Luận văn Nghiên cứu thành phần của chất màu anthocyanin chiết từ khoai lang tím

1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG THÁI THỊ ÁNH NGỌC NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN CỦA CHẤT MÀU ANTHOCYANIN CHIẾT TỪ KHOAI LANG TÍM Chuyên ngành: Hóa hữu cơ Mã số: 60.44.27 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Đà Nẵng - Năm 2011 2 Công trình ñược hoàn thành tại ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: TS. HUỲNH THỊ KIM CÚC Phản biện 1: PGS.TS. LÊ TỰ HẢI Phản biện 2: TS. TRỊNH ĐÌNH CHÍNH Luận văn ñược bảo vệ tại Hội ñồng bảo vệ chấm Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ Khoa học họp tại Đại học Đà Nẵng vào ngày 20 tháng 09 năm 2011 Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm thông tin - Học liệu - Đại học Đà Nẵng - Thư viện trường Đại học Sư Phạm,Đại học Đà Nẵng. 3 MỞ ĐẦU 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Anthocyanin là hợp chất màu thiên nhiên, thuộc nhóm flavonoid, có màu từ ñỏ ñến tím có nhiều trong rau quả như bắp cải tím, trà ñỏ, quả dâu tằm, vỏ nho, khoai lang tím, ñậu ñen, dâu tây ñỏ ... Anthocyanin là thành phần chính trong việc tạo ra màu sắc ñẹp cho các loại hoa quả trong thiên nhiên mà các loại hợp chất màu tổng hợp không thể thay thế. Anthocyanin không những có tác dụng giảm nguy cơ ung thư, kìm hãm sự phát triển của các tế bào gây ung thư mà còn có khả năng chống oxi hóa cao, chống viêm, chống lão hóa và tăng cường hệ miễn dịch cho cơ thể [37]. Anthocyanin cũng ñược các nhà nghiên cứu bước ñầu xác ñịnh có chứa một lượng trong khoai lang tím [1]. Các thành phần có trong khoai lang rất tốt ñối với sức khỏe của con người [46]. Đây cũng là một thành phần quan trọng cần ñược nghiên cứu chọn ñiều kiện nhằm ứng dụng chất màu tự nhiên vào một số sản phẩm thực phẩm. Bên cạnh ñó, hiện nay việc sử dụng tràn lan, không kiểm soát các loại phẩm màu tổng hợp không an toàn trong thực phẩm ở nước ta ñang gây tâm lý hoang man, không tin tưởng ở người tiêu dùng và gây ảnh hưởng xấu, lâu dài ñối với sức khỏe con người, ñang là vấn ñề ñược quan tâm hàng ñầu trong vệ sinh an toàn thực phẩm. Do ñó, việc xác ñịnh thành phần chất màu anthocyanin có nguồn gốc tự nhiên, một số ñặc tính của chúng và các ứng dụng chất màu trong thực phẩm là một vấn ñề cần ñược quan tâm và cấp thiết. Vì lý do trên tác giả luận văn chọn ñề tài “Nghiên cứu thành phần của chất màu anthocyanin chiết từ khoai lang tím”. 2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU 4 Nghiên cứu chiết tách, xác ñịnh thành phần hóa học các chất có trong hợp chất màu anthocyanin chiết từ khoai lang tím. 3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU - Xác ñịnh một số chỉ số vật lý có trong nguyên liệu như: ñộ ẩm, hàm lượng kim loại. - Nghiên cứu xác ñịnh hàm lượng anthocyanin có trong khoai lang tím. - Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng ñến hàm lượng anthocyanin chiết từ khoai lang tím như xử lý nguyên liệu, tỉ lệ hệ dung môi, nhiệt ñộ và thời gian chiết tách. - Nghiên cứu quy trình chiết tách quy mô phòng thí nghiệm ñể thu nhận hợp chất màu anthocyanin từ khoai lang tím. - Nghiên cứu xác ñịnh thành phần, cấu tạo các chất có trong hợp chất màu anthocyanin chiết từ khoai lang tím. - Khảo sát một số ñặc tính của chất màu anthocyanin: ñộ bền màu, hoạt tính kháng oxi hóa, kháng vi sinh vật. - Thử nghiệm ứng dụng chất màu anthocyanin chiết từ khoai lang tím trong pha chế nước giải khát. 4. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Khoai lang tím ñược mua tại chợ Hàn, Thành Phố Đà Nẵng. 5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 5.1. Nghiên cứu lí thuyết 5.2. Phương pháp thực nghiệm - Xác ñịnh ñộ ẩm bằng phương pháp trọng lượng - Xác ñịnh hàm lượng kim loại bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử. 5 - Phân tích, xác ñịnh thành phần chất màu anthocyanin chiết từ khoai lang tím bằng phương pháp sắc ký lỏng – phổ khối liên hợp (LC-MS). - Xác ñịnh hàm lượng anthocyanin bằng phương pháp pH vi sai. - Xác ñịnh ñộ bền màu của anthocyanin: là phần trăm màu còn lại, là tỷ số giữa ñộ hấp thụ tại bước sóng hấp thụ cực ñại ( λ max) so với ban ñầu. - Khảo sát hoạt tính chống oxi hóa theo phương pháp của Shela G., Olga, M. B., Elena, K. và cs (2003). - Khảo sát hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm ñịnh ñược thực hiện trên các phiến vi lượng 96 giếng (96-well microtiter plate) theo phương pháp hiện ñại của Vander Bergher và Vlietlinck (1991) và Mc Kane, L., &Kandel (1996). 6. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN 6.1. Ý nghĩa khoa học Xác ñịnh ñược thành phần của hợp chất màu anthocyanin chiết từ khoai lang tím. 6.2. Ý nghĩa thực tiễn Xây dựng ñược quy trình chiết tách anthocyanin từ khoai lang tím với qui mô phòng thí nghiệm. Đồng thời xác ñịnh ñược một số ñặc tính của chất màu anthocyanin có trong khoai lang tím từ ñó mở ra hướng ứng dụng chất màu tự nhiên trong thực tiễn 7. CẤU TRÚC LUẬN VĂN Ngoài phần mở ñầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục trong luận văn bao gồm các chương như sau: - Chương 1: Tổng quan lý thuyết - Chương 2: Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu - Chương 3: Kết quả và thảo luận 6 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1. GIỚI THIỆU VỀ KHOAI LANG 1.1.1 Phân loại khoa học 1.1.2. Thực trạng phân bố, thu hoạch 1.1.3. Công dụng của khoai lang 1.2. TỔNG QUAN VỀ ANTHOCYANIN 1.2.1. Chiết tách anthocyanin 1.2.1.1. Cơ sở lý thuyết về chiết tách hợp chất màu từ thực vật 1.2.1.2. Chiết tách hợp chất màu anthocyanin Để chiết tách hợp chất anthocyanin dựa trên nguyên tắc chung của quá trình chiết tách các hợp chất flavonoid có chứa chất màu anthocyanin. Flavonoid là những chất màu thực vật, có chứa nhiều nhóm hydroxy tự do hoặc ñã thay thế một phần. Độ hòa tan của flavonoid tùy thuộc vào số nhóm hydroxyl và các nhóm thế khác của chúng. Vì vậy không có một phương pháp chiết xuất chúng, nhưng có một số nguyên tắc chung như sau: - Flavonoid ở hầu hết các bộ phận của cây: rễ, lá, hoa, quả, hạtTiến hành sấy khô, tán bột. Cần chú ý các enzyme có thể thủy phân glucoside vì vậy nếu muốn chiết dạng glucoside thì ổn ñịnh nguyên liệu tươi trước khi sấy bằng cách nhúng vào cồn hoặc nước ñun sôi. - Đối với isoflavon, flavanon, ñihydroflavonol, flavol và flavonol có nhiều nhóm metoxy, ít nhóm hydroxy ñều là những chất phân cực