Anthocyanin và những nguyên liệu chứa anthocyanin

u được đun nóng tại 450C trong trường hợp có Oxygen hoặc Nitrogen Đến năm 1972, Adams nghiên cứu thấy rằng ở ph = 2 – 4 ít ảnh hưởng đến sự phân hủy của Anthocyanin trong suốt quá trình gia nhiệt khi không có O2. Khi có mặt O2 thì Anthocyanin bị biến tính mạnh ở ph trên cấu trúc của chúng cùng với độ bền màu thay đổi với sự thay đổi ph. 7.3. Nhiệt độ: Trong quá trình chế biến và bảo quản thực phẩm, Anthocyanin dễ dàng bị biến tính dưới tác dụng của nhiệt độ (Markakis 1974). Hình 6: Sự biến tính của Anthocyanin 3,5 – di Glucoside tại pH 3,7 Khi một cấu trúc của anthocyanin bền với sự gia tăng của pH thì nó cũng bền với sự gia tăng của nhiệt độ. Sự hydroxyl hóa các aglycone làm giảm tính bền của anthocyanin, trong khi sự methxyl hóa, glycosyl hóa, acyl hóa sẽ cho kết quả ngược lại. Ví dụ: Anthocyanin 3- glycoside có độ bền nhiệt lớn nhất tại pH = 1.8 - 2.0 với sự có mặt của oxy trong khi anthocyanidin 3,5-diglycoside có độ bền nhiệt lớn nhất tại pH = 4.0 – 5.0 Cơ chế của sự phân hủy nhiệt xảy ra không những phụ thuộc vào nhiệt độ mà còn phụ thuộc vào bản thân anthocyanin đó. Drazdina cho rằng coumarin glycoside là sản phẩm phân hủy phổ biến của anthocyanin 3,5 – diglycoside và cơ chế của sự phân hủy là: đầu tiên, cation flavylium chuyển thành dạng quinônidal base, tiếp theo là hình thành nhiều dạng sản phẩm trung gian và cuối cùng thu đựơc dẫn xuất coumarin và thành phần tương ứng với vòng B của anthocyanidin, Sự biến tính này không những được xúc tiến bởi nhiệt độ mà còn bị ảnh hưởng bởi oxy. Anthocyanidin 3 – glycoside thì không hình thành những dẫn xuất coumrin mà bước đầu tiên của sự phân hủy bao gồm sự chuyển hóa của dạng carbinol pseudobase không màu, sau đó là sự mở vòng pyrylium để hình thành dạng chalcone trước khi thủy phân liên kết glycoside. Adams cho rằng, các anthocyanidin 3-glycoside khi được nung nóng ở pH = 2.0 – 4.0 đầu tiên sẽ bị thủy phân liên kết glycoside (ở 100oC) sau đó là sự biến đổi aglycone thành chalcone. Sự biến tính hơn nữa dẫn đến hình thành dạng sản phẩm màu nâu đặc biệt là với sự có mặt của oxy. Khi đun nóng lâu dài các anthocyanin có thể bị phân huỷ và mất màu, đặc biệt là các anthocyanin của dây tây, anh đào, củ cải. Ngược lại các anthocyanin của phúc bồn tử đen cũng trong điều kiện đó lại không bị thay đổi.Nhìn chung khi gia nhiệt, các chất màu đỏ dễ dàng bị phân huỷ, còn các chất màu vàng thì khó hơn. 7.4. Oxy: Oxy và nhiệt độ được xem là những tác nhân đặc trưng xúc tiến sự phân hủy của anthocyanin, do đó mà sinh ra những dạng sản phẩm không màu hoặc màu nâu. Chính sự oxy hóa trực tiếp dạng carbinol pseudobase đã gây ra sự kết tủa và đóng váng trong nước trái cây. Trong quá trình đun nóng các anthocyanin bị oxy hóa mãnh liệt. Oxy và nhiệt độ là những tác nhân xúc tiến đặc biệt nhất trong nước ép của blueberry, cherry (anh đào), currant, nho, raspberry và dâu. Lượng anthocyanin còn lại của dâu sẽ lớn hơn khi đóng chai dưới điều kiện chân không hoặc nitrogen (Baravingas và Cain, 1965). Độ bền của các pigment của nho còn được sử dụng như là chất màu ở nước giải khát được tăng lên khi đóng hộp với nitrogen. 7.5. Enzyme Nhiều enzyme nội sinh trong tế bào của cây có khả năng làm mất màu anthocyanin. Những enzyme này được gọi chung là anthocyanase. Dựa vào đăc tính của các enzyme mà người ta phân làm 2 nhóm; Glycosidase và polyphenol oxidase (PPO). Các enzyme này thu được từ nấm (fugal). Glycosidase: là enzyme thủy phân liên kết glycoside của anthocyanin tạo ra đường tự do và aglycone này kém bền hơn rất nhiều và mất màu rất nhanh khi có mặt của catecol(Huang 1955). Polyphenol oxidase (PPO): tác dụng lên anthocyanin với sự có mặt của O-diphenol thông qua cơ chế oxy hóa kết hợp. Theo Gromeck và Markakis, sự thêm vào glycosidase và PPO xúc tác cho quá trình peroxide hóa phân hủy anthocyanin. Hình 7: Sự biến tính anthocyanin với phản ứng oxy hoá catechol Peng và Markakis đã đề nghị một cơ chế mà trong đó O-quinine được tạo thành bởi sự oxy hóa anthocyanin. Blom phân lập được enzyme anthocyanin-glycosidase từ Aspergillus Niger và chỉ ra ảnh hưởng của nó trong quá trình thủy phân liên kết glycoside của anthocyanin. PPO là enzyme có ảnh hưởng yếu lên anthocyanin dạng quinonoidal base dễ bị thủy phân bởi PPO hơn dạng cation flavylium. Tốc độ phân hủy bởi PPO phụ thuộc vào sự thay thế mô hình của vòng B và mức độ glycosyl hóa. 7.6. Ánh sáng Các anthocyanin thường không bền khi tiếp xúc với tia tử ngoại, ánh sáng thấy được, và các nguồn pháp xạ khác. Ánh sáng có 2 ảnh hưởng đến anthocyanin: Tăng cường cho quá trình sinh tổng hợp. Xúc tiến sự biến tính của chúng. Năm 1964, Siegenman cho rằng những quả táo giống đỏ sẽ chuyển sang màu xanh khi để trong bóng tối. Năm 1968 Vanburen và các cộng sự tường trình rằng các diglucoside được acyl hóa và methyl hóa thì các Anthocyanin trong rượu bền nhất khi để ngoài ánh sáng, các diglucoside không bị acyl hóa là ít bền hơn và monoglucoside là kém bền nhất, năm 1975 Palamidis và Markakis đã tìm thấy rằng ánh sáng thúc đẩy quá trình phân hủy anthocyanin trong nước giải khát có CO2 được phối màu với anthocyanin từ xác nho. Macccarone và cộng sự đã nghiên cứu sự quang hóa của anthocyanin và chỉ ra rằng , anthocyanin diglycosyl hóa tại vị trí C-3 và C-5 là bền hơn các anthocyanin mono glycoyl hóa tại vị trí C-3 đồng thời chúng bền hơn so với các aglycone tương ứng. 7.7. Đường và các sản phẩm biến tính của chúng: Ở nồng độ 100 ppm, đường và các sản phẩm phân hủy của chúng có tác dụng thúc đẩy sự phân hủy các anthocyanin, trong đó fructose, arabinose, lactose và sorbose có khả năng phân hủy anthocyanin mạnh hơn glucose, sucrose, và maltose. Tốc độ phân hủy của anthocyanin liên quan đến tốc độ phân hủy của đường. Các sản phẩm phân hủy của đường gồm có: furfura l,5–hydroxymethyl furfural và acctaldehyde thu được từ phản ứng Mailard hoặc từ sự oxy hóa của acid ascorbic, polyuronic hoặc ở bản thân các anthocyanin. Những sản phẩm phân hủy này dễ dàng ngưng tụ với các anthocyanin hình thành những hợp chất phức tạp có màu nâu sẫm. Sự phân hủy anthocyanin với sự có mặt của furfural và HMF trực tiếp phụ thuộc vào nhiệt độ và được thấy rõ nhất là trong nước trái cây sự có mặt của nó làm