MỞ ĐẦU

1.Lý do chọn đề tài

Trong các chất màu thực phẩm có nguồn gốc tự nhiên thì anthocyanin là họ màu phổ biến nhất tồn tại trong hầu hết các thực vật bậc cao và tìm thấy được trong một số loại rau, hoa, quả, hạt có màu từ đỏ đến tím như: quả nho, quả dâu, bắp cải tím, lá tía tô, hoa hibicut, đậu đen, quả cà tím, gạo nếp than, gạo đỏ...

-Ngoài tác dụng là chất màu thiên nhiên được sử dụng khá an toàn trong thực phẩm, tạo ra nhiều màu sắc hấp dẫn cho mỗi sản phẩm, anthocyanin còn là hợp chất có nhiều hoạt tính sinh học quí như: khả năng chống oxy hóa cao nên được sử dụng để chống lão hóa, hoặc chống oxy hóa các sản phẩm thực phẩm, hạn chế sự suy giảm sức đề kháng; có tác dụng làm bền thành mạch, chống viêm, hạn chế sự phát triển của các tế bào ung thư; tác dụng chống các tia phóng xạ.

Những đặc tính quí báu của anthocyanin mà các chất màu hóa học, các chất màu khác hình thành trong quá trình gia công kỹ thuật không có được đã mở ra một hướng nghiên cứu ứng dụng hợp chất màu anthocyanin lấy từ thiên nhiên vào trong đời sống hàng ngày, đặc biệt trong công nghệ chế biến thực phẩm. Điều đó hoàn toàn phù hợp với xu hướng hiện nay của các nước trên thế giới là nghiên cứu khai thác chất màu từ thiên nhiên sử dụng trong thực phẩm, bởi vì chúng có tính an toàn cao cho người sử dụng.

Để đóng góp một phần vào việc nghiên cứu về cây chuối, chúng tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu chiết tách hợp chất màu anthocyanin tròn quả dâu tây”

2. Đối tượng và mục đích nghiên cứu

2.1. Đối tượng nghiên cứu:          Quả Dâu tây ở Đà Lạt

2.2. Mục đích nghiên cứu

-Nghiên cứu chiết tách hợp chất màu anthocyanin trong quả dâu tây

- Nghiên cứu cơ chế phát sinh màu của hợp chất anthocyanin trong quả dâu tây

3. Phương pháp nghiên cứu

3.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết:

            Thu thập  tài liệu từ nhiều nguồn khác nhau: giáo trình của thầy giáo giảng dạy, sách báo tham khảo, internet và từ các đồng nghiệp.

3.2.Phương pháp thực nghiệm: chiết tách anthocyanin , đo phổ UV-VIS

4. Nội dung nghiên cứu

- Tổng quan về quả Dâu tây, hợp chất màu anthocyanin

- Thu hái và xử lý mẫu

 -Chiết tách và làm sạch anthocyanin bằng hệ dung môi CH₃OH-nước-HCl

 

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN

1.1. Khái quát về họ dâu tây 

1.1.1. Phân loại khoa học

-Giới: plantae

-Bộ: Rosaless

-Họ Rosaceae

-Phân họ: Rosoideae

-Chi Fragaria

Dâu tây (danh pháp khoa học: Fragaria) hay còn gọi là dâu đất là một chi cây thuộc họ Hoa hồng (Rosaceae) cho quả được nhiều người ưa chuộng.Fragaria có nghĩa là "thơm", nghĩa là có mùi thơm, để chỉ phần cùi thịt có hương thơm của quả.

 Quả dâu tây là một loại quả giả; nghĩa là phần cùi thịt không phải bắt nguồn từ các bầu nhụy (là các "hạt" mà người thông thường nhìn thấy, trên thực tế chúng là một dạng quả bế) mà từ cái móc ở đáy của hypanthium để giữ các bầu nhụy. Từ quan điểm của thực vật học, các hạt là quả thật sự của thực vật, và phần cùi thịt mọng nước của dâu tây là các mô đế hoa bị biến đổi. Nó có màu xanh lục ánh trắng khi còn non và trở thành màu đỏ (ở phần lớn các loài) khi chín.

Dâu tây xuất xứ từ châu Mỹ và được các nhà làm vườn châu Âu cho lai tạo vào thế kỷ 18 để tạo nên giống dâu tây được trồng rộng rãi hiện nay.Các dạng dâu tây hiện đại của chi Fragaria, có nguồn gốc từ châu Mỹ, và là loại cây lai ghép giữa các dạng của Bắc và Nam Mỹ. Một điều thú vị là việc lai ghép chéo được thực hiện tại châu Âu chỉ là để sửa chữa sai lầm. Các nhà làm vườn châu Âu chỉ đem về các cây cái từ Nam Mỹ, và họ buộc phải tạp giao chúng với các dạng Bắc Mỹ nhằm mục đích cho cây lai ra quả và hạt.

