NGHIÊN C ỨU CHIẾT TÁCH PHẨM MÀU ĐIỀU NHUỘM A STUDY OF BIXA ORRELENA COLOUR EXTRATION WITH MEIZAN OIL Đào Hùng Cường − Phan Thảo Thơ Trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng TÓM T ẮT Ha
Trang 1NGHIÊN C ỨU CHIẾT TÁCH PHẨM MÀU ĐIỀU NHUỘM
A STUDY OF BIXA ORRELENA COLOUR EXTRATION WITH MEIZAN OIL
Đào Hùng Cường − Phan Thảo Thơ
Trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng
TÓM T ẮT
Hai thành ph ần chính của hạt điều nhuộm là bixin và norbixin, trong đó thành phần bixin tan tốt trong dầu thực vật Kết quả nghiên cứu cho thấy khi quả điều nhuộm được 4 tháng thì hàm lượng của bixin tích luỹ trong hạt đạt cực đại Khi chiết tách bixin từ hạt annatto bằng dầu Meizan ở nhiệt độ 98 0
SUMMARY
C v ới tỷ lệ rắn lỏng 15/10 trong 10h thì hàm lượng bixin thu được là kho ảng 15%
The two major components of bixa orrelana pigment are bixin and norbixin, among which bixin dissolves well in food oil This research result reveals that the maximum content of bixin in bixa orrelana is accumulated four months after the appearance of the green fruit The bixin volume obtained is around 15% when extracted with Meizan oil at 980C and with the ratio
of optimum bixa orrelana and solvent volume (15/100) within 10 hours
Ngày nay, ngành công nghệ thực phẩm luôn gắn liền với phẩm màu có nguồn
gốc từ tự nhiên để làm tăng tính hấp dẫn của sản phẩm Một trong những loại phẩm màu được sử dụng rộng rãi hiện nay là chất màu được lấy từ hạt điều nhuộm có màu đỏ và vàng Chất nhuộm màu chủ yếu trong phần cơm hạt điều nhuộm là bixin có màu đỏ (este monomethyl của acid dicarboxilic norbixin), thành phần chiếm hơn 80% phần cơm
của hạt điều [2] Ngoài bixin, trong hạt điều màu còn có norbixin (acid dicarboxilic) là
chất tạo ra màu vàng [1]
HOOC
COOCH3
Các nhà khoa học trên thế giới đã chứng minh được chất màu chiết từ hạt điều nhuộm không gây độc hại, không ảnh hưởng đến sức khoẻ con người nên đã được CODEX đưa vào danh mục các loại phẩm màu tự nhiên được sử dụng an toàn cho thực
phẩm và dược phẩm [4] Loại phẩm này có hoạt tính sinh học cao, làm giảm lượng cholesterol trong máu, mang tính nhuận trường, chữa các bệnh như sốt, kiết lị; nó còn là
chất chống oxi hoá mạnh, có khả năng tiêu diệt các gốc tự d o và các loại men hại gây
Trang 2ung thư trong thức ăn, nước uống; một chất chống tia cực tím và chống oxi hoá giúp
bảo vệ gan thường được sử dụng trong y học [1]
Ở Việt Nam ta, trong dân gian người ta thường đun nóng dầu ăn rồi cho hạt điều nhuộm vào đó để lấy dung dịch màu hoặc cho trực tiếp hạt điều vào trong thức ăn
để tạo màu Việc nghiên cứu ứng dụng chất màu từ hạt điều nhuộm tuy đã có một vài nhà hoá học ở nước ta quan tâm nhưng cho đến nay vẫn chưa có một quy trình công nghệ sản xuất ổn định và hiệu quả để có thể triển khai ở quy mô công nghiệp Vì vậy
việc nghiên cứu tìm ra phương pháp chiết tách chất màu và xác định thời điểm thu
hoạch quả có chứa hàm lượng chất màu cao nhất là một việc làm cần thiết, quan trọng,
có ý nghĩa lớn nhằm ứng dụng rộng rãi c hất màu tự nhiên trong thực phẩm, góp phần tích cực phát triển cây công nghiệp ở nước ta
2.1 Nguyên li ệu
Quả điều được hái tại Tam Kỳ - Quảng Nam trên một cây điều đã được trồng 5 năm Các loại quả được hái một cách ngẫu nhiên (hình 1), sau đó ph ân loại mẫu thí nghiệm theo độ chín của quả: Mẫu 1 - quả điều nhuộm rất non: là những quả có vỏ màu xanh nhạt, tươi, vỏ rất mềm và giòn; Mẫu 2 - quả điều nhuộm non: là những quả có vỏ màu xanh hơi đậm, vỏ mềm và giòn; Mẫu 3 - quả điều nhuộm hơi già: là những quả có
