Nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ chiết tách phẩm màu annatto quy mô 10kg/mẻ bằng dung dịch koh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG NGUYỄN ĐẮC ĐẠT NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHIẾT TÁCH PHẨM MÀU ANNATTO QUY MÔ 10KG/MẺ BẰNG DUNG DỊCH KOH Chuyên ngành: Hóa hữu cơ Mã số : 60 44 27 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Đà Nẵng – Năm 2013 Công trình được hoàn thành tại ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: GS.TS. ĐÀO HÙNG CƯỜNG Phản biện 1: PGS. Lê Thị Liên Thanh Phản biện 2: TS. Nguyễn Bá Trung Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ khoa học họp tại Đại học Đà Nẵng vào ngày 31 tháng 05 năm 2013. * 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 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Việt Nam là nước thuộc vùng nhiệt đới gió mùa ẩm nên hệ thực vật phát triển rất đa dạng, phong phú. Trong đó rất nhiều loại có những giá trị lớn về kinh tế, y học, công nghiệp, đặc biệt là các cây có chứa tinh dầu, chứa chất màu. Từ xa xưa, người ta đã biết dùng nhiều loại cây có trong tự nhiên để chữa các bệnh hiểm nghèo, để nhuộm màu trong thực phẩm vừa làm đẹp món ăn, vừa làm tăng giá trị dinh dưỡng Ngày nay vấn đề vệ sinh an toàn thực phẩm trở nên cấp thiết vì nó ảnh hưởng trực tiếp tới sức khỏe người tiêu dùng. Việc dùng phụ gia thực phẩm còn tùy tiện, quản lý chưa chặt chẽ, không đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm, ảnh hưởng tới sức khỏe cộng đồng. Việc thay thế các phẩm màu công nghiệp bằng các phẩm màu có sẵn từ tự nhiên không những tạo màu sắc hấp dẫn mà còn làm tăng giá trị dinh dưỡng cho thực phẩm. Đặc biệt, chúng rất thân thiện và có lợi cho sức khỏe người tiêu dùng. Các loại phẩm màu tự nhiên, ngoài thành phần về màu sắc, bản thân chúng cũng có các thành phần có hoạt tính sinh học rất tốt cho cơ thể như vitamin, axit hữu cơ, glycozit, protein...Một số phẩm màu tự nhiên thường gặp, như màu vàng của củ nghệ, màu xanh của dứa, lá dong, màu tím lá cẩm...Đặc biệt là màu đỏ, màu vàng – đỏ của chất lấy từ hạt cây điều nhuộm, gọi là phẩm màu annatto, với hai thành phần chính là bixin và norbixin. Hạt điều nhuộm có các chất màu đỏ được dùng làm chất tạo màu cho thực phẩm đặc biệt là bơ và phomat với tên thương mại là annatto. 2 Phẩm màu annatto có thể dùng để tạo màu bánh ngọt, kẹo sữa, bánh mì, pha màu cho thức uống với hàm lượng 1-10 ppm. Ngoài ra nó còn được dùng như vị thuốc dân gian chữa vết bỏng, cầm máu, chống viêm nhiễm (viêm phổi, viêm ruột), táo bón... Cây điều nhuộm là loại cây phát triển tương đối nhanh, dễ trồng và mau cho thu hoạch. Trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu về hạt điều nhuộm. Các nghiên cứu tập trung vào quá trình chiết tách, xác định thành phần các hoạt chất chính trong tinh dầu điều , trong phần cơm của hạt điều cũng như phát hiện ra những hoạt tính sinh học quý báu của chúng. Viện Hóa học Việt Nam đã và đang xây dựng mô hình cộng đồng nhằm góp phần bảo tồn và phát triển nguồn gen các loại cây