Nghiên cứu ứng dụng kiến thức bản địa về cây nhuộm màu đen trong ngành thực phẩm

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu ứng dụng kiến thức bản địa về cây nhuộm màu đen để chiết tách chất màu, sử dụng hiệu quả trong nhuộm màu thực phẩm.

• Tác giả: Đinh Thị Sen
• Người hướng dẫn: ThS. Lương Hùng Tiến
• Trường học: Đại học Nông Lâm - Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm
• Đề tài: Ứng dụng kiến thức bản địa về cây nhuộm màu đen trong chiết tách chất màu sử dụng vào nhuộm màu thực phẩm
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp đại học
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Thái Nguyên

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. PHẦN 1: MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI
• 1.1. Yêu cầu của đề tài
• 2. PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 2.1. Chất màu trong thực phẩm
• 2.1.1. Khái niệm chất màu
• 2.1.2. Vai trò của chất màu trong thực phẩm
• 2.1.3. Phân loại chất màu thực phẩm
• 2.1.3.1. Chất màu tổng hợp
• 2.1.3.2. Chất màu tự nhiên
• 2.2. Tổng quan về chất tạo màu đen
• 2.2.1. Nhóm chất màu flavonoit
• 2.2.2. Chất màu Anthocyanin
• 2.2.2.1. Cấu trúc hóa học của anthocyanin
• 2.2.2.2. Tính chất của anthocyanin
• 2.2.2.3. Sự chuyển đổi cấu trúc của anthocyanin trong môi trường lỏng
• 2.2.2.4. Một số yếu tố ảnh hưởng đến màu của anthocyanin
• 2.2.3. Tính chất hóa học và các yếu tố ảnh hưởng
• 2.2.4. Một số cây, quả cho chất nhuộm màu đen để nhuộm màu thực phẩm
• 2.2.4.1. Đặc điểm hình thái
• 2.2.4.2. Cây trám đen
• 2.2.4.3. Đặc điểm hình thái
• 2.2.4.4. Đặc điểm hình thái
• 2.2.4.5. Đặc điểm hình thái
• 2.2.4.6. Cây sau sau
• 2.2.4.7. Đặc điểm hình thái
• 2.2.5. Chiết tách chất màu từ tự nhiên
• 2.2.6. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết tách
• 2.3. Lý thuyết về màu sắc và phương pháp so màu
• 2.3.1. Lý thuyết về màu sắc
• 2.3.2. Phương pháp so màu
• 2.4. Tình hình nghiên cứu chất màu tự nhiên trên thế giới và trong nước
• 2.4.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
• 2.4.2. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam
• 3. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Đối tượng, địa điểm và thời gian nghiên cứu
• 3.1.1. Đối tượng nghiên cứu
• 3.1.2. Thời gian nghiên cứu
• 3.2. Hóa chất nghiên cứu: Ethanol, Methanol
• 3.3. Thiết bị và dụng cụ
• 3.4. Nội dung nghiên cứu
• 3.4.1. Phương pháp
• 3.4.1.1. Phương pháp điều tra thu thập thông tin
• 3.4.1.2. Phương pháp thu thập tổng hợp và phân tích tư liệu
• 3.4.1.3. Phương pháp điều tra xã hội học
• 3.4.1.4. Phương pháp bố trí thí nghiệm
• 3.4.2. Nghiên cứu lựa chọn nguyên liệu và dung môi chiết tách chiết chất màu đen
• 3.4.3. Nghiên cứu hoàn thiện kỹ thuật tách chiết chất màu đen từ thực vật tạo ra chất màu thực phẩm
• 3.4.4. Đề xuất quy trình chiết tách tạo ra sản phẩm màu đen
• 3.4.5. Phương pháp hóa lí
• 3.4.6. Phương pháp đo cường độ màu bằng máy quang phổ hấp thụ phân tử UV-Vis
• 3.4.7. Phương pháp chiết chất màu
• 3.4.8. Phương pháp sấy khô
• 3.4.9. Phương pháp đánh giá cảm quan
• 3.4.10. Phương pháp quy hoạch thực nghiệm
• 3.4.11. Phương pháp xử lí số liệu
• 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Kết quả tìm hiểu kiến thức bản địa ở một số tỉnh miền núi phía Bắc về cây nhuộm màu đen thực phẩm
• 4.2. Kết quả nghiên cứu lựa chọn nguyên liệu và dung môi chiết phục vụ chiết tách chất màu đen
• 4.2.1. Kết quả lựa chọn nguyên liệu và dung môi chiết tách phục vụ chiết tách chất màu đen
• 4.2.2. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nguyên liệu đến quy trình chiết tách chất màu
• 4.3. Tối ưu hóa quá trình chiết tách chất nhuộm màu đen trong lá sau sau và xây dựng quy trình chiết tách chất màu từ lá sau sau trong phòng thí nghiệm
• 4.3.1. Kết quả nghiên cứu lựa chọn các yếu tố và miền khảo sát cho quá trình chiết tách chất màu đen từ thực vật
• 4.3.2. Thiết lập mô hình
• 4.3.2.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu trên dung môi đến giá trị OD
• 4.3.2.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến giá trị OD thu được
• 4.3.2.3. Ảnh hưởng của thời gian đến giá trị OD
• 4.3.3. Tối ưu hóa quá trình chiết tách chất nhuộm màu đen trong lá sau sau
• 4.3.4. Dự đoán chất màu trong lá sau sau
• 4.3.5. Kết luận sơ bộ độ an toàn của dịch chiết từ lá cây sau sau
• 4.3.6. Quy trình chiết tách chất nhuộm màu đen từ lá sau sau
• 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu về ứng dụng cây nhuộm màu đen trong thực phẩm

