Nghiên cứu trích ly màu hạt điều màu 2

95 4 0
  • Loading ...
1/95 trang

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 24/11/2016, 22:03

ĐẶT VẤN ĐỀ Mặc dầu sử dụng rộng rãi tính tiện dụng, màu bền giá rẻ phẩm màu tổng hợp xem không an toàn người tiêu dùng Một số màu tổng hợp có nguy gây ung thư, số khác cho gây rối loạn thần kinh, rối loạn tiêu hoá ngộ độc Vì màu tự nhiên ngày nhận quan tâm nhiều hơn, có màu annatto chiết từ hạt điều màu Annatto màu tự nhiên sử dụng rộng rãi dân gian phương thức chao dầu hạt điều màu để tạo màu cho ăn Trong công nghiệp thực phẩm, chúng xếp hàng quan trọng thứ hai sau caramel CODEX đưa vào danh mục loại màu tự nhiên sử dụng an toàn cho thực phẩm dược phẩm Màu annatto gồm hai thành phần bixin norbixin Bixin chiếm khoảng 80 % tổng số chất màu, đồng phân cis–bixin có màu cam, không tan dầu thực vật trans–bixin cho màu đỏ, tan dầu thực vật Norbixin tan nước cho màu vàng đến cam Vì chế phẩm màu annatto phân làm loại theo tính tan tan dầu, tan nước dạng nhũ ứng dụng cho thực phẩm chứa pha dầu pha nước Tuy nhiên, giống màu tự nhiên khác, khó khăn việc sử dụng annatto tính bền so với phẩm màu tổng hợp hóa học Ngoài bixin norbixin dễ bị kết tủa điều kiện pH thấp, việc sử dụng chúng trở nên hạn chế số thực phẩm Từ thập kỷ 80 kỷ trước, kỹ thuật ứng dụng sóng vi sóng (microwave) để hỗ trợ việc tách chiết hợp chất từ thực vật bắt đầu nghiên cứu, ứng dụng mang lại hiệu đáng ghi nhận Vì việc nghiên cứu quy trình ứng dụng lợi vi sóng để hỗ trợ tách chiết chất màu annatto từ hạt điều màu hướng nghiên cứu triển vọng Ở Việt Nam, điều màu trồng nhiều Nam Bộ, Tây Nguyên số tỉnh miền Trung để thu hoạch hạt phục vụ cho nhu cầu nước Sản phẩm thương mại từ điều màu chủ yếu hạt khô phối chúng với thành phần khác thành bột dùng cho cà ri Đến có số tác giả nghiên cứu chất màu từ hạt điều màu chưa có quy trình công nghệ sản xuất ổn định hiệu để triển khai quy mô công nghiệp Nhằm góp phần xây dựng quy trình sản xuất phẩm màu annatto đơn giản, hiệu tạo chế phẩm tiện dụng cho nhiều đối tượng thực phẩm, chọn đề tài “Nghiên cứu trích ly màu hạt điều màu (Bixa orellana L.) tạo chế phẩm siêu nhũ annatto” với mục tiêu sau: khảo sát số yếu tố ảnh hưởng đến trình trích ly màu annatto dung môi có hỗ trợ vi sóng, thử nghiệm tạo chế phẩm nhũ annatto ổn định pH thấp Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn đề tài – Ý nghĩa khoa học: kết đề tài cung cấp thông tin về: + tính chất hòa tan hợp chất màu có hạt điều màu, + chế hình thành nhũ, + chế ổn định màu annatto – Ý nghĩa thực tiễn: kết đề tài sở để xây dựng quy trình công nghệ chế biến hạt điều màu đạt hiệu cao Chế phẩm sản xuất có tính tiện dụng có khả phân tán hòa tan tốt nước dầu, không bị kết tủa pH thấp giúp gia tăng giá trị cho loại công nghiệp chưa quan tâm nhiều Việt Nam Chương TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan hạt điều màu 1.1.1 Cây điều màu 1.1.1.1 Tên gọi vị trí phân loại Tên thường gọi: điều màu, điều nhuộm, màu cà ri Những tên gọi khác: annatto, anatto,arnatto,achiote, aploppas,lipstick tree, (tiếng Anh),atole, roucou, roucouyer, annato, orelana (tiếng Pháp), kam tai (tiếng Thái), kesumba (tiếng Indonesia),urucum, acafroa–do–brasil anato (tiếng Bồ Đào Nha), Jarak belanda (tiếng Malaysia), Anotto (tiếng Ý) Tên khoa học: Bixa orellana L Vị trí hệ thống phân loại (Chengaiah et al., 2010): Giới (Regnum): Thực vật (Plantae) Ngành (Division): Thực vật có hoa (Angiospermae) Lớp (Class): Hai mầm (Eudicots) Bộ (Ordo): Cẩm quỳ (Malvales) Họ (Familia): Điều màu (Bixaceae) Chi (Genus): Điều màu (Bixa) Loài (Species): Bixa orellana Linn 1.1.1.2 Nguồn gốc, phân bố sản lượng Điều màu có nguồn gốc từ khu vực nhiệt đới châu Mỹ, trồng nhiều Bolivia, Brazil, Colombia, Ecuador, Jamaica, Mexico, Peru, Puerto Rico Dominica Cây điều màu du nhập vào Ấn Độ khu vực Đông Nam Á người Tây Ban Nha đưa tới vào kỷ 17 để làm chất nhuộm màu thực phẩm Sau du nhập vào Hoa Kỳ, Ấn Độ Châu Phi Một số nước Châu Âu Anh, Đan Mạch, Thụy Điển, Na Uy hóa loài chúng phát triển so với vùng nhiệt đới Cây trồng Hawaii đảo khu vực Thái Bình Dương Ở Việt Nam điều màu nhập nội để trồng vào thời kỳ Pháp thuộc, loài nàymọc hoang dại trồng rải rác vùng đồng Nam Bộ, Tây Nguyên miền Trung để thu hoạch hạt, làm cảnh làm thuốc (Võ Văn Chi, 1969) Loại trồng vào thời điểm năm, sau hai năm cho thu hoạch hạt chăm sóc cách Cây điều màu hoa vào đầu mùa mưa (khoảng tháng 4, tháng 5), cho thu hoạch vào khoảng tháng 10 tháng 11 Cây từ năm tuổi cho thu hoạch 270 kg hạt / Các nước đóng góp sản lượng nhiều Brazil, Peru, Kenya, Dominican; nước sản xuất Jamaica, Ấn Độ, Sri Lanka, Philippine,Thổ Nhĩ Kỳ, Angola, Colombia, Ecuador Bolivia (ITC, 1993) Hiện sản lượng hạt điều màu toàn giới hàng năm khoảng 14 500 hạt khô (số liệu năm 2010) 1.1.1.3 Đặc điểm sinh học Điều màu nhiệt đới, xanh quanh năm, sống tới 50 năm Thân dạng gỗ nhỏ, nhiều cành, cao khoảng – m, có cao đến 10 m Lá đơn mềm, nhẵn, hình ba cạnh, đầu nhọn, hình tim gốc, nhọn chóp, dài khoảng 12 cm, rộng cm hơn; cuống phình đỉnh, dài – cm Hoa tương đối lớn, có màu tía trắng, mọc thành chùy ngắn đầu Quả nang hình tim, bao bọc gai cứng, mọc thành chùm, màu đỏ tím, mở hai van, mảnh nang chứa nhiều hạt, chín có màu đỏ tươi đến nâu Trong có khoảng 50 hạt, hạt có dạng gần lập phương tập trung cuống ngắn, cuống hạt nở thành áo hạt ngắn màu đỏ, xung quanh hạt có lớp màu đỏ Vỏ non màu xanh thẫm, mềm, hạt có màu đỏ tươi, ướt, mềm trơn Khi già vỏ có màu xanh vàng, hạt phía cứng, khô, khó bóp, hạt khô có màu đỏ thẫm Khi chín mà không thu hoạch kịp thời bị khô nứt làm khô hạt hạt tự rơi xuống đất, dễ phát tán để phát triển thành cá thể