Lun vn tt nghip Lờ Th Tho i hc Vinh Khoa Húa Hc - Lp 48A 1 Trờng đại học vinh KHOA HOá HọC === === Nghiên cứu chất màu tự nhiên từ vỏ quả thanh long tại Việt Nam KHóA LUậN TốT NGHIệP ĐạI HọC Chuyên ngành: Hoá vô cơ Giáo viên hớng dẫn: TS. Nguyễn hoa du Sinh viên thực hiện: Lê thị thảo Lớp: 48A - Hoá Vinh 2011 Luận văn tốt nghiệp Lê Thị Thảo LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành được luận văn này tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến T.S Nguyễn Hoa Du đã giao đề tài, hết lòng hướng dẫn, chỉ bảo truyền đạt kiến thức kinh nghiệm cho tôi trong suốt quá trình hoàn thành luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm khoa Hóa Học, Ban giám hiệu trường Đại Học Vinh, cùng các thầy cô giáo và các cán bộ phòng thí nghiệm khoa Hóa đã hết lòng giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi, cung cấp hóa chất, thiết bị và dụng cụ cho tôi hoàn thành đề tài này. Xin chân thành cảm ơn tất cả những người thân trong gia đình và bạn bè đã động viên, giúp đỡ tạo mọi điều kiện cho tôi thực hiện và hoàn thành luận văn. Vinh, tháng 5 năm 2011 Lê Thị Thảo Đại học Vinh – Khoa Hóa Học - Lớp 48A 2 Luận văn tốt nghiệp Lê Thị Thảo MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài. Ngày nay việc bảo vệ môi trường và an toàn thực phẩm là vấn đề quan trọng trong xu thế phát triển bền vững của toàn nhân loại. Với mức sống ngày càng được nâng cao, lượng thực phẩm chế biến sẵn tiêu thụ khá nhiều, nhất là trong các ngày lễ, tết. Tuy nhiên, cũng có khá nhiều loại thực phẩm có sử dụng phẩm màu trôi nổi trên thị trường được đưa ra tiêu thụ khắp các hàng quán, chợ, siêu thị như mứt, kẹo, bánh, rượu, nước giải khát, mực tẩm, thịt quay, tương ớt . Chất tạo màu thực phẩm hay phẩm màu là một nhóm những chất dùng làm phụ gia cho thực phẩm, nhằm tạo hoặc cải thiện màu sắc của thực phẩm, để tăng tính hấp dẫn của sản phẩm nhưng không có tác dụng về mặt dinh dưỡng. Có rất nhiều loại phẩm màu không rõ xuất xứ hoặc không được phép sử dụng trong thực phẩm lại được bán tự do rất nhiều. Điều đó đã dẫn đến khá nhiều vụ ngộ độc thực phẩm do các chất màu gây ra. Phần lớn các chất màu tổng hợp đều có thể gây ung thư và có những tác động không tốt đối với con người. Vì vậy cần thay thế chất màu tổng hợp bằng chất màu tự nhiên. Thay thế các chất màu tổng hợp bằng các chất màu có sẵn từ thực phẩm tự nhiên trong quá trình chế biến không những giúp món ăn có màu sắc hấp dẫn, gia tăng giá trị dinh dưỡng mà còn đảm bảo được an toàn thực phẩm. Sở dĩ có thể nói như vậy vì trong những chất màu thực phẩm, ngoài các thành phần chất màu riêng biệt cho từng loại màu sắc, chúng còn chứa các thành phần có hoạt tính sinh học khác như vitamin, axit hữu cơ, glycozit, các chất thơm và các nguyên tố vi lượng… Các chất màu tự nhiên phổ biến thường gặp như màu vàng cam của gấc, màu vàng của nghệ, màu tím của lá cẩm, màu nâu của cà phê, cacao, màu xanh của lá dứa hay màu đen của lá gai… Về thực chất, chúng