Nghiên cứu này tập trung vào việc ứng dụng kiến thức bản địa về cây nhuộm màu đen trong việc chiết tách chất màu sử dụng cho thực phẩm tự nhiên. Cây nhuộm màu đen, đặc biệt là lá cây sau sau, được sử dụng rộng rãi trong các cộng đồng dân tộc thiểu số ở miền núi phía Bắc Việt Nam. Nghiên cứu này nhằm bảo tồn và phát triển kiến thức bản địa về việc sử dụng cây nhuộm thực phẩm để tạo ra màu thực phẩm an toàn và thực phẩm hữu cơ. Đây là một phần của nghiên cứu thạc sĩ nhằm tìm hiểu và ứng dụng các phương pháp truyền thống vào công nghệ thực phẩm hiện đại.

1.1. Tầm quan trọng của màu thực phẩm tự nhiên

Màu thực phẩm đóng vai trò quan trọng trong việc tăng tính hấp dẫn và giá trị cảm quan của sản phẩm. Màu thực phẩm tự nhiên không chỉ an toàn mà còn có tác dụng tích cực đối với sức khỏe, như chống oxy hóa và kháng viêm. Việc sử dụng nguyên liệu tự nhiên như cây nhuộm màu giúp giảm thiểu rủi ro từ các chất màu tổng hợp, đồng thời bảo tồn kiến thức bản địa về sử dụng thực vật trong nhuộm màu thực phẩm.

1.2. Mục tiêu của nghiên cứu

Mục tiêu chính của nghiên cứu là ứng dụng kiến thức bản địa về cây nhuộm màu đen để chiết tách chất màu sử dụng trong thực phẩm tự nhiên. Nghiên cứu cũng hướng đến việc xây dựng quy trình chiết tách chất màu từ cây nhuộm thực phẩm ở quy mô công nghiệp, nhằm đáp ứng nhu cầu về màu thực phẩm an toàn và thực phẩm hữu cơ.

II. Phương pháp nghiên cứu và kết quả

Nghiên cứu sử dụng các phương pháp điều tra, thu thập thông tin từ cộng đồng dân tộc thiểu số về kiến thức bản địa sử dụng cây nhuộm màu đen. Các thí nghiệm chiết tách chất màu từ lá cây sau sau được tiến hành với các yếu tố như tỷ lệ nguyên liệu, nhiệt độ, và thời gian chiết. Kết quả cho thấy lá cây sau sau có khả năng tạo màu đen bóng, đều và an toàn cho thực phẩm. Quy trình chiết tách được tối ưu hóa để đạt hiệu suất cao nhất.

2.1. Lựa chọn nguyên liệu và dung môi

Nghiên cứu lựa chọn lá cây sau sau làm nguyên liệu chính do khả năng tạo màu đen bóng và độ an toàn cao. Ethanol và methanol được sử dụng làm dung môi chiết tách. Kết quả cho thấy ethanol là dung môi hiệu quả nhất trong việc chiết tách chất màu từ cây nhuộm thực phẩm.

2.2. Tối ưu hóa quy trình chiết tách

Các yếu tố như tỷ lệ nguyên liệu trên dung môi, nhiệt độ, và thời gian chiết được tối ưu hóa để đạt hiệu suất cao nhất. Kết quả cho thấy tỷ lệ 1:10 (nguyên liệu/dung môi), nhiệt độ 60°C, và thời gian chiết 2 giờ là điều kiện tối ưu để chiết tách chất màu từ lá cây sau sau.

