Đặt vấn đề Hiện nay, chất phụ gia tạo màu cho các sản phẩm thực phẩm rất cần thiết, thường được nhà sản xuất chủ động bổ sung vào để duy trì tính đồng nhất về màu sắc của sản phẩm. Đa số các chất phụ gia tạo màu ở dạng các chất tổng hợp hóa học, có thể ổn định màu với các quá trình gia nhiệt của thực phẩm. Thị trường sản xuất và kinh doanh phụ gia tạo màu thực phẩm tăng trưởng nhanh chóng. Gần đây người tiêu dùng ưa chuộng phụ gia thực phẩm tự nhiên hơn chất màu tổng hợp hoặc bán tổng hợp, do những mối lo ngại về các nguy cơ bệnh mãn tính tiềm ẩn trong các chất phụ gia nhân tạo.
Các chất tự nhiên phải đáp ứng ba tiêu chí sau: (i) tồn tại trong tự nhiên, (ii) nguyên liệu thô phải tự nhiên và (iii) quy trình chiết xuất phải phi hóa học. Bên cạnh các chất tạo màu thực phẩm có nguồn gốc tự nhiên được kiểm duyệt và quản lý nghiêm ngặt, chẳng hạn như anthocyanins, betalain, màu caramel, axit carminic, carotenoid, curcumins và riboflavin thì chlorophyll và các dẫn xuất của chlorophyll cũng là các phân tử tạo màu có triển vọng và phổ biến trên thị trường [1]. Một số phương pháp đã được sử dụng để trích ly chlorophyll từ thực vật, chẳng hạn như trích ly dung môi hữu cơ như methanol [2], acetone [3], hoặc ethanol [4], trích ly bằng phương pháp cơ học không sử dụng dung môi [5]. Điểm chung của các phương pháp trích ly bằng dung môi hữu cơ là nồng độ dung môi cao có nguy cơ gây ảnh hưởng xấu đến môi trường.
Bên cạnh đó, phương pháp cơ học thông thường không sử dụng dung môi tuy giải quyết được vấn đề môi trường, nhưng hiệu quả trích ly chlorophyll lại khá thấp. Từ những vấn đề nêu trên trong nghiên cứu này, chúng tôi đã sử dụng phương pháp tiền xử lý chần, đông lạnh kết hợp xử lý vi sóng. Nồng độ dung môi ethanol sử dụng trong quá trình trích ly thấp ở 40% (v/v) với mục đích thu được hàm lượng chlorophyll trích ly cao, mà vẫn giữ lại được các chất dinh dưỡng có lợi như protein, glucid, vitamin, khoáng chất,… Và mong muốn tạo ra một quy trình trích ly đơn giản, chi phí đầu tư thấp, an toàn thực phẩm và thân thiện với môi trường. Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu tìm ra một phương pháp chế tạo phụ gia thực phẩm có nguồn gốc thực vật với những nguyên vật liệu dễ tìm, chi phí thấp, thân thiện với môi trường và có những ứng dụng thiết thực trong ngành thực phẩm.
Mục tiêu nghiên cứu - Xác lập quy trình trích ly chlorophyll từ lá rau ngót tươi bằng hệ dung môi ethanol – nước kết hợp các phương pháp tiền xử lý vật lý để đạt hiệu suất thu nhận chlorophyll cao và màu sắc được ưa thích phù hợp cho sử dụng vào thực phẩm, dược phẩm. - Khảo sát ảnh hưởng của các phương pháp tiền xử lý (chần, lạnh đông, vi sóng) và điều kiện trích ly đến hiệu quả trích ly chlorophyll. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1. Đối tượng nghiên cứu: - Lá của cây rau ngót (Sauropus androgynus (L.) - Các phương pháp tiền xử lý vật lý, - Hiệu suất trích ly chlorophyll.
Phạm vi nghiên cứu: Đề tài tiến hành nghiên cứu trích ly chất màu chlorophyll kết hợp các phương pháp tiền xử lý nhiệt và định hướng ứng dụng trong lĩnh vực phụ gia thực phẩm. Các khảo sát được thực hiện trong phòng thí nghiệm bộ môn Công nghệ thực phẩm trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG TP. Hồ Chí Minh và phòng thí nghiệm trường Đại học Thủ Dầu Một từ tháng 06/2022 đến tháng 12/2023. Tổng quan về cây Rau ngót 2.
