Tieu luan tim hieu ve diep luc

Do vậy, để hạn chế tác hại của màu tổng hợp, con người đã quan tâm nghiên cứuđến các chất màu thiên nhiên để đưa vào thực phẩm, trong đó chủ yếu là các màuđược trích từ thực vật vì chúng

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM ĐÀ NẴNG

KHOA HÓA HỌC

Giảng viên hướng dẫn : Bùi Ngọc Phương Châu

Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm 06

1 Nguyễn Thị Hiếu Giang

2 Đỗ Thị Tố Phương

3 Lê Thị Hoài Thương

4 Nguyễn Thị Phương Thảo

5 Phan Thị Kim Ngân

6 Nguyễn Quang Thiệp

MỤC LỤC

MỤC LỤC ẢNH 3

A LỜI MỞ ĐẦU 1

B NỘI DUNG 2

1 TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU 2

2 TỔNG QUAN VỀ HỢP CHẤT MÀU 3

2.1 Tổng quan về Tetrapyrrole 3

2.2 Tổng quan về diệp lục (chlorophyll) 4

3 QUY TRÌNH CHIẾT PHẨM MÀU 12

3.1 Quy trình thủ công 12

3.2 Quy trình công nghiệp 13

4 HOẠT TÍNH SINH HỌC 18

5 ỨNG DỤNG CỦA MÀU 20

5.1 Ứng dụng trong thực phẩm 20

5.2 Ứng dụng trong dược phẩm 22

5.3 Ứng dụng trong sản xuất công nghiệp 23

5.4 Ứng dụng trong y học 24

C KẾT LUẬN 25

D DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 26

M C L C NH Ụ Ụ Ả

Hình 1: Cải bó xôi 2

Hình 2: Rau ngót 2

Hình 3: Lá dứa 2

Hình 4: Rau mồng tơi 2

Hình 5: Cấu trúc của Pyrrole 4

Hình 6: Cấu trúc một loại Tetrapyrrole 4

Hình 8: Cấu trúc cơ bản của chlorophyll 5

Hình 9: Cấu trúc của Chlorophyll a 6

Hình 10: Cấu trúc của Chlorophyll b 7

Hình 11: Cấu trúc của Chlorophyll C1 và C2 8

Hình 12: Cấu trúc của Chlorophyll d 8

Hình 13: Cấu trúc của Chlorophyll f 9

Hình 14: Sơ đồ sự biến dổi màu chlorophyll 10

Hình 15: Sơ đồ phản ứng tổng thể cho quá trình thủy phân chất diệp lục 10

Hình 16: Sơ đồ tổng thể cho phản ứng của kiềm với chất diệp lục 11

Hình 17: Máy nghiền 18

Hình 18: Máy ly tâm 18

Hình 19: Máy trích ly 18

Hình 21: Màu xanh của lá dứa trong xôi và mứt 21

Hình 22: Rau ngót và màu của nó trong thức ăn 22

Hình 23: Bánh khúc 22

Hình 24: Thuốc mỡ Chlorophyll và thực phẩm bổ sung Chlorophyll 23

A LỜI MỞ ĐẦU

Chất lượng cuộc sống ngày càng được nâng cao, không những “ Ăn no mặc ấm”

mà còn là “ Ăn ngon mặc đẹp” Muốn có một món ăn ngon, không chỉ đòi hỏi vềhương vị mà còn đẹp mắt Màu sắc là một trong những chỉ tiêu quan trọng quyết địnhsản phẩm Trong 5 tiêu chí để đánh giá chất lượng cảm quan thực phẩm, màu sắcchiếm một phần quan trọng

Thực phẩm có thể được tạo màu từ màu tổng hợp, chúng có ưu thế là có thể chủđộng sản xuất với số lượng lớn, màu sắc đa dạng, tươi đẹp, bền và rẻ Tuy nhiên, yhọc đã ghi nhận không có một loại hợp chất màu tổng hợp nào là an toàn tuyệt đối chosức khỏe con người Chúng tác động lên hệ miễn dịch, hệ thần kinh gây dị ứng Ngoài

ra các màu còn tích tụ lại trong cơ thể gây ung thư, suy thận và ảnh hưởng lên cả bàothai Do vậy, để hạn chế tác hại của màu tổng hợp, con người đã quan tâm nghiên cứuđến các chất màu thiên nhiên để đưa vào thực phẩm, trong đó chủ yếu là các màuđược trích từ thực vật vì chúng không ảnh hưởng xấu đến sức khỏe Nếu như màuvàng được lấy từ nghệ, màu tím lấy từ lá cẩm, màu đỏ lấy từ gấc,… thì màu xanhđược lấy từ sắc tố diệp lục trong lá cây, màu xanh mang lại cho con người cảm giácthoải mái, tươi trẻ, tràn đầy sức sống