III. Đánh giá và ứng dụng thực tiễn

Nghiên cứu đã chứng minh tính khả thi của việc sử dụng cây nhuộm màu đen trong thực phẩm tự nhiên. Lá cây sau sau không chỉ tạo màu đen đẹp mà còn có tác dụng bảo quản thực phẩm và hỗ trợ sức khỏe. Nghiên cứu này mở ra hướng đi mới trong việc sản xuất màu thực phẩm an toàn và thực phẩm hữu cơ, đồng thời góp phần bảo tồn kiến thức bản địa về sử dụng thực vật trong nhuộm màu thực phẩm.

3.1. Giá trị thực tiễn của nghiên cứu

Nghiên cứu không chỉ mang lại giá trị khoa học mà còn có ý nghĩa thực tiễn cao. Việc ứng dụng cây nhuộm màu đen trong công nghệ thực phẩm giúp giảm thiểu sự phụ thuộc vào các chất màu tổng hợp nhập khẩu, đồng thời thúc đẩy sản xuất thực phẩm an toàn và thực phẩm hữu cơ.

3.2. Hướng phát triển trong tương lai

Nghiên cứu này mở ra hướng phát triển mới trong việc ứng dụng kiến thức bản địa vào công nghệ thực phẩm. Cần tiếp tục nghiên cứu và mở rộng quy mô sản xuất để đáp ứng nhu cầu thị trường về màu thực phẩm tự nhiên và thực phẩm hữu cơ.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Từ xa xưa, việc sử dụng thực phẩm không chỉ đơn giản là cung cấp năng lượng cho các hoạt động sống của con người mà con người còn biết cách phối hợp và sử dụng thực phẩm để phòng, trị bệnh và tăng cường sức khỏe. Khi xã hội phát triển các sản phẩm thực phẩm được công nghiệp hóa phục vụ nhu cầu sống ra đời đồng thời kèm theo vấn đề cần giải quyết khi lợi nhuận là đích của mọi nhà sản xuất. Đối với sản phẩm thực phẩm trước khi tính đến giá trị dinh dưỡng người tiêu dùng, khi mua hàng luôn quan tâm đến giá trị cảm quan đầu tiên “ sắc, hương, vị, mỹ” cái đầu tiên lọt vào mắt chính là màu sắc thực phẩm. Vừa tạo màu đẹp hấp dẫn vừa có khả năng che dấu khuyết điểm thậm chí cả sự hư hỏng sản phẩm, tính kinh tế cao, chất màu tổng là lựa chọn đầu tiên của các nhà sản xuất.

Việc lạm dụng màu tổng hợp đang là vấn đề nóng bỏng, bởi tác hại của việc dùng quá liều lượng cho phép và sử dụng chất màu không được phép sử dụng cho các sản phẩm thực phẩm. Giải pháp cho vấn đề này chính là sử dụng màu được tổng hợp từ các hợp chất tự nhiên có tính an toàn cao. Nhuộm màu thực phẩm bằng thực vật là tri thức và kinh nghiệm truyền thống lâu đời của các dân tộc Việt Nam, nhất là các đồng bảo dân tộc thiểu số. Hơn thế với phong tục tập quán khác nhau, cư trú trên các vùng lãnh thổ có điều kiện tự nhiên riêng biệt, mỗi dân tộc có kinh nghiệm và tri thức độc đáo mang tính bản địa và văn hóa truyền thống.

Kinh nghiệm của các đồng bào dân tộc cho thấy thực vật nhuộm màu đen cho thực phẩm hay thực vật cho màu đen không những cho màu sắc đẹp mà còn có tác dụng phòng và trị các bệnh thường gặp như đau khớp, huyết áp cao, thiếu máu, cảm lạnh, hen….thực vật thường được sử dụng nhuộm màu đen cho thực phẩm như lá gai, trám đen, cẩm tím kết hợp tro bếp, nghệ đen… đặc biệt lá cây sau sau. Lá sau sau là loại thực vật được sử dụng làm món cơm xôi đen nổi tiếng ở vùng Đông Bắc vào dịp tết thanh minh,màu đen tạo từ lá cấy sau sau cho màu đen bóng, sáng, đều cường độ màu rất tốt. Ngoài tác dụng cho màu đẹp thực phẩm nhuộm màu đen từ lá cây sau sau có thể kéo dài thời gian bảo quản, theo kinh nghiệm dân gian xôi đen từ lá sau sau có thể bảo quản 3 ngày vẫn chưa có dấu hiệu hư hỏng ở điều kiện thường, lá sau sau còn được sử dụng như rau ăn. Lá sau sau dùng nhuộm màu đen còn có tác dụng phòng, trị sâu răng, đau răng, mề đay, mẩn ngứa, mọn nhọt, phong thấp, đau lưng đâu gối, thông huyết mạch, thanh nhiệt giải 1 n 2 độc… đặc biệt theo nhiều sách y học cổ truyền ghi rằng cây sau sau không chứa chất độc rất an toàn khi dùng làm thực phẩm.

