Nghiên cứu chất màu tự nhiên từ vỏ quả thanh long tại việt nam luận văn tốt nghiệp đại học

Thay thếcác chất màu tổng hợp bằng các chất màu có sẵn từ thực phẩm tự nhiên trongquá trình chế biến không những giúp món ăn có màu sắc hấp dẫn, gia tăng giá trịdinh dưỡng mà còn đảm bảo

Trờng đại học vinh

KHOA HOá HọC

===  ===

Nghiên cứu chất màu tự nhiên

từ vỏ quả thanh long tại Việt Nam

KHóA LUậN TốT NGHIệP ĐạI HọC

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành được luận văn này tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến T.S Nguyễn Hoa Du đã giao đề tài, hết lòng hướng dẫn, chỉ bảo truyền đạt kiến thức kinh nghiệm cho tôi trong suốt quá trình hoàn thành luận văn.

Tôi xin chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm khoa Hóa Học, Ban giám hiệu trường Đại Học Vinh, cùng các thầy cô giáo và các cán bộ phòng thí nghiệm khoa Hóa đã hết lòng giúp

đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi, cung cấp hóa chất, thiết bị và dụng cụ cho tôi hoàn thành đề tài này.

Xin chân thành cảm ơn tất cả những người thân trong gia đình và bạn bè đã động viên, giúp đỡ tạo mọi điều kiện cho tôi thực hiện và hoàn thành luận văn.

Vinh, tháng 5 năm 2011

Lê Thị Thảo

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài.

Ngày nay việc bảo vệ môi trường và an toàn thực phẩm là vấn đề quantrọng trong xu thế phát triển bền vững của toàn nhân loại Với mức sống ngàycàng được nâng cao, lượng thực phẩm chế biến sẵn tiêu thụ khá nhiều, nhất làtrong các ngày lễ, tết Tuy nhiên, cũng có khá nhiều loại thực phẩm có sử dụngphẩm màu trôi nổi trên thị trường được đưa ra tiêu thụ khắp các hàng quán, chợ,siêu thị như mứt, kẹo, bánh, rượu, nước giải khát, mực tẩm, thịt quay, tương ớt

Chất tạo màu thực phẩm hay phẩm màu là một nhóm những chất dùnglàm phụ gia cho thực phẩm, nhằm tạo hoặc cải thiện màu sắc của thực phẩm, đểtăng tính hấp dẫn của sản phẩm nhưng không có tác dụng về mặt dinh dưỡng

Có rất nhiều loại phẩm màu không rõ xuất xứ hoặc không được phép sử dụngtrong thực phẩm lại được bán tự do rất nhiều Điều đó đã dẫn đến khá nhiều vụngộ độc thực phẩm do các chất màu gây ra Phần lớn các chất màu tổng hợp đều

có thể gây ung thư và có những tác động không tốt đối với con người

Vì vậy cần thay thế chất màu tổng hợp bằng chất màu tự nhiên Thay thếcác chất màu tổng hợp bằng các chất màu có sẵn từ thực phẩm tự nhiên trongquá trình chế biến không những giúp món ăn có màu sắc hấp dẫn, gia tăng giá trịdinh dưỡng mà còn đảm bảo được an toàn thực phẩm Sở dĩ có thể nói như vậy

vì trong những chất màu thực phẩm, ngoài các thành phần chất màu riêng biệtcho từng loại màu sắc, chúng còn chứa các thành phần có hoạt tính sinh họckhác như vitamin, axit hữu cơ, glycozit, các chất thơm và các nguyên tố vilượng… Các chất màu tự nhiên phổ biến thường gặp như màu vàng cam củagấc, màu vàng của nghệ, màu tím của lá cẩm, màu nâu của cà phê, cacao, màuxanh của lá dứa hay màu đen của lá gai… Về thực chất, chúng đều là nhữngthành phần dễ trích ly, tạo được màu sắc và mùi thơm cho thực phẩm theo yêucầu của người chế biến

Trong thời gian gần đây nhiều công trình khoa học đã nghiên cứu chấtmàu tự nhiên có trong thực vật và động vật Vì vậy, để đóng góp vào việc phát

triển chất màu tự nhiên phục vụ đời sống con người chúng tôi chọn đề tài

“Nghiên cứu chất màu tự nhiên từ vỏ quả thanh long tại Việt Nam”.

