Luận Văn Chiết lutein ester từ bột hoa cúc vạn thọ (Tagetes erecta L.) Đánh giá độ bền màu của sản phẩm

Đồ án tốt nghiệp năm 2012
Đề tài: Chiết lutein ester từ bột hoa cúc vạn thọ (Tagetes erecta L.) - Đánh giá độ bền màu của sản phẩm


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN i
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT . iv
DANH MỤC CÁC BẢNG . v
MỞ ĐẦU . 28
PHẦN 1. TỔNG QUAN 31
1.1. Tổng quan về chất màu thực phẩm . 31
1.1.1. Tầm quan trọng của chất màu trong chế biến thực phẩm . 31
1.1.2. Phân loại chất màu thực phẩm . 31
1.1.3. Nguyên tắc sử dụng chất màu thực phẩm 32
1.2. Tổng quan về hoa cúc vạn thọ 33
1.2.1. Tên gọi 33
1.2.2. Đặc điểm hình thái và sinh trưởng . 33
1.2.3. Phân loại cúc vạn thọ . 34
1.2.4. Tình hình sản xuất và tiêu thụ cúc vạn thọ ở Việt Nam và trên thế giới 35
1.3. Giới thiệu về chất màu lutein, lutein ester 37
1.3.1. Khái niệm về chất màu lutein 37
1.3.3. So sánh khả năng hấp thụ của lutein và lutein ester 44
1.4. Tổng quan về các phương pháp chiết xuất chất màu tự nhiên 45
1.4.1. Khái niệm chiết xuất 45
1.4.2. Cơ chế quá trình chiết xuất 45
1.4.3. Nguyên tắc chiết xuất . 46
1.4.4. Các phương pháp chiết xuất . 46
1.4.5. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình chiết xuất . 47
1.4.6. Vài kỹ thuật chiết hiện đại dùng để chiết xuất chất màu tự nhiên 47
1.4.7. Tình hình nghiên cứu chiết xuất lutein ester trên thế giới . 49
PHẦN2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU . 51
2.1. Đối tượng nghiên cứu 51
2.1.1. Vật liệu nghiên cứu 51
2.1.2. Dụng cụ và thiết bị . 51
iii
2.2. Phương pháp nghiên cứu . 52
2.2.1. Xác định một số thành phần hóa học của cánh hoa cúc vạn thọ . 52
2.2.2. Quy trình dự kiến sản xuất lutein ester từ hoa cúc vạn thọ. 53
2.2.3. Xác định điều kiện thích hợp chiết lutein ester từ hoa cúc vạn thọ 56
2.2.4. Thử nghiệm quy trình chiết – Đánh giá hiệu suất chiết 59
2.2.5. Tinh chế và đánh giá chất lượng sản phẩm 59
2.2.6. Nghiên cứu phương pháp bảo quản dịch chiết lutein ester . 59
2.2.7. Xử lý số liệu . 61
PHẦN 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN . 62
3.1. Một số thành phần hóa học của hoa cúc vạn thọ . 62
3.2. Xây dựng quy trình chiết lutein ester từ hoa cúc vạn thọ . 63
3.2.1. Chọn dung môi chiết 63
3.2.2. Chọn tỷ lệ dung môi:nguyên liệu . 64
3.2.3. Chọn thời gian chiết và số lần chiết . 65
3.3. Hoàn thiện quy trình chiết sản xuất chất màu lutein ester . 67
3.3.1. Hoàn thiện quy trình chiết sản xuất chất màu lutein ester .67
3.3.2. Kết quả thử nghiệm quy trình - Đánh giá chất lượng sản phẩm . 71
3.4. Kết quả khảo sát độ bền màu của lutein ester 73
KẾT LUẬN 76
Ý KIẾN ĐỀ XUẤT 77
TÀI LIỆU THAM KHẢO . 78
PHỤ LỤC A
iv
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
VIẾT TẮT TIẾNG ANH TIẾNG VIỆT
CVT Marigold Cúc vạn thọ
EtOH Etanol Rượu etanol
h Hour Giờ
H2O Water Nước
TB Average Trung bình
TL Weight Trọng lượng
UV-Vis Ultraviolet-Visible Tử ngoại-khả kiến
v/v Volume/volume Thể tích / thể tích
v/w Volume/weight Thể tích/khối lượng
w/v Weight/volume Khối lượng/thể tích
