ĐẶT VẤN ĐỀ Ngày nay khi cuộc sống con ngƣời ngày càng phát triển thì nhu cầu về ăn, mặc, ở… của mọi ngƣời cũng ngày càng gia tăng. Trong các món ăn hàng ngày, ngoài sự ngon miệng, thì ngƣời tiêu dùng còn yêu cầu các sản phẩm thực phẩm của mình phải có màu sắc hấp dẫn, giàu giá trị dinh dƣỡng và an toàn. Vì thế nhiều nhà sản xuất đã tìm tòi nghiên cứu các chất màu thực phẩm an toàn để đáp ứng nhu cầu của ngƣời tiêu dùng hiện nay. Chất màu trong thực phẩm gồm 2 loại: chất màu tổng hợp và chất màu có nguồn gốc từ thiên nhiên.
Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng chất màu tổng hợp có nhiều tác dụng phụ có hại cho sức khỏe nhƣ gây ngộ độc và các biến chứng gây ung thƣ…Bên cạnh đó, các chất màu chiết xuất từ thiên nhiên có chứa nhiều hoạt chất sinh học có lợi cho sức khỏe con ngƣời, giúp phòng chống nhiều bệnh tật và tăng cƣờng sức đề kháng của cơ thể. Vì thế, việc sử dụng các chất màu tự nhiên ngày càng đƣợc ƣa chuộng hơn và đang dần thay thế cho các chất màu tổng hợp từ hóa học. Tuy nhiên các chất màu chiết xuất từ thiên nhiên hiện nay còn rất ít và đang trong giai đoạn nghiên cứu để tìm ra phƣơng pháp chiết tách hiệu quả. Anthocyanin là hợp chất màu hữu cơ thiên nhiên, thuộc nhóm flavonoid, hiện diện trong một số rau quả, chúng còn đƣợc dùng nhiều trong thực phẩm, thay thế cho các sản phẩm màu cấm sử dụng, có màu tƣơi sáng, đặc biệt là vùng đỏ, tan trong nƣớc, điều này làm đơn giản việc phối hợp chúng trong sản phẩm thực phẩm.
Ngoài ra, anthocyanin còn là hợp chất có nhiều hoạt tính sinh học quí báu nhƣ: chống lão hóa, hoặc chống oxy hóa các sản phẩm thực phẩm, hạn chế sự suy giảm sức đề kháng, chống viêm, hạn chế sự phát triển của các tế bào ung thƣ, chống các tia phóng xạ. -1- Chất màu anthocyanin tồn tại trong hầu hết các thực vật bậc cao và đƣợc tìm thấy trong một số loại rau, hoa, quả, hạt có màu từ đỏ đến tím nhƣ: quả nho, quả dâu, bắp cải tím, khoai lang tím, lá tía tô, đậu đen, gạo nếp than, gạo đỏ… Vì vậy, đƣợc sự phân công của Bộ môn Công nghệ Hoá học trƣờng Đại học Tôn Đức Thắng TP.HCM, dƣới sự hƣớng dẫn của TS. Lê Thị Hồng Nhan - giảng viên trƣờng Đại học Bách Khoa TP.HCM, tôi xin thực hiện đề tài “NGHIÊN CỨU TÁCH CHẤT MÀU TỪ KHOAI LANG TÍM NHẬT”. MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI Xây dựng quy trình trích ly anthocyanin từ khoai lang tím trong hai hệ dung môi là nƣớc và cồn, ứng dụng để sản xuất phẩm màu thực phẩm và hạn chế tác động đến môi trƣờng.
Tập trung nghiên cứu vào các nội dung sau: − Khảo sát dạng nguyên liệu từ khoai lang tím Nhật để trích ly anthocyanin. − Khảo sát quá trình trích ly bột anthocyanin từ khoai lang tím Nhật bằng hai dung môi nƣớc và cồn. − Khảo sát độ bền màu của bột anthocyanin trong các điều kiện bảo quản khác nhau. − Xác định độ tan của bột màu anthocyanin trong các dung môi khác nhau từ không phân cực đến phân cực.
− Kiểm tra hoạt tính kháng oxy hóa của bột anthocyanin từ khoai lang tím. − Xác định độ tro của bột khoai lang tím và bột màu anthocyanin. − Xác định hàm lƣợng kim loại nặng và hàm lƣợng muối có trong bột màu. YÊU CẦU ĐỀ TÀI − Tìm đƣợc các điều kiện thích hợp cho quá trình trích ly anthocyanin.