nhuộm màu thực phẩm, trong đó có cây điều nhuộm. Ở trong nước, các nghiên cứu về cây hạt điều còn hạn chế và chỉ dừng lại ở bước nghiên cứu quá trình chiết tách qui mô phòng thí nghiệm. Việc đưa ra quy trình chiết tách phẩm màu annatto ổn định, đơn giản, có hiệu suất cao sẽ có ý nghĩa quan trọng trong việc ứng dụng rộng rãi ở qui mô lớn hơn, góp phần vào việc phát triển cây công nghiệp ở nước ta. Vì vậy tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ chiết tách phẩm màu annatto quy mô 10kg/mẻ bằng dung dịch KOH ”. 2. Mục tiêu nghiên cứu Khảo sát điều kiện chiết tách, xác định thành phần màu tự nhiên annatto từ hạt điều nhuộm bằng phương pháp KOH. Xây dựng quy trình, mô hình công nghệ tách chiết phẩm màu annatto bằng dung dịch KOH với qui mô 10 kg/mẻ. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Hạt cây điều nhuộm 3 Phạm vi nghiên cứu: Quy trình tách chiết, các yếu tố ảnh hưởng, xác định thành phần, hàm lượng chất tạo màu trong chất màu annatto của hạt điều nhuộm, xác định cấu trúc của cấu tử màu chính. Toàn bộ quá trình thực hiện đề tài được tiến hành ở phòng thí nghiệm hóa học, trường Đại học Sư phạm Đà Nẵng. 4. Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu lí thuyết Thu thập, tổng hợp, phân tích các tài liệu, tư liệu trong và ngoài nước về đặc điểm hình thái thực vật, thành phần hoá học, ứng dụng của cây điều nói chung và ứng dụng của chất màu annatto nói riêng. Tổng hợp, nghiên cứu tài liệu về phương pháp chiết tách và công nghệ chiết tách các hợp chất thiên nhiên. Nghiên cứu thực nghiệm Thu gom, phân loại và xử lý mẫu hạt điều nhuộm khô. Xác định độ ẩm toàn phần. Xác định hàm lượng tro và hàm lượng kim loại. Các phương pháp phổ xác định thành phần : phương pháp phổ hồng ngoại (IR), phương pháp hấp thụ nguyên tử (AAS). Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV – Vis khảo sát bước sóng hấp thụ, dựa vào độ hấp thụ để nghiên cứu khảo sát các điều kiện chiết. 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Ý nghĩa khoa học Cung cấp kết quả nghiên cứu về quy trình tách chiết chất màu annatto tách từ hạt điều nhuộm, bao gồm xác định các chỉ số vật lý, 4 xác định các điều kiện tối ưu của quy trình chiết tách phẩm màu annatto. Ý nghĩa thực tiễn Từ các kết quả nghiên cứu phòng thí nghiệm, xây dựng mô hình dây chuyền công nghệ chiết tách annatto có thể ứng dụng vào thực tế sản xuất phẩm màu annatto từ hạt điều nhuộm. 6. Bố cục của luận văn Luận văn bao gồm 77 trang, 10 bảng, 36 hình, 41 tài liệu tham khảo và 6 phụ lục. Với: Mở đầu Chương 1. Tổng quan Chương 2. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu Chương 3. Kết quả và thảo luận Kết luận và kiến nghị Tài liệu tham khảo Phụ lục CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ CÂY ĐIỀU NHUỘM 1.1.1. Giới thiệu chung về cây điều Tên thường gọi: cây điều nhuộm (hình 1.1), cây điều màu, cây cà – ri. Tên khoa học: Bixa Orellana L lấy theo tên nhà thám hiểm người Tây Ban Nha Francisco De Orellana đã tìm ra loại cây này ở châu Mỹ và từ bixa phiên âm từ tiếng Tây Ban Nha bixin. 