Nghiên cứu khả năng sinh trưởng và năng suất của một số giống cẩm nhuộm màu thực phẩm và biện pháp kỹ thuật cho giống cẩm tím 2 tại tỉnh thái nguyên

Tổng quan về chất nhuộm màu thực phẩm Phẩm màu là chất phụ gia thực phẩm được sử dụng rất nhiều trong chế biến thực phẩm, dùng để nhuộm màu cho các loại thực phẩm làm thay đổi màu sắc vố

NGUYỄN VĂN TUẤN

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SINH TRƯỞNG

VÀ NĂNG SUẤT CỦA MỘT SỐ GIỐNG CẨM NHUỘM MÀU THỰC PHẨM VÀ BIỆN PHÁP KỸ THUẬT CHO GIỐNG CẨM TÍM 2 TẠI THÁI NGUYÊN

Chuyên ngành: Khoa học cây trồng

Mã số ngành: 60.62.01.10

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CÂY TRỒNG

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Luân Thị Đẹp

TS Đỗ Tuấn Khiêm

Thái Nguyên, năm 2016

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng, đây là công trình nghiên cứu khoa học do tôi trực tiếp thực hiện từ tháng 2 năm 2015 đến tháng 7 năm 2016, dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Luân Thị Đẹp và TS Đỗ Tuấn Khiêm Số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực, không sao chép và chưa từng được sử dụng trong một luận văn nào ở trong và ngoài nước

Nguyễn Văn Tuấn

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành được luận văn tốt nghiệp của mình, ngoài sự nỗ lực cố gắng của bản thân, tôi đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, động viên, giúp đỡ của nhiều cá nhân và tập thể trong suốt quá trình học tâp

Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Luân Thị Đẹp,

TS Đỗ Tuấn Khiêm những người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài nghiên cứu của mình

Tôi xin cảm ơn và bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới các thầy, cô giáo Khoa sau Đại học, các thầy, cô giáo Khoa nông học trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên những người đã đem lại cho tôi những kiến thức bổ trợ, vô cùng

có ích trong những năm học vừa qua

Tôi xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Sở Khoa học và Công nghệ, Lãnh đạo Trung tâm ứng dụng tiến bộ KH&CN tỉnh Bắc Kạn, Gia đình, bạn bè, đồng nghiệp, gia đình anh Đào Thanh Tùng - Khu cây trồng cạn trường Nông Lâm Thái Nguyên những người đã luôn bên tôi, động viên và khuyến khích tôi trong quá trình học tập và thực hiện đề tài nghiên cứu của mình

Một lần nữa cho phép tôi bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến tất cả các thành viên với sự giúp đỡ này

Tác giả luận văn

Nguyễn Văn Tuấn

MỤC LỤC

Trang

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT vi

DANH MỤC BẢNG vii

DANH MỤC HÌNH ix

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục đích và yêu cầu của đề tài 2

2.1 Mục đích 2

2.2 Yêu cầu 2

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 2

3.1 Ý nghĩa khoa học 2

3.2 Ý nghĩa thực tiễn 2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

1.1 Cơ sở khoa học của đề tài 3

1.2 Tổng quan về chất nhuộm màu thực phẩm 4

1.2.1 Chất màu vô cơ 4

1.2.2 Chất màu hữu cơ tổng hợp 4

1.2.3 Chất màu tự nhiên 6

1.3 Khái quát về cây Cẩm 7

1.3.1 Phân bố của cây Cẩm 7

1.3.2 Đặc điểm thực vật học 7

1.3.3 Kỹ thuật trồng, chăm sóc và thu hoạch 8

1.3.4 Sự đa dạng di truyền của loài Cẩm 9

1.3.5 Kinh nghiệm tách chiết chất màu từ cây cẩm của đồng bào dân tộc

thiểu số 10

1.4 Tình hình nghiên cứu và sản xuất cây nhuộm màu thực phẩm trên thế giới và ở Việt Nam 11

1.4.1 Tình hình nghiên cứu cây nhuộm màu thực phẩm trên thế giới 11

1.4.2 Tình hình nghiên cứu cây nhuộm màu thực phẩm ở Việt Nam 17

CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25

2.1 Vật liệu nghiên cứu 25

2.2 Nội dung nghiên cứu 25

2.3 Địa điểm và thời gian thực hiện thí nghiệm 25

2.4 Phương pháp nghiên cứu 25

2.4.1 Phương pháp bố trí thí nghiệm 25

2.4.2 Các chỉ tiêu nghiên cứu và phương pháp theo dõi 28

2.5 Phương pháp sử lý số liệu 29

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 30

3.1 Kết quả nghiên cứu khả năng sinh trưởng của các giống Cẩm thí nghiệm vụ xuân 2015 30

3.1.1 Động thái tăng trưởng chiều cao cây của các giống Cẩm thí nghiệm 30

3.1.2 Động thái ra lá của các giống Cẩm thí nghiệm 31

3.1.3 Một số đặc điểm hình thái của các giống Cẩm thí nghiệm thời kỳ thu hoạch 32

3.2 Năng suất thân lá của các giống Cẩm thí nghiệm năm 2015 33

3.2.1 Năng suất thân lá của các giống cẩm thí nghiệm năm 2015 33

3.2.2 Năng suất tái sinh của các giống Cẩm thí nghiệm năm 2015 35

3.3 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến sinh trưởng và năng suất của Cẩm tím 2 (chằm khâu) vụ xuân 2016 36

3.3.1 Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến động thái tăng trưởng

chiều cao của cây Cẩm tím 2 36

3.3.2 Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến động thái ra lá của cây Cẩm tím 2 40

3.3.3 Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến khả năng phân cành cấp 1 của cây Cẩm tím 2 43

3.3.4 Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến đặc điểm hình thái thời kỳ thu hoạch của cây Cẩm tím 2 46

3.3.5 Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến năng suất của Cẩm tím 2 49

3.3.6 Hiệu quả kinh tế của các công thức thí nghiệm 53

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 55

1 Kết luận 55

2 Đề nghị 55

TÀI LIỆU THAM KHẢO 56

NSLT : Năng suất lý thuyết

NSTT : Năng suất thực thu

NSTS : Năng suất tái sinh

DANH MỤC BẢNG

Trang

Bảng 1.1: Danh mục các chất màu thực phẩm được phép sử dụng tại

Việt Nam 18

Bảng 3.1: Động thái tăng trưởng chiều cao cây của các giống Cẩm

thí nghiệm 31

Bảng 3.2: Động thái ra lá của các giống Cẩm thí nghiệm năm 2015 32

Bảng 3.3: Đặc điểm hình thái của các giống Cẩm thời kỳ thu hoạch 33

Bảng 3.4: Năng suất thân lá của các giống Cẩm thí nghiệm 34

Bảng 3.5: Năng suất tái sinh của các giống Cẩm thí nghiệm năm 2015 35

Bảng 3.6: Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến động thái tăng trưởng chiều cao của cây Cẩm tím 2 38

Bảng 3.7: Ảnh hưởng riêng rẽ của mật độ và phân đạm đếntăng trưởng chiều cao cây Cẩm tím 2 giai đoạn 90 ngày sau trồng 39

Bảng 3.8: Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến động thái ra lá của cây Cẩm tím 2 40

Bảng 3.9: Ảnh hưởng riêng rẽ của mật độ và phân bón đến động tháira lá của cây Cẩm tím 2 giai đoạn sau trồng 90 ngày 42

Bảng 3.10: Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến khả năngphân cành cấp 1 của cây Cẩm tím 2 44

Bảng 3.11: Ảnh hưởng riêng rẽ của mật độ và phân bón đến khả năng phân cành cấp 1 của cây Cẩm tím 2 giai đoạn sau trồng

90 ngày 45

Bảng 3.12: Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến một số chỉ tiêuthời kỳ thu hoạch của Cẩm tím 2 47

Bảng 3.13: Ảnh hưởng riêng rẽ của mật độ và phân bón đến một số chỉ tiêu hình thái thời kỳ thu hoạch 48

Bảng 3.14: Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến năng suất của cây