tăng thêm hiệu quả phân hủy của tất cả các loại đuờng và các dẫn xuất của chúng. Hình 8: Phản ứng ngưng tụ của a) Cyanidin và furfural b) Cyanidin ketobase và furfural 7.8. Các ion kim loại: Một số ion kim loại đa hóa trị có thể tương tác với các anthocyanin có nhóm OH ở vị trí ortho gây ra hiệu ứng sâu màu (bathocromic). Hiện tượng này xảy ra khi kim loại tiếp xúc với anthocyanin trong quá trình chế biến rau quả hoặc sự cho thêm các muối kim loại vào trong thực phầm. Sistrunk và Cash đã chứng minh rằng có thể bền hóa màu của dịch trích dâu bằng cách thêm vào đó muối thiếc. Francis (1977) công bố rằng, các ion Ca, Fe, Al tạo thêm sự bảo vệ cho anthocyanin của nước ép trái mận việt quất (cranberry), nhưng sự biến đổi màu xảy ra là do sự tạo phức giữa ion kim loại và tannin, kết quả sau cùng là không có lợi. Trong công nghiệp đồ hộp, sự mất màu của những trái cây có chứa anthocyanin là do có phản ứng với thiếc của đổ hộp (Culpepper và caldwell, 1972). Trong phản ứng với thiếc, anthocyanin đóng vai trò như chất khử cực catod hoặc anod. Chất khử cực catod có thể bị khử bởi hydro mới sinh từ phản ứng giữa kim loại và acid, còn chất khử cực anod thường là các anthocyanin có ít nhất 2 nhóm hydroxyl ở vị trí ortho. 7.9. Sunphurdioxide (SO2) Các anthocyanin thường bị mất màu khi có mặt của SO2. Hiện tượng này thường xảy ra trong quá trình xử lý các sản phẩm thực phẩm có chứa anthocyanin bằng SO2. Quá trình khử này có thể là thuận nghịch hoặc bất thuận nghịch. Trái cây và nước quả được xử lý bằng một lượng trung bình SO2 (500 – 2000 ppm), làm mất màu các anthocynin của chúng trước khi chế biến, hơn nữa, chúng được desunfit hóa và màu anthocyanin được phục hồi. Jurd đã đề nghị sơ đồ phản ứng thuận nghịch giữa SO2 và anthocyanin trong đó, dạng có màu flavylium phản ứng với ion bisulphate tạo thành chromene-2-(hoặc 4)- sulphonic acid. Hình 9: Sơ đồ Jurd đối với phản ứng thuận nghịch giữa SO2 và anthocyanin SO2 ở nồng độ rất thấp (khoảng 30 ppm) có thể ức chế sự biến tính do enzyme của anthocyanin trong quả anh đào nhưng không làm mất màu chúng (Goodman và Markakis, 1965 ). Sự tẩy màu bất thuận nghịch xảy ra trong quá trình tẩy quả với lượng lớn SO2 (0.8 – 1.5%) và soda (0.4 – 1.0%) được dùng trong quá trình tẩy quả. Phản ứng bất thuận nghịch này chưa được biết hoàn toàn. 7.10. Acid ascorbic Nhiều nhà khảo sát (Beatic và cộng sự 1943; Pederson và cộng sự 1947; Kertesz 1952; Meschter 1953; Markakis và cộng sự 1957; Starr và Francis 1968) quan sát sự biến mất đồng thời của acid ascorbic và anthocyanin trong nước trái cây tồn trữ và đề nghị một tương tác có thể có giữa 2 hợp chất này. Acid ascorbic hiện diện trong hầu hết các sản phẩm trái cây,vitamin này bị oxy hóa tạo thành H2O2 và chính H2O2 làm mất màu anthocyanin. Hình 10: Sự chuyển hoá malvin thành malvone bởi H2 O2 tạo thành từ sự oxy hoá vitamin C Shrikhande và Francis đã tìm thây rằng các ion đồng xúc tiến và các flavonoid làm giảm sự phân hủy của cả hai acid ascorbic và anthocyanin. Những sản phẩm không màu. Acid dehyroascorbic cũng có thể làm mât màu anthocyanin nhưng tại tốc độ thấp hơn acid ascorbic. Hình 11: Fla-2-ene được tạo thành từ phản ứng giữa vitamin C và anthocyanin 8. Khả năng ứng dụng và các nguồn nguyên liệu trong sản xuất Anthocyanin hiện nay: Chất màu Anthocyanin (E163) đã được cho phép sử dụng rộng rãi trong các loại thực phẩm như đồ uống (30 – 40 ppm), mứt trái cây (20 – 60 ppm), bánh kẹo (chewing gum, kẹo cứng, kẹo mềm), yoghurt, các sản phẩm tráng miệng hay các loại bột hòa tan uống liền. Thông thường, hàm lượng cho phép sử dụng của Anthocyanin không bị giới hạn và chủ yếu phụ thuộc vào từng quy trình sản xuất. Hiện nay, để đảm bảo sức khỏe người tiêu dùng ngày càng quan tâm đến việc sử dụng các chất màu tự nhiên hơn là sử dụng các chất màu tổng hợp, vốn có thể gây những tác dụng xấu về sức khỏe cho người sử dụng. Rất nhiều loại dịch trích từ các loại rau và trái có màu sắc tạo bởi các Anthocyanin đã đươc sử dụng để tạo màu cho thực phẩm. Tuy nhiên, các nguồn nguyên liệu được lựa chọn để sản xuất Anthocyanin thường bị giới hạn bởi năng suất thu nhận và giá trị kinh tế. Một trong những nguồn thu nhận Anthocyanin có hiệu quả nhất hiện nay là các nguồn mà trong đó Anthocyanin đóng vai trò là một phụ phẩm của quá trình sản xuất các sản phẩm có giá trị cao hơn; ví dụ như Anthocyanin từ bã nho ép, bã dâu tằm, hay từ quá trình sản xuất chất tạo ngọt tự nhiên Miraculin ở quả Miracle. Trong đó, bã nho chính là nguồn nguyên liệu thu nhận Anthocyanin có hiệu quả kinh tế và dễ kiếm nhất. Nho là loại trái cây có sản lượng thu hoạch hằng năm cao nhất so với tất cả các loại trái cây khác. Quá trình sản xuất rượu vang và nước ép từ nho đã tạo ra một lượng lớn phụ phẩm là bã nho. Trong bã nho, các chất màu Anthocyanin chính là những thành phần có giá trị và có tiềm năng khai thác nhiều nhất. Màu Anthocyanin dạng bột sấy phun hay dạng dịch lỏng cô đặc từ nho đã được đưa ra thị trường từ nhiều năm với tên thương mại là Enocolor và đã được giới thiệu sử dụng trong thực phẩm và mỹ phẩm. Các nguồn thu nhận phổ biến khác như: bắp cải tím, gạo nếp than, củ cải đỏ (red radish), khoai lang tím, carrot (black carrot), quả anh đào, blackberry và elderberry. Trong đó, các nguồn như củ cải đỏ, khoai lang tím, bắp cải tím cung cấp hàm lượng các Anthocyanin được acyl hóa cao hơn, do đó độ bền màu của các dịch trích này cũng cao hơn. Hiện nay, xu hướng nghiên cứu chính đang tập trung vào việc khai thác các Anthocyanin được acyl hóa có màu sắc, độ bền nhiệt, áng sáng, pH, SO2 tốt hơn cùng với sự phát triển các kỹ thuật nuôi cấy mô, tề bào để có thể nâng cao khả năng ứng dụng của chất màu Anthocyanin trong thực phẩm. 9. Vai trò của các hơp chất Anthocyanin: 9.1. Đối với thực vật: Trong giới thực vật, chlorophyll là loại chất màu chiếm ưu thế và đóng một vai trò rất quan trọng trong quá trình quang hợp. Sự xuất hiện của các chất màu khác, không phải màu xanh (Anthocyanin, Carotenoid), thường nhằm mục đích chính là tạo ra sự tương phản, thu hút các loài động vật, tạo điều kiện cho quá trình thụ phấn và phát tán hạt giống của cây. Các nghiên cứu mới đây đã chứng minh được rằng các Anthocyanin giúp che chở các diệp lạp, bảo vệ các diệp lạp chống lại cường độ ánh sáng cao, giúp ngăn sự ức chế quá trình quang hợp. Chalker-Scott (1999) đã đề ra 3 vai trò chính của Anthocyanin trong thực vật gồm:  Hấp thụ các tia bức xạ  Vận chuyển các monosaccharide  Điều chỉnh áp suất thẩm thấu trong các giai đoạn khô hạn và nhiệt độ thấp. Ngoài ra, người ta còn phát hiện ở Anthocyanin một số vai trò khác như: Hale và cộng sự (2001, 2002) thấy rằng khi hàm lượng chất màu tăng thì khả năng tích tụ molybden và tungsten ở loài Brassica sp. (Bắp cải) cũng tăng; hay ở các mô có chứa Anthocyanin, khả năng bị tấn công bởi nấm mốc giảm đi (Coley và Aide,1989). Theo Gould, McKelvie và Markham (2002) Anthocyanin tích tụ trong tế bào là do kết quả của sư tổn thương cơ học hay do thiếu hụt phosphoros hoặc nitrogen (Chalker-Scott,1999). Nói chung, người ta tin rằng Anthocyanin có khả năng tăng cường phản ứng chống oxy hóa của tế bào đối với các yếu tố gây stress. 