Khảo sát hệ dung môi, phương pháp và nhiệt độ trích ly đến mật độ và độ bền màu của anthocyanin từ bắp cải tím

cải bắp dài trung bình 8 – 10 cm, giống cải bắp Hà Nội có từ 115 – 716 quả, giống cải bắp Bắc Hà có khoảng 376 – 464 quả (Hồ Hữu An, 1989) Hạt cải bắp nhỏ, hình cầu, nhẵn hoặc dạng lưới, màu nâu đỏ hoặc nâu sẫm. Khối lượng 1000 hat: 3.5 – 6.5 g Bắp cải tím (Brassica oleracea var capitata ruba) xuất xứ từ Địa Trung Hải, hiện nay được trồng rộng rãi khắp thế giới, thích hợp với khí hậu ôn đới. Tại Việt Nam bắp cải tím được trồng nhiều ở Đà Lạt. Bắp cải tím là một loại trong họ bắp cải Hình 4: Bắp cải tím Luận văn tốt nghiệp khóa 29 -2008 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng 11 Bảng 2: Thành phần hóa học của bắp cải tím Thành phần Hàm lượng Vitamin K Vitamin C Vitamin B6 Omega 3 Vitamin B1 Vitamin B2 Ca Vitamin A Tryptophan Protein Mg 73.35 mcg 30.15 mg 0.17 mg 0.17 mg 0.09 mg 0.08 mg 46.50 mg 198.00 IU 0.01g 1.53g 12.00 mg 2.2 Phương pháp trích ly 2.2.1 Trích ly chất lỏng Trích ly chất lỏng là quá trình tách chất hòa tan bằng một chất lỏng khác (dung môi) không hòa tan. 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 theo 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, 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. Luận văn tốt nghiệp khóa 29 -2008 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng 12 Hình 5: Sơ đồ trích ly theo 1 đoạn Trích ly theo nhiều đoạn giao dòng: quá trình cũng có thể thực hiện liên tục hay gián đoạn. Đây là sự kéo dài của quá trình trích ly một đoạn trong đó pha rafinat liên tục đi qua mỗi đoạn để được tiếp xúc với dung môi mới. Hình 6: Sơ đồ trích ly theo nhiều đoạn giao dòng Trích ly liên tục nhiều đoạn nghịch dòng: nguyên liệu ban đầu và dung môi đi ngược chiều nhau. Nguyên liệu đi vào đầu này còn dung môi đi vào đầu kia. Pha trích và pha rafinat đi liên tục, ngược chiều nhau qua mỗi đoạn. Hình 7: Sơ đồ trích ly liên tục 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 Nguyên liệu Pha trích Dung môi Pha rafinat Đoạn 1 Đoạn 2 Đoạn 3 Nguyên liệu Pha trích 3 Pha trích 2 Pha trích 1 Dung môi S1Y1 Dung môi S2 Y2 Dung môi S3 Y3 Pha trích Pha rafinat cuối cùng Đoạn 1 Đoạn 2 Đoạn 3 Đoạn n Nguyên liệu Dịch trích Dung môi Pha rafinat Luận văn tốt nghiệp khóa 29 -2008 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng 13 2.2.2 Trích ly chất rắn Trích ly chất rắn là quá trình hòa tan chọn lựa một hay nhiều cấu tử trong chất rắn bằng cách cho chất rắn tiếp xúc với dung môi. Quá trình trích ly chất rắn phụ thuộc vào cấu tạo bề mặt và kích thước của chất rắn. Nhiệt độ trích ly càng cao càng tốt vì nhiệt độ cao làm tăng độ hòa tan của dung chất vào dung môi, làm giảm độ nhớt do đó làm tăng hệ số khuếch tán và tăng tốc độ quá trình trích ly. Tuy nhiên với sản phẩm tự nhiên, nhiệt độ trích ly quá cao có thể làm tăng độ hòa tan của các chất không mong muốn vào dung dịch. Quá trình trích ly chất rắn có thể thực hiện gián đoạn, bán liên tục hoặc liên tục. Trong mỗi trường hợp quá trình có thể là tiếp xúc pha theo bậc hoặc tiếp xúc pha liên tục. Có 2 phương pháp để tạo sự tiếp xúc pha là phun tưới chất lỏng qua lớp vật liệu rắn hoặc nhúng chất rắn chìm hoàn toàn trong chất lỏng. Việc lựa chọn thiết bị trong một trường hợp bất kỳ phụ thuộc phần lớn trên trạng thái vật lý của chất rắn và dung chất trong chất rắn. Quá trình trích ly chất rắn được sử dụng nhiều trong công nhiệp luyện kim, nó đóng vai trò quan trọng trong quy trình luyện nhôm, cobalt, mangan, nickel và kẽm. Nhiều sản phẩm hữu cơ thiên nhiên được thu hồi bằng quy trình trích ly chất rắn như: dầu thực vật được thu hồi từ các loại hạt chứa dầu như đậu nành, bông vải… bằng cách cho tiếp xúc với dung môi hữu cơ, tannin được tách ra từ vỏ bằng cách cho tiếp xúc với nước và nhiều dược phẩm khác nhau được thu hồi từ lá thuốc, cây thuốc … Trà và cà phê được trích ly bằng cách cho tiếp xúc với nước nóng. 2.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly i. Nhiệt độ Khi tăng nhiệt độ trích ly, các phân tử dung môi và chất tan xảy ra sự chuyển động hỗn độn làm tăng vận tốc khuếch tán từ nguyên liệu vào dung môi. Nhờ vậy mà khả năng trích ly đạt hiệu quả cao. ii. Phương pháp trích ly Tùy thuộc vào phương pháp trích ly mà hiệu suất trích ly khác nhau. Trong các phuơng pháp trên phương pháp trích ly một đoạn cho hiệu suất thấp nhất. Để tăng hiệu suất trích ly ta thực hiện phương pháp trích ly nhiều lần. iii. Thời gian trích Thời gian tiếp xúc của dung môi và nguyên liệu càng dài thì khả năng trích ly càng cao khi đó nồng độ chất tan đạt giá trị cân bằng. Tuy nhiên nếu thời gian quá dài sẽ hòa tan các chất trong nguyên liệu vào dung môi trích ly, sản phẩm thu được không tinh khiết. iv. Hệ dung môi và vận tốc chuyển động của dung môi Dung môi dùng để trích ly phải hòa tan các chất cần trích ly. Các loại dung môi khác nhau có khả năng trích ly khác nhau. Hiệu suất trích ly còn tùy thuộc vào tỷ lệ hàm lượng Luận văn tốt nghiệp khóa 29 -2008 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng 14 dung môi so với nguyên liệu. Tỷ lệ này càng cao thì dung dịch trích ly càng nhiều. Hệ dung môi là yếu tố quan trọng nhất quyết định hiệu suất trích ly Yêu cầu dung môi trích ly: - Hòa tan chọn lọc, nghĩa là chỉ hòa tan các cấu tử cần trích ly, khả năng hòa tan càng lớn càng tốt, nhưng ít hòa tan các cấu tử khác. - Khối lượng riêng phải khác xa khối lượng riêng của hỗn hợp nguyên liệu ban đầu. - Có hệ số khuếch tán lớn đảm bảo cho tốc độ chuyển khối lớn. - Độ bay hơi càng lớn càng tốt. - Nhiệt dung riêng và ẩn nhiệt hóa hơi càng bé càng tốt. - Dung môi cần có tính bền về hóa học. Độ nhớt, áp suất hơi và điểm đông đặc phải thấp. Không độc, không gây cháy và giá thành thấp. Vận tốc chuyển động của dung môi sẽ làm tăng sự tiếp xúc của dung môi và nguyên liệu, tốc độ khếch tán tăng, rút ngắn được thời