yếu, ñể chiết chúng dùng các dung môi phân cực yếu như: benzene, clorofoc, etylacetat. - Các flavon và flavonol có nhiều nhóm hydroxyl, có thể chiết chúng bằng cồn, nước hoặc hỗn hợp. Chiết bằng nước nóng áp dụng 7 tốt ñối với cả polyglucoside và các anthocyanin. Đối với anthocyanin thì cho thêm một lượng nhỏ dung dịch HCl vào nước chiết nóng dưới dạng clorua vì chúng khá bền với nhiệt ñộ. Sau khi dùng dung môi ñể tách, ta thu ñược dịch chiết mà thành phần chính là flavonoid và các thành phần khác. Để loại bỏ các tạp chất và làm giàu hợp chất màu thì tiến hành tách sơ bộ và tách phân ñoạn như sau: - Dùng dung môi có ñộ phân cực khác nhau, không hòa lẫn ñể tách phân ñoạn - Dùng chì ñể kết tủa flavonoid bằng cách hòa tan hỗn hợp vào cồn loãng, cho dung dịch acetat chì vào ñể kết tủa hết flavonoid, lọc, cho kết tủa này vào cồn loãng khuấy ñều sau ñó cho vào trong dung dịch Natri photphat hoặc natri sunfat, natrisufit ñể kết tủa chì. - Dùng than hoạt tính cho vào dung dịch ñể hấp thụ flavonoid. Sau ñó rửa than bằng dung môi ñể thu lại flavonoid. Có thể dùng dung môi lần lượt có ñọ phân cực từ yếu ñến mạnh ñể tách phân ñoạn. - Tách bằng sắc ký cột: thường dùng các chất hấp phụ là silicagel G, bột polyamid thường hoạt hoá ở 12000C trong một hoặc hai giờ. 1.2.2. Anthocyanin trong thiên nhiên 1.2.3. Cấu trúc và ñặc tính của anthocyanin 1.2.3.1. Cấu trúc của anthocyanin 1.2.3.2. Tính chất quang phổ của anthocyanin 1.2.3.3. Các yếu tố ảnh hưởng ñến ñộ bền màu anthocyanin 1.2.3.4. Hoạt tinh sinh học của anthocyanin 1.3. ỨNG DỤNG CỦA ANTHOCYANIN 8 CHƯƠNG 2. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. NGUYÊN LIỆU Khoai lang tím ñược mua tại chợ Hàn –Thành Phố Đà Nẵng. Tên khoa học: Ipomoea batatas 2.2. HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU 2.2.1. Hóa chất 2.2.2. Thiết bị thí nghiệm 2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.3.1. Chọn mẫu và xử lý mẫu 2.3.2. Phương pháp xác ñịnh ñộ ẩm Sấy nguyên liệu ở 1000C ñến khối lượng không ñổi ñể xác ñịnh ñộ ẩm của nguyên liệu 2.3.3. Phương pháp xác ñịnh hàm lượng kim loại Dùng phương pháp quang phổ hấp phụ nguyên tử ñể xác ñịnh hàm lượng kim loại: Hg, Pb, As, Cd, Cu, Zn, Sb có trong khoai lang tím. 2.3.4. Phương pháp xác ñịnh hàm lượng anthocyanin Sử dụng phương pháp pH vi sai (the pH diffrential method). 2.3.5. Phương pháp xác ñịnh thành phần, cấu tạo một số chất chính trong hợp chất màu anthocyanin Để xác ñịnh thành phần, cấu tạo các chất có trong hợp chất màu anthocyanin ta sử dụng phương pháp phổ khối lượng viết tắt là MS (Mass Spectrometry). 2.3.6. Phương pháp xác ñịnh ñộ màu anthocyanin Độ màu anthocyanin ñược tính theo công thức. % màu còn lại = 0D D .100% 9 Trong ñó: + D: ñộ hấp thụ của mẫu ở λ max tại thời ñiểm ño + D0: ñộ hấp thụ của mẫu ở λ max lúc ban ñầu. 2.3.7. Phương pháp xác ñịnh hoạt tính chống oxy hóa Phương pháp ñược tiến hành theo phương pháp dựa trên nguyên tắc: Sử dụng phương pháp thử nghiệm trên phiến vi lượng 96 giếng (96-well microtiter plate), tại Phòng sinh học thực nghiệm, Viện Hóa học các hợp chất thiên nhiên. 