Luận Văn Nghiên cứu chiết xuất chất màu carotenoit từ quả ớt sừng Việt Nam (Capsicum annuum L.)

Khóa luận tốt nghiệp
Đề tài: Nghiên cứu chiết xuất chất màu carotenoit từ quả ớt sừng Việt Nam (Capsicum annuum L.)


Mục lục
LỜI CẢM ƠN i
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT iv
DANH MỤC CÁC BẢNG . v
DANH MỤC CÁC HÌNH . vi
DANH MỤC CÁC HÌNH . vi
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN 3
1.1 KHÁI QUÁT VỀ MÀU THỰC PHẨM VÀ PHỤ GIA TẠO MÀU 3
1.1.1 Vai trò và tác dụng của màu thực phẩm . 3
1.1.2 Phân loại chất màu thực phẩm . 4
1.1.3 Nguyên tắc sử dụng chất màu thực phẩm . 7
1.2. Các phương pháp chiết chất màu tự nhiên . 8
1.2.1. Phương pháp chiết gián đoạn: 8
1.2.2. Chiết nhờ siêu âm (Ultrasound-assisted extraction) 8
1.2.3. Chiết bằng Soxhlet . 8
1.2.4. Chiết siêu tới hạn (SFE: Supercritical Fluid Extraction) 8
1.2.5. Chiết dung môi tăng tốc hay chiết dưới áp suất cao 9
1.3. TỔNG QUAN VỀ CÂY ỚT 10
1.3.1. Tên gọi . 10
1.3.2. Nguồn gốc - Phân loại . 10
1.3.3 Đặc điểm hình thái 10
1.3.4. Đặc điểm sinh trưởng 11
1.3.5. Các giống ớt phổ biến ở Việt Nam 12
1.3.6. Giá trị y học 13
1.4. Các chất màu quan trọng của ớt 14
1.4.1. Giới thiệu chung về carotenoit . 14
1.4.1.1. Cấu trúc – Phân loại: . 14
1.4.1.2. Tính chất lý-hóa: 15
1.4.1.3. Chức năng sinh học - Ứng dụng . 15
1.4.2. Các carotenoit chứa trong quả ớt 16
1.5. Tình hình sản xuất và ứng dụng carotenoit chiết xuất từ ớt 18
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU . 21
2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU . 21
2.1.1 Nguyên liệu . 21
2.1.2 Hóa chất - Dụng cụ - Thiết bị 21
2.1.2.1. Hóa chất: 21
2.1.2.2. Dụng cụ 21
2.1.3. Thiết bị 22
2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU . 22
2.2.1 Xử lý nguyên liệu: 22
2.2.2. Xác định thành phần khối lượng của ớt nguyên liệu 23
2.2.3. Phương pháp xác định một số thành phần hóa học của nguyên liệu . 23
2.2.3.1. Xác định hàm lượng nước trong ớt tươi và ớt bột nguyên liệu . 23
2.2.3.2. Xác định hàm lượng carotenoit tổng số trong ớt bột nguyên liệu. 23
2.2.4. Xây dựng quy trình chiết xuất carotenoit từ ớt bột 23
2.2.4.1. Quy trình dự kiến chiết xuất carotenoit từ ớt bột: 23
iii
2.2.4.2. Bố trí thí nghiệm xác định các thông số thích hợp cho quá trình chiết
carotenoit từ ớt bột 25
2.2.5. Đề xuất quy trình thích hợp chiết carotenoit từ ớt: 31
2.2.6. Thử nghiệm quy trình chiết - Đánh giá chất lượng sản phẩm 32
2.2.7. Phương pháp xử lý số liệu . 32
CHƯƠNG III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN . 33
3.1 Thành phần khối lượng của ớt tươi nguyên liệu . 33
3.2. Chọn điều kiện thích hợp để chiết carotenoit từ ớt bột nguyên liệu 34
3.2.1. Chọn dung môi chiết . 34
3.2.2. Chọn tỷ lệ dung môi/ nguyên liệu 35
3.2.3. Kết quả xác định điều kiện chiết bằng phương pháp siêu âm . 36
3.2.3.1. Xác định thời gian siêu âm . 36
3.2.3.2. Xác định số lần chiết bằng phương pháp siêu âm 37
3.2.4. Kết quả xác định điều kiện chiết bằng phương pháp ngâm chiết . 38
3.2.4.1. Xác định thời gian ngâm chiết thích hợp 38
3.2.4.2. Xác định số lần ngâm chiết thích hợp . 39
3.2.5. Kết quả xác định điều kiện chiết bằng phương pháp Soxhlet . 40
3.3. Chọn phương pháp thích hợp để chiết carotenoit từ ớt bột . 40
3.4. Đề xuất quy trình sản xuất chất màu carotenoit thô từ ớt tươi 42