1.1.2. Đặc điểm thực vật học 5 Cây điều nhuộm thuộc bộ Cẩm quỳ, họ điều nhuộm là họ thực vật hai lá mầm. Cây điều nhuộm là loài cây phổ biến nhất và có nhiều ứng dụng nhất trong họ điều. Ở Việt Nam, nó phân bố ở Tây Nguyên, Đông Nam bộ. Hình 1.1. Cây điều nhuộm 1.1.3. Nguồn gốc cây điều 1.1.4. Thời gian thu hoạch 1.1.5. Thành phần các chất có trong hạt điều 1.2. ĐẠI CƯƠNG VỀ CHẤT MÀU TỰ NHIÊN 1.2.1. Khái niệm 1.2.2. Phân loại a. Clorophyll b. Carotenoid c. Flavoloid 1.2.3. Ứng dụng của chất màu tự nhiên 6 1.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP DÙNG TRONG PHÂN TÍCH VÀ CHIẾT TÁCH CHẤT MÀU 1.3.1. Một số phương pháp chiết tách a . Chiết với với dung môi dầu b. Chiết với dung dịch kiềm loãng c. Chiết bằng các dung môi hữu cơ 1.3.2. Phương pháp sắc kí 1.3.3. Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS (Atomic Absorption Spetrophotometric) 1.3.4. Phương pháp đo quang phổ hấp thụ phân tử UV – Vis (Utraviolet – Visible) 1.4. ĐẠI CƯƠNG VỀ CHẤT MÀU ANNATTO 1.4.1. Chất màu annatto 1.4.2. Phân loại chất màu annatto 1.4.3. Thành phần chính của chất màu annatto a. Bixin Bixin có công thức phân tử (CTPT): C25H30O4, M = 394,25 đvC, điểm nóng chảy: 198 0C, điểm phân hủy ở 217 0C, hấp thụ ở bước sóng 430,470 nm. Bixin có tên gọi quốc tế là (4,8,13,17-tetramethylicos- 2,4,6,8,10,12,14,16,18-nonadisyre) monomemethyleste. Bixin tồn tại ở hai dạng chính là cis-binxin và trans-bixin. 7 Hình 1.12. Công thức cấu tạo của cis-binxin Hình 1.13. Công thức cấu tạo của trans-binxin b. Norbixin Norbixin có CTPT : C24H28O4 , M = 380,46 đvC, hấp thụ ở bước sóng 453 nm, 480 nm và 428 nm. Norbixin gồm 2 dạng chính là cis-norbixin và trans-bixin. Hình 1.14. Công thức cấu tạo của cis-norbixin C HO O C O O CH3 C HO O C O HO C HO O C O O CH3 8 c. Phản ứng của binxin và norbixin với dung dịch kiềm và dung dịch axit Hình 1.16. Phản ứng của bixin với dung dịch kiềm và HCl 1.4.4. Tiêu chuẩn về hàm lượng sử dụng 1.4.5. Ứng dụng của phẩm màu hạt điều trong thực tế a. Trong thực phẩm b. Trong công nghiệp c. Trong y học 1.5. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA BÀI TOÁN QUY HOẠCH HOÁ THỰC NGHIỆM 1.4.1. Mở đầu 1.5.2. Bài toán qui hoạch đối với quá trình chiết tách annatto 1.6. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 1.5.1. Tình hình nghiên cứu trong nước 1.5.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nước 1.5.3. Nhận xét chung C HO O C O O X C -O+M O C O O-M+ KOH(NaOH) C OH O C O HO HCl 9 CHƯƠNG 2 . ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN 2.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 2.1.1. Nguyên liệu a. Thu mua nguyên liệu Hạt điều khô, mua ở chợ Cồn – Hải Châu – Đà Nẵng. Thời gian mua là tháng 8 năm 2012. Hạt điều nhuộm thu mua là loại già, khô có màu đỏ sẫm. Hình 2.1. Mẫu hạt điều thu mua b. Xử lý nguyên liệu 2.1.2. Dụng cụ, hoá chất a . Dụng cụ b. Hoá chất 2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.2.1. Phương pháp trọng lượng a. Nguyên tắc b. Ưu điểm c. Xác định độ ẩm 10 d. Xác định độ ẩm hàm lượng tro e. Xác định