vỏ màu xanh thẫm, vỏ hơi cứng hơn và hơi khó bấm; Mẫu 4 - quả điều nhuộm già: là
những quả điều nhuộm có vỏ màu nâu, vỏ cứng và khó bấm; Mẫu 5 - quả điều nhuộm chín: là quả điều nhuộm có vỏ màu nâu đen, đen, vỏ rất cứng, khó bấm thường bị nứt
2.2 Chi ết tách bixin
∗ Ch ọn dung môi chiết
điều nhuộm già vào cùng một thể tích là 10ml các loại dầu hỗn hợp Meizan, Cooking oil, dầu đậu phụng và dầu đậu nành trong khoảng thời gian là 48 h Thỉnh thoảng lắc, khuấy để quá trình chiết được dễ dàng Thu lấy các dịch chiết để đo UV-Vis
∗ Nghiên c ứu ảnh hưởng của các điều kiện đến hiệu suất chiết tách bixin
Tiến hành chưng ninh hạt điều nhuộm già với dầu thực vật thích hợp đã được
chọn ở trên và thu lấy dịch chiết Để xác định điều kiện tối ưu nhằm thu sản phẩm có
Trang 3hiệu suất cao nhất, chúng tôi tiến hành khảo sát, tỷ lệ giữa khối lượng hạt điều nhuôm
với dung môi (tỷ lệ rắn lỏng) và thời gian chiết tách bixin
3 Kết quả và thảo luận
3.1 Kh ả năng hoà tan của bixin trong các loại dầu thực phẩm khác nhau
Bằng cảm quan, chúng tôi nhận thấy dịch chiết của dầu Meizan có màu tốt nhất,
có khả năng hoà tan bixin tốt nhất sau đó là dầu cooking oil Vì vậy, chúng tôi lựa chọn
dầu Meizan để nghiên cứu quá trình chiết Bixin từ hạt điều màu
3.2 Xây d ựng đường chuẩn
Hoà tan 1,542g bixin trong 100ml dầu Meizan để thu được dung dịch bixin có
nồng độ là 0,0371M, tiếp tục pha loãng dung dịch chất màu trên thành các dung dịch có
nồng độ khác nhau và đo quang phổ hấp thụ phân tử
Thể tích dung dịch bixin (ml) 0,1 0,2 0,4 0.50 0,6 0,8
Nồng độ dung dịch (M) 0,00039 0,00075 0,00153 0,00189 0,00228 0,00306
0,00039M 0,00075M 0,00153M 0,00189M 0,00228M 0,00306M
dung dịch bixin có nồng độ
khác nhau
quang vào nồng độ của dung dịch bixin ở bước sóng 469nm
quang vào nồng độ của dung dịch bixin ở bước sóng 499nm
Trang 4Từ bảng 3 và hỡnh 2, xõy dựng đồ thị đường chuẩn biểu biễn sự phụ thuộc của
mật độ quang vào nồng độ của dung dịch bixin D = f(C) như ở đồ thị hỡnh 3 và hỡnh 4
Sau khi đo cỏc giỏ trị mật độ quang của cỏc dịch chiết của cỏc mẫu phõn tớch,
dựa vào hai đồ thị này, nồng độ bixin trong dịch chiết sẽ được xỏc định
3.3 Chi ết tỏch bixin bằng phương phỏp chưng ninh
3.3.1 Kh ảo sỏt tỷ lệ rắn/lỏng tối ưu của quỏ trỡnh chưng ninh
Tiến hành chưng ninh 5 mẫu hạt điều nhuộm già với khối lượng mỗi mẫu là 1g;
5g; 10g; 15g và 20g bằng bếp cỏch thuỷ ở nhiệt độ 98 0
C trong 10h với thể tớch dầu Meizan là 100ml Sau đú, pha loóng cỏc dịch chiết 25 lần để đo cỏc giỏ trị mật độ quang
của cỏc dung dịch chiết bằng phương phỏp UV-Vis Kết quả được thể hiện ở bảng 4 và
hỡnh 5
Mẫu 1(1g) Mẫu 2 (5g) Mẫu 3(10g) Mẫu 4 (15g) Mẫu 5 (20g)
Tỷ lệ rắn lỏng tối ưu là 15/100 tương ứng với cỏc giỏ trị mật độ quang là 1,767
(bước súng 464nm) và 1,483 (bước súng 496 nm)
Biểu diễn giỏ trị mật độ quang 1,767 lờn đồ thị đường chuẩn ở hỡnh 3 và giỏ trị
mật độ quang 1,483 lờn đồ thị hỡnh 4 thu được cỏc đồ thị tương ứng ở hỡnh 6, 7 Hai đồ
thị này cho thấy nồng độ của bixin trong dịch chiết mẫu thớ nghiệm 15g là 0,00216M
Nồng độ bixin 0.00075 0.00153 0.00189 0.00228 0.00306 0.645
1.054 1.651
2.673
(0.00216,1.767)
0.00306 0.00228 0.00189 0.00153 0.00075
