i
LỜI CẢM ƠN
Em xin chân thành tỏ lòng biết ơn đến TS.Hoàng Thị Huệ An đã hướng
dẫn em tận tình chu đáo trong suốt thời gian thực hiện đề tài giúp em hoàn
thành tốt đồ án của mình.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô phụ trách phòng thí nghiệm
Hóa Cơ bản và Công nghệ Thực Phẩm đã tạo mọi điều kiện để cho em có thể
hoàn thành nội dung đề tài.
Đồng thời em cũng xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô, bạn bè đã động
viên, giúp đỡ, góp ý giúp em hoàn thiện hơn đề tài của mình.
Nha Trang, tháng 7 năm 2010
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Thị Hiền
ii
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
CHƢƠNG 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 phƣơng pháp chiết chất màu tự nhiên 8
1.2.1. Phƣơng pháp chiết gián đoạn: 8
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 lƣợng sản phẩm 32
2.2.7. Phƣơng pháp xử lý số liệu 32
CHƢƠNG III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 33
3.1 Thành phần khối lƣợng của ớt tƣơi 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 phƣơng pháp thích hợp để chiết carotenoit từ ớt bột 40
3.4. Đề xuất quy trình sản xuất chất màu carotenoit thô từ ớt tƣơi 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 lƣợng sản phẩm 45
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 48
TÀI LIỆU THAM KHẢO 49
Gas Chromatography
Sắc ký khí
h
hour
giờ
H
2
O
Water
Nước
HPLC
(hay: LC)
High-Performance Liquid
Chromatography
Sắc ký lỏng hiệu năng cao
min
minute
phút
N
2
Nitrogen gas
Khí nitơ
nm
nanometer
nanomet
PE
Petroleum ether
Ete dầu mỏ
ppm
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
+ Đánh giá chất lượng sản phẩm carotenoit thu được và hiệu quả kinh
tế của quá trình sản xuất.
Trong quá trình thực hiện đồ án, cùng với sự giúp đỡ tận tình của cô
Hoàng Thị Huệ An, các thầy cô phòng thí nghiệm Hóa Cơ bản, phòng thí
nghiệm Công nghệ Thực phẩm và nhiều thầy cô khác, cộng với sự nỗ lực của
bản thân đến nay đồ án đã cơ bản hoàn thành được nội dung đặt ra.
Tuy nhiên, do vấn đề này còn khá mới mẻ với em do đó việc tìm hiểu
các kiến thức chưa được đầy đủ, cộng với trang-thiết bị thí nghiệm không
đồng bộ nên đồ án thực hiện không tránh khỏi những thiếu sót nhất định.
Em rất mong nhận được sự chỉ bảo của quý thầy cô và sự góp ý từ các
bạn sinh viên để đề tài được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Nha Trang, ngày 25 tháng 6 năm 2010
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Thị Hiền
3
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
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
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 lƣợng cho phép của chất màu hữu cơ tổng hợp nhóm A
Loại chất màu
Liều lƣợng 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
Trước khi quyết định sử dụng chất màu thực phẩm phối trộn vào sản
phẩm của mình các nhà sản xuất thường quan tâm các yếu tố sau:
+ Sự chuyển màu mới như thế nào: Người ta thường phối trộn nhiều
màu với nhau để tạo ra những màu mới như mong muốn.
+ Trạng thái của chất màu: Người tiêu dùng vẫn ưa chuộng sử dụng chất
màu ở dạng lỏng hơn dạng bột.
+ Thành phần các chất chứa trong thực phẩm cần phối trộn chất màu: Sự
có mặt của nước hay của chất béo, sự có mặt của tanin, protein trong thực
phẩm sẽ ảnh hưởng đến độ trong hay vẩn đục của chất màu sẽ phối trộn vào
thực phẩm đó.
+ Điều kiện chế biến: Đặc biệt là thời gian và nhiệt độ ảnh hưởng đến
chất lượng màu.
+ pH: Sự ổn định cũng như sự chuyển màu của chất màu đều có thể do
pH tạo ra.
+ Điều kiện bao gói: Bao gói là điều kiện quyết định mức độ xâm nhập
oxy không khí và ánh sáng làm ảnh hưởng đến chất lượng màu.
+ Điều kiện bảo quản và thời hạn sử dụng: Một số chất màu chỉ được sử
dụng cho một số thực phẩm nhất định.
Ví dụ: Erythrosin sử dụng cho một số cocktail, một số loại đồ hộp.
Rouge 2G sử dụng cho xúc xích.
Brun FK dùng cho cá khô hun khói.