gian trích ly. Tỷ lệ giữa lượng dung môi và nguyên liệu càng lớn thì khả năng trích ly càng cao. v. Mức độ phá vỡ cấu trúc tế bào Đây là một trong các yếu tố cơ bản thúc đẩy nhanh quá trình trích ly. Việc phá vỡ tối đa cấu trúc tế bào nguyên liệu tạo điều kiện tiếp xúc triệt để của chất tan và dung môi vi. Kích thước và hình dạng nguyên liệu Ảnh hưởng đến tốc độ chuyển động của dung môi qua lớp nguyên liệu. Nguyên liệu có kích thước không đồng đều, trong quá trình trích ly, các hạt mịn sẽ lắng đọng trên những phần nguyên liệu chưa bị phá vỡ cấu trúc làm tắc ống mao dẫn. Khi đó dung môi chỉ lưu thông trên toàn bề mặt lớp vật liệu, khả năng hoà tan của các chất tan vào dung môi thấp nên hiệu suất trích ly thấp. 2.3 Sóng siêu âm Siêu âm là sóng cơ học có tần số lớn hơn tần số âm nghe thấy (trên 20kHz). Thính giác của con người rất nhạy cảm với dải tần số từ âm trầm (vài chục Hz) đến các âm thanh rất cao (gần 20kHz). Một số loài vật như dơi, ong… có thể cảm nhận được siêu âm. 2.3.1 Sóng siêu âm có cường độ lớn Ngoài sự phân loại sóng đàn hồi theo tần số, người ta còn phân loại theo cường độ. Cùng một vùng tần số đàn hồi song lại có cường độ khác nhau, trong chừng mực nhất định sóng siêu âm có tính chất khác nhau. Các dao động siêu âm có cường độ nhỏ hơn một vài oat trên centimet vuông gọi là sóng siêu âm có cường độ nhỏ, sóng siêu âm có cường độ một vài oat trên centimet vuông trở lên gọi là sóng siêu âm có cường độ lớn. thật ra sự phân loại này có tính tương đối vì nó còn phụ thuộc vào tần số sóng siêu âm, tùy thuộc vào bản chất môi trường cũng như các điều kiện vật lý khác của môi trường. Luận văn tốt nghiệp khóa 29 -2008 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng 15 Sóng siêu âm có cường độ lớn gây ra nhiều hiện tượng mới lạ mà sóng siêu âm có cường độ nhỏ không thể có được. Các hiện tượng này giữ vai trò quan trọng trong kỹ thuật. Hiện tượng chảy âm Hiện tượng chảy âm còn có tên là hiệu ứng gió âm, xảy ra trong chất lỏng. Nếu truyền một chùm siêu âm có cường độ đủ lớn vào trong lòng chất lỏng, sóng siêu âm sẽ bị chất lỏng hấp thụ rất mạnh. Năng lượng hấp thụ sẽ biến thành nội năng của các phân tử trong chất lỏng, làm cho nội năng của chúng tăng lên đáng kể. Mặt khác sóng siêu âm tạo ra trong lòng chất lỏng các vùng nén, dãn cách nhau liên tiếp, nên xuất hiện sự biến thiên mật độ năng lượng trong các vùng này khá đột ngột. Tại vùng nén mật độ năng lượng rất cao, ở vùng dãn năng lượng khá nhỏ. Kết quả làm xuất hiện một dòng hạt chất lỏng, gọi là dòng thủy động lực. Dòng này có vận tốc khá lớn và hướng theo phương truyền sóng. Cho nên sóng siêu âm đã tạo ra một luồng hạt chuyển động trong chất lỏng giống như một luồng gió cuốn theo cát bụi. Đó chính là hiện tượng chảy âm. Dòng thủy lực có vận tốc lớn đến hàng trăm centimet trên giây sẽ tạo thành các vùng xoáy rất mạnh ở gần mặt vật cản trên đường đi của nó. Chính dòng xoáy này, một mặt có thể phá vỡ bề mặt vật cản, mặt khác có thể làm cho các hạt chất lỏng khuếch tán vào trong vật cản nữa. Lợi dụng tính chất này của hiện tượng chảy âm, người ta có thể: phá vỡ biên giới vững chắc giữa các chất lỏng không hòa tan được với nhau như nước với thủy ngân, nước với các dung môi hữu cơ… tăng nhanh quá trình hòa tan các vật rắn vào trong dung dịch, quá trình các phản ứng hóa học, ... rửa và làm sạch bằng siêu âm. Hiện tượng sinh lỗ hổng Hiện tượng sinh lỗ hổng hay còn gọi là hiệu ứng kavitaxi. Như chúng ta đã biết khi truyền một chùm sóng siêu âm có cường độ lớn vào trong chất lỏng chúng sẽ tạo ra các vùng nén dãn liên tiếp. Do đó làm xuất hiện tính chất bất đồng nhất về mật độ khối lượng trong môi trường. Khi cường độ sóng siêu âm đủ lớn tính chất bất đồng ấy càng trở nên rõ rệt. Kết quả là ở vùng nén áp suất tăng lên rất cao, ở vùng dãn áp suất giảm đi đáng kể đến mức nhỏ hơn áp suất khí quyển. Hiện tượng trên được gọi là sự hình thành vùng áp suất âm. Do sự hình thành vùng áp suất âm nên có sự chênh lệch rất lớn về áp suất giữa vùng nén và vùng dãn. Kết quả là dưới tác dụng của sóng siêu âm có cường độ lớn, chất lỏng dường như bị xé ra, bị căng ra làm cho chúng thành một môi trường không liên tục. Nơi bị xé ra, lập tức hình thành túi khí chứa không khí và hơi nước bão hòa gọi là các lỗ hổng. Các túi khí này đầu tiên là các bọt khí có kích thước nhỏ, sau đó tăng lên rất nhanh và do sự chênh lệch áp suất, túi khí này vỡ tung ra, chất lỏng lấp lại lỗ hổng đó. Quá trình lấp lỗ hổng xảy ra rất nhanh, đồng thời kèm theo tiếng nổ lớn. Hiện tượng này được gọi là hiện tượng sinh lỗ hổng hay hiệu ứng kavitaxi. Hiện tượng sinh lỗ hổng trong chất lỏng xảy ra phụ thuộc vào cường độ và tần số sóng siêu âm. Theo nghiên cứu, ở tần số càng cao, muốn có hiện tượng sinh lỗ hổng thì sóng siêu âm phải có cường độ càng cao. Luận văn tốt nghiệp khóa 29 -2008 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng 16 Hiệu ứng kavitaxi tạo ra xung âm có áp suất rất lớn, từ vài chục đến vài trăm atmốtphe, đồng thời phổ của xung âm chiếm dải tần số rất rộng. Dưới tác dụng của xung âm này, các vật rắn này có thể bị phá vỡ nhanh chóng. 