v
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Hàm lượng β-caroten, lutein, lycopen trong một số thực vật 41
Bảng 2.1. Danh mục hóa chất sử dụng trong đề tài . 51
Bảng 3.1. Một vài thành hóa phần hóa học cơ bản của hoa cúc 62
Bảng 3.2. Kết quả thử nghiệm quy trình sản xuất lutein ester . 71
Bảng 3.3. Kết quả phân tích hàm lượng carotenoid trong sản phẩm .72
vi
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Cấu tạo phân tử của lutein [38] 37
Hình 1.2. Cấu tạo phân tử của lutein ester [30] 42
Hình 2.1. Sơ đồ quy trình dự kiến sản xuất lutein ester . 55
Hình 2.2. Bố trí thí nghiệm xác định điều kiện chiết lutein ester . 58
Hình 2.3. Bố trí thí nghiệm đánh giá độ bền màu của dịch chiết . 61
Hình 3.1. Ảnh hưởng của dung môi đến hiệu suất chiết lutein ester . 63
Hình 3.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi:nguyên liệu đến hiệu suất chiết 65
Hình 3.3. Sự phụ thuộc của hiệu suất chiết vào thời gian ngâm chiết . 66
Hình 3.4. Sự phụ thuộc của hiệu suất chiết vào số lần ngâm chiết 67
Hình 3.5. Sơ đồ quy trình sản xuất chất màu lutein ester 70
Hình 3.6. Sản phẩm lutein ester tinh chế 72
Hình 3.7. Độ bền màu của lutein ester không bổ sung 0,1% BHT(w/v) . 73
Hình 3.8. Độ bền màu của lutein ester khi bổ sung 0,1 % BHT (w/v) 74
Hình 3.9. Mẫu dịch chiết không bổ sung BHT khi bảo quản . 75
Hình 3.10. Mẫu dịch chiết bổ sung BHT sau khi bảo quản . 75
28
MỞ ĐẦU
Hiện nay , nhu cầu con người ngày càng đòi hỏi đáp ứng cao hơn trong
vấn đề sức khỏe, ăn uống và chăm sóc sắc đẹp.
Chính vì vậy, lutein - một sắc tố carotenoid màu vàng-vàng cam có
nguồn gốc tự nhiên – hiện đang được quan tâm ứng dụng trong lĩnh vực công
nghiệp chất màu thực phẩm nhằm thay thế cho một số chất màu tổng hợp
màu vàng có nguy cơ gây bệnh ung thư cho con người (như Tartrazine,
Sudan, Yellow Suset, ). Ngoài khả năng tạo màu, lutein còn có tác dụng
chống tia cực tím, do đó giúp bảo vệ tránh tổn thương tế bào da, viêm da, ung
thư da, chống lão hóa nên lutein cũng được quan tâm ứng dụng trong công
nghiệp mỹ phẩm. Lutein cũng có trong thành phần của các loại dược phẩm bổ
sung nhằm hỗ trợ điều trị và phòng chống suy thoái võng mạc do tuổi già, hỗ
trợ ngăn ngừa bệnh thoái hóa điểm vàng, đục thủy tinh thể, giúp cải thiện thị
lực đối với những người làm việc nhiều với máy tính hay tiếp xúc nhiều với
ánh sáng cường độ cao (thợ hàn), [6]
Kết quả khảo sát cho thấy cánh hoa cúc vạn thọ châu Phi (Tagetes
erecta L.) là nguồn nguyên liệu lutein tự nhiên lý tưởng cho việc thu nhận
lutein ester do chứa hàm lượng carotenoid khá cao (khoảng 1,6% trọng lượng
khô) và gần như tinh khiết (trên 95% carotenoid là lutein ester, còn lại là dạng
đồng phân zeaxanthin [7]. Đây là loài thực vật rất thích hợp với các vùng có
khí hậu nhiệt đới và hiện đang được trồng nhiều ở Peru, Ấn Độ, Mexico,
Trung Quốc, Thái Lan . để cung cấp nguyên liệu cho công nghiệp tách chiết,
tinh chế lutein [39]. Cây cúc vạn thọ (CVT) cũng sinh trưởng rất tốt và có thể
được trồng quanh năm ở nhiều địa phương của nước ta.