nồng độ KOH tối ưu f. Xác định nhiệt độ tối ưu g. Xác định tỷ lệ R/L tối ưu h. Xác định thời gian chiết k. Xác định sự ảnh hưởng của pH đến khối lượng kết tủa. 2.2.2. Phương pháp đo quang phổ hấp thụ nguyên tử UV – Vis 2.2.3. Phương pháp phổ hồng ngoại IR 2.2.4. Sơ đồ quy trình chiết tách phẩm màu annatto trong dung dịch KOH 2.3. NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG ĐỒNG THỜI CỦA TỶ LỆ R/L, THỜI GIAN VÀ NHIỆT ĐỘ ĐẾN HÀM LƯỢNG CHẤT KẾT TỦA CÓ MÀU 2.3.1. Lập phương trình hồi quy thực nghiệm 2.3.2. Tính toán các hệ số hồi quy và kiểm tra sự tương thích của phương trình hồi quy tìm được với thực nghiệm a. Tính các hệ số b của phương trình hồi quy b. Kiểm tra sự tương thích của các hệ số b trong phương trình hồi quy c. Tính phương sai dư d. Kiểm tra sự tương hợp của mô hình 2.4. THIẾT LẬP MÔ HÌNH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ CHIẾT TÁCH PHẨM MÀU ANNATTO QUI MÔ 10KG/MẺ. 11 Hình 2.4. Sơ đồ chiết tách phẩm màu từ hạt điều nhuộm Nguyên liệu hạt điều thô Hạt điều đã xử lý Xác định các chỉ số hóa lý Bã bỏ Xác định các chỉ số hóa lý Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng: nồng độ KOH, tỷ lệ R/L, thời gian chiết, nhiệt độ Dịch chiết bằng dung dịch KOH Làm bay hơi dung môi, kết tinh chất màu Điều chỉnh pH Phẩm màu điều nhuộm thô Tinh chế Đo phổ IR Kiểm tra chất lượng phẩm màu theo quy chuẩn Việt Nam: màu sắc, độ tan, độ hấp thụ UV – Vis, tổng hàm lượng màu 12 2.4.1. Lựa chọn các thông số tối ưu để thu nhận hàm lượng chất kết tủa cao 2.4.2. Tính toán thiết bị chính a. Tính toán cân bằng vật chất b. Tính toán kích thước 2.5. QUY TRÌNH ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG PHẨM MÀU ANNATTO 2.5.1. Tiêu chuẩn mặt định tính 2.5.2. Kiểm tra định lượng CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. XÁC ĐỊNH MỘT SỐ THÔNG SỐ VẬT LÝ CỦA HẠT ĐIỀU NHUỘM 3.1.1. Độ ẩm của hạt điều Độ ẩm trung bình của mẫu hạt điều là 8,930 %. Giá trị độ ẩm này là tương đối thấp, thuận lợi cho quá trình bảo quản cũng như đối với quá trình sản xuất chất màu. 3.1.2. Hàm lượng tro Hàm lượng tro trung bình của mẫu hạt điều nhuộm là 3,992 %. Giá trị này cho biết trong hạt điều, ngoài hàm lượng chất hữu cơ còn có một lượng các chất vô cơ, bao gồm muối của một số kim loại, các chất khoáng. Hàm lượng tro là thấp dự báo hàm lượng kim loại cũng thấp. 3.1.3. Hàm lượng các kim loại Kết quả đo hàm lượng kim loại bằng phương pháp đo AAS tại trung tâm khí tượng thuỷ văn quốc gia khu vực miền Trung được cho bởi bảng 3.10 dưới đây. 13 Bảng 3.10. Hàm lượng kim loại nặng trong hạt điều nhuộm Kim loại Pb2+ Hg2+ Cu2+ Hàm lượng(mg/kg hạt điều nhuộm) 0,276 0,097 4,126 TCVN (mg/kg) <2,000 <1,000 <30,000 Căn cứ vào tiểu chuẩn Việt Nam (TCVN) cho an toàn vệ sinh thực phẩm về hàm lượng kim loại nặng tối đa cho phép trong rau quả sấy khô là 3mg/kg rau quả đối với chì (Pb); 30mg/kg rau quả đối với đồng (Cu)...thì hàm lượng kim loại nặng có trong hạt điều nhuộm là thấp hơn nhiều so với lượng tối đa cho phép. Như vậy, có thế sử dụng an toàn chất màu annatto của hạt điều trong lĩnh vực thực phẩm, đồ uống. 3.2. ẢNH HƯỞNG CỦA NỒNG ĐỘ DUNG DUNG DỊCH, THỜI GIAN, NHIỆT ĐỘ, TỶ LỆ R/L, ĐỘ pH ĐẾN HÀM LƯỢNG CHẤT KẾT TỦA CÓ MÀU 3.