Nghiên cứu điều kiện tối ưu chiết tách anthocyanin từ bắp cải tím và ứng dụng làm chất chỉ thị màu trong chuẩn độ axit – bazo, sản xuất giấy đo ph

Trong suốt thời gian thực hiện bài báo cáo khóa luận tốt nghiệp với đề tài: “Nghiên cứu điều kiện tối ưu chiết tách Anthocyanin từ bắp cải tím và ứng dụng làm chất chỉ thị màu trong chu

1

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

GIẤY ĐO pH

Giáo viên hướng dẫn : PGS.TS Lê Tự Hải

Sinh viên thực hiện : Đặng Thị Ngọc Thủy

Đà Nẵng, tháng 4 năm 2018

2

LỜI CẢM ƠN

Khóa luận tốt nghiệp là cơ hội để mỗi sinh viên tổng kết, vận dụng những kiến thức đã học vào thực tế, đồng thời cũng giúp sinh viên phát huy tính sáng tạo, học cách

tự tìm ra điểm mạnh bản thân, cách tự lên kế hoạch làm việc, cách giải quyết các vấn

đề phát sinh và hoàn thành các mục tiêu đã đặt ra

Trong suốt thời gian thực hiện bài báo cáo khóa luận tốt nghiệp với đề tài:

“Nghiên cứu điều kiện tối ưu chiết tách Anthocyanin từ bắp cải tím và ứng dụng

làm chất chỉ thị màu trong chuẩn độ axit – bazo, sản xuất giấy đo pH” từ giai

đoạn tìm đề tài, lên kế hoạch làm việc, đến việc tiến hành và hoàn thành báo cáo tôi đã làm không ít thí nghiệm thực nghiệm và gặp rất nhiều khó khăn mà bản thân không thể giải quyết được nhưng nhờ sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Lê Tự Hải cùng sự giúp đỡ, chỉ bảo, tạo điều kiện của các thầy cô giáo giảng dạy cũng như các thầy cô giáo phụ trách các phòng thí nghiệm tôi đã hoàn thành bài báo cáo và đạt được kết quả như mong muốn Nhân đây tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến thầy giáo hướng dẫn Lê Tự Hải, cô Giang Thị Kim Liên giảng dạy môn Xử lý số liệu

và quy hoạch thực nghiệm, cô Phạm Thị Hà giảng dạy môn Phân tích định lượng và các thầy cô giáo phụ trách phòng thí nghiệm: cô Lê Thị Tuyết Anh, thầy Đoàn Văn Dương, thầy Nguyễn Văn Din Một lần nữa xin chân thành cảm ơn quý thầy cô

Tuy đã có nhiều cố gắng song không tránh khỏi các sai sót, rất mong nhận được sự giúp đỡ góp ý của quý thầy cô trong hội đồng phản biện

Xin chân thành cảm ơn

Đà Nẵng, ngày 21 tháng 4 năm 2018

Sinh viên Đặng Thị Ngọc Thủy

3

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 1

MỞ ĐẦU 1

1 Giới thiệu về vấn đề nghiên cứu 1

2 Mục tiêu của đề tài 1

3 Tính cấp thiết của đề tài 1

CHƯƠNG 1 3

TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

1.1 Tổng quan một số chất chỉ thị đang được sử dụng trong chuẩn độ axit - bazơ 3

1.1.1.Phenolphtalein 3

1.1.2.Metyl da cam 4

1.1.3.Metyl đỏ 5

1.2 Tổng quan về Anthocyanin và tính hình nghiên cứu Anthocyanin 6

1.2.1.Tổng quan về Anthocyanin 6

1.2.2.Tình hình chiết tách Anthocyanin từ thiên nhiên 10

CHƯƠNG 2.NGUYÊN LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 14 2.1 Nguyên liệu nghiên cứu 14

2.2 Dụng cụ, hóa chất 14

2.3 Nội dung nghiên cứu 15

4

2.3.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố đến quá trình chiết tách

Anthocyanin từ bắp cải tím 15

2.3.3.Chiết tách Anthocyanin ở điều kiện tối ưu 16

2.3.4.Ứng dụng Anthocyanin làm chất chỉ thị màu trong chuẩn độ axit – bazo, so sánh với các chất chỉ thị khác 16

2.3.5.Xác định khoảng đổi màu, bước nhảy chuẩn độ của anthocyanin 16

2.3.6.Lập bảng màu dung dịch thay đổi theo pH 16

2.3.7.Tìm điều kiện tối ưu sản xuất giấy đo pH từ Anothocyanin 18

2.4 Phương pháp nghiên cứu 19

2.4.1.Phương pháp thu thập thông tin 19

2.4.2.Phương pháp kế thừa 19

2.4.3.Phương pháp chuyên gia 19

2.4.4.Phương pháp lấy mẫu ngoài hiện trường 19

2.4.5.Phương pháp xử lý số liệu 20

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 20

3.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố đến quá trình chiết tách Anthocyanin từ bắp cải tím 20