Vì vậy, việc nghiên cứu chiết xuất chất màu lutein từ hoa CVT nhằm
ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm, mỹ phẩm và dược phẩm là một yêu
cầu cần thiết hiện nay.
29
Hiện nay trong nước đã có một số nghiên cứu tách chiết và tinh chế
lutein từ hoa cúc vạn thọ [30] nhưng các quy trình này đa số chỉ chú trọng tới
việc tạo ra sản xuất lutein tự do ứng dụng trong công nghiệp dược phẩm. Với
mục đích ứng dụng làm chất màu thực phẩm hay phụ gia tạo màu cho thức ăn
chăn nuôi, thực tế chỉ cần sử dụng lutein dạng ester vì khả năng tạo màu của 2
dạng này cũng gần tương đương. Một trong những vấn đề cần quan tâm đối
với chất màu tự nhiên là độ bền màu bởi vì đa số chất màu tự nhiên rất dễ bị
nhạt màu trong quá trình sử dụng và bảo quản.
Chính vì vậy, đồ án tốt nghiệp "Chiết lutein ester từ bột hoa cúc vạn
thọ (Tagetes erecta L.) - Đánh giá độ bền màu của sản phẩm" được chúng
tôi thực hiện.
Trong đồ án này, kỹ thuật ngâm chiết được áp dụng để tách lutein ester
từ bột hoa cúc vạn thọ khô, nhưng khác với các tác giả trước, chúng tôi
nghiên cứu khả năng sử dụng hệ dung môi hexane-ethanol thay thế cho
hexane nhằm giảm giá thành sản phẩm và quy trình chiết thân thiện hơn với
môi trường.
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài: Xây dựng quy trình tách chiết lutein
ester từ cánh hoa CVT (Tagetes erecta L.) bằng phương pháp ngâm chiết sử
dụng hệ dung môi hexane-ethanol.
Nội dung nghiên cứu của đề tài
- Xác định điều kiện thích hợp để chiết lutein ester từ bột hoa CVT bằng
phương pháp ngâm chiết sử dụng hệ dung môi hexan-etanol.
- Thử nghiệm quy trình chiết - Đánh giá hiệu suất chiết
- Tinh chế sản phẩm. Đánh giá độ bền màu của sản phẩm trong quá trình
bảo quản.
30
Những kết quả nghiên cứu của đề tài này có thể xem là cơ sở ban đầu
để sản xuất chất màu lutein ester ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm, mỹ
phẩm.
Do kiến thức và kinh nghiệm nghiên cứu còn hạn chế cũng như khó
khăn về điều kiện thực nghiệm nên mặc dù rất cố gắng đề tài này không tránh
khỏi những thiếu sót.
Rất mong được sự chỉ bảo của quý thầy cô, cũng như sự góp ý từ các
bạn sinh viên để đề tài này có thể được hoàn thiện hơn.