9.2. Đối với sức khỏe con người: Ngoài những vai trò sinh lý đối với thực vật, các hợp chất Anthocyanin còn được chứng minh là mang lại nhiều ích lợi về sức khỏe cho con người. Các hợp chất Anthocyanin được hấp thu vào trong dạ dày ở dạng phân tử (Passamonti, Vrhovsek và Mattivi, 2002) hoặc có thể được hỗ trợ bởi một cơ chế vận chuyển qua mật. Ngoài ra, phân tử Anthocyanin cũng không bị biến đổi dưới tác dụng của hệ vi khuẩn trong ruột non. Vì thế, phân tử Anthocyanin cũng không thay đổi trong huyết tương và nước tiểu. Các nghiên cứu gần đây cho thấy các Anthocyanin chỉ được hấp thu ở mức độ rất thấp, chỉ khoảng 0,016% đến 0,11% lượng tiêu thụ ở người. Mặc dù chỉ được cơ thể hấp thu một lượng rất nhỏ, các phân tử Anthocyanin sau khi được chuyển hóa có thể biểu hiện những hoạt tính như chống ung thư, chống xơ vữa động mạch, chống viêm, giảm mức độ thẩm thấu, độ vỡ của mao mạch, ức chế sự đông tụ của các tiểu huyết cầu và thúc đẩy sự tạo thành cytokine từ đó điều hòa các phản ứng miễn dịch. Tất cả những hoạt tính này đều dựa trên khả năng chống oxy hóa của các Anthocyanin. Cũng nhờ khả năng này, các hợp chất Anthocyanin còn giúp bảo vệ màng dạ dày chống lại những thương tổn do sự oxy hóa, vì vậy hoãn lại giai đoạn đầu của bệnh ung thư dạ dày, ung thư ruột và ruột kế. Hoạt tính và thành phần của hệ vi khuẩn đường ruột có thể bị thay đổi sau khi dùng các dịch trích từ các loại quả mọng (berry) có chứa các hợp chất flavonoid gồm cả Anthocyanin. Một số hoạt tính sinh học của cyanidin-3-glucoside: Giảm khả năng bị oxy hóa của LDL Bảo vệ hồng cầu khỏi các tác động của sự oxy hóa. Giảm sự phân tách DNA. Ức chế độc tính của các đại thực bào bằng cách giảm hàm lượng NO. Ngăn chặn tác hại của tia UV trong liposome. Kháng viêm. Chống các bệnh tim mạch. Ức chế sự tác động và phát triển của các tế bào ung thư. 9.2.1. Hoạt tính chống oxy hóa: Sự oxy hóa và sức khỏe con người: Sự tạo thành quá mức các gốc tự do có thể làm vượt quá khẳ năng chống oxy hóa của các enzyme như glutathione peroxidase, catalase, superoxide dismutase, và các hợp chất chống oxy hóa như glutathione, tocopherol hay acid ascorbic. Hậu quả là các protein, lipid và DNA sẽ là mục tiêu tấn công của các gốc tự do, làm tổn thương đến các enzyme, màng tế bào và các vật chất di truyền. Các gốc tự do và các nhóm oxy hoạt động có liên quan đến một số rối loạn thần kinh trong cơ thể. Ngoài ra, sự oxy hóa các lipoprotein tỉ trọng thấp là nguyên nhân chính thúc đẩy cho các chứng bệnh tim mạch vành và bệnh xơ vữa động mạch. Tuy nhiên,tế bào cũng có những hệ enzyme và các chất chống oxy hóa giúp chống lại những tác động xấu bởi các gốc tự do. Các chất chống oxy hóa tự nhiên có trong thực phẩm (như α – tocopherol và acid ascorbic) cũng có thể vai trò quan trọng giúp ngăn chặn sư hình thành các gốc tự do. Một số cơ chế chống oxy hóa của Anthocyanin: Sự thiếu electron tự nhiên của các phân tử Anthocyanin giúp cho các hợp chất này đặc biệt hoạt động. Một số cơ chế chống oxy hóa của Anthocyanin có được từ các nghiên cứu như: Ngăn chặn các gốc hoạt động bằng cách cho hydro. Chelate các ion kim loại xúc tác cho các phản ứng oxy hóa Liên kết với các protein, tạo phức chất bền. Phản ứng thế vào 2 nhóm hydroxy nằm ở vị trí ortho trong vòng B của Anthocyanin và cyanidin đóng vai trò quan trọng giúp ổn định các gốc tự do. Ngoài ra, nhóm ortho- dihydroxy này còn có khả năng chelate các ion kim loại và từ đó ngăn chặn sự peroxy hóa lipid. Tsuda và cộng sự đã tìm cách giải thích cơ chế chống oxy hóa của Cyanidin-3- glucoside (C3G) bằng cách cho phản ứng với gốc alkylperoxyl. Dựa trên sản phẩm của phản ứng, các tác giả cho rằng C3G chống oxy hóa theo cơ chế khác với alpha-tocopherol và giả thuyết rằng C3G phá vỡ cấu trúc và quét các gốc tư do. Các hợp chất flavanoid nói chung trong đó có Anthocyanin chống oxy hóa bằng cách quét các gốc O2 tự do, hay phản ứng với các gốc peroxy tham gia vào phản ứng oxy hóa dây chuyền. Nhờ vào khả năng cho các gốc tự do H+, các hợp chất này có thể ức chế được phản ứng peroxy hóa lipid. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng chống oxy hóa của Anthocyanin: Rất nhiều các nghiên cứu đã cho thấy mối tương quan khá cao giữa hàm lượng màu trong nguyên liệu (trái cây, rau) với khả năng chống oxy hóa. Ngoài ra, sự khác nhau về cấu trúc giữa các Anthocyanin cũng có thể ảnh hưởng đến hoạt tính chống oxy hóa. Trên thực tế, bằng cách thay đổi vị trí và loại gốc hóa học gắn vào vòng thơm của phân tử Anthocyanin, khả năng nhận electron độc thân từ các gốc tự do cũng sẽ khác nhau. Hình 12: Sự tạo phức giữa cyanidin và DNA Theo kết quả nghiên cứu trên các Anthocyanin và aglycon cyanidin của chúng trong cherry chát, khả năng ức chế sự oxy hóa lipid của cyanidin cao hơn các glucoside của nó, từ đó cho thấy rằng hoạt tính chống oxy hóa của Anthocyanin là do aglycon quyết định. Số lượng các gốc đường ở vị trí C3 cũng có vai trò rất quan trọng đến khả năng chống oxy hóa, số lượng các phân tử đường càng ít khả năng chống oxy càng cao hơn. Bằng phương pháp đo khả năng hấp thụ gốc oxy thấy rằng cyanidin – 3 glucoside có hoạt tính ORAC cao nhất trong số 14 loại Anthocyanin được kiểm tra và cao hơn 3,5 lần hoạt tính của Trolox (chất tương đương vitamin E). Chính vì vậy, người ta đang hướng đến khả năng sử dụng nhiều phương pháp khác nhau trong quá