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch Bảng 3.4. Ảnh hưởng của nồng độ KOH đến hàm lượng chất kết tủa có màu STT Nồng độ KOH (M) m0 (gam) m1 (gam) m2(gam) Hàm lượng chất màu (%) 1 0,1 10, 028 1,514 3,146 16,274 2 0,3 10, 046 1,522 3,385 18,579 14 3 0,5 10, 031 1,518 3,621 20,965 4 0,7 10, 018 1,536 3,492 19,524 5 0,9 10, 035 1,515 3,524 20,021 Qua bảng 3.4 ta thấy tại nồng độ dung dịch KOH 0,5M thì hàm lượng chất kết tủa có màu đạt cao nhất cho thấy tại nồng độ 0,5M thì phản ứng chuyển hoá thành muối norbixin gần như hoàn toàn. Ở nồng độ cao hơn, hàm lượng chất kết tủa có tăng chậm do sự có thêm ion kali trong sản phẩm. Vậy chọn nồng độ tối ưu là 0,5M. 3.2.2. Ảnh hưởng của thời gian chiết Ảnh hưởng của thời gian chiết được thể hiện ở bảng 3.5. Bảng 3.5. Ảnh hưởng của thời gian chiết đến hàm lượng chất kết tủa có màu STT Thời gian chưng ninh (giờ) m0 (gam) m1 ( gam) m2(gam) Hàm lượng chất màu (%) 1 2 10, 003 1,524 3,131 16,065 2 4 10, 018 1,518 3,558 21,361 3 6 10, 025 1,537 3,534 19,920 4 8 10, 004 1,522 3,406 18,832 5 10 10, 026 1,543 3,470 19,220 Qua bảng 3.5 ta thấy tại thời gian chiết là 4h thì cho hàm lượng chất kết tủa cao nhất. Việc kéo dài thời gian không làm tăng 15 thêm lượng chất kết tủa. Trên thực tế có thể tác động bằng yếu tố khuấy trộn để quá trình cọ sát và chiết tách chất màu ở vỏ hạt điều xảy ra nhanh hơn. Như vậy, thời gian tối ưu của quá trình chiết tách là 4h. 3.2.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ Ảnh hưởng của nhiệt độ chiết được thể hiện ở bảng 3.6. Bảng 3.6. Ảnh hưởng của nhiệt độ chiết đến hàm lượng chất kết tủa có màu Qua đồ thị ta thấy mẫu số 3 ứng với nhiệt độ chưng ninh 70 0C cho hàm lượng chất kết tủa có màu cao nhất. Việc tăng nhiệt độ có thể làm cho các cấu tử trong mẫu kết tủa bị phân huỷ, thay đổi cấu trúc, khiến hàm lượng kết tủa không những không tăng mà còn giảm nhẹ. 3.2.4. Ảnh hưởng của tỷ lệ R/L Ảnh hưởng của tỷ lệ R/L được thể hiện ở bảng 3.7. STT Nhiệt độ ( 0C) m0 (gam) m1 ( gam) m2(gam) Hàm lượng chất màu (%) 1 50 10, 005 1,594 3,530 19,350 2 60 10, 017 1,602 3,778 21,723 3 70 10, 028 1,578 3,834 22,497 4 80 10, 006 1,590 3,715 21,236 5 90 10, 014 1,546 3.727 21,779 16 Bảng 3.7. Ảnh hưởng của tỷ lệ R/L đến hàm lượng chất kết tủa có màu STT Tỷ lệ R/L (g/ml) m0 (gam) m1 (gam) m2(gam) Hàm lượng chất màu (%) 1 10/80 10,013 1,552 3,236 16,819 2 10/100 10,019 1,527 3,487 19,562 3 10/120 10,005 1,548 3,702 21,529 4 10/140 10,017 1,509 3,976 24,628 5 10/160 10,006 1,501 3,904 24,016 6 10/180 10,012 1,534 3,945 24,081 7 10/200 10,023 1,573 3,992 24,134 Qua bảng 3.7 ta thấy ở tỷ lệ R/L là 1/14 thì cho kết quả hàm lượng kết tủa đạt cao nhất là do sự chuyển hoá thành các muối bixin và norbixin là tốt nhất. Việc tăng nồng độ làm khối lượng thu được tăng nhẹ không phải là do hàm lượng chất màu tăng mà do sự gia tăng của kali trong sản phẩm. Qua nghiên cứu, chọn tỷ lệ R/L tối ưu là 1/140. 