Cẩm tím 2 (chằm khau) 50 Bảng 3.15: Ảnh hưởng riêng rẽ của mật độ và phân bón đến năng suất

của Cẩm tím 2 52 Bảng 3.16: Hiệu quả kinh tế của các công thức thí nghiệm 53

DANH MỤC HÌNH

Trang

Biểu đồ 3.1: Năng suất thực thu và năng suất tái sinh của các

giống Cẩm 36 Biểu 3.2: Động thái tăng trưởng chiều cao cây Cẩm tím 2 của các công

thức thí nghiệm 37 Biểu đồ 3.3: Động thái ra lá của Cẩm tím 2ở các công thức thí nghiệm 41 Biểu đồ 3.4: Động thái phân cành của Cẩm tím 2 ở các công thức

thí nghiệm 43 Biểu đồ 3.5: Năng suất lý thuyết và thực thu của các công thức

thí nghiệm 51

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

An toàn thực phẩm nói chung và thực phẩm nhuộm màu an toàn nói riêng đang được cả xã hội quan tâm, vì các loại thực phẩm không an toàn vẫn tồn tại và gây ra các vụ ngộ độc ở nhiều nơi trên cả nước Phẩm màu tổng hợp được ưa chuộng bởi đặc tính rẻ, màu sắc đẹp và phong phú, độ bền màu cao Tuy nhiên nỗi ám ảnh của người tiêu dùng về những phẩm màu tổng hợp độc hại ẩn chứa nhiều nguy cơ gây hại đến sức khỏe con người tăng đột biến trong nhiều loại sản phẩm hiện nay Trong khi đó ở Việt Nam

có rất nhiều loài thực vật đã được đồng bào các dân tộc sử dụng trong nhuộm màu thực phẩm một cách an toàn (Luân Thị Đẹp và CS, 2014) [19]

Trong các cây nhuộm màu thì Cẩm (peristrophe bivalvis (L) Merr.) là loài cây được sử dụng phổ biến nhất trong nhuộm màu thực phẩm, Cẩm có mặt hầu hết trong các gia đình ở miền núi phía Bắc Theo Nguyễn Thị Phương Thảo và CS, 2010 [9] thì Cẩm có 4 giống khác nhau (Cẩm đỏ, 2 giống Cẩm tím và Cẩm vàng) và khi nghiên cứu về cây Cẩm cho thấy Cẩm tím là nguồn nguyên liệu cung cấp chất màu tím tự nhiên đầy triển vọng Ngoài ra, phẩm màu tím được chiết từ cành lá Cẩm hoàn toàn không có độc tính, tan tốt trong nước và có độ bền màu ở nhiệt độ dưới 65oC Vì vậy, chúng ta có thể dùng nó để tạo màu cho một số loại thực phẩm như: Kem, kẹo, nước giải khát, rượu màu, thạch rau câu, cũng như tạo màu cho các viên thuốc [10] Ngoài ra bộ phận cho màu của cây Cẩm là thân lá, do vậy có thể sử dụng quanh năm và nhuộm đủ các màu cơ bản như xanh, đỏ, tím, vàng tùy theo cách nhuộm (Hà Huy Hoàng và CS, 2014) [7]

Tuy nhiên, hiện nay đa số người dân chỉ khai thác và sử dụng loài cây này theo kinh nghiệm ở cấp hộ gia đình hoặc khai thác dựa vào tự nhiên Cho đến nay vẫn chưa có một nghiên cứu nào về khả năng sinh trưởng và biện pháp kỹ thuật thâm canh các giống cẩm nhuộm màu thực phẩm nói chung và

Cẩm tím 2 nói riêng Do đó chúng tôi đã tiến hành đề tài “Nghiên cứu khả năng sinh trưởng và năng suất của một số giống Cẩm nhuộm màu thực phẩm và biện pháp kỹ thuật cho giống Cẩm tím 2 tại tỉnh Thái Nguyên”

2 Mục đích và yêu cầu của đề tài

2.1 Mục đích

Nghiên cứu khả năng sinh trưởng của các giống Cẩm, xác định mật

độ và liều lượng đạm cho năng suất và hiệu quả kinh tế đối với cây Cẩm tím 2 (Chằm khâu) tại Thái Nguyên

2.2 Yêu cầu

- Theo dõi khả năng sinh trưởng và năng suất của các giống Cẩm thí nghiệm

- Đánh giá ảnh hưởng của mật độ và lượng phân đạm đến sinh trưởng

và năng suất đối với cây Cẩm tím 2 (Chằm khâu)

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

3.1 Ý nghĩa khoa học

- Là cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo về cây Cẩm nhuộm màu thực phẩm

- Bổ sung nguồn tài liệu tham khảo cho công tác nghiên cứu, bảo tồn lưu giữ và phát triển sản xuất cây nhuộm màu thực phẩm nói chung và cây Cẩm nói riêng

3.2 Ý nghĩa thực tiễn

- Xác định được mật độ và lượng phân bón thích hợp cho cây Cẩm tím

2 tại Thái Nguyên

- Góp phần đẩy mạnh và phát triển sản xuất cây Cẩm nhuộm màu thực phẩm

- Đa dạng hóa các sản phẩm hàng hóa từ cây trồng bản địa

- Góp phần xóa đói giảm nghèo cho bà con các dân tộc miền núi phía Bắc và phát triển kinh tế xã hội các tỉnh miền núi phía Bắc nói riêng, toàn quốc nói chung

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Cơ sở khoa học của đề tài

Thực tiễn sản xuất nông nghiệp trên thế giới cũng như trong nước đã khẳng định giống cây trồng là một trong những nhân tố quyết định đến năng suất, chất lượng và hiệu quả của sản xuất nông nghiệp Tuy nhiên, năng suất

và chất lượng cây trồng là những tính trạng số lượng, ngoài phụ thuộc vào giống chúng còn chịu ảnh hưởng rất lớn tác động của điều kiện ngoại cảnh như thời vụ, mật độ, phân bón…

Mật độ trồng có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình sinh trưởng, phát triển của cây trồng nói chung và cây cẩm nói riêng Với mục đích là thu hoạch thân

lá, do vậy mật độ sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến sinh trưởng thân lá của cây cẩm Nếu trồng quá thưa thì cây sinh trưởng tốt nhưng số lượng cây trên đơn vị diện tích ít nên năng suất không cao Nếu trồng quá dày thì số cây trên đơn vị diện tích tăng nhưng do tranh chấp dinh dưỡng và ánh sáng nên ảnh hưởng đến sinh trưởng của từng cây và ảnh hưởng đến năng suất Do đó cần xác định mât độ trồng hợp lý tạo điều kiện cho từng cây và cả quần thể sinh trưởng tốt đạt năng suất cao nhất

Phân bón là yếu tố quan trọng nhất trong thâm canh tăng năng suất cây trồng Để bón phân cho cây trồng đạt hiệu quả cao mà không gây ảnh hưởng xấu tới cây và môi trường, cần phải bón phân phù hợp với đặc điểm của từng loại cây và từng loại đất Cơ sở của việc bón phân hợp lý cho cây trồng cần được xây dựng trên cơ sở đảm bảo những yêu cầu cơ bản như cây trồng cần được cung cấp đầy đủ và kịp thời chất dinh dưỡng cần thiết để cho năng suất cao, phẩm chất tốt Không ngừng ổn định và nâng cao độ phì của đất, đem lại lợi nhuận tối đa cho người sản xuất trên cơ sở phối hợp tốt các biện pháp kỹ thuật trồng, đồng thời phải phù hợp với điều kiện và trình độ sản xuất hiện tại của người dân

1.2 Tổng quan về chất nhuộm màu thực phẩm

Phẩm màu là chất phụ gia thực phẩm được sử dụng rất nhiều trong chế biến thực phẩm, dùng để nhuộm màu cho các loại thực phẩm làm thay đổi màu sắc vốn có của thực phẩm phù hợp với nhu cầu của người sử dụng Là một trong những chỉ tiêu đánh giá chất lượng cảm quan thực phẩm và góp phần làm tăng cảm giác ngon miệng, kích thích sự thèm ăn

Phẩm nhuộm (thường gọi: Thuốc nhuộm), những hợp chất hữu cơ có màu, có khả năng nhuộm màu các vật liệu như vải, giấy, nhựa, da,… Những thức ăn có chứa phẩm màu trong danh mục được phép sử dụng làm phụ gia thực phẩm của Bộ Y tế, dưới mức giới hạn dư lượng cho phép thì không gây ảnh hưởng độc hại cho sức khoẻ người tiêu dùng Tuy nhiên nếu quá lạm dụng phẩm màu, hoặc chạy theo lợi nhuận, sử dụng các phẩm màu ngoài danh mục cho phép sử dụng để chế biến thực phẩm (đặc biệt là các phẩm màu tổng hợp) sẽ rất có hại đến sức khoẻ, có thể gây ngộ độc cấp tính và sử dụng lâu dài tích luỹ cao có thể gây hại cho sức khỏe con người Chất nhuộm màu được chia thành 3 nhóm