2.3.8. Phương pháp xác ñịnh hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm ñịnh Thử nghiệm hoạt tính kháng vi sinh vật dựa trên nguyên tắc: hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm ñịnh ñể ñánh giá hoạt tính kháng sinh của các mẫu chiết ñược tiến hành trên các phiến vi lượng 96 giếng theo phương pháp hiện ñại của Vander Bergher và Vlietlinck. 10 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. XÁC ĐỊNH MỘT SỐ CHỈ TIÊU CỦA KHOAI LANG TÍM 3.1.1. Xác ñịnh ñộ ẩm của khoai lang tím Độ ẩm trung b.ình của khoai lang tím tươi là 79,579%. 3.1.2. Xác ñịnh hàm lượng kim loại Khoai lang tím ñược ñem ñi xác ñịnh hàm lượng kim loại: Hg, Pb, As, Cd, Cu, Zn, Sb bằng các phương pháp AOAC. Kết quả trình bày ở bảng 3.2. 3.1.3. Xác ñịnh hàm lượng anthocyanin 3.1.3.1. Xác ñịnh bước sóng cực ñại của anthocyanin Anthocyanin chiết từ khoai lang tím có bước sóng hấp thụ cực ñại là 529nm như hình 3.2 Hình 3.2. Phổ hấp thụ của dung dịch 11 3.1.3.2. Xác ñịnh hàm lượng anthocyanin trong khoai lang tím Kết quả xác ñịnh hàm lượng anthocyanin trong khoai lang tím ñược trình bày như bảng 3.3 Bảng 3.3. Kết quả ñộ hấp thụ và hàm lượng anthocyanin pH = 1,0 pH = 4,5 M ẫu V D ịc h ch iế t (m l) A 52 9 A 70 0 A 52 9 A 70 0 A Tổ n g lư ợ n g an th o cy an in (% ) H àm lư ợ n g A n th o cy an in (m g/ 10 0g n gu yê n li ệ u ) 1 178 1,055 0,030 0,437 0,037 0,625 0,186 90,93 2 180 1,056 0,032 0,439 0,037 0,622 0,187 91,52 3 183 1,056 0,031 0,437 0.036 0,624 0,19 93,33 TB 180,33 1,056 0,031 0,437 0,037 0,624 0,187 91,93 Nhận xét: Ở bảng 3.3 chúng tôi nhận thấy rằng: Hàm lượng anthocyanin thu ñược khi chiết từ khoai lang tím là 91,93mg/100g nguyên liệu. So sánh với hàm lượng anthocyanin chiết từ một số nguyên liệu rau quả thuộc miền Trung Việt Nam ñã công bố như bắp cải tím là 94,46 mg/100g nguyên liệu, quả dâu tằm là 126,4 mg/100g nguyên liệu, lá tía tô 80,48 mg/100g nguyên liệu [3] thì hàm lượng anthocyanin có trong khoai lang tím cũng tương ñối cao. 12 3.2. NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CHIẾT TÁCH ANTHOCYANIN TỪ KHOAI LANG TÍM 3.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của quá trình xử lý nguyên liệu ñến hàm lượng anthocyanin Kết quả hàm lượng ñược trình bày ở bảng 3.4 và 3.5. Bảng 3.4. Hàm lượng anthocyanin thu ñược từ nguyên liệu cắt lát pH = 1,0 pH = 4,5 M ẫu V D ịc h ch iế t (m l) A 52 9 A 70 0 A 52 9 A 70 0 A Lư ợ n g A n th o cy an in tr o n g 10 0g n gu yê n li ệ u (m g/ 10 0g ) 1 182 0,95 0,033 0,412 0,02 0,525 78,13 2 180 0,98 0,03 0,408 0,022 0,564 83,02 3 185 092 0,031 0,413 0,02 0,496 75,03 TB 182.33 0,95 0,031 0,411 0,021 0,528 78,73 Bảng 3.5. Hàm lượng anthocyanin thu ñược từ nguyên liệu xay nhỏ pH = 1,0 pH = 4,5 M ẫu V D ịc h ch iế t (m l) A 52 9 A 70 0 A 52 9 A 70 0 A Lư ợ n g A n th o cy an in tr o n g 10 0g n gu yê n li ệ u (m g/ 10 0g ) 1 175 1,065 0,03 0,41 0,038 0,663 94,88 2 170 1,05 0,033 0,436 0,024 0,605 84,06 3 178 1,03 0,032 0,45 0,038 0,586 85,3 TB 174.33 1,048 0,032 0,432 0,033 0,618 88,08 13 Nhận xét: Từ bảng 3.4 và 3.5 ta thấy ñối với nguyên liệu cắt lát thì thể tích dịch chiết (182,33ml) nhiều hơn so với nguyên liệu ñược xay nhỏ (174,33ml). Nhưng hàm lượng anthocyanin thu ñược từ nguyên liệu xay nhỏ (88,08mg/100g nguyên liệu) cao hơn so với nguyên