3.2.5. Ảnh hưởng của pH đến hàm lượng chất kết tủa có màu Ảnh hưởng của độ pH được cho bởi bảng 3.8. 17 Bảng 3.8. Ảnh hưởng của độ pH đến hàm lượng chất kết tủa có màu STT pH m0 (gam) m1 (gam) m2(gam) Hàm lượng chất màu (%) 1 9,05 10,026 1,501 2,873 13,684 2 8,02 10,017 1,516 3,541 20,215 3 7,04 10,025 1,524 3,861 23,192 4 6,01 10,021 1,519 3,871 23,371 Hàm lượng chất kết tủa có màu tại pH = 6,01 và pH = 7,04 khá gần với các kết quả khảo sát ở các bước trên với pH = 6,5 – 7 chứng tỏ tại khoảng pH = 6,5 – 7, sự chuyển hoá tạo thành muối norbixin của kali là tốt nhất. Ở các giá trị pH thấp hơn, hàm lượng chất kết tủa có tăng nhẹ vì có bổ sung Cl- nhưng lại khiến sản phẩm có môi trường axit nên khoảng pH = 6,5 – 7 là phù hợp cho sản phẩm màu annatto thương phẩm. Mặt khác, nếu độ pH thấp quá sẽ gây khó khăn cho việc chế tạo thiết bị vừa phải làm việc trong môi trường kiềm vừa trong môi trường axit. 3.3. ẢNH HƯỞNG ĐỒNG THỜI CỦA TỶ LỆ R/L, THỜI GIAN VÀ NHIỆT ĐỘ CHIẾT TÁCH ĐẾN HÀM LƯỢNG CHẤT KẾT TỦA CÓ MÀU Giá trị của các thí nghiệm tiến hành theo phương pháp quy hoạch thực nghiệm được cho bởi bảng 3.9. 18 Bảng 3.9. Các giá trị thực nghiệm của mô hình kế hoạch hoá N X1 X2, h X3, 0C x0, x1 x2 x3 Ŷ 1 50 1/14 3 + + + + 18,612 2 80 1/14 3 + - + + 20,704 3 50 1/8 3 + + - + 19,785 4 80 1/8 3 + - - + 21,691 5 50 1/14 5 + + + - 23,544 6 80 1/14 5 + + - 25,627 7 50 1/8 5 + + - - 21,836 8 80 1/8 5 + - - - 22,094 9 65 1/112 4 + 0 0 0 22,133 10 65 1/112 4 + 0 0 0 21,728 11 65 1/112 4 + 0 0 0 21,452 3.3.1. Các kết quả của mô hình kế hoạch hoá thực nghiệm 3.3.2. Tính phương sai dư 19 3.3.3. Kiểm tra sự tương hợp của mô hình 3.4. ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG PHẨM MÀU ANNATTO 3.4.1. Độ tan Kiểm tra độ tan: Tan tốt trong dung dịch kiềm (hình 3.5), tan trong nước. Hình 3.5. Kiểm tra độ tan của chất màu annatto trong dung dịch kiềm KOH 3.4.3. Kết quả đánh giá cảm quan và độ độc tính Cảm quan: Bột màu annatto có màu đỏ nâu (hình 3.7). Khi để lâu có chiếu sáng thì có ánh tím. Màu sắc như vậy là phù hợp với yêu cầu cảm quan. 20 Hình 3.7. Bột màu annatto Hàm lượng kim loại: Cu2+: 2,045mg/kg; Pb2+: 0,169 mg/kg; Hg2+: 0,013 mg/kg. Căn cứ vào quy định tiêu chuẩn Việt Nam (QCVN) cho vệ sinh thực phẩm (theo quyết định của Bộ Y Tế số 27/2010/TT – BYT ngày 20 tháng 05 năm 2010) về hàm lượng kim loại nặng tối đa cho phép đối với phẩm màu annatto thì ta thấy hàm lượng kim loại ở bảng trên nằm trong giới hạn an toàn.cho phép sử dụng trong thực phẩm, không ảnh hưởng tới sức khỏe con người. 3.4.4. Định lượng tổng chất màu Tiến hành theo quy trình trong chuyên luận định lượng tổng chất màu bằng phương pháp quang phổ trong JECFA monograph 1 – Vol.4 – quy trình 1 với các điều liện : Dung môi: dung dịch KOH 0,5%. Đo độ hấp thụ quang tại λmax ~ 483 nm. Độ hấp thu riêng A1%1cm = 2,870. Kết quả đo UV – Vis tại λmax của mẫu chất màu annatto ở bước sóng 483 nm là 0,348. Áp dụng công thức tính tổng phẩm màu: % chất kết tủa có màu = 100(A/A1%1cm)(F/W) 21 Mẫu chất màu annatto tiến hành đo có hệ số pha loãng F=1 Kết quả tính toán: Vậy chất màu annatto điều chế theo quy trình chiết tách trong dung dịch KOH đã lựa chọn đáp ứng được về điều kiện hàm lượng tổng các chất màu không thấp hơn 35% (tính theo norbixin). 