3.2 Bài toán tối ưu 24

3.3 Chiết tách Anthocyanin ở điều kiện tối ưu 30

3.5 Xác định khoảng đổi màu, bước nhảy chuẩn độ của anthocyanin 33

3.7 Tìm điều kiện tối ưu sản xuất giấy đo pH từ Anothocyanin 35

KẾT LUẬN 47

5

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1 1 Sự thay đổi màu của phenolphthalein 4

Bảng 1.2 Sự thay đổi màu của metyl da cam theo pH 5

Bảng 1.3 Sự thay đổi màu theo pH của metyl đỏ 6

Bảng 1 4 Các anthocyanidin của anthocyanin khác nhau là do các gốc R khác nhau 7

Bảng 1 5 Thông tin dinh dưỡng có trong 100g bắp cải tím 10

Bảng 2 1 Nhật ký lấy mẫu 18

Bảng 3 1 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/dung môi 21

Bảng 3.2 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian chiết 22

Bảng 3.3 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi 23

Bảng 3.4 Ma trận thực nghiệm 25

Bảng 3.5 Ma trận trực giao cấp I 26

Bảng 3.6 Các hệ số phương trình hồi quy 27

Bảng 3.7 Kết quả thí nghiệm tại tâm phương án 27

Bảng 3.8 Kết quả tính hệ số t j 28

Bảng 3.9 Kết quả tính Y L 28

Bảng 3.10 Kết quả tính  j, j.bj 29

Bảng 3.11 Kết quả tính bước chuyển động và làm tròn 30

Bảng 3.12 Kết quả tối ưu 30

Bảng 3 13 So sánh khả năng chỉ thị của anthocyanin và các chất chỉ thị khác 32

Bảng 3.14 Kết quả xác định b ước nhảy chuẩn độ của anthocyanin 33

Bảng 3 15 Bảng màu giấy đo pH sản xuất từ Anthocyanin 41

6

Bảng 3 16 Nhật ký lấy mẫu 42

Bảng 3 17 Kết quả đo pH các mẫu nước 45

DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1 1 Công thức phân tử của phenolphtalein 3

Hình 1 2 Cơ chế đổi màu của phenolphthalein 4

Hình 1 3 Công thức phân tử của metyl da cam 4

Hình 1 4 Metyl da cam 4

Hình 1 5 Cơ chế đổi màu của Metyl da cam 5

Hình 1 6 Công thức phân tử của metyl đỏ 5

Hình 1 7 Metyl đỏ 6

Hình 1 8 Cơ chế thay đổi màu của chỉ thị Metyl đỏ 6

Hình 1 9 Cấu trúc cơ bản của anthocyanidin của anthocyanin 7

Hình 1 10 Bắp cải tím 12

Hình 3 1.Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/dung môi……….21

Hình 3 2 Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của thời gian chiết 22

Hình 3 3 Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi 24

Hình 3 4 Ảnh hưởng của pH môi trường đến λmax 25

Hình 3 5 Quy trình chiết tách Anthocyanin từ bắp cải tím 31

Hình 3 6 Dung dịch Anthocyanin chiết tách ở điều kiện tối ưu 31

Hình 3 7 Hình Trước và sau khi chuẩn độ 32

7

Hình 3 8 Bước nhảy chuẩn độ của anthocyanin 34

Hình 3 9 Bảng màu dung dịch thay đổi theo pH từ 1 đến 12 35

Hình 3 10 So sánh màu của giấy pH ngâm trong dung dịch Anthocyanin ở các nồng độ khác nhau 36 Hình 3 11 So sánh màu giấy đo pH ngâm trong Anthocyanin ở các thời gian khác nhau 38

Hình 3 12 So sánh màu giấy đo pH từ Anthocyain ở các thời gian ngâm trong mẫu khác nhau 39