đều là những thành phần dễ trích ly, tạo được màu sắc và mùi thơm cho thực phẩm theo yêu cầu của người chế biến. Trong thời gian gần đây nhiều công trình khoa học đã nghiên cứu chất màu tự nhiên có trong thực vật và động vật. Vì vậy, để đóng góp vào việc phát Đại học Vinh – Khoa Hóa Học - Lớp 48A 3 Luận văn tốt nghiệp Lê Thị Thảo triển chất màu tự nhiên phục vụ đời sống con người chúng tôi chọn đề tài “Nghiên cứu chất màu tự nhiên từ vỏ quả thanh long tại Việt Nam”. 2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài. Các kết quả thu đuợc của đề tài góp phần xây dựng các phuơng pháp nghiên cứu về chất màu tự nhiên phù hợp với việc sử dụng. Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu chất màu tự nhiên ở Việt Nam, có thể rút ra nhận xét về mức độ sử dụng chất màu tự nhiên ứng dụng trong chế biến thực phẩm từ đó đánh giá về mức độ an toàn và lợi ích của việc sử dụng chất màu tự nhiên trong đời sống. CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1. CHẤT MÀU THỰC PHẨM. Đại học Vinh – Khoa Hóa Học - Lớp 48A 4 Luận văn tốt nghiệp Lê Thị Thảo Màu sắc đóng một vai trò quan trọng trong việc tăng cường tính hấp dẫn thẩm mỹ của các sản phẩm thực phẩm. Vì vậy chất màu thực phẩm rất quan trọng trong ngành chế biến thực phẩm. Chất màu thực phẩm có hai loại: chất màu tổng hợp hóa học và chất màu tự nhiên [8]. Do một số chu trình chế biến thực phẩm như xử lý nhiệt, thay đổi độ pH, tiếp xúc với ánh sáng và điều kiện bảo quản, nhiều sản phẩm thực phẩm bị mất màu sắc. Trước đây, các chất tạo màu tổng hợp được sử dụng để chống mất màu và làm đa dạng các sản phẩm thực phẩm. Nhưng một số chất tạo màu tổng hợp như tartrazine (E102) và sudan đỏ đã được sử dụng từ lâu trong ngành công nghiệp thực phẩm gần đây lại được ghi nhận là có hại cho sức khỏe. Mặc dù các phản ứng phụ của một số chất tạo màu tổng hợp vẫn còn gây tranh cãi, nhưng điều này tiếp tục cảnh báo cho người tiêu dùng về sự an toàn của các chất tạo màu tổng hợp. Thêm vào đó, các quy định của chính phủ cũng là một lý do khiến các ngành công nghiệp thực phẩm phải tìm kiếm các chất tạo màu thay thế chất tạo màu tổng hợp bằng chất tạo màu tự nhiên an toàn cho sức khỏe con người và không gây tác dụng phụ [15]. 1.1.1. CHẤT MÀU TỔNG HỢP HOÁ HỌC. [8]. [10] Chất màu tổng hợp hóa học là chất màu được được hình thành tổng hợp từ các phản ứng hóa học như amaranth (đỏ), brilliant bule (xanh), sunset yellow (vàng cam), tartazine (vàng chanh) . * Ưu điểm: - Các màu tổng hợp thường đạt độ màu cao, với một lượng nhỏ đã cho màu đạt yêu cầu đặt ra. - Đa dạng về màu sắc: màu vàng, màu đỏ, màu xanh, màu tím, màu đen… - Có thể tạo màu với thị hiếu. Có 3 phương pháp phối màu: + Phương pháp cơ học. + Phương pháp kinh nghiệm. + Phương pháp điện tử. * Nhược điểm: Đại học Vinh – Khoa Hóa Học - Lớp 48A 5 Luận văn tốt nghiệp Lê Thị Thảo Phần lớn các chất màu tổng hợp đều có thể gây ung thư, chúng có thể gây ngộ độc cơ thể nếu không dùng loại nguyên chất hoặc ở