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

Các kết quả thu đuợc của đề tài góp phần xây dựng các phuơng phápnghiên cứu về chất màu tự nhiên phù hợp với việc sử dụng

Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu chất màu tự nhiên ở Việt Nam, có thểrút ra nhận xét về mức độ sử dụng chất màu tự nhiên ứng dụng trong chế biếnthực phẩm từ đó đánh giá về mức độ an toàn và lợi ích của việc sử dụng chấtmàu tự nhiên trong đời sống

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN

1.1 CHẤT MÀU THỰC PHẨM.

Màu sắc đóng một vai trò quan trọng trong việc tăng cường tính hấp dẫnthẩm mỹ của các sản phẩm thực phẩm Vì vậy chất màu thực phẩm rất quantrọng trong ngành chế biến thực phẩm Chất màu thực phẩm có hai loại: chấtmàu tổng hợp hóa học và chất màu tự nhiên [8]

Do một số chu trình chế biến thực phẩm như xử lý nhiệt, thay đổi độ pH,tiếp xúc với ánh sáng và điều kiện bảo quản, nhiều sản phẩm thực phẩm bị mấtmàu sắc Trước đây, các chất tạo màu tổng hợp được sử dụng để chống mất màu

và làm đa dạng các sản phẩm thực phẩm Nhưng một số chất tạo màu tổng hợpnhư tartrazine (E102) và sudan đỏ đã được sử dụng từ lâu trong ngành côngnghiệp thực phẩm gần đây lại được ghi nhận là có hại cho sức khỏe Mặc dù cácphản ứng phụ của một số chất tạo màu tổng hợp vẫn còn gây tranh cãi, nhưngđiều này tiếp tục cảnh báo cho người tiêu dùng về sự an toàn của các chất tạomàu tổng hợp Thêm vào đó, các quy định của chính phủ cũng là một lý dokhiến các ngành công nghiệp thực phẩm phải tìm kiếm các chất tạo màu thay thếchất tạo màu tổng hợp bằng chất tạo màu tự nhiên an toàn cho sức khỏe conngười và không gây tác dụng phụ [15]

1.1.1 CHẤT MÀU TỔNG HỢP HOÁ HỌC [8] [10]

Chất màu tổng hợp hóa học là chất màu được được hình thành tổng hợp từcác phản ứng hóa học như amaranth (đỏ), brilliant bule (xanh), sunset yellow(vàng cam), tartazine (vàng chanh)

* Ưu điểm:

- Các màu tổng hợp thường đạt độ màu cao, với một lượng nhỏ đã chomàu đạt yêu cầu đặt ra

- Đa dạng về màu sắc: màu vàng, màu đỏ, màu xanh, màu tím, màu đen…

- Có thể tạo màu với thị hiếu Có 3 phương pháp phối màu:

+ Phương pháp cơ học

+ Phương pháp kinh nghiệm

+ Phương pháp điện tử

* Nhược điểm:

Phần lớn các chất màu tổng hợp đều có thể gây ung thư, chúng có thể gâyngộ độc cơ thể nếu không dùng loại nguyên chất hoặc ở liều lượng cao hơn mứccho phép

* Một số chất màu tổng hợp được sử dụng:

Nhóm chất màu vàng:

+ Tatrazin: là dẫn xuất của axit pyrazol cacbonxylic, có màu vàng chanh, dùng

để sản xuất bánh kẹo, thực phẩm tráng miệng, mứt, rượu, trứng cá muối, tôm, vỏngoài phomat, vỏ ngoài thịt chín

Liều dùng: 7,5 mg/kg khối lượng cơ thể

+ Quinolein vàng: là muối natri của axit monosulphonic và disulphonic của

quinophtalein và quinolyindanedion, có màu vàng, được dùng trong sản xuấtbánh kẹo, thực phẩm tráng miệng, mứt, rượu, trứng cá muối, tôm, vỏ ngoàiphomat, vỏ ngoài thịt chín

Liều dùng 2,5 mg/kg khối lượng cơ thể

+ Vàng da cam S: là muối natri của axit naphtol-sunphonic, có màu vàng da

cam, dùng để sản xuất bánh kẹo, thực phẩm tráng miệng, mứt, rượu, trứng cámuối, tôm, vỏ ngoài phomat, vỏ ngoài thịt chín

Liều dùng 0,5 mg/kg khối lượng cơ thể

Nhóm chất màu đỏ:

+ Azorubin: là muối natri của axit naphtol-sunphonic, có màu đỏ Chất màu này

còn được sử dụng trong công nghiệp nhuộm và in Được dùng trong sản xuấtmứt kẹo, siro, nước giải khát

Liều dùng 0,5 mg/kg khối lượng cơ thể

+ Đỏ rệp: là muối của 3 nguyên tử natri của axit naphtol-disunphonic, có màu

đỏ giống màu đỏ của axit cacminic (chất màu tự nhiên) Được dùng trong sảnxuất bánh kẹo, thực phẩm tráng miệng, mứt, rượu, trứng cá muối, tôm, vỏ ngoàiphomat, vỏ ngoài thịt chín

Liều dùng 0,75 mg/kg khối lượng cơ thể

+ Amaran: là muối của 3 nguyên tử natri của axit naphtol-disunphonic, có màu

đỏ boóc đô Được dùng trong sản xuất trứng cá muối, nước quả, rượu nho

Liều dùng 0,75 mg/kg khối lượng cơ thể.

