ĐỒ án CÔNG NGHỆ đề tài tìm HIỂU QUY TRÌNH TÁCH CHIẾT CHẤT màu LUTEIN từ HOA cúc vạn THỌ (TAGETES ARECTA l )

Sử dụng chất màu trong thực phẩm mặc dù không có nhiều ý nghĩa vềdinh dưỡng nhưng có vai trò quan trọng như: đảm bảo sự đồng nhất về màu sắc,tăng cường màu sắc tự nhiên vốn có của thực p

ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ

ĐỀ TÀI:

TÌM HIỂU QUY TRÌNH TÁCH CHIẾT CHẤT MÀU LUTEIN

TỪ HOA CÚC VẠN THỌ (TAGETES ARECTA L.)

Sinh viên thực hiện: Thân Thị Minh Ánh MSSV: 17L1031005

Lớp: Công nghệ thực phẩm 51A Giáo viên hướng dẫn: KS Võ Thị Thu Hằng

Huế, 2020

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT

3 Giáo viên hướng dẫn:

Họ và tên giáo viên: KS Võ Thị Thu Hằng

4 Ngày giao nhiệm vụ:

5 Ngày hoàn thành:

Huế, ngày 00 tháng 00 năm 2020

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com

MỤC LỤC

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ CHẤT MÀU 2

1.1 Giới thiệu về chất màu 2

1.1.1 Định nghĩa chất màu 2

1.1.2 Vai trò của chất màu trong thực phẩm 2

1.1.3 Phân loại chất màu 2

1.1.4 Các chú ý và yêu cầu sử dụng chất màu trong thực phẩm 10

1.2 Giới thiệu về chất màu lutein 11

1.2.1 Cấu tạo phân tử 11

1.2.2 Tính chất lý – hóa của lutein 12

1.2.3 Ứng dụng của lutein 14

1.2.4 Tình hình thị trường lutein trên thế giới và trong nước 14

CHƯƠNG II: NGUYÊN LIỆU HOA CÚC VẠN THỌ 17

2.1 Tên gọi và phân loại 17

2.1.1 Tên gọi 17

2.1.2 Phân loại 17

TÀI LIỆU THAM KHẢO 18

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Cấu tạo của Chlorophylle a và b (a: X là CH3, b: X là CHO) 5

Hình 1.2 Cấu trúc cơ bản của aglucon của Antoxian 6

Hình 1.3 Một số cấu trúc của Carotenoids 7

Hình 1.4 Cấu trúc phân tử của lutein dạng all - trans 12

Hình 1.5 Một số dạng đồng phân cis thường gặp của lutein 12

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Liều lượng các chất màu trong thực phẩm 3

Bảng 1.2 Một số chất màu tự nhiên 4

Bảng 1.3 Các chất màu tổng hợp thường dùng trong thực phẩm 9

Bảng 1.4 Các chất màu vô cơ cho phép sử dụng trong thực phẩm 10

Bảng 1.5 Độ tan của lutein tự do trong một số dung môi 13

FAO: Food and Agriculture Organization of the UnitedNations

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com

ĐẶT VẤN ĐỀ

Màu sắc là một trong những chỉ tiêu quan trọng đối với mỗi sản phẩm thựcphẩm Sử dụng chất màu trong thực phẩm mặc dù không có nhiều ý nghĩa vềdinh dưỡng nhưng có vai trò quan trọng như: đảm bảo sự đồng nhất về màu sắc,tăng cường màu sắc tự nhiên vốn có của thực phẩm, tạo màu cho một số thựcphẩm vốn không màu hay có màu nhạt nhằm tăng giá trị cảm quan của chúng.Hiện nay, hầu hết các sản phẩm thực phẩm sản xuất, kinh doanh trong nướcthường sử dụng các chất màu hữu cơ tổng hợp và được sử dụng phổ biến trongchế biến thực phẩm do rẻ tiền, màu đẹp và bền Tuy nhiên, việc lạm dụng chấtmàu tổng hợp không đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm, bởi nhiều chất màutổng hợp có độc tính, có khả năng gây ung thư, ảnh hưởng đến sức khỏe conngười Vì thế, xu hướng hiện nay là sử dụng chất màu tự nhiên tách chiết từ thựcvật hoặc động vật ngày càng được quan tâm Ngoài vai trò là chất tạo màukhông độc hại, chất màu tự nhiên còn được coi là chất màu sinh học, dược phẩm