2.3.2 Ứng dụng của sóng siêu âm trong thực tế Từ lâu, siêu âm đã được ứng dụng trong thực tế như: - Rada siêu âm (Sona) dùng để phát hiện các mục tiêu dưới nước như thăm đò đáy biển, phát hiện tàu ngầm, đàn cá… Ưu điểm của siêu âm là ít bị suy giảm trong môi trường nước. - Phát hiện phóng điện cục bộ trong máy biến áp (MBA). Khi có phóng điện cục bộ trong MBA sẽ phát sinh sóng siêu âm lan truyền trong dầu. Nhờ bộ cảm biến siêu âm gắn trên thùng dầu có thể phân tích sóng tới và sóng phản xạ của nguồn phóng điện và định vị chính xác vị trí dây quấn MBA có phóng điện cục bộ. - Trong ngành y tế, rada siêu âm giúp các bác sĩ có thể nhìn rő cấu trúc nội tại của cơ thể, chẩn đoán chính xác khối u, thai nhi… - Siêu âm cũng được ứng dụng rộng rãi trong kỹ thuật gia công kim loại. Sóng siêu âm là sóng cơ đàn hồi mang năng lượng, có thể làm sạch bề mặt các chi tiết trước khi gia công như mạ, hàn… - Trong kĩ thuật đo và kiểm tra công nghiệp, việc đo và phân tích tiếng dội khi chùm siêu âm được chiếu lên bề mặt kiểm tra có thể giúp ta phát hiện được trạng thái bề mặt và các khuyết tật bên trong cấu trúc. Kĩ thuật này đang được ứng dụng một cách rộng rãi, tuy nhiên có một trở ngại là sóng siêu âm bị suy giảm rất mạnh trong không khí cho nên cần sử dụng môi trường nước đặt giữa đầu dò siêu âm và đối tượng kiểm tra. Chi tiết cần kiểm tra thường được nhúng trong nước và nước đóng vai trò như một ống dẫn sóng. Việc bắt buộc phải sử dụng môi trường nước để dẫn sóng siêu âm là trở ngại chính trong ứng dụng của sóng siêu âm đối với đo lường và kiểm tra công nghiệp. 2.3.3 Ứng dụng của sóng âm trong thực phẩm Yêu cầu rất lớn đôi với ngành công nghệ thực phẩm là làm sao cho thực phẩm ngày càng bổ hơn, sử dụng thuận tiện hơn, bảo quản lâu mà lại ngon hơn. Để đáp ứng được dòi hỏi ấy, người ta đã xử dụng kỹ thuật siêu âm. Dưới tác dụng của sóng siêu âm, chất lượng của một số thực phẩm tăng lên rõ rệt, đặc biệt là sữa, cá, thịt, bơ… Hiện nay, kỹ thuật siêu âm đã được áp dụng rộng rãi vào các ngành công nghệ thực phẩm khác nhau như chế biến bánh kẹo, sản xuất bánh mì, các loại rượu và nước giải khác, sản xuất đồ hộp, kỹ thuật lên men… Ngoài ra còn dùng trong tiệt trùng thực phẩm, đồ hộp, làm cho thực phẩm có chất lượng hơn, thời gian bảo quản tăng lên. Với loại thực phẩm và các thành phẩm khác có chứa sữa, nhiệm vụ đặc ra từ lâu phải giải quyết là làm sao kéo dài thời hạn sử dụng và bảo quản, đồng thời phẩm chất, hương vị của chúng không thay đổi. Người ta thấy rằng nếu dùng sóng siêu âm có tần số, cường độ Luận văn tốt nghiệp khóa 29 -2008 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng 17 xác định và thời gian thích hợp để chiếu vào sữa, làm cho chất lượng của chúng tốt hơn hẳn, thời gian bảo quản và thời hạn sử dụng tăng lên từ 2 đến 3 lần. Sóng siêu âm cũng làm tăng nhanh quá trình tạo thành phomat. Ở xưởng, người ta đã xử lý phomat bằng sóng siêu âm, chỉ trong thời gian 10 giây rồi để lên men, sau 6 tuần lễ đã đạt yêu cầu. Quy trình này nếu xử lý trong điều kiện bình thường phải mất 5 tháng. Ngoài ra, sóng siêu âm còn được dùng để tạo hổn dịch nhằm chế tạo phomat lỏng, một mặt làm cho chất lượng chúng tăng lên, một mặt tiết kiệm được chất béo. Ở xưởng sản xuất bánh mì, khâu rất cơ bản là tạo hỗn dịch của chất béo và nước. Khâu này cũng do sóng siêu âm đảm nhận. Hỗn dịch do sóng siêu âm tạo ra rất ổn định, dùng để sản xuất bánh mì làm cho chúng ngon hơn, thơm hơn, đồng thời tiết kiệm được tới 90% so với lượng chất béo sử dụng trước đây. (Nguồn: Nguyễn Đăng Tạc, siêu âm và ứng dụng, nhà xuất bản Khoa Học và Kỹ Thuật Hà Nôi, 1978) Để sản xuất bánh kẹo, sóng siêu âm có tác dụng lớn trong việc kết tinh và tạo dung dịch ổn định, đồng đều trong thể tích rất lớn. Điều đó làm cho quá trình sản xuất bánh kẹo được nhanh hơn, chất lượng đảm bảo hơn. Các kỹ sư thực phẩm đều xác nhận rằng dùng sóng siêu âm chất lượng kẹo tăng hơn rất nhiều so với phương pháp thông thường. Trong công nghiệp sản xuất đồ hộp, sóng siêu âm được áp dụng vào các khâu tiệt trùng thực phẩm trước, trong và sau khi đóng hộp. Đặc biệt những loại thịt, cá hộp người ta còn dùng sóng siêu âm để nghiền, một mặt làm cho thực phẩm rất tơi, nhỏ; mặt khác có thể hòa lẫn mỡ vào thực phẩm khá đồng đều làm cho đồ hộp có phẩm chất cao hơn, thời gian bảo quản và sử dụng kéo dài thêm từ 2 – 3 lần. Để sản xuất rượu nho, rượu mùi việc sử dụng sóng siêu âm cũng rút ngắn quy trình sản xuất một vài năm xuống vài ba giờ. Riêng quy trình sản xuất rượu nho , kỹ thuật siêu âm được áp dụng ở nhiều khâu, trước hết là khâu ép. Người ta dùng một chùm siêu âm có công suất lớn chiếu vào quả nho, các tổ chức hữu cơ trong quả nho bị pha hủy và nghiền nát rất nhanh chóng, nên chất lượng nước ép cao hơn, bả nho gần như tách hoàn toàn và hiệu suất ép nho tăng rõ rệt. Nhờ có sóng siêu âm, thời gian ép nho đã giảm xuống tới 80% so với trước đây vì thế mà giảm chi phí xuống đáng kể. 2.4 Một số nghiên cứu trích ly anthocyanin từ nguyên liệu bắp cải tím và dâu tây Huỳnh Thị Kim Cúc và cộng sự, Chiết tách anthocyanin từ quả dâu bằng nước sulfured và một số đặc tính của chúng, tiến hành chiết anthocyanin thô với các dung môi có nồng độ SO2 là 500ppm, 700ppm, 900ppm, 1100ppm và 1500ppm, bổ sung 1% HCl, nhiệt độ 30oC, thời gian chiết 30 phút. Kết quả thu được hàm lượng anthocyanin khi nồng độ SO2 đạt 1100ppm là cao nhất. Nguyễn Thị Lan, Lê Thị Lạc Quyên, nghiên cứu ảnh hưởng của hệ dung môi đến khả năng chiết tách chất màu anthocyanin có độ màu cao từ dâu tây Hội An, trường Đại Học Bách Khoa, Đại Học Đà Nẳng. Kết quả chọn được hệ dung môi tốt cho quá trình chiết tách chất màu anthocyanin có độ màu cao từ quả dâu là ethanol - nước – HCl, với tỷ lệ dung môi ethanol - nước là 1:1 (với 1% HCl) để hàm lượng anthocyanin thu được nhiều nhất. Luận văn tốt nghiệp khóa 29 -2008 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng 18 Nguyễn Thị Phương Anh, Nguyễn Thị Lan, nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến màu anthocyanin từ bắp cải tím ứng dụng làm chất chỉ thị an toàn trong phân tích hóa học và thực phẩm, tạp chí Khoa Học Đà Nẳng. Kết quả khẳng định màu anthocyanin thay đổi từ đỏ đến xanh khi môi trường thay đổi từ acid sang kiềm. Huỳnh Thị Kim Cúc và các cộng sự, xác định hàm lượng anthocyanin trong một số nguyên liệu rau quả bằng phương pháp pH vi sai, tiến hành nghiên cứu xác định được hàm lượng anthocyanin trong một số nguyên liệu rau quả thuộc khu vực miền trung Việt Nam bằng phương pháp pH vi sai. Kết quả cho thấy một số nguyên liệu có hàm lượng anthocyanin tương đối cao như: quả dâu ta 1,188 %; bắp cải tím 0,909%; lá tía tô 0,397%; trà