liều lượng cao hơn mức cho phép. * Một số chất màu tổng hợp được sử dụng: Nhóm chất màu vàng: + Tatrazin: là dẫn xuất của axit pyrazol cacbonxylic, có màu vàng chanh, dùng để sản xuất bánh kẹo, thực phẩm tráng miệng, mứt, rượu, trứng cá muối, tôm, vỏ ngoài phomat, vỏ ngoài thịt chín. Liều dùng: 7,5 mg/kg khối lượng cơ thể. + Quinolein vàng: là muối natri của axit monosulphonic và disulphonic của quinophtalein và quinolyindanedion, có màu vàng, được dùng trong sản xuất bánh kẹo, thực phẩm tráng miệng, mứt, rượu, trứng cá muối, tôm, vỏ ngoài phomat, vỏ ngoài thịt chín. Liều dùng 2,5 mg/kg khối lượng cơ thể. + Vàng da cam S: là muối natri của axit naphtol-sunphonic, có màu vàng da cam, dùng để sản xuất bánh kẹo, thực phẩm tráng miệng, mứt, rượu, trứng cá muối, tôm, vỏ ngoài phomat, vỏ ngoài thịt chín. Liều dùng 0,5 mg/kg khối lượng cơ thể. Nhóm chất màu đỏ: + Azorubin: là muối natri của axit naphtol-sunphonic, có màu đỏ. Chất màu này còn được sử dụng trong công nghiệp nhuộm và in. Được dùng trong sản xuất mứt kẹo, siro, nước giải khát. Liều dùng 0,5 mg/kg khối lượng cơ thể. + Đỏ rệp: là muối của 3 nguyên tử natri của axit naphtol-disunphonic, có màu đỏ giống màu đỏ của axit cacminic (chất màu tự nhiên). Được dùng trong sản xuất bánh kẹo, thực phẩm tráng miệng, mứt, rượu, trứng cá muối, tôm, vỏ ngoài phomat, vỏ ngoài thịt chín. Liều dùng 0,75 mg/kg khối lượng cơ thể. + Amaran: là muối của 3 nguyên tử natri của axit naphtol-disunphonic, có màu đỏ boóc đô. Được dùng trong sản xuất trứng cá muối, nước quả, rượu nho. Đại học Vinh – Khoa Hóa Học - Lớp 48A 6 Luận văn tốt nghiệp Lê Thị Thảo Liều dùng 0,75 mg/kg khối lượng cơ thể. + Eitrozin: là muối của tectra-iodo-fluoresxin, có màu đỏ, được dùng trong sản xuất bánh kẹo, thực phẩm tráng miệng, mứt, rượu, trứng cá muối, tôm, vỏ ngoài phomat, vỏ ngoài thịt chín. Liều dùng 2,5 mg/kg khối lượng cơ thể. Nhóm chất màu xanh: + Màu xanh lợ V: là muối canxi của dẫn xuất triphenylmetan, có màu xanh nhạt, được dùng trong sản xuất bánh kẹo, thực phẩm tráng miệng, mứt, rượu, trứng cá muối, tôm, vỏ ngoài phomat, vỏ ngoài thịt chín. Liều dùng 2,5 mg/kg khối lượng cơ thể. + Indigocacmin: là muối natri của axit indigotin disunphonic, có màu xanh lam, Liều dùng 5 mg/kg khối lượng cơ thể. + Xanh lơ sang FCF: có công thức C 37 H 34 N 2 Na 2 O 9 S 3 , là chất có màu xanh lơ, được dùng ở các nước Canada, Anh và Mĩ có các sản phẩm bánh kẹo, siro và đồ hộp. + Xanh lục sang BS: là muối natri của dẫn xuất fusinic, có màu xanh lục sáng, thường được dùng hỗn hợp với các màu xanh khác để tạo màu xanh lục, được dùng trong sản xuất quả ngâm đường, sirô, nước giải khát, rượu. Liều dùng 5,0 mg/kg khối lượng cơ thể. Nhóm chất màu đen + Màu đen sáng BN: là muối 4 natri tectrasulphonic, có màu đen sáng được dùng trong sản xuất bánh kẹo, thực phẩm tráng miệng, mứt, rượu, trứng cá muối, tôm, vỏ ngoài phomat, vỏ ngoài thịt chín. Liều dùng 1,0 mg/kg khối lượng cơ thể. * Tính độc hại của chất