và ứng dụng rộng rãi cho nhiều ngành công nghiệp

Trong thực phẩm việc sử dụng phẩm màu vàng Tartrazine (mã số E102)hay chất màu Sudan có khả năng gây ung thư nhằm tạo ra màu vàng - vàng camtrong một số loài thực phẩm đang tạo ra mối lo ngại cho người tiêu dùng Dovậy, yêu cầu đặt ra trong lĩnh vực công nghệ thực phẩm nước ta là tạo ra sảnphẩm chất màu tự nhiên có màu vàng - vàng cam thay thế cho các chất màu tổnghợp nói trên Một trong những chất màu tự nhiên có màu vàng - vàng cam đãđược FDA công nhận là an toàn có thể sử dụng trong công nghiệp thực phẩm làLutein Nguồn nguyên liệu giàu Lutein hiện nay phải nói đến là hoa cúc vạn thọ

(Tagetes arecta L.): hàm lượng Carotenoid tổng số đến 1,0 - 1.6% (tính theo

lượng khô) trong đó 90% lượng Carotenoid này là Lutein và 5% là Zeaxanthin.Đây là loài hoa rất phổ biến và dễ trồng trong điều kiện khí hậu các nước nhiệt

đới như Việt Nam Vì vậy, ở đồ án lần này em thực hiện đề tài “Tìm hiểu quy trình tách chiết chất màu Lutein từ hoa cúc vạn thọ (Tagetes arecta L.)”

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ CHẤT MÀU 1.1 Giới thiệu về chất màu

Màu sắc sản phẩm là một trong những yếu tố quan trọng làm tăng giá trịcảm quan của thực phẩm (kẹo, nước giải khát,…) từ màu sắc có thể ước lượngđược phẩm chất của thực phẩm Màu sắc là một trong những chỉ tiêu cảm quanđược sử dụng để đánh giá chất lượng sản phẩm Một sản phẩm có màu sắc đẹp

sẽ góp phần thu hút sự chú ý của khách hàng Vì vậy, việc sử dụng chất màu để

bổ sung vào trong sản xuất thực phẩm là một điều cần thiết Trong chế biến thựcphẩm cần phải có những biện pháp kỹ thuật hợp lý nhằm duy trì màu sắc tựnhiên của nguyên liệu hay bổ sung chất màu cần thiết để có được sản phẩm theoyêu cầu

1.1.1 Định nghĩa chất màu

Phụ gia tạo màu là một loại thuốc màu hoặc chất nhuộm có nguồn gốc từđộng vật, thực vật hoặc các chất khoáng hoặc các nguồn khác, mà khi bổ sungvào thực phẩm, dược phẩm hay mỹ phẩm thì có khả năng tác động tạo ra màu[3]

1.1.2 Vai trò của chất màu trong thực phẩm

Chất màu không có ý nghĩa nhiều về mặt dinh dưỡng nhưng chất màu có ýnghĩa rất lớn ở các mặt sau:

- Gia tăng màu sắc đặc hiệu của thực phẩm có cường độ màu kém

- Làm đồng nhất màu sắc của thực phẩm (với nguyên liệu khác nhau màu sắc sản phẩm sau khi chế biến có thể khác nhau)

- Khôi phục sự mất và biến màu của các sản phẩm do tác động của các quá trình chế biến

- Tạo thực phẩm có màu sắc hấp dẫn hơn

Thực phẩm càng hấp dẫn đối với người tiêu dùng nếu có các biện pháp giữmàu cũng như nhuộm màu thích hợp [1], [2]

1.1.3 Phân loại chất màu

Màu sắc có nhiều nguồn gốc khác nhau, việc phân loại màu sắc có tác dụngrất lớn trong công nghiệp chế biến thực phẩm Hợp chất màu thường phân thànhcác nhóm sau:

- Chất màu tự nhiên

8

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com

- Chất màu nhân tạo

Bảng 1.1 Liều lượng các chất màu trong thực phẩm [2].