Diệp lục (hay tên tiếng Anh là Chlorophyll) là một trong những nguyên liệu màcon người chú ý đến nhiều nhất Vậy diệp lục có ở đâu? Có cấu tạo như thế nào? Quytrình để tách chiết lấy màu ra làm sao? Ứng dụng trong các lĩnh vực nào? Và cónhững hoạt tính sinh học có ích gì cho cuộc sống? Trong bài tiểu luận này chúng ta sẽcùng giải đáp những thắc mắc trên

B NỘI DUNG

1 TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU

Chlorophyll là sắc tố màu xanh lá cây được tìm thấy trong tất cả các cây xanhcũng như các loại tảo xanh Vì vậy có rất nhiều nguồn cung cấp để tiến hành chiếttách chlorophyll Chúng ta có thể sử dụng các nguyên liệu từ các loại rau xanh như:bông cải xanh, cải xoăn, cải bắp, măng tây, trà xanh, lá dứa, rau ngót,… hay từ cácloại lá cây như: tre, nứa, trúc, mai,…

Tùy thuộc vào nhu cầu sử dụng và điều kiện sản xuất mà chúng ta có thể lựachọn những nguồn nguyên liệu khác nhau Tuy nhiên, để tránh lãng phí nguyên liệu

và bảo vệ môi trường, nguồn phế liệu từ rau quả thường được tận dụng để tổng hợpmàu chlorophyll

Mỗi loại cây có những đặc điểm sinh học khác nhau, cần điều kiện thổ nhưỡng,khí hậu riêng Đa số các loài cây sống trong bóng râm có lượng chlorophyll nhiềuhơn so với các loài cây ngoài sáng để tận dụng được tối ưu nguồn ánh sáng chiếuđến nó Vì vậy lựa chọn nhóm cây này để tổng hợp mang lại hiệu quả cao hơn.

2 TỔNG QUAN VỀ HỢP CHẤT MÀU

Chất diệp lục (chlorophyll) là một sắc tố màu xanh lá cây được tìm thấy tronghầu hết tất cả các thực vật, tảo và vi khuẩn cyanobacterial Tên của nó có nguồngốc từ tiếng Hy Lạp: chloro (xanh), phyllon (lá)

Chlorophyll là một dẫn xuất của Tetrapyrrole

2.1 Tổng quan về Tetrapyrrole

Tetrapyrroles là một loại phân tử tạo thêm màu sắc cho thế giới xung quanh chúng ta Chúng là những sắc tố phong phú nhất được tìm thấy trong tự nhiên, đáp ứng các chức năng sinh hóa đa dạng và rất cần thiết trong hầu hết các sinh vật sống

đã biết

Dẫn xuất Tetrapyrrole gồm: chlorophyll, porphyrin, chất màu heme, bilins

Tetrapyrroles là một nhóm của các hợp chất hóa học mà các phân tử chứa bốnpyrrole liên kết với nhau trực tiếp bởi liên kết hóa trị hoặc bởi một carbon cầu(=(CH) - hoặc -CH2- ), hoặc là một đường thẳng hoặc kiểu vòng Một vòng pyrroletrong một phân tử là vòng năm nguyên tử, gồm bốn cacbon và một nitơ Trong cácvòng tetrapyrrole, các cặp electron đơn độc trên các nguyên tử nitơ đối diện vớitrung tâm vòng có thể liên kết với một ion kim loại như sắt, coban hoặc Magie

Pyrrole là một dị vòng thơm hợp chất hữu cơ, một vòng năm cạnh với côngthức C4H4NH Nó là một chất lỏng dễ bay hơi không màu, chuyển sang tối dễ dàngkhi tiếp xúc với không khí

Hình 5: Cấu trúc của Pyrrole Hình 6: Cấu trúc một loại Tetrapyrrole

Một số tetrapyrroles có vai trò sinh hóa quan trọng trong hệ thống sống, chẳnghạn như hemoglobin và chất diệp lục