+ Eitrozin: là muối của tectra-iodo-fluoresxin, có màu đỏ, được dùng trong sản

xuất bánh kẹo, thực phẩm tráng miệng, mứt, rượu, trứng cá muối, tôm, vỏ ngoàiphomat, vỏ ngoài thịt chín

Liều dùng 2,5 mg/kg khối lượng cơ thể

Nhóm chất màu xanh:

+ Màu xanh lợ V: là muối canxi của dẫn xuất triphenylmetan, có màu xanh

nhạt, được dùng trong sản xuất bánh kẹo, thực phẩm tráng miệng, mứt, rượu,trứng cá muối, tôm, vỏ ngoài phomat, vỏ ngoài thịt chín

Liều dùng 2,5 mg/kg khối lượng cơ thể

+ Indigocacmin: là muối natri của axit indigotin disunphonic, có màu xanh lam,

Liều dùng 5 mg/kg khối lượng cơ thể

+ Xanh lơ sang FCF: có công thức C37H34N2Na2O9S3, là chất có màu xanh lơ,được dùng ở các nước Canada, Anh và Mĩ có các sản phẩm bánh kẹo, siro và đồhộp

+ Xanh lục sang BS: là muối natri của dẫn xuất fusinic, có màu xanh lục sáng,

thường được dùng hỗn hợp với các màu xanh khác để tạo màu xanh lục, đượcdùng trong sản xuất quả ngâm đường, sirô, nước giải khát, rượu

Liều dùng 5,0 mg/kg khối lượng cơ thể

Nhóm chất màu đen

+ Màu đen sáng BN: là muối 4 natri tectrasulphonic, có màu đen sáng được

dùng trong sản xuất bánh kẹo, thực phẩm tráng miệng, mứt, rượu, trứng cámuối, tôm, vỏ ngoài phomat, vỏ ngoài thịt chín

Liều dùng 1,0 mg/kg khối lượng cơ thể

* Tính độc hại của chất màu tổng hơp: tất cả các chất màu tổng hợp đều độc

hại với sức khỏe con người nên khi sử dụng phải tuân theo sự chỉ dẫn trong tàiliệu kỹ thuật

STT Tên chất màu Sử dụng Liều dùng mg/kg thể trọng

1 Cacbonat canxi Ít dùng Không hạn chế

2 Bioxyt titan Ít dùng Chưa có

3 Oxyt sắt Mứt và bánh kẹo 0,5

4 Oxyt nhôm Mứt và bánh kẹo 0,5

5 Vàng Mứt và bánh kẹo 0,5

6 Bạc Mứt và bánh kẹo 0,5

7 Chất màu rubi Vỏ phomat 0,5

Ngoài ra còn có một số chất màu có nguồn gốc vô cơ chủ yếu dùng đểtrang trí thực phẩm Sau đây là bảng thống kê một số chất màu vô cơ thườngđược sử dụng:

Bảng 1 Một số chất màu vô cơ thường được sử dụng.

1.1.2 CHẤT MÀU TỰ NHIÊN [4], [5], [9], [13], [14], [17], [18]

1.1.2.1 Định nghĩa.

Chất màu tự nhiên là các chất màu được chiết xuất hoặc được chế biến từcác nguyên liệu hữu cơ (thực vật, động vật) sẵn có trong tự nhiên Ví dụ:carotene tự nhiên được chiết xuất từ các loại rau quả có màu vàng, đỏ; curcuminđược chiết xuất từ củ nghệ; anthocyanin được chiết xuất từ quả dâu, bắp cảitím…

1.1.2.2 Phân loại.

Các chất màu tự nhiên thường gặp chủ yếu trong thực vật, có thể chia làm

ba nhóm chính:

- Chlorophyll là diệp lục hay chất màu xanh lá cây

- Carotenoid có trong các loại rau quả có màu da cam, vàng, đôi khi là màu đỏ

- Flavonoid có trong không bào, các thực vật có màu đỏ, xanh, vàng

1.1.2.2.1) Chlorophyll.

Chlorophyll là chất tạo nên màu xanh của thực vật, còn gọi là hạt diệp lục,đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong quá trình quang hợp Chlorophyll khôngnhững cho màu xanh mà còn che mờ các chất màu khác Hàm lượng chlorophylltrong cây xanh chiếm 1% chất khô

Chlorophyll hấp thu mạnh ánh sáng xanh dương, đỏ Do đó, màu của các

mô chứa chất diệp lục giống màu của lá cây

Chlorophyll có hai dạng:

- Chlorophyll a có công thức là C55H72O5N4Mg

- Chlorophyll b có công thức là C55H70O6N4Mg có màu nhạt hơn chlorophyll a

Tỷ lệ chlorophyll a và chlorophyll b trong thực vật là 3:1

Trong cơ thể sống, chlorophyll tạo phức với polypeptide Phức này liênkết với carotene và tocopherol (vitamin E) Carotenoid và tocopherol có chứcnăng giữ năng lượng hoạt hóa chlorophyll và oxy đơn phân tử Tác dụng chủyếu của chlorophyll là phân tách nước, một số hợp chất vô cơ đơn giản mà thựcvật hút từ đất, tạo ra hiđro, oxi, hình thành ATP là nguồn năng lượng quan trọngcủa sinh vật và NADPT, là nguyên liệu để tạo ra chất đạm, dinh dưỡng cho thựcvật

Chlorophyll được chiết xuất dễ dàng từ các loại lá cây như: cỏ linh lăng,

lá dâu, rau spinach, rau mùi tây (Parley), rau cải xoong, tỏi tây, vỏ bí đao, từnhiều loại tảo, thậm chí từ phân tằm bằng các loại dung môi thích hợp

Hiện nay, có hơn 75% các chế phẩm từ chlorophyll được sử dụng trongthực phẩm, dược phẩm, mỹ phẩm Trong thực phẩm, các sản phẩm từchlorophyll được dùng cho bánh kẹo, súp, sốt, các sản phẩm trái cây, các sảnphẩm sữa, rau muối chua và nước chấm, mứt, thức uống và thức ăn thú kiểng

1.1.2.2.2) Carotenoid.