đỏ 0,335%, vỏ nho 0,564%, vỏ cà tím 0,441%. Luận văn tốt nghiệp khóa 29 -2008 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng 19 CHƯƠNG III PHƯƠNG TIỆN – PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 3.1 Phương tiện thí nghiệm Thí nghiệm được tiến hành tại phòng thí nghiệm bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm, khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng, trường Đại học Cần Thơ. Thời gian thực hiện 12 tuần. 3.1.1 Nguyên liệu Bắp cải tím 3.1.2 Dụng cụ - Thiết bị Máy quang phổ Spectrophotometer pH kế Thiết bị điều nhiệt (waterbath) Máy tạo sóng siêu âm (Bộ môn Sinh lý – sinh hóa) Một số dụng cụ và thiết bị thí nghiệm khác 3.1.3 Hóa chất HCl Ethanol Acid citric Natri bisunfit 3.2 Phương pháp nghiên cứu Khảo sát ảnh hưởng của hệ dung môi, số lần trích, thời gian, nhiệt độ và phương pháp trích đến hàm lượng cũng như độ bền màu của anthocyanin thu được. 3.2.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của hệ dung môi đến khả năng trích ly anthocyanin Mục đích thí nghiệm: Khảo sát khả năng trích ly anthocyanin từ bắp cải tím của các hệ dung môi khác nhau, từ đó tìm ra hệ dung môi có khả năng trích ly tối ưu nhất. Khảo sát 4 hệ dung môi (A) - Hệ dung môi ethanol- nước tỷ lệ 1:1 có bổ sung HCl 1% (A1) - Hệ dung môi có chứa SO2 với nồng độ 1100ppm có bổ sung HCl 1% (A2) - Hệ dung môi HCl 1% – acid citric 1% – nước (A3) - Hệ dung môi ethanol – nước tỷ lệ 1:1 (A4) Chuẩn bị thí nghiệm - Chuẩn bị bắp cải - Chuẩn bị các hệ dung môi với nồng độ như trên Tỷ lệ nguyên liệu và dung môi trích ly là 50g: 500ml Luận văn tốt nghiệp khóa 29 -2008 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng 20 Sơ đồ bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm hoàn toàn ngẫu nhiên với 1 nhân tố và 3 lần lặp lại. Nhân tố thay đổi là hệ dung môi (nhân tố A). Tổng số thí nghiệm là 4 Tiến hành thí nghiệm: Bắp cải được mua về, rửa sạch, cân, nghiền. Cho mẫu bắp cải đã nghiền và dung môi vào ống nghiệm. Giữ hỗn hợp ở nhiệt độ 300C trong khoảng 30 phút. Sau đó đem trích ly, lọc, cô đặc thu được dịch màu. Dịch màu thu được đem xác định nồng độ màu và thử độ bền màu. Kiểm tra độ bền màu của anthocyanin được thực hiện theo 3 cách:  Để dung dịch màu trong điều kiện tối ở nhiệt độ phòng  Để dung dịch màu ngoài ánh sáng ở nhiệt độ phòng  Đun dung dịch màu lên đến nhiệt độ 950C Sau khi thực hiện các phương pháp trên trong một khoảng thời gian nhất định (5 giờ, 24 giờ), tiến hành đo hàm lượng màu còn lại của các dung dịch màu. A4 A1 A3 A2 Nguyên liệu Ngâm trong dung môi Xử lý Lọc Trích ly Xác định nồng độ anthocyanin Dịch chất màu Kiểm tra độ bền màu Luận văn tốt nghiệp khóa 29 -2008 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng 21 Chỉ tiêu theo dõi Hàm lượng, độ bền màu anthocyanin. 3.2.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của phương pháp và số lần trích ly đến mật độ và độ bền màu anthocyanin trong dịch trích Mục đích thí nghiệm: Khảo sát ảnh hưởng của phương pháp trích, số lần trích đến hàm lượng và độ bền màu của anthocyanin thu được, từ đó chọn ra phương pháp cũng như số lần trích tối ưu. Khảo sát trên nhân tố B là phương pháp trích, bao gồm:  Trích trong điều kiện bình thường ( B1)  Trích bằng sóng âm (B2) Và nhân tố C là số lần trích (với một lượng dung môi cố định), bao gồm:  1 lần trích (C1)  2 lần trích (C2)  3 lần trích (C3) Chuẩn bị thí nghiệm: Bắp cải được mua, làm sạch và nghiền như trên. Hệ dung môi chọn ra từ thí nghiệm 1 được pha sẵn với nồng độ tương ứng. Sơ đồ bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm hoàn toàn ngẫu nhiên với 2 nhân tố là phương pháp (nhân tố B) và số lần trích ly (nhân tố C). Tổng số thí nghiệm là 2 x 3 = 6 thí nghiệm. Thí nghiệm được lập lại 3 lần với từng phương pháp và số lần trích tương ứng. Luận văn tốt nghiệp khóa 29 -2008 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng 22 Tiến hành thí nghiệm Thí nghiệm được tiến hành như thí nghiệm 1 và 2 theo sơ đồ bố trí như trên. Chỉ tiêu theo dõi Hàm lượng, độ bền màu anthocyanin. Ngâm trong dung môi Trích ly … B1 B2 C1 C2 C3 C1 C2 C3 Lọc Xác định nồng độ anthocyanin Dịch chất màu Kiểm tra độ bền màu Luận văn tốt nghiệp khóa 29 -2008 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng 23 3.2.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian trích ly đến mật độ và độ bền màu anthocyanin trong dịch trích Mục đích thí nghiệm: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian trích ly đến hàm lượng và độ bền màu của anthocyanin thu được, từ đó tìm ra được nhiệt độ và thời gian cho khả năng trích ly cao nhất. Khảo sát trên nhiệt độ trích là nhân tố D và thời gian trích là nhân tố E, bao gồm: Nhiệt độ trích (D)  300C (D1)  350C (D2) Thời gian (E)  30 phút (E1)  45 phút (E2)  60 phút (E3) Chuẩn bị thí nghiệm: - Thí nghiệm 2 được tiến hành trên cơ sở thí nghiệm 1. Hệ dung môi chọn ra từ thí nghiệm 1 được pha sẵn với nồng độ trên. - Chuẩn bị bắp cải Sơ đồ bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm hoàn toàn ngẫu nhiên với 2 nhân tố là nhiệt độ (nhân tố D) và thời gian trích (nhân tố E). Tổng số thí nghiệm là 2 x 3 = 6 thí nghiệm. Mỗi thí nghiệm được lặp lại 3 lần với từng nhiệt độ và thời gian tương ứng. Luận văn tốt nghiệp khóa 29 -2008 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng 24 Tiến hành thí nghiệm: Bắp cải được rửa sạch, cân, nghiền nhỏ và ngâm trong dung môi (chọn dung môi có khả năng trích ly cao nhất từ thí nghiệm 1) theo sơ đồ bố trí trên. Lọc Xác định nồng độ anthocyanin Dịch chất màu Kiểm tra độ bền màu … Ngâm trong dung môi Trích ly E1 E2 D3 E3 D1 E1 E2 E3 Luận văn tốt nghiệp khóa 29 -2008 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng 25 Sau khi ngâm, trích ly, dung dịch cũng được cô đặc để thu được dịch chất màu và tiến hành kiểm tra các chỉ tiêu như thí nghiệm 1. Chỉ tiêu theo dõi: Hàm lượng, độ bền màu và hiệu suất trích ly anthocyanin. 