1.2.1 Chất màu vô cơ

Các chất màu vô cơ chỉ sử dụng hạn chế trong thực phẩm Giới hạn sử dụng các chất màu này thường thấp vì nếu ở nồng độ cao rất dễ gây ngộ độc, việc sử dụng các hợp chất màu vô cơ cần phải tuân thủ nghiêm ngặt giới hạn cho phép

Các chất màu có nguồn gốc vô cơ chủ yếu dùng để trang trí thực phẩm

Sử dụng các loại bột nhẹ để chống hiện tượng dính giữa loại thực phẩm này với thực phẩm khác ở giữa 2 bề mặt thực phẩm Fe2O3, FeO (màu đỏ) dùng

để trang trí trên bề mặt thực phẩm như mứt, bánh kẹo

1.2.2 Chất màu hữu cơ tổng hợp

Chất màu hữu cơ tổng hợp là các chất màu không tồn tại trong tự nhiên, chất màu được sản xuất bằng các phương pháp tổng hợp hóa học

Hiện nay, có nhiều chất màu hữu cơ tổng hợp, các chất màu này có nhiều tính chất khác nhau Do đó, việc sử dụng chất màu tổng hợp cần phải nghiên cứu một cách nghiêm ngặt

Các chất màu tổng hợp cần đảm bảo các yêu cầu sau: Không có độc tính, không gây ung thư, các sản phẩm chuyển hóa (nếu có) của chất màu không phải là các chất có độc tính, có tính đồng nhất cao, trong đó có 60% là chất màu nguyên chất, phần còn lại là những chất không độc, chất màu tổng hợp không được chứa các chất như crom, seleni, urani (các chất được xem là những chất gây ung thư), một vài chất thuộc nhóm carbua hydro và đa vòng (các chất này thường gây ung thư), thủy ngân, cadimi (những chất độc)

Ưu điểm của chất màu tổng hợp là bền màu, đa dạng về màu sắc (màu vàng, màu đỏ, màu xanh, màu đen ), có thể phối màu để tạo màu thích hợp với thị hiếu Có 3 phương pháp phối màu là phương pháp cơ học, phương pháp kinh nghiệm và phương pháp điện tử

Nhược điểm của chất màu tổng hợp là phần lớn các chất màu tổng hợp đều có thể gây ung thư và có tác động không tốt đối với con người nên khi sử dụng phải tuân theo sự chỉ dẫn trong tài liệu kỹ thuật Điều này đã được các nhà khoa học chứng minh từ năm 1979

Ứng dụng: Chất màu hữu cơ tổng hợp được sử dụng trong phạm vi tương đối hẹp, thường được sử dụng sản xuất bánh kẹo và sản xuất thứ nước uống không có rượu, sản xuất đồ hộp chủ yếu là đồ hộp rau quả

Theo thống kê của ủy ban hỗn hợp OMS - FAO có khoảng 160 - 180 loại phẩm màu hữu cơ tổng hợp đang được sử dụng trên thế giới Các loại phẩm màu này được chia thành 3 nhóm A, B, C

Nhóm A: Gồm các chất màu không mang tính độc và gây ngộ độc tích lũy như (amarant, vàng mặt trời, tartazin,…)

Nhóm B: Gồm 5 loại màu đòi hỏi phải nghiên cứu kỹ trước khi có quyết định sử dụng (caroten, xanh, erythrosin, indigotin, xanh lục)

Nhóm C: Gồm tất cả các loại màu hữu cơ tổng hợp khác chưa được nghiên cứu kĩ hoặc nghiên cứu chưa rõ ràng

1.2.3 Chất màu tự nhiên

Chất màu tự nhiên là các loại màu được chiết tách từ động vật, thực vật hay từ chất khoáng Hợp chất màu này dễ bị phân hủy và mất đi trong quá trình chế biến thực phẩm Vì thế, cần phải có biện pháp kĩ thuật cần thiết để giữ màu sắc tự nhiên của sản phẩm (Trịnh Đình Chính và cs, 2003) [1]

Phần lớn các chất màu thực phẩm đều có nguồn gốc từ tự nhiên không bền như các chất màu tổng hợp và chúng có mùi, vị gần giống với mùi tự nhiên của chúng Mặt khác, tuy xuất phát từ các nguồn tự nhiên như nhau nhưng thành phần của chúng cũng khác nhau Sự khác nhau phụ thuộc vào vị trí địa lí, khí hậu và điều kiện canh tác

Các chất màu tự nhiên thường gặp chủ yếu ở trong các nguyên liệu thực vật, có thể chia làm 3 nhóm chính: Chlorophyll (diệp lục hay chất màu xanh lá cây), các carotenoit (có trong lục lạp, cho quả và rau màu da cam, màu vàng và đôi khi có màu đỏ), các chất màu flavonoit (có trong các không bào, có màu đỏ, xanh và vàng)

Màu tự nhiên được phép sử dụng trên toàn thế giới Tuy vậy, việc cho phép sử dụng ở từng quốc gia cũng có sự khác nhau Các yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn màu phù hợp cho sản phẩm thực phẩm cần chú ý: màu sắc yêu cầu của sản phẩm, phù hợp với luật thực phẩm, dạng vật lí sử dụng (màu nước hay màu bột), thành phần của thực phẩm, điều kiện chế biến (nhiệt độ, thời gian chế biến), bao gói, các điều kiện bao gói (ánh sáng, nồng độ O2…), yêu cầu bảo quản và các điều kiện bảo quản

Chất màu tự nhiên dễ kiếm, giá thành rẻ, cách sử dụng không phức tạp

và không gây ra những mùi vị lạ cho sản phẩm, các chất màu thực phẩm tự nhiên còn chứa các thành phần hoạt tính sinh học khác như: Các vitamin, các

axit hữu cơ, glycozit, các chất thơm, các nguyên tố vi lượng Do vậy, khi sử dụng chất màu tự nhiên để nhuộm màu không chỉ cải thiện được hình thức bên ngoài mà còn làm tăng giá trị đinh dưỡng của thực phẩm

Nhờ những ưu điểm của các chất nhuộm màu tự nhiên, hiện nay, đã có nhiều nước trên thế giới đã chiết tách và sử dụng các chế phẩm tự nhiên trong nhuộm màu thực phẩm Trong đó cây Cẩm nhuộm màu là cây đang được sử dụng phổ biến và cho màu tự nhiên đẹp Chất màu trong cây Cẩm chủ yếu phân bố ở trong thân lá

1.3 Khái quát về cây Cẩm

1.3.1 Phân bố của cây Cẩm

Ở Việt Nam cây Cẩm có vùng phân bố tương đối rộng, phân bố rải rác

ở hầu hết các tỉnh miền núi phía Bắc nước ta như: Lạng Sơn, Tuyên Quang,

Hà Giang, Thái Nguyên, Bắc Kạn, Yên Bái, Lào Cai, Lai Châu, Hòa Bình…Hiện nay hiếm khi gặp cây Cẩm mọc hoang dại, để thuận tiện cho việc

sử dụng, mỗi hộ dân ở các địa phương nói trên chỉ trồng 1- 2 m2 ngay trong vườn nhà hoặc trên nương rẫy (Nguyễn Thị Phương Thảo và cs, 2010) [9]

1.3.2 Đặc điểm thực vật học

Cả 2 loài Cẩm đỏ và Cẩm tím đều thuộc loài peristrophe bivalvis (L)

Merr., thuộc họ Ôrô (Acanthaceae) Mọc hoang ở những nơi ẩm ướt, là cây có thân thảo, lâu năm cao khoảng 30 - 60 cm, cành non có lông về sau nhẵn, thân thường 4 cạnh, có rãnh dọc sâu Lá đơn, mọc đối, hình bầu dục hay trứng hoặc thuôn mũi giáo, thường có bớt màu trắng ở dọc gân, kích thước 2 - 10

cm x 1,2 - 3,6 cm Cụm hoa chùm ở ngọn hay nách lá, chùm ngắn, lá bắc cụm hoa thường hình trứng Đài 5 răng đều dính nhau ở nửa dưới, kích thước ngắn hơn lá bắc hoa Tràng màu tím hay hồng, phân 2 môi, môi dưới có 3 thùy cạn, ống hẹp kéo dài Nhị 2, thò ra khỏi ống tràng Bầu 2 ô, mỗi ô có 2 hoặc nhiều noãn Hàng năm cây Cẩm ra hoa vào tháng 10 - 11 (Nguyễn Thị Phương Thảo

và cs, 2010) [9]

Cẩm thuộc loại cây ưa ẩm và ưa bóng nhưng không chịu được úng, cây thường mọc ở ven rừng núi đá vôi ẩm, gần bờ suối và được trồng dưới tán các cây ăn quả, bên cạnh các nguồn nước Cây sinh trưởng mạnh vào Xuân