Carotenoid là một dạng chất màu tự nhiên tan trong dầu, phổ biến trongđộng - thực vật Chúng giúp tạo màu đỏ, vàng, cam cho nhiều loại thực vật, tráicây, hoa quả, và một số loài động vật như: chim, cá, côn trùng và động vật giápxác Carotenoid cũng tồn tại tự nhiên trong hạt diệp lục và thể nhiễm sắc của câycối, và trong một vài thực vật quang hợp khác như: tảo, một số loại nấm (nấmmen, nấm mốc), và một vài loại vi khuẩn (quang hợp và không quang hợp)

Theo một báo cáo trong ấn phẩm hồ sơ y học nội khoa, hàm lượng chấtchống oxi hóa alpha-carotene cao đồng nghĩa với giảm nguy cơ dẫn đến cái chếttrước tuổi 14 Sự phá hủy do oxy gây ra đối với ADN, protein và chất béo có thể

đóng một vai trò trong quá trình phát triển các loại bệnh mãn tính như bệnh tim

và ung thư Các chất carotenoid bao gồm: beta-carotene, alpha-carotene vàlycopene, được sản sinh từ thực vật và các vi sinh vật, hoạt động như chất chốngoxy hóa, sẽ vô hiệu hóa những tổn hại này

Carotenoid có trong: rau ngót, rau đay, gấc, bí ngô, ớt, xoài, hồng đỏ…

1.1.2.2.3) Flavonoid.

Các flavonoid được khám phá bởi một trong những nhà sinh hóa nổi tiếngnhất của thế kỷ 20: Albert Szent-Gyorgyi (1893- 1986) Ông nhận giải Nobelnăm 1937 với những khám phá quan trọng về các dặc tính của vitamin C vàflavonoid

Flavonoid là một trong những nhóm hợp chất phân bố rộng nhất trongthiên nhiên, ước tính đã có khoảng 2000 flavonoid đã biết rõ cấu trúc (Harbone,1975) Flavonoid đặc trưng cho thực vật bậc cao, cùng với acid hydroxinamic vàlignin trong cây Flavonoid có ở hầu hết các bộ phận của cây: hoa, quả, lá, gốc,rễ… và trong các tế bào Flavonoid tham gia vào sự tạo màu sắc của cây, nhất làhoa; đây là một trong những chức năng sinh lý quan trọng của flavonoid đối vớicây cỏ

Flavonoid có trong một số loại rau quả như: cam, quýt, vỏ và hạt nho, đậunành… Flavonoid là chất glucozit làm cho rau và hoa có màu vàng và da cam.Khi flavonol bị thủy phân cho agglucon màu vàng Các glucozit nhóm flavonolrất nhiều nhưng thường gặp là những agglucon dẫn xuất sau: kempherol,quercetin, mirixetin

+ Astrgalin là 3- glucozit của kempherol, có trong hoa tử vân anh, hoa dẻ

ngựa, trong lá chè và trong hoa hồng

+ Quercetin: có trong vỏ sò, lá chè, táo, nho, thuốc lá.

+ Rutin là 3- gramnoglucozit của quercetin, rất thường gặp trong cây, ứng

dụng trong y học làm thuốc bổ mao mạch

* Tính chất:

+ Các flavonol đều tan trong nước, cường độ phụ thuộc vào vị trí nhóm

-OH, có màu xanh nhất khi –OH ở vị trí ortho

+ Flavonol tương tác với Fe cho phức màu xanh lá cây, sau chuyển sangmàu nâu, phản ứng này thường xảy ra khi gia nhiệt rau quả trong thiết bị bằngFe.

+ Flavonol cho phức màu vàng xám với chì acetate Trong môi trườngkiềm, phức này dễ bị oxy hóa và sau đó ngưng tụ tạo thành sản phẩm màu đỏ

* Cấu tạo:

Hình 1 Phân tử Flavonoid

Flavonoid là hợp chất polyphenol gồm 15 nguyên tử cacbon, hai vòngbenzen được liên kết với nhau bởi mạch thẳng 3 cacbon, còn gọi là cấu trúc kiểuC6 – C3 – C6 Cấu trúc có thể là vòng kín hoặc hở Tại các vòng có đính mộthoặc nhiều nhóm hiđroxyl tự do hoặc đã thay thế một phần; vì vậy về bản chấtchúng là các polyphenol có tính acid Các polyphenol có thể phản ứng lẫn nhauqua các nhóm hiđroxyl để tạo thành các phân tử phức tạp hơn hoặc có thể liênkết với các hợp chất khác trong cây như: oza (dạng glycozit), hoặc protene