31
PHẦN 1. TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về chất màu thực phẩm
1.1.1. Tầm quan trọng của chất màu trong chế biến thực phẩm
Màu sắc là một trong những chỉ tiêu cảm quan được sử dụng để đánh
giá chất lượng của sản phẩm, làm tăng giá trị cảm quan của thực phẩm (kẹo,
nước giải khát ). Từ màu sắc ta có thể ước lượng phẩm chất của thực phẩm
Theo một nghiên cứu của nhà thực phẩm học Johnson với đề tài “Bảo vệ thực
phẩm” (1983) đã cho thấy màu sắc ảnh hưởng đến độ ngọt của sản phẩm, độ
ngọt tăng 2–12% do việc sử dụng đúng màu sắc. [35]
Do vậy, việc sử dụng bổ sung chất màu trong thực phẩm có ý nghĩa rất
quan trọng [37]:
- Giúp phục hồi lại chất màu tự nhiên ban đầu của sản phẩm, khi chất
màu tự nhiên này bị mất đi trong quá trình chế biến hay trong quá trình
bảo quản;
- Xác định rõ hay nhấn mạnh cho người tiêu dùng chú ý đến mùi tự
nhiên ở rất nhiều thực phẩm;
- Giúp người tiêu dùng xác định rõ được những thực phẩm đã được xác
định theo thói quen tiêu dùng;
- Gia tăng màu sắc đặc hiệu của thực phẩm có cường độ màu kém;
- Làm đồng nhất màu sắc của thực phẩm;
- Tạo thực phẩm có màu sắc hấp dẫn hơn.
1.1.2. Phân loại chất màu thực phẩm
Chất màu vô cơ
Chất màu vô cơ được sản xuất rất nhiều, tuy nhiên trong thực phẩm chỉ
cho phép sử dụng CuSO4 để giữ màu cho hoa quả. Phần lớn các chất màuvô cơ
có tính độc nên cần phải thận trọng khi dùng trong thực phẩm.
32
Chất màu tổng hợp
Các phẩm màu được tạo ra bằng các phản ứng tổng hợp hoá học như:
Tatrazin, Azorubin, Amaran, xanh lục sáng BS, .
Tất cả các chất màu tổng hợp đều độc đối với con người nên khi sử dụng
phải tuân theo sự chỉ dẫn trong tài liệu kỹ thuật.
Chất màu có dấu ấn tự nhiên
Các chất được tổng hợp gần giống như các chất màu tự nhiên
Chất màu tự nhiên
Các chất màu được chiết xuất ra hoặc được chế biến từ các nguyên liệu hữu
cơ (thực vật, động vật) sẵn có trong tự nhiên như: sắc tố clorofin, sắc tố antoxian,
sắc tố carotenoid, r iboflavin, axit cacminic, caramel, polyphenol, .
Tất cả các chất màu tự nhiên đều không độc, tạo ra màu rất đẹp cho thực
phẩm, đồng thời chúng lại có mùi, vị gần giống như nguồn tự nhiên của chúng.
Một số chất màu tự nhiên còn có tác dụng tốt đối với sức khỏe (như có khả năng
chống oxy hóa, tăng cường sức đề kháng của cơ thể, ). Do vậy, người tiêu dùng
ngày càng có xu hướng ưa chuộng những loại thực phẩm dùng chất màu tự nhiên.
[ 24]
1.1.3. Nguyên tắc sử dụng chất màu thực phẩm
Về nguyên tắc, bổ sung chất màu nhằm phục hồi màu vốn có của một
số thực phẩm bị tổn thất trong quá trình chế biến. Không được dùng chất màu
để che đậy khuyết điểm của thực phẩm hoặc để người tiêu dùng nhầm lẫn về
sự có mặt không thực của một vài thành phần chất lượng trong thực phẩm.
Trước khi quyết định sử dụng chất màu thực phẩm bổ sung vào một sản
phẩm thực phẩm nào đó chúng ta cần quan tâm các yếu tố sau:
- Trạng thái của chất màu: Người tiêu dùng vẫn ưa dùng chất màu ở
dạng lỏng hơn là ở dạng bột;


TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Anh
[1]. Albanes D, Taylor PR Virtamo J, et al., (1997), Effects of supplemental
beta-carotene,cigarette smoking, and alcohol consumption on serum
carotenoidsin the Alpha-Tocopherol, Beta-Carotene Cancer Prevention
Study, Am J Clin Nutr, 66:336-372.
