(Đồ Án Hcmute) Khảo Sát Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Quá Trình Trích Ly Anthocyanin Từ Vỏ Cà Tím Và Ứng Dụng Trong Sản Phẩm Kẹo Cứng.pdf

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẢM Tp Hồ Chí Minh, tháng 08/2017 S K L 0 0 9 9 9 9 KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾ[.]

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẢM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM

SVTH: ĐOÀN THỊ GIANG MSSV: 13116023

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 08/2017

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: Đoàn Thị Giang

Ngành: Công nghệ Thực phẩm

1 Tên khóa luận: Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly anthocyanin

từ vỏ cà tím và ứng dụng trong sản phẩm kẹo cứng

2 Mã số đồ án: 2017 - 13116023

3 Nhiệm vụ của khóa luận:

- Tổng quan tài liệu

- Xác định các chỉ tiêu hóa lý ban đầu của nguyên liệu vỏ cà tím: độ ẩm, hàm lượng tro, hàm lượng đường tổng

- Khảo sát các thông số của quá trình trích ly anthocyanin: nồng độ dung môi (tỷ

lệ ethanol: nước), tỷ lệ nguyên liệu – dung môi, nhiệt độ, thời gian

- Quy hoạch thực nghiệm và tối ưu hóa quá trình trích ly anthocyanin từ vỏ cả tím với 3 yếu tố: tỷ lệ nguyên liệu – dung môi, nhiệt độ, thời gian

- Ứng dụng tạo màu cho sản phẩm kẹo cứng

4 Ngày giao nhiệm vụ khóa luận: 06/02/2017

5 Ngày hoàn thành khóa luận: 31/07/2017

6 Họ tên người hướng dẫn 1: Th.S Đặng Thị Ngọc Dung

Phần hướng dẫn: toàn bộ khóa luận

Nội dung và yêu cầu khóa luận tốt nghiệp đã được thông qua bởi

Trưởng Bộ môn Công nghệ Thực phẩm

Tp.HCM, ngày tháng năm 2017

Trưởng Bộ môn Người hướng dẫn chính

(Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)

- Thầy cô quản phòng thí nghiệm và các bạn sinh viên lớp 13116 đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho chúng tôi có thể hoàn thành luận văn

- Đặc biệt, cô Đặng Thị Ngọc Dung là người giúp đỡ, tận tình chỉ dạy và cho chúng tôi những lời khuyên hữu ích để hoàn thành tốt luận văn này

- Cuối cùng, gia đình là chỗ dựa tinh thần, luôn bên cạnh và ủng hộ tôi những lúc khó khăn, giúp tôi tự tin qua khó khăn và bước tiếp về phía trước

Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn và kính chúc sức khỏe!

Sinh viên thực hiện

Đoàn Thị Giang

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan toàn bộ nội dung được trình bày trong khóa luận tốt nghiệp là do chính tôi thực hiện Tôi xin cam đoan các nội dung được tham khảo trong khóa luận tốt nghiệp đã được trích dẫn chính xác và đầy đủ theo qui định

Ngày 31 tháng 07 năm 2017

Ký tên

Đoàn Thị Giang

MỤC LỤC

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP i

LỜI CẢM ƠN ii

LỜI CAM ĐOAN iii

MỤC LỤC iv

DANH MỤC HÌNH viii

DANH MỤC BẢNG BIỂU ix

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT x

TÓM TẮT KHÓA LUẬN xi

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 2

1.1 Tổng quan về cà tím 2

1.1.1 Đặc điểm thực vật 2

1.1.2 Thành phần hóa học 3

1.1.3 Phân bố - sinh thái 4

1.1.4 Tác dụng của cà tím 4

1.2 Tổng quan về hợp chất màu anthocyanin 5

1.2.1 Cấu trúc hóa học của anthocyanin 5

1.2.2 Tác dụng của anthocyanin 6

1.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến anthocyanin 6

1.2.3.1 Cấu trúc hoá học 6

1.2.3.2 pH 7

1.2.3.3 Nhiệt độ 8

1.2.3.4 Đồng sắc tố 8

1.2.3.5 Oxy 8

1.2.3.6 Ánh sáng 8

1.2.3.7 Đường và các sản phẩm biến tính của chúng 9

1.2.3.8 Các ion kim loại 9

1.2.3.9 SO2 9

1.2.4 Các phương pháp trích ly 9

1.2.4.1 Phương pháp trích ly truyền thống 9

1.2.4.2 Phương pháp trích ly có hỗ trợ sóng siêu âm 10

1.2.4.3 Phương pháp trích ly có hỗ trợ vi sóng (Microwave-assisted extraction – MAE)…… 10

1.2.5 Một số phương pháp xác định 10

1.2.5.1 Phương pháp pH vi sai 11

1.2.5.2 Phương pháp khối phổ (MS) 11

1.2.5.3 Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) 11

1.2.5.4 Phương pháp cộng hưởng từ trường hạt nhân (NMR) 12

1.3 Tình hình nghiên cứu 12

1.3.1 Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài 12

1.3.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 13

1.4 Mục tiêu nghiên cứu 14

CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 15

2.1 Nguyên vật liệu và thiết bị nghiên cứu 15

2.1.1 Nguyên liệu nghiên cứu 15

2.1.2 Hóa chất 15

2.1.3 Thiết bị 15

2.2 Phương pháp nghiên cứu 15

2.2.1 Sơ đồ nghiên cứu 16

2.2.2 Nội dung nghiên cứu 17

2.2.2.1 Khảo sát một số chỉ tiêu hóa lý của nguyên liệu đầu vào 17

2.2.2.2 Quy trình trích ly chất màu anthocyanin từ vỏ cà tím 17

2.2.2.3 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly anthocyanin từ vỏ cà tím……… 19

2.2.2.4 Tối ưu hóa quá trình trích ly anthocyanin 21

2.2.2.5 Nghiên cứu ứng dụng chất màu anthocyanin trích từ vỏ cà tím vào chế biến kẹo cứng 24

2.2.3 Các phương pháp phân tích dùng trong nghiên cứu 26

2.2.3.1 Phương pháp xác định độ ẩm (AOAC, 2000) 26

2.2.3.2 Phương pháp xác định hàm lượng tro (AOAC, 2000) 27

2.2.3.3 Phương pháp xác định hàm lượng anthocyanin 27

2.2.3.4 Phương pháp pha dung dịch đệm 27

2.2.3.5 Phương pháp đo màu 28

2.2.3.6 Phương pháp đánh giá cảm quan 28

2.2.3.7 Phương pháp xử lý số liệu 28

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 29

3.1 Một số chỉ tiêu hóa lý của vỏ cà tím 29

3.2 Kết quả khảo sát các yếu tố đến quá trình trích ly anthocyanin từ vỏ cà tím 30

3.2.1 Kết quả xác định bước sóng hấp thụ cực đại 30

3.2.2 Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi (ethanol: nước) đến hàm lượng anthocyanin 30 3.2.3 Ảnh hưởng tỷ lệ nguyên liệu – dung môi đến hàm lượng anthocyanin 32