trình nuôi cấy huyền phù tế bào hoặc chọn giống thực vật nhằm thu được loại Anthocyanin như mong muốn. 9.2.2.Hoạt tính chống ung thư: Tất cả các căn bệnh ung thư đều do sự hình thành, tăng trưởng và suy vong của các tế bào bất bình thường. Các khối u là do sự tích tụ của các tế bào với số lượng lớn hơn nhu cầu cần thiết cho sự phát triển, sửa chữa và hoạt động của các mô. Trong các nghiên cứu in vitro và in vivo, các hợp chất Anthocyanin đều cho thấy khả năng giảm sự tăng trưởng của các tế bào ung thư và ức chế sự hình thành khối u một cách đáng kể. Cơ chế chống ung thư của Anthocyanin nói riêng và các hợp chất phenolic nói chung vẫn chưa được xác định chắc chắn, có thể liên quan đến khả năng ức chế các enzyme cyclooxygenase và hoạt tính chống oxy hóa. Một số nghiên cứu về khả năng chống ung thư của Anthocyanin như: Các Anthocyanin trong khoai lang tím và bắp cải tím ức chế sự ung thư ruột kết trong chuột Các aglycon có trong những loại Anthocyanin phổ biến nhất như cyanidin, delphinidin, maldivin, pelargonidin và petunidin đều có khả năng ức chế sự phát triển của các tế bào ung thư dạ dày, ruột kết, phổi, lồng ngực ở người. Theo nghiên cứu này, nhóm hydroxy tự do ở vị trí C3 trong dạng cấu trúc flavylium của Anthocyanidin góp phần ức chế sự phát triển cùa các dòng tế bào ung thư của người được khảo sát. Trong Anthocyanin, nhóm hydroxy ở vị trí C3 luôn bị thế bởi các gốc đường, và vì vậy, các Anthocyanin không có được khả năng ức chế như trên. Ngoài ra, số nhóm hydroxyl và methoxyl trong vòng B của cyanidin cũng ảnh hưởng rất lớn đến khả năng ức chế các dòng tế bào ung thư được nghiên cứu. Hoạt tính ức chế cao nhất thuộc về maldivin, vốn có nhóm hydroxy ở vị trí 3 và 4’ và nhóm methoxy ở các vị trí 3’ và 5’. Nghiên cứu về khả năng ức chế sự di căn của các tế bào ung thư của Anthocyanin. Sự di căn đòi hỏi tế bào phải có khả năng di động, khả năng kết dính bề mặt và sự hoạt động của các protease ngoại bào như serine protease, matalloproteinase (MMPs), cathepsine, nhằm phân hủy mạng lưới ngoại bào (extracellular matrix – ECM), cho phép các tế bào di căn. Trong đó, các enzyme quan trọng nhất là serine protease và MMPs. MMPs là nhóm enzyme phân hủy phụ thuộc vào Zn có khả năng phân hủy các protein của mạng lưới ngoại bào như collagen, proteoglycan, fibronectin và elastin. Cả MMP – 2 và MMP – 9 đều xuất hiện nhiều trong nhiều khối u ác tính và góp phần vào sự di căn. Các hợp chất cyanidin 3-rutinoside and cyanidin 3-glucoside chiết suất từ quả dâu tằm được chứng minh là có khả năng ức chế các enzyme MMP, hạn chế sư di căn của dòng tế bào ung thư được nghiên cứu. 9.2.3. Hoạt tính chống các bệnh tim mạch: Các hợp chất flavanoid nói chung và các Anthocyanin nói riêng được cho là có khả năng làm giảm nguy cơ mắc bệnh động mạch vành bởi khả năng ngăn chặn sự oxy hóa các lipoprotein có tỉ trọng thấp (LDL) trong huyết tương. Sự oxy hóa các hợp chất này được xem như một bước quan trọng trong sự hình thành các khối xơ động mạch và từ đó dẫn đến căn bệnh động mạch vành. Vai trò của Anthocyanin trong việc phòng chống các bệnh tim mạch có liên quan trực tiếp đến hoạt tính chống oxy hóa, giảm viêm, tăng độ bền và khả năng thẩm thấu của thành mạch máu, ức chế sự đông tụ của các tiểu huyết cầu. ☼ Kết luận: Cho đến nay, phần lớn các nghiên cứu về vai trò của Anthocyanin đối với sức khỏe con người vẫn chưa thể giải thích rõ ràng về các cơ chế hoạt động sinh học, sự hấp thụ, sự phân bố trong cơ thể và trong các mô của Anthocyanin. Một trong những vấn đề phức tạp nhất lúc này là trong cơ thể chất màu Anthocyanin không khi nào hoạt động riêng lẽ. Bất cứ loại thực vật nào chứa Anthocyanin đều có chứa cả rất nhiều những hợp chất flavonoid khác. Có đến hơn 4000 hợp chất flavonoid khác nhau ở dạng và loại nhóm thế. Chính vì vậy, khi vào bên trong cơ thể, các hợp chất này có thể phối hợp với nhau để làm tăng hoạt tính sinh học hay mức độ hấp thu. Vì thế, nếu sản xuất các chiết xuất thực vật chỉ chứa Anthocyanin, hoạt tính sinh học thu được sẽ không thể so sánh với các dịch trích từ thực vật, với rất nhiều hợp chất phối hợp với nhau. Một vấn đề khác là sự không ổn định của các chất màu Anthocyanin. Vì vậy, khi áp dụng một số phương pháp truyền thống để trích ly và phân tách các thành phần khỏi dịch trích thô, các phân tử Anthocyanin có thể bị phân hủy và bị vô hoạt trong các bước tinh sạch tiếp theo. Vì vậy, các nghiên cứu nhằm xác định hoat tính sinh học của các dịch trích từ thực vật rất khó đánh giá nguồn gốc đích thực của hoạt tính sinh học có ở loài thực vật đó. Trong thiên nhiên, rất nhiều các hợp chất flavonoid, trong đó có cả Anthocyanin được tổng hợp là do các tác nhân kích thích vật lý và hóa học từ môi trường, thông thường là một yếu tố gây stress. Vì vậy, khi muốn gia tăng sự tổng hợp Anthocyanin ở một loại thực vật, cần phải tạo đươc một kích thích tương tự như các tác nhân kích thích từ mội trường. Điều này rất khó thực hiện trong tự nhiên nhưng có thể được thực hiện dễ dàng hơn trong môi trường nuôi cấy đặc biệt (như các huyền phù tế bào). II. Các nguyên liệu có chứa Athocyanin: Bắp cải tím. Tổng quan: Bắp cải có tên khoa học là Brassica oleracea. var. capitata. Lizg. Bắp cải tím (Brassica oleracea var capitata ruba) bắt nguồn từ tây bắc Châu Âu. Đến khoảng giữa thế kỉ 16 bắp cải đã trở thành loại rau quan trọng ở Châu Âu. Từ châu âu bắp cải tím được đưa đi trồng rộng rãi ở nhiều nơi trên thế giới. Tại Việt Nam bắp cải tím được trồng nhiều ở Đà Lạt. Tuy nhiên, việc sản xuất bắp cải tím ở khu vực nhiệt đới và á nhiệt đới còn ở mức hạn chế vì bắp cải tím thích hợp với những vùng núi cao hoặc nơi có mùa đông lạnh. Bắp cải tím sinh trưởng tốt nhất ở khu vực có nhiệt độ trung bình ngày 15-20oC, nhiệt độ dao động nhiệt độ ngày và đêm là 5oC. Vùng nhiệt đới chỉ gặp điều kiện này ở nơi có độ cao trên 800m so với mực nước biển. Nhiệt độ vượt quá 25oC bắp cải vẫn phát triển nhưng khả năng cuộn bắp hạn chế. Vì thế ở Việt Nam bắp cải tím được trồng nhiều ở Đà Lạt. Bằng phương pháp tối ưu hoá thực nghiệm trong quá trình chiết tách, đã xác định được hàm lượng Anthocyanin trong bắp cải tím Đà Lạt chiếm khoảng 1,11%. Sắc tố chính được chiết xuất từ bắp cải tím đó là cyanidin 3,5-diglucoside của hệ màu