3.4.1. Sơ đồ quy trình: . 42
3.4.2.Thuyết minh quy trình . 43
3.5. Sản xuất thử nghiệm oleoresin ớt – Đánh giá chất lượng sản phẩm 45
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 48
TÀI LIỆU THAM KHẢO . 49
iv
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
VIẾT TẮT TIẾNG ANH TIẾNG VIỆT
A Absorbance Độ hấp thụ
Ax Axetone Axeton
BHT Butylated Hydroxytoluene Butylat Hydroxytoluen
D Dilution factor Hệ số pha loãng
GC Gas Chromatography Sắc ký khí
h hour giờ
H2O Water Nước
HPLC
(hay: LC)
High-Performance Liquid
Chromatography
Sắc ký lỏng hiệu năng cao
min minute phút
N2
Nitrogen gas Khí nitơ
nm nanometer nanomet
PE Petroleum ether Ete dầu mỏ
ppm part per million phần triệu
rpm round per minute vòng/phút
UV-Vis Ultraviolet-Visible Tử ngoại-khả kiến
v
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Các chất màu tự nhiên 4
Bảng 1.2. Liều lượng các chất màu tự nhiên 5
được sử dụng trong thực phẩm 5
Bảng 1.3. Liều lượng cho phép của chất màu hữu cơ tổng hợp nhóm A 6
Bảng 3.1.Thành phần khối lượng của ớt sừng Cayenne tươi 33
Bảng 3.2. Một vài thành phần hóa học cơ bản của ớt nguyên liệu 33
Bảng 3.3. Hiệu suất thu hồi oleoresin ớt . 45
Bảng 3.4. Kết quả phân tích một số chỉ tiêu chất lượng quan trọng của sản phẩm
oleoresin ớt 46
vi
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Sơ đồ thiết bị chiết siêu tới hạn . 10
Hình 1.2. Sơ đồ thiết bị chiết 10
dung môi tăng tốc 10
Hình 1.3. Một số loại ớt thông dụng trên thế giới . 11
Hình 1.4. Một số loại ớt thông dụng ở Việt Nam 13
Hình 1.5. Sơ đồ cấu trúc bộ khung cơ bản của các carotenoit . 14
Hình 1.6. Cấu trúc của các carotenoit chủ yếu có trong ớt (Capsicum annuum L.) và các
sản phẩm từ ớt 17
Hình 1.7. Sản phẩm oleoresin ớt của Công ty Hebei Hongri Natural Pigment Co., Ltd
(Trung Quốc) 18
Hình 2.1. Sơ đồ quy trình dự kiến chiết xuất chất màu carotenoit 24
từ ớt bột nguyên liệu . 24
Hình 2.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm chọn dung môi chiết thích hợp . 26
Hình 2.3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ dung môi /nguyên liệu . 28
Hình 2.4. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thời gian siêu âm thích hợp . 29
Hình 2.5. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định số lần chiết . 30
bằng phương pháp siêu âm 30
Hình 3.1. Ảnh hưởng của dung môi chiết đến hiệu suất chiết . 34
Hình 3.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi/nguyên liệu đến hiệu suất chiết . 36
Hình 3.3. Ảnh hưởng của thời gian siêu âm đến hiệu suất chiết . 36
Hình 3.4. Ảnh hưởng của số lần siêu âm đến hiệu suất chiết 37
Hình 3.5. Ảnh hưởng của thời gian ngâm chiết đến hiệu suất chiết . 39
Hình 3.6. Ảnh hưởng của số lần ngâm chiết đến hiệu suất chiết 40
Hình 3.7. Sơ đồ quy trình chiết carotenoit từ ớt tươi 42
1
MỞ ĐẦU
Hiện nay, trên thị trường các loại sản phẩm thực phẩm vô cùng phong
phú và đa dạng cả về chất lượng, kiểu dáng, màu sắc Do đó, một sản phẩm
thực phẩm muốn được người tiêu dùng lựa chọn thì không chỉ có chất lượng
mà màu sắc cũng hết sức quan trọng. Màu sắc là yếu tố cảm quan giúp người
tiêu dùng chú ý hơn đến sản phẩm. Ngoài ra, màu sắc phù hợp cũng giúp cho
việc cảm nhận và tiêu hoá thức ăn được dễ dàng hơn. Chính vì thế màu sắc
của thực phẩm luôn được các nhà thực phẩm quan tâm và chú trọng.