3.3 Các phương pháp phân tích và xử lý số liệu Bảng 3: Các phương pháp phân tích và xử lý số liệu TT Chỉ tiêu Phương pháp 1 2 3 Xác định hàm lượng anthocyanin Xác định độ bền màu anthocyanin Xử lý số liệu Phương pháp pH vi sai (phụ lục 1) Phương pháp xác định độ bền màu (phụ lục 2) Bằng các chương trình phần mềm thống kê STAGRAPHICS PLUS 4.0, R và phần mềm Excel Luận văn tốt nghiệp khóa 29 -2008 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng 26 CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1 Ảnh hưởng của hệ dung môi đến khả năng trích ly anthocyanin Trong quá trình trích ly, yếu tố ảnh hưởng quan trọng nhất đến hàm lượng chất cần trích là hệ dung môi được sử dụng trong quá trình trích ly. Chính vì vậy mà đề tài này nghiên cứu để tìm ra hệ dung môi có khả năng trích được hàm lượng anthocyanin cao từ bắp cải tím. Anthocyanin là một chất phân cực nên tan tốt trong dung môi phân cực. Việc lựa chọn dung môi thích hợp khi trích ly sẽ thu được hàm lượng anthocyanin cao nhất. Các hệ dung môi được sử dụng là:  Ethanol- nước có pH là 6.5  Ethanol – nước- HCl(1%) có pH là 1  Acid Citric(1%)- HCl(1%) có pH là 0.8  NaHSO3( nồng độ SO2 là 1100pm) – HCl (1%) có pH là 1 Thí nghiệm được tiến hành như phần phương tiện và phương pháp nghiên cứu, 4 nghiệm thức thay đổi giữa các dung môi được tiến hành với 3 lần lặp lại. Quá trình thí nghiệm được tiến hành ở 30oC trong thời gian 30 phút. Các nghiệm thức đo mật độ quang tương ứng với λ = 523nm (bước sóng cho độ hấp thu lớn nhất đối với chất màu anthocyanin từ bắp cải tím) và λ= 700nm (bước sóng cho độ hấp thu nhỏ nhất) (nguồn xác định hàm lượng anthocyanin trong một số nguyên liệu rau quả bằng phương pháp pH vi sai, Huỳnh Thị Kim Cúc và cộng sự). Bảng 4. Kết quả thống kê hàm lượng anthocyanin (%) sau khi trích và bảo quản trong các hệ dung môi (a, b,c thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa thống kê theo cột ở mức ý nghĩa 5%) Sau khi trích thu được 0.5l dung dịch, hàm lượng anthocyanin thu được trong dung dịch được xác địn theo căn bản khô theo công thức (3) Hệ dung môi pH Sau khi trích Sau khi đun 95oC Để ngoài sáng (sau 24 giờ) Để trong tối sau 24 giờ) Sau khi đun 95oC (sau 24 giờ) Ethanol - H2O 6.5 0.630c 0.522c 0.542c 0.550c 0.510c Ethanol - HCl 1 0.847b 0.755b 0.786b 0.817b 0.741b A. Citric - HCl 0.8 0.820b 0.783b 0.790b 0.796b 0.766b NaHSO3 - HCl 1 1.087a 1.037a 1.052a 1.055a 1.027a Luận văn tốt nghiệp khóa 29 -2008 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng 27 Bảng 5. Kết quả thống kê % anthocyanin còn lại khi bảo quản trong các dung môi trích ly trong các điều kiện khác nhau Hệ dung môi Sau khi trích Sau khi đun 95oC Để ngoài sáng (sau 24 giờ) Để trong tối sau 24 giờ) Sau khi đun 95oC (sau 24 giờ) Ethanol - H2O 100 82.45b 86.13c 87.36b 80.64c Ethanol - HCl 100 89.23ba 92.78b 96.57a 87.54b A. Citric - HCl 100 95.35a 96.19ba 96.95 a 93.5ba NaHSO3 - HCl 100 95.52a 96.86a 97.10a 94.48a (a, b, c thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa thống kê theo cột ở mức ý nghĩa 5%) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 Ethanol - H2O Ethanol - HCl Acid Citric - HCl NaHSO3 - HCl An th o cy an in (% ) Hệ dung môi Anthocyanin trong dịch trích ly giữ ở các điều kiện khác nhau Sau trích ly Sau 24 giờ, đk sáng Sau 24 giờ,đk tối Sau đun 95oC,15 phút Sau 24 giờ, đun 95C,15phút Hình 8: Đồ thị hàm lượng anthocyanin sau khi trích và bảo quản trong các hệ dung môi Luận văn tốt nghiệp khóa 29 -2008 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng 28 Dựa vào bảng 4 và đồ thị hình 8 cho thấy khi sử dụng hệ dung môi NaHSO3 – HCl thu được hàm lượng anthocyanin là 1.087% cao hơn các dung môi khác (hàm lượng anthocyanin thu được khi sử dụng hệ dung môi Ethanol – H2O là 0.847%, Ethanol – HCl là 0.63%, Acid Citric – HCl là 0.82%). Phân tử càng phân cực, lực tương tác càng mạnh, các phân tử càng giữ chặt lại với nhau dẫn đến hóa chất có nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy càng cao. Tính phân cực của phân tử cũng ảnh hưởng đến độ hòa tan của hóa chất. Thường các chất phân cực tan tốt trong dung môi phân cực nhờ tương tác lưỡng cực – lưỡng cực giữa các phân tử hóa chất và các phân tử dung môi. Hóa chất càng phân cực có khả năng hòa tan dễ dàng trong dung môi phân cực (nguồn: bài giảng hóa đại cương tập1, trường Đại Học Cần Thơ, 2002) Hàm lượng anthocyanin thu được khi trích ly bằng hệ dung môi NaHSO3 – HCl cao hơn các hệ dung môi khác là do NaHSO3 khi tan trong nước tạo ra SO2 là phân tử có độ phân cực lớn, SO2 dễ dàng tương tác lưỡng cực với phân tử anthocyanin vốn là chất tan phân cực làm cho độ hòa tan của phân tử anthocyanin trong dung môi tăng lên. Trong khi đó hệ dung môi ethanol – HCl và hệ dung môi ethanol – nước có khả năng hòa tan anthocyanin thấp hơn do trong phân tử ethanol có nhóm ethyl là nhóm đẩy điện tử làm cho độ phân cực của nhóm O – H giảm làm giảm khả năng tương tác với chất phân cực khác (giảm khả năng tương tác với anthocyanin). (nguồn: bài giảng hóa đại cương A3, trường Đại Học Cần Thơ, 2004). Angela và Little (1977) đã nghiên cứu và chỉ ra rằng: pH: 2, 3 khi pH tăng thì sự phân hủy anthocyanin cũng tăng và pH nhỏ hơn 1 thì sự phân hủy chất màu anthocyanin tăng lên theo chiều giảm của pH. (nguồn: G.H. Laleh, cộng sự, 2006). Khi sử dụng hệ dung môi có pH gần bằng 1, hàm lượng anthocyanin được trích ly càng nhiều. Như vậy, khi sử dụng hệ dung môi acid citric – HCl có pH nhỏ hơn 1 ( 0.8) nên hàm lượng anthocyanin thu được thấp hơn hàm lượng anthocyanin được trích ly bằng hệ dung môi NaHSO3 – HCl có pH là 1. Đồng thời bảng 5 cho thấy hàm lượng anthocyanin còn lại khi được trích bằng hệ dung môi NaHSO3 – HCl sau 24 giờ bảo quản trong các điều kiện khác nhau (ngoài sáng, trong tối, đun 95oC) cũng cao hơn các hệ dung môi còn lại. Khi bảo quản chất