Trong đa số trường hợp thì mạch 3 cacbon đóng vòng với vòng A và tạonên dị vòng có oxi C Phần lớn các flavonoid có thể xem là các dẫn xuất có gốcphenyl là các nhân trên Đánh số thứ tự từ dị vòng số 1 đến dị tố oxi rồi tiếp đếnvòng A, vòng B đánh số phụ Trong trường hợp không có vòng C (tức mạch 3cacbon hở)

Flavonoid bao gồm các loại phổ biến sau:

1.1.2.2.3.1 Anthocyamin: là hợp chất màu hữu cơ thiên nhiên có màu từ đỏ đến

tím, có mặt ở nhiều rau quả như: quả dâu, trong cây việt quất, cây mâm xôi, nhođen, nho đỏ… Ngoài việc cho màu sắc đẹp anthocyamin còn là một vị thuốc cổtruyền rất quý, nó giúp cơ thể chữa và chống một số bệnh như chống ung thư,

chống viêm và là một chất oxi hóa mạnh mẽ có tác dụng tốt nhất đối với sứckhỏe.

1.1.2.2.3.2 Curcumin: là thành phần chính của curcuminoit – một chất trong củnghệ Curcumin có màu vàng đậm và được dùng để tạo màu cho thực phẩm nhưmột chất phụ gia, được biết tới với tên gọi E100

Theo nghiên cứu cũng cho thấy curcumin có tính chất chống ung thưchống oxi hóa, chống viêm khớp, chống thoái hóa, chống thiếu máu cục bộ vàkháng viêm Khả năng kháng viêm có thể là do sự ngăn chặn tổng hợp sinh họccủa eicosanoit Curcumin làm vô hiệu hóa tế bào ung thư và ngăn chặn hìnhthành các tế bào ung thư mới Curcumin giúp cơ thể phòng ngừa và chống ungthư Curcumin là một chất có triển vọng lớn trong điều trị viêm gan B, C vànhiễm HIV

Rất nhiều bằng chứng cho thấy curcumin phát triển chức năng tinh thần,một điều tra trên 1010 người châu Á ăn bột cari vàng ở độ tuổi 60-93 cho thấynhững người ăn ít nhất 1 lần trong 6 tháng cho kết quả MMSE cao hơn so vớinhững người không ăn Theo quan điểm của các nhà khoa học, và một con số rấtlớn các nghiên cứu cho thấy curcumin có tác dụng tốt cho não, các notron, giảmstress, trầm cảm, trạng thái lo âu

1.1.2.2.3.3 Betalain:

Hình 2 Cấu trúc hóa học của Betanin.

Betalain là một lớp chất có màu đỏ, màu vàng Nó nằm trong không bàocủa tế bào thực vật, nó có ở bất kỳ phần nào của thực vật: trên cánh hoa, thâncây, rễ cây và quả Betalain bao gồm các sắc tố chống oxi hóa cao được tìm thấylần đầu tiên trong củ cải đường Trong tự nhiên betalain được phân bố trong cácloài thực vật Caryophylalles, củ cải đỏ (Chenopodaceae) và một số loại nấm nhưnấm tán (Amanita muscaria) Một số loại betalain ăn được như củ cải đường đỏ

và vàng (Beta vulgaris L sp, vulgaris Chenopodiaceae), củ cải Thụy Sĩ (Betavulgaris L sp cicla, Chenopodiaceae), hạt hoặc lá rau dền (Amaranthus sp,Amaranthaceae) và trái cây xương rồng (Cactaceae) Betalain là một lớp các săc

tố tự nhiên bao gồm betaxanthins và betacyanins

+ Betacyanins: bao gồm các sắc tố từ đỏ đến tím Các loại rau quả chứa

nhiều betacyamins như: củ cải đường, rau dền, quả lê gai, hoa của cây xương rồng mammirallia, vỏ thanh long,

+ Betaxanthins: bao gồm các sắc tố từ vàng đến da cam

1.2 QUẢ THANH LONG [11]

1.2.1 GIỚI THIỆU VỀ QUẢ THANH LONG.

Thanh long - một loài cây được trồng để lấy quả, là tên của một vài chicủa họ xương rồng Người ta cho rằng nó có nguồn gốc từ Trung và Nam Mỹ

Nó cũng được trồng ở các nước như Trung Quốc, Đài Loan và trong khu vực

Đông Nam Á như Việt Nam, Malaysia, Thái Lan, Philippines Việc trồng loạithanh long ruột trắng vỏ đỏ hay hồng ở Thái Lan, Trung Quốc, Đài Loan,Philippines… là lấy giống từ Bình Thuận, Việt Nam và hiện nay (năm 2005)mới chỉ trong giai đoạn bắt đầu

Quả của nó có ba dạng, tất cả đều có vỏ giống như da và có một chút lá.Chúng có tên gọi khoa học như sau:

+ Hylocereus undatu s : thuộc chi Hylocereus, ruột trắng với vỏ hồng hayđỏ

+ Hylocereus polyrhizus : thuộc chi Hylocereus, ruột đỏ với vỏ hồng hayđỏ

+ Hylocereus megalanthus: trước đây được coi là thuộc chi Selenicereus,ruột trắng với vỏ vàng.