8
1.2. Các phƣơng pháp chiết chất màu tự nhiên
1.2.1. Phƣơng pháp chiết gián đoạn:
Theo phương pháp này ta ngâm nguyên liệu vào dung môi. Sau một
khoảng thời gian nhất định giữa nguyên liệu và dung môi đạt nồng độ chất
pháp này, thường dùng CO
2
ở trạng thái siêu tới hạn làm dung môi chiết (đôi
khi trộn với vài % dung môi phân cực nào đó như etanol, metanol, 2-propanol
để làm tăng khả năng hòa tan carotenoit của CO
2
) do nó cho phép chiết
nhanh, chọn lọc, không làm oxy hóa carotenoit và an toàn trong vận hành.
1.2.5. Chiết dung môi tăng tốc (ASE: Accelerated Solvent Extraction) hay
chiết dƣới áp suất cao (PFE : Pressurized Fluid Extraction)
Đây cũng là một phương pháp chiết mới, cho phép chiết rất nhanh, tự
động hóa, hiệu quả và tiết kiệm dung môi. Nguyên tắc của nó tương tự như
phương pháp chiết Soxhlet cổ điển, ngoại trừ việc quá trình chiết được thực
hiện ở nhiệt độ và áp suất cao (nhưng vẫn dưới điểm tới hạn của dung môi sử
dụng).
Trong phương pháp ASE, nguyên liệu cần chiết được xay nhỏ, làm khô
(thường là đông khô), rồi nhồi vào một ống chiết (extraction cell). Ống chiết
này được đặt trong lò duy trì ở nhiệt độ thích hợp (có thể điều chỉnh từ 40 –
200
o
C). Dung môi được bơm vào ống chiết và giữ ở áp suất 10 -20 MPa trong
vài phút (static time), sau đó dịch chiết được đẩy vào một bình hứng bằng một
thể tích dung môi mới (flush volume). Quá trình được lặp lại vài lần (cycles).
Cuối cùng, toàn bộ dịch chiết được đẩy ra bằng một dòng khí trơ (N
2
)
10
Hình 1.1. Sơ đồ thiết bị chiết
là ớt chuông (bell pepper tức ớt Đà Lạt có quả to, cùi dày, không cay) và ớt
Cayenne (ớt sừng).
- Ớt Capsicum frutescens: tên Việt Nam là ớt hiểm (hay ớt Xiêm, ớt
Chili), là loại ớt cay, có 3 màu; trắng, đỏ và vàng trên cùng một cây.
- Ớt Capsicum chinense: là loại ớt kiểng, có nhiều màu sắc (đò, vàng,
tím) thường dùng trang trí, không cay; trái có thể to, nhỏ khác nhau và có
hình tròn như quả cà chua bi hay hình giọt nước.
Ớt chuông
(C. annuum) Ớt Cayenne
(C. annuum)
Ớt Xiêm
(C. frutescens)
Ớt kiểng
(C. chinense)
Hình 1.3. Một số loại ớt thông dụng trên thế giới
1.3.4. Đặc điểm sinh trƣởng
Cây ớt phát triển tốt ở đất thịt nhẹ, đất pha cát dễ thoát nước. Hạt ớt nảy
mầm ở 25-30
o
C, dưới 10
o
C hạt không mọc.
Thời kỳ ra hoa cần nhiệt độ 15- 20
Hai giống ớt trên có quả to, nhiều, màu đẹp nhưng hay bị thán thư, vi rút
và nhện trắng phá hại. Phân viện Khoa học miền Nam đã tạo ra được một số
giống ớt lai giứa ớt xiêm và ớt chỉ thiên có chất lượng tốt hơn: hàm lượng
13
chất khô cao, bột quả giữ được màu đỏ, đẹp, được người tiêu dùng ưa thích,
rất phù hợp với việc làm ớt bột.
Ớt hiểm (ớt lai)
Ớt chìa vôi
Ớt sừng bò
Hình 1.4. Một số loại ớt thông dụng ở Việt Nam
1.3.6. Giá trị y học [4]
Bên cạnh là loại gia vị không thể thiếu trong các bữa ăn, giúp làm tăng
cảm giác ngon miệng, ớt còn là một vị thuốc rất quý trong y học cổ truyền, có
thể chữa được nhiều căn bệnh một cách hữu hiệu.
Theo y học cổ truyền, ớt có vị cay, nóng, có tác dụng khoan trung, tán
hàn, kiện tỳ, tiêu thực, chỉ thống (giảm đau), kháng nham (chữa ung thư ).