màu tổng hơp: tất cả các chất màu tổng hợp đều độc hại với sức khỏe con người nên khi sử dụng phải tuân theo sự chỉ dẫn trong tài liệu kỹ thuật. Đại học Vinh – Khoa Hóa Học - Lớp 48A 7 Luận văn tốt nghiệp Lê Thị Thảo Ngoài ra còn có một số chất màu có nguồn gốc vô cơ chủ yếu dùng để trang trí thực phẩm. Sau đây là bảng thống kê một số chất màu vô cơ thường được sử dụng: Bảng 1. Một số chất màu vô cơ thường được sử dụng. 1.1.2. CHẤT MÀU TỰ NHIÊN. [4], [5], [9], [13], [14], [17], [18] 1.1.2.1. Định nghĩa. Chất màu tự nhiên là các chất màu được chiết xuất hoặc được chế biến từ các nguyên liệu hữu cơ (thực vật, động vật) sẵn có trong tự nhiên. Ví dụ: carotene tự nhiên được chiết xuất từ các loại rau quả có màu vàng, đỏ; curcumin được chiết xuất từ củ nghệ; anthocyanin được chiết xuất từ quả dâu, bắp cải tím… 1.1.2.2. Phân loại. Các chất màu tự nhiên thường gặp chủ yếu trong thực vật, có thể chia làm ba nhóm chính: - Chlorophyll là diệp lục hay chất màu xanh lá cây. - Carotenoid có trong các loại rau quả có màu da cam, vàng, đôi khi là màu đỏ. - Flavonoid có trong không bào, các thực vật có màu đỏ, xanh, vàng. 1.1.2.2.1) Chlorophyll. Chlorophyll là chất tạo nên màu xanh của thực vật, còn gọi là hạt diệp lục, đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong quá trình quang hợp. Chlorophyll không Đại học Vinh – Khoa Hóa Học - Lớp 48A STT Tên chất màu Sử dụng Liều dùng mg/kg thể trọng 1 Cacbonat canxi Ít dùng Không hạn chế 2 Bioxyt titan Ít dùng Chưa có 3 Oxyt sắt Mứt và bánh kẹo 0,5 4 Oxyt nhôm Mứt và bánh kẹo 0,5 5 Vàng Mứt và bánh kẹo 0,5 6 Bạc Mứt và bánh kẹo 0,5 7 Chất màu rubi Vỏ phomat 0,5 8 Luận văn tốt nghiệp Lê Thị Thảo những cho màu xanh mà còn che mờ các chất màu khác. Hàm lượng chlorophyll trong cây xanh chiếm 1% chất khô. Chlorophyll hấp thu mạnh ánh sáng xanh dương, đỏ. Do đó, màu của các mô chứa chất diệp lục giống màu của lá cây. Chlorophyll có hai dạng: - Chlorophyll a có công thức là C 55 H 72 O 5 N 4 Mg - Chlorophyll b có công thức là C 55 H 70 O 6 N 4 Mg có màu nhạt hơn chlorophyll a. Tỷ lệ chlorophyll a và chlorophyll b trong thực vật là 3:1. Trong cơ thể sống, chlorophyll tạo phức với polypeptide. Phức này liên kết với carotene và tocopherol (vitamin E). Carotenoid và tocopherol có chức năng giữ năng lượng hoạt hóa chlorophyll và oxy đơn phân tử. Tác dụng chủ yếu của chlorophyll là phân tách nước, một số hợp chất vô cơ đơn giản mà thực vật hút từ đất, tạo ra hiđro, oxi, hình thành ATP là nguồn năng lượng quan trọng của sinh vật và NADPT, là nguyên liệu để tạo ra chất đạm, dinh dưỡng cho thực vật. Chlorophyll được chiết xuất dễ dàng từ các loại lá cây như: cỏ linh lăng, lá dâu, rau spinach, rau mùi tây (Parley), rau cải xoong, tỏi tây, vỏ bí đao, từ nhiều loại tảo, thậm chí từ phân tằm bằng các loại dung môi thích hợp. Hiện nay, có hơn 75% các chế phẩm từ chlorophyll được sử dụng trong thực phẩm, dược phẩm, mỹ phẩm. Trong thực phẩm, các sản phẩm từ chlorophyll được dùng cho bánh kẹo, súp, sốt, các sản phẩm trái cây, các sản phẩm sữa, rau muối chua và nước chấm, mứt, thức uống và thức ăn thú kiểng. 