Các hạt giống như hạt vừng đen nằm lẫn lộn trong ruột Lớp cùi thịt trongruột thường được ăn ở dạng quả tươi, có mùi vị thơm dịu, ngọt vừa phải và ít

calo Hương vị của nó đôi khi giống như hương vị của quả kiwi (Actinidiadeliciosa) Quả có thể chế biến thành nước quả hay rượu vang; hoa có thể ănđược hay ngâm vào nước giống như chè Mặc dù các hạt bé tí xíu của chúngđược ăn cùng với thịt của ruột quả nhưng chúng không bị tiêu hóa

* Các loại thanh long:

Hình 3 Quả thanh long ruột đỏ Hylocereus polyrhizus

Hình 4 Quả thanh long Hylocereus polyrhizus ruột màu tím

Hình 5 Quả thanh long ruột trắng, vỏ vàng Hylocereus megalanthus

Loại thanh long ruột đỏ, vỏ hồng lấy giống từ Đài Loan năm 1988, hiệnnay mới trồng thử nghiệm tại Lạng Sơn và Phủ Quỳ (tỉnh Nghệ An) Loại thanhlong ruột trắng vỏ hồng hay đỏ được trồng rộng rãi ở các tỉnh như Bình Thuận,

Long An, Tiền Giang v.v

Cây thanh long thuộc họ xương rồng, nguồn gốc ở vùng nhiệt đới Trung

Mỹ, mọc nhiều nhất ở Nicaragoa Cây leo, bò trên choái, có rễ khí sinh, bám vàocác cây to hoặc trên bờ tường Hoa giống hoa quỳnh Quả to hình trái xoan,nặng bình quân 200-300 gam Có quả to, nặng 500 gam, vỏ màu tím đỏ Thịtquả trắng có nhiều hạt đen li ti như vừng đen, ăn được cả thịt quả và hạt Quảthanh long có vị ngọt, mát, mềm, hơi chua, có chất bổ máu

Ở Việt Nam, cây thanh long được trồng nhiều ở các tỉnh duyên hải NamTrung Bộ, có giá trị xuất khẩu Thanh long cũng đã được trồng ở Phủ Quỳ(Nghệ An) cho kết quả tốt Cây sống được trên đất khô cằn Năng suất bình

quân 10 tấn quả/ha Quả thanh long được xuất khẩu sang nhiều nước trong khuvực đã cho giá trị kinh tế cao (50 USD).

1.2.2 NHỮNG CÔNG DỤNG VÀ GIÁ TRỊ SỬ DỤNG CỦA QUẢ THANH LONG.

* Giá trị dinh dưỡng trong 100 g quả thanh long (trong đó có 55 g ăn được) như sau:

+ Axit ascorbic (Vitamin C) 4–25 mg

+ Các giá trị nêu trên có thể thay đổi theo giống và điều kiện trồng trọt

Thành phần axit béo của hai giống thanh long:

Bảng 2 Thành phần axit béo của hai giống thanh long.

Hylocereus polyrhizus(thanh long ruột đỏ)

Hylocereus undatus(thanh long ruột trắng, vỏ đỏ)Axit myristic 0,2% 0,3%

Axit palmitic 17,9% 17,1%

* Giá trị của vỏ quả thanh long [15]

Quả thanh long là một trong những thực phẩm độc đáo có màu sắc vàhình dạng quả rất đẹp ở nước ta Việc nghiên cứu khai thác, chiết xuất màu đỏ tựnhiên từ vỏ quả thanh long sẽ góp phần vào việc sản xuất các chất màu tự nhiêntrong kỹ thuật chế biến và bảo quản thực phẩm, đảm bảo an toàn sử dụng phẩmmàu thực phẩm, đồng thời phát huy việc tận dụng phế phụ liệu thực phẩm phục

Củ cải đường là cây trồng dùng để khai thác betalain với giá trị thươngmại lớn Nó được cho phép sử dụng là phụ gia trong trong công nghiệp thựcphẩm Betalain thu được từ củ cải đường đỏ được miễn không cần cấp giấychứng nhận hàng loạt Đến nay, nó được sử dụng rộng rãi như là chất tạo màu tựnhiên trong ngành công nghiệp thực phẩm, đặc biệt là cho kem và sữa chua Tuynhiên, sắc tố từ củ cải đường có một số hạn chế lớn, do mùi khó chịu của nó gây

ra bởi geosmin khiến một số người tiêu dùng không ưa chuộng Hầu hết các sắc

tố tự nhiên đều không ổn định và điều này đã hạn chế ứng dụng của nó đặc biệt

là trong ngành thực phẩm dùng xử lý nhiệt Betalain đã được ghi nhận là nhạycảm với nhiệt, pH, độ ẩm, ánh sáng và oxi Vì vậy, sắc tố này chỉ phù hợp khicho thêm vào trong các loại thức ăn có hạn sử dụng ngắn Các chất tạo màu tự