Hình 3 13 Giấy đo pH sản xuất từ Anthocyanin ở điều kiện tối ưu 40

Hình 3 14 Bảng màu giấy đo pH sản xuất từ Anthocyanin 41

Hình 3 15 Mẫu nước lấy ở Hồ Hàm Nghi 43

Hình 3 16 Mẫu nước lấy ở Hồ Công viên 29-3 43

Hình 3 17 Mẫu nước lấy ở Cuối nguồn sông Phú Lộc 43

Hình 3 18 Mẫu nước lấy ở Sông Cu Đê 44

Hình 3 19 Mẫu nước lấy ở Hồ Hòa Khánh 44

Hình 3 20 Mẫu nước lấy ở Hồ Sen ĐH Sư phạm 45

Hình 3 21 Kết quả đo pH các mẫu nước 45

1

MỞ ĐẦU

1 Giới thiệu về vấn đề nghiên cứu

Trong hóa học và đặc biệt là trong hóa phân tích, phản ứng chuẩn độ axit – bazo

là phản ứng vô cùng quan trọng Vì từ phản ứng chuẩn độ này không chỉ xác định được tính axit hay bazo của môi trường, nồng độ H+ mà còn có thể tính được pH của môi trường – yếu tố ảnh hưởng lớn nhất đến điều kiện xảy ra phản ứng Bên cạnh đó trước khi làm bất cứ phản ứng phân tích nào thì việc xác định pH môi trường của mẫu luôn cần được xếp lên hàng đầu Nhu cầu về phản ứng chuẩn độ cũng như xác định pH môi trường càng cao thì kéo theo nhu cầu về các chất chỉ thị màu và dụng cụ đo pH càng cao

Tuy nhiên hiện nay các chất chỉ thị được dùng trong phòng thí nghiệm như phenolphtalein, metyl da cam, metyl đỏ đều là các hóa chất khó điều chế, độc hại và có giá thành cao; còn giấy đo pH thì luôn trong tình trạng thiếu hụt do nhu cầu quá lớn, chưa thể đáp ứng kịp thời Trong phòng thí nghiệm, để đảm bảo các yêu cầu an toàn tiết kiệm, thì đòi hỏi một hóa chất dùng làm chỉ thị trong chuần độ axit – bazo cũng như dụng cụ pH nhanh, chính xác, giá thành thấp, dễ điều chế là rất quan trọng, chính

vì vậy, trong bài khóa luận tốt nghiệp “Nghiên cứu điều kiện tối ưu chiết tách

Anthocyanin từ bắp cải tím và ứng dụng làm chất chỉ thị màu trong chuẩn độ axit – bazo, sản xuất giấy đo pH” tôi xin phép được trình bày quá trình nghiên cứu

dẫn đến kết luận đề xuất một chất chỉ thị như thế nhằm đáp ứng nhu cầu nghiên cứu và học tập của sinh viên nghiên cứu khoa học, làm khóa luận tốt nghiệp nói riêng và hy vọng sẽ hữu ích cho tất cả các bạn sinh viên khoa Hóa nói chung

2 Mục tiêu của đề tài

- Tìm điều kiện tối ưu chiết tách anthocyanin từ bắp cải tím

- Chiết tách bắp cải tìm trên điều kiện tối ưu

- Ứng dụng là chất chỉ thị màu trong chuẩn độ axit – bazo

- Sản xuất giấy đo pH từ Anthocyanin

3 Tính cấp thiết của đề tài

- Qua quá trình học tập, quan sát và thu thập thông tin tôi nhận thấy có rất nhiều

nhóm sinh viên học tập cũng như nghiên cứu tại các phòng thí nghiệm của khoa Hóa

2

bên cạnh sự giúp đỡ từ nhà trường thì trong nhiều trường hợp các bạn phải tự chuẩn bị hoặc tự mua hóa chất mà mình cần dùng Là một trong những phản ứng chuẩn độ quan trọng và phổ biến trong hoá học, đặc biệt là hóa phân tích, phản ứng chuẩn độ axit – bazo, được rất nhiều sinh viên sử dụng, dẫn đến việc thiếu hóa chất chỉ thị là điều tất yếu Bên cạnh đó, việc thử pH môi trường cũng là điều được nhiều bạn quan tâm trong các bài học cũng như trong các bài nghiên cứu, tuy nhiên số lượng giấy pH là có hạn, các bạn phải dùng rất tiết kiệm hoặc phải tự mua

- Nhờ việc tìm tòi, học hỏi những điều mới mà sách vở trên trường không thể

truyền tải hết, tôi nhận thấy việc chế tạo chất chỉ thị từ các thành phần thiên nhiên đang rất được chú tâm nghiên cứu trên thế giới cũng như ở Việt Nam

- Từ hai quan điểm trên tôi muốn nghiên cứu, tìm ra một chất chỉ thị từ thành

phần thiên nhiên dễ tìm, giá thành thấp, phù hợp với tình hình thực tế của khoa Hóa và

1 loại giấy đo pH rẻ, dễ sản xuất nên qua rất nhiều thí nghiệm thực nghiệm tôi đã viết nên bài báo cáo này, rất mong nhận được sự góp ý và giúp đỡ từ quý thầy cô giáo

3

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Tổng quan một số chất chỉ thị đang được sử dụng trong chuẩn độ axit - bazơ

1.1.1 Phenolphtalein

Phenolphtalein là một hợp chất hóa học với công thức C20H14O4 Phenolphtalein thường được sử dụng trong chuẩn độ, nó chuyển sang không màu trong các dung dịch có tính axit và màu hồng trong các dung dịch bazơ (pH = 8 -10)