màu anthocyanin (được trích ly bằng hệ dung môi NaHSO3 – HCl) trong các điều kiện khác nhau, hàm lượng anthocyanin còn lại khác nhau. Hàm lượng anthocyanin còn lại sau 24 giờ khi bảo quản trong điều kiện tối (97.1 %) cao hơn khi để ngoài sáng (96.86 %) và thấp nhất khi đun sôi 95oC (94.48 %). Nguyên nhân là do anthocyanin dễ bị phân hủy dưới tác dụng của ánh sáng và nhiệt độ, nên khi đun 95oC Luận văn tốt nghiệp khóa 29 -2008 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng 29 hàm lượng anthocyanin giảm nhiều nhất rồi đến anthocyanin được bảo quản trong điều kiện sáng. Từ kết quả đó chọn hệ dung môi NaHSO3 – HCl là dung môi được sử dụng để trích ly anthocyanin trong các thí nghiệm sau. Bảng 6: Ảnh hưởng của thời gian bảo quản đến anthocyanin Thời gian (giờ) Hàm lượng anthocyanin (%) 0 0.811a 24 0.776b (a, b thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa thống kê theo cột ở mức ý nghĩa 5%) Dựa vào số liệu bảng 6, trong cùng điều kiện về nhiệt độ, ánh sáng…hàm lượng anthocyanin sau khi để 24 giờ (0.776 %) giảm có ý nghĩa so với hàm lượng anthocyanin thu được ban đầu (0.811%). Như vậy, hàm lượng anthocyanin giảm theo thời gian. Bảng 7: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến anthocyanin Điều kiện xử lý Hàm lượng anthocyanin (%) Không xử lý nhiệt 0.820a Đun 95oC 0.767b (a, b thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa thống kê theo cột ở mức ý nghĩa 5%) Theo số liệu bảng 7, hàm lượng anthocyanin sau khi đun 95oC (0.767 %) giảm có ý nghĩa so với hàm lượng anthocyanin thu được ban đầu (0.820%). Cũng như thời gian, nhiệt độ cũng làm giảm đáng kể hàm lượng anthocyanin thu được. Nhiệt độ là nhân tố đóng vai trò quan trọng ổn định cấu trúc của phân tử anthocyanin. Việc gia tăng nhiệt độ làm gia tăng sự phân hủy anthocyanin.Theo Palamidis và Markakis (1975) nghiên cứu về ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự ổn định của anthocyanin, khi tăng nhiệt độ trong kho trử sẽ làm tăng khả năng phân hủy của các anthocyanin trong thức uống nhẹ. (nguồn: Pakistan Journal of Nutrition 5 (1): G.H. Laleh , cộng sự, 2006) Luận văn tốt nghiệp khóa 29 -2008 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng 30 Bảng 8: Ảnh hưởng của ánh sáng đến anthocyanin Điều kiện xử lý Hàm lượng anthocyanin (%) Để ngoài sáng 24 giờ 0.793a Để trong tối 24 giờ 0.805a Theo số liệu bảng 8, hàm lượng anthocyanin sau khi để ngoài sáng 24 giờ (0.793 %) không có sự khác biệt ý nghĩa so với hàm lượng anthocyanin sau khi để trong tối 24 giờ (0.805%). Như vậy dưới tác dụng của ánh sáng, hàm lượng anthocyanin có giảm nhưng không đáng kể. Ánh sáng cũng là nhân tố ảnh hưởng đến tính ổn định của anthocyanin. Theo Palamidis và Markakis (1975) đã học về vai trò của ánh sáng đối với sự ổn đinh của anthocyanin trong nước nho và quá trình bóc vỏ nho. Dưới tác dụng của ánh sáng có đến 50% hợp chất màu anthocyanin bị phá hủy nhưng chỉ có 30% hợp chất màu anthocyanin bị phá hủy khi thực hiện trong điều kiện tối ở cùng điều kiện nhiệt độ (20 oC) và thời gian (135 ngày). (nguồn: G.H. Laleh , H. Frydoonfar , R. Heidary, R. Jameei and S. Zare, 2006) 4.2 Ảnh hưởng của số lần trích và phương pháp trích đến hàm lượng anthocyanin Quá trình trích ly không những phụ thuộc vào hệ dung môi được sử dụng mà còn phụ thuộc vào các yếu tố khác như: phương pháp trích cũng như số lần trích. Vì thế, trong thí nghiệm này quá trình trích ly anthocy anin được thực hiện bằng 2 phương pháp:  Trích ly trong điều kiện bình thường  Trích ly có sự hỗ trợ của sóng siêu âm Với các số lần trích khác nhau:  1 lần trích  2 lần trích  3 lần trích Quá trình trích ly được thực hiện ở nhiệt độ 30oC trong thời gian 30 phút với hệ dung môi được chọn ra từ thí nghiệm một. Luận văn tốt nghiệp khóa 29 -2008 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng 31 Bảng 9: kết quả thống kê ảnh hưởng của phương pháp trích đến hàm lượng anthocyanin được trích ly Phương pháp trích Sau khi trích Để ngoài sáng (sau 24 giờ) Để trong tối (sau 24 giờ) Sau khi đun 95oC (sau 24 giờ) Điều kiện thường 1.074b 1.014b 1.038b 0.997b Có sự hỗ trợ của song siêu âm 1.159a 1.094a 1.099a 1.070a (a, b cho thấy sự khác biệt có ý nghĩa thống kê theo cột ở mức ý nghĩa 5%) Bảng 10: Kết quả thống kê ảnh hưởng của số lần trích đến hàm lượng anthocyanin được trích ly Số lần trích Sau khi trích Để ngoài sáng (sau 24 giờ) Để trong tối (sau 24 giờ) Sau khi đun 95oC (sau 24 giờ) 1 lần 1.101b 1.034b 1.052b 1.029b 2 lần 1.18a 1.107a 1.128a 1.092a 3 lần 1.067b 1.020b 1.025b 0.989b (a, b cho thấy sự khác biệt có ý nghĩa thống kê theo cột ở mức ý nghĩa 5%) Luận văn tốt nghiệp khóa 29 -2008 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng 32 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1 lần trích 2 lần trích 3 lần trích An th oc ya n in (% ) Số lần trích Anthocyanin sau khi trích ly Đối chứng Trích bằng sóng siêu âm Hình 9: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa phương pháp trích, số lần trích đến hàm lượng anthocyanin thu được Dựa vào số liệu thống kê bảng 9 và hình 9 cho thấy hàm lượng anthocyanin thu được khi trích bằng phương pháp có hỗ trợ sóng siêu âm (1.159%) cao hơn có ý nghĩa so với phương pháp trích thông thường (1.074%). Do sóng siêu âm tạo ra trong lòng chất lỏng các vùng nén, dãn cách nhau liên tiếp, nên xuất hiện sự biến thiên mật độ năng lượng trong các vùng này khá đột ngột. Tại vùng nén mật dộ năng lượng rất cao, ở vùng dãn năng lượng khá nhỏ. Kết quả làm xuất hiện một dòng hạt chất lỏng, gọi là dòng thủy động lực. Dòng này có vận tốc lớn đến hàng trăm centimet trên giây sẽ tạo thành các vùng xoáy rất mạnh ở gần mặt vật cản trên đường đi của nó. Chính dòng xoáy này, một mặt có thể phá vỡ bền mặt vật cản, mặt khác có thể làm cho các hạt chất lỏng khuếch tán vào trong vật cản (nguồn: Nguyễn Đăng Tạc, siêu âm và ứng dụng, nhà xuất bản Khoa Học và