khác (Đỗ Tất Lợi, 1999) Hình 1.1 Cây, hoa trái điều màu (Bixa orellana L.) Hình 1.2 Quả hạt điều màu lúc thu hoạch 1.1.2 Thành phần hóa học hạt điều màu Kết phân tích cho thấy hạt annattochứa 40 % đến 45 % cellulose, 3,5 % đến 5,5 % sucrose, 0,3 % đến 0,9 % tinh dầu, % dầu không bay hơi, 13 % đến 16 % protein (The Raintree Group, 1997) Nhìn chung, hàm lượng sắc số annatto hạt điều màu khoảng % loài có hình bán cầu, % – 3,58 % hình nón, hình oval có 1,5 % – % (ITC, 1993; Mantovani et al., 2013) Sắc tố annatto gồm cis–bixin (ester monomethyl acid dicarboxylic norbixin), phần trans–bixin cis–norbixin, chúng có chất carotenoid; bixin chiếm khoảng 70 – 82 % màu tổng số (McKeown Mark, 1962; Aparnathi Sharma, 1991) Ngoài bixin norbixin, hạt điều màu chứa alpha–và beta–carotencùng số thành phần khác tannin, ethereal oil, saponin, hợp chất tương tự dầu mustard, mono– sesquiterpene bixaghanene, bixein, bixol, crocetin, ellagic acid, ishwarane, isobixin, phenylalanine, salicylic acid, threonine, tomentosic acid tryptophan (The Raintree Group, 1997) Màu annatto nằm lớp áo hạt – aril of seed nên trích ly không cần thiết phải nghiền hạt (Smiths Wallin, 2006; Amaral et al., 2009) Thực tế Nobre et al (2006) so sánh thấy hàm lượng annatto trích nguyên hạt hạt nghiền nhỏ cho kết Lê Thị Hoa (2012) dùng dung môi KOH để so sánh hiệu suất trích ly màu hạt điều màu nguyên hạt bột hạt điều màu, kết cho thấy dạng nguyên hạt có hiệu suất trích ly màu cao dạng bột 1.1.3 Màu annatto 1.1.3.1 Cấu tạo phân tử Hình 1.3 Cấu trúc phân tử norbixin (A) bixin (B) (Magestea et al., 2012) Màu annatto có chất carotenoid, gồm thành phần tạo màu bixin norbixin, công thức cấu tạo bixin C25H30O4 norbixin C24H28O4 Mạch carbon bixin norbixin có nối đôi liên hợp xen kẽ đặn nối đơn Norbixin hợp chất dicarboxylic có hai gốc carboxyl tự bixin methyl ester acid norbixin, nên bixin có nhóm carboxyl tự 1.1.3.2 Tính chất lý hóa Bixin có màu đỏ đến cam, phân tử phân cực yếu nên không tan nước, tan dầu, dung môi hữu chloroform, ethyl acetate, acetone, (Marco et al., 2013) Norbixin cho màu cam pha vàng, phân tử phân cực mạnh hơn, không tan nước pH thấp, tan tốt kiềm, tan không nhiều dung môi hữu (Scotter, 2009) Do có nhiều nối đôi mạch carbon nên bixin norbixin dễ bị biến đổi tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng cường độ cao thời gian dài Norbixin bị kết tủa môi trường pH thấp (thường 5,5), norbixin kết tủa thường tạo phức bền với protein, tinh bột số thành phần khác tạo đồng màu sắc sản phẩm, đồng thời ngăn cản tượng bị trôi màu Annatto bền môi trường kiềm (Lê Thị Anh Đào ctv, 2000) Sự có mặt nhiều nối đôi phân tử khiến annatto dễ bị oxy hóa, lý annatto coi chất tạo màu, vừa chất chống oxy hóa Nhiều tác Kiokias Gordon (2003), Cardarelli et al (2008), Vasu et al (2010), Santos et al (2011) Garcia