3.4.5. Kết quả đo phổ hồng ngoại IR Kết quả đo phổ hồng ngoại IR tại trung tâm kỹ thuật tiêu chuẩn đo lường chất lượng 2 thuộc Tổng cục tiêu chuẩn đo lường chất lượng, số 02 – Ngô Quyền, TP Đà Nẵng được thể hiện ở hình 3.9. Từ kết quả, ta thấy có các pic đặc trưng của bixin như sau: 3304,35 cm-1 đặc trưng cho liên kết cầu hidro của nhóm OH trong axit tự do. 2923,57 cm-1 đặc trưng cho giao động hoá trị của nhóm CH3. 1682,30 cm-1 đặc trưng cho giao động hoá trị của nhóm C=O của este. 1562,99 cm-1 đặc trưng cho giao động hoá trị của nhóm C=C liên hợp với C=O. 1421,54 cm-1 đặc trưng cho giao động hoá trị của nhóm CH3 – C = C liên hợp. 1328,49 cm-1 đặc trưng cho giao động hoá trị của nhóm C – O – CH3 của este. 22 1328,49 cm-1 đặc trưng cho giao động hoá trị của nhóm C – O – CH3 của este. Từ kết quả đo phổ IR của mẫu bột hạt điều, so sánh với các tài liệu đã công bố, chúng tôi nhận thấy trong mẫu điều bột, có sự có mặt của bixin, phù hợp với kết quả của những nghiên cứu trước. Hình 3.9. Kết quả đo phổ hồng ngoại IR Từ kết quả đo phổ IR của mẫu bột hạt điều, so sánh với các tài liệu đã công bố, chúng tôi nhận thấy trong mẫu điều bột, có sự có mặt của bixin, phù hợp với kết quả của những nghiên cứu trước. 23 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1. Kết luận Trong quá trình triển khai nghiên cứu, đề tài đã đạt được các kết quả như sau: Xác định các thông số hóa lý của nguyên liệu: độ ẩm của hạt điều nhuộm khô là 8,930%; hàm lượng tro trung bình của hạt điều nhộm là 3,992%; hàm lượng các kim loại nặng Cu: 4,126 mg/kg; Pd: 0,276 mg/kg; Hg: 0,097 mg/kg nằm trong khoảng cho phép theo tiểu chuẩn Việt Nam (TCVN) cho an toàn vệ sinh thực phẩm về hàm lượng kim loại nặng trong rau quả sấy khô. Lựa chọn được quy trình chiết tách phẩm màu annatto từ hạt điều nhuộm ở qui mô phòng thí nghiệm(10g/mẫu) với các thông số tối ưu: Nhiệt độ 70 0C; thời gian 4h; nồng độ dung dịch KOH 0,5M; tỷ lệ R/L là 1/14. Lựa chọn được các thông số hợp lý khi tiến hành chiết tách phẩm màu annatto ở qui mô 100g/mẫu theo phương pháp quy hoạch thực nghiệm như sau: nhiệt độ 70 0C , thời gian 4h và tỷ lệ R/L là 1/8. Tính toán thiết bị chiết tách chính, lựa chọn dây chuyền công nghệ thiết bị chiết tách phẩm màu annatto từ hạt điều nhuộm với qui mô 10kg/mẻ. Đã kiểm tra chất lượng của phẩm màu annatto theo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về phụ gia thực phẩm, phẩm màu của Bộ Y tế đạt yêu cầu về độ tan, màu sắc, độ hấp thụ màu, hàm lượng kim loại và tổng hàm lượng chất màu tính theo muối norbinxin. Đã xác định được cấu trúc của cấu tử chính trong phẩm màu annatto bằng phương pháp đo phổ IR. 24 2. Kiến nghị Tiếp tục nghiên cứu tách chiết phẩm màu annatto ở qui mô lớn hơn để có thể tiến gần đến mô hình sản xuất annatto ở qui mô công nghiệp.