Việc ứng dụng lá cây sau sau cũng như các thực vật nhuộm màu đen cho thực phẩm mới chỉ được áp dụng để làm xôi, một số loại bánh tại gia đình, hơn nữa thường chỉ dùng nguyên liệu tươi, việc sử dụng trong quy mô công nghiệp bị hạn chế rất nhiều. Trong khi nhu cầu về màu đen dùng cho thực phẩm rất lớn không chỉ trong thực phẩm mà còn trong ngành y học, mỹ phẩm. Các chất màu sử dụng để nhuộm màu đen hiện nay chủ yếu được nhập khẩu từ nước ngoài, giá thành cao, khó chủ động trong sản xuất. Theo kết quả sơ bộ tìm kiếm các kiến thức bản địa về khả năng nhuộm màu đen cho thực phẩm từ thực vật, nhóm nghiên cứu nhận thấy việc nghiên cứu chiết tách chất màu đen từ thực vật là có khả thi.

Vì vậy, tôi tiến hành nghiên cứu đề tài : “Ứng dụng kiến thức bản địa về cây nhuộm màu đen trong chiết tách chất màu sử dụng vào nhuộm màu thực phẩm”. Mục đích của đề tài Sử dụng kiến thức bản địa về nhuộm màu đen của đồng bào dân tộc thiểu số ở một số tỉnh miền núi phía Bắc để ứng dụng trong nghiên cứu chiết tách chất màu đen từ thực vật. Bước đầu xây dựng quy trình chiết tách chất nhuộm màu đen từ thực vật hướng đến sản xuất chất màu đen từ thực vật ở quy mô công nghiệp. Yêu cầu của đề tài Sưu tầm được kiến thức bản địa về cây nhuộm màu đen thực phẩm.

Nghiên cứu được các yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến quá trình chiết tách chất nhuộm màu đen từ thực vật: Lựa chọn được nguyên liệu và dung môi cho quá trình chiết tách chất nhuộm màu đen thực phẩm. Xác định được ảnh hưởng của nguyên liệu đến quá trình chiết tách chất nhuộm màu đen từ thực vật. Xác định được ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu trên dung môi đến quá trình chiết tách chất nhuộm màu đen từ thực vật. Xác định được ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình chiết tách chất nhuộm màu đen từ thực vật.

Xác định được ảnh hưởng của thời gian chiết đến quá trình chiết tách chất nhuộm màu đen từ thực vật. Xác định được ảnh hưởng của số lần chiết tách đến hiệu suất của quá trình chiết tách chất màu đen từ thực vật. Hoàn thiện được quy trình chiết tách chất màu đen từ thực vật ở quy mô phòng thí nghiệm 2 n 3 PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.

Chất màu trong thực phẩm 2.1 Khái niệm chất màu Chất màu thực phẩm là những chất có màu, được sử dụng làm phụ gia thực phẩm, được bổ sung vào trong thực phẩm nhằm tạo ra hoặc cải thiện màu sắc làm tăng tính hấp dẫn cho các sản phẩm thực phẩm.2 Vai trò của chất màu trong thực phẩm Chất màu không có ý nghĩa nhiều về mặt dinh dưỡng nhưng có ý nghĩa rất lớn về mặt cảm quan. Không những thế màu sắc còn có tác dụng sinh lý rõ rệt, màu sắc thích sẽ giúp cơ thể đồng hóa thực phẩm đó dễ dàng hơn. Do vậy trong sản xuất thực phẩm thì chất màu còn có những ý nghĩa quan trọng sau đây: - Giúp phục hồi lại màu sắc tự nhiên của sản phẩm, do chất màu tự nhiên dễ mất đi trong quá trình chế biến, bảo quản. - Gia tăng màu sắc đặc hiệu của thực phẩm có cường độ kém.

- Làm đồng nhất màu sắc của thực phẩm. - Tạo thực phẩm có màu sắc hấp dẫn hơn. - Xác định rõ hay nhấn mạnh cho người tiêu dùng chú ý đến màu tự nhiên ở rất nhiều thực phẩm. - Giúp người tiêu dùng xác định rõ được những thực phẩm đã được xác định theo thói quen tiêu dùng.3 Phân loại chất màu thực phẩm Theo nguồn gốc, cách điều chế chất màu thường được phân chia thành các loại sau: 2.