Hè, có hoa vào mùa Thu, Đông

1.3.3 Kỹ thuật trồng, chăm sóc và thu hoạch

Cây Cẩm sẽ sinh trưởng, phát triển và cho năng suất cao trên loại đất đáp ứng đủ các điều kiện sau:

- Đất có hàm lượng mùn cao, tơi xốp, thành phần cơ giới từ nhẹ đến trung bình, giàu dinh dưỡng

- Đất có độ ẩm cao, dễ thoát nước

- Đất có độ che bóng (chú ý là cây Cẩm sẽ tổng hợp rất ít chất màu trong điều kiện nhiệt độ cao và chiếu sáng mạnh)

Đất được cày bừa kỹ, dọn sạch cỏ và lên luống cao 20 cm, rộng 1,0 - 1,2 m Vào mùa xuân, tháng 2 - 3 chọn các cành Cẩm bánh tẻ khỏe mạnh, cắt

bỏ bớt lá để giảm bớt sự thoát hơi nước, cắt phần thân thành các đoạn hom dài khoảng 15 - 20 cm, mỗi hom có 2 - 3 mắt, sau đó đem đi trồng với khoảng cách hố cách hố 30 - 40 cm, hàng cách hàng 30 - 40 cm

Để cây sinh trưởng tốt ta nên bón lót 8 - 10 tấn phân chuồng đã ủ hoai cho 1 ha, đối với các khu vực nương rẫy, đất dốc có thể bón thêm 100 - 150

kg lân và 50 kg kali Sau khi bón lót phân chuồng, phân lân và phân kali, lấp một lớp đất mỏng rồi đặt từ 3 - 5 hom giống/ hố, lấp đất, chỉ để 1 - 2 mắt ló trên mặt đất, nén chặt gốc Sau đó tưới nước và duy trì độ ẩm của đất trong vòng 7 - 10 ngày đầu để hom ra rễ và đâm chồi mới Trong thời gian đầu, cần chú ý giữ sạch cỏ dại và thường xuyên duy trì độ ẩm Cây Cẩm có thể trồng dưới tán cây ăn quả, trồng xen với ngô, đỗ tương hay các cây rau khác

Sau khi trồng khoảng 3 - 4 tháng, có thể thu lứa 1 (vào tháng 6, tháng 7 hàng năm) Khi cây cao khoảng 40 - 50 cm có thể cắt phần cành mang lá dài

30 - 40 cm để làm nguyên liệu chiết chất màu Nếu gặp thời tiết thuận lợi và chăm sóc tốt thì có thể thu hái 2 - 3 lứa Cẩm/năm Sau mỗi lứa thu hoạch cần làm cỏ, xới xáo mặt luống, bón phân và vun gốc để cây tiếp tục sinh trưởng tốt Để lứa cắt sau có năng suất cao, lứa thu trước nên cắt cây ở độ cao cách mặt đất khoảng 10 - 15 cm Nếu chăm sóc tốt, trồng một lần cây Cẩm có thể cho thu hoạch liên tục từ 3 - 4 năm

1.3.4 Sự đa dạng di truyền của loài Cẩm

Kết quả điều tra Nguyễn Thị Phương Thảo và cộng sự năm 2010 cho thấy, tại huyện Mường Khương, tỉnh Lào Cai có gặp 4 giống Cẩm khác nhau (Cẩm đỏ, 2 giống Cẩm tím và Cẩm vàng), các giống Cẩm này đều được trồng Cây Cẩm chủ yếu được nhân giống bằng cành, hiện tại chưa phát hiện cây con

từ hạt Chúng tôi cho rằng sự đa dạng ở mức độ dưới loài của cây Cẩm về mặt khoa học là một vấn đề rất lý thú và đáng được quan tâm nghiên cứu (Nguyễn Thị Phương Thảo và cs, 2010) [12]

Tên của 4 giống Cẩm khác nhau được các dân tộc thiểu số tại Mường Khương đặt theo màu sắc của dịch chiết, dịch chiết nhuộm cho màu đỏ (Cẩm đỏ), cho màu tím (Cẩm tím), hoặc theo hoa văn trên mặt lá, theo hình dạng hay màu sắc của lá hoa:

- Cẩm đỏ

Cẩm đỏ gọi là “Chằm thủ” theo tiếng Nùng, Chằm là nhuộm, thủ là đũa, có nghĩa là cây nhuộm đũa Ngoài việc nhuộm xôi cho màu đỏ tươi, người Nùng còn dùng dịch chiết từ cây này để nhuộm đũa cho đẹp và không

bị mốc Trên phần thân non hoặc lá của cây Cẩm này có rất nhiều lông, đặc biệt là lá non, trên mặt lá không có đốm trắng

- Cẩm tím (Chằm lai)

Cẩm tím gọi là “Chằm lai” theo tiếng Nùng, lai có nghĩa là hoa Cây Cẩm này có hoa văn, vân trắng ở mặt trên của lá Lá hình trứng rộng, gốc lá

tròn, xanh nhạt và mỏng Xôi nhuộm bằng dịch chiết nước từ cành lá của cây này cho màu tím huế rất đẹp Theo kinh nghiệm của người dân địa phương thì Chằm lai có màu đậm đặc và đẹp hơn Chằm khâu

- Cẩm tím (Chằm khâu)

Một giống Cẩm tím khác được gọi là “Chằm khâu” theo tiếng Nùng, Chằm là nhuộm, khâu là gạo Giống Cẩm này có lá hình bầu dục, gốc lá tròn hay thon, xanh đậm, dầy, rất giống lá ớt Chính vì vậy mà người Tu dí gọi cây này là “chư dè” (là chư là ớt, dè là lá, có nghĩa là cây lá ớt) Cũng theo người

Tu dí Cẩm tím còn gọi là “Gú hoá”, gú là tím, hoá là hoa, có nghĩa là cây hoa tím Dịch chiết từ thân và lá cho chất nhuộm màu tím

- Cẩm vàng

Cẩm vàng có lá hình trứng, gốc lá thon, đầu lá thon nhọn, cả 2 mặt có lông rải rác, phiến lá thường nhăn nheo, đặc biệt là mép lá Dịch chiết từ thân

và lá cho chất nhuộm màu vàng xanh

1.3.5 Kinh nghiệm tách chiết chất màu từ cây cẩm của đồng bào dân tộc thiểu số

Theo kinh nghiệm lâu đời của nhân dân thì cách đơn giản nhất để sử dụng cây nhuộm màu cho thực phẩm là đun nóng với một lượng nước để chiết ra chất màu ngâm cho thực phẩm hoặc dã nát vắt lấy dịch màu Những cách này áp dụng cho quy mô nhỏ, hộ gia đình Ngoài ra qua công trình

“nghiên cứu về Cây cẩm” của Nguyễn Thị Phương Thảo, 2010 [9] đã khảo sát

về 2 cách chiết màu từ cây Cẩm tím như sau:

Cách lấy mẫu: Cành lá Cẩm tươi thu về đem loại bỏ phần cành và các

lá vàng, trộn đều trước khi cân mẫu Cân 500g lá tươi và chiết bằng nước ở các chế độ nhiệt khác nhau (chiết nóng và chiết lạnh) Mặt khác đem chính mẫu Cẩm này đi phơi hoặc sấy khô để nghiên cứu khả năng chiết chất màu từ nguyên liệu Cẩm khô

+ Quy trình chiết tách phẩm màu tím từ nguyên liệu Cẩm tươi:

Chiết nóng: Cân 500g lá Cẩm tươi, rửa sạch, đổ 1 lít nước sạch (pH = 7), đun sôi trong khoảng 20 phút, chắt dịch chiết lần 1, vắt kiệt phần nước còn lại trong lá, đổ tiếp 1 lít nước vào phần bã và đun sôi 20 phút, chắt dịch chiết lần 2 và vắt kiệt phần nước còn lại trong lá Tất cả phần dịch chiết đem lọc qua vải phin thô Dịch lọc được đem cô trên bếp cách thuỷ tới dạng cao mềm Chú ý giữ nhiệt độ của dịch chiết khi cô trong khoảng 60 - 650C Sấy cao mềm trong tủ sấy chân không, nghiền cao khô thành bột thu phẩm màu tím (PMT) Bảo quản PMT trong 2 - 3 lần túi nilon + silicagel