3.2.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ trích ly đến hàm lượng anthocyanin 33

3.2.5 Ảnh hưởng của thời gian trích ly đến hàm lượng anthocyanin 34

3.3 Xây dựng mô hình toán một mục tiêu là hàm lượng anthocyanin 36

3.3.1 Xây dựng phương trình hồi quy và giải phương trình tối ưu hóa 36

3.3.2 Thực nghiệm kiểm chứng 41

3.4 Ứng dụng bổ sung chất màu anthocyanin trích từ vỏ cà tím vào kẹo cứng 42

3.4.1 Sản phẩm kẹo cứng màu anthocyanin 43

3.4.2 Đánh giá chất lượng cảm quan kẹo cứng bổ sung màu anthocyanin 43

3.4.3 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian bảo quản đến độ màu của sản phẩm 45

CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN 46

4.1 Kết luận 46

4.2 Đề xuất 46

TÀI LIỆU THAM KHẢO 47

PHỤ LỤC 54

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Hình ảnh quả cà tím 2

Hình 1.2 Cấu trúc cơ bản của sắc tố anthocyadin 5

Hình 1.3 Công thức hoá học của anthocyanin phụ thuộc vào pH 7

Hình 1.4 Đặc điểm quang phổ của anthocyanin (dẫn xuất acylated pelargonidin-3- sophoroside-5-glucoside) trong pH = 1 và pH = 4,5 11

Hình 2.1 Sơ đồ nghiên cứu……… 17

Hình 2.2 Quy trình trích ly anthocyanin từ vỏ cà tím 18

Hình 2.3 Quy trình sản xuất kẹo cứng bổ sung chất màu anthocyanin 24

Hình 3.1 Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng tỷ lệ ethanol và nước đến hàm lượng anthocyanin ……… 31

Hình 3.2 Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của tỷ lệ tỷ lệ nguyên liệu - dung môi đến hàm lượng anthocyanin 32

Hình 3.3 Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng anthocyanin 34

Hình 3.4 Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của thời gian đến hàm lượng anthocyanin 35

Hình 3.5 Cao anthocyanin trích từ vỏ cà tím 42

Hình 3.6 Kẹo cứng màu anthocyanin 43

Hình 3.7 Đồ thị biểu diễn kết quả đánh giá chất lượng cảm quan của sản phẩm 44

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Thành phần giá trị dinh dưỡng trên 100g 3

Bảng 2.1 Khảo sát một số chỉ tiêu hóa lý của vỏ cà tím……… …… 17

Bảng 2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly anthocyanin 22

Bảng 2.3 Bảng ma trận quy hoạch thực nghiệm trực giao cấp hai với k = 3, n0 = 4 22

Bảng 2.4.Nguyên liệu làm kẹo cứng 25

Bảng 2.5 Bảng tiêu chí đánh giá cảm quan thị hiếu 26

Bảng 3.1 Kết quả xác định một số chỉ tiêu hóa lý của vỏ cà tím……… …… 29

Bảng 3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly anthocyanin 36

Bảng 3.3 Bảng ma trận thực nghiệm trực giao cấp hai với hàm mục tiêu là hàm lượng anthocyanin (1) 37

Bảng 3.4 Bảng ma trận thực nghiệm trực giao cấp hai với hàm mục tiêu là hàm lượng anthocyanin (2) 38

Bảng 3.5 Bảng ma trận thực nghiệm trực giao cấp hai với hàm mục tiêu là hàm lượng anthocyanin (3) 39

Bảng 3.6 Các giá trị của tj 40

Bảng 3.7 Hàm lượng anthocyanin trích ly từ vỏ cà tím với hàm lượng tối ưu 41 Bảng 3.8 Kết quả khảo sát ảnh hưởng thời gian bảo quản đến độ bền màu của sản phẩm 45

TÓM TẮT KHÓA LUẬN

Đề tài nghiên cứu “Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly anthocyanin từ vỏ cà tím và ứng dụng trong sản phẩm kẹo cứng” được thực hiện bởi sinh viên Đoàn Thị Giang, tại phòng thí nghiệm Hoá Sinh, khoa Công nghệ hoá thực phẩm, trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM

Với mong muốn giải quyết được phần nào vấn đề an toàn thực phẩm liên quan đến phẩm màu Vì vậy, chúng tôi đã tiến hành thực hiện các thí nghiệm và thu được kết quả như sau:

- Khảo sát một số chỉ tiêu hóa lý của nguyên liệu: kết quả thu được vỏ cà tím có

độ ẩm là 88,89  0,96%; hàm lượng tro 0,98  0,015%; hàm lượng đường tổng 11,5g/100g

- Xây dựng quy trình trích ly anthocyanin từ vỏ cà tím

- Khảo sát sơ bộ các yếu tố nhằm tìm ra các khoảng thí nghiệm để hàm lượng anthocyanin là cao nhất: tỉ lệ nguyên liệu/dung môi trong khoảng 1/15 – 1/20 (g/ml); nhiệt độ trích ly trong khoảng 30C - 50C; thời gian trích ly từ 80 phút – 120 phút

- Tiến hành tối ưu hoá một mục tiêu, hàm lượng anthocyanin thu được cao nhất

là 289,93 mg/100g ở điều kiện tỷ lệ nguyên liệu/dung môi: 1/21; nhiệt độ: 49,4C; thời gian trích ly: 128,3 phút

- Ứng dụng làm màu cho sản phẩm kẹo cứng

ĐẶT VẤN ĐỀ

Trong những năm gần đây, nhu cầu sử dụng chất màu tự nhiên trong ngành công nghiệp thực phẩm ngày càng cao và có dự kiến tiếp tục tăng trong những năm sắp tới Hiện nay có khá nhiều nghiên cứu về chất màu tổng hợp; trong đó, có một số nghiên cứu chỉ ra những ảnh hưởng không tốt của chất màu tổng hợp lên các tế bào thần kinh (Park và cộng

sự, 2009) Mặc dù vấn đề này đã gây nhiều tranh cãi, nhưng không thể phủ nhận vai trò của chất màu trong ngành công nghiệp thực phẩm Vì thế, xu hướng sử dụng chất màu tự nhiên trong chế biến thực phẩm để thay thế đã tăng lên Carotenoid, anthocyanin, annatto,

và paprika là một số ví dụ về các chất màu tự nhiên có thể thay thế các chất màu nhân tạo (Carocho và cộng sự, 2014)

Việc nghiên cứu các chất màu tự nhiên để đưa vào thực phẩm là điều cần thiết, vừa mang lại sự hấp dẫn cho sản phẩm, vừa đảm bảo an toàn về sức khỏe cho người tiêu dùng

Cà tím là một loại nông sản và được trồng khá phổ biến trên toàn thế giới cũng như tại Việt Nam Ở Việt Nam, cà tím đã rất quen thuộc với người dân trong các bữa ăn gia đình và nó cũng được biết đến như một vị thuốc trong đông y Hơn thế nữa, vỏ cà tím chứa một lượng lớn sắc tố anthocyanin có khả năng chống oxy hóa cao Vì thế, chúng ta có thể

sử dụng chúng để nghiên cứu sản xuất chất màu dùng trong thực phẩm là hoàn toàn khả thi