Cơ chế đổi màu của phenolphtalein : Phenolphtalein có khoảng chuyển màu từ

pH = 8 (không màu) đến pH = 9,8 (màu tím hồng)

Hình 1 1 Công thức phân tử của phenolphtalein

Dạng lacton: không màu Dạng B: Muối, không màu

Dạng C: Quinon , màu hồng Dạng D: Cacbinol, không màu

4

Hình 1 2 Cơ chế đổi màu của phenolphthalein

Bảng 1 1 Sự thay đổi màu của phenolphthalein

1.1.2 Metyl da cam

Metyl da cam là một chất bột tinh thể màu da cam, không tan trong dung môi

hữu cơ, khó tan trong nước nguội, nhưng dễ tan trong nước nóng Dung dịch trong nước dùng làm chỉ thị chuẩn độ axit - bazơ; có màu hồng trong môi trường axit, vàng

da cam trong môi trường kiềm; khoảng pH chuyển màu: 3,1 - 4,4 Metyl da cam chất hữu cơ có tính chất lưỡng tính

Hình 1 3 Công thức phân tử của metyl da cam

Hình 1 5 Cơ chế đổi màu của Metyl da cam

Bảng 1.2 Sự thay đổi màu của metyl da cam theo pH

Công thức C15H15N3O2

Mật độ: 791 kg/m³

Hình 1 6 Công thức phân tử của metyl đỏ

6

Hình 1 7 Metyl đỏ

Cơ chế đổi màu Methyl đỏ: giống như cơ chế đổi màu của metyl da cam, sự

thay đổi môi trường pH làm thay đổi cấu trúc từ dạng hydrazine sang dạng quinone làm thay đổi màu dung dịch

Hình 1 8 Cơ chế thay đổi màu của chỉ thị Metyl đỏ

Bảng 1.3 Sự thay đổi màu theo pH của metyl đỏ

Metyl đỏ

1.2 Tổng quan về Anthocyanin và tính hình nghiên cứu Anthocyanin

1.2.1 Tổng quan về Anthocyanin

1.2.1.1 Tên gọi, cấu tạo

Anthocyanin là hợp chất gồm có gốc aglycon có màu (được gọi là

anthocyanidin hay anthocyanidol) kết hợp với các glucoside có gốc đường glucose, galactose… Anthocyanin hòa tan trong nước còn anthocyanidin thì không tan trong nước Anthocyanin tham gia vào việc tạo nên đa sắc màu cho hoa quả Đồng thời cùng với chất tạo màu khác như clorophin, carotenoid để tạo cho hoa quả có cường độ màu khác nhau tùy thuộc vào hàm lượng và số đồng phân của chúng

7

Hình 1 9 Cấu trúc cơ bản của anthocyanidin của anthocyanin

Các anthocyanidin của anthocyanin khác nhau là do các gốc R khác nhau Bảng 1 4 Các anthocyanidin của anthocyanin khác nhau là do các gốc R khác nhau

-Trong rau quả hàm lượng Anthocyanin liên quan đến độ đậm của màu sắc quả, quả càng đậm thì hàm lượng anthocyanin càng cao Anthocyanin trong thực vật không phải là một chất thuần nhất mà là một hỗn hợp

1.2.1.3 Tính chất đổi màu theo pH

- Màu sắc của anthocyanin luôn thay đổi phụ thuộc vào pH, các chất màu có mặt

và nhiều yếu tố khác, tuy nhiên màu sắc của anthocyanin thay đổi mạnh nhất phụ thuộc vào pH môi trường Thông thường khi pH < 7 các anthocyanin có màu đỏ, khi pH > 7 thì có màu xanh Ở pH = 1 các anthocyanin thường ở dạng muối oxonium màu cam đến đỏ, ở pH = 4  5 chúng có thể chuyển về dạng bazơ cacbinol hay bazơ chalcon không màu, ở pH = 7  8 lại về dạng bazơ quinoidal anhydro màu xanh Anthocyanin có bước sóng hấp thụ trong miền nhìn thấy, khả năng hấp thụ cực đại tại bước sóng 510540nm Độ hấp thụ là yếu tố liên quan mật thiết đến màu sắc của các anthocyanin chúng phụ thuộc vào pH của dung dịch, nồng độ anthocyanin: thường pH thuộc vùng acid mạnh có độ hấp thụ lớn, nồng độ anthocyanin càng lớn độ hấp thụ càng mạnh

1.2.1.4 Tính chất dược liệu của anthocyanin

-Trong y học tác dụng của Anthocyanin rất đa dạng nên được ứng dụng rộng rãi:

do khả năng làm giảm tính thấm thành mạch và thành tế bào nên được sử dụng trong trường hợp chảy máu, hoặc có nguy cơ chảy máu; do có khả năng chống oxy hóa nên được sử dụng để chống lão hóa, hạn chế sự giảm sức đề kháng do sự suy giảm của hệ thống miễn dịch Nhờ có tác dụng chống tia phóng xạ nên có thể hỗ trợ cho cơ thể sống trong môi trường có những bức xạ điện từ Với nhiều đặc tính