Chiết lạnh: Cân 500g lá Cẩm tươi, rửa sạch, giã sống, đổ 1 lít nước sạch (pH = 7), khuấy đều, chắt dịch chiết lần 1, vắt kiệt phần nước còn lại trong lá, đổ 1 lít nước vào phần bã và khuấy đều, chắt dịch chiết lần 2, vắt kiệt phần nước còn lại trong lá Tất cả phần dịch chiết đem lọc qua vải phin thô Dịch lọc được đem cô trên bếp cách thuỷ tới dạng cao mềm Chú ý giữ nhiệt

độ của dịch chiết khi cô trong khoảng 60 - 650

C Sấy cao mềm trong tủ sấy chân không, nghiền cao khô thành bột thu phẩm màu tím (PMT) Bảo quản PMT trong 2 - 3 lần túi nilon + silicagel

1.4 Tình hình nghiên cứu và sản xuất cây nhuộm màu thực phẩm trên thế giới và ở Việt Nam

1.4.1 Tình hình nghiên cứu cây nhuộm màu thực phẩm trên thế giới

Chất nhuộm màu nói chung và chất nhuộm màu thực phẩm nói riêng đã được người dân các nước trên thế giới sử dụng trong cuộc sống từ thời xa xưa Một chất màu được sử dụng cho thực phẩm nhất thiết phải hội đủ 3 tiêu chuẩn về mặt y tế của chất phụ gia thực phẩm:

• Nhuộm thực phẩm thành màu theo mục đích, phù hợp với công nghệ chế biến thực phẩm

• Không có độc tính (gồm cả độc tính cấp, bán cấp và trường diễn)

• Không là nguyên nhân hoặc tác nhân gây bệnh

Ngoài ra do yêu cầu riêng của thực phẩm, các chất nhuộm màu dùng trong lĩnh vực này không gây mùi lạ và làm thay đổi chất lượng thực phẩm Hiện nay, nghiên cứu các chất nhuộm màu thực phẩm trên thế giới được tập trung vào các hướng chủ yếu sau đây:

- Điều tra, phát hiện và nghiên cứu chiết tách các chất nhuộm màu thực phẩm từ nguyên liệu địa phương, nhưng chủ yếu từ thực vật Theo hướng nghiên cứu này nhiều chất màu đã được sản xuất và đưa vào ứng dụng như màu Tím thu từ vỏ quả Nho, màu Đỏ thu từ hoa của cây Điều nhuộm…

- Nghiên cứu bán tổng hợp chất nhuộm màu từ các hợp chất thu nhận từ thực vật Đây là hướng nghiên cứu có triển vọng, có thể sản xuất nhiều chất màu khác nhau Tuy nhiên giá thành sản phẩm cao và đòi hỏi công nghệ phức tạp

- Nghiên cứu sản xuất chất nhuộm màu thực phẩm bằng công nghệ sinh học: Đây là hướng nghiên cứu đang được triển khai ở một số nước có trình độ

kỹ thuật cao Các nhà nghiên cứu đang thử nghiệm thu nhận chất nhuộm màu

từ nuôi cấy mô một số loài thực vật (Aralia armata,…) hoặc sử dụng một số

hệ men, một số loài vi khuẩn để chuyển hóa hợp chất hữu cơ thành chất màu Tuy nhiên hướng nghiên cứu này cho tới nay chưa đạt được kết quả thực tiễn

- Tổng hợp các chất vô cơ không có độc tính Hiện nay các chất vô cơ được phép dùng cho thực phẩm mới chỉ có một số oxit sắt như: FeO(OH)XH2O sa (màu đỏ), FeO.Fe2O3 (màu đen), FeO(OH).xH2O (màu vàng)…Mặc dù vậy, xu hướng hiện nay của thế giới là hạn chế dùng các chất nhuộm màu có nguồn gốc vô cơ trong công nghiệp thực phẩm

Do những tiêu chuẩn chặt chẽ về mức độ an toàn, cho tới nay thế giới mới chỉ thừa nhận 73 hợp chất (hoặc dịch chiết, phức chất) là chất nhuộm màu cho thực phẩm

Hiện nay có một số loại cây cho chất nhuộm màu thực phẩm được trồng và khai thác với số lượng lớn ở một số nước Một vài sản phẩm trong đó

có “Cutch”, là nước chiết sấy khô của cây Acacia catechu Lượng sản xuất hàng năm trên thế giới của Cutch khoảng 6.000 - 9.000 tấn/năm trong đó lượng được xuất - nhập khẩu giữa các nước khoảng 1.500 tấn/năm Nước sản xuất chính là Ấn Độ (các nước cũng sản xuất nhưng với số lượng ít hơn là Pakistan, Bangladesh, Myanmar và Thái Lan), nước nhập khẩu chính là Pakistan Trước đây, vào những năm giữa của thập kỷ 70, hàng năm các nhà máy công nghiệp của Ấn Độ đã sử dụng tới 63.000 tấn gỗ nguyên liệu Trong thời gian từ 1988 - 1993, Ấn Độ đã xuất sang Pakistan 1.000 - 1.300 tấn/năm

Ngoài Cutch ra, còn có một số sản phẩm tự nhiên khác cũng được sản xuất và sử dụng với số lượng lớn, đó là Annatto (được lấy từ cây Điều nhuộm

- Bixa orellana) Lượng sản phẩm trên thế giới hàng năm khoảng 10.000 tấn, lượng sản phẩm tham gia mậu dịch khoảng 7.000 tấn Nước xuất khẩu chính các sản phẩm Annatto là Peru và Kenya, các nước nhập khẩu chính là Mỹ, Nhật và các nước Đông Âu

Một số cây khác được trồng để làm nguyên liệu sản xuất các chất màu thực phẩm là: Indigofera tinctoria, Tagetes erecta, Lawsonia inermis, Curcuma longa, Crocus sativus, Gardenia jasminoides, Medicago sativa, … Riêng ở vùng Andhra Pradesh của Ấn Độ các cây sau được trồng với số lượng tương đối nhiều: Bixa orellana (1.200 ha), Indigofera tinctoria (800ha), Tagetes erecta (120 ha) và Lawsonia inermis (20 ha)

Bên cạnh việc sử dụng các chất thu được bằng các chất truyền thống thì ngày nay người ta còn áp dụng các kỹ thuật hiện đại để tăng nhanh quá trình tổng hợp tự nhiên Trên thế giới trong những năm gần đây, nhiều nghiên cứu mới đã áp dụng công nghệ sinh học trong việc nâng cao sản lượng tổng hợp các chất màu tự nhiên Các phương pháp mới chủ yếu dựa vào việc nuôi cấy

tế bào các loài thực vật, vi sinh vật đã xác định là có các thành phần sắc tố được dùng trong công nghiệp thực phẩm, dược phẩm và mỹ phẩm

Phương pháp sản xuất màu đỏ hoa rum bằng nuôi trồng mô sần Hồng hoa (Carthamus tinctorius), Mitsui - Eng Shipbldg được đề xuất vào năm

1990 Màu đỏ hoa rum được điều chế bằng cách nuôi mô sần hoa rum trong môi trường kiềm, chất màu được tiết vào môi trường nuôi cấy Chất màu này

là chất màu tự nhiên, có màu sắc đẹp và ổn định

Năm 1991, Nasiru - Keshohin đã đưa ra phương pháp sản xuất màu bằng cách nuôi cấy mô của lá cây Oải Hương (Lavandula angustifolia) Nuôi

tế bào trong điều kiện có ánh sáng thì cho hiệu suất cao hơn Với phương pháp này sản phẩm được tạo ra ở dạng vảy lớn với hiệu suất cao

Năm 1995, Ajinomoto [16] đã cho ra một phương pháp điều chế màu

đỏ tự nhiên bằng cách nuôi cấy mô sần của các cây thuộc chi Aralia (loài cho kết quả tốt nhất là Aralia cordata) Chất màu này được tổng hợp trong bóng tối, chất màu được tiết ra môi trường nuôi cấy

Năm 1995, Kondo đưa ra phương pháp sản xuất anthraquinone từ một

số cây thuộc họ Cà phê (Rubiaceae) Tế bào được nuôi trong môi trường có nguồn Cacbon 1, muối vô cơ và muối Canxi (Canxi chloride hoặc Canxi nitrate) với nồng độ 5 - 90 Mm/l Lá Rubia akane được cắt thành những mảnh nhỏ và đưa vào một môi trường nuôi cấy có Ph 5,8, các muối vô cơ (3 Mm/l CaCL2), vitamin, 2,4 - D, kinetin, đường mía và thạch…Sản lượng lớn anthraquinone được sản suất ra ở nồng độ CaCL2 từ 5 - 90 mM/l