2.243
1.469
0.899
0.541
Nồng độ bixin
(0.00216,1.483)
c ủa cỏc dịch chiết
d ịch chiết mẫu 15g tương ứng với giỏ trị mật độ quang 1,767
d ịch chiết mẫu 15g tương ứng với giỏ tr ị mật độ quang 1,483
Vậy, nồng độ của bixin trong dịch chiết ban đầu là 0,00216 x 25 = 0,054 M
Khối lượng bixin trong dịch chiết m = 0,054 x 0,1 x 394,25 = 2,129 (g)
Hàm lượng bixin chiết được so với khối lượng hạt điều nhuộm khụ ban đầu:
1
2
3
4
5
(1): M ẫu 1 (1g) (2): M ẫu 2 (5g) (3): M ẫu 3 (10g) (4): M ẫu 4 (15g)
Trang 5m 2,129
= ì100%=14,19%
Hàm lượng bixin chiết được (so khối lượng hạt điều nhuộm khụ ban đầu) là 14,19%
Lấy 5g hạt điều nhuộm già, chưng ninh bằng bếp cỏch thuỷ ở nhiệt độ 980
Tương tự như ở thớ nghiệm khảo sỏt tỷ lệ rắn lỏng tối ưu, cỏc dịch chiết được pha loóng 25 lần và đo phổ UV -Vis Kết quả của phộp đo được thể hiện ở bảng 5 và hỡnh 8
C trong cỏc thời gian khỏc nhau: 4h, 6h, 8h, 10h, 12h trong 100ml dầu Meizan
(nm)
Mật độ quang (A)
Mẫu (4h) Mẫu (6h) Mẫu (8h) M ẫu (10h) Mẫu (12h)
Thời gian chưng ninh tối ưu là 10 h tương ứng với mật độ quang là 1,928 (ở bước súng 464nm) và 1,621 (ở bước súng 496 nm)
Biểu diễn cỏc giỏ trị mật độ quang 1,621 lờn đường chuẩn ở hỡnh 3 và 1,928 lờn đường chuẩn ở hỡnh 4 thu được cỏc đồ thị tương ứng ở hỡnh 9 và 10 Hai đồ thị này cho
thấy nồng độ của bixin trong dịch chiết mẫu thớ nghiệm 10h là 0,00234M
(0.00234,1.621)
Nồng độ bixin
0.541 0.899 1.392 2.243
0.00075 0.00153 0.00189 0.00228 0.00306
(0.00234,1.928) 2.673
1.735
1.054
0.645
0.00306 0.00228 0.00189 0.00153 0.00075
Nồng độ bixin
Hỡnh 8 Ph ổ hấp thụ phõn tử của cỏc dịch chiết
Hỡnh 9 N ồng độ bixin trong dịch chiết mẫu 10h tương ứng
v ới giỏ trị mật độ quang 1,621
Hỡnh 10 N ồng độ bixin trong dịch chiết mẫu 10h tương ứng
v ới giỏ trị mật độ quang 1,928
Từ hỡnh 9 và 10, nồng độ của bixin trong dịch chiết mẫu phõn tớch 10h đó được pha loóng 25 lần là 0,00234M
Vậy, nồng độ của bixin trong dịch chiết ban đầu là 0,00234 x 25 = 0,0585 M
(1): Mẫu 4h (2): M ẫu 6h (3): Mẫu 8h (4): M ẫu 10h (5): M ẫu 12h 1
2 3
4 5
1
2
3
4
5
Trang 6Khối lượng bixin trong dịch chiết m = 0,0585 x 0,1 x 394,25 = 2,3063 (g)
Hàm lượng bixin chiết được so với khối lượng hạt điều nhuộm khô ban đầu:
bixin
m 2,306
= ×100%=15,37%
Nhóm tác giả đ ã nghiên cứu thành công quy trình sử dụng dung môi dầu thực
phẩm là Meizan để tách chất màu là bixin từ hạt điều nhuộm với hiệu suất cao nhất là 15,37% Điều kiện thích hợp của quy trình này là: Tỷ lệ khối lượng hạt điều nhuộm (g)/thể tích dung môi dầu Meizan (ml) (15/100); nhiệt độ 980
C; thời gian chiết là 10 giờ
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] C.T.S Antonio, M.B.O Lídia,
[2] A.Z Mercadante, A Steck and H Pfander, Isolation and structure elucidation of
minor carotenoids from annato (Bixa Orellana L.), (Department of chemistry and
Biochemistry, University of Berne, Freiestrasse3, CH-3012 Berne, Switzerland), Received 9 April 1997
Antigenotoxic and antimutagenic potential of an
annatto pigment (norbixin) against oxidative stress, Genet Mol Res 4 (1): 94-99
(2005)
[3] A.Z Mercadante, A Steck and H Pfander, Isolation and Indentification of New
Apocarotenoitds from Annatto (Bixa orellana) Seeds, J Agric Food Chem 1997,
No 45
[4] J S Michael, A.W Lesley, P.A Graeme, Analysis of Annatto (Bixa orellana)
Food Coloring Formulations, J Agric Food Chem 1998, No.46