Tuy nhiên, màu sắc của các sản phẩm thực phẩm hiện nay vẫn còn được
tạo nên từ những chất màu tổng hợp nhân tạo. Những chất màu này có nhiều
ưu điểm như rẻ tiền, tiện lợi khi sử dụng nhưng lại tạo ra nhiều nguy cơ mất
an toàn cho người tiêu dùng. Thực tế cho thấy việc sử dụng màu đỏ để nhuộm
màu cho hạt dưa có thể gây nên bệnh ung thư, các màu xanh, đỏ, tím, vàng
trong các loại kẹo dành cho trẻ em cũng bị lên án.
Để đảm bảo an toàn cho cuộc sống, người tiêu dùng hiện nay có xu
hướng lựa chọn những loại thực phẩm chứa chất màu có nguồn gốc tự nhiên.
Do đó, việc nghiên cứu chiết rút chất màu từ các nguồn nguyên liệu tự nhiên
gần đây đã được rất nhiều nhà khoa học quan tâm (ví dụ: chiết lycopen từ
màng hạt gấc, bixin từ hạt điều, curcumin từ nghệ, astaxanthin từ phế liệu vỏ
tôm, )
Ớt đỏ là một trong những nguồn tự nhiên chứa nhiều carotenoit và được
trồng rất nhiều ở nước ta. Carotenoit không chỉ là chất tạo màu sắc mà còn có
khả năng phòng ngừa bệnh ung thư và một số bệnh khác. Tuy nhiên , ở Việt
Nam chưa có nghiên cứu nào chiết rút chất màu từ ớt.
2
Để tận dụng nguồn carotenoit có sẵn trong ớt, chúng tôi đã thực hiện đồ
án: “ Nghiên cứu chiết xuất chất màu carotenoit từ quả ớt sừng Việt Nam
(Capsicum annuum L.)”.
Đồ án thực hiện nhằm bước đầu giải quyết các nội dung sau:
+ Xây dựng quy trình chiết chất màu carotenoit từ quả ớt sừng
+ Ứng dụng quy trình để chiết xuất thử nghiệm chất màu carotenoit từ
quả ớt sừng.
+ Đánh giá chất lượng sản phẩm carotenoit thu được và hiệu quả kinh
tế của quá trình sản xuất.


Chương 1. TỔNG QUAN
1.1 KHÁI QUÁT VỀ MÀU THỰC PHẨM VÀ PHỤ GIA TẠO MÀU [1]
[2]
1.1.1 Vai trò và tác dụng của màu thực phẩm
Hiện nay, màu sắc là một trong những chỉ tiêu cảm quan quan trọng đầu
tiên mà người tiêu dùng yêu cầu đối với mỗi sản phẩm thực phẩm. Quan trọng
hơn là màu sắc còn ảnh hưởng đến mùi vị, độ ngọt và chất lượng của thực
phẩm. Nếu giữa màu sắc và mùi vị không có sự tương ứng, phù hợp với nhau
thì người tiêu dùng sẽ không cảm nhận được chính xác mùi vị của thực phẩm.
Trong một nghiên cứu của nhà thực phẩm Johnson với đề tài “ Bảo vệ thực
phẩm” năm 1983 đã chứng minh rằng vị ngọt của nước giải khát trái dâu sẽ
tăng lên 2-12% nếu ta tăng hàm lượng màu của loại nước giải khát này.
Vai trò của chất màu:
Chất màu thường không có ý nghĩa nhiều về mặt dinh dưỡng hay không có
tác dụng làm tăng thêm giá trị dinh dưỡng, nhưng chất màu có ý nghĩa rất lớn
trong những mặt sau:
+ Củng cố hay tăng cường màu ban đầu của thực phẩm để thu hút người tiêu
dùng.
+ Đảm bảo sự đồng nhất, đều đặn không biến hoá của chất màu trong thực
phẩm từ công đoạn này đến công đoạn khác trong quá trình chế biến.
+ Phục hồi lại những biến đổi bên ngoài của thực phẩm chủ yếu do chất màu
tạo ra.
+ Tạo màu cho một số thực phẩm làm tăng giá trị cảm quan (như các loại
kẹo, snack, nước giải khát)
+ Xác định rõ hay nhấn mạnh cho người tiêu dùng chú ý đến màu tự nhiên ở
nhiều thực phẩm.