Chất màu tự nhiên là những chất màu có sẵn trong thực vật hoặc động vật

Ví dụ: màu đỏ của gấc, cà chua chín, ớt chín, rệp đỏ, màu xanh lục của tre non,

lá gừng, màu vàng từ củ nghệ, hoa hòe, màu nâu đen của kẹo đắng làm từ đườngcháy,…[1], [2]

Ưu điểm

Hầu như tất cả các chất màu tự nhiên không có tính độc hại Vì trong lịch

sử loài người bằng kinh nghiệm sống, con người đã biết loại trừ các chất màu từcác loại nguyên liệu có tính độc hại Người ta chỉ khai thác những chất màu tựnhiên từ nguồn nguyên liệu an toàn [1]

Nhược điểm

Chất màu tự nhiên thường không bền dưới tác động của môi trường xungquanh như ánh sáng, oxy không khí,… vì thế sản phẩm được nhuộm bằng chấtmàu tự nhiên thường bị biến màu sau thời gian ngắn làm giảm chất lượng sảnphẩm Thêm vào đó, chất màu được khai thác từ tự nhiên thường không đủnhiều để có thể thỏa mãn nhu cầu ngày càng lớn về sản lượng thực phẩm và vềtính đa dạng màu sắc của các sản phẩm [1]

Bảng 1.2 Một số chất màu tự nhiên [3].

(mg/kg thể trọng)

Củ cải đỏ, quả xương

- Cấu tạo: Chlorophylle tồn tại trong thực vật ở 2 dạng (Chlorophylle a và Chlorophylle b), theo tỷ lệ 3:1

+ Chlorophylle a: có màu xanh đậm sáng, công thức hóa học

C55H72O5N4Mg

+ Chlorophylle b: có màu xanh vàng, công thức hóa học C55H70O6N4Mg

10

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com

Hình 1.1 Cấu tạo của Chlorophylle a và b (a: X là CH 3 , b: X là CHO) [5].

+ Chlorophylle là chất ở dạng sáp rắn, có màu xanh ô liu đến xanh lụcsẫm, không tan trong nước những dễ tan trong một số dung môi hữu cơ như: Etanon,dietylete, cloroankan, hydrocacbon và tan trong dầu

+ Dưới tác dụng của nhiệt độ và axit dịch bào thì màu xanh bị mất đi làm cho chlorophylle dễ tham gia phản ứng tạo nên pheophytin có màu xanh oliu:

Antoxian là chất có nhiều trong thực vật (đặc biệt các loại rau quả có màu

từ đỏ đến tím) như: nho, dâu, bắp cải tím, lá tía tô, đậu đen, quả cà tím, gạo nếpthan, gạo đỏ,… Tùy vào số lượng và tỷ lệ khác nhau trong rau quả, hoa hay các

bộ phận khác nhau của thực vật làm cho antoxian có nhiều màu sắc khác nhau,

từ màu đỏ đến màu xanh lam

- Cấu tạo: Antoxian là mono hay diglucozit của gốc đường glucose haygalactose kết hợp với gốc aglucon có màu (antoxianidin) tạo màu xanh, đỏ, tím và cácmàu trung gian Các gốc đường có thể được gắn vào vị trí 3,5,7 thường

11

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com

được gắn vào vị trí 3 và 5 còn vị trí 7 rất ít Phân tử antoxianidin gắn đường vào

vị trí 3 gọi là monoglycozit, ở vị trí 3 và 5 gọi là diglycozit

Hình 1.2 Cấu trúc cơ bản của aglucon của Antoxian

+ Hầu hết các loại antoxian hòa tan tốt trong nước

+ Màu sắc antoxian thay đổi theo loại hợp chất và hàm lượng Khi tăng sốlượng nhóm OH trong vòng benzene màu càng xanh đậm, tăng mức độ methyl hóa cácnhóm OH thì màu càng đỏ, số lượng các gốc đường liên kết cũng làm đổi màu

c) Carotenoids [1], [2], [5].

Carotenoids là nhóm chất màu hòa tan trong chất béo làm cho rau, quả cómàu vàng, màu da cam và màu đỏ Một số trong chúng còn có giá trị dinhdưỡng vì có hoạt tính tiền vitamin A

Nhóm này gồm từ 65 đến 70 chất màu tự nhiên tiêu biểu là caroten (màu dacam của cà rốt, mơ), licopen (cà chua), capaxanthin (màu đỏ của ớt),cryptoxanthin (màu da cam của vỏ quýt), astaxanthin và tunaxanthin (có trongtôm, cá)

Hình 1.3 Một số cấu trúc của Carotenoids [5].