1.1.2. Công dụng

Quả dâu tây thường được sử dụng để làm các món tráng miệng,là một sự bổ sung hoàn hảo màu sắc cho bữa ăn nhưng đồng thời cũng là vị thuốc rất tốt cho sức khỏe. Dâu tây giàu vitamin C và là nguồn cung cấp dồi dào các chất flavonoit cần thiết cho cơ thể, giúp kích thích cơ thể hấp thu chất sắt tốt hơn, giúp tăng sức đề kháng, chống rối loạn tiêu hoá.Thêm vào đó, lượng managan, axit folic, vitamin B5, B6, Omega-3 dồi dào giúp cải thiện và tăng cường hệ miễn dịch của cơ thể.Chất axit ellagic của tế bào ung thư, giảm các u bướu và các nốt sưng tấy.Một chất chống oxy hoá tự nhiên có tên Fisetin đã được tìm thấy trong dâu tây giúp tăng cường a trí nhớ, chống lão hoá, bảo vệ các nơ ron thần kinh và sự liên hệ giữa các nơ ron này.

Trong quả dâu tây có chứa axit malic và citric, các vitamin A, B1, B2, C và nhiều các nguyên tố vi lượng như: Fe, Ca, P, K, Mg, Mn. Vì thế nó là một loại thức uống thơm ngon bổ dưỡng ( cocktail ).

Không chỉ là loại trái cây thơm ngon, hấp dẫn, dâu tây còn được "ứng dụng" trong việc chăm sóc sắc đẹp: ẩy da ,da nhờn,giúp làn da thêm mịn màng,làm giảm phần sưng dưới mắt,giúp răng trắng hơn,chăm sóc .Như một loại mỹ phẩm toàn diện và nhiều chức năng, dâu tây vừa có thể làm đẹp da, trắng răng, mượt tóc, tẩy tế bào chết ở chân, và trắng toàn thân...

1.1.3. Tình hình nghiên cứu dâu tây

Anthocyanin là hợp chất màu thiên nhiên thuộc nhóm flavanoid có màu từ đỏ đến tím có mặt nhiều trong rau quả đặc biệt là quả dâu ( mulberry). Ngoài việc cho màu sắc đẹp, Anthocyanin còn là một vị thuốc cổ truyền rất quí, nó giúp cơ thể chữa và chống một số bệnh như chống ung thư, chống viêm, chống oxi hóa,...

Nhận thức tầm quan trọng từ quả dâu tây, nhiều nhà khoa học  đã nghiên cứu chiết tách Anthocyanin bằng các hệ dung môi khác nhau. Theo các nghiên cứu gần đây tại Đà Nẵng, các tác giả Nguyễn Thị Lan- Lê Thị Lạc Quyên cho biết khả năng chiết tách hợp chất màu Anthocyanin có độ màu cao từ quả dâu Hội An bằng  hệ dung môi  etanol- nước – HCl là tối ưu nhất.

1.2. Anthocyanin 

          Flavonoid thường gặp trong thực vật, khoảng 4 000 chất đã được xác định cấu trúc (chỉ riêng 2 nhóm flavon và flavonol và với nhóm thế OH hoặc OCH3 có thể gặp 38 000 chất). Phần lớn các flavonoid có màu vàng (flavonoid từ flavus có nghĩa là màu vàng,một số có màu xanh, tím, đỏ, một số khác lại có màu vàng như carotenoid, anthranoit ,...

                                               

Cấu trúc cơ bản của nhóm flavanoid :

                                         

Flavonoid được phân thành nhiều loại:Euflavonoid , Izoflavonoid, Neoflavonoid Aglucon (anthocyanidin) thuộc loại Euflavonoid có gốc aryl ở vị trí C₂, chúng có cấu trúc cơ bản được mô tả trong hình 1.

 

                                                 

Các Aglucon (anthocyanidin) khác nhau chính là do nhóm thế gắn vào ở R₃^, , R₅^, có thể là -H  -OH  hoặc –OCH₃

Anthocyanin là những glucozit do gốc đường glucose, glactose... kết hợp với gốc aglucon có màu (anthocyanidin). Các gốc đường có thể được gắn vào vị trí 3,5,7; thường được gắn vào vị trí 3 và 5 còn vị trí 7 rất ít. Phân tử anthocyanin gắn đường vào vị trí 3 gọi là monoglycozit, ở vị trí 3 và 5 gọi là diglycozit
  

  
 

1.3. Chiết tách anthocyanin                  

Anthocyanin tinh khiết ở dạng tinh thể hoặc vô định hình là hợp chất khá phân cực nên tan tốt trong dung môi phân cực. Có thể sử dụng các dung môi hữu cơ như etanol-nước- HCl; metanol-nước-HCl; axitaxetic, axitfomic,...