anthocyanin và có màu sắc thay đổi rõ rệt theo pH môi trường. Trong môi trường acid nó có màu đỏ bền và khi môi trường chuyển sang base màu của nó chuyển sang xanh và ổn định trong thời gian dài. đây là đặc tính rất khác so với các anthocyanin của một số nguyên liệu khác (màu thay đổi liên tục tại pH kiềm) như lá tía tô, quả dâu,... Hình 13: Bắp cải tím Hình 14: Công thức cấu tạo của Cyanidin 3,5 –diglucoside 1.2.Thành phần hóa học: Bảng 2: Thành phần hóa học của bắp cải Thành phầnHàm lượngVitamin K Vitamin C Dietary fiber Mangan Vitamin B6 (pyridoxine) Folate Acid béo omega- 3 Vitamin B1 (thiamin) Vitamin B2 (riboflavin) Caci Kali Vitamin A Tryptophan Protein Magie73.35 mcg 30.15 mg 3.45 g 0.18 mg 0.17 mg 30.00 mcg 0.17 g 0.09 mg 0.08 mg 46.50 mg 145.50 mg 198.00 IU 0.01 g 1.53 g 12.00 mg(Nguồn: www.whfoods.com) Bắp cải là thực phẩm đầu tiên được phát hiện là gây ra bệnh bướu cổ khi được dùng trong thành phần thực phẩm cho thỏ ăn hàng ngày trong một cuộc nghiên cứu về bệnh giang mai vào năm 1928. Khám phá này sau đó được các nhà nghiên cứu khác xác nhận vào các năm 1929, 1933. Bắp cải thu hoạch vào mùa Đông có tác dụng mạnh hơn loại thu hoạch vào mùa Hè, và tác dụng này gia tăng khi bắp cải được hấp chín..và sau đó các nhà nghiên cứu ghi nhận nếu cho thỏ ăn thêm iodine trong khẩu phần hàng ngày chung với bắp cải, dù sống hay hấp chín, thì thỏ sẽ không bị bướu cổ. Ở nguyên liệu này, hàm lượng Athocyanin được xác định bằng phương pháp trích ly.  Giới thiệu về phương pháp trích ly: Trích ly là quá trình tách một hoặc một số chất tan trong chất lỏng hay trong chất rắn bằng một chất lỏng khác – gọi là dung môi. Nếu quá trình tách chất hòa tan trong chất lỏng bằng một chất lỏng khác thì gọi là trích ly lỏng – lỏng. Nếu quá trình tách chất hòa tan trong chất rắn bằng một chất lỏng thì gọi là trích ly rắn lỏng. Ở trường hợp này ta sử dụng trích ly lỏng - lỏng. Quá trình trích ly chất lỏng gồm 2 giai đoạn: Giai đoạn đầu: là giai đoạn trộn lẫn, phân tách 2 pha vào với nhau để tạo sự tiếp xúc pha tốt cho dung chất truyền từ hỗn hợp đầu vào dung môi. Nếu thời gian tiếp xúc pha đủ thì quá trình truyền vật chất xảy ra cho đến khi đạt cân bằng giữa hai pha. Giai đoạn kế tiếp: là giai đoạn tách pha, hai pha tách ra dễ dàng hay không tùy thuộc vào sự sai biệt khối lượng riêng giữa hai pha. Một pha là pha trích gồm chủ yếu dung môi và dung chất, một pha gọi là pha rafinat gồm chủ yếu phần còn lại của hỗn hợp ban đầu. thường thì các cấu tử trong hỗn hợp và dung môi đều ít nhiều hòa tan vào nhau vì thế trong hai pha đều có sự hiện diện của cả ba cấu tử. Các phương pháp trích ly theo đoạn: Trích ly một đoạn: quá trình có thể thực hiện liên tục hay gián đoạn. Hỗn hợp ban đầu và dung môi được trộn lẫn với nhau tạo thành hỗn hợp, quá trình truyền khối diễn ra giữa hai pha được tiến hành cho đến khi hệ cân bằng sau đó để hỗn hợp lắng và tách pha. Hình 15: Quá trình trích ly một đoạn. Trích ly nhiều đoạn giao dòng: đây là sự kéo dài của quá trình trích ly một đoạn trong đó pha rafinat đi liên tục qua mỗi đoạn để được tiếp xúc với dung môi mới. Quá trình cũng có thể thực hiện liên tục hay gian đoạn. Hình 16: Quá trình trích ba đoạn giao dòng Trích ly liên tục nhiều đoạn nghịch dòng: Nguyên liệu và dung môi đi ngược chiều nhau. Nguyên liệu đi vào đầu này còn dung môi đi vào đầu kia. Hai pha trích và pha rafinat liên tục đi ngược chiều nhau qua mỗi đoạn cuối cùng được hai dòng sản phẩm. Quá trình này cần ít đoạn trích hơn quá trình nhiều đoạn giao dòng với cùng 1 lượng dung môi hoặc cần ít dung môi hơn với cùng số đoạn trích. Hình 17: Quá trình trích nhiều đoạn nghịch dòng Trích ly liên tục nghịch dòng có hoàn lưu: trong quá trình trích ly liên tục nghịch dòng, dòng sản phẩm trích có nồng độ lớn nhất khi đạt cân bằng với dòng nhập liệu. Việc sử dụng dòng hoàn lưu của pha trích làm pha trích có nồng độ cao hơn.  Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly: Thực chất quá trình trích ly là quá trình khuếch tán, vì vậy sự chênh lệch nồng độ giữa 2 pha chính là động lực của quá trình. Khi chênh lệch nồng độ lớn, lượng chất trích ly tăng, thời gian trích ly giảm ta thực hiện bằng cách tăng tỉ lệ dung môi so với nguyên liệu. Diện tích tiếp xúc giữa nguyên liệu với dung môi: cần tăng diện tích tiếp xúc giữa nguyên liệu với dung môi bằng cách nghiền nhỏ. Nó còn làm vỡ cấu trúc tế bào, thúc đẩy quá trình tiếp xúc triệt để giữa dung môi và vật liệu. Tuy nhiên, kích thước và hình dạng của vật liệu sau khi làm nhỏ cũng có giới hạn vì nếu chúng quá mịn sẽ bị lắng động lên lớp nguyên liệu, tắc các ống mao dẫn khó trích ly. Tính chất của vật liệu cũng ảnh hưởng lớn đến hiệu suất trích ly như độ ẩm của nguyên liệu. Nhiệt độ có tác dụng tăng tốc độ khuếch tán và giảm độ nhớt, phần tử chất hòa tan chuyển động dễ dàng khi khuếch tán giữa các phần tử dung môi, tuy nhiên nhiệt độ là yếu tố giới hạn, vì khi nhiệt độ cao quá có thể xảy ra các phản ứng khác không cần thiết gây khó khăn cho các quá trình công nghệ... Thời gian trích ly cũng ảnh hưởng đến hiệu suất trích ly. Khi thời gian tăng lên lượng chất khuếch tán tăng nhưng thời gian phải có giới hạn, khi đã đạt được mức độ trích ly cao nhất nếu kéo dài thời gian sẽ không mang lại hiệu quả kinh tế. 1.3.Quy trình công nghệ chiết tách Anthocyanin từ bắp cải tím: Hình 18: Sơ đồ quy trình công nghệ chiết tách Anthocyanin từ bắp cải tím. Tiến hành thí nghiệm:  Nguyên liệu – Hóa chất sử dụng: Bắp cải tím Ethanol HCl 1% KCl CH3COONa  Dụng cụ - thiết bị: Máy đo quang phổ pH kế Tủ lạnh đông Thiết bị sấy chân không Phương pháp thí nghiệm: Thí nghiệm 1: Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ bốc ẩm và độ ẩm nguyên liệu đến khả năng chiết tách và độ bền màu anthocyanin Mục đích thí nghiệm: Tìm ra nhiệt độ bốc ẩm và độ ẩm thích hợp để cho hiệu suất trích ly cao nhất và độ bền màu nhất. Chuẩn bị thí nghiệm: Nguyên liệu bắp cải tím được rửa sạch Dung môi Ethanol – nước - HCl (với tỷ lệ 1:1 và 1%HCl) Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với 2 nhân tố và 3 lần lặp lại. Nhân tố A là nhiệt độ bốc ẩm, bao gồm: o A1 là nhiệt độ 10-150C (để bốc hơi nước trong tủ lạnh) o A2 là nhiệt độ 400C o A3 là nhiệt độ 500C Nhân tố B là độ ẩm sau khi bốc ẩm, bao gồm: o B1 