9

quý báu anthocyanin còn được dùng để chống dị ứng, viêm loét do nguyên nhân nội sinh hay ngoại sinh, kháng nhiều vi khuẩn khó tiêu diệt Tăng chức năng chống độc của gan, ngăn ngừa gan nhiễm mỡ và hoại tử mô gan Điều hòa lượng cholesterol trong máu, tránh nguy cơ tắc nghẽn, xơ vữa động mạch, phục hồi trương lực của tim, điều hòa nhịp tim và huyết áp, điều hòa chuyển hóa canxi Anthocyanin là các hợp chất glycosid có khả năng dập tắt các gốc tự do như: -OH, ROO - , các gốc này sinh ra trong tế bào, gây các ảnh hưởng nguy hại như biến

dị, hủy hoại tế bào, ung thư, Anthocyanin đưa các chất chống oxy hóa như flavonoid vào cơ thể để bảo vệ tế bào, giúp ngăn ngừa các nguy cơ như xơ vữa động mạch, tai biến mạch máu, lão hóa tổn thương do bức xạ, thoái hóa gan Các dẫn xuất anthocyanin tạo được phản ứng với các ion kim loại mà chính các ion kim loại này là xúc tác cho nhiều phản ứng oxy hóa Các dẫn xuất anthocyanin có tác dụng tái tạo tế bào võng mạc và giúp tăng thị lực vào ban đêm Vì vậy anthocyanin được dùng chủ yếu để đề phòng những biến cố của xơ vữa động mạch, điều trị các trường hợp suy yếu tĩnh mạch, những trường hợp xuất huyết như chảy máu cam,

ho ra máu, tử cung xuất huyết

-Ngoài ra anthocyanin còn có thể có nhiều ứng dụng khác do các phản ứng đa dạng của chúng trong các enzyme và quá trình trao đổi chất khác nhau chính vì vậy việc quan tâm đến thực phẩm giàu anthocyanin ngày càng được tăng cường vì nó có lợi cho sức khỏe con người

-Qua kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến màu antho của nhiều tác giả nhận thấy rằng: sự thay đổi màu của antho rất rõ rệt (từ đỏ sang xanh) khi chuyển từ môi trường acid sang môi trường base Để đánh giá khả năng ứng dụng làm chất chỉ thị acid-base của chất màu antho, người ta đã tiến hành xác định khoảng đổi màu của antho, độ chính xác của phép đo và ứng dụng chế tạo giấy chỉ thị phát hiện nhanh

pH môi trường mục đích cuối cùng là muốn đưa ra thị trường loại giấy chỉ thị an toàn, phát hiện nhanh môi trường của các sản phẩm thực phẩm và dùng anthocyanin làm chất chỉ thị áp dụng cho các trường phổ thông, là chất chỉ thị an toàn

Những đặc tính quí báu của anthocyanin đã mở ra một hướng nghiên cứu ứng dụng hợp chất màu anthocyanin lấy từ thiên nhiên vào trong đời sống hàng ngày, đặc

10

biệt trong lĩnh vực hóa học xanh Điều đó hoàn toàn phù hợp với xu hướng hiện nay của các nước trên thế giới là nghiên cứu khai thác chất thiên nhiên để phát triển hóa học một cách bền vững, có tính an toàn cao cho người sử dụng, giảm thiểu và ngăn ngừa ô nhiễm tại nguồn của các chất hóa học nguy hại

Ứng dụng của Anthocyain rất rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau Hiện nay, quá trình chiết tách Anthocyanin đã được nghiên cứu nhiều trên nhiều loại nguyên liệu hoa củ quả khác nhau như hoa dâm bụt, quả sim, lá rau dền, lá tía tô, gạo đỏ

… với nhiều đề tài nghiên cứu ứng dụng khác nhau Trong hóa phân tích, Anthocyanin được nghiên cứu ứng dụng làm chất chỉ thị môi trường, chất chỉ thị nhanh, phẩm nhuộm, sản xuất bộ test nhanh kiểm tra độ nguy hại của hàn the trong thực phẩm…

1.2.2 Tình hình chiết tách Anthocyanin từ thiên nhiên

Anthocyanin phân bố rộng rãi trong tự nhiên, có mặt trong 27 họ thực vật, trong hầu hết các thực vật bậc cao, thường tạo ra các màu đỏ, tím, xanh thẫm ở nhiều loại rau, hoa, quả như hoa dâm bụt, rễ củ cải đỏ, lá tía tô, dâu tây và bắp cải tím… Anthocyanin tích lũy chủ yếu ở trong tế bào biểu bì và hạ biểu bì thực vật, tập trung trong không bào hoặc các túi gọi là anthocyanoplast Nhìn chung, hàm lượng anthocyanin trong phần lớn rau quả dao động từ 0,1 đến 1,11% hàm lượng chất khô Thực vật chứa anthocyanin cũng đồng thời chứa flavonoid