2.2 Tổng quan về diệp lục (chlorophyll)

2.2.1 Đặc điểm, tính chất của chlorophyll

Chất diệp lục là một trong những sắc tố quan trọng nhất trong tự nhiên Thôngqua quá trình quang hợp, nó có khả năng truyền năng lượng bức xạ của ánh sángmặt trời thành năng lượng hóa học của các hợp chất cacbon hữu cơ trong tế bào

Chlorophyll hấp thu các tia màu xanh dương (400-500 nm) và hấp thu tốt cáctia màu đỏ (600-700 nm)

2.2.2 Cấu trúc của chlorophyll

Chlorophyll có cấu trúc của mộttetrapyrrole dạng vòng: 4 vòngpyrrole (trong đó có 1 vòng pyrrole

bị khử) liên kết với nhau bằng cáccầu nối methane (-CH=) Bốnnguyên tử nitrogen của 4 vòngpyrrole liên kết với một nguyên tửkim loại Trong tự nhiên, nguyên tửkim loại này là Magie

Hình 7: Cấu trúc một loại Tetrapyrrole

Cấu trúc cơ bản của chlorophyll là nhân porphyrin Nhân porphyrin do 4 vòngpyrrole nối với nhau bằng các cầu metyl tạo thành vòng khép kín (các cầu =CHchưa no nối 4 vòng pyrrole lại với nhau), trên toàn bộ vòng porphyrin có 8 nguyên

tử C, ở đó có các nhóm thay thế có thể chuyển hóa lẫn nhau Vòng pyrrole thứ IV

ở trạng thái khử (giữa C7 và C8 không có nối đôi) và có một gốc acid Cầu γ C nốivòng pyrrole III và pyrrole IV tạo nên một vòng khử V, vòng này không chứa N vàqua đó là một gốc acid gắn vào và gốc này có thể bị ester hóa bằng rượu metylic,tạo thành gốc COOCH3 Giữa nhân có nguyên tử Mg tạo nên cấu trúc dạng hem, làphần quan trọng nhất vì nó quyết định màu xanh lục của diệp lục Bên cạnh cácvòng pyrrole còn có vòng phụ thứ 5 Điều đặc biệt quan trọng là trên nhânporphyrin hình thành 10 nối đôi cách là cơ sở của hoạt tính quang hoá củachlorophyll Có nhiều loại phân tử chloropyll Mỗi loại chloropyll được đặc trưngriêng bởi các nhóm bên khác nhau tạo nên một số tính chất khác nhau

Hình 7: Cấu trúc cơ bản của chlorophyll

Hình 8: Cấu trúc của Chlorophyll a

Ở chlorophyll a ta thấy các tia xanh đỏ được hấp thụ còn tia lục không đượchấp thụ (hấp thu tốt các tia có bước sóng 400-450nm và 650-700nm) Tia lục khôngđược các sắc tố hấp thụ và phản chiếu vào mắt ta do đó ta thấy lá có màu lục

b) Chlorophyll b (C 55 H 70 O 6 N 4 Mg)

Chlorophyll b giống hệt chlorophyll a ngoại trừ tại vị trí C3, nơi một nhómformyl (-CHO) thay thế nhóm metyl (-CH3) Sự thay đổi này thay đổi sự hấp thụ tối

đa các bước sóng ngắn hơn (hấp thụ tốt các tia 450-500nm và 600-650nm).Chlorophyll b phần lớn có trong các sinh vật nhân chuẩn quang hợp, ngoại trừ tảo

đỏ và tảo nâu Trong sinh vật nhân sơ quang hợp nó chỉ được tìm thấy trongprochlorophytes

Hình 9: Cấu trúc của Chlorophyll b

và không có đuôi isoprenoid

Chlorophyll c chia thành chlorophyll c1 (C35H30O5N4Mg), và chlorophyll c2

(C35H28O5N4Mg) Chlorophyll c1 là một dạng phổ biến của chlorophyll c Nó khácvới chlorophyll c2 trong nhóm C4 của nó, có nhóm etyl thay vì nhóm vinyl.Chlorophyll c2 là dạng phổ biến nhất của chlorophyll c

Hình 10: Cấu trúc của Chlorophyll C1 và C2

d) Chlorophyll d (C 54 H 7 O 6 N 4 Mg)