Kỹ Thuật, 1978). Như vậy nhờ tác dụng của dòng thủy động lực mà bề mặt nguyên liệu bị phá vỡ, dung môi cũng dễ dàng khuếch tán vào bên trong nguyên liệu làm cho quá trình trích ly xảy ra nhanh hơn, hàm lượng anthocyanin thu được nhiều hơn. Theo số liệu thống kê bảng 10 cho thấy hàm lượng anthocyanin thu được khi trích với số lần trích là 2 lần (1.18%) cao hơn so với hàm lượng anthocyanin thu được khi trích 1 lần (1.101%) và 3 lần (1.067%) ở cả 2 phương pháp trích ly (trích ở điều kiện bình thường và Luận văn tốt nghiệp khóa 29 -2008 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng 33 trích ly có sự hỗ trợ của sóng siêu âm) được áp dụng. Hàm lượng anthocyanin khi trích 3 lần lại thấp hơn hàm lượng anthocyanin trích 1 lần. Thời gian trích (30 phút) và hàm lượng dung môi (500ml) được sử dụng trong thí nghiệm là như nhau. Nếu tăng số lần trích thì thời gian trích và lượng dung môi sử dụng trong từng lần trích sẽ ít lại. Khi sử dụng phương pháp trích 1 lần (500 ml dung môi, 30 phút) anthocyanin trong nguyên liệu sẽ khuếch tán vào dung môi đến khi đạt giá trị cân bằng thì quá trình khuếch tán sẽ không xảy ra nữa, như vậy trong nguyên liệu vẫn một lượng anthocyanin đáng kể. Khi sử dụng phương pháp trích 3 lần (lần 1: 200ml dung môi, lần 2 và lần 3: 150ml dung môi, mỗi lần trích trong thời gian 10 phút), lượng dung môi được chia làm 3, thời gian trích cũng được chia làm 3 (mỗi lần trích 10 phút) là khoảng thời gian tương đối ngắn không đủ cho anthocyanin từ nguyên liệu khuếch tán vào dung môi nên hàm lượng anthocyanin còn lại trong nguyên liệu cũng còn nhiều. Khi sử dụng phương pháp trích 2 lần, lượng dung môi và thời gian sử dụng được chia đôi (mỗi lần trích sử dụng 250ml dung môi trong thời gian 15 phút) đủ cho anthocyanin từ nguyên liệu khuếch tán vào trong dung môi cho đến khi đạt giá trị cân bắng giữa nguyên liệu và dung môi, sau đó lại tiếp tục trích lần 2 và hàm lượng anthocyanin cũng đạt giá trị cân bằng, nhờ vậy mà hàm lượng anthocyanin thu được sau 2 lần trích lại cao hơn 1 lần trích và 3 lần trích. 1.00, 93.5 1.06, 93.1 0.99, 97.4 1.07, 94.9 1.16, 94.6 1.05, 94.0 0.96 0.98 1.00 1.02 1.04 1.06 1.08 1.10 1.12 1.14 1.16 1.18 0 1 2 3 4 An th oc ya nin (% ) Số lần trích Anthocyanin và % còn lại sau 24 giờ giữ đk thường Đối chứng Trích bằng sóng siêu âm Hình 10: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của số lần trích, phương pháp trích đến hàm lượng và % màu anthocyanin còn lại sau 24 giờ khi giữ ở điều kiện thường Luận văn tốt nghiệp khóa 29 -2008 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng 34 1.03, 95.8 1.09, 96.1 1.00, 98.2 1.08, 95.4 1.17, 95.3 1.05, 94.3 0.98 1.03 1.08 1.13 1.18 0 1 2 3 4 An th oc ya nin (% ) Số lần trích Anthocyanin và % còn lại sau 24 giờ giữ đk tối Đối chứng Trích bằng sóng siêu âm Hình 11: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của số lần trích, phương pháp trích đến hàm lượng và % màu anthocyanin còn lại sau 24 giờ khi giữ ở điều kiện tối 0.99, 92.7 1.06, 92.9 0.95, 93.0 1.05, 93.0 1.13, 92.2 1.03, 92.2 0.92 0.97 1.02 1.07 1.12 1.17 0 1 2 3 4 An th oc ya nin (% ) Số lần trích Anthocyanin và % còn lại sau 24 giờ và gia nhiệt 95oC, 15 phút Đối chứng Trích bằng sóng siêu âm Hình 12: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của số lần trích, phương pháp trích đến hàm lượng và % màu anthocyanin còn lại sau 24 giờ khi gia nhiệt 95oC, 15 phút Luận văn tốt nghiệp khóa 29 -2008 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng 35 Từ hình 10, hình 11, hình 12 hàm lượng anthocyanin còn lại sau 24 giờ giữ ở 3 điều kiện khác nhau (điều kiện thường, giữ trong tối, đun 95oC) giảm ở cả 2 phương pháp ứng với các lần trích khác nhau (1 lần , 2 lần, 3 lần). Tuy sử dụng phương pháp trích ly có sự hỗ trợ của sóng âm hàm lượng anthocyanin có phần giảm nhiều hơn nhưng không có sự khác biệt ý nghĩa. Hàm lượng anthocyanin thu được khi trích bằng phương pháp có sự hỗ trợ của sóng âm cao hơn nhiều so với phương pháp trích ly thông thường. Vì vậy phương pháp trích ly có sự hỗ trợ của sóng âm được chọn sử dụng trong các thí nghiệm sau. Từ kết quả trên chọn phương pháp trích ly có sự hỗ trợ của sóng âm với số lần trích là 2 lần để thu được hàm lượng anthocyanin cao nhất từ nguyên liệu bắp cải tím. 4.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian đến hàm lượng anthocyanin được trích ly Nhiệt độ trích ly có ảnh hưởng đến khả năng chiết tách anthocyanin. Khi nhiệt độ tăng sẽ làm giảm độ nhớt đồng thời làm tăng vận tốc khuếch tán. Do đó, tạo điều kiện thuận lợi cho việc chuyển các chất hòa tan từ trong nguyên liệu vào dung môi. Tuy nhiên chất màu anthocyanin dễ bị phá hủy bởi nhiệt độ cao vì vậy nhiệt độ trích ly phù hợp sẽ cho hàm lượng anthocyanin cao. Quá trình trích ly anthocyanin cũng phụ thuộc vào thời gian trích ly. Nếu thời gian trích ly quá ngắn không đủ để dung môi hòa tan anthocyanin; ngược lại thời gian quá dài ảnh hưởng đến độ tinh khiết của sản phẩm cần trích ly do có thể hòa tan các chất khác có trong nguyên liệu, mặt khác nếu kéo dài thời gian trích ly có thể làm giảm hàm lượng anthocyanin trích được do anthocyanin bị phân hủy dưới tác dụng của các tác nhân khác (ánh sáng…) Thí nghiệm được tiến hành ở 2 mức nhiệt độ (30oC và 35oC) ứng với 3 mức thời gian (30 phút, 45 phút và 60 phút). Nguyên liệu được trích ly 2 lần bằng phương pháp có hỗ trợ của sóng siêu âm. Dung môi chọn ra từ thí nghiệm 1 được sử dụng để trích ly. Bảng 11: Kết quả thống kê ảnh hưởng của nhiệt độ trích đến hàm lượng anthocyanin được trích ly Nhiệt độ trích ly Hàm lượng anthocyanin (%) 30oC 1.169a 35oC 1.154a (a cho thấy không có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê giữa các nghiệm thức ở mức ý nghĩa 5%) Luận văn tốt nghiệp khóa 29 -2008 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng 36 Bảng 12 Kết quả thống kê ảnh hưởng của thời gian