Các nghiên cứu về chất màu thực phẩm tự nhiên không chỉ được tiến hành đối với các loài thực vật mà còn được nghiên cứu đối với các tế bào vi sinh vật Một số chi được quan tâm nhiều là Aspergillus, Pseudomonas…

Năm 1997, Kasenkov O.I.[18] đưa ra một phương pháp điều chế chất nhuộm thực phẩm màu đỏ từ các nguyên liệu thực vật Theo phương pháp này các nguyên liệu thực vật phải được nghiền nát và tẩy trùng, sau đó ngâm trong môi trường lên men bởi Aspergillus, cuối cùng chúng được chọn lọc và cô

đặc Nguyên liệu thực vật là thành phần môi trường để nuôi cấy các loài thuộc chi Trichoderma (tốt nhất là Trichoderma koningi và Trichoderma longibrachiatum) Sử dụng phương pháp này môi trường được đơn giản hóa

và hiệu suất chất màu được tăng lên đáng kể Cùng sử dụng Pseudomonas để sản xuất ra các sản phẩm màu, House - Food (1991) đã chỉ ra một số dòng có thể cho ra sản phẩm với hiệu suất cao Các dòng đó là FERM BP - 2933, FERM BP - 2932 Trong dung dịch nuôi cấy Linsmaier - Skoog nếu có thêm một loại thực vật nhất định và muối sắt thì chúng có thể cho tới trên 400 ug sản phẩm/ml Chất màu ferroprimine có thể thu trực tiếp từ môi trường nuôi cấy Loài thực vật được chọn có thể thuộc các họ như: Liliaceae, Cruciferae, Polygonaceae, Leguminosae, Solanaceae và Gesneriaceae

Sử dụng các chất màu thực phẩm do có quan hệ trực tiếp đến sức khỏe

và tính mạng con người Vì vậy ở nhiều quốc gia và vùng lãnh thổ đã ban hành luật về sử dụng chất màu trong thực phẩm Trong các Bộ luật về chất màu thực phẩm, các chất màu có nguồn gốc là sắc tố thực vật (chất màu tự nhiên) được quy định ưu tiên Ví dụ: Điều 26 trong Luật sử dụng chất màu của Ấn Độ

Điều 26: Các chất màu tự nhiên được sử dụng Trừ những trường hợp được quy định cụ thể trong bộ luật này, các yếu tố màu tự nhiên cơ bản sau đây được sử dụng trong các loại thực phẩm

1 Beta-carotene

2 Beta-apo-8-carotenal

3 Axit Methylester of Beta-apo-8’ carotenoic

4 Axit Ethylester of Beta-apo-8’ carotenoic

5 Canthaxanthin

6 Chlorophyll

7 Riboflavin (Lactoflavin)

8 Caramel

9 Annatto

10 Saffron

11 Curcumin (or turmeric)

Danh mục các chất nhuộm màu thực phẩm trên thế giới được quy định chặt chẽ về Mã số và giới hạn sử dụng Theo quy định của Liên minh Châu

Âu (EU), các chất màu thực phẩm (CMTP) có mã số từ E100 đến E172 Đây

là quy chế được sử dụng rộng rãi trên thế giới Tuy nhiên, Australia và một vài nước thuộc khu vực Thái Bình Dương sử dụng hệ thống Mã số với chữ đầu là A, nhưng ít được sử dụng

Luật sử dụng chất màu thực phẩm ở Châu Âu cũng quy định rõ các sản phẩm màu được sử dụng trong chế biến thực phẩm Tuy vậy, mỗi quốc gia có thể có quy định riêng cho từng chất cụ thể Vì thế, có một số chất màu ở đây không được sử dụng trên tất cả các nước trong cộng đồng Châu Âu Trong luật sử dụng chất màu thực phẩm ở Châu Âu Các phục lục từ II - V có đưa ra chi tiết về các thực phẩm đó

Theo báo cáo trên chuyên san Proceeding of National Academy of Sciences, giới khoa học đã khám phá được cách tự nhiên tạo ra màu sắc chẳng bao giờ bị phai mờ, từ đó rút ra kỹ thuật mới dùng trong màu thực phẩm và ứng dụng nhằm tránh tiền giả từ một loại quả đặc thù ở châu Phi có màu đậm đặc và óng ánh hơn bất cứ loại vật chất sinh học nào từng được biết trước đó Cấu tạo màu ấn tượng như vậy là do cấu trúc đặc biệt bên trong mỗi tế bào của cây chứ không chỉ dựa trên sắc tố bình thường, gọi là màu cấu trúc Các nhà nghiên cứu của Đại học Cambridge (Anh) phát hiện các tế bào trong quả Pollia condensata có thành phần làm từ sợi cellulose phản xạ ánh sáng Những khoảng cách khác nhau giữa các sợi trong mỗi tế bào phản xạ những bước sóng khác nhau tạo nên màu sắc xanh biếc Màu cấu trúc từng được phát hiện

ở động vật như lông công, vỏ bọ hung và cánh bướm, nhưng chúng sử dụng những cấu trúc và vật liệu khác nhau để đạt được hiệu ứng riêng biệt Và quả Pollia condensata là trường hợp đầu tiên được phát hiện ở thực vật

Không giống như sắc tố, màu cấu trúc chẳng phai mờ theo thời gian, do cấu trúc không thể bị phá hủy dù hấp thu ánh sáng Phạm vi ứng dụng của màu cấu trúc rất rộng, từ in tiền, nhuộm màu thực phẩm, mỹ phẩm đến ứng dụng trong nhãn dán an ninh Kỹ thuật nhuộm màu của tự nhiên bằng chiết xuất từ thực vật có thể thay thế những phẩm màu dùng trong công nghiệp

Tóm lại, hiện nay nghiên cứu chất màu thực phẩm trên thế giới được quan tâm rất lớn ở nhiều quốc gia với nhiều hướng nghiên cứu mới Trong các hướng nghiên cứu đó, tìm kiếm và chiết tách chất màu từ thực vật vẫn được ưu tiên hàng đầu trong nghiên cứu

1.4.2 Tình hình nghiên cứu cây nhuộm màu thực phẩm ở Việt Nam

Nhân dân có kinh nghiệm sử dụng tài nguyên thực vật rất phong phú và

đa dạng dưới nhiều hình thức vào các mục đích khác nhau như: Làm lương thực, thực phẩm, chăm sóc sức khỏe, thẩm mỹ, làm cảnh Đặc biệt phải kể đến mục đích nhuộm màu thực phẩm, các cây dùng để nhuộm màu gồm tất cả các loài thực vật có thể dùng trực tiếp hoặc được chế biến thành các sản phẩm dùng để nhuộm màu cho các loại thực phẩm

Từ lâu, các nhà khoa học đã tiến hành chiết tách các chất nhuộm màu thực phẩm từ thực vật Tuy nhiên hiện vẫn còn phải sử dụng nhiều chất màu tổng hợp bằng con đường hóa học Khi chất màu nhuộm công nghiệp được đem vào sử dụng rộng rãi trong sinh hoạt của nhân dân thì người ta đã phát hiện ra những hạn chế của sản phẩm chất màu công nghiệp vì chúng có thể gây nên các tác dụng phụ (chúng có thể là tác nhân gây ung thư, rối loạn thần kinh, tiêu hóa hoặc ngộ độc tử vong…) (Anthony C., 2002) [17]

Hiện nay các chất nhuộm màu cho thực phẩm ở Việt Nam đều phải nhập khẩu từ nước ngoài Do yêu cầu về ATVSTP bộ y tế nước ta cho phép nhập và sử dụng chất màu thực phẩm có số lượng hạn chế

Bảng 1.1: Danh mục các chất màu thực phẩm

được phép sử dụng tại Việt Nam

1 Beta - apro - Carotenal Da cam, họ Caroten Tổng hợp

2 Beta - Carotenal (Synthetic) Da cam, họ Caroten Tổng hợp

4 Camel I – Plain Nâu, xử lý nhiệt từ đường Tổng hợp

5 Camel III - Ammonia

6 Camel IV - Ammonia sulfit

8 Azorubine (Carmoisine) Đỏ, nhóm Monoazo Tổng hợp

9 Carotenes (Natural extract) Da cam, họ Caroten Tự nhiên

10 Annotto extract Đỏ, chiết xuất từ Điều nhuộm Tự nhiên

11 Grape skinextract Tím, chiết xuất từ vỏ quả nho Tự nhiên

12 Cholorophyll Xanh, nhóm Prophirin Tự nhiên

Xanh, nhóm Prophirin Tự nhiên

17 Allura AC Đen, nhóm Biao Tổng hợp

20 Beta - apro - 8 - carotenic Da cam, họ Caroten Tổng hợp

21 Indigotin Họ Indigotin Tự nhiên

26 Iron oxide, yellow Vàng, FeO(OH).H2O Tổng hợp

29 Quinoline yellow Vàng, nhóm Quinophtalone Tổng hợp

30 Riboflavin (lactoflavin) Vàng, nhóm Iso-alloxazine Tự nhiên

31 Sunset yellow FCF Vàng, nhóm Monoazo Tổng hợp

33 Brilliant FCF Xanh, nhóm Triraymethance Tổng hợp

34 Fast Green FCF Xanh, nhóm Triraymethance Tổng hợp

Nguồn: Danh mục các chất phụ gia được sử dụng trong thực phẩm [2]