liệu cắt lát (78,73mg/100g nguyên liệu). Điều này có thể ñược giải thích khi tiến hành chiết tách thì trong nguyên liệu cắt lát lượng tinh bột có trong khoai lang tím ít bị hòa tan vào trong dung môi, còn trong nguyên liệu xay nhỏ thì lượng tinh bột bị hòa trong dung môi nhiều hơn nên sẽ làm cho thể tích chiết bị giảm. Nhưng khi xay nhỏ nguyên liệu thì sự thấm hút dung môi vào nguyên liệu nhiều hơn nên hàm lượng anthocyanin ñược chiết tách ra nhiều hơn. Như vậy, trong cùng ñiều kiện chiết tách thì ta thấy ở nguyên liệu xay cho hàm lượng anthocyanin cao hơn. 3.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ hệ dung môi ñến hàm lượng anthocyanin Kết quả hàm lượng anthocyanin tại các tỉ lệ hệ dung môi ñược trình bày ở bảng 3.6 và trên ñồ thị 3.4 Bảng 3.6. Kết quả hàm lượng anthocyanin theo tỉ lệ hệ dung môi A529 A700 Th í n gh iệ m Tỉ lệ Et an o l/n ư ớ c V dị ch ch iế t pH = 1, 0 pH = 4, 5 pH = 1, 0 pH = 4, 5 A H àm lư ợ n g A n th o cy an in (m g/ 10 0g n gu yê n liệ u ) 1 1/9 165 0,851 0,031 0,375 0,029 0,474 64,0 2 2/8 168 0,925 0,032 0,360 0,032 0,565 77,6 3 3/7 168 0,932 0,033 0,352 0,030 0,577 79,3 4 4/6 170 0,970 0,029 0,380 0,035 0,596 82,9 5 5/5 172 1,040 0,034 0,402 0,034 0,638 89,7 14 6 6/4 173 1,060 0,036 0,430 0,035 0,629 89,0 7 7/3 175 1,020 0,037 0,404 0,031 0,610 87,3 8 8/2 178 1,087 0,032 0,414 0,036 0,677 98,5 9 9/1 176 1,053 0,034 0,460 0,030 0,589 84,8 Nhận xét: - Từ ñồ thị 3.4, ta thấy hàm lượng anthocyanin chiết từ khoai lang tím tươi thay ñổi theo các tỉ lệ dung môi khác nhau và ñạt giá trị lớn nhất (98,5mg/100g nguyên liệu) tại thí nghiệm số 5 có tỉ lệ hệ dung môi ethanol/nước là 8/2. 3.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian ngâm chiết ñến hàm lượng anthocyanin Kết quả ño ñộ hấp thụ và hàm lượng anthocyanin theo thời gian ñược trình bày ở bảng 3.7 64.0 77.6 79.3 82.9 89.7 89.0 87.3 98.5 84.8 50 60 70 80 90 100 H àm lư ợ n g a n th o cy a n in (m g/ 10 0g n gu yê n liệ u ) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Thí nghiệm Hình 3.4. Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của tỉ lệ hệ dung môi ñến hàm lượng anthocyanin 15 Bảng 3.7. Kết quả hàm lượng anthocyanin theo thời gian ngâm chiết A529 A700 Th í n gh iệ m Th ờ i g ia n (ph út ) V dị ch ch iế t pH = 1 pH = 4, 5 pH = 1 pH = 4, 5 A H àm lư ợ n g A n th o cy an in (m g/ 10 0g n gu yê n liệ u ) 1 30 165 1,06 0,029 0,37 0,037 0,698 94,18 2 50 170 1,09 0,032 0,36 0,038 0,736 102,3 3 70 168 1,07 0,033 0,402 0,041 0,676 92,87 4 90 160 1,08 0,028 0,4 0,039 0,691 90,41 Nhận xét: Dựa vào kết quả thực nghiệm biểu diễn trên ñồ thị, ta thấy hàm lượng anthocyanin tăng dần trong khoảng thời gian từ 30 phút ñến 50 phút và ñạt giá trị lớn nhất ở thời gian 50 phút (102,31 mg/100g) và 94.18 102.31 92.87 90.41 80 85 90 95 100 105 H àm lư ợ n g a n th o cy a n in (m g/ 10 0g n gu yê n liệ u ) 30 50 70 90 Thời gian (phút) Hình 3.5. Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của thời gian ngâm chiết ñến hàm lượng anthocyanin 16 sau ñó thì hàm lượng chiết anthocyanin giảm dần. 3.2.4. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt ñộ chiết tách ñến hàm lượng anthocyanin Bảng 3.8. Kết quả hàm lượng anthocyanin ở các nhiệt ñộ A529 A700 Th í n gh iệm N hi ệt ñ ộ (0 C ) V dịc h c hiế t pH = 1 pH = 4,5 pH = 1 pH = 4,5 A H àm lư ợ ng A nt ho cy an in (m g/1 00 g ng uy ên liệ u) 1 30 172 0,98 0,037 0,39 0,031 0,584 82,14 2 40 175 1,08 0,042 0,41 0,035 0,663 94,88 3 50 170 1,07 0,04 0,43 0,034 0,634 88,14 4 60 162 1,01 0,038 0,39 0,032 0,614 81,34 5 70 168 1,05 0,039 0,42 0,031 0,622 85,45 6 80 160 0,96 0,036 0,37 0,03 0,584 76,41 Sự ảnh hưởng của nhiệt ñộ ñến hàm lượng anthocyanin chiết tách từ khoai lang tím ñược trình bày ở hình 3.6 82.14 94.88 88.14 81.34 85.45 76.41 50 60 70 80 90 100 H àm lư ợ n g a n th o cy a n in (m g/ 10 0g n gu yê n liệ u ) 30 40 50 60 70 80 Nhiệt ñộ (ºC) Hình 3.6. Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của nhiệt ñộ ñến hàm lượng chiết tách anthocyanin 17 Nhận xét: Từ ñồ thị 3.6, ta thấy hàm lượng anthocyanin tăng dần trong khoảng nhiệt ñộ từ 300C ñến 400C và ñạt giá trị lớn nhất ở nhiệt ñộ 400 (92,16mg/100g), sau ñó giảm dần ở 500C. So sánh với các kết quả ñã công bố, khi nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt ñộ ñến hàm lượng anthocyanin ñã khẳng ñịnh: Khi chiết tách anthocyanin từ quả dâu và bắp cải tím thì hàm lượng anthocyanin cao nhất tại nhiệt ñộ 600C [3] thì nhiệt ñộ chiết tách anthocyanin từ khoai lang tím ñạt hàm lượng cao ở nhiệt ñộ thấp hơn là 400C. 3.2.5. Đề xuất quy trình chiết tách chất màu anthocyanin quy mô phòng thí nghiệm Chúng tôi ñề xuất quy trình chiết tách chất màu anthocyanin từ khoai lang tím theo sơ ñồ hình 3.7 Hình 3.7. Sơ ñồ chiết tách dung dịch anthocyanin từ khoai lang tím 3.3. XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN, CẤU TẠO CÁC CHẤT CÓ TRONG HỢP CHẤT MÀU ANTHOCYANIN CHIẾT TỪ KHOAI LANG TÍM Bước ñầu có thể dự ñoán các cấu tử có thời gian lưu là 1,36; 2,36; 2,52 tương ứng với các m/z là 306,6; 594,6; 448,9 là Muối 18 clorua của pelargonidin, Cyanidin-3-O-p-coumarylglucoside, Cyanidin-3-O-glucoside, ñây là các chất phổ biến có trong hợp chất anthocyanin 3.4. KHẢO SÁT MỘT SỐ ĐẶC TÍNH CỦA CHẤT MÀU ANTHOCYANIN 3.4.1. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng ñến ñộ bền màu anthocyanin 3.4.1.1. Ảnh hưởng của pH Kết quả ño ñộ hấp thụ ABs tại bước sóng 529nm và bước sóng cực ñại tại các pH khác nhau ñược trình bày ở bảng 3.9 Bảng 3.9. Kết quả ño giá trị λ max, ñộ hấp thụ và % ABs còn lại theo pH pH λ max A % ABs còn lại pH = 1 529 1,050 100% pH = 2 531 0,987 93,15% pH = 3 533 0,922 87,82% pH = 4 536 0,689 65,67% pH = 5 538 0,440 41,92% pH = 6 541 0,395 37,66% pH = 7 545 0,417 39,72% pH = 8 561 0,558 53,23% pH = 9 570 0,575 54,82% Để thấy rõ hơn sự thay ñổi của pH ảnh hưởng ñến cường ñộ màu (%ABs còn lại) và bước sóng hấp thụ cực ñại (λ max) chúng tôi trình bày trên ñồ thị hình 3.12 và hình 3.13 như sau: 19 Nhận xét: Từ kết quả biểu diễn trên ñồ thị 3.12 ta thấy khi pH tăng từ 1,0 ñến 6,0 thì cường ñộ màu (% ABs còn lại) giảm mạnh, ñạt thấp nhất khi pH= 6,0 (37,66%), sau ñó cường ñộ màu lại Hình 3.12. Đồ thị biểu diễn sự thay ñổi của cường ñộ màu (%ABs còn lại) theo pH 520 540 560 580 1 2 3 4 5 6 7 8 9 pH B ư ớc só n g hấ p th ụ cự c ñạ i (λm a x , n m ) Hình 3.13. Đồ thị biểu diễn sự thay ñổi của bước sóng hấp thụ cực ñại (λ max) theo pH 20 tăng khi pH tăng từ 7,0 ñến 9,0. Trên ñồ thị hình 3.13 khi pH thay ñổi từ 1,0 ñến 7,0 thì λmax tăng chậm (từ 529nm ñến 545nm) sau ñó tăng nhanh trong môi trường kiềm yếu (λmax ñạt 570nm tại pH = 9). 