là độ ẩm 15% (± 0,5%) o B2 là độ ẩm 20% (± 0,5%) o B3 là độ ẩm 25% (± 0,5%) Mẫu đối chứng nguyên liệu không sấy C Số nghiệm thức 3x3+1= 10 mẫu  A1 A2 A3 B1 A1B1 A2B1 A3B1 B2 A1B2 A2B2 A2B3 B3 A1B3 A2B3 A3B3 A1B1: Mẫu bốc ẩm 10-15oC độ ẩm 15% A1B2: Mẫu bốc ẩm 10-15oC độ ẩm 20% A1B3: Mẫu bốc ẩm 10-15oC độ ẩm 25% A2B1: Mẫu bốc ẩm 40oC độ ẩm 15% A2B2: Mẫu bốc ẩm 40oC độ ẩm 20% A2B3: Mẫu bốc ẩm 40oC độ ẩm 25% A3B1: Mẫu bốc ẩm 50oC độ ẩm 15% A3B2: Mẫu bốc ẩm 50oC độ ẩm 20% A3B3: Mẫu bốc ẩm 50oC độ ẩm 25% Phương pháp nghiên cứu: Phương pháp hóa học - chiết tách và làm sạch anthocyanin Phương pháp pH vi sai * Xác định hàm lượng anthocyanin thô Tại pH = 1 các anthocyanin tồn tại ở dạng oxonium hoặc flavylium có độ hấp thụ cực đại Tại pH = 4,5 chúng ở dạng carbinol không màu. Đo độ hấp thụ cực đại của 2 mẫu ở pH = 1 và pH = 4,5 tại bước sóng của độ hấp thụ cực đại 515 nm, so với độ hấp thụ tại bước sóng 700 nm (độ đục của mẫu) % anthocyanin toàn phần = (2.1) Trong đó: A: mật độ quang (độ hấp thụ của anthocyanin) A = (A515(pH=1) - A700(pH=1)) - (A515(pH=4,5) - A700(pH=4,5)) với A515(pH=1): độ hấp thụ cực đại tại bước sóng 515 nm A700(pH=4,5): độ hấp thụ cực đại tại bước sóng 700 nm M: khối lượng phân tử của anthocyanin không kể ion Cl- hay nước tinh thể hóa : độ hấp thụ phân tử. l: chiều dày cuvet, cm V: thể tích anthocyanin thu được, l k: độ pha loãng m: khối lượng nguyên liệu ban đầu, g W: độ ẩm nguyên liệu, % * Xác định độ màu: Để xác định độ màu của anthocyanin ta tiến hành đo mật độ quang A ở pH = 1 tại bước sóng max và 420 nm (vùng màu tím của ánh sáng hấp thụ) Độ màu = (2.2) Kết quả nghiên cứu:  Ảnh hưởng của hệ dung môi đến hàm lượng anthocyanin Sau khi chiết tách và làm sạch anthocyanin trong các hệ dung môi trên, tiến hành đo mật độ quang A, áp dụng công thức (2.1) thu được kết quả hàm lượng anthocyanin ở bảng 3 và biểu diễn trên hình 19.  Ảnh hưởng của hệ dung môi đến độ màu anthocyanin: Tiến hành thí nghiệm tương tự, nhưng ở đây đo độ hấp thụ cực đại của anthocyanin ở bước sóng 515 nm và 420 nm và áp dụng công thức (2.2), ta tính được độ màu của anthocyanin có được từ các dung môi khác nhau. Kết quả độ màu và màu sắc cảm nhận được bằng mắt cũng được thể hiện ở bảng 3 và hình 19. Bảng 3: Ảnh hưởng của dung môi đến hàm lượng và độ màu anthocyanin Dung môi Chỉ sốMethanol - nước - HClEthanol - nước - HClNước - hydrochloric acidNước - formic acid Nước - acetic acid Hàm lượng, %0,9491,0460,4920,4520,107Độ màu3,2673,1343,0322,8252,059Màu cảm nhận bắng mắtđỏ đenđỏ đenvàng đỏvàng đỏvàng đỏ nhạtMôi trường kiềmxanhxanhxanhxanhxanh Hình 19: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của các hệ dung môi đến hàm lượng và độ màu anthocyanin trong quá trình chiết tách. Từ kết quả thu nhận được ở hình 19, bảng 3 cho thấy thấy rằng hệ dung môi ethanol - nước - HCl cho hàm lượng anthocyanin lớn và độ màu tương đối cao. Hơn nữa ethanol ít độc hơn so với methanol và là dung môi thông dụng, rẻ tiền, dễ kiếm. Đây cũng là một trong những lý do mà ta chọn hệ dung môi ethanol - nước - HCl trong quy trình công nghệ chiết tách và làm sạch anthocyanin thô. Hệ dung môi này cũng có thể dùng để tách chất màu anthocyanin từ các loại rau quả tương tự.  Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi (ethanol-nước) đến hàm lượng anthocyanin: Tiến hành khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi (ethanol - nước) đến hàm lượng anthocyanin trong dâu. Các thông số ban đầu và kết quả được biểu diễn ở bảng 3, đồ thị hình 20. Từ đó cho thấy tỷ lệ dung môi ethanol - nước là 1:1 (với 1% HCl) cho hiệu suất chiết cao nhất. Bảng 4: Tỷ lệ dung môi và hàm lượng anthocyanin Stt% Vethanol% VnướcTỷ lệ% anthocyanin3070 3: 70,86923565 7: 130,89534060 2: 30,97444555 9: 111,01955050 1: 11,0476554511: 91,02576040 3: 20,9578653513: 70,89397030 7: 30,828 Hình 20: Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi (ethanol -nước) đến hàm lượng anthocyanin Kết luận Chọn được hệ dung môi tốt cho quá trình chiết tách chất màu anthocyanin có độ màu cao là ethanol - nước - HCl. Tìm được tỷ lệ dung môi ethanol-nước là 1:1 (với 1% HCl) để hàm lượng anthocyanin thu được nhiều nhất. Gạo nếp than: Tổng quan: Gạo nếp than là một loại gạo đặc biệt được trồng nhiều ở Nam Bộ. Vì thế mà rượu nếp than được sản xuất chủ yếu ở Vùng Nam Bộ. Gạo nếp than gồm 4 loại:  Nếp cẩm Đức Hòa  Nếp đen Khánh Vĩnh  Nếp than Long Đất  lúa lức Nếp cẩm Các loại lúa này có năng suất không cao, thường chỉ đạt 2.8 - 3.3 tấn/ha. Hiện nay dân vùng Đồng Bằng Nam Bộ phân loại nếp than theo màu sắc hạt gạo. Theo cách này, nếp than được chia thành 2 loại:  Nếp than đen huyền  Nếp than hồng đỏ Màu của Nếp than là màu của Anthocyanin. Hình 21: Hạt Nếp than Thành phần hóa học: Bảng 5: Thành phần hóa học của gạo nếp than Thành phần Hàm lượng Nước 14 Protein 8.2 Lipid 1.5 Glucid 74.9 Acid hữu cơ 0.6 Tro 0.8 Nhóm nghiên cứu từ đại học bang Louisiana (Mỹ) đã phân tích mẫu cám lấy từ gạo nếp cẩm. Họ phát hiện thấy chúng chứa hàm lượng rất cao chất chống oxi hóa Anthocyanin – một chất có tiềm năng chống lại bệnh ung thư, tim mạch và nhiều bệnh khác. 2.3.Quá trình trích và tinh chế Athocyanin từ gạo nếp than. Gạo (50g)  Dung môi ngâm  Ngâm trong các dung dịch (15:85) (18:85) 100ml (ít nhất 3 ngày ở nhiệt độ phòng)  Dung môi ngâm  Lọc rửa (18:85) 100ml  Trộn các phần trích  Cho qua dòng khí CO2  Lấy dịch trích thô  Qua cột nhựa trao đổi ion  Acid 5%  Rửa với acid 5%(50ml) (50ml)  Rửa với C2H5OH  Cho qua dòng CO2  Dịch tinh khiết Nhận xét và kết luận: Như đã nói ở trên, độ hấp thu của Athocyanin phụ thuộc vào dung môi trích, cụ thể như: Đối với dung môi trích là các loại acid (HCl, CH3COOH, HCOOH ) và nước thì độ hấp thu đạt giá trị cực đại tại  = 510nm Đối với dung môi là các loại acid (HCl, CH3COOH, HCOOH ) Và C2H5OH thì độ hấp thu đạt giá trị cực đại tại  = 535nm Qua đó ta thấy, cùng một thời gian tại ph nhất định thì trong dung môi mà có C2H5OH thì độ hấp thu đạt giá trị cao hơn so với trong dung môi giữa acid với nước, do đó hàm lượng Athocyanin trích được nhiều hơn, nguyên nhân là do màu của Athocyanin tan được trong cồn. Mặt khác, trong các loại acid thì dung môi giữa acid CH3COOH và C2H5OH là có độ hấp thu cao nhất (A=1.4) trong khi đó dung môi trích là HCl và C2H5OH thì chỉ có ( A = 0.855 ). Vì vậy, trong quá trình trích chiết Athocyanin thì dung môi CH3COOH và C2H5OH là dung môi trích tốt nhất. Dâu tây: 3.1. Tổng quan: Dâu tây có tên khoa học là Fragaria hay còn gọi là dâu đất là một chi thực vật hạt kín thuộc họ hoa hồng cho quả được nhiều người ưa chuộng. Dâu tây được con người biết đến từ năm 1400 ở châu Âu do người La Mã phát hiện và được trồng vào thời Trung cổ. Hình 22: quả dâu tây Dâu tây chứa nhiều chất chống oxy hóa, gồm các Flavonoid: Anthocyanin, catechin, quercetin, kaempferol…..và các vitamin như A, B1, B2, C, trong đó hàm lượng vitamin C khá cao, đây là những tính ưu việt của quả dâu tây giúp tăng sức đề kháng, chống nhiễm trùng, nhiễm độc, cảm cúm và chống stress…. 