Theo Tổng cục Tiêu Chuẩn - Đo lường, Chất lượng, hiện nay tất cả các chất nhuộm màu cho thực phẩm ở Việt Nam đều phải nhập khẩu từ nước ngoài Do yêu cầu về ATVSTP, Bộ Y tế nước ta chỉ cho phép nhập và sử dụng chất màu thực phẩm với số lượng hạn chế Trong số 35 chất được phép

sử dụng cho thực phẩm ở Việt Nam mới chỉ có 10 chất được chiết xuất từ thực vật (nguyên thủy hoặc phức chất) và hoàn toàn nhập từ nước ngoài

Vì vậy trong những năm gần đây con người càng thấy được tính ưu việt của các sản phẩm tự nhiên và đã quan tâm nghiên cứu các chất nhuộm màu có nguồn gốc thực vật để sử dụng chúng nhất là trong ngành công nghiệp thực phẩm, dược phẩm, mỹ phẩm (Anthony, 2002) [16]

Chất nhuộm màu có nguồn gốc thực vật thuộc nhiều nhóm cấu trúc hóa học khác nhau, một số có thể nhìn thấy bằng trực giác, một số khác chỉ biểu hiện màu qua quá trình xử lý (thủy phân…) Do vậy, nghiên cứu các loài cây cho màu nhuộm trong hệ thực vật Việt Nam là vấn đề cần được nghiên cứu có hệ thống cả hiện tại

và lâu dài

Ở nước ta trong những năm gần đây, do khó khăn về điều kiện và phương tiện nên vấn đề này chưa được nghiên cứu nhiều Một số công trình còn sơ sài với quy mô hẹp, hầu hết các số liệu, thông tin về cây nhuộm màu thực phẩm đều trích dẫn từ tài liệu nước ngoài, nên ít có khả năng ứng dụng

Về điều tra cơ bản mang tính liệt kê các loài thực vật cho màu nhuộm mới chỉ có 2 công trình được tiến hành Lưu Đàm Cư, Trần Minh Hợi (1995) [3] đã sơ lược đánh giá các cây nhuộm màu nói chung thường gặp ở nước ta và ghi nhận ở Việt Nam có trên 200 loài cây cho chất nhuộm màu thuộc 57 chi, thuộc 28 họ Gần đây, Lưu Đàm Cư và cộng sự (2002) đã điều tra phát hiện

114 loài cây được hoặc có thể sử dụng để nhuộm màu thực phẩm ở Việt Nam Với hệ thực vật ở Việt Nam đa dạng và phong phú (ước tính có khoảng 11.000 đến 12.000 loài) Trong đó có 18 loài cho màu nhuộm xanh, 57 loài cho màu nhuộm đỏ, 6 loài cho màu nhuộm tím, 28 loài cho màu nhuộm vàng và 2 loài cho màu nhuộm đen

Người dân Việt Nam ở một số vùng đã có kinh nghiệm lâu đời trong việc sử dụng các loại cây nhuộm màu thực phẩm với các nhóm màu như: Màu xanh lá cây (lá dứa, lá bồ ngót, lá tre, mây, lá khúc,…); màu nâu (cà phê, ca cao,…); màu vàng, cam, đỏ (hạt điều, gấc, củ dền, củ nghệ, quả dành

dành); màu tím (lá cẩm, củ mỡ tím); màu đen (lá gai) (Trần Minh Tâm, 2010) Đặc biệt, có 48 loài thuộc 27 họ được bà con dân tộc miền núi phía Bắc thường dùng để nhuộm màu quần áo, thực phẩm bằng những kinh nghiệm độc đáo mang đậm bản sắc dân tộc như cây mật mông cho màu vàng; cây chàm mèo cho màu xanh lam; cây cẩm cho màu tím, màu đỏ; lá dứa và rau khúc cho màu xanh lá cây; mơ leo cho màu xanh rêu…Theo tác giả Trần Minh Tâm (2010), đến nay các nhà chế biến mới chỉ sử dụng chủ yếu các chất màu tổng hợp mà ít quan tâm, tận dụng các chất màu sẵn có trong tự nhiên Một số nghiên cứu đã được triển khai và chiết tách màu trên một số cây như cây cẩm (Nguyễn Phương Thảo và cs,, 2009), cây dứa thơm (Pandanus amaryllia Roxb) (Đào Hùng Cường & Nguyễn Thị Thanh Tú, 2010) và cây điều nhuộm (Bixa orellana L.) (Đào Hùng Cường & Phạm Thảo Thơ, 2009)…

Tuy nhiên, so với số lượng 112 loài đã được xác định, phân bố rải rác ở các vùng trong cả nước, những nghiên cứu này chưa khai thác hết được tiềm năng sẵn có trong tự nhiên ở Việt Nam Đặc biệt ở các tỉnh miền núi phía Bắc, hiện nay đa số các loài cây này chỉ được trồng theo kinh nghiệm ở cấp

hộ gia đình hoặc trồng trong tự nhiên Sơ bộ đánh giá của các nhà khoa học thuộc Viện Sinh Thái và Tài Nguyên Sinh Vật Việt Nam cho biết, có 15 loài

dễ chế biến và cho màu sắc đẹp, có độ an toàn cao Đây là tiềm năng lớn cho công nghiệp sản xuất màu nhuộm thực phẩm ở nước ta (Nguyễn Trọng Quang, 2010) Chắc chắn đây sẽ là nguồn nguyên liệu cho chất nhuộm màu

đa dạng và phong phú về chủng loại, vì đây mới là bước nghiên cứu khởi đầu

Việc thu thập, nghiên cứu và sử dụng các cây nhuộm màu bản địa ở vùng miền núi phía Bắc là cần thiết nhằm góp phần bảo tồn, phát triển nhân rộng và ứng dụng trong công nghệ thực phẩm, đảm bảo an toàn thực phẩm cho người sử dụng cũng như hiệu quả kinh tế cao cho người dân thiểu số ở vùng núi phía Bắc

Về nghiên cứu kỹ thuật và công nghệ chiết tách chất màu từ thực vật, đáng lưu ý là công trình “Xây dựng quy trình công nghệ chiết tách và tổng hợp chất màu thực phẩm” (Nguyễn Thị Thuận, 1995) [13], “Xây dựng quy trình công nghệ chiết tách cumarin từ củ nghệ” (Phạm Đình Tỵ, 2001) [15],

“Khả chiết tách chất màu thực phẩm từ cây Mật mông” (Nguyễn Thị Phương Thảo, Lưu Đàm Cư, 2003)[11] Nghiên cứu tách chiết chất màu tự nhiên từ cây cẩm trong nhuộm màu thực phẩm (Nguyễn Thị Thanh Hương, 2010) [8] Lưu Đàm Cư (2005)[5] đã tiến hành đề tài “ Nghiên cứu chiết tách một số chất màu thực phẩm từ kinh nghiệm sử dụng thực vật của đồng bào dân tộc thiểu số”, kết quả đã điều tra và xác định được thành phần của 46 loài cây nhuộm màu thực phẩm, trong đó có một số loài lần đầu tiên ghi nhận, chiết tách thành công chất màu của 3 loài cây gồm: Mật mông (Buddleja officinalis), Đậu biếc (Clitoria ternatea) và Cẩm (Peristrophe bivalvis) Lương

Hùng Tiến và cs, (2015) [14], với đề tài “ Nghiên cứu và sử dụng một số loại cây thực vật bản địa tại vùng miền núi phía Bắc ứng dụng trong nhuộm màu thực phẩm” đã xây dựng được quy trình chiết tách chất màu từ 5 loại thực vật

khác nhau đó là màu xanh từ cây Mây, màu đỏ từ Cẩm đỏ, màu tím từ Cẩm tím, màu vàng từ dành dành và màu đen từ Sau sau

Theo Nguyễn Thị Phương Thảo và cộng sự, 2010 [10] khi nghiên cứu kinh nghiệm sử dụng cây nhuộm màu của các dân tộc thiểu số tại huyện Mường Khương tỉnh Lào Cai cho thấy họ đã sử dụng 14 loài cây để nhuộm màu, trong