Đề tài “Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly anthocyanin từ vỏ cà tím và ứng dụng trong sản phẩm kẹo cứng” là hướng đi thiết thực, đóng góp vào sự phát triển của ngành công nghiệp phẩm màu ở hiện tại và tương lai

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN

1.1 Tổng quan về cà tím

1.1.1 Đặc điểm thực vật

Cà tím hay còn được gọi là là cà nâu, có tên khoa học là Solanum melongena var

esculentum Cây cà tím là một loài cây thuộc họ cà với quả cùng tên gọi, nói chung được

sử dụng làm một loại rau trong ẩm thực (Trần Việt Hưng, 2014)

Hình 1.1 Hình ảnh quả cà tím (Hồ Đình Hải, rau rừng Việt Nam)

Cà tím là cây thân thảo một năm

 Thân: thân cao 50 -150 cm, thông thường có gai

 Lá: lá lớn có thùy thô, dài từ 10-20 cm và rộng 5-10 cm

 Hoa: hoa màu trắng hay tía, với tràng hoa năm thùy và các nhị hoa

màu vàng

 Quả: quả là loại quả mọng nhiều cùi thịt, đường kính nhỏ hơn 3 cm ở cây

mọc hoang dại, nhưng lớn hơn rất nhiều ở các giống trồng

 Hạt: quả chứa nhiều hạt nhỏ và mềm

Tên gọi cà tím không phản ánh đúng loại quả này, do có nhiều loại quả cà tím khác

có màu đôi khi không phải tím

1.1.2 Thành phần hóa học

Theo phân tích của Bộ Nông nghiệp Mỹ (USDA)thành phần dinh dưỡng trong 100 gam quả cà tím có chứa các thành phần dinh dưỡng theo bảng 1.1

Bảng 1.1 Thành phần giá trị dinh dưỡng trên 100g (USDA)

Giá trị dinh dưỡng trên 100 g (3,5 oz)

Vỏ cà tím còn chứa các chất solanin (còn gọi là solatunin hay solanidin) Solanin có nhiều trong trái còn non, nhưng khi đến khi chín solanin mất dần Vì solanin là chất độc, nên không ăn cà khi trái còn non Cà tím còn chứa một số alkaloid loại steroid solasodin,

một số chất đắng, chưa xác định công thức hoá học rõ ràng, nhưng các chất này tan trong nước muối Do đó khi ngâm cà với nước muối, vị đắng và chát thường mất hẳn (Trần Việt Hưng, 2014)

1.1.3 Phân bố - sinh thái

Cà tím là một loại rau trên thị trường quan trọng tại các nước trong khu vực châu Á

và Địa Trung Hải, đứng thứ ba về tầm quan trọng thương mại giữa các loại cây họ đậu (Boulekbache-Makhlouf và cộng sự, 2013) Cà tím được trồng rộng rãi trên khắp thế giới, đặc biệt là ở Nam Á, Trung Đông và Bắc Phi Theo Cơ quan dữ liệu thống kê tổ chức Lương Thực Nông Nghiệp, nhà sản xuất cà tím lớn nhất ở châu Âu là Ý (Florina Dranca,

Hơn nữa, cà tím là một trong 10 loại rau có khả năng hấp thụ gốc oxy, do chúng có chứa hàm lượng chất chống oxy hoá là phenolic cao (Cao và cộng sự 1996) Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng các chất chiết xuất từ quả cà tím có thể ngăn chặn sự phát triển của khối

u và di căn, ức chế sự viêm có thể dẫn đến chứng xơ vữa động mạch (Han và cộng sự, 2003) Vì vậy tại Hoa Kỳ, việc tiêu thụ cà tím tăng lên do người dân đã nhận thức được rõ hơn về những lợi ích mà quả cà tím mang lại (Ajay P Singh và cộng sự, 2008)

1.2 Tổng quan về hợp chất màu anthocyanin

1.2.1 Cấu trúc hóa học của anthocyanin

là các hợp chất hữu cơ thiên nhiên, thuộc nhóm flavonoid; chúng có trong các loại rau, củ, quả và có màu từ đỏ tươi đến xanh lam (Jian He và M Monica Giusti, 2010) Anthocyanin

là các glycoside hòa tan trong nước và các acylglycosides của anthocyanidin ở dạng heterosides polyhydroxylated và polymethoxylated có nguồn gốc từ các flavylium hoặc 2 - phenylbenzopyrilium (Dia và cộng sự 2015) Tính đến nay, trong tự nhiên đã có hơn 635 anthocyanin được xác định Tuy nhiên chỉ có sáu trong số chúng là tìm thấy trong tự nhiên; khoảng 95% tất cả các anthocyanin được bắt nguồn từ sáu anthocyadin là cyanidin (Cy), peonidin (Pn), pelargonidin (Pg), malvidin (Mv), delphinidin (Dp), và petunidin (Pt) (Jian

He và M Monica Giusti, 2010) Sự đa dạng này do sự kết hợp của cấu trúc anthocyanidin

cơ bản C6-C3-C6 với đường hoặc nhóm acyl, sự khác biệt giữa chúng là về số lượng và vị trí của nhóm hydroxy hay nhóm methyl ether Để tạo nên anthocyanin, anthocyanidin phải kết hợp với ít nhất một phân tử đường Do đó, anthocyanins cũng được phân loại theo số lượng các phân tử đường trong cấu trúc (ví dụ: monoside, biosides, triosides) Ngoài ra, sự

đa dạng được tăng thêm bởi sự kết hợp hóa học của các loại đường này với acid hữu cơ (phổ biến nhất là coumaric, caffeic, ferulic, p-hydroxy, benzoic, synapic, malonic, acetic, succinic, oxalic và malic) để sản xuất acyl hóa anthocyanin (Francisco Delgado, 2003)

1.2.2 Tác dụng của anthocyanin

Như đã biết, anthocyanin là hợp chất màu hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên, thuộc nhóm flavonoid Trong công nghiệp thực phẩm, anthocyanin được sử dụng làm chất màu thay thế một phần chất màu nhân tạo Ngoài tác dụng là chất tạo màu tự nhiên được sử dụng an toàn trong thực phẩm, tạo ra nhiều màu sắc hấp dẫn cho mỗi sản phẩm, theo các nghiên cứu khoa học được công bố trong những năm gần đây, anthocyanin còn là hợp chất

có nhiều hoạt tính sinh học quí như: khả năng chống oxy hóa cao nhờ hạn chế sự hình thành các gốc tự do, tăng cường sức đề kháng, có tác dụng làm bền thành mạch, chống viêm, hạn chế sự phát triển của các tế bào ung thư, tác dụng chống các tia phóng xạ, phòng ngừa các bệnh về tim mạnh hay tiểu đường… Vì vậy, anthocyanin cũng là thành phần không thể thiếu trong các loại thực phẩm chức năng và thực phẩm khác Điều đó hoàn toàn phù hợp với xu hướng hiện nay của các nước trên thế giới là nghiên cứu khai thác tính ưu việt của các hợp chất từ thiên nhiên phục vụ cho các nhu cầu nâng cao cuộc sống của con người (Izabela Konczak và cộng sự, 2004)