Màu sắc của anthocyanin luôn thay đổi phụ thuộc vào pH, các chất màu có mặt và nhiều yếu tố khác, tuy nhiên màu sắc của anthocyanin thay đổi mạnh nhất phụ thuộc vào pH môi trường. Thông thường khi pH < 7 các anthocyanin có màu đỏ, khi pH > 7 thì có màu xanh. Ở pH = 1 các anthocyanin thường ở dạng muối oxonium màu cam đến đỏ, ở pH = 4 ¸ 5 chúng có thể chuyển về dạng bazơ cacbinol hay bazơ chalcon không màu, ở pH = 7 ¸ 8 lại về dạng bazơ quinoidal anhydro màu xanh.

Anthocyanin có bước sóng hấp thụ trong miền nhìn thấy, khả năng hấp thụ cực đại tại bước sóng 510¸540nm. Độ hấp thụ là yếu tố liên quan mật thiết đến màu sắc của các anthocyanin chúng phụ thuộc vào pH của dung dịch, nồng độ anthocyanin: thường pH thuộc vùng acid mạnh có độ hấp thụ lớn, nồng độ anthocyanin càng lớn độ hấp thụ càng mạnh.

THỰC NGHIỆM

2.1. Thu hái và xử lý mẫu:

          - Quả Dâu tây được hái tại Đà Lạt - trên một vườn dâu  mới thu hoạch mùa đầu tiên.

            - Thời gian hái quả : Vào đầu tháng 12/2009.

            - Cách hái quả dâu: hái những quả chín, không được bóp nát quả, tránh rơi quả.

            - Bảo quản quả dâu: Thu quả dâu đựng trong bao bì nilông hoặc thùng giấy không ẩm ướt có lót rơm , khi chuyên chở tránh va chạm mạnh làm dâu bị hư hỏng.

          - Xử lý: thu hái quả Dâu chín, cắt đôi và đem phơi khô dưới ánh nắng mặt trời, sau đó nghiền thành bột và bảo quản ở nhiệt độ khoảng 20⁰C.

    2.2. Xác đinh độ ẩm của nguyên liệu

             Để xác định độ ẩm ta dùng tủ sấy và tiến hành sấy ở khoảng 100⁰C.

* Cách tiến hành:

             - Chuẩn bị sẵn 1 chén sứ đã được rửa sạch và được sấy trong tủ sấy. Sau khi sấy xong lấy ra bỏ vào bình hút ẩm cho đến khi đạt nhiệt độ của phòng thì cân khối lượng của  chén sứ đến khối lượng không đổi.

             -Lấy vào  chén sứ 5 g nguyên liệu .Tiến hành sấy trong tủ sấy ở nhiệt độ 100⁰C, cứ sau 5 giờ lại lấy ra cân, cứ như vậy đến khi khối lượng của mẫu và chén không đổi là được.

                 -Tiến hành như vậy trong 50h thì xác định được độ ẩm của  mẫu.

                 -Độ ẩm của  mẫu là hiệu số giữa khối lượng mẫu trước và sau khi cân.

*  Độ ẩm của  mẫu: W(%) =                

Trong đó:

                 m₁: Khối lượng chén sứ (g)                 m₂: Khối lượng nguyên liệu (g)

                 m₃: Khối lượng chén sứ và mẫu sau sấy (g)

               W (%): Độ ẩm của mẫu               

 

 

2.3. Khảo sát một số yếu tố chiết tách anthocyanin trong quả dâu tây

               

2.2.1. Ảnh hưởng của các hệ dung môi có độ phân cực khác nhau:

- Các hệ dung môi chiết:      + Etanol- nước- HCl1%     ( tỉ lệ thể tích 1 : 1)                          

 + Metanol- nước- HCl1% ( tỉ lệ thể tích 1 : 1)  

 + Axit axetic 5% - nước     ( tỉ lệ thể tích 1 : 1)  

- Các bước tiến hành:

 

+Cho lần lượt 5g bột dược liệu vào 3 bình soxhlet và hút 100ml mỗi loại dung môi vào bình cầu và lắc trộn đều.

+Tiến hành chiết nóng 3 mẫu trong cùng thời gian 8 giờ và ở khoảng nhiệt độ 60⁰C.

+ Các dịch chiết cất thu hồi dung môi còn độ 1/2 hay 1/3 thể tích.

+ Tiến hành đo phổ UV-VIS các mẫu ở pH = 1 để rút ra dung môi tối ưu nhất.