1.1.2.2.2) Carotenoid. Carotenoid là một dạng chất màu tự nhiên tan trong dầu, phổ biến trong động - thực vật. Chúng giúp tạo màu đỏ, vàng, cam cho nhiều loại thực vật, trái cây, hoa quả, và một số loài động vật như: chim, cá, côn trùng và động vật giáp xác. Carotenoid cũng tồn tại tự nhiên trong hạt diệp lục và thể nhiễm sắc của cây cối, và trong một vài thực vật quang hợp khác như: tảo, một số loại nấm (nấm men, nấm mốc), và một vài loại vi khuẩn (quang hợp và không quang hợp). Đại học Vinh – Khoa Hóa Học - Lớp 48A 9 Luận văn tốt nghiệp Lê Thị Thảo Theo một báo cáo trong ấn phẩm hồ sơ y học nội khoa, hàm lượng chất chống oxi hóa alpha-carotene cao đồng nghĩa với giảm nguy cơ dẫn đến cái chết trước tuổi 14. Sự phá hủy do oxy gây ra đối với ADN, protein và chất béo có thể đóng một vai trò trong quá trình phát triển các loại bệnh mãn tính như bệnh tim và ung thư. Các chất carotenoid bao gồm: beta-carotene, alpha-carotene và lycopene, được sản sinh từ thực vật và các vi sinh vật, hoạt động như chất chống oxy hóa, sẽ vô hiệu hóa những tổn hại này. Carotenoid có trong: rau ngót, rau đay, gấc, bí ngô, ớt, xoài, hồng đỏ… 1.1.2.2.3) Flavonoid. Các flavonoid được khám phá bởi một trong những nhà sinh hóa nổi tiếng nhất của thế kỷ 20: Albert Szent-Gyorgyi (1893- 1986). Ông nhận giải Nobel năm 1937 với những khám phá quan trọng về các dặc tính của vitamin C và flavonoid. Flavonoid là một trong những nhóm hợp chất phân bố rộng nhất trong thiên nhiên, ước tính đã có khoảng 2000 flavonoid đã biết rõ cấu trúc (Harbone, 1975). Flavonoid đặc trưng cho thực vật bậc cao, cùng với acid hydroxinamic và lignin trong cây. Flavonoid có ở hầu hết các bộ phận của cây: hoa, quả, lá, gốc, rễ… và trong các tế bào. Flavonoid tham gia vào sự tạo màu sắc của cây, nhất là hoa; đây là một trong những chức năng sinh lý quan trọng của flavonoid đối với cây cỏ. Flavonoid có trong một số loại rau quả như: cam, quýt, vỏ và hạt nho, đậu nành… Flavonoid là chất glucozit làm cho rau và hoa có màu vàng và da cam. Khi flavonol bị thủy phân cho agglucon màu vàng. Các glucozit nhóm flavonol rất nhiều nhưng thường gặp là những agglucon dẫn xuất sau: kempherol, quercetin, mirixetin. + Astrgalin là 3- glucozit của kempherol, có trong hoa tử vân anh, hoa dẻ ngựa, trong lá chè và trong hoa hồng. + Quercetin: có trong vỏ sò, lá chè, táo, nho, thuốc lá. + Rutin là 3- gramnoglucozit của quercetin, rất thường gặp trong cây, ứng dụng trong y học làm thuốc bổ mao mạch. Đại học Vinh – Khoa Hóa Học - Lớp 48A 10 . Lp 48A 1 Trờng đại học vinh KHOA HOá HọC === === Nghiên cứu chất màu tự nhiên từ vỏ quả thanh long tại Việt Nam KHóA LUậN TốT NGHIệP ĐạI HọC Chuyên ngành:. văn tốt nghiệp Lê Thị Thảo triển chất màu tự nhiên phục vụ đời sống con người chúng tôi chọn đề tài Nghiên cứu chất màu tự nhiên từ vỏ quả thanh long tại