4
1.1.2 Phân loại chất màu thực phẩm
Các phụ gia tạo màu được chia làm 3 nhóm chính: màu tự nhiên, chất màu vô
cơ, chất màu hữu cơ tổng hợp.
a) Màu tự nhiên
Là các loại chất màu hữu cơ được chiết tách từ động vật, thực vật hay từ
chất khoáng.
Từ rất xa xưa, người ta đã biết sử dụng các chất màu thực vật tự nhiên
để tạo màu cho thực phẩm. Ngoài chất màu, 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. Chính vì vậy, khi sử
dụng chất màu tự nhiên để nhuộm màu chẳng những cải thiện được hình thức
bên ngoài mà lại còn làm tăng giá trị đinh dưỡng của thực phẩm.
Trong công nghiệp thực phẩm, các chất nhuộm màu có nguồn gốc tự
nhiên chỉ chiếm 6% trong tổng số các chất được sử dụng để tạo màu.
Bảng 1.1: Các chất màu tự nhiên
Chất màu Nguồn
Athocyanin Vỏ nho, elderberries
Betalain Củ cải đỏ, chard, quả cây xương rồng, pokeberries,
cây hoa giấy, rau dền
Caramel Tạo ra từ đường
Carotenoit
- Annato (bixin)
- Canthaxanthin
- -Apocarotenal
Hạt điều
Nấm rơm, loài giáp xác, cá
Cam, rau xanh
Chlorophyll Rau xanh
Riboflavin Sữa
Các loại khác
-Turmeric
-Crocetin, crocin
Cây nghệ
Cây nghệ tây
5
Bảng 1.2. Liều lượng các chất màu tự nhiên
được sử dụng trong thực phẩm
Loại chất màu Liều lượng cho phép
(mg/kg thể trọng)
Diệp lục tố Không hạn chế
Phức hợp chlorophyll đồng 0 – 15
Riboflavin 0 – 0.5
Nghệ 0 – 0.5
Caroten Không hạn chế
Muối kali và natri của phức
hợp chlorophyll đồng
0 – 15
Caramel Không hạn chế
Ưu, nhược điểm của chất màu tự nhiên:
 Ưu điểm: Tạo màu đẹp trong chế biến thực phẩm, chúng lại có mùi, vị
gần giống với nguồn tự nhiên của chúng, và đặc biệt chúng có độ an toàn cao.
 Nhược điểm: Chất màu thực phẩm từ nguồn tự nhiên không bền như các
chất màu tổng hợp, ngoài ra do chúng tồn tại trong động vật, thực vật và chất
khoáng, để thu được chúng ở dạng tự nhiên thì rất tốn kém.
b) Chất màu hữu cơ tổng hợp
Đây là các chất màu tổng hợp bằng phương pháp hoá học. Hiện nay có
nhiều chất màu hữu cơ được tổng hợp. Các chất màu này có rất nhiều tính
chất khác nhau. Do đó việc sử dụng chúng trong thực phẩm cần phải được
nghiên cứu hết sức nghiêm ngặt và có những quy định chặt chẽ.
Các loại chất màu hữu cơ được chia làm 3 nhóm: nhóm A, nhóm B,
nhóm C.
6
+ Nhóm A: gồm những chất màu không mang độc tính và không gây ngộ
độc tích luỹ
Bảng 1.3: Liều lượng cho phép của chất màu hữu cơ tổng hợp nhóm A
Loại chất màu Liều lượng sử dụng
(mg/kg thể trọng)
Amarant(ký hiệu CI.16185 0 – 0,15
Vàng mặt trời(Ký hiệu OI 15985) 0 – 5,00
Tartrazin(ký hiệu CI 19140) 0 – 7,50
+ Nhóm B: gồm 5 loại màu, đòi hỏi phải được nghiên cứu kỹ trước khi có
quyết định sử dụng: -caroten tổng hợp, Xanh (ký hiệu CI.42090), Erythozin
(ký hiệu CI 45430), Indigotin (ký hiệu CI. 73015), Xanh Lục.
+ Nhóm C: bao gồm tất cả các loại màu hữu cơ khác chưa được nghiên cứu
kỹ hoặc nghiên cứu chưa rõ ràng.
Ưu, nhược điểm của chất màu hữu cơ tổng hợp:
 Ưu điểm: cho nhiều gam màu phong phú, rẻ tiền và tiện lợi trong chế
biến thực phẩm.