nhiên thay thế với sự ổn định cao hơn đối với các yếu tố nói trên thực sự cầnthiết cho ngành công nghiệp thực phẩm Một số báo cáo nhận định quả thanhlong và cây Amaranthaceae là nguồn tiềm năng của chất tạo màu thức ăn tựnhiên đã mở rộng cửa cho các nguồn thay thế betalain từ củ cải đỏ Thanh longtím được biết đến như thanh long đỏ tại Malaysia, vỏ của nó có màu đỏ phaxanh nhạt Bản báo cáo nói rằng lượng vitamin C trong nó tăng lên tới một phầntrăm thể hiện một quan sát đầy hứa hẹn trong việc ổn định các sắc tố Do đó,việc chiết xuất betalain từ thanh long tím hoặc thanh long đỏ để thay thế chobetalain từ củ cải đường đỏ là hoàn toàn có khả năng

CHƯƠNG II: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 2.1 THIẾT BỊ, DỤNG CỤ, HÓA CHẤT.

2.1.1 THIẾT BỊ, DỤNG CỤ.

1 Máy đo UV-Vis

2 Cân phân tích điện tử

Lấy 190 ml etanol tuyệt đối và 10 ml nước cất hai lần vào bình định mức

250 ml rồi lắc đều Ta thu được etanol 95o

2.1.3.2) Pha chế etanol 85 o

Lấy 170 ml etanol tuyệt đối và 30 ml nước cất hai lần vào bình định mức

250 ml rồi lắc đều Ta thu được etanol 85o

2.1.3.3) Pha chế hệ dung môi etanol 85 o – HCl

Trộn lẫn 100ml dung dịch etanol 85o – HCl và 5ml HCl 0,02M

2.1.3.4) Pha chế hệ dung môi etanol 95 o – HCl

Trộn lẫn 100ml dung dịch etanol 95o – HCl và 5ml HCl 0,02M

2.1.3.5) Pha chế dịch chiết ở các nồng độ pH nghiên cứu.

Để pha chế dịch chiết ở các nồng độ pH nghiên cứu ta sử dụng máy đo

pH Ta lấy 6ml dịch chiết thu được từ quá trình chiết tách để pha thành các dung

dịch có pH cần thiết với cùng nồng độ chất màu sau đó định mức đến cùng thểtích là 10ml.

2.2.3 Chuẩn bị mẫu.

Đầu tiên thanh long được tách lấy phần vỏ để nghiên cứu Cắt nhỏ vỏ và trộn đều cho vào hộp bảo quản ở ngăn đá của tủ lạnh với nhiệt độ khoảng -10oC

để dùng dần cho các thí nghiệm

Hình 6 Mẫu đã được làm sạch

2.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.3.1 XÁC ĐỊNH BETACININ TRONG MẪU [16]

Dịch chiết thu được trong mỗi thí nghiệm, sau khi đo mật độ quang đượcdùng để tính lượng betalain có trong mẫu theo công thức hóa học sau ( Herbach

et at, 2007)

l

DF MW

A mgL

( 1 (I)

Trong đó:

A: Mật độ quang

DF: Hệ số pha loãng

MW: Khối lượng phân tử của betalain = 550 gmol-1

ε: Hệ số hấp thụ mol = 60000 (L/ mol.cm) trong H2O

l: Chiều dày của cuvet = 1 cm

2.3.2 PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC - CHIẾT TÁCH VÀ LÀM SẠCH BETACYANIN.

Thanh long được đồng nhất với dung môi theo tỷ lệ 1:2 bằng máy nghiềntrong 15 phút Hỗn hợp thu được đem siêu âm 15 phút, lọc hút chân không tathu được dịch chiết, sau đó ly tâm dịch chiết ở 3500 vòng trong 40 phút để loại

bỏ kết tủa Thu được dịch chiết cho vào bình định mức bảo quản ở nhiệt độ 4oC

để dùng cho quá trình nghiên cứu tiếp theo Ta lấy dịch chiết đem đo UV-Vis đểxác định hàm lượng chất màu

Xay mẫu với dung

Quy trình phân tích như sau:

CHƯƠNG III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Hầu hết các sắc tố tự nhiên đều không ổn định và không bền màu Điềunày đã hạn chế ứng dụng của nó đặc biệt là trong ngành thực phẩm dùng xử lýnhiệt Betalain đã được ghi nhận là chất nhạy cảm với nhiệt độ, pH, độ ẩm, ánhsáng và oxi Mặt khác, khả năng chiết tách betalain còn phụ thuộc vào các hệdung môi khác nhau Sau đây là những nghiên cứu về khả năng chiết tách và cácđiều kiện bảo quản chất màu betalain để tìm ra những điều kiện tốt nhất cho việc

sử dụng chất màu betalain trong lĩnh vực công nghiệp thực phẩm

3.1 KHẢO SÁT PHỔ HẤP THỤ UV-VIS CỦA DỊCH CHIẾT CHẤT MÀU TỪ VỎ THANH LONG

Các chất chiết xuất từ nước quả thanh long tươi được ghi phổ hấp thụUV-VIS trong khoảng bước sóng từ 200nm đến 900nm Chiết xuất từ thanh long