1.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến anthocyanin

So với đa số các chất màu tự nhiên, anthocyanin là chất màu có độ bền kém hơn, nó chỉ thể hiện tính bền trong môi trường acid Ngoài ra, nó có thể phân huỷ tạo thành dạng không màu và sản phẩm cuối cùng của sự phân huỷ có dạng màu nâu cộng với những sản phẩm không tan Sự thuỷ phân anthocyanin có thể xảy ra trong quá trình trích ly và tinh chế chúng; đồng thời, sự phân huỷ này có thể xảy ra trong quá trình xử lý và bảo quản các sản phẩm thực phẩm (Giusti, 2003)

Độ bền của anthocyanin phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: cấu trúc hoá học, pH, nhiệt độ, sự có mặt của các đồng sắc tố, ion kim loại, oxy, SO2, ánh sáng, đường… (Castañeda-Ovando, 2009)

1.2.3.1 Cấu trúc hoá học

Độ bền màu của các anthocyanin phụ thuộc vào vị trí và số lượng của các nhóm hydroxyl, methoxyl, đường và các đường được acyl hoá Khi số nhóm phenolic hydroxyl trong vòng B tăng, cực đại hấp thu ở vùng thấy được dịch chuyển về phía bước sóng dài

hơn và màu thay đổi từ hồng đến xanh Các nhóm hydroxyl tại vị trí C - 3 là đặc biệt quan

trọng vì nó thay đổi màu sắc của các sắc tố từ màu vàng – cam sang đỏ Điều này minh chứng được sự khác biệt về màu sắc giữa phần lớn các anthocyanin là màu đỏ và apigeninidin 3-deoxyanthocyanidin (luteolinidin và tricitinidin) có màu vàng Nhưng trong

thực tế, 3-deoxyanthocyanidin có tính ổn định và bền hơn các anthocyanin khác (G Mazza

và cộng sự, 1987)

1.2.3.2 pH

Anthocyanin có thể tìm thấy với các công thức hoá học khác nhau phụ thuộc vào giá trị pH của dung dịch

Hình 1.3 Công thức hoá học của anthocyanin phụ thuộc vào pH

Tại pH = 1, cation flavylium có màu đỏ là loại chiếm ưu thế và góp phần tạo màu tím và màu đỏ (hình 1.3A) Tại giá trị pH từ 2 – 4, các loại màu xanh quinoidal chiếm ưu thế (hình 1.3B – D) Tại giá trị pH = 5 – 6 màu của anthocyanin nhạt dần, chỉ có hai loài không màu có thể quan sát được là carbinol pseudobase (hình 1.3E) và chalcone (hình 1.3F) Tại pH  7, anthocyanin giảm xuống và phụ thuộc vào nhóm chức của chúng (Araceli Castañeda-Ovando, 2007)

1.2.3.3 Nhiệt độ

Nhiệt độ có ảnh hưởng lớn đến sự ổn định của các sắc tố anthocyanin kể cả khi có

sự hiện diện hay vắng mặt của ánh sáng Sắc tố bị mất màu khi gia tăng nhiệt độ, thời gian

và mức độ mạnh hơn khi có sự hiện diện của ánh sáng (P Suganya Devi và cộng sự, 2012) Các sản phẩm màu nâu là kết quả của sự thoái hóa bởi nhiệt, đặc biệt là khi mặt của oxy (Markakis, 1982)

1.2.3.4 Đồng sắc tố

Đồng sắc tố là một hiện tượng trong đó các sắc tố, các hợp chất hữu cơ không màu

hay các ion kim loại tạo thành phân tử hoặc các liên kết phức tạp, tạo ra sự thay đổi hoặc

làm tăng cường độ màu Trong khoa học thực phẩm, hiện tượng này được coi là một sự tương tác rất quan trọng vì màu sắc là một trong những yếu tố chất lượng chính quan trọng

trong một sản phẩm (Eiro & Heinonen, 2002)

Ảnh hưởng độ lớn của đồng sắc tố phụ thuộc vào pH, ở giá trị pH thấp tất cả các anthocyanin ở dạng flavylium, tại giá trị pH cao thì anthocyanin ở dạng carbinol pseudobase và không màu (Dangles & Brouillard, 1992)

1.2.3.5 Oxy

Oxy đóng một vai trò quan trọng trong quá trình thoái hóa anthocyanin Sự hiện diện của oxy có thể đẩy nhanh sự thoái hóa của anthocyanin hoặc thông qua cơ chế oxy hóa trực tiếp và cũng có thể thông qua hoạt động của các enzyme oxy hóa (Jackman, Yada

& Tung, 1987) Khi có oxy, các enzyme như polyphenol oxydase xúc tác sự oxy hóa acid chlorogenic (CG) vào o-quinone tương ứng (chlorogenoquinone, CGQ) Quinone này phản ứng với anthocyanin để hình thành các sản phẩm ngưng tụ màu nâu (Kader và cộng sự 1999)

Ngoài ra, sự có mặt của oxy khi tương tác với các thành phần khác như đường và acid ascorbic cũng ảnh hưởng đến sự ổn định của anthocyanin (Jenshi roobha và cộng sự, 2011)

1.2.3.6 Ánh sáng

Ánh sáng ảnh hưởng đến anthocyanin theo hai cách khác nhau Ánh sáng là điều kiện cần thiết cho quá trình tổng hợp anthocyanin, nhưng nó cũng làm tăng sự suy thoái của chúng (Markakis, 1982) Anthocyanin giữ màu sắc tốt hơn khi được giữ trong bóng tối, sự khác biệt đã được nhìn thấy sau 24 giờ khi anthocyanin được lưu trữ trong ánh sáng

và trong bóng tối ở nhiệt độ phòng (Kearsley & Rodriguez, 1981) Maier và cộng sự đã

chứng minh được ánh sáng làm giảm đáng kể hàm lượng phenol và anthocyanin trong quá trình bảo quản (Maier và cộng sự, 2009)

1.2.3.7 Đường và các sản phẩm biến tính của chúng

Ảnh hưởng của đường đến sự ổn định của anthocyanin còn phụ thuộc vào cấu trúc, nồng độ của anthocyanin và loại đường (Rubinskiene và cộng sự, 2005)

Đường sucrose có tác dụng bảo vệ đáng kể về hàm lượng sắc tố anthocyanin, màu nâu chậm phát triển, hình thành màu polymer và làm tan nhanh các phản ứng suy thoái về màu sắc (Ronald e Wrolstad và cộng sự, 1990) Theo Nikkhah và cộng sự (2007) thì mật

độ đường glucose khoảng 20% sẽ có tác dụng bảo vệ hàm lượng anthocyanin và chất lượng màu trong các chất chiết xuất từ các quả khác nhau (Nikkhah và cộng sự, 2007)