Chlorophyll d được xác định bởi Harold Strain và Winston Manning vào năm

1943 Nó có trong vi khuẩn lam sử dụng năng lượng thu được từ ánh sáng mặt trời

để quang hợp Chất diệp lục d hấp thụ ánh sáng đỏ ở bước sóng 710 nm, ngay bênngoài phạm vi quang học

Chlorophyll d khác chlorophyll a chỉ một vài điểm: các nhóm thế ở vị trí C2 làmột nhóm formyl trong chlorophyll d, thay vì nhóm vinyl tại chlorophyll a

Hình 11: Cấu trúc của Chlorophyll d

e) Chlorophyll f

Chlorophyll f là một dạng chất diệp lục hấp thụ ánh sáng đỏ (ánh sáng hồngngoại) xa hơn các chất diệp lục khác Chỉ mới được phát hiện năm 2010 trong các

vi khuẩn sống trên đá trầm tích cổ ( stromatolite từ Vịnh Shark ở Tây Úc) Pháthiện này được thực hiện bởi các nhà khoa học tại Đại học Sydney do Giáo sư MinChen đứng đầu, và là phát hiện đầu tiên về một dạng chất diệp lục mới trong vòng

60 năm Tuy nhiên, chức năng của diệp lục f trong các phản ứng quang hợp làkhông chắc chắn và sự phân bố sinh thái của diệp lục f vẫn chưa được biết rõ

Chất diệp lục f đã được chứng minh là hỗ trợ một số vai trò trong các phản ứng quang hợp, trong cả quá trình truyền năng lượng và phân tách điện tích Nó được xác nhận là có cấu trúc C 55 H 70 O 6 N 4 Mg và có cấu tạo tương tự

Chlorophyll a, vị trí C2 của Chlorophyll f là nhóm –CHO thay vì –CH3 như

Chlorophyll a

Hình 12: Cấu trúc của Chlorophyll f

2.3 Các phản ứng của diệp lục (chlorophyll)

Về tính chất hóa học, bởi chất diệp lục là một este nên nó có khả năng phảnứng với kiềm và với axit Nhân Magie có vai trò lớn trong việc tạo nên màu xanhcủa diệp lục Do đó, khi phản ứng với kiềm, nhân Magie không bị thay thế và màu

muối khi luộc rau để rau giữ được màu xanh Khi phản ứng với axit, diệp lục mấtmàu xanh ban đầu, chuyển thành màu vàng cỏ úa do nhân Magie bị thay thế bởi H+.

Hình 13: Sơ đồ sự biến dổi màu chlorophyll

Hình 14: Sơ đồ phản ứng tổng thể cho quá trình thủy phân chất diệp lục

Pheophytin là dẫn xuất Mg tự do của chlorophyll Dưới tác dụng của axit củadịch bào và nhiệt độ, diệp lục sẽ biến đổi thành pheophytin a và b tương ứng

Chlorophyll a (màu xanh) Pheophytin (màu olive)

Khi chlorophyll tác dụng với kiềm nhẹ thì axit và muối axit của dịch bào sẽ bịtrung hòa, tạo thành các muối phức tạp có chứa Mg gọi là chlorophylinic axit Axitchlorophylic hay muối của nó làm cho sản phẩm có màu xanh đậm

C55H72O5N4Mg + NaOH C32H30O4Mg(COONa)2 + CH3OH + C20H39OH

Chlorophyll cũng có thể phản ứng với một bazơ tạo ra một loạt các hợp

chất phyllin , magie porphyrin Xử lý phyllin bằng axit tạo ra porphyrin

Hình 15: Sơ đồ tổng thể cho phản ứng của kiềm với chất diệp lục.

+ Dưới tác dụng của Fe, Sn, Al, Cu thì Mg2+ trong chlorophyll sẽ bị thay thế vàcho ra các màu khác:

• Fe cho ra màu nâu

Bởi vậy, trong sản xuất thực phẩm, đặc biệt là khi chế biến các loại rau xanh,người ta rất chú trọng tới việc bảo tồn lượng chlorophyll có sẵn trong nhiên liệunhằm giữ màu xanh tự nhiên cho sản phẩm, bằng cách gia nhiệt nhanh trong mộtlượng nước lớn để giảm hàm lượng axit Axit lúc này sẽ bị bay hơi cùng nước; bổsung muối Bicacbonat vào nước luộc rau xanh; trong sản xuất chè xanh, người ta

bổ sung vào khối chè khi diệt men một lượng amoni cacbonat (NH4)2CO3 Nhờ đóchè được giữ màu rất đẹp

3 QUY TRÌNH CHIẾT PHẨM MÀU

Có rất nhiều phương pháp tách chiết chlorophyll đã được công bố Một số tácgiả (Karsten, Schumann, Haubner & Klausch, 2005) đã dùng acetone 90% để lytrích chlorophyll trên tảo Các tác giả này đã dùng hạt micro-bead trong quá trìnhđồng hóa để tăng khả năng phá vách tế bào lên gấp 3 lần các phương pháp khác.Hiệu suất thu hồi chlorophyll trong nghiên cứu này đạt 39 – 85% Trong mộtnghiên cứu khác (Ronen & Galun, 1984), các tác giả đã dùng dimethyl sulfoxide(DMSO) để tách chiết chlorophyll từ địa y (Ramalina duriaei) Ronen và các cộng

sự cũng sử dụng aceton 90% có bổ sung MgCO3 để tách chlorophyll ở nhiệt độ lạnh

và ánh sáng mờ Bên cạnh đó, các nhà nghiên cứu Nhật bản (Irijama, Shiraki, &Yoshiura, 2011) cũng tiến hành nghiên cứu tách chiết chlorophyll từ rau chân vịt(spinach) bằng aceton, methanol trong điều kiện lạnh và tối

Trong phạm vi bài tiểu luận này, chúng ta sẽ tìm hiểu một số quy trình táchchiết chlorophyll phổ biến

- Ví dụ: Lá dứa  làm sạch  cắt, xay, nghiền  lọc lấy màu diệp lục

3.2 Quy trình công nghiệp

3.2.1 Các phương pháp xác định màu chlorophyll trong rau quả

- Phương pháp trắc quang: Phép xác định chlorophyll bằng phương pháp trắcquang bao gồm các quá trình là phá vỡ tế bào và ngâm chiết chlorophyll, sau đó đo

độ hấp thụ ở các bước sóng

- Phương pháp huỳnh quang: Phương pháp huỳnh quang có độ nhạy tốt hơnphương pháp trắc quang, do đó đối với các mẫu có hàm lượng chứa ít chlorophyllthì ta sử dụng phương pháp huỳnh quang Trong phương pháp này có hai cách thựchiện là trực tiếp và gián tiếp

+ Trực tiếp: Dùng để xác định chlorophyll trong phiêu sinh vật mà không cầnchiết hay xử lý hóa học

+ Gián tiếp: Trong dung môi ngâm chiết các tế bào bị phá vỡ thường đượcdùng để xác định lượng tuyệt đối của chlorophyll hiện diện

- Phương pháp sắc kí lỏng hiệu năng ( HPLC): Phương pháp HPLC với thiết bịphức tạp hơn nhưng vẫn dựa trên nguyên tắc của phương pháp huỳnh quang và trắcquang

- Phương pháp điện hóa: Phương pháp này xác định chlorophyll bằng cực phổtuần hoàn trực tiếp thông qua điện cực màng carbon thu được mũi đơn thuậnnghịch oxy hóa tại cực dương ở EV = +400 mV, điện cực so sánh là Ag/AgCl

3.2.2 Cơ sở lý thuyết phương pháp tách chlorophyll

Nhân Magie trong nhân pyrol mang tính tan trong nước và kết hợp với proteinmàng, trong khi đó đuôi dài cacbon của gốc rượu phytol lại mang tính kị nước vàhướng tới cấu trúc lipit của màng tilacoit, nên phân tử chlorophyll hòa tan trongdung môi hữu cơ Tuy nhiên để tách tốt chlorophyll ra khỏi lá, người ta không dùngether perol hay benzen mà dùng cồn hoặc axeton pha với một ít nước để tách đượchết phân tử chlorophyll từ lá Chlorophyll tách rời khỏi phức hệ sắc tố vẫn có khảnăng hoạt động quang hóa, tức là vẫn có khả năng kích thích bởi ánh sáng và khi đó

có thể làm vai trò chuyển hóa H+ và electron trung gian Hiện tượng này được gọi

là tính chất cảm quang của chlorophyll

Chlorophyll dùng làm phẩm màu phụ gia thực phẩm thường ở dạng: Magiechlorophyll hoặc Magie phaecophytin Thu được bằng cách chiết cỏ, cỏ linh lăng,