đỏ có một peack ở 539nm chỉ ra sự hiện diện của nhóm chất betalain tím đỏthuộc loại betacyanin (hình 23) Các đỉnh hấp thụ ở 539nm là do hai nguyên tửcacbon chiral ở vị trí C-2 và C-15 Mặt khác, ở các loại nước chiết xuất từ thanhlong đỏ mà thiếu betaxanthin thì lại không nhận thấy đỉnh hấp thụ giữa 470 -480nm đặc trưng cho betaxanthin Kết quả này chỉ ra rằng các hợp chất tạo nênmàu tím của hoa quả là betacyanin

3.2 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HỆ DUNG MÔI ĐẾN KHẢ NĂNG CHIẾT TÁCH CHẤT MÀU BETACYANIN TỪ VỎ QUẢ THANH LONG.

3.2.1 ĐẶT VẤN ĐỀ.

Qua nhiều nghiên cứu cho rằng với mỗi dung môi khác nhau thì khả năngchiết tách không giống nhau, tuy có nhiều phương pháp chiết tách betalain từrau quả nhưng chưa có một kết luận cụ thể khẳng định loại dung môi nào là tốtnhất cho một quy trình chiết tách Trong vỏ quả thanh long, betacyanin đượcphân bố ở tế bào, với bản chất là một hợp chất thiên nhiên khá phân cực,betacyanin hòa tan trong dung môi phân cực

Vì vậy, để chọn được hệ dung môi tốt cho khả năng chiết tách chất màubetacyanin từ vỏ quả thanh long có độ màu cao, trong nghiên cứu này chúng tôitiến hành chiết trong các hệ dung môi sau:

Sau khi chiết tách và làm sạch betacyanin trong các hệ dung môi trên, tiếnhành đo mật độ quang A với hệ số pha loãng là 6, áp dụng công thức (I) thuđược kết quả hàm lượng betacyanin ở bảng 3 và biểu diễn trên hình 7.

Bảng 3 Ảnh hưởng của dung môi đến hàm lượng betacyanin.

Dung môi

Chỉ số

Nước (1)

Etanol

95o(2)

Etanol

95o – HCl (3)

Etanol

85o – HCl (4)

Etanol

85o(5)

Etanol

75o(6)Mật độ quang

(A) 0,482 0,640 0,600 0,701 0,739 0,689Hàm lượng SC

(mgL-1) 26,510 35,200 33,000 38,555 40,645 37,895Màu cảm nhận

bằng mắt

Đỏhồng Đỏ đậm Đỏ đậm Đỏ đậm Đỏ đậm

Đỏđậm

SC (mg/L)

Hình 7 Khảo sát khả năng chiết chất màu từ vỏ thanh long

Từ kết quả thu nhận được ở bảng 3, hình 7 chúng tôi nhận thấy rằng hệ

dung môi etanol 85o cho hàm lượng betacyanin lớn nhất Hơn nữa etanol ít độc

hơn so với metanol và là dung môi thông dụng, rẻ tiền, dễ kiếm Đó cũng là lý

do chúng tôi chọn dung môi etanol 85o trong quy trình công nghệ chiết tách và

làm sạch betacyanin thô để dùng cho các nghiên cứu khác (hình 24 - Phổ hấpthụ UV –VIS của chất màu betacyanin với dung môi chiêt là etanol 85o ) Hệdung môi này cũng có thể dùng để tách chất màu betacyanin từ các loại rau quả

tương tự

3.3 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA pH ĐẾN ĐỘ BỀN CỦA CHẤT

MÀU BETACYANIN TỪ VỎ QUẢ THANH LONG

3.3.1 ĐẶT VẤN ĐỀ.

Chất màu betacyanin trong vỏ quả thanh long được chiết tách bằng hệ

dung môi etanol 85o Trong hệ dung môi này chất màu thu được có màu đỏ đậm

(hình 8)

Dung môi

Hình 8 Chất màu thu được sau khi chiết tách và làm sạch bằng dung môi

etanol 85 o

Với chất màu thu được chúng tôi sẽ tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của

pH đến chất màu betacyanin trong 3 ngày Tất cả các mẫu chất được để ở nhiệt

độ thường không tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng Từ đó chúng ta sẽ biết đượckhả năng ứng dụng betacyanin trong phân tích màu ở những pH sau:

+ pH = 1,5

+ PH = 4

+ pH = 6 (pH gốc của dịch chiết)

+ pH = 12

3.3.2 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU.

Sau khi thu được các dung dịch chất màu với các độ pH khác nhau, tiếnhành đo mật độ quang A, cứ sau mỗi ngày ta đo mật độ quang A của các mẫudung dịch chất màu để theo dõi sự thay đổi hàm lượng chất màu Áp dụng côngthức (I) thu được kết quả hàm lượng betacyanin ở các bảng và các đồ thị dướiđây:

 Ở pH = 1,5: