Luận Văn Nghiên cứu chiết tách phẩm màu annatto của hạt điều nhuộm để ứng dụng nhuộm màu thực phẩm

Khóa luận tốt nghiệp năm 2012
Đề tài: Nghiên cứu chiết tách phẩm màu annatto của hạt điều nhuộm để ứng dụng nhuộm màu thực phẩm


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 1
1. Lý do chọn đề tài . 4
2. Mục đích nghiên cứu 5
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 5
3.1. Đối tượng 5
3.2. Phạm vi nghiên cứu . 5
4. Phương pháp nghiên cứu 5
4.1. Nghiên cứu lý thuyết 5
4.2. Nghiên cứu thực nghiệm 5
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 5
6. Bố cục khóa luận 6
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 7
1.1. Giới thiệu về cây điều nhuộm . 7
1.1.1. Thực vật học về cây điều nhuộm . 7
1.1.2. Phẩm màu annatto . 9
1.1.3. Tính chất hóa học của phẩm màu annatto 9
1.1.3.2. Norbixin [Hình 1.7], [Hình 1.8] 10
1.1.4. Ứng dụng của phẩm màu annatto . 11
1.1.4.1. Tác dụng dược học 11
1.1.4.2. Phẩm màu trong thực phẩm [Hình 1.9], [Hình 1.10] . 11
1.1.4.3. Thuốc nhuộm màu tự nhiên 12
1.1.5. Tình hình nghiên cứu [9] 13
1.2. Ứng dụng phẩm màu annatto để nhuộm màu hạt dưa [9] 14
1.3. Chất màu tự nhiên . 15
1.3.1. Khái niệm . 16
1.3.2. Phân loại 16
1.3.3. Tầm quan trọng của chất màu tự nhiên trong các sản phẩm thực phẩm . 16
1.3.4. Ứng dụng của chất màu tự nhiên 16
1.4. Phương pháp chiết tách phẩm màu 17
1.4.1. Phương pháp hoà tan trong dung môi hữu cơ 17
1.4.2. Phương pháp chiết . 17
1.4.2.1. Chiết trong hệ chất lỏng 18
1.4.2.2. Chiết trong hệ chất rắn lỏng 19
1.4.3. Phương pháp kết tinh . 20
1.5. Phương pháp đo quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS . 21
1.5.1. Giới thiệu phương pháp . 21
1.5.2. Nguyên tắc phép đo 22
1.6. Phương pháp đo quang phổ hấp thụ phân tử UV-Vis 23
1.6.1. Giới thiệu phương pháp . 23
1.6.2. Máy đo quang UV-Vis 23
1.7. Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) 25
1.7.1. Giới thiệu phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) . 25
1.7.2. Nguyên tắc phương pháp 25
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27
2.1. Đối tượng nghiên cứu . 27
2.1.1. Nguyên liệu chính . 27
2.1.2. Hoá chất 27
2.1.3. Thiết bị - Dụng cụ 27
2.2. Khảo sát thành phần khối lượng của hạt điều nhuộm 28
2.2.1. Xác định độ ẩm của hạt điều nhuộm 28
2.2.2. Xác định hàm lượng tro của hạt điều nhuộm 28
2.2.3. Xác định hàm lượng kim loại của hạt điều nhuộm 29
2.3. Phương pháp chiết tách phẩm màu annatto trong dung dịch kiềm . 29
2.4. Phương pháp định tính phẩm màu annatto trong dung dịch kiềm 31
2.5. Phương pháp đánh giá cảm quan và kiểm tra hàm lượng kim loại nặng của phẩm
màu annatto trong dung dịch kiềm . 31
2.6. Phương pháp định lượng xác định tổng chất màu trong dung dịch kiềm . 31
2.7. So sánh hàm lượng phẩm màu trước và sau khi nhuộm màu thực phẩm [22] 32
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN . 32
3.1. Nghiên cứu một số thông số của hạt điều nhuộm . 32
3.1.1. Độ ẩm của hạt điều nhuộm . 32
3.1.2. Hàm lượng tro 33
3.1.3. Hàm lượng kim loại 34
3.2. Khảo sát thời gian chiết tối ưu 34
3.3. Khảo sát tỷ lệ rắn - lỏng tối ưu 36
3.3. Quy trình chiết tách phẩm màu annatto trong dung dịch kiềm . 38
3.4. Kết quả định tính phẩm màu annatto . 38
3.4.1. Độ tan 38
3.4.2. Hấp thụ UV-Vis 39
3.5. Kết quả đánh giá cảm quan và hàm lượng kim loại nặng của phẩm màu . 39
3.5.1. Cảm quan . 39
3.5.1. Hàm lượng kim loại nặng . 40
3.6. Kết quả định lượng xác định tổng hàm lượng chất màu trong dung dịch kiềm [19]
40
3.7. Kết quả nghiên cứu ứng dụng phẩm màu annatto nhuộm màu hạt dưa 41
3.8. Kết quả so sánh hàm lượng phẩm màu trước và sau khi nhuộm màu hạt dưa 43
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ . 46
A. KẾT LUẬN . 46
B. KIẾN NGHỊ 46
TÀI LIỆU THAM KHẢO . 47


MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Cách bày trí hấp dẫn và màu sắt đẹp mắt là một trong những yếu tố hàng đầu
làm nên sự thành công của ngành Ẩm thực nói chung trên toàn thế giới. Bởi thế mà từ
xa xưa, các bà nội trợ đã biết sử dụng những phẩm màu tự nhiên như quả gấc, lá cẩm,
củ nghệ để chế biến món ăn thêm phần thu hút. Cùng với sự phát triển của ngành
công nghiệp thực phẩm, các phẩm màu tổng hợp dần dần 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 rất nhiều loại thực phẩm hiện nay. Do đó việc lựa
chọn phẩm màu thiên nhiên không có độc tính để tạo màu cho thực phẩm đang là xu
hướng được ưa chuộng. Vì vậy, việc tìm ra một loại phẩm màu tự nhiên vừa đẹp, vừa
có lợi cho sức khỏe, lại có độ bền màu cao đáp ứng được những yêu cầu của người sử
dụng đang được các nhà khoa học quan tâm.
Nhu cầu sử dụng chất màu thực phẩm của con người đang ngày càng gia tăng.
Một trong những loại phẩm màu được sử dụng phổ biến là chất màu annatto được lấy
từ hạt điều nhuộm có màu đỏ và vàng. Phẩm màu annatto được chiết từ hạt điều nhuộm
là một loại phẩm màu tự nhiên được CODEX đưa vào danh mục sử dụng an toàn trong
thực phẩm, dược phẩm, đem lại tính hấp dẫn cho thực phẩm. Ngoài ra, loại phẩm màu
này còn có hoạt tính sinh học cao, do đó giá trị sử dụng của nó càng được nâng cao. Ở
Việt Nam, cây điều nhuộm được trồng chủ yếu ở Nam bộ và Tây Nguyên. Nó đã và
đang được viện Hóa học xây dựng mô hình cộng đồng nhằm góp phần bảo tồn và phát
triển nguồn gene. Việc nghiên cứu các quy trình tách chiết chất màu của hạt điều
nhuộm có ý nghĩa rất lớn nhằm đưa chất màu tự nhiên annatto vào ứng dụng rộng rãi,
góp phần tích cực vào công cuộc phát triển cây công nghiệp nước ta. Trên thế giới mỗi
năm sản xuất trên 10.000 tấn phẩm màu annatto, điều đó cho thấy sự phổ biến của loại
phẩm màu này. Tuy nhiên việc chế biến và ứng dụng loại phẩm màu này chưa được
ứng dụng trên quy mô công nghiệp ở nước ta, cũng như mong muốn xóa tan mối nghi
ngờ về phẩm màu thực phẩm đối với sức khỏe người sử dụng, nên nhóm chúng tôi chọn
đề tài: “Nghiên cứu chiết tách phẩm màu annatto của hạt điều nhuộm để ứng dụng
nhuộm màu thực phẩm” nhầm mục đích mở rộng phạm vi ứng dụng của phẩm màu
annatto.
2. Mục đích nghiên cứu
Quá trình chiết tách phẩm màu annatto từ hạt điều nhuộm và ứng dụng phẩm
màu annatto làm phẩm màu thực phẩm.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
3.1. Đối tượng
Hạt điều nhuộm, phẩm màu annatto chiết từ hạt điều nhuộm bằng dung dịch
kiềm.
3.2. Phạm vi nghiên cứu
Quá trình thực nghiệm được tiến hành ở phòng thí nghiệm Hóa học, trường Đại
học Sư phạm Đà Nẵng.
4. Phương pháp nghiên cứu
4.1. Nghiên cứu lý thuyết
Tổng quan tài liệu, tìm hiểu thực tế về cây điều nhuộm.
4.2. Nghiên cứu thực nghiệm
Phương pháp vật lý
- Thu gom và xử lý mẫu hạt cây điều nhuộm thô.
- Xác định độ ẩm toàn phần.
- Xác định hàm lượng tro và hàm lượng kim loại.
Phương pháp hóa học
- Phương pháp chưng ninh chiết tách phẩm màu annatto bằng dung dịch kiềm.
- Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV-Vis khảo sát bước sóng hấp thụ.
Dựa vào độ hấp thụ quang để nghiên cứu khảo sát điều kiện chiết thích hợp.
- Ứng dụng phẩm màu annatto thu được để nhuộm màu cho hạt dưa.
- Phương pháp phân tích định tính, định lượng và kiểm tra hàm lượng kim loại
nặng của phẩm màu annatto.
- Dùng phương HPLC để kiểm tra cấu trúc của anntto trước và sau khi nhuộm
màu hạt dưa.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
- Cung cấp các thông tin khoa học về thành phần và cấu tạo một số hợp chất
trong phẩm màu annatto.
- Cung cấp các tư liệu về ứng dụng của phẩm màu annatto trong việc nhuộm
màu sản phẩm thực phẩm, từ đó có thể đề ra quy trình nhuộm màu thực phẩm từ phẩm
màu annatto.
6. Bố cục khóa luận
Chương 1: Tổng quan
Chương 2: Những nghiên cứu thực nghiệm
Chương 3: Kết quả và thảo luận