− Chiết tách đƣợc chất màu anthocyanin từ khoai lang tím để cung cấp chất màu thực phẩm tự nhiên cho thị trƣờng. -2- − Kiểm tra các chỉ tiêu và các yếu tố trong bột màu để xác định đƣợc mẫu bột màu an toàn trong thực phẩm. − Xác định độ tan của bột màu anthocyanin trong các dung môi khác nhau để có những ứng dụng cụ thể. Những kết quả thí nghiệm thu đƣợc hy vọng có thể ứng dụng đƣợc trong công nghiệp thực phẩm và mở ra một hƣớng nghiên cứu mới về bột màu anthocyanin từ khoai lang tím Nhật Bản.
-3- Chƣơng 2: TỔNG QUAN 2. Khái quát về khoai lang tím Nhật Hình 2. 1: Khoai lang tím (Ipomoea Batatas (L) Poir.) Khoai lang tím có tên khoa học là Ipomoea Batatas (L) Poir. Khoai lang tím là cây hoa màu lƣơng thực ăn củ và lấy dây lá, thân mọc bò, dài 2-3m, trồng hàng năm.
Lá có nhiều hình, thƣờng hình tim xẻ 3 thùy có cuống dài. Hoa màu tím nhạt hay trắng, mọc thành xim ít hoa ở đầu cành. Rất ít khi thấy quả và hạt [4]. Củ hình thoi do rễ phồng lên, chứa tinh bột và đƣờng, vỏ củ màu tím, thịt củ tím.
2: Củ Khoai lang tím Nhật. Khoai lang tím không chịu đƣợc sƣơng giá. Nó phát triển tốt nhất ở nhiệt độ trung bình khoảng 24 °C. Phụ thuộc vào giống cây trồng và các điều kiện khác, các rễ củ sẽ phát triển đầy đủ trong vòng từ 2 đến 9 tháng.
Với sự chăm sóc cẩn thận, các giống ngắn ngày có thể trồng nhƣ cây một năm để cho thu hoạch vào mùa hè tại các khu vực có khí hậu ôn đới. Chúng đƣợc nhân giống chủ yếu bằng các đoạn thân (dây khoai lang) hay rễ hoặc bằng các rễ bất định mọc ra từ các rễ củ trong khi lƣu giữ bảo quản. Trong các điều kiện tối ƣu với 85-90 % độ ẩm tƣơng đối ở 13-16 °C, các củ khoai lang có thể giữ đƣợc trong vòng 6 tháng. Nhiệt độ thấp hoặc cao hơn đều nhanh chóng làm hỏng củ.
Nguồn gốc và phân bố Khoai lang có nguồn gốc từ khu vực nhiệt đới Châu Mỹ. Ngày nay, khoai lang đƣợc trồng rộng khắp trong các khu vực nhiệt đới và ôn đới ấm với lƣợng nƣớc đủ để hỗ trợ sự phát triển của nó. Tại Việt Nam, theo số liệu thống kê, Vĩnh Long là địa phƣơng có diện tích trồng khoai lang nhiều nhất vùng Đồng bằng sông Cửu Long và diện tích này có xu hƣớng tăng theo từng năm. Năm 2011, Vĩnh Long có khoảng 8.500 ha trồng khoai lang, 8 tháng đầu năm 2012, tỉnh có gần 9.800 ha trồng khoai lang (riêng huyện Bình Tân trồng hơn 9.
Thành phần dinh dƣỡng Khoai lang tím chứa chất chống oxy hóa giúp ngăn ngừa bệnh tật nhƣ bệnh tim mạch và ung thƣ, giúp tăng miễn dịch, chống viêm, giúp da và xƣơng khỏe mạnh [28]. Khoai lang tím có hàm lƣợng dinh dƣỡng cao trong số các loại thực phẩm có màu tím khác. Khoai lang tím chứa nhiều chất chống oxy hóa từ anthocyanin và các hợp chất polyphenolic. Ngoài ra, khoai lang tím còn chứa nhiều chất xơ, calci, sắt, phức carbohydrate, chứa rất ít chất béo và natri [28].