Hiện nay, việc chiết tách Anthocyanin được nghiên cứu sử dụng nhiều phương

pháp lý hóa sinh khác nhau: trích ly , trích ly kết hợp với cô quay chân không, thu nhận anthocyanin bằng phương pháp nuôi cấy tế bào bắp cải tím, Tuy nhiên các

phương pháp trên chưa đưa ra thống nhất được điều kiện chiết tách tối ưu, vẫn còn mâu thuẫn về phương pháp tiếp cận nghiên cứu

1.3 Tổng quan về bắp cải tím

- Bắp cải tím (Brassica oleracea var capitata ruba) xuất xứ từ Địa Trung Hải, hiện

nay được trồng rộng rãi khắp thế giới, thích hợp với khí hậu ôn đới

- Thông tin dinh dưỡng của bắp cải được trình bày ở Bảng 1.5

Bảng 1 5 Thông tin dinh dưỡng có trong 100g bắp cải tím.

11

Giá trị dinh dưỡng 100g Vitamin A 0,116

Calo (kcal) 31 Canxi 45mg

Lipid 0,2g Vitamin D 0IU

1.4 Thực trạng phân bố, thu hoạch bắp cải tại nước ta

Bắp cải tím được trồng trong vụ đông xuân ở các tỉnh phía bắc, miền trung và Tây Nguyên Cải bắp thuộc nhóm rau có nguồn gốc ôn đới, nhiệt độ xuân hóa (nhiệt

độ cần thiết để phân hoá mầm hoa) là 1-10 °C trong khoảng 15-30 ngày tùy thời gian sinh trưởng của giống

1.4.1 Thời vụ

Ở các tỉnh phía bắc có 3 vụ trồng bắp cải chủ yếu :

Ở Tây nguyên, có thể gieo vụ 9-10 và vụ tháng 11

1.4.2 Thời gian thu hoạch :

Sau khi trồng 90-110 ngày là có thể thu hoạch Thu khi bắp đã cuốn chắc, chặt, mặt bắp mịn, lá xếp phẳng và căng, gốc chuyển sang màu trắng đục hay trắng sữa, đủ tuổi sinh trưởng để đạt chất lượng tốt nhất Thu hoạch vào lúc sáng sớm hoặc buổi chiều

1.4.3 Công dụng của bắp cải tím

1.4.3.1 Ngăn ngừa ung thư

Bắp cải tím có màu sắc bắt mắt là do chứa một lượng lớn chất chống oxy hóa Ăn bắp cải tím giúp cơ thể chống lại các phân tử gốc tự do (free radicals) - nguyên nhân gây ra sự tổn hại tế bào dẫn đến ung thư

13

Có rất nhiều dưỡng chất trong bắp cải tím nhưng đáng kể nhất chính là vitamin A Loại vitamin này rất tốt cho mắt Thực chất chúng là chất chống oxy hóa có khả năng bảo vệ giác mạc và võng mạc, giúp mắt khỏe mạnh với tầm nhìn tốt

1.4.3.4 Tăng cường hệ miễn dịch

Một trong những cách dễ dàng nhất để tăng cường hệ miễn dịch là ăn bắp cải tím bởi thực phẩm này chứa rất nhiều vitamin C Không những thế, ăn bắp cải tím khi bị cảm lạnh hay ho giúp cải thiện tình trạng rất nhiều

1.4.3.5 Ngăn ngừa loãng xương

Loãng xương luôn là vấn đề mà số đông người Việt Nam phải đối mặt Bắp cải tím chứa các khoáng chất canxi, magie và mangan giúp xương khỏe mạnh

1.4.3.6 Cải thiện bệnh viêm loét dạ dày

Để cải thiện tình trạng của dạ dày, hãy ăn bắp cải tím thường xuyên Chúng có chứa glutamine - một loại axit nổi tiếng hiệu quả trong việc giảm đau và giảm sưng tấy dạ dày

14

CHƯƠNG 2 NGUYÊN LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Nguyên liệu nghiên cứu

Bắp cải tím mua ở chợ Hòa Khánh và chợ Cồn, Đà Nẵng

2.2 Dụng cụ, hóa chất

2.2.1 Dụng cụ

- Cốc thủy tinh 500ml

- Ống đong

- Đũa thủy tinh

- Máy xay sinh tố

- Máy lọc chân không

15

- Amoniac 5%

2.3 Nội dung nghiên cứu

2.3.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố đến quá trình chiết tách Anthocyanin từ bắp cải tím