 Nhược điểm: gây ảnh hưởng đến sức khoẻ của con người đặc biệt là có
nguy cơ gây bệnh ung thư
c) Các chất màu vô cơ
Các chất màu vô cơ hiện nay được sản xuất rất nhiều: NaNO
3, NaNO
2
.
Tuy nhiên trong chế biến thực phẩm chỉ được phép sử dụng CuSO
4
để giữ
màu cho hoa quả.


TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
[1]. Đồ án tốt nghiệp của Nguyễn Thị Hương Giang - lớp 42TP1
“Nghiên cứu thử nghiệm chiết rút chất màu thực phẩm từ màng đỏ
quả gấc bằng dung môi cồn” – GVHD: Th.S Ngô Thị Hoài Dương.
[2]. Đồ án tốt nghiệp của Nguyễn Thị Cúc - lớp 43TP “Nghiên cứu thử
nghiệm chiết rút chất màu từ ruột quả bí đỏ” – GVHD: TS Đỗ Văn
Ninh, PGS.TS Hà Văn Thiết
[3]. http://vi.wikipedia.org/wiki/ớt.
[4]. http://xinhxinh.com.vn/Thuc-pham-chua-benh/21830/Cong-dung-cua-qua-ot.xinh
Tiếng Anh
[5]. G, Britton, S, Liaaen-Jensen, H, Pfander (1995), Carotenoids, Vol,
1A: Isolation and Analysis, Birkhäuser, Basel,
[6]. Goodwin, T,W, (1980), The Biochemistry of the Carotenoids,
2
nd
,ed,, Vol I: Plants and Microorganisms, Chapman and Hall, New
York,
[7]. Aleksandra N, T,, Gordana R, D,, Biserka L, V,, Žarko S, K,,
Marika V,, Zdravko M, Š, (2008), Quality of commercial ground
paprika and its oleoresins, J, APTEFF, 39, p,77 - 83,
[8]. Arieh L,, Ezra M,, Joseph K,, Michal B, (2006), Carotenoids rich
paprika cultivars, US Patent No, 7,074,990 B2,
[9]. Antonio P-G, Hans D, M,, Helmut S,, Wilhelm S, (2003),
Incorporation of carotenoids from paprika oleoresin into human
chylomicrons, British Journal of Nutrition, 89, p,787–793,
50
[10]. Berke, T,G,, Shieh, S, C,, Handbook of herbs and spices
(Capsicum, chillies, paprika, bird’s eye chilli), Asian Vegetable
Research and Development Center,
[11]. Mohri, A,, Morikawa, K,, Matsuya, T,, Sato, S, (1993), Natural Red
Coloring Matter and Its Processing Method, US Patent 5,264, 212,
[12]. Chen, D,, Wu, Z, (2009), Study on Extraction and Purification
Process of Capsicum Red Pigment, J, Agri, Sci,, Vol 1 (2), p, 94-100,
[13]. Lima,E,C,, Krug, F, J,, Arruda, M,A,Z, (1998), Direct
determination in sweet fruit-flavoured powder drinks by
electrothermal atomic absorption spectrometry, J, Spectrochimica
Acta, Part B 53, p,601- 611,
[14]. Puranik, S,B,, Sanjay Pai, P,N,, Rao, G,K, (2009), Determination of
Organic Volatile Impurities in Active Pharmaceutical Ingredients,
The Internet Journal of Pharmacology, 6 (2), 1-11,
[15]. Aurica S,, Gheorghe V, (2009), Quality of Fruits at Some Cultivars
of Pepper in the Conditions of Braila County, Bulletin UASVM
Horticulture, 66 (1), p, 466 – 471
[16]. Hornero-Méndez D., Gómez-Ladrón D.G.R., Mínguez-Mosquera
M.I (2000), Carotenoid biosynthesis changes in five red pepper
(Capsicum annuum L.) cultivars during ripening - Cultivar selection
for breeding, J. Agric Food Chem.; 48 (9), p.3857-3864.
[17]. Deli J., Molnár P., Matus Z., Tóth G. (2001), Carotenoid
composition in the fruits of red paprika (Capsicum annuum var.
lycopersiciforme rubrum) during ripening - biosynthesis of
carotenoids in red paprika, J. Agric. Food Chem., 49 (3), p.1517-1523.
Internet
51
[18]. http://www,alibaba,com/productfree/105382505/Paprika_Oleoresin
_capsanthin,html
[19]. http://vi,wikipedia,org/wiki/ớt
[20]. http://www.tradepad.net/chemicals/products-87427-food-grade-paprika-oleoresin.html