 

2.2.1. Ảnh hưởng của tỉ lệ dung môi Etanol- nước- HCl1%

Để biết tỷ lệ dung môi Etanol và  nước thích hợp cho việc chiết Anthocyanin  chúng tôi tiến hành như sau:Tiến hành chiết 5g bột dược liệu trên với các thể tích dung môi Etanol- nước  là (70 ml-30ml) , (60 ml-40ml),  (50 ml-50ml), (40 ml-60ml) trong 8 giờ. Với mỗi mẫu dịch chiết thu được, đem cô đuổi dung môi trên thiết bị chưng cất ở áp suất thường. Định lượng sản phẩm chiết đồng thời thử bằng thuốc thử . So sánh các kết quả thu được để rút ra tỉ lệ giữa dung môi tối ưu nhất.

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Xác đinh độ ẩm của nguyên liệu: Kết quả xác định độ ẩm ở bảng 1        

Bảng 1. Bảng độ ẩm

 

m1	m2	m3	W (%)
29,94	4,99	31,33	72,29

 

3.2. Ảnh hưởng của dung môi đến hàm lượng Anthocyanin

Sau khi chiết tách và nhận diện sự có mặt của Anthocyanin bằng các hệ dung môi trên, chúng tôi tiến hành đo quang ở bước sóng 515 nm và 530 nm thu được kết quả ở bảng 1.

Bảng 2: Ảnh hưởng của dung môi đến hàm lượng và độ màu Anthocyanin

Dung môi Chỉ số	Etanol – nước-HCl 1%	Metanol- nước- HCl1%	Axit axetic 5% - nước
Màu cảm nhận bằng mắt	Đỏ đen	Đỏ đen	Vàng đỏ nhạt
= 515 nm	A = 1,124	A =0,999	A = 0,784
= 530 nm	A = 0,976	A =0,753	A = 0,642

 

* Nhận xét: Từ kết quả thu được ở bảng 2, chúng tôi nhận thấy hệ dung môi etanol-nước-HCl cho hàm lượng dung môi lớn hơn và độ màu tương đối cao.

3.3. Ảnh hưởng của tỉ lệ dung môi đến hàm lượng Anthocyanin

Tiến hành khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ dung môi đến hàm lượng Anthocyanin trong dâu . Các thông số ban đầu và kết quả được biểu diễn ở bảng 2.

Bảng 3: Ảnh hưởng của tỉ lệ  dung môi đến hàm lượng và độ màu Anthocyanin

STT	%V etanol	%V nước	Tỉ lệ	Mật độ quang
				= 515 nm	= 530 nm
1	70	30	7 : 3	0,973	0,645
2	60	40	3 : 2	1,134	0,780
3	50	50	1 : 1	1,465	1,023
4	40	60	2 : 3	1,170	0,952

 

* Nhận xét:  Từ kết quả trên chúng tôi thấy phổ hấp thụ của dịch chiết từ  mẫu số 3 có giá trị mật độ quang cao nhất nên mẫu này có giàu anthocyanin nhất. Vì vậy tỉ lệ chiết tối ưu nhất là V_etanol : V_nước = 1 : 1.

 

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. TIẾNG VIỆT

[1]. Đào Hùng Cường (1998), Hóa học các hợp chất màu,  Đà Nẵng,1996

[2]. Nguyễn Thị Thu Lan, “Bài giảng hóa học các hợp chất thiên nhiên”. Huế, 2007

[3]. Huỳnh Thị Kim Cúc – Phạm Châu Huỳnh, “Xác định hàm lượng anthocyanin trong một số nguyên liệu rau quả  bằng phương pháp pH vi sai . Đà Nẵng, 2007

Lê Ngọc Tú, Hoá học thực phẩm, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 1994.

II. TIẾNG ANH

[4] Akio Tsukui, Atsuko Suzuki, Sumi Nagayama and Norihiko Terahara, Stability of anthocyanin pigments from purple leaveas of perilla ocimoides L. var.crispa, Nippon Shokuhin Kagaku Kaishi, Vol. 43, No.4, 113 – 119 (Article), 1996.

[5] Gui, M. M., Rodriguez-Saona, Wrolslated Pelargonidin-Based Anthocyanins, J.Agric. and Food Chemistry, Vol. 47, No.11, 1999.

[6] Fuleki, T., Francis, F.J., Quantitative Methods for Anthocyanins. 2. Determination of total anthocyanin and degradation Index for Cranberry Juice, J. Food Science, Vil.33, 1968.

[7] Jon Wright and David Wickard, Biochemistry 321, The National Science Foundation, 1998.

[8] Wrolstad, R.E., Color and Pigment Analyses in Fruit products, Agricultural Experiment Atation, Oregon State University, Station Bulletin 624, 1993.

 

II. TRANG WEB

    

     [9].  http:// vi.wikipedia.org

     [10]. http:// www.ebook.edu.vn