3.2. Thành phần hóa học: Bảng 6: Thành phần dinh dưỡng của quả dâu tây. Thành phần Hàm lượng Năng lượng 46 kcal Nước 84 g protein 1.8 g lipid 0.4 g glucid 7.7 g vitamin A 5 g Beta caroten 30 g Vitamin E 0.58 g Vitamin B1 0.03 gVitamin B2 0.06 g Vitamin pp 0.3 g Vitamin B6 0.06 g Vitamin C 60 g Calcium( Ca ) 22 mg kalium( k) 190 mg natrium( Na ) 0.7 mg Tro 0.8 g 3.3. Phương pháp nghiên cứu: Ở phương pháp này, Anthocyanin thô được chiết từ quả dâu trong nước SO2. Dựa vào sự khác nhau của các nồng độ SO2, nhiệt độ và độ chín của nguyên liệu ta có thể thu được Anthocyanin với các hàm lượng khác nhau cùng với một số đặc tính: độ màu, độ bền màu, hàm lượng màu….của chúng. 3.3.1. Nguyên liệu: Qủa dâu tằm. 3.3.2. Phương pháp: Xác định hàm lượng Anthocyanin theo phương pháp PH vi sai. 3.3.3. Tiến hành thí nghiệm:  Dựa theo độ chín của quả dâu: Qủa dâu trước tiên được loại bỏ tạp chất và những quả dập nát, sau đó phân loại dựa theo độ chín và tiến hành đo màu bằng máy đo Minolta, xác định hàm lượng Anthocyanin bằng phương pháp vi sai, kết quả thu được như sau: Bảng 7: Kết quả hàm lượng Anthocyanin theo độ chín của quả dâu. Loại dâuMô tả trạng tháiHàm lượng Anthocyanin (%)Chưa chínMàu hồng nhạt, cứng0.147Gần chínMàu đỏ hồng, cứng0.474Vừa chínMàu tím đen,cứng0.994Quá chínMàu đen sẫm, mềm1.287 Với bảng kết quả trên, ta thấy ở những quả dâu quá chín thì hàm lượng Anthocyanin thu được là cao nhất.  Dựa theo nồng độ SO2: Tiến hành chiết Anthocyanin thô với các dung môi có nồng độ SO2 là 500ppm, 700ppm, 900ppm, 1100ppm, 1300ppm và 1500ppm, có bổ sung 1% HCl ở nhiệt độ 30oC, thời gian chiết là 30 phút. Thu được kết quả ở hình sau: Hình 23: Kết quả hàm lượng Anthocyanin ở các nồng độ SO2 khác nhau. Với kết quả này ta thấy, hàm lượng Anthocyanin thu được cao nhất ở nồng độ SO2 là 1100ppm.  Dựa theo nhiệt độ chiết: Tiến hành khảo sát tại các nhiệt độ chiết khác nhau: 30oC, 40oC, 50oC, 60oC, và 70oC, ở nồng độ SO2 là 1100ppm, thời gian chiết là 30 phút. Sau khi phân tích và tính toán hàm lượng Anthocyanin, ta thu được kết quả theo hình sau: Hình 24: Kết quả hàm lượng Anthocyanin ở các nhiệt độ khác nhau. 3.3.4. Kết quả nghiên cứu về các đặc tính của Anthocyanin: Một trong những đặc tính quan trọng của Anthocyanin là độ bền màu của Anthocyanin. Theo kết quả nghiên cứu cho thấy độ bền này thay đổi phụ thuộc vào loại dung môi, ph, nhiệt độ và thời gian chiết. Để nghiên cứu độ bền màu của Anthocyanin tách từ quả dâu người ta tiến hành đo độ hấp thu tại bước sóng hấp thu cực đại của mẫu trước và sau khi gia nhiêt. Độ bền màu được thể hiện bằng phần trăm màu còn lại so với ban đầu, xác định bởi công thức: % Màu còn lại = AA1.100% Trong đó: A: là độ hấp thu của mẫu tại thời điểm đo xác định A1: là độ hấp thu của mẫu tại bước sóng hấp thu cực đại ban đầu với mỗi mẫu nghiên cứu. Sau quá trình nghiên cứu và tính toán ta thu được các kết quả trong bảng sau: Thời gianPh = 3Ph = 4Ph = 5Ph = 6Nước SO2Etanol nướcNước SO2Etanol nướcNước SO2Etanol nướcNước SO2Etanol nướcBan đầu10010010010010010010010015 phút97.5496.3696.3694.4795.8492.6594.8291.3030 phút96.2195.3794.4791.5092.9191.7690.4687.6245 phút94.1289.7991.6386.8190.7188.8288.5684.9560 phút91.6185.5088.6682.5786.3085.5983.6580.26 Bảng 8: Phần trăm màu còn lại theo thời gian ở 95oC tại các PH khác nhau của Anthocyanin thô chiết trong dung môi nước sulfite và etanol/nước.  Nhận xét: Khi gia nhiệt đến 95oC ở các dung môi và PH khác nhau thì độ bền màu của Anthocyanin giảm dần theo thời gian và theo chiều tăng của PH. Ở cùng nhiệt độ và PH độ bền màu của Anthocyanin chiết trong nước SO2 cao hơn khi chiết trong etanol/nước. Ở 95oC Anthocyanin tương đối bền nhiệt khi gia nhiệt trong khoảng thời gian 60 phút, sau 60 phút ở Ph = 3 phần trăm màu của Anthocyanin chiết trong nước SO2 là 91.61%, trong khi đó chiết trong etanol/nước là 85.50%.Tại ph = 6 phần trăm màu còn lại là thấp nhất, sau 60 phút gia nhiệt là 80.26%. So với các giá trị Ph còn lại thì ở PH = 3 Anthocyanin ít bị thoái biến do nhiệt hơn. 3.4. Kết luận:  Qua kết quả thí nghiệm cho thấy ở những quả dâu quá chín thì hàm lượng Anthocyanin cao hơn so với các quả dâu chưa chín. Vì vậy, để thu được hàm lượng Anthocyanin cao thì ta nên thu hái những quả dâu vừa chín hoặc quá chín, còn những quả chưa chín hoặc gần chín thì không nên thu hái vì hàm lượng Anthocyanin trong chúng còn thấp.  So với các nồng độ khác thì tại nồng độ SO2 1100ppm và nhiệt độ 60oC cho hàm lượng Anthocyanin tương đối cao. Nguyên nhân là do ở nước có nồng độ SO2 thấp, tế bào của nguyên liệu ở dạng ưu trương, thậm chí có thể gây ra sự hấp thụ nước, khi tiếp tục tăng nồng độ đến một giá trị nhất định tùy thuộc vào đặc điểm của nguyên liệu thì lúc đó tế bào sẽ trương nỡ cực đại và vỡ ra đồng thời giải phóng các chất màu nằm trong phần không bào. Tuy nhiên nếu tiếp tục tăng nồng độ SO2 thì trạng thái nhược trương lại hình thành làm cho tế bào bị mất nước đồng thời cứng lại, làm giảm khả năng thấm của màng tế bào dẫn đến Anthocyanin vẫn bị giữ nguyên trong phần không bào và quá trình chuyển khối xảy ra khó khăn hơn. Về nhiệt độ, khi nhiệt độ tăng thì độ nhớt giảm đồng thời tăng vận tốc khếch tán do đó tạo điều kiện thuận lợi cho việc chuyển động của chất hòa tan từ nguyên liệu vào dung môi vì vậy mà hàm lượng Anthocyanin tăng dần. Trong công nghệ thực phẩm nhiệt độ là yếu tố giới hạn vì khi nhiệt độ tăng, các thành phần có trong thực phẩm dễ bị biến đổi. Do Anthocyanin có tính chất đặc trưng là tan tốt trong nước ấm nên hàm lượng Anthocyanin đạt cao nhất tại 60oC là dĩ nhiên. Còn ở 70oC trở lên thì nhiệt độ cao dần nên các Anthocyanin bị biến tính, do đó hàm lượng Anthocyanin bắt đầu giảm dần. Để hạn chế hiện tượng biến tính do nhiệt đến mức thấp nhất người ta thường chiết ở nhiệt độ thường.  