3.4.2.2. Ảnh hưởng của nhiệt ñộ * Ở nhiệt ñộ 900C Kết quả phần trăm màu còn lại ở nhiệt ñộ 900C ñược trình bày ở bảng 3.10 Bảng 3.10. Giá trị % màu còn lại sau thời gian 90 phút tại nhiệt ñộ 900C pH = 1 pH = 3 pH = 5 Thời gian D % màu còn lại (% D1) D % màu còn lại (% D3) D % màu còn lại (% D5) Ban ñầu 1,056 100 0,815 100 0,633 100 30 phút 1,031 97,63 0,75 92,02 0,506 79,94 60 phút 0,973 92,14 0,701 86,01 0,417 65,88 90 phút 0,902 85,42 0,67 82,21 0,302 47,71 Mối quan hệ giữa phần trăm màu còn lại theo thời gian ở 900C ñược biểu diễn bằng ñồ thị hình 3.14. Hình 3.14. Đồ thị biểu diễn phần trăm màu còn lại theo thời gian ở nhiệt ñộ 900C 21 * Ở nhiệt ñộ 300C Kết quả phần trăm màu còn lại ở 300C ñược trình bày ở bảng 3.11. Bảng 3.11. Giá trị phần trăm màu còn lại sau 30 ngày tại nhiệt ñộ 300C pH = 1 pH = 3 pH = 5 Thời gian D % màu còn lại (% D1) D % màu còn lại (% D3) D % màu còn lại (% D5) Ban ñầu 1,164 100 0,865 100 0,651 100 10 ngày 1,132 97,25 0,743 85,9 0,45 69,12 20 ngày 1,12 96,22 0,705 81,5 0,400 61,44 30 ngày 1,09 93,64 0,68 78,61 0,33 50,69 Mối quan hệ giữa phần trăm màu còn lại theo thời gian ở 300C ñược biểu diễn bằng ñồ thị hình 3.15. Hình 3.15. Đồ thị biểu diễn phần trăm màu còn lại theo thời gian ở nhiệt ñộ 300C 22 Nhận xét: Từ ñồ thị 3.14 và 3.15 ta thấy: - Ở cùng ñiều kiện nhiệt ñộ và pH thì cường ñộ màu giảm dần theo thời gian. - Cùng thời gian khi pH càng tăng thì cường ñộ màu giảm mạnh. - Tại pH = 1,0: màu anthocyanin bền, cường ñộ màu giảm chậm. Ở nhiệt ñộ 900C, sau thời gian 90 phút phần trăm màu còn lại là 82,21%. Ở nhiệt ñộ 300C, sau thời gian 30 ngày, phần trăm màu còn lại là 93,6%. - Tại pH = 3,0: màu anthocyanin tương ñối bền. Ở nhiệt ñộ 900C, sau thời gian 90 phút phần trăm màu còn lại là 71,73%. Ở nhiệt ñộ 300C, sau thời gian 30 ngày phần trăm màu còn lại là 78,61%. - Tại pH = 5,0 màu anthocyanin giảm mạnh ở cả hai mức nhiệt ñộ khảo sát. Ở nhiệt ñộ 900C, sau thời gian 90 phút phần trăm màu còn lại là 47,71%. Ở nhiệt ñộ 300C, sau thời gian 30 ngày phần trăm màu còn lại là 50,69%. 3.4.3. Khảo sát hoạt tính sinh học của hợp chất màu anthocyanin 3.4.3.1. Hoạt tính kháng oxi hóa Kết quả xác ñịnh hoạt tính kháng oxi hóa ñược trình bày ở bảng 3.12. 3.4.3.2. Hoạt tính kháng vi sinh vật Kết quả hoạt tính kháng vi sinh vật ñược trình bày ở bảng 3.13. 3.5. THỬ NGHIỆM ỨNG DỤNG CHẤT MÀU ANTHOCYANIN CHIẾT TỪ KHOAI LANG TÍM TRONG PHA CHẾ NƯỚC NƯỚC GIẢI KHÁT 3.5.1. Sơ ñồ quy trình sản xuất nước giải khát 23 Hình 3.16. Sơ ñồ quy trình pha chế nước giải khát 3.5.2. Khảo sát ñộ bền màu của sản phẩm trong thời gian bảo quản Để theo dõi ñộ bền màu của sản phẩm nước giải khát, chúng tôi tiến hành giữ mẫu trong tủ ấm ở 300C, cứ 10 ngày ño ñộ hấp thụ 1 lần tại bước sóng 529 nm, theo dõi trong 50 ngày. Kết quả trình bày trên bảng 3.14: Bảng 3.14. Giá trị phần trăm màu còn lại sau 50 ngày Thời gian D % D còn lại Ban ñầu 0,873 100 10 ngày 0,75 85,91 20 ngày 0,71 81,33 30 ngày 0,650 74,46 40 ngày 0,582 66,67 50 ngày 0,504 57,73 Kết quả ñược biểu diễn trên ñồ thị hình 3.17 24 Từ kết quả trên ñồ thị hình 3.17 chúng tôi nhận thấy: trong thời gian ñầu bảo quản màu anthocyanin giảm nhiều, nhưng càng về sau mức ñộ giảm màu ít dần, màu ổn ñịnh hơn. Lúc này, sản phẩm vẫn giữ ñược màu ñỏ ñẹp của anthocyanin [1]. Hình 3.17. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của thời gian ñến ñộ bền màu của nước giải khát 25 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ A. KẾT LUẬN Sau quá trình nghiên cứu, chúng tôi thu ñược một số kết quả sau: 1. Xác ñịnh một số chỉ tiêu của khoai lang tím như sau: - Độ ẩm của khoai lang tím tươi là 79,579 % - Không phát hiện hàm lượng kim loại nặng có trong khoai lang tím là: Hg, Pb, As, Cd, Sb, hàm lượng Zn, Cu nằm trong giới hạn cho phép theo quyết ñịnh số 106/2007/QĐ – BNN của Bộ Nông nghiệp. - Hàm lượng anthocyanin có trong khoai lang tím: nếu tính theo phần trăm chất khô trong nguyên liệu thì tổng lượng anthocyanin trong mẫu là 0,187%, nếu tính theo hàm lượng anthocyanin trong 100g nguyên liệu thì lượng anthocyanin trong mẫu là 91,93mg/100g nguyên liệu. 2. Xác ñịnh ñược ñiều kiện chiết tách chất màu anthocyanin, các yếu tố ảnh hưởng ñến hàm lượng anthocyanin và từ ñó ñề xuất quy trình chiết tách chất màu anthocyanin quy mô phòng thí nghiệm phù hợp, cho hàm lượng anthocyanin cao là: - Hệ dung môi ethanol/nước tỉ lệ 8/2 bổ sung 1%HCl - Nhiệt ñộ chiết 400C - Thời gian chiết 50 phút 3. Bằng phương pháp sắc ký lỏng ghép khối phổ ñã ñịnh danh ñược thành phần anthocyanin trong khoai lang tím gồm: - Muối clorua của pelargonidin - Cyanidin-3-O-p-coumarylglucoside - Cyanidin-3-O-glucoside 4. Dịch chiết Anthocyanin từ khoai lang tím chưa biểu hiện 26 hoạt tính kháng oxy hóa, kháng vi sinh vật kiểm ñịnh. 5. Khảo sát ñược ñộ bền màu của hợp chất màu anthocyanin: Tại nhiệt ñộ 300C màu anthocyanin tương ñối bền tại pH=1,0 và pH=3,0 sau thời gian 30 ngày, ở nhiệt ñộ 900C, sau thời gian 90 phút màu anthocyanin bền ở pH=1,0 và pH=3,0. 6. Đã thử nghiệm ứng dụng anthocyanin chiết từ khoai lang tím vào pha chế nước giải khát và ñã khảo sát ñộ bền màu của sản phẩm trong thời gian bảo quản 50 ngày. B. KIẾN NGHỊ Từ những nghiên cứu trên ñây, chúng tôi kiến nghị những nghiên cứu tiếp theo: - Nghiên cứu phân lập hợp chất anthocyanin bằng phương pháp sắc ký cột ñể xác ñịnh các thành phần các chất có trong hợp chất màu anthocyanin. - Nghiên cứu thêm các ứng dụng chất màu anthocyanin chiết từ khoai lang tím trong các sản phẩm thực phẩm và ñồ uống ñể từ ñó mở rộng ứng dụng chất màu tự nhiên trong sản xuất công nghiệp. - Nghiên cứu thêm một số ñặc tính anthocyanin có trong sản phẩm khoai lang tím sấy khô. - Nghiên cứu sâu hơn về hoạt tính sinh học của anthocyanin bằng một số phương pháp khác ñể mở rộng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực. - Nghiên cứu thêm các phương pháp loại bỏ tinh bột trong khoai lang tím ñể thu ñược hàm lượng anthocyanin cao hơn, tinh khiết hơn. - Đánh giá các chỉ tiêu, thông số trong sản phẩm nước giải khát khi sử dụng thử nghiệm chất màu anthocyanin chiết từ khoai lang tím ñể pha chế nước giải khát.