+ Carotenoids kết tinh ở dạng tinh thể Tinh thể carotenoids có nhiều hìnhdạng và kích thước rất khác nhau như hình kim dài (lycopene, β - Caroten), hình khốilăng trụ đa diện (α - Caroten),…

+ Các hợp chất này không tan trong H2O nhưng lại tan trong dung môihữu cơ Chúng bền với sự thay đổi pH của môi trường và các chất khử, nhưng khôngbền với tác dụng của nhiệt và ánh sáng, ion kim loại, oxy, tác dụng của enzyme oxy hóa(peroxidase, lipoxidase, lipoperoxidase),… Vì vậy, không nên sử dụng cho các sảnphẩm làm từ thịt vì trong quá trình sản xuất phải qua giai đoạn xử lý nhiệt

1.1.3.2 Chất màu nhân tạo

Chất màu nhân tạo hay còn gọi là chất màu tổng hợp đã được các nhà hóahọc và y học nghiên cứu chọn lọc trong số rất nhiều chất màu được tạo ra bằngcông nghệ hóa học Những chất màu nhân tạo này được phép sử dụng trong sảnxuất thực phẩm [1]

13

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com

Theo thống kê của ủy ban hỗn hợp OSM – FAO có khoảng 160 - 180 loạiphẩm màu hữu cơ tổng hợp đang được sử dụng trên thế giới Các loại phẩm màunày được chia thành 3 nhóm:

Nhóm A: gồm các chất màu không mang tính độc và gây ngộ độc tích lũynhư: amaranth, vàng mặt trời, tartazin,…

Nhóm B: gồm 5 loại màu đòi hỏi phải nghiên cứu kỹ trước khi có quyếtđịnh sử dụng: β - caroten, xanh, erythrosin, indigotin, xanh lục

Nhóm C: gồm tất cả các loại màu hữu cơ tổng hợp khác chưa được nghiêncứu kỹ hoặc nghiên cứu chưa rõ ràng [2], [3]

Ưu điểm

Hầu hết chất màu nhân tạo có tính bền cao hơn rất nhiều so với chất màu tựnhiên, tức là chất màu nhân tạo ít bị biến đổi dưới tác động của điều kiện môitrường nên sản phẩm có màu ổn định trong thời gian dài Thêm vào đó, bằngcon đường tổng hợp hóa học, các nhà khoa học đã tạo ra rất nhiều chất có màusắc khác nhau

Các chất này bền hóa học và thường không phản ứng khi trộn lẫn với nhaunên có thể dùng phương pháp phối màu để tạo ra rất nhiều màu sắc khác nhau[1]

Nhược điểm

Phần lớn chất màu nhân tạo có tính độc hại đối với sức khỏe con người.Hàm lượng chất màu nhân tạo trong thực phẩm (ML) thường ở mức rất thấp.Trên thị trường có rất nhiều chất màu dùng cho các ngành công nghiệp khácnhư: công nghiệp in trên giấy, trên vải, trong ngành mỹ thuật trâng trí, trongcông nghiệp gốm sứ và vật liệu xây dựng,… Rất nhiều trong số những chất màunày thích hợp với màu thực phẩm nhưng do tính độc hại rất cao nên tuyệt đốikhông được sử dụng trong sản xuất thực phẩm [1], [2]

Bảng 1.3 Các chất màu tổng hợp thường dùng trong thực phẩm [2], [5].

…

Sử dụngtrong nước

kẹo, kem,sản phẩmsữa

Sử dụngtrong nướcgiải khát,kem, mứt

E110

dống hộp.Khi có mặtcủa ion Ca2+

có thể bị kếttủa

Sử dụngtrong nước

E124

biển, mứt,phomat, baokẹo

15

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com

Tạo màu cho

đồ uống,

đống hộp,mứt, kem,bột giải khát.Phối hợp vớimàu vàng đểIndigocarmine

các sản phẩmmứt, kẹo

1.1.3.3 Chất màu vô cơ

Các chất màu vô cơ chỉ sử dụng hạn chế trong thực phẩm Giới hạn sử dụng

các chất màu này thường rất thấp vì nếu ở nồng độ cao rất dễ gây ngộ độc, việc sử

dụng chất màu vô cơ phải tuân thủ nghiêm ngặt giới hạn cho phép[2], [3]

Bảng 1.4 Các chất màu vô cơ cho phép sử dụng trong thực phẩm [2].