Phân loại khoa học Hình 2. Cây rau ngót Giới: Plantae Ngành: Magnoliophyta Lớp: Magnoliopsida Bộ: Malpighiales Họ: Phyllanthaceae Chi: Sauropus Loài: androgynus Danh pháp hai phần: Sauropus androgynus [6] Cây Rau ngót còn có tên là bồ ngót, bù ngót, hắc diện thần (Trung Quốc). Tên khoa học Sauropus androgynus (L. Thuộc họ Thầu dầu Euphorbiaceae.
Cây nhỏ, nhẵn, có thể cao tới 1,50 – 2 m. Có nhiều cành mọc thẳng. Vỏ thân cây màu xanh lục, sau màu nâu nhạt. Lá mọc so le, dài 4 – 6 cm, rộng 15 – 30 mm cuống rất ngắn 1 – 2 mm có 2 lá kèm nhỏ, phiến lá nguyên hình trứng dài hoặc bầu dục, mép nguyên.
Hoa đực mọc ở kẽ lá thành xim đơn ở phía dưới, hoa cái ở trên. Quả nang hình cầu, hạt có vân nhỏ [7]. Đây là loại cây được trồng phổ biến khắp nơi tại Việt Nam. 3 Trong nghiên cứu này nguyên liệu sử dụng được thu hoạch tại vườn trồng ở tỉnh Bình Dương.
Sự phân bố của Rau ngót Rau ngót (Sauropus androgynus) là một loại cây bụi mọc thẳng đứng có nguồn gốc từ Đông Nam Á [8], có thể được tìm thấy trên khắp các vùng cao nguyên của Đông Nam Á, bao gồm Malaysia, Indonesia, tây nam Trung Quốc và Việt Nam [9]. Ngoài hàm lượng vitamin, khoáng chất, chất xơ, lipid và carbohydrate cao, S. androgynus còn có hàm lượng cao các hoạt chất sinh học như phenolic, tannin, flavonoid, anthocyanin, phytosterol và các chất khác. androgynus là một trong những loại rau xanh có tiềm năng ứng dụng trong thực phẩm chức năng [10].
Tại Việt Nam, S. androgynus được sử dụng như một loại thực phẩm bổ dưỡng hoặc một chất tạo màu phổ biến trong một số loại bánh truyền thống của Việt Nam do màu xanh bắt mắt. androgynus dễ trồng, ít đòi hỏi về kỹ thuật chăm sóc, phân bón và có thể thu hoạch với năng suất lớn khoảng 22,86 tấn/ha/ngày. Tổng quan về Chlorophyll 2.
Giới thiệu về Chlorophyll Chlorophyll (chlorophyll) là hợp chất chính tạo ra màu xanh lục của cây được tìm thấy trong hầu hết các loại cây xanh, tảo, dương xỉ, rêu và một số loại vi khuẩn; là sắc tố quang hợp được mô tả đầu tiên bởi Pelletier và Caventou vào năm 1817. Họ đặt tên cho nó theo tiếng Hy Lạp, chlor ´os – màu xanh lá cây và phyllon – lá. Chlorophyll hấp thụ năng lượng từ ánh sáng mặt trời trong quá trình quang hợp để tạo ra các hợp chất hữu cơ như đường glucose và oxy từ CO2 và nước [11]. Cấu trúc hóa học của chlorophyll bắt đầu với cấu trúc vòng cơ bản của porphin là sự sắp xếp đối xứng của 4 nhóm pyrrole.
Để dễ nhận biết, các vòng được dán nhãn từ A đến E với vòng đồng vị (E) được gắn vào vòng pyrole C. Việc thêm một vòng ở ngoài hình thành cấu trúc phorbin cùng với sự kết hợp của ion Mg2+ ở trung tâm và đuôi phytol (C20H39) tạo thành cấu trúc chính của chlorophyll [12], [13]. Phân loại Chlorophyll có các loại là a, b, c, d và f; trong đó, chlorophyll a và b có nhiều trong thực vật, trong khi chlorophyll c và d phổ biến hơn ở tảo quang hợp và tảo cát. Tỷ lệ chlorophyll a: chlorophyll b thường được báo cáo là 3:1 [14].