1.2.3.8 Các ion kim loại

Sự đa dạng của màu sắc trong hoa ban đầu được giải thích bởi hình thành các chelat giữa kim loại và muối flavylium Phức hệ anthocyanin - kim loại có khả năng ổn định màu sắc, đặc biệt các kim loại tham gia không gây ảnh hưởng đối với sức khỏe con người hoặc chúng có thể là một trong các chất khoáng cần thiết trong chế độ ăn uống của con người (Clifford, 2000)

Một trong những đặc điểm chính của anthocyanin và anthocyanidin với nhóm hydroxyl trong vòng B (Cy, Dp, Pt) là chúng có khả năng tạo hệ phức kim loại – anthocyanin Một số nghiên cứu về sự ổn định màu sắc trong thực vật cho rằng các màu xanh của thực vật là do hệ phức giữa các anthocyanin và một số kim loại như Al, Fe, Cu và

o-di-Sn hoặc Mg và Mo (Araceli Castañeda-Ovando, 2007)

1.2.3.9 SO 2

Sự ảnh hưởng của SO2 trong trích ly anthocyanin và đa số các monomeric anthocyanin là rất rõ ràng, nhưng chúng cũng phụ thuộc vào bản chất của các anthocyanin

và đặc điểm của từng loại Nồng độ SO2 cao sẽ làm chậm lại sự hình thành của các sắc tố

polyme (C Dallas, O & Laureano, 1994)

1.2.4 Các phương pháp trích ly

1.2.4.1 Phương pháp trích ly truyền thống

Dung môi trích ly là phương pháp phổ biến nhất cho việc trích ly các hợp chất khác nhau được tìm thấy trong các loại trái cây ví dụ như flavonoid Ở giá trị pH nơi mà phân tử anthocyanin không bị ion hoá, các anthocyanin có thể hòa tan trong este và không ổn định

ở các dung dịch trung tính hoặc kiềm Do đó, các phương pháp thông thường để chiết xuất

anthocyanin là sử dụng các dung môi acid Acid clohydric giúp duy trì độ pH thấp đồng thời tạo thuận lợi cho sự hình thành các dạng màu anthocyanin Các dung môi phổ biến nhất được sử dụng là hỗn hợp dung dịch ethanol, methanol, acetone, nước, hoặc nước có

bổ sung 1000ppm SO2 Ngoài acid clohydric có thể thay thế bằng một số acid yếu hơn như acid citric hay acid acetic (Francisco Delgado, 2003) Phương pháp này bao hàm sự trích

ly các chất phi phenolic như đường, acid hữu cơ và protein nên đòi hỏi quá trình thanh lọc tiếp theo

1.2.4.2 Phương pháp trích ly có hỗ trợ sóng siêu âm

Sóng siêu âm là một loại sóng âm thanh đặc biệt vượt ngoài khả năng nghe của con người Thông thường, trong hóa học nó có tần số từ 20 kHz đến 100 MHz Giống như các sóng khác, nó đi qua một môi trường bằng cách tạo nén và khuếch tán Kỹ thuật này thường được kết hợp với các phương pháp truyền thống để nâng cao hiệu quả trích ly (Azmir và cộng sự, 2013)

So với các phương pháp trích ly truyền thống, trích ly có hỗ trợ siêu âm có nhiều

ưu điểm hơn như thời gian trích ngắn, ít dung môi hơn và năng suất cao hơn Sóng siêu âm tạo ra một áp lực lớn xuyên qua dung môi, tác động đến tế bào vật liệu Qua đó, giúp tăng khả năng truyền khối đến bề mặt phân cách, phá vỡ thành tế bào trên bề mặt và bên trong của vật liệu giúp khuếch tán chất tan ra ngoài dễ dàng (Esclapez, 2011)

1.2.4.3 Phương pháp trích ly có hỗ trợ vi sóng (Microwave-assisted extraction

– MAE)

Trích ly có sự hỗ trợ của vi sóng giúp gia nhiệt cho các dung môi và các mô thực vật trong quá trình trích ly, tăng khả năng trích ly Cũng giống như phương pháp trích ly với sự hỗ trợ của sóng siêu âm, vi sóng giúp giảm thời gian trích ly và dung môi, hiệu suất cao hơn so với phương pháp truyền thống (Cecilia Sparr Eskilsson, 2000) Ở cùng một điều kiện khảo sát, với phương pháp trích ly có hỗ trợ vi sóng cho hiệu suất cao hơn so với phương pháp thông thường khi trích ly polyphenol từ búp trà tươi (Phạm Thành Quân và cộng sự, 2006) Phương pháp này giúp giảm được thời gian ngâm nguyên liệu với dung môi trích ly nên tiết kiệm được thời gian, đồng thời lại mang lại hiệu quả cao

1.2.5 Một số phương pháp xác định

Hầu hết các nghiên cứu về định lượng, tinh lọc, tách chiết và xác định các anthocyanin phải dựa vào các thiết bị đắt tiền Những phương pháp này bao gồm các phương pháp sắc ký giấy, sắc ký lớp mỏng, sắc ký cột, kĩ thuật chiết pha rắn, sắc ký ngược

dòng, UV, sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC), khối phổ (MS) và quang phổ cộng hưởng từ

hạt nhân (Araceli và cộng sự, 2009)

1.2.5.1 Phương pháp pH vi sai

Dựa trên nguyên tắc chất màu anthocyanin thay đổi theo pH Tại pH = 1 thì anthocyanin tồn tại ở dạng oxonium hoặc flavium có độ hấp thụ cự đại, còn ở pH = 4.5 chúng ở dạng carbinol không màu Phương pháp này giúp xác định hàm lượng của anthocyanin trong nguyên liệu (M Mónica Giusti, 2001)

Hình 1.4 Đặc điểm quang phổ của anthocyanin (dẫn xuất acylated pelargonidin-3- sophoroside-5-glucoside) trong pH = 1 và pH = 4,5 (M Mónica Giusti, 2001)

1.2.5.3 Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC)

Trong phương pháp HPLC thì pha đảo HPLC kết hợp với đầu dò photodiode đã được được sử dụng rộng rãi cho việc xác định và định lượng anthocyanin Các anthocyanin

khác nhau có thể được tách ra bởi tính phân cực của chúng và chúng rửa giải vào các thời

điểm khác nhau (Jungmin Lee et al, 2008)

1.2.5.4 Phương pháp cộng hưởng từ trường hạt nhân (NMR)

Kỹ thuật NMR đã được sử dụng làm sáng tỏ cấu trúc cho các anthocyanin Đối với phương pháp này, người ta còn dùng để xác định aglycon hay chủ yếu là xác định vị trí glycoside trong các anthocyanin (Araceli và cộng sự, 2009)