1: Giá trị dinh dưỡng trong khoai lang tím cung cấp tương ứng với nhu cầu dinh dưỡng hàng ngày (%DV) [28] Tổng trong 1 phần Calories: 130 Calori từ chất béo Giá trị cần cho mỗi ngày (%) Chất béo tổng 0 g 0% Chất béo bão hòa 0 g 0% Cholesterol 0 g 0% Khoáng Na 0 mg 0% Carbohydrat tổng 29 g 10% Chất xơ 4 g 16% Đƣờng 4 g Protein 2 g 4% Vitamin A <2% Vitamin C 20% Calcium 4% Iron 6% -6- Carbohydrate Do trong thành phần có nhiều phức carbohydrates nên khoai lang có thể giúp kiểm soát trọng lƣợng cơ thể [7]. Khoáng chất Khoai lang tím đƣợc đánh giá là nguồn thực phẩm dồi dào khoáng chất nhƣ Canxi (Ca), Sắt (Fe), Magie (Mg), Mangan (Mn), Đồng (Cu)… Sắt giúp vận chuyển oxy vào máu. Đồng duy trì hệ thống tim mạch và hệ thần kinh. Mangan giúp phá vỡ các vitamin B1 và vitamin E, nó cũng làm phá vỡ các acid amin dƣ thừa và sản sinh năng lƣợng bằng cách phá vỡ chất béo và cholesterol [25].
Protein Những nghiên cứu mới đã khám phá rằng có những loại protein trong khoai lang có khả năng chống oxy hóa rất cao. Những protein này chứa khoảng một phần ba lƣợng chất chống ôxy hóa quan trọng nhất có trong cơ thể là glutathione [7]. Polyphenol Những nghiên cứu gần đây cho biết, khoai lang tím có polyphenol chứa anthocyamin (đặc biệt là peonidins và cyanidins) có tác dụng kháng oxy hoá rất mạnh, có khả năng kiềm chế đột biến của tế bào ung thƣ, có tác dụng ngăn ngừa ung thƣ, hạ huyết áp, phòng ngừa bệnh tim mạch, có công năng làm đẹp và thông tiện. Trong một nghiên cứu cho thấy, tác dụng kháng oxy hóa trong khoai lang tím cao gấp 3.2 lần so với một loại blueberry [8, 30].
Chất xơ Chất xơ có trong khoai lang giúp phòng ngừa bệnh táo bón và kiểm soát nồng độ axít trong dạ dày nên cũng góp phần làm giảm các cơn đau và viêm loét dạ dày. Các nghiên cứu cho thấy chất xơ có tác dụng làm sạch các kim loại nặng trong bộ máy tiêu hóa nhƣ Asen và thủy ngân. Lƣợng chất xơ hòa tan có trong khoai lang còn hỗ trợ việc hạ thấp lƣợng đƣờng và cholesterol trong máu [3]. Nguồn chất xơ phong phú có trong khoai lang cũng có tác dụng tốt cho bệnh nhân tiểu đƣờng, vì chất xơ có tác dụng làm giảm nồng độ đƣờng huyết bằng cách -7- làm giảm tốc độ của thực phẩm bị chuyển hóa thành glucose để đƣợc hấp thu vào máu [7].
Vitamin Khoai lang tím giàu vitamin A, vitamin B1, vitamin C, vitamin PP, vitamin B6, vitamin E. Trong đó, vitamin C chiếm hàm lƣợng cao nhất. Nhờ chứa hàm lƣợng cao vitamin A và C, khoai lang có thể ngăn ngừa sự tổn thƣơng tế bào, chống lại những gốc tự do trong cơ thể. Sự hình thành các gốc tự do đƣợc xem là nguyên nhân dẫn đến các bệnh nhƣ xơ cứng mạch máu, tiểu đƣờng, tim mạch, ung thƣ… Vitamin A giúp cho đôi mắt, da và tóc khỏe mạnh.
Vitamin C làm tăng khả năng miễn dịch, làm lành các vết thƣơng, ngăn cản sự tổn thƣơng tế bào, giúp răng và nƣớu chắc khỏe. Vitamin E duy trì sự tuần hoàn máu, cải thiện khả năng làm lành vết thƣơng và làm giảm các hội chứng tiền mãn kinh ở phụ nữ [7, 25]. Khoai lang chứa một hàm lƣợng cao vitamin B6, là cần thiết để chuyển đổi homocysteine, một sản phẩm trong tiến trình tạo ra acid amin quan trọng trong các tế bào gọi là methylation thành các phân tử không gây hại. Khi homocysteine cao có liên quan làm tăng nguy cơ đau tim và đột quỵ.
Vitamin B6 còn giúp chuyển protein thành năng lƣợng và cải thiện chức năng của não [25, 27]. Thành phần Folate có trong khoai lang tím rất cần thiết cho những phụ nữ có thai. Thiếu Folate có thể dẫn đến sự phát triển bất bình thƣờng của thai nhi. Vai trò của Khoai lang tím Nhật Khoai lang tím là loại thực phẩm khá phổ biến.