Dựa vào tài liệu tham khảo, thực hiện các thí nghiệm thăm dò để chọn các yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến quá trình chiết tách anthocyanin từ bắp cải tím

• Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/dung môi

• Ảnh hưởng của thời gian chiết

• Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi

o Kết luận: từ các kết quả thu được, kết luận có hay không sự ảnh hưởng

của từng yếu tố công nghệ đã khảo sát đến mật độ quang của anthocyanin

2.3.2 Bài toán tối ưu

Qua khảo sát, dựa trên lý thuyết, tài liệu tham khảo và các thí nghiệm thăm dò, sàng lọc chọn được 3 yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết tách anthocyanin từ bắp cải tím: Tỷ lệ dung môi/nguyên liệu, thời gian ngâm và tỷ lệ dung môi Ba yếu tố này là các biến độc lập, điều chỉnh được; là các yếu tố định lượng và có ảnh hưởng rõ nét đến hàm lượng anthocyanin chiết tách được

Gọi Z1 là tỷ lệ dung môi/nguyên liệu

Z2 là thời gian ngâm

Z3 là tỷ lệ dung môi ngâm

Ta có hàm mục tiêu là mật độ quang hàm lượng anthocyanin thu được ảnh hưởng bởi 3 yếu tố:

16

Theo khảo sát tìm được khoảng tuyến tính của các yếu tố ảnh hưởng:

Z1 = 60  120 (ml dung môi dùng để ngâm 5g nguyên liệu)

Z2 = 30 120 (phút)

Z3 = 0 100 (% etanol / hỗn hợp etanol + nước)

a) Dùng phương pháp ma trận trực giao cấp I để tìm phương trình hồi quy

thể hiện sự ảnh hưởng đồng thời của 3 yếu tố đến lượng Anthocyanin thu được

b) Dùng phương pháp leo dốc để tìm điều kiện tối ưu chiết tách

Anthocyanin từ bắp cải tím

2.3.3 Chiết tách Anthocyanin ở điều kiện tối ưu

2.3.4 Ứng dụng Anthocyanin làm chất chỉ thị màu trong chuẩn độ axit –

bazo, so sánh với các chất chỉ thị khác

2.3.5 Xác định khoảng đổi màu, bước nhảy chuẩn độ của anthocyanin

2.3.6 Lập bảng màu dung dịch thay đổi theo pH

a) Pha dãy dung dịch có pH tăng dần từ 1 đến 12

• Pha dung dịch pH 1-3: Pha từ dung dịch HCl

- Pha dung dịch pH = 2

Pha loãng dung dịch pH = 1 10 lần thu được dung dịch có pH = 2 Lấy chính xác 10ml dung dịch HCl 0,1 N có pH = 1 cho bình định mức 100ml Làm đầy đến vạch bằng nước cất Lắc đều, để dung dịch ổn định trong khoảng 1 giờ

- Pha dung dịch pH = 3

17

Pha loãng dung dịch có pH = 2 10 lần có dung dịch có pH = 3 Lấy chính xác 10ml dung dịch HCl pH = 2 cho bình định mức 100ml Làm đầy đến vạch bằng nước cất Lắc đều, để dung dịch ổn định trong khoảng 1 giờ

• pH 4 – 6: Pha từ dung dịch CH 3 COOH, CH 3 COONa

- Pha dung dịch pH = 4

Công thức tính đệm Acetat:

pH = pka - log(C CH3COOH /C CH3COONa ) (pka = 4,75)

pH = 4, tỷ lệ nồng độ tính được áp dung công thức trên suy ra Ca/Cm = 5/1, Lấy 10

ml dung dịch CH3COOH 0,1 M và 2 ml CH3COONa 0,1M chuyển toàn bộ vào cốc thủy tinh 100 ml, lắc đều Kiểm tra lại bằng máy đo pH, cân chỉnh dung dịch sao cho pH = 4

- Pha dung dịch pH = 5, tỷ lệ nồng độ tính được áp dung công thức trên suy ra

Ca/Cm = 1/2, Lấy 5 ml dung dịch CH3COOH 0,1 M và 10ml CH3COONa 0,1M chuyển toàn bộ vào cốc thủy tinh 100ml, lắc đều Kiểm tra lại bằng máy đo pH, cân chỉnh dung dịch sao cho pH = 5

- Pha dung dịch pH = 6, tỷ lệ nồng độ tính được áp dung công thức trên suy ra

Ca/Cm = 1/20, Lấy 5 ml dung dịch CH3COOH 0,1 M và 100ml CH3COONa 0,1M chuyển toàn bộ vào cốc thủy tinh 100ml, lắc đều Kiểm tra lại bằng máy đo pH, cân chỉnh dung dịch sao cho pH = 6