1.3 Tình hình nghiên cứu

1.3.1 Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài

Năm 2012, Tangbin Zou và cộng sự đã nghiên cứu đề tài “Tối ưu hóa trích ly anthocyanin bằng phương pháp trích ly có hỗ trợ vi sóng (Microwave Assisted extraction – MAE) từ trái dâu tằm và xác định hàm lượng anthocyanin bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao-ion hóa tia điện trong đầu do khối phổ (HPLC – ESI – MS) Nồng độ methanol, công suất lò vi sóng và thời gian được lựa chọn là các biến độc lập Điều kiện tối

ưu của MAE như sau: 59.6% methanol, điện năng: 425W, tỷ lệ rắn lỏng là 25 (w/v) và thời gian là 132s Dưới những điều kiện này thì 54.72mg anthocyanin được chiết xuất từ 1.0g bột dâu Hơn nữa, có 8 anthocyanin được xác định bởi phương pháp HPLC-ESI-MS trong dịch chiết xuất dâu tằm Kết quả cho thấy cyanidin-3-glucoside và cyanidin-3-rutinoside là anthocyanin chính trong dâu tằm Ngoài ra, so với phương pháp thông thường, MAE là nhanh hơn và hiệu quả hơn để chiết xuất anthocyanin từ dâu tằm (Tangbin Zou và cộng sự, 2012)

Năm 2015, Florina Dranca và Mircea Oroian đã xác định tổng hàm lượng monomeric anthocyanin, phenolic và khả năng chống oxy hóa từ cà tím với phương pháp trích ly có sự hỗ trợ của sóng siêu âm Bài nghiên cứu sử dụng ba dung môi khác nhau đó là: ethanol, methanol và 2-propanol Hiệu suất trích ly tổng monomer anthocyanin (TMA), tổng phenolic (TPC) và hoạt tính chống oxy hóa (AA) từ vỏ cà tím được tối ưu hóa bằng các thông số: tần số, nhiệt độ và thời gian Kết quả thu cao nhất được đối với TPC là 7,842g/100g trong điều kiện dung môi 2-propanol, 45 kHz, 60°C trong 40 phút, đối với TMA là 2275mg/kg trong điều kiện dung môi methanol, 45 kHz, 50°C trong 50 phút, và 10,18 M Trolox/kg của AA với điều kiện dung môi methanol, 0 kHz, 60°C trong 20 phút (Florina và cộng sự, 2015)

Năm 2015, K Mahdavee Khazaei và cộng sự đã tối ưu hóa điều kiện trích ly

anthocyanin từ hoa nghệ tây (Crocus sativus) Ethanol được sử dụng làm dung môi, với tỷ

lệ của dung môi và mẫu là 20/1 – 80/1, nồng độ ethanol (%), nhiệt độ trích ly từ 25-45°C trong 8-24 giờ Sử dụng phương pháp phản ứng bề mặt (Response surface) với thiết kế Box-Behnken để xác định các điều kiện tối ưu cho hiệu suất tối đa (mg cyanindin-3-glucoside/l) Kết quả cho hàm lượng anthocyanin cao nhất khi tỷ lệ của dung môi: mẫu là

20 ml/g, nồng độ ethanol 25,02%, ở 25,8°C và trong 24 giờ đã chiết được 1609,11 mg/l anthocyanin (K Mahdavee Khazaei và cộng sự, 2015)

1.3.2 Tình hình nghiên cứu trong nước

Ở Việt Nam cũng có khá nhiều các đề tài nghiên cứu về hợp chất anthocyanin từ các loại rau, củ, quả

Năm 2014, Dương Thị Phượng Liên và Nguyễn Nhật Minh Phương đã nghiên cứu

“Ảnh hưởng của biện pháp xử lý nguyên liệu đến khả năng trích ly và sự ổn định của

anthocyanin từ bắp cải tím (Brassica Oleracea)” Dung dịch ethanol (50%, v/v) thêm 1%

HCl được sử dụng làm dung môi trích ly Một số biện pháp xử lý như: sấy, đông lạnh, sấy kết hợp với đông lạnh đã được áp dụng đối với nguyên liệu Để thu được chiết xuất có hàm lượng anthocyanin cao nhất và ổn định nhất với các điều kiện khác nhau bắp cải tím được sấy trước khi trích ly Nhiệt độ sấy và độ ẩm của nguyên liệu tối ưu cho quá trình sấy lần lượt là 40C và 15%, hàm lượng anthocyanin trong bắp cải tím tương ứng là 1,12 ± 0,002% Tính ổn định của anthocyanin bị ảnh hưởng đáng kể bằng sự gia nhiệt ở 95C trong 15 phút (phân hủy 5.22–7.08%) và tiếp xúc với ánh sáng (phân hủy 2.50 – 4.56% sau

24 giờ) khi so sánh với điều kiện giữ trong tối sau 24 giờ (Phượng Liên và Minh Phương, 2014)

Năm 2011, Nguyễn Thị Lệ Uyên đã “nghiên cứu tách chiết và ứng dụng chất màu anthocyanin của quả sim” Nghiên cứu đã xác định được điều kiện chiết tách chất màu anthocyanin và đề xuất quy trình chiết tách chất màu anthocyanin phù hợp, cho hàm lượng anthocyanin cao là: hệ dung môi ethanol/nước có tỷ lệ 1:1; bổ sung 0,03% enzyme pectinex ULTra SP-L so với nguyên liệu; nhiệt độ chiết 40C; thời gian chiết 80 phút Hợp chất anthocyanin được ứng dụng trong quá trình lên men rượu sim (Lệ Uyên, 2011)

Năm 2011, Nguyễn Thị Thanh Nhàn đã “nghiên cứu chiết tách và xác định thành phần chất màu anthocyanin trong rau dền đỏ” Điều kiện tối ưu từ kết quả thực nghiệm để chiết tách anthocyanin của rau dền đỏ là: hệ dung môi ethanol/nước trong môi trường acid HCl; dung môi ethanol/nước tỷ lệ 1:1 có bổ sung 1 % HCl; thời gian chiết là 60 phút; cô quay chân không: nhiệt độ 50C, áp suất từ 600 mmHg lên 700 mmHg, thời gian 4 giờ

Thu được dịch chiết có hàm lượng chất màu anthocyanin là 0,474% Với nghiên cứu xác định thành phần anthocyanin trong dịch chiết thu được từ rau dền đỏ bằng phương pháp HPLC, tác giả đã tìm thấy anthocyanin trong rau dền đỏ bao gồm: Pelargonidin – 3 – glucoside; Cyanidin – 3 – glucoside; Malvidin – 3 – glucoside, trong đó pelargonidin – 3 – glucoside chiếm tỷ lệ cao nhất (Thanh Nhàn, 2011)

Sau khi tìm hiểu về tình tình nghiên cứu chất màu anthocyanin ở trong và ngoài nước, chúng tôi nhận thấy rằng: cả trong hay ngoài nước đều đang đặc biệt quan tâm về vấn đề này Ở nước ngoài đã có nhiều nghiên cứu và ứng dụng thành công khi sử dụng các phương pháp hiện đại trong trích ly anthocyanin như sự hỗ trợ của vi sóng, siêu âm hay sử dụng phương pháp HPLC‐ESI‐MS để xác định các thành phần trong anthocyanin Các nguyên liệu dùng để nghiên cứu thì ngày càng phong phú và đa dạng Còn ở trong nước, chủ yếu sử dụng các phương pháp trích ly truyền thống; tuy nhiên hiện nay, các phương pháp tiên tiến cũng ngày càng phổ biến hơn và được ứng dụng rộng rãi không chỉ trong lĩnh vực trích ly mà còn được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác

1.4 Mục tiêu nghiên cứu

Như đã tìm hiểu ở mục 1.3, hiện nay trên thế giới đã tìm ra nhiều phương pháp hiện đại để nghiên cứu tách chiết và xác định hợp chất anthocyanin Và cà tím là một trong những nguyên liệu đã được các nhà khoa học nghiên cứu và tách chiết các hợp chất sinh học như anthocyanin từ vỏ quả hay polyphenol chứa trong thịt quả Tuy nhiên tại Việt Nam, nguyên liệu cà tím chưa được đưa vào nghiên cứu nhiều, mà nó được ứng dụng nhiều hơn đông y hay ẩm thực Ngoài ra, cà tím được trồng khá rộng rãi trên toàn nước ta

do điều kiện khí hậu nhiệt đới gió mùa nóng ẩm thuận lợi cho kỹ thuật canh tác Vì vậy, tách chiết các hợp chất sinh học trong cà tím, đặc biệt là nguồn anthocyanin dồi dào từ vỏ

cà tím cần được nghiên cứu để ứng dụng vào ngành công nghiệp thực phẩm nước ta

Từ các nhận định trên, chúng tôi sẽ định hướng nghiên cứu đề tài như sau:

- Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly anthocyanin từ vỏ cà tím: nồng độ dung môi ethanol, tỷ lệ nguyên liệu – dung môi, nhiệt độ, thời gian

- Tiến hành quy hoạch thực nghiệm và tối ưu hóa 3 yếu tố: tỷ lệ nguyên liệu – dung môi, nhiệt độ, thời gian cho hàm lượng anthocyanin cao nhất

- Ứng dụng chất màu tự nhiên anthocyanin vào trong sản phẩm kẹo cứng

CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP

2.1 Nguyên vật liệu và thiết bị nghiên cứu

2.1.1 Nguyên liệu nghiên cứu

Quả cà tím có nguồn gốc ở Đà Lạt và được mua ở chợ đầu mối – Thủ Đức – TP.HCM Chọn những quả có màu tím đậm, chiều dài từ 10 – 20cm, rộng từ 3 – 5cm Sau khi mua về được rửa sạch, để ráo, tiến hành lấy vỏ quả đem sấy ở 40C đến khối lượng không đổi Sau đó nguyên liệu được nghiền nhỏ bằng máy xay và được bảo quản trong bịch kín

2.1.2 Hóa chất

- Ethanol - C2H5OH (Xi Long, Trung Quốc)

- Acid citric - C6H8O7 (Xi Long, Trung Quốc); acid hydrochloric – HCl (Xi Long, Trung Quốc)

- Sodium acetate trihydrate - CH3COONa.3H2O (Sơn Đầu, Trung Quốc), Disodium hydrogen phosphate dodecahydrate - Na2HPO4.12H2O (Sơn Đầu, Trung Quốc); potassium chloride – KCl (Xi Long, Trung Quốc)

- Vani, siro bắp, đường, dầu ăn

2.1.3 Thiết bị

- Máy quang phổ UV- Vis (Libra S32)

- Bể điều nhiệt (Memmet, Đức)

- Máy li tâm (Hettich)

- Tủ sấy (Memmet, Đức)

- Máy cô quay chân không (Buchi)

- Cân phân tích 4 số (Sartorius, Đức)

- Lò nung

- Máy đo màu Chroma Meter CR – 400 (Nhật Bản)

- Máy lắc

- pH kế (Mettler Toledo, Thụy Sỹ)

2.2 Phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Sơ đồ nghiên cứu

Khảo sát các yếu tố ảnh

hưởng đến quá trình trích

ly anthocyanin

Quy hoạch thực nghiệm và

tối ưu hóa quá trình trích

ly

Ứng dụng tạo màu sản phẩm kẹo cứng

- Khảo sát tỷ lệ dung môi – nguyên liệu: 10:1; 12,5:1; 15:1; 17,5:1; 20:1

- Khảo sát nhiệt độ trích ly: 30C, 40C,

Hình 2.1 Sơ đồ nghiên cứu

2.2.2 Nội dung nghiên cứu

2.2.2.1 Khảo sát một số chỉ tiêu hóa lý của nguyên liệu đầu vào

Bảng 2.1 Khảo sát một số chỉ tiêu hóa lý của vỏ cà tím

Độ ẩm (%)

Độ tro (%) Đường tổng (g/100g)

2.2.2.2 Quy trình trích ly chất màu anthocyanin từ vỏ cà tím

Tổng quan tài liệu

Hình 2.2 Quy trình trích ly anthocyanin từ vỏ cà tím

Cao anthocyanin

Thuyết minh quy trình:

Trích ly: nguyên liệu sau khi được xử lý được mang đi trích ly với tỷ lệ nguyên

liệu/dung môi, nhiệt độ, thời gian như thiết kế thí nghiệm ở mục 2.2.2.3., nhằm mục đích trích ly anthocyanin từ vỏ cà tím

Lọc: sau khi trích ly xong, tiến hành lọc qua giấy lọc, loại bỏ bã

Ly tâm: sau khi lọc, lấy dịch chiết ly tâm với 4500 vòng/ phút trong 15 phút

Cô quay: dịch chiết được mang đi cô quay bằng máy cô quay chân không với tốc

độ 55 vòng/ phút ở 40C, nhằm đuổi hết dung môi và tạo cao màu anthocyanin

2.2.2.3 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly anthocyanin từ vỏ

cà tím

a Thí nghiệm 1: Xác định bước sóng hấp thụ cực đại của anthocaynin trích

từ vỏ cà tím Mục đích: trong mỗi nguyên liệu khác nhau thì chất màu anthocyanin sẽ có bước

sóng hấp thụ cực đại là khác nhau, vì thế cần xác định bước sóng hấp thụ cực đại của anthocyanin trích ly từ vỏ cà tím để phục vụ cho việc nghiên cứu

Cách thực hiện: dịch trích anthocyanin đã trích từ vỏ cà tím đem pha loãng 10 lần

với dung dịch đệm pH = 1, quét phổ hấp thụ trong vùng khả kiến  = 450 700nm trên máy quang phổ UV – VIS để tìm bước sóng hấp thụ cực đại (max) của chất màu anthocyanin từ vỏ cà tím

Thông số cần đo: bước sóng hấp thụ cực đại (nm)

b Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi (ethanol – nước) đến hàm lượng anthocyanin