Chất màu tổng hợp Là các chất màu được tổng hợp từ các hợp chất hóa học khác nhau. Chất màu tổng hợp được nhà sản xuất ưu dùng do cho màu sắc đẹp, giá thành rẻ độ bền cao, lượng dùng ít có thể đạt yêu cầu đặt ra. Tuy nhiên dùng không đúng quy định của bộ y tế có thể gây ra các bệnh nguy hiểm, mức độ an toàn thấp. - Không có độc tính, không gây ung thư - Sản phẩm chuyển hóa của chất màu không phải là những chất có độc tính - Tính đồng nhất cao 60% là màu nguyên chất phần còn lại là chất không độc.

3 n 4 - Chất màu tổng hợp không được chứa các chất sau: Crom, seleni,urani(các chất được xem là gây ung thư) một vài chất thuộc nhóm carbua hydro và đa vòng (các chất thường gây ung thư) thủy ngân, cadimi những chất độc. Ưu điểm nổi bật nhất của chất màu tổng hợp là độ bền màu, đa dạng về màu sắc và chủng loại (như: màu vàng, màu đỏ, màu xanh, màu đen.) rẻ, lượng sử dụng ít, có thể phối nhiều màu đa dạng. Nhược điểm là phần lớn các chất màu tổng hợp đều có thể gây ung thư và có tác động không tốt đối với con người nên khi sử dụng phải tuân theo sự chỉ dẫn trong tài liệu kỹ thuật. Điều này đã được các nhà khoa học chứng minh từ năm 1979.[33] Ứng dụng: Nhóm chất màu hữu cơ tổng hợp được sử dụng trong phạm vi tương đối hẹp, thường được sử dụng sản xuất bánh kẹo và sản xuất thứ nước uống không có rượu, sản xuất đồ hộp chủ yếu là đồ hộp rau quả.

*Một số nhóm chất màu tổng hợp thường dùng trong thực phẩm + Nhóm chất màu Quinolein vàng: thường được dùng nhiều trong sản xuất bánh kẹo, mứt, đồ uống, rượu, vỏ ngoài phomat, vỏ ngoài thịt chín, liều ăn vào chấp nhận được (ADI) 0 – 2,5 mg/kg thể trọng/ngày.[33] + Nhóm chất màu Amaranth đỏ: chất màu đỏ tổng hợp amaranth có kí hiệu quốc tế là E123 dùng trong chế biến tôm đóng hộp, cá muối, nước quả .liều ăn vào hàng ngày chấp nhận được(ADI) 0- 0,5 mg/kg thể trọng/ ngày. + Nhóm chất màu xanh: brillantblue FCF dùng trong dưa chuột dầm với mức quy định là 300mg/kg, có thể dùng một mình hay kết hợp với màu khác liều ăn vào hàng ngày chấp nhận được (ADI) 0- 0,5 mg/kg thể trọng/ ngày + Nhóm chất màu đen: màu đen sáng BN được kí hiệu E151 được dùng để trang trí thực phẩm.2 Chất màu tự nhiên Chất màu tự nhiên là các loại màu được chiết tách từ động vật, thực vật hay từ chất khoáng. Hợp chất màu này dễ bị phân hủy và mất đi trong quá trình chế biến thực phẩm. Chất màu tự nhiên có độ bền kém, màu dễ mất do các yếu tố: ánh sáng, nhiệt độ, CO2 nồng độ cao, emzym, acid, kiềm, oxy…Sử dụng với lượng lớn mới đáp ứng đủ yêu cầu sản xuất, giá thành cao.

Do có các thành phần khác chúng có mùi, vị gần 4 n 5 giống với nguyên liệu ban đầu dùng tách chiết chất màu. Đặc trưng của chất màu tự nhiên là có độ an toàn cao, không gây độc cho người sử dụng thực phẩm nên được ưa chuộng hơn. Các nhóm chất màu thường gặp trong thực vật bao gồm: + Chlorophylle diệp lục hay mà xanh lá cây + Carotenoidoids có trong lục lạp cho màu từ vàng đến đỏ + Flavonoit có trong không bào có màu đỏ, xanh, vàng Màu tự nhiên giúp các món ăn trở nên bắt mắt về mặt thẩm mỹ, ngoài ra nó còn là nguồn cung cấp các chất dinh dưỡng có lợi trong cơ thể, có tác dụng chống ôxy hóa, kháng viêm, hỗ trợ ngăn ngừa ung thư đường tiêu hóa đều có những thành phần tự nhiên có lợi cho sức khỏe.