Chlorophyll a: loại chlorophyll này được tìm thấy trong hầu hết các sinh vật quang hợp, như thực vật, tảo, vi khuẩn lam và các loài thủy sinh. Trước đây nó được gọi là chlorophyll α. Chlorophyll a hấp thụ chủ yếu ánh sáng đỏ từ quang phổ mặt trời; đỉnh hấp thụ thu được ở 420 nm và 660 nm trong dung môi hữu cơ và ở 453 nm và 670 – 480 nm trong tế bào quang hợp (in vivo). Chlorophyll b: trước đây, chất này được gọi là chlorophyll β.
Chlorophyll b đã được xác nhận là có trong tảo lục và cả thực vật bậc cao. Nó hỗ trợ chlorophyll a trong quá trình quang hợp. Sắc tố này có màu vàng ở trạng thái tự nhiên nhưng hấp thụ ánh sáng xanh từ toàn bộ quang phổ mặt trời. Đối với chlorophyll b, đỉnh hấp thụ đặc trưng được quan sát thấy ở 453 nm và 625 nm (in vitro) và ở 480 nm và 650 nm (in vivo) [15].
Chlorophyll c: là một sắc tố màu vàng nâu đi kèm với chlorophyll a trong quá trình quang hợp với tư cách là một sắc tố phụ. Nó có ba phân lớp, được đặt tên là chlorophyll c1, c2 và c3, được tìm thấy ở nhiều loại tảo khác nhau. Sắc tố này được tìm thấy rộng rãi trong các sinh vật biển khác nhau như tảo cát, tảo nâu và các loại tảo biển khác. Đỉnh hấp thụ của chlorophyll c cho phổ quang hợp thu được ở 445 nm và 625 nm trong dung môi hữu cơ và 645 nm trong điều kiện in vivo [15].
Chlorophyll d: là chlorophyll phụ được xác định trong tảo đỏ (Rhodophyta). Nó hấp thu phần cực đỏ của quang phổ ánh sáng mặt trời. Phổ hấp thụ thu được đối với 5 chlorophyll d ở điều kiện in vitro 450 nm và 690 nm và lên đến 740 nm trên dải màu đỏ in vivo. Nó có thể được điều chế trong phòng thí nghiệm với sự trợ giúp của permanganate bằng cách oxy hóa chlorophyll a [15].
Chlorophyll f: là chlorophyll phụ cuối cùng được phát hiện. Nó đã được tiết lộ trong vi khuẩn lam từ stromatolit sâu ở khu vực phía tây của Úc bởi Min Chen và các cộng sự. Trong số tất cả các loại chlorophyll đã biết, đó là chlorophyll f có thể hấp thụ ánh sáng mặt trời thấp nhất từ đầu cực của quang phổ hồng ngoại để quang hợp. Sự hấp thụ và huỳnh quang (in vitro) của chlorophyll f thu được lần lượt ở bước sóng 706 nm và 722 nm [16] [15].
Cấu trúc của các chlorophyll khác nhau 6 2. Tính chất của Chlorophyll 2. Tính chất vật lý Các chlorophyll phytyl hóa (a, b, d và f) kỵ nước và có thể được chiết xuất từ nguyên liệu thực vật bằng các dung môi hữu cơ, chẳng hạn như acetone, ethanol, benzen và các dung môi khác, tạo ra dung dịch có màu xanh lục. Trong khi đó, chlorophyll c thiếu chuỗi phytol có thể hòa tan trong nước và dung môi phân cực [17].
Tính chất quang hóa Các đặc tính quang hóa cho phép chlorophyll thực hiện chức năng của chúng trong quá trình quang hợp cũng gây ra các vấn đề tiềm ẩn đối với thực vật. Sự tiêu tán năng lượng ánh sáng dư thừa không được chlorophyll hấp thụ có thể xảy ra theo một số cơ chế như huỳnh quang và phản ứng với các hợp chất khác. Một trong những khả năng gây hại nhất cho cây trồng là phản ứng giữa chlorophyll ở trạng thái kích thích với oxy để tạo thành oxy nguyên tử. Oxy nguyên tử tạo thành có thể dẫn đến một loạt các phản ứng trung gian của gốc tự do gây nên tình trang stress oxy hóa có thể phá hủy protein và axit nucleic dẫn đến chết tế bào.
Do đó, thực vật đã phát triển các cơ chế hạn chế sự hình thành oxy nguyên tử và các gốc tự do để ngăn chặn những tác hại này [18].