[2]. Alexandra Alves-Rodrigues, Ph.D.(2004), Absorption of Lutein vs
Lutein Esters: dowe know the differences?, R&D Manager and
Scientific Coordinator – Vitamins & Dietary Supplements Kemin
Health, L.C., p.1-5.
[3]. Aneela Naz, Humaira Siddiqui, Mohammad Ahmad, Rubeena
Saleem, Shaheen Faizi, Syed Iqbal Ahmad (2004), Hypotensive and
toxicological study of citric acid and other constituents from Tagetes
patula roots, Archives of pharmac al research, 27(10), P.1037-1042.
[4]. Bedecarrats, G.Y., Leeson S. (2006), Dietary lutein influences immune
response in laying hens, J. Appl. Poult. Res, 15, P.183-189.
[5]. Bernards M. A. Garner S.R. and Neff* B. D. (2010), Dietary carotenoid
levels affect carotenoid and retinoid allocation in female Chinook
salmon Oncorhynchus tshawytscha, Journal of Fish Biology, 76, P.1474–
1490.
[6]. Bowen et al.(2001), lutein ester having high bioavailability, US. Patent:
6,313,169 B1.
[7]. Cantrill, R.(2004), Lutein from Tagetes erecta, Chemical and Technical
Assessment (CTA), 52(12).
[8]. Caston L., Leeson S. (2004), Enrichment of eggs with lutein, Poult Sci,
83(10):1709-12.
79
[9]. Cintas, P., Luche, J.L.(1999), Green chemistry. The sonochemical
approach, Green Chem, 1, 115–125.
[10]. Curini, R., Gentili, A., Marchese, S., Perret, D., Olmi, C., Sergi, M.
(2004), Accelerated Solvent Extraction and Confrmatory Analysis of
Sulfonamide Residues in Raw Meat and Infant Foods by Liquid Chroma-tography trospray Tandem Mass Spectrometry, J. Agric. Food Chem.,
52(46), p.4–4624.
[11]. Evans FJ, Kasahara Y, Khan MT, Kitanaka S, Yasukawa K (2002),
Effect of metanol extract from flower petals of Tagetes patula L. on acute
and chronic inflammation model, Phytother Res, 16(3):217-22.
[12]. Feeney-Burns L, Klein ML, Malinow MR, Neuringer M, Peterson LH
(August 1980). "Diet-related macular anomalies in monkeys", Invest.
Ophthalmol. Vis. Sci. 19 (8): 857–63.
[13]. Galanko JA, Littman A, Satia JA, Slatore CG, White E(2009), Long-term use of beta-carotene, retinol, lycopene, and lutein supplements and
lung cancer risk: results from the VITamins And Lifestyle (VITAL) study ,
American Journal of Epidemiology, 169:815-828.
[14]. Gupta Y.C., Pathania N.S. and Sharma Y. D. (2002 -09-09). "Let the
flower of gods bless you". The Tribune, Chandigarh, India (web site).
Retrieved 2007-09-01.
[15]. Hammond BR, Johnson EJ, Yeum KJ, et al. (June 2000)."Relation
among serum and tissue concentrations of lutein and zeaxanthin and
macular pigment density". Am. J. Clin. Nutr. 71 (6): 1555–62.
[16]. Huang X, Shi K, Tan R, Wu L (2009), Bioavailability comparison of
free and esterified lutein for layer hens, Rev. Bras. Cienc.
Avic. vol.11 no.2.
80
[17]. Hymavathi T.V., Peter Amala Sujith A. and Yasoda Devi P. (2010),
Supercritical Fluid Extraction of Lutein Esters from Marigold Flowers
and their Hydrolysis by Improved Saponification and Enzyme Biocatalysis,
International journal of Biological and life sciences, 6(2).
[18]. Kumar, T.K.(2004), Trans-lutein enriched xanthophylls ester
concentrate and a process for its preparation, United States Patent, US
6,737,535, B2.