Mục đích: lựa chọn ra tỷ lệ dung môi (ethanol – nước) cho hiệu suất trích ly

anthocyanin cao nhất

Cách thực hiện: khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi (ethanol – nước) đến khả

năng trích ly anthocyanin được nghiên cứu ở 5 tỷ lệ dung môi khác nhau là 40%, 50%, 60%, 70% và 80% ethanol 1g bột vỏ cà tím được trích ly trong hệ dung môi (ethanol – nước) với các tỷ lệ dung môi trên ở nhiệt độ 60C trong thời gian 60 phút, tỷ lệ dung môi – nguyên liệu là 20ml/1g, 1 lần trích Dịch trích được đem đi lọc và ly tâm 4500 vòng/phút trong thời gian 15 phút, tách dịch trong đem phân tích

Thông số cần đo: hàm lượng anthocyanin (mg/100g)

c Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/dung môi đến hàm lượng anthocyanin

Mục đích: lựa chọn ra tỷ lệ nguyên liệu/dung môi cho hiệu suất trích ly

anthocyanin cao nhất

Cách tiến hành: khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/dung môi đến khả năng

trích ly anthocyain được nghiên cứu ở 5 tỷ lệ nguyên liệu/dung môi khác nhau là 1/10; 1/12,5; 1/15; 1/17,5; 1/20 1g bột vỏ cà tím được trích ly trong hệ dung môi (ethanol – nước) ở thí nghiệm 2, nhiệt độ 60C trong thời gian 60 phút, 1 lần trích Dịch trích được đem đi lọc và ly tâm 4500 vòng/phút trong thời gian 15 phút, tách dịch trong đem phân tích

Thông số cần đo: hàm lượng anthocyanin (mg/100g)

d Thí nghiệm 4: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ trích ly đến hàm lượng anthocyanin

Mục đích: khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ trích ly đến hàm lượng anthocyanin thu

được và lựa chọn ra nhiệt độ trích ly anthocyanin tốt nhất

Cách tiến hành: ảnh hưởng của nhiệt độ trích ly đến khả năng trích ly anthocyain

được khảo sát ở 5 nhiệt độ khác nhau là 40C, 50C, 60C, 70C, 80C 1g bột vỏ cà tím được trích ly trong hệ dung môi (ethanol – nước) ở thí nghiệm 2, tỷ lệ nguyên liệu/dung môi ở thí nghiệm 3, trong thời gian 60 phút, 1 lần trích Dịch trích được đem đi lọc và ly tâm 4500 vòng/phút trong thời gian 15 phút, tách dịch trong đem phân tích

Thông số cần đo: hàm lượng anthocyanin (mg/100g)

e Thí nghiệm 5: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian trích ly đến hàm lượng anthocyanin

Mục đích: khảo sát ảnh hưởng của thời gian trích ly đến hàm lượng anthocyanin

thu được và lựa chọn ra thời gian trích ly anthocyanin tốt nhất

Cách tiến hành: ảnh hưởng của thời gian trích ly đến khả năng trích ly anthocyain

được khảo sát ở 5 khoảng thời gian khác nhau là 40 phút, 60phút, 80 phút, 100 phút, 120 phút 1g bột vỏ cà tím được trích ly trong hệ dung môi (ethanol – nước) ở thí nghiệm 2, tỷ

lệ nguyên liệu/dung môi ở thí nghiệm 3, nhiệt độ ở thí nghiệm 4, 1 lần trích Dịch trích được đem đi lọc và ly tâm 4500 vòng/phút trong thời gian 15 phút, tách dịch trong đem phân tích

Thông số cần đo: hàm lượng anthocyanin (mg/100g)

2.2.2.4 Tối ưu hóa quá trình trích ly anthocyanin

Phương pháp quy hoạch thực nghiệm sử dụng trong nghiên cứu là phương pháp quy hoạch trực giao cấp 2, có dạng phương trình:

𝑦 = 𝑏0+ ∑ 𝑏𝑗𝑥𝑗

𝑘

𝑗=1

+ ∑ 𝑏𝑗𝑙𝑥𝑗𝑥𝑙𝑘

𝑗=1

+ ∑ 𝑏𝑗𝑗𝑥𝑗2𝑘

𝑗=1

Chọn 3 yếu tố để tiến hành khảo sát: tỷ lệ nguyên liệu: dung môi (Z1) – g/ml, nhiệt

độ trích ly (Z2) - C, thời gian trích ly (Z3) – phút Với hàm mục tiêu là hàm lượng anthocyanin (mg/100g) Tiến hành xây dựng mô hình toán thực nghiệm trực giao cấp 2 với

k =3 và số thí nghiệm ở mức cơ sở n0 = 4 Các biến x1, x2, x3 là các biến mã hóa của Z1, Z2,

Với: 2k: số thí nghiệm cơ sở (điểm thí nghiệm ở mức  1)

2k: số thí nghiệm điểm (*) (điểm thí nghiệm ở cánh tay đòn )

Mức cơ sở

0

Mức trên +1

𝒙𝟑𝟐

−𝟐𝟑

 Phương trình hồi quy có dạng:

𝑦 = 𝑏0+ 𝑏1𝑥1+ 𝑏2𝑥2 + 𝑏3𝑥3+ 𝑏12𝑥1𝑥2+ 𝑏13𝑥1𝑥3+ 𝑏23𝑥2𝑥3+ 𝑏11(𝑥12 −)

+ 𝑏22(𝑥22−) + 𝑏33(𝑥32−) Trong đó: b0, b1, b2, b3, b12, b13, b23, b11, b22, b33 là các hệ số của phương trình hồi quy, các hệ số nà được xác định độc lập và tính toán như sau:

𝑏𝑗 = ∑ 𝑥𝑗𝑖𝑦𝑖

𝑁 𝑖=1

∑𝑁 𝑥𝑗𝑖2 𝑖=1

; 𝑏𝑗𝑙 =∑ (𝑥𝑗𝑥𝑙)𝑖 𝑦𝑖

𝑁 𝑖=1

∑𝑁 (𝑥𝑗𝑥𝑙)𝑖2 𝑖=1

; 𝑏𝑗𝑗 = ∑𝑁𝑖=1(𝑥𝑗−)𝑖 𝑦𝑖

∑𝑁 (𝑥𝑗 −)𝑖2 𝑖=1

 Phương sai tái hiện

𝑆𝑡ℎ2 =∑ 𝑦𝑖− 𝑦

𝑛0− 1Sau khi tính được hệ số của phương trình hồi quy ta tiến hành kiểm định:

- Ý nghĩa các hệ số hồi quy

- Sự tương thích của phương trình hồi quy với thực nghiệm

 Kiểm định ý nghĩa các hệ số hồi quy được thực hiện theo tiêu chuẩn student

Ta có:

𝑡𝑗 =|𝑏𝑗|

𝑆𝑏𝑗Trong đó: bj hệ số thứ j trong phương trình hồi quy

Sbj phương sai của hệ số thứ j Nếu tp(f2) > tbj thì hệ số bj loại khỏi mô hình toán học

Nếu tp(f2) < tbj thì hệ số bj được chấp nhận trong mô hình toán học

 Kiểm định sự tương thích của phương trình hồi quy theo tiêu chuẩn Fisher