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu về cây điều nhuộm
1.1.1. Thực vật học về cây điều nhuộm
Mô tả:
Cây điều nhộm [Hình 1.2] còn được gọi là điều màu, sâm phụng, chầm phù, cây
cà ri.
Tên Khoa học: Bixa orellana L.
Ngành: Magnoliophyta
Lớp: Magnoliopsida
Bộ: Violales
Họ: Bixaceae
Chi: Bixa


TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
[1]. Bộ Y tế (2010), Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về phụ gia thực phẩm - phẩm màu,
Hà Nội, tr. 65-66.
[2]. Hoàng Minh Châu, Từ văn Mạc, Từ Vọng Nghi (2008), Cơ sở hóa học phân
tích, Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.
[3]. Trịnh Đình Chính, Nguyễn Thị Bích Tuyết (2003), Giáo trình hợp chất tự nhiên,
Trường Đại học sư phạm, Đại học Huế.
[4]. Lưu Đàm Cư và đồng sự (2005), Nghiên cứu chiết tách một số chất màu thực
phẩm từ kinh nghiệm sử dụng thực vật của đồng bào dân tộc thiểu số, Viện Sinh thái và
Tài nguyên sinh vật Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Hà Nội.
[5]. Đào Hùng Cường (1996), Hóa học các hợp chất màu hữu cơ, Đại học Đà Nẵng.
[6]. Đào Hùng Cường, Phan Thảo Thơ (2008), “Nghiên cứu chiết tách phẩm màu hạt
điều nhuộm bằng dung dịch kiềm”, Tạp chí Hóa học và ứng dụng.
[7]. Nguyễn Hữu Đĩnh, Trần Thị Đà (1999), Ứng dụng một số phương pháp phổ
nghiên cứu cấu trúc phân tử, Nhà xuất bản giáo dục.
[8]. Trần Tứ Hiếu (2002), Hóa học phân tích, Nhà xuất bản Đại học quốc gia, Hà
Nội.
[9]. Đào Thị Ngọc Lan (2012), Nghiên cứu ứng dụng phẩm màu annatto của hạt
điều nhuộm để nhuộm màu một số thực phẩm, Luận văn thạc sỹ - Đại học Đà Nẵng.
[10]. Lê Văn Nhân, Phan Bảo An (1995), “Cây điều nhuộm”, Khoa học phổ thông,
(199), tr. 10-13.
[11]. Hồ Viết Quý (2000), Phân tích hóa lý, Nhà xuất bản giáo dục.
[12]. Ngô Thị Thuận (2001), Thực tập hóa học hữu cơ, Nhà xuất bản Đại học quốc
gia, Hà Nội.
[13]. Nguyễn Văn Tòng (1993), Thực hành hóa học hữu cơ, Nhà xuất bản giáo dục,
Hà Nội.
[14]. Nguyễn Đình Triệu (2007), Các phương pháp phổ trong hóa học hữu cơ và hóa
sinh, Nhà xuất bản Đại học quốc gia, Hà Nội.
Tiếng Anh
[15]. Alan Mortensen (2006), Carotenoids and other pigments as natural colorants,
Pure Appl. Chem, Vol.78, No.8, pp. 1477-1491.
[16]. Francisco Delgado- Vargas, Octavio Paredes- López (2003), Natural colorants
for food and nutraceutical uses, CRC Press.
[17]. Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives (2006), Combined
compendium of food additive specifications, Food and agriculture organization of the
united nations, Rome, Vol.3.
[18]. Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives (2006), Combined
compendium of food additive specifications, Food and agriculture organization of the
united nations, Rome, Vol.4.
[19]. McKeown, G.G. (1963), Composition of oil soluble annatto food colors, J.
Assoc. Off. Agric. Chem, 46, pp. 790.
[20]. Preston, H.D. and Rickard, M.D.(1980), Extraction and Chemistry of annatto,
Food Chemistry, 40, pp. 56-59.
[21]. Reith, J.F. and Gielen, J.W. (1971), Properties of Bixin and Norbixin and the
composition of annatto extracts, J. Food Sci., 36, pp. 861-864.
[22]. Scotter, M. J., Thorpe, S. A., Reynolds, S. L., Wilson, L. A. & Strutt, P. R
(1994), “Characterisation of the principal colouring components of Annatto using high
performance liquid chromatography with photodiode-array detection”, Food Addit.
Contam., 11, pp. 301-315.
Internet
http://wwwchem.uwimona.edu.jm:1104/lectures/annatto.html (ngày truy cập
10/6/2011)
http://www.botanyvn.com/cnt.asp?param=edir&v=Bixaceae&list=familia (ngày truy
cập 15/6/2011)
http://fdlserver.wordpress.com/2008/07/07/di%e1%bb%81u-nhu%e1%bb%99m/ (ngày
truy cập 30/8/2011)