et al (2012) công bố nghiên cứu hoạt tính chống oxy hóa annatto Trong nhóm carotenoid, annatto nhóm màu gần giữ màu thay đổi dạng cấu trúc hóa học Ở điều kiện nhiệt độ pH định, bixin bị thủy phân thành norbixin xà phòng hóa thành muối K+ Na+ norbixin (Hình 1.4) Ở nhiệt độ thấp 50 0C, bixin norbixin ổn định, từ 50 0C trở lên, cis–bixin dễ bị phân hủy thành số sản phẩm, có chất màu vàng C17 có tên sắc tố McKeown metaxilen (Preston Rickard, 1980; Lê Thị Anh Đào ctv, 2000) (Hình 1.5) cis-bixin nhiệt trans-bixin Thủy phân (xà phòng hóa) Muối Na+ K+ cis-norbixin Hợp chất phân hủy Thủy phân (xà phòng hóa) Muối Na+ K+ trans-norbixin Acid hóa (hoặc trung hòa) cis-norbixin nhiệt Acid hóa (hoặc trung hòa) trans-norbixin Hình 1.4 Chuyển đổi qua lại dạng annatto (Smiths Wallin, 2006) Hình 1.5 Phản ứng sinh sắc tố McKeown metaxilen (Lê Thị Anh Đào ctv, 2000) 1.1.3.3 Chế phẩm từ annatto dùng làm phụ gia thực phẩm Hình 1.6 Chế phẩm bột annatto huyền phù dầu (Walmart, 2013) Trên thị trường, chế phẩm annatto cung cấp nhiều dạng tùy theo mục đích sử dụng như: lỏng, bột, bột vi tinh thể, sệt, nhũ, huyền phù dầu (Bảng 1.1) Chế phẩm annatto dạng sệt (oleoresin) bảo quản lâu so với dạng bột (Balaswamy et al., 2006) Phẩm màu annatto chiếm tới 70 % tổng sản lượng màu tự nhiên toàn cầu riêng Brazil 90 % (Veríssimo, 2003) Bảng 1.1 Các loại chế phẩm annatto chủ yếu (Smith Wallin, 2006) Tên chế Mô tả chế phẩm phẩm Annatto Bixin dạng sệt A trích dung môi loại bỏ dung môi Annatto Bixin dạng tinh thể B trích dung môi Hàm lượng màu 20 % bixin Annatto Bixin tinh thể C chiết, xà phòng hóa, thủy phân, kết tủa acid, rửa sấy khô Annatto Dịch huyền phù bixin D thu sau xử lý dầu (không dùng dung môi) Annatto Tách bixin dung E dịch kiềm nguội, sấy khô nghiền thành dạng bột Annatto Dùng kiềm để thu F acid hóa để tủa norbixin, cuối sấy khô thành dạng bột Tối thiểu 70 % norbixin, mong muốn ≈ 80 % Annatto Thu norbixin G kiềm loãng, sấy khô (không qua công đoạn acid hóa) Tối thiểu 15 % norbixin, mong muốn ≈ 20 % Tối thiểu: 80 %, mong muốn: ≈ 90 % bixin Tối thiểu 10 % bixin, muốn ≈15% Tối thiểu 25 % bixin, mong muốn ≈ 30 % Tối thiểu 35 % norbixin, mong muốn ≈ 40 % Mô tả quy trình Không có tài liệu mô tả Ngâm hạt với dung môi để hòa tan sắc tố Lọc dịch chiết để loại thành phần không tan Các công đoạn loại chất béo sáp, loại dung môi, kết tinh sấy khô (Dung môi sử dụng đơn lẻ kết hợp: hexane, acetone, ethanol, (alkaline) methanol, IPA, ethyl acetate) Dư lượng dung môi: ≤ 50 ppm Bột mịn với kích thước hạt nhỏ 250 micron Hạt xử lý quy trình sản xuất Annatto B Thêm kiềm loãng vào bột thu được, đun nóng để thủy phân sắc tố làm nguội Lọc dịch acid hóa để tủa norbixin Lọc tủa, rửa, sấy nghiền, cuối thu bột norbixin Cọ xát hạt điều màu dầu thực vật nóng để tách sắc tố từ bề mặt hạt Rây sơ để loại bỏ hạt Cọ xát hạt điều màu dung dịch kiềm nguội (KOH NaOH) để tách sắc tố Acid hóa huyền phù thu (H2SO4) để tủa bixin Lọc, rửa, sấy khô nghiền tủa thành dạng bột Cọ xát hạt điều màu dung dịch kiềm nguội (KOH NaOH) để tách sắc tố Thêm kiềm vào huyền phù thu đun nóng để hòa tan sắc tố, sau làm nguội, loại chất béo sáp Lọc dịch, acid hóa để kết tủa norbixin Lọc, rửa tủa, sấy khô nghiền thành bột Cọ xát hạt điều màu dung dịch kiềm nguội (KOH NaOH) để tách sắc tố Thêm kiềm vào huyền phù thu được, sau đun nóng để hòa tan sắc tố làm nguội, loại chất béo sáp Lọc dịch, sau sấy phun sấy khay Có thể thêm K2CO3 1.1.3.4 Ứng dụng phẩm màu annatto ngành thực phẩm Hình 1.7 Màu annatto đồ uống có pH thấp (American Color Research Center, Inc., 2009) Ở Bắc Mỹ châu Âu, người ta dùng màu annatto để nhuộm màu bơ, phomat (màu cam phomat cứng, màu đỏ phomat Edam Hà Lan,…) Chúng dùng để tạomàu cho nước xốt, thịt lợn quay Trung Quốc Còn Việt Nam, màu dùng cà ri, bột bánh, gà quay mật ong loại mì, bún nước, Ở Mexico, annatto trộn với số gia vị khác tạo thành loại gia vị màu đỏ gạch gọi achiote paste adobo, người dân Mexico ưa chuộng Họ thường dùng achiote chung với giấm để ướp thịt phối chế nước xốt Do có nguồn gốc thực vật nên annatto thích hợp để chế biến ăn chay Phẩm màu annatto ký hiệu quốc tế E160b dùng để tạo màu thức ăn đồ uống thành màu đỏ vàng tới vàng cam đậm (Hình 1.7) Các nhóm sản phẩm thực phẩm công nghiệp thường sử dụng annatto làmargarine, snack, dầu salad, đồ uống, kẹo thạch, kẹo cứng ngũ cốc nảy mầm Tùy thuộc vào phương pháp sản xuất, E160b chia làm hai loại dựa tính tan: loại tan dầu loại hòa tan nước Chế phẩm annatto tan dầu thường dùng để tạo màu cho thực phẩm nhiều dầu phô mai, margarine/shortening bánh ngọt, bánh quy, bỏng ngô snack, nước xốt, đồ tráng miệng dạng kem Annatto dạng nhũ có ưu điểm sử dụngcho phô mai, kem, soup, kẹo sản phẩm từ 10 70 Veríssimo S.A., 2003 Extração, caracterização e aplicação corante de urucum (Bixa orellana L.) no tingimento de fibras naturais MSc tese, Universidade Federal Rio Grande Norte Centro de Tecnologia, Brasil 71 Võ Văn Chi, Vũ Văn Chuyên, 1998 Cây cỏ thường thấy Việt Nam – Tập NXB Khoa học Hà Nội, trang 145 72 Walmart, 2013 La Cholita Annatto Oil August 24th 2013 73 WHO – World Health Organization, 1986 Ammonia – Environmental Health Criteria, No 54 World Health Orgnization, Geneva, 1986 August 23th 2013 74 Xu D., Wang X., Jiang J., Yuan F., Decker E.A., and Gao Y., 2013 Influence of pH, EDTA, alpha–tocopherol, and WPI oxidation on thedegradation of beta– carotene in WPI–stabilized oil–in–water emulsions Science and Technology 54: 236 – 241 75 Yang Y., Leser M.E., Sher A.A., and McClements D.J., 2013 Formation and stability of emulsions using a natural small molecule surfactant: Quillaja saponin (Q–NaturalR) Food Hydrocolloids 30: 