có khả năng giúp ngăn ngừa ung thư.

Một nghiên cứu ở Hawaii phát hiện ra rằng những người thường xuyên ăn táo, hành và bưởi trắng sẽ giảm nguy cơ ung thư phổi xuống một nửa. Tổng quan về anthocyanin 5 do an 1. Định nghĩa Anthocyanin là một phần của nhóm lớn của các thành phần thực vật được gọi chung là flavonoid. Chúng chứa một phần đường và một đơn vị aglycone có nguồn gốc từ ion flavylium (Hình 1.

Gould và cộng sự, 2002).3 : Cấu trúc cơ bản của anthocyanin. R1 và R2 là H, OH, hoặc OCH3, R3 là một glycosyl hoặc H; và R4 là OH hoặc một glycosyl. Các loại anthocyanin được phân biệt dựa trên số lượng nhóm hydroxyl trong phân tử, mức độ methyl hóa của các nhóm hydroxyl này, tính chất, số lượng và vị trí đường gắn vào phân tử, bản chất và số lượng axit béo hoặc gốc thơm gắn với đường trong phân tử. Các anthocyanidin hoặc aglycones được biết đến tự nhiên được liệt kê trong Bảng 1.

Trong số này, sáu chất thường thấy nhất ở thực vật là pelargonidin, cyanidin, peonidin, delphinidin, petunidin và malvidin.3 Các anthocyanin tự nhiên (Giuseppe Mazza và cộng sự, 1993) 6 do an Các nhóm thay thế Tên 3 5 6 7 3’ 4’ 5’ Màu Apigeninidin (Ap) H OH H OH H OH H Cam Aurantin.idin (Au) OH OH OH OH H OH H Cam Capensinidin (Cp) OH OMe H OH OMe OH OMe Đỏ nhạt Cyanidin (Cy) OH OH H OH OH OH H Cam đỏ Delphinidin (Op) OH OH H OH OH OH OH Đỏ nhạt Europinidin (Eu) OH OMe H OH OMe OH OH Đỏ nhạt Hisrutidin (Hs) OH OH H OMe OMe OH OMe Đỏ nhạt 6-Hydroxycyanidin (6 OHCy) OH OH OH OH OH H Đỏ Luleolinidin (Lt) H OH H OH OH OH H Cam Malvidin (Mv) OH OH H OH OMe OMe OMe Đỏ nhạt 5-Melhylcyanidin (5-Mcy) OH OMe H OH OH H Cam-đỏ Pelargonidin (Pg) OH OH H OH H OH H Cam Peonidin (Pn) OH OH H OH OMe OH H Cam-đỏ Petunidin (Pt) OH OH H OH OMe OH OH Đỏ nhạt Pulchcllidin (Pl) OH OMe H OH OH OH OH Đỏ nhạt Rosinidin (Rs) OH OH H OMe OMe OH H Đỏ Trice1inidin (Tr) H OH H OH OH OH OH Đỏ Vì mỗi anthocyanidin có thể được glycosyl hóa và acyl hóa bởi các loại đường và axit khác nhau, tại các vị trí khác nhau để tạo thành anthocyanin nên số lượng anthocyanin lớn hơn 15 đến 20 lần so với số lượng anthocyanidin. Các loại đường phổ biến nhất được liên kết với anthocyanidin là glucose, galactose, rhamnose và arabinose, Di- và trisaccharides, được hình thành bởi sự kết hợp của bốn monosaccharides. Anthocyanin đơn lớn nhất được biết đến cho đến nay là sắc tố ternatin A1 từ cánh hoa đậu biếc (Clitoria ternatea L. Nó là một dẫn xuất polyacylat của delphinidin 3,3 ', 5'- triglucoside bao gồm delphinidin với bảy phân tử glucose, bốn phân tử axit p-coumaric, và một phân tử axit malonic.

Nó có khối lượng phân tử 2107 và có năm dẫn xuất khác của delphinidin 3,3 ', 5'- triglucoside được gọi là ternatin A2, B1, B2, D1 và D2 (Hình 1. (Giuseppe Mazza và cộng sự, 1993) 7 do an Hình 1.4 Cấu trúc của tematin từ cánh hoa đậu biếc 1. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ ổn định của anthocyanin pH Trong môi trường lỏng, hầu hết các anthocyanin tự nhiên hoạt động như chất chỉ thị màu. Trong môi trường axit hoặc trung tính, bốn cấu trúc anthocyanin tồn tại ở trạng thái cân bằng: flavylium cation AH+, quinonoidal base A, carbinol pseudobase B và chalcone C.

(Giuseppe Mazza và cộng sự, 1993) pH có ảnh hưởng đáng kể đến màu sắc của anthocyanin trong dung dịch. Cấu trúc, màu sắc và độ ổn định màu sắc của chúng thay đổi theo pH. Khi pH<2, các dung dịch anthocyanin hiển thị màu đỏ (R3=0-đường) hoặc màu vàng (R3=H). Khi pH của các dung dịch tăng làm tăng độ phai màu của chúng, khi pH đạt 4 – 6, hầu hết các anthocyanin đều không có màu.

Khi giá trị pH tăng cao hơn, các dung dịch có màu tím và xanh dương. (Giuseppe Mazza và cộng sự, 1993) 8 do an Hình 1.5 Sự biến đổi cấu trúc của anthocyanin trong nước Ở pH<2, anthocyanin tồn tại chủ yếu ở dạng flavylium cation có màu đỏ (R3=0-đường) hoặc vàng (R3 = H). Ở pH=3 – 6 xảy ra sự hydrat hóa flavylium cation tạo thành carbinol pseudobase không màu. Sự bổ sung nước diễn ra tại C-2 (B2) và ở mức độ thấp hơn ở C-4 (B4).

Cơ chế của phản ứng này liên quan đến việc truyền proton và phá vỡ liên kết C-O hoặc thỉnh thoảng hai hiện tượng này xảy ra cùng một lúc. Trong trường hợp cấu trúc anthocyanin không có thành phần 3-glycosyl, hydrat hóa kém hiệu quả hơn và các carbinol pseudobase hình thành ở các giá trị pH=4–5. Các flavylium cation của anthocyanin tự nhiên hoạt động như một axit yếu. Sự mất proton có thể xảy ra ở bất kỳ nhóm hydroxyl nào ở C-4', C-5 hoặc C-7.

Nếu có hai hydroxyl có tính axit trong flavylium cation thì một ion quinonoidal base được hình thành ở các giá trị pH trên 6. (Giuseppe Mazza và cộng sự, 1993) 9 do an Như vậy, anthocyanin có các tính chất tương tự như chất chị thị màu. Ở pH thấp, chúng có màu đỏ (rất đỏ trong dung dịch có tính axit mạnh, màu hồng trong các dung dịch có tính axit yếu). Trong pH trung tính, chúng có màu xanh tím.

Ở pH cao, chúng có màu xanh lục (xanh lục nhạt trong các dung dịch base yếu, màu vàng hơi xanh trong các dung dịch base mạnh hơn). Ngoài ra, các base cực mạnh làm cho hàm lượng anthocyanin giảm dần, chuyển sang màu vàng và mất các đặc tính chỉ thị của chúng; trong alkalis đậm đặc, đầu tiên biến anthocyanin thành màu xanh lục như bình thường, sau đó tính bằng giây hoặc vài phút, chúng chuyển thành màu vàng (Adriana Z. Mercadante và cộng sự, 2008) Hình 1.6 Cấu trúc chiếm ưu thế của anthocyanin ở các giá trị pH khác nhau 10 do an Bảng 1.