Về dung môi ta thấy hàm lượng Anthocyanin và mật độ màu của nó trong dung môi etanol/nước cao hơn so với chiết trong nước SO2. Nguyên nhân là do trong dung dịch, phân tử Anthocyanin ở dạng monomer và polymer, nước SO2 trong quá trình tiếp xúc với nguyên liệu sẽ khử một phần Anthocyanin ở dạng monome do đó làm cho mật độ màu giảm đi đồng thời cũng làm giảm hàm lượng Anthocyanin. Các chất Anthocyanin thương mại: Encolor lipid DS ( công ty Reggianna, Antociani, Italy ) là dịch trích vỏ nho cô đặc. Redberry liqid 88-01 được sản xuất bởi công ty Gilette Food Inc, là dịch trích quả của alderberry, blackberry, blueberry, blackcurrant. Sambucus NR 54 được sản xuất bởi công ty Gilette Food Inc,là dịch trích anthocyanin từ elderberry. San Red Liqid RC-EX được sản xuất bởi công ty San Ei Chemical Industries ( Nhật ) là dịch cô dặc từ bắp cải đỏ mà chúng chứa anthocyanin diacyl hóa. Powdered San Red PC được sản xuất bởi công ty San Ei Chemical Industries là bột sấy khô của dịch tr ích từ bắp cải đỏ. Powdered San Red PC được sản xuất bởi công ty San Ei Chemical Industries là bột sấy khô của dịch trích từ bắp cải tím. Phương pháp nghiên cứu, bảo vệ màu đỏ của Anthocyanin: Phương pháp nghiên cứu: Sơ đồ nghiên cứu: Nguyên liệu Ngâm trích Lọc Cô đặc Hấp phụ Giải hấp Cô đặc Sắc ký giấy Khảo sát ảnh hưởng của pH Biến tính nhiệt tại 30oC -95oC HPLC 1% HCOOH – EtOH 15:85 ToC <= 30oC p chân không  Nguyên liệu: Chọn những quả thật chín, có màu đỏ tươi, hơi dập một chút cũng được. Trước khi ngâm phải cắt bỏ cuống,rửa sơ lượt bằng nước cho sạch, để ráo.  Ngâm(Trích): Cho nguyên liệu vào nước, (sử dụng bình hay lọ có nắp đậy kín ) nguyên liệu nên làm dập trước khi bỏ vào để cho qúa trình trích tiến hành tốt hơn. Dung môi trích 1%HCOOH-Etoh (15 :85) được đưa vào theo tỉ lệ 1 :1 với nguyên liệu. Nhiệt độ trich 16oC và để trong 3 ngày, trong khi trích ta có thể khuấy đảo cho đều và tránh ánh sáng. Khi trích xong ta tiến hành lọc .  Lọc: Lọc sơ bộ bằng vải lọc trước để loại bã sau đó lọc bằng lọc hút chân không vài lần cho thật sạch và đem dịch trích cô đặc.  Cô đặc: Cô đặc bằng máy cô đặc chân không Heidoph VV2000 ở nhiệt độ 30oC. Lấy 200ml dịch trích cô đặc khoảng 60ml là được. Nếu cô đặc tốt thì sẽ thuận lợi cho quá trình hấp thụ.  Hấp thụ: Cho dịch trích đã cô đặc hấp thụ trên cột Silicagen nhằm loại đường có trong dịch trích, Anthocyanin bị giữ lại và dùng EtOH để giải hấp thụ.Dịch qua hấp thụ thường rất loãng do đó phải cô đặc lại. Sau khi có được dịch trích ta tiến hành : Khảo sát ảnh hưởng của pH Biến tính nhiệt tại 30oC,95oC ở pH3 Chạy sắc ký giấy và sắc ký lỏng cao áp. Bảo vệ màu đỏ của Anthocyanin : Màu của các sản phẩm thực phẩm từ nguyên liệu thực vật phụ thuộc vào tính chất của các chất màu chứa trong đó tức là các sắc tố.Những sắc tố thường gặp trong các nguyên liệu thực vật được chia làm 3 nhóm chính: anthocyanin làm hoa quả có màu đỏ và xanh lam, carotenoit: vàng, chlrophyll: xanh lá cây. Tất cả chúng là những hợp chất hoá học phức tạp và được tạo nên trong quá trình sống thích ứng với các loại thực vật. Mức độ bền của chúng khác nhau và trong quá trình bảo quản , chế biến và các gia công khác làm thay đổi theo những cách khác nhau và đó chính là nguyên nhân lý giải tại sao thực phẩm ở dạng tươi có màu sắc đẹp nhưng sau khi chế biến màu sắc kém đi một phần hay mất hẳn làm giảm giá trị mặt hàng , giá trị dinh dưỡng giảm , giảm giá trị sinh lý. Ví dụ: Khoai tây có màu xám sau khi gọt vỏ hay nấu chín Táo có màu xám đen sau khi gọt vỏ Các sắc tố anthocyanin là những hợp chất hóa học phức tạp trong nhóm glucozit. Trong tự nhiên có nhiều hợp chất loại này, có trong rau quả với số lượng, tỷ lệ khác nhau và các bộ phận khác của thực vật làm cho chúng có những màu sắc khác nhau. Gồm có 4 loại: pelacgoniđin, xianidin, denfinidin, apigenidin. Có màu đỏ, xanh lam và các màu sắc tương tự của rau quả là các ester của các anthocyanin này. Anthocynin rất nhạy cảm với môi trường. Ví dụ như chất màu của bắp cải đỏ rubrobraxin clorit: pH 2,4 – 4 màu đỏ thắm, pH 4 – 6 tím, pH= 6 xanh lam, còn trong môi trương kiềm thì có màu xanh lá cây. Sự thay đổi màu này là quá trình thuận nghịch, nếu thấy màu không thuận lợi trong đồ hộp bắp cải đỏ thì có thể thay đổi bằng cách cho thêm lượng nhỏ acid axetic. Đặc biệt việc bảo vệ màu đỏ củ cải đường đỏ trong chế biến, đồ hộp hơi khó khăn . Anthocynin của củ cải đỏ-betamin là một monoglucozit khi thuỷ phân cho ra agluconbetanidin C20H19-23O7N2Cl.3H20. Bởi vì ngoài sắc tố đỏ còn có các sắc tố khác khá bền với nhiệt độ, quá trình oxy hoá, khi chần và thanh trùng đồ hộp, thường màu đỏ củ cải đường bị biến thành màu hồng, nâu bền tuỳ theo mức độ sắc tố đó bị phá huỷ. Để bảo vệ màu tốt hơn, người ta thường sử dụng ít nước khi gia công, trước khi gọt hay thái nhỏ nên nhúng vào dung dịch acid xitric 10-15% hoặc chần bằng hơi. Khi đó các protit của củ bị đông tụ trong quá trình chần sẽ hấp phụ các chất màu, giữ lại màu. Ngoài ra còn có phương pháp thanh trùng bằng cách chiếu các tia ion hoá: tia γ của Coban phóng xạ 60 giúp giữ được màu sáng và đậm hơn. Khi sản xuất các loại đồ hộp từ rau quả có màu đỏ đóng trong hộp sắt hay lọ thuỷ tinh nắp sắt, thì ta cần tìm cách khắc phục sự xuất hiện một số chất mới trong đồ hộp làm cho nước đường và quả nhuộm có màu tím chứ không phải là màu ban đầu của rau quả. Hiện tượng này là do các kết quả phản ứng giữa anthocyanin và kim loại. Màu xanh tím xuất hiện nhanh trở thành nguyên nhân hư hỏng hàng loạt đồ hộp. Đối với loại này chỉ được dùng các hộp có nắp sắt hoặc nhôm có tráng vecni. Những hư hỏng tương tự cũng có thể xảy ra khi chế biến các loại rau quả có màu đỏ trên bàn bằng sắt, nghiền bằng các máy làm từ nhôm. Để bảo vệ tốt màu tự nhiên ta thêm một ít chất chống oxy hoá vào sản phẩm. Cho rufin vào thì Anh Đào, Mận giữ màu tốt hơn, cho axít ascobic (350mg cho 1kg sản phẩm kể cả nước đường) vào đồ hộp Mơ, Anh Đào thì sản phẩm có màu, mùi, độ chắc quả tốt hơn.