trích đến hàm lượng anthocyanin được trích ly Thời gian Hàm lượng anthocyanin (%) 30 phút 1.169ba 45 phút 1.174a 60 phút 1.142b (a, b cho thấy sự khác biệt có ý nghĩa thống kê theo cột ở mức ý nghĩa 5%) 1.00 1.04 1.08 1.12 1.16 1.20 30 45 60 An th oc ya n in (% ) Thời gian trích (phút) Anthocyanin sau khi trích ly Nhiệt độ trích 30oC Nhiệt độ trích 35oC Hình 13: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa thời gian trích, nhiệt độ trích đến hàm lượng anthocyanin thu được Dựa vào số liệu bảng 11 và hình 13, hàm lượng anthocyanin thu được khi trích ở 2 mức nhiệt độ khác nhau (30oC và 35oC) không có sự khác nhau về ý nghĩa thống kê. Vì vậy chọn nhiệt độ trích ly là 30oC, là nhiệt độ thích hợp cho quá trình trích ly anthocyanin từ bắp cải tím. Từ số liệu bảng 12, hàm lượng anthocyanin được trích trong 45 phút cao hơn nhiều khi trích trong 60 phút. Hàm lượng anthocyanin thu được khi trích trong thời gian 30 phút không có sự khác biệt ý nghĩa thống kê so với hàm lượng anthocyanin được trích từ 2 Luận văn tốt nghiệp khóa 29 -2008 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng 37 mức thời gian còn lại (45 phút và 60 phút). Như vậy, 30 phút là thời gian vừa đủ để thu được hàm lượng anthocyanin cao mặt khác có thể rút ngắn được thời gian trích ly. Tóm lại, sau quá trình trích ly: nhiệt độ 30oC, thời gian 30 phút được chọn để tiến hành trích ly anthocyanin từ bắp cải tím. 1.10, 92.8 1.10, 93.0 1.07, 93.71.07, 92.9 1.09, 93.8 1.06, 92.5 1.04 1.08 1.12 20 30 40 50 60 70 An th oc ya nin (%) Thời gian trích (phút) Anthocyanin và % còn lại sau 24 giờ giữ đk thường Nhiệt độ trích 30oC Nhiệt độ trích 35oC Hình 14: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa nhiệt độ và thời gian trích đến hàm lượng và % anthocyanin còn lai sau 24 giờ giữ ở điều kiện bình thường Luận văn tốt nghiệp khóa 29 -2008 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng 38 1.14, 96.1 1.14, 96.2 1.08, 95.3 1.09, 95.0 1.11, 95.1 1.09, 95.4 1.04 1.08 1.12 1.16 20 30 40 50 60 70 An th oc ya nin (%) Thời gian trích (phút) Anthocyanin và % còn lại sau 24 giờ giữ đk tối Nhiệt độ trích 30oC Nhiệt độ trích 35oC Hình 15: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa nhiệt độ và thời gian trích đến hàm lượng và % anthocyanin còn lai sau 24 giờ giữ ở điều kiện tối 1.08, 90.6 1.08, 91.1 1.05, 92.2 1.04, 90.1 1.04, 89.1 1.06, 92.4 1.00 1.04 1.08 1.12 20 30 40 50 60 70 An th oc ya nin (% ) Thời gian trích (phút) Anthocyanin và % còn lại sau 24 giờ và gia nhiệt 95oC, 15 phút Nhiệt độ trích 30oC Nhiệt độ trích 35oC Hình 16: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa nhiệt độ và thời gian trích đến hàm lượng và % anthocyanin còn lai sau 24 giờ giữ ở điều kiện đun 95oC Luận văn tốt nghiệp khóa 29 -2008 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng 39 CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 5.1 Kết luận Từ các thí nghiệm trên, để trích ly được chất màu anthocyanin từ bắp cải tím với hàm lượng cao ta có các kết luận sau:  Dung môi được sử dụng là NaHSO3- HCl (1%) với nồng độ SO2 là 1100pm.  Phương pháp trích ly được sử dụng là phương pháp có sự hỗ trợ của sóng siêu âm.  Nhiệt độ trích ly là 30oC và thời gian trích ly là 30 phút.  Quy trình trích ly anthocyanin Nguyên liệu Xử lý Ngâm trong dung dịch NaHSO3 Trích ly Lọc Dịch chất màu Xác định hàm lượng anthocyanin 5.2 Đề nghị Do thời gian nghiên cứu còn hạn chế nên xin đề nghị khảo sát them một số vấn đề sau:  Nghiên cứu hoàn thiện quy trình sản xuất anthocyanin ứng dụng trong sản xuất thực phẩm.  Khảo sát ảnh hưởng của các chất màu khác đến sự ổn định của anthocyanin trong thực phẩm.  Khảo sát ảnh hưởng của nhân tố oxy đến tính ổn định của anthocyanin. Xác định độ bền màu (có sự hỗ trợ của sóng siêu âm, 30oC, 30 phút) Luận văn tốt nghiệp khóa 29 -2008 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng 40 Hình ảnh một số mẫu thí nghiệm 1 2 Mẫu được trích bằng hệ dung môi không có acid hoặc bazơ (1) và hệ dung môi có HCl (2) Nguyên liệu bắp cải tím Bắp cải tím sau khi xử lý Mẫu được trích ly bằng hệ dung môi có NaOH Luận văn tốt nghiệp khóa 29 -2008 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng 41 Mẫu sau khi trích ly bằng hệ dung môi NaHSO3 - HCl Mẫu để sau 24 giờ khi trích ly bằng hệ dung môi NaHSO3 - HCl Luận văn tốt nghiệp khóa 29 -2008 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng 42 Một số thiết bị sử dụng: pH kế Thiết bị rửa siêu âm Luận văn tốt nghiệp khóa 29 -2008 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng 43 Thiết bị Waterbath Máy so màu Spectrometer Luận văn tốt nghiệp khóa 29 -2008 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Giáo trình kỹ thuật trồng rau, nhà xuất bản Hà Nội Huỳnh Thị Kim Cúc, Phạm Châu Huỳnh, Nguyễn Thị Lan – Trần Khôi Uyên, Xác định hàm lượng anthocyanin trong một số nguyên liệu rau quả bằng phương pháp pH vi sai, tạp chí Khoa học và Công Nghệ, Đại Học Đà Nẳng Lê Ngọc Tú, Hóa học thực phẩm, nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 1994 Luận văn tốt nghiệp 2007 “Nghiên cứu phương pháp trích ly và cải thiện màu sắc tự nhiên của rượu nếp than” sinh viên thực hiện Nguyễn Thị Thủy Tiên PGS. Ts. Trần Khắc Thi - KS. Nguyễn Công Hoan, kỹ thuật trồng rau sạch – rau an toàn và chế biến rau xuất khẩu, nhà xuất bản Thanh Hóa, 2005 Tiếng anh G.H. Laleh , H. Frydoonfar , R. Heidary, R. Jameei and S. Zare, The Effect of Light, Temperature, pH and Species on Stability of Anthocyanin Pigments in Four Berberis Species, 2006 David.H.Watson, Food chemistry safety, page 187 – 190 H.D.Belitz – W.Grosh – p.SChieberle, Food Chemistry, spring, page 213 – 217 Jorge Welti – Change.PhD; Gustavo V.Barbosa Canovas.PhD, Engineering and food for the 21st century, page 141 – 147 Web 6 www.nutifood.com.vn/Default.aspx?pageid=146... Return from "cabbage types" page to Successful Cabbage Soup Diet