589 – 596 76 Yuan C., Du L., Jin Z., and Xu X., 2013 Storage stability and antioxidant activity of complex of astaxanthin with hydroxypropyl–beta–cyclodextrin Carbohydrate Polymers 91: 385 – 389 77 Zhang G., Hu M., He L., Fu P., Wang L., and Zhou J., 2013 Optimization of microwave–assisted enzymatic extraction of polyphenols from waste peanut shells and evaluation of its antioxidant and antibacterial activities in vitro Food and Bioproducts Processing (1): 158 – 168 78 Zhang Y., and Zhong Q., 2013 Encapsulation of bixin in sodium caseinate to deliver the colorant in transparent dispersions Food Hydrocolloids 33: – 79 Zheng L., and Sun D., 2005 Innovative applications of power ultrasound during food freezing processes – a review 81 PHỤ LỤC Phụ lục So sánh hiệu suất trích ly annatto loại dung môi a Phụ lục 1a: So sánh hiệu suất loại dung môi hỗ trợ ammonia 82 b Phụ lục 1b: So sánh hiệu suất loại dung môi có hỗ trợ ammonia 83 c Phụ lục 1c: So sánh bắt cặp để đánh giá hiệu tương tác ammonia với loại dung môi  Kết hợp với ethyl acetate: 84  Kết hợp với acetone 85  Kết hợp với ethanol 86 Phụ lục 1d: So sánh hiệu suất trích ly chloroform với hỗn hợp dung môi ammonia + ethanol 87 Phụ lục Ảnh hưởng nồng độ ammonia đến hiệu suất trích ly annatto 88 Phụ lục Ảnh hưởng nồng độ ethanol đến hiệu suất trích ly annatto 89 Phụ lục Ảnh hưởng tỷ lệ dung môi / hạt đến hiệu suất trích ly annatto 90 Phụ lục Ảnh hưởng công suất vi sóng đến hiệu suất trích ly annatto 91 Phụ lục Ảnh hưởng thời gian hỗ trợ vi sóng đến hiệu suất trích ly annatto 92 Phụ lục Ảnh hưởng thời gian trích ly phụ sau hỗ trợ vi sóng 93 Phụ lục Ảnh hưởng nồng độ acid acetic dùng để kết tủa annatto 94 Phụ lục Tiến độ thực đề tài Các nội dung, công việc Thực chủ yếu Sản phẩm phải đạt Viết đề cương nghiên cứu Đề cương Nộp đề cương Báo cáo Báo cáo đề cương Báo cáo Chuẩn bị đánh giá vật liệu nghiên cứu Chọn tối ưu nồng độ dung môi Tối ưu chế độ hỗ trợ vi sóng tỷ lệ dung môi / nguyên liệu Tối ưu thời gian trích ly phụ Thử nghiệm khả tạo nhũ Viết báo cáo kết nghiên cứu Mẫu, báo cáo TT 10 Báo cáo kết đề tài 11 Bảo vệ luận văn tốt nghiệp Báo cáo Địa điểm thực Trường ĐH Nông T4/2013 Lâm TP HCM Trường ĐH Nông T8/2013 Lâm TP HCM Trường ĐH Nông T9/2013 Lâm TP HCM ĐH Công nghiệp T8/2013 TP HCM ĐH Công nghiệp T9 – T10/2013 TP HCM Thời gian (bắt đầu – kết thúc) Báo cáo T11 – T12/2013 Báo cáo T12/2013 Báo cáo T12/2013 – T2/2014 Báo cáo T3 – T4/2014 Báo cáo T5/2014 Báo cáo T6/2014 95 ĐH Công nghiệp TP HCM ĐH Công nghiệp TP HCM ĐH Công nghiệp TP HCM ĐH Công nghiệp TP HCM Trường ĐH Nông Lâm TP HCM Trường ĐH Nông Lâm TP HCM
- Xem thêm -

Xem thêm: Nghiên cứu trích ly màu hạt điều màu 2, Nghiên cứu trích ly màu hạt điều màu 2, Nghiên cứu trích ly màu hạt điều màu 2

Gợi ý tài liệu liên quan cho bạn

Nạp tiền Tải lên
Đăng ký
Đăng nhập