• Pha dung dịch pH = 7,sử dụng nước cất hai lần

• Pha dung dịch pH 8 – 9: Pha từ dung dịch NH 4 OH, NH 4 Cl

Công thứ tính đệm Amoni:

pH = pka + log(C NH4OH /C NH4Cl ) (pka = 9,25)

- Pha dung dịch pH = 8, tỷ lệ nồng độ tính được áp dung công thức trên suy ra

CNH4OH/CNH4Cl = 1/20, Lấy 1 ml dung dịch NH 4 OH 0,05 M và 20ml NH 4 Cl

0,05M chuyển toàn bộ vào cốc thủy tinh 100ml, lắc đều Kiểm tra lại bằng máy đo pH, cân chỉnh dung dịch sao cho pH = 8

- Pha dung dịch pH = 9, tỷ lệ nồng độ tính được áp dung công thức trên suy ra

CNH4OH/CNH4Cl = 1/2, Lấy 5 ml dung dịch NH 4 OH 0,05 M và 10ml NH 4 Cl

0,05M chuyển toàn bộ vào cốc thủy tinh 100ml, lắc đều Kiểm tra lại bằng máy đo pH, cân chỉnh dung dịch sao cho pH =9

- Pha dung dịch pH=12

Pha loãng dung dịch có pH = 11 10 lần có dung dịch có pH = 12 Lấy chính xác 10ml dung dịch NaOH pH =11 cho bình định mức 100ml Làm đầy đến vạch bằng nước cất Lắc đều, để dung dịch ổn định trong khoảng 1 giờ

b) Lập bảng màu dung dịch thay đổi theo pH

2.3.7 Tìm điều kiện tối ưu sản xuất giấy đo pH từ Anothocyanin

a) Khảo sát sự ảnh hưởng của sự pha loãng dung dịch Anthocyanin

b) Khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian ngâm tẩm giấy lọc trong Anthocyanin

c) Khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian ngâm giấy pH Anthocyanin trong dung dịch cần đo

2.3.8 Sản xuất giấy đo pH từ Anthocyanin ở điều kiện tối ưu

2.3.9 Lập bảng màu theo pH của giấy đo pH sản xuất từ Anthocyanin

2.3.10 Đo pH của một số mẫu nước bằng giấy đo pH sản xuất từ

5 Hồ Hòa Khánh 07h45, 2/18/2018 Đường Mê Linh

6 Hồ sen ĐH Sư phạm 07h55, 2/18/2018 Đối diện nhà A6

2.4 Phương pháp nghiên cứu

Trong quá trình thực hiện đề tài nhằm đạt được mục tiêu đề ra, các phương pháp

sử dụng cần thiết là:

2.4.1 Phương pháp thu thập thông tin

Điều tra khảo sát thực tế sử dụng hóa chất ở phòng thí nghiệm và thực tế ứng dụng các chất màu trong chuẩn độ axit – bazo trên thế giới

2.4.2 Phương pháp kế thừa

Dựa vào các thông tin điều tra khảo sát, các kết quả nghiên cứu đã được công bố của các nhà khoa học, các chuyên gia và các tài liệu tham khảo để bổ sung vào các báo

cáo của đề tài

2.4.3 Phương pháp chuyên gia

Tham khảo và trao đổi với những chuyên gia đầu ngành trong lĩnh vực nghiên cứu của đề tài nhằm củng cố kinh nghiệm và kế thừa kiến thức sâu rộng làm tăng khả năng thành công của đề tài

2.4.4 Phương pháp lấy mẫu ngoài hiện trường

- Lấy mẫu nước:

Quan trắc chất lượng nước mặt được thực hiện theo hướng dẫn của tiêu chuẩn quốc gia TCVN 5998:1995 (ISO 5667-9:1987) Đối với mẫu phân tích chất lượng nước, việc lấy mẫu được thực hiện bằng thiết bị lấy mẫu nằm ngang, độ sâu lấy mẫu

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

3.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố đến quá trình chiết tách Anthocyanin từ bắp cải tím

3.1.1 Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/dung môi

- Nguyên liệu bắp cải tím rửa sạch, để ráo nước Xay nhỏ

- Pha dung môi: dùng ống đong lấy 125ml etanol, cho vào bình định mức 500ml,

thêm nước cất định mức tới vạch

- Dùng 4 cốc thủy tinh 500ml có đánh số, cho lần lượt vào mỗi cốc 5g nguyên

liệu

- Thêm lần lượt vào mỗi cốc 60, 80, 100, 120ml dung môi, dùng đũa khuấy đều

- Ngâm nguyên liệu trong dung môi 100 phút

- Lọc bằng máy lọc chân không, lấy phần dung dịch

- Đem 4 dung dịch thu được đo quang bằng máy đo quang phổ hấp thụ UV – Vis

Ghi kết quả mật độ quang thu được

- Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/dung môi được biểu diễn qua

bảng 3.1