[19]. Kwak, T.Y. and Mansoori, G.A. (1986), Van der Waals Mixing Rules
for Cubic Equations of State - Applications for Supercritical Fluid
Extraction Modelling, Chemical Eng. Science, 41(5), p.1303-1309.
[20]. Levy, L. W. (2001), Trans- xanthophyll ester concentrates of enhanced
purity and methods of making the same, US. Patent: 6,191,293 B1.
[21]. LI Gang-gang, LI Na, MIAO Chang-lin, SHI Gao-feng (2010), The
extraction technology of lutein esters from Tagetes erecta, Food Sciences
and Technology, 2010-09.
[22]. Luque de Castro, M.D., Luque-Garcia, J.L. (2003), Ultrasound: A
powerful tool for leaching, Trends Anal. Chem., 22, 90–99.
[23]. Philip, T. (1977), Purification of lutein-fatty acid esters from plant
materials, US. Patent: 4,048,203.
[24]. Pedroza-Islas R, Ponce-Palafox JT, Vernon-Carter EJ (1996),
Pigmentation of Pacific white shrimp (Penaeus vannamei) using Aztec
marigold (Tagetes erecta) extracts as the carotenoid source, Arch
Latinoam Nutr Sep;46(3):243-6.
[25]. Saha TN, Singh Kanwar P (2006), Genetic Variability, Heritability and
Genetic Advance in French Marigold (Tagetes patula L.), Indian Journal
of Plant Genetic Resources, 19 (2), p.206–208.
81
[26]. Serena Lim Sue Lynn (2003), A study on the extraction of lutein from
selected locally grown vegetation , A thesis submitted in fulfillment of
the requirements for the award of the degree of master of engineering (
chemical), University Teknologi Malaysia.
[27]. Soule, J.A. (1996), Novel annual and perennial Tagetes. p. 546-551. In:
J. Janick (ed.), Progress in new crops. ASHS Press, Arlington, VA.
[28]. Thorne (2005), Lutein and zeaxanthin, Alternative Medicine Review, 10
(2), p.128-129.
[29]. United States Department of Agriculture (2011), "Genus: Tagetes L.",
Germplasm Resources Information Network. Retrieved 2011-07-14.
Tiếng Việt
[30]. Hà Thị Bích Ngọc, Nguyễn Văn Mùi, Trần Thị Huyền Nga (2006), Điều
tra hợp chất carotenoid trong một số thực vật của Việt Nam, Tạp chí khoa
học ĐHQGHN, Khoa học tự nhiên và công nghệ, 23, p.130-134
[31]. TS. Lê Thị Hồng Nhan (2010), Công nghệ chất màu tự nhiên, Bài giảng,
Trường Đại học Lạc Hồng, TP. HCM.
[32]. TS. Lý Nguyễn Bình (2011), Phụ gia trong chế biến thực phẩm, Bài
giảng, khoa nông nghiệp và sinh học ứng dụng trường Đại học Cần Thơ.
[33]. PGS.TS Nguyễn Duy Thịnh(2004), Các chất phụ gia dùng trong sản
xuất thực phẩm, bài giảng ngành công nghiệp thực phẩm, Trường Đại học
Bách Khoa Hà Nội,Hà Nội.
[34]. Nguyễn Văn Cường (2012), Phân tích động học quá trình trích ly dầu từ
hạt Jatropha có sự hỗ trợ của công nghệ Dic, tạp chí khoa học, 21a, p.45- 51.
[35]. ThS Trương Thị Mỹ Linh(2009), Phụ gia trong chế biến thực phẩm, Bài
giảng, Trường Đại học Công nghệ Sài Gòn.
82
Internet
[36]. http://baigiang.violet.vn/present/show?entry_id=240829.
[37]. http://baigiang.violet.vn/present/show/entry_id/7649283 .
[38]. http://en.wikipedia.org/wiki/Lutein.
[39]. http://en.wikipedia.org/wiki/Tagetes_erecta.
[40]. http://en.wikipedia.org/wiki/Tagetes.
[41]. http://vi.wikipedia.org/wiki/Chi_Cuc_vạn_thọ.