đó 12 loài được sử dụng nhuộm màu thực phẩm

Khi nghiên cứu sử dụng cây nhuộm màu trong cộng đồng dân tộc Tày tại

xã Vĩnh Yên, huyện Na Hang, tỉnh Tuyên Quang cho thấy họ đã sử dụng 17 loài cây để nhuộm màu, trong đó 11 loài được sử dụng nhuộm màu thực phẩm, (Nguyễn Thị Phương Thảo và cs, 2008) [12]

Kết quả điều tra thu thập tại 6 tỉnh miền núi phía Bắc là Bắc Kạn, Cao Bằng, Hà Giang, Lạng Sơn, Sơn La, Tuyên Quang cho thấy trong số các loài

cây nhuộm màu thực phẩm có đủ 5 nhóm mầu cơ bản và phụ gia chính sau: Nhóm cây cho mầu đỏ 5 loài chiếm 16,13%, mầu vàng 6 loài chiếm 19,35%, màu xanh 9 loài chiếm 29,03%, mầu đen 8 loài chiếm 25,81%, màu tím có 2 loài chiếm 6,45% và chất phụ gia (tăng khả năng liên kết của các chất màu) 1 loài chiếm 3,23% (Luân Thị Đẹp và cs, 2014) [19]

Các loài cây sử dụng trong nhuộm màu phân bố không đồng đều trên các khu vực, có một số loài gặp nhiều ở các tỉnh, được dùng phổ biến là những loài được nhắc đến trên 50% số lần phỏng vấn Đây là những loài cây chính, thường được người dân sử dụng nhiều trong thành phần cây nhuộm mầu thực phẩm, gồm 15 loài: Riềng (Alpinia officinarum), Gai (Boehmeria nivea), Mật mông hoaBuddleia officinalis), Tô mộc (vang) (Caesalpinia sappan), Trám đen (Canarium tramdeum), Nghệ đen (Curcuma aeruginosa), Nghệ vàng (Curcuma longa), Hồng có hạt (Dyospyros roxburghii), Dành dành (Gardenia augusta), Sau sau (Liquidambar formosana), Gấc (Momordica cochinchinensis), Rơm nếp hương (Oryza sativa), Dứa thơm (Pandanus amaryllifolius Roxb.), Cẩm đỏ, cẩm tím, (Peristrophe bivalvis), Gừng (Zingiber officinale) và kiến thức bản địa trong việc sử dụng các cây này (Luân Thị Đẹp và cs, 2014) [19] Trong các cây nhuộm màu đã điều tra Cẩm là cây nhuộm màu được sử dụng phổ biến nhất, do bộ phận nhuộm màu là thân lá có thể sử dụng nhuộm màu quanh năm và thuận tiện Theo Nguyễn Thị Phương Thảo và cs, 2010 [6] thì Cẩm có 4 giống khác nhau gồm Cẩm đỏ, 2 giống Cẩm tím và Cẩm vàng Tên của các giống Cẩm chủ yếu được đặt theo màu sắc của dịch chiết, dịch chiết nhuộm cho màu đỏ (Cẩm đỏ), cho màu tím (Cẩm tím), cho màu vàng (Cẩm vàng) Cho đến nay, rất ít nghiên cứu về khả năng sinh trưởng và một số biện pháp kỹ thuật đối với các giống Cẩm này

Khi nghiên cứu thời vụ trồng cây Cẩm tại Bắc Kạn, Hà Huy Hoàng và cs,

2014 [7] cho thấy trồng thời vụ tháng 3 cây Cẩm nhuộm màu đỏ và màu tím đều

có khả năng sinh trưởng tốt, chiều cao cây cao hơn, số lá, số cành cấp 1, cấp 2 nhiều hơn và đạt năng suất cao hơn các công thức còn lại (trồng từ tháng 4 - tháng 10)

Theo tác giả Luân Thị Đẹp và cộng sự, 2015, khi nghiên cứu 4 mật độ trồng (40 x 10, 40 x 20, 40 x 30 và 40 x 40) đối với Cẩm đỏ và Cẩm tím 1 cho thấy mật độ 40 x 10 cho năng suất cao nhất kể cả Cẩm đỏ và Cẩm tím

Các công trình nói trên đã thu được kết quả rất khả quan, chứng minh một cách khoa học về khả năng thực tế có thể sản xuất chất nhuộm màu thực phẩm từ nguyên liệu thực vật của nước ta Tuy nhiên các công trình mới chỉ nghiên cứu

ở một số đối tượng cụ thể, thường gắn với các nghiên cứu làm thuốc chữa bệnh,

do vậy chưa thấy hết tiềm năng các chất nhuộm màu thực phẩm trong cả hệ thực vật Hơn nữa, do tính chất đề tài các công trình tập trung nghiên cứu một số chất nhuộm màu đặc biệt (curcumin từ cây nghệ chủ yếu cung cấp cho ngành Y - Dược) nên giá thành rất cao, chưa thể đưa vào phục vụ đời sống hàng ngày của nhân dân

Có thể nói rằng các nghiên cứu về cây nhuộm màu thực phẩm hiện nay chỉ tập trung vào việc sử dụng cây nhuộm màu thực phẩm, chưa chú ý đến nghiên cứu các biện pháp kỹ thuật canh tác, bảo tồn và phát triển Do vậy, năng suất, chất lượng của cây nhuộm màu thực phẩm còn thấp, nguồn gen cây nhuộm màu thực phẩm đang bị đe dọa do khai thác quá mức bởi các cá nhân, doanh nghiệp Vì vậy, việc nghiên cứu các biện pháp kỹ thuật trồng, chăm sóc, bảo tồn và sử dụng bền vững nguồn gen cây nhuộm màu thực phẩm là cần thiết

CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Vật liệu nghiên cứu

Gồm 4 giống Cẩm nhuộm màu thực phẩm (Cẩm đỏ, 2 giống Cẩm tím

và Cẩm vàng) Cẩm tím có 2 dạng (Chằm lai và Chằm khâu), do vậy chúng tôi gọi dạng Chằm lai là Cẩm tím 1 và Chằm khâu là Cẩm tím 2

2.2 Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu khả năng sinh trưởng và năng suất của các giống Cẩm

- Nghiên cứu ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến sinh trưởng và năng suất của Cẩm tím 2 (Chằm khâu)

2.3 Địa điểm và thời gian thực hiện thí nghiệm

- Thí nghiệm được thực hiện tại phường Quán Triều, thành phố Thái Nguyên và Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên

- Đất đai: Thí nghiệm được thực hiện trênđất vườn

- Thời gian: Từ tháng 2 năm 2015 đến tháng 7 năm 2016

2.4 Phương pháp nghiên cứu

* Hom giống đạt tiêu chuẩn: Hom có ít nhất 2 mắt, không bị bệnh, không bị dập nát

+ Bón phân: Bón 10 tấn phân chuồng/ha, phân chuồng đã ủ hoai mục Bón lót toàn bộ phân chuồng và rải một ít đất lên bề mặt

* Chăm sóc và quản lý đồng ruộng:

- Làm cỏ: Thường xuyên làm sạch cỏ dại, xới xáo phá váng để cây sinh trưởng, phát triển tốt

- Tưới nước: Sau khi trồng cần tưới nước và duy trì độ ẩm của đất trong vòng 7 - 10 ngày đầu để hom ra rễ và đâm chồi mới Cây Cẩm không chịu được úng vì vậy cần tháo nước ngay khi có đợt mưa to kéo dài

+ Thu hoạch: Sau khi trồng 4 tháng khi cây cao khoảng 40 - 50 cm, thu lứa 1, sau đó tiếp tục chăm sóc 4 - 5 tháng tiếp tục thu lứa 2

- Thí nghiệm 2: Nghiên cứu ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến sinh trưởng và năng suất của Cẩm tím 2 (Chằm khâu) vụ xuân 2016 tại Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên

Thí nghiệm 2 nhân tố được thiết kế theo kiểu ô chính, ô phụ (Split-plot Design) với 3 lần nhắc lại Lượng đạm (Urê) bón là nhân tố chính gồm 5 mức (P1, P2, P3, P4, P5, P6) và mật độ trồng là nhân tố phụ gồm 2 mức (M1, M2)

Số công thức thí nghiệm 2 x 6 = 12 công thức, diện tích ô thí nghiệm 8 m2 (5 x 1,6 m), tổng số ô thí nghiệm là 36 ô, tổng diện tích thí nghiệm là 144 m2, trồng 2 hàng/ô