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com

1.1.4 Các chú ý và yêu cầu sử dụng chất màu trong thực phẩm

1.1.4.1 Các chú ý khi sử dụng chất màu trong thực phẩm

- Một số sản phẩm thực phẩm không cần bổ sung thêm chất màu như cà phê, sữa, mật ong, ca cao,… hay một số sản phẩm dành cho trẻ sơ sinh

- Một số sản phẩm chỉ được dùng một vài chất màu nhất định như bơ thì sửdụng caroten,…

- Một số chất màu không hạn chế lượng sử dụng cũng như bị hạn chế lượng

sử dụng trong thực phẩm

- Một số sản phẩm chỉ chứa một số lượng chất màu nhất định như màu rouge 2G (màu đỏ ánh xanh) dùng trong sản xuất xúc xích [3]

1.1.4.2 Các yêu cầu khi sử dụng chất màu trong công nghệ thực phẩm

- Chất tạo màu phải có cường độ màu cao, bền, không độc hại cho sức khỏecon người cũng như gây hại cho môi trường

- Các chất sử dụng làm chất màu phải không chứa các tạp chất sau: Cr, Se,Urani, Cadimi, As, Pb, các kim loại nặng cùng một số hydrocarbon thơm đa vòng

- Trong quá trình sử dụng các chất màu không gây ngộ độc tích lũy hay tíchlũy các mầm bệnh

- Không vượt quá mức sử dụng tối đa dành cho một loại thực phẩm hoặc nhóm thực phẩm

- Hạn chế đến mức thấp nhất lượng phụ gia thực phẩm cần thiết để đạt được hiệu quả kỹ thuật mong muốn

Trước khi sử dụng chất màu ta cần quan tâm các yếu tố và ảnh hưởng của chất màu đến thực phẩm như:

- Trạng thái của chất màu: người tiêu dùng vẫn ưa dùng chất màu ở dạng lỏng hơn là ở dạng bột

- Sự chuyển màu mới như thế nào: thường phối trộn nhiều màu với nhau đểtạo ra màu mong muốn phù hợp với thực phẩm của mình

- Thành phần các chất chứa trong thực phẩm cần phối trộn chất màu: sự cómặt của protein, nước, tanin hay chất béo sẽ ảnh hưởng tới độ trong hay vẩn đục củachất màu phối trộn vào trong thực phẩm đó

17

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com

- pH: sự ổn định cũng như sự chuyển màu của chất màu đều có thể bị ảnh hưởng của pH của môi trường thực phẩm.

- Điều kiện chế biến: đặc biệt là thời gian và nhiệt độ ảnh hưởng tới chất lượng chất màu phối trộn vào

- Điều kiện bao gói: quyết định đến mức độ xâm nhập của không khí và ánh sáng vào thực phẩm Do đó có thể làm biến đổi chất màu

- Điều kiện bảo quản và thời gian sử dụng: Chất màu sử dụng chỉ bền dướinhững điều kiện bảo quản thích hợp và trong một thời hạn nhất định [1], [2], [3]

1.2 Giới thiệu về chất màu lutein

1.2.1 Cấu tạo phân tử

Lutein là một sắc tố carotenoid, là dẫn xuất 3,3’ - diol của β , ε - caroten,

Hình 1.4 Cấu trúc phân tử của lutein dạng all-trans [6]

Hình 1.4 Một số dạng đồng phân cis thường gặp của Lutein [7]

1.2.2 Tính chất lý – hóa của lutein

1.2.2.1 Sự hấp thụ ánh sáng và màu sắc

Phân tử lutein có 10 nối đôi liên hợp đóng vai trò nhóm mang màu và hainhóm hydroxyl ở các vị trí C-3 và C-3’ có vai trò như các nhóm trợ màu Do đó,

lutein hấp thụ mạnh ánh sáng xanh (tức bức xạ khả kiến trong vùng 400 - 490

nm) tạo ra màu vàng (khi lutein ở trạng thái dung dịch) và màu cam đỏ (khi

lutein ở trạng thái tinh thể) [6], [9], [10]

1.2.2.2 Tính tan

Lutein thuộc nhóm hợp chất kém phân cực nên không tan trong nướcnhưng tan tốt trong một số dung môi hữu cơ phân cực trung bình (THF,

chloroform, cyclohexanone, MTBE, diethyl, ether, DMF, DMSO, acetone,

acetate ethyl), kém tan trong dung môi phân cực (ethanol, methanol,

acetonitrile) hay dung môi không phân cực (hexane, cyclohexane) [11]

Lutein kết tinh ở dạng tinh thể, hình kim, khối lăng trị, đa diện, dạng láhình thoi, với điểm nóng chảy 1900C - 1930C Tinh thể lutein bảo quản tốt nhất ở

-180C

Bảng 1.5 Độ tan của lutein tự do trong một số dung môi [11]