Do vậy ớt thường được dùng để chữa đau bụng do lạnh, tiêu hóa kém, đau
khớp, dùng ngoài chữa rắn rết cắn
Ớt có rất nhiều loại và khoa học Tây y đã nghiên cứu ớt để chiết xuất ra
nhiều loại thuốc có lợi cho sức khỏe, thậm chí còn giúp chữa trị một số bệnh
rất hiệu quả. Đặc biệt lượng vitamin C trong ớt rất cao, là nguồn bổ sung hữu
hiệu cho những người hệ miễn dịch kém, thiếu vitamin C. Trong 100 g ớt có
chứa 198 mg vitamin C và các vitamin B1, B2, -caroten, canxi, sắt, axit
citric, axit malic. Lượng vitamin C phong phú trong ớt có thể khống chế xơ
cứng động mạch và làm giảm cholesterol.
Các nhà khoa học của Viện Đại học Pittburg (Mỹ) đã chứng minh được
chức có oxy như hydroxy, metoxy, oxo, epoxy, aldehyt, cacboxyl…)
15
1.4.1.2. Tính chất lý-hóa:
a) Tính tan:
Carotenoit là những hợp chất ưa béo nên nói chung chúng không tan
trong nước trừ những carotenoit trong phân tử có chứa những nhóm chức
phân cực mạnh (ví dụ: nhóm –COOH, - HSO
4,
…)
b) Sự hấp thụ ánh sáng và màu sắc:
Sự có mặt của chuỗi polyen gồm trên 7 nối đôi liên hợp làm cho phân tử
carotenoit có khả năng hấp thụ bức xạ khả kiến, tạo ra màu sắc vàng, cam hay
đỏ.
c) Tính chất hóa học:
Hệ thống polyen cũng là nguyên nhân làm cho các phân tử carotenoit ở
dạng tự do trong dung dịch rất dễ bị oxy hóa và đồng phân hóa bởi các tác
nhân ánh sáng, nhiệt và axit. Tuy nhiên, trong các mô động-thực vật các phân
tử carotenoit có thể liên kết với với các acid béo, lipit, lipoprotein… nên màu
sắc và độ bền của carotenoit có thể thay đổi đáng kể so với khi chúng ở trạng
thái tự do trong dung môi hữu cơ.
1.4.1.3. Chức năng sinh học - Ứng dụng
Phần lớn chức năng sinh học và các ứng dụng của carotenoit đều dựa
trên khả năng hấp thụ ánh sáng của chuỗi cromopho trong phân tử carotenoit.
a) Tác dụng tạo màu:
Carotenoit có màu sắc sáng, đẹp nên có thể dùng làm chất màu thực
phẩm. Ví dụ: Dịch chiết bixin (chiết xuất từ hạt điều nhuộm), crocin (từ
nghệ), lycopen (từ cà chua), capsanthin (từ ớt) đã được ứng dụng làm chất
màu thực phẩm từ nhiều thế kỷ nay.
(Terao, 1989; Martin và ctv. 1999; Beutner và ctv. 2001). Ớt cũng có chứa
17
một lượng đáng kể zeaxanthin, một loại carotenoit cùng với lutein tạo ra
những sắc tố có trong võng mạc của người, nó đóng vai trò bảo vệ võng mạc
khỏi bị thoái hóa – một bệnh rất phổ biến ở người cao tuổi (Mares-Perlman và
ctv. 2002).
Hàm lượng carotenoit tổng số trong ớt vào khoảng 2 - 8 mg/g (tính theo
trọng lượng khô) tức là cao hơn nhiều so với trong cà chua (0,15 mg/g trọng
lượng khô). Như vậy, ớt cũng là một trong những nguồn carotenoit có giá trị,
cần được chú trọng khai thác để ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm, dược
phẩm và mỹ phẩm. Hình 1.6. Cấu trúc của các carotenoit chủ yếu có trong ớt (Capsicum
annuum L.) và các sản phẩm từ ớt [9]
18
1.5. Tình hình sản xuất và ứng dụng carotenoit chiết xuất từ ớt
Ớt là một trong những nguồn tự nhiên giàu carotenoit nhất hiện nay với
những hoạt tính sinh học quý giá có thể ứng dụng làm chất màu thực phẩm,
phụ gia thức ăn chăn nuôi gia súc-gia cầm hay trong công nghiệp mỹ phẩm và
dược phẩm. Thị trường carotenoit trên toàn thế giới vào năm 2003 chiếm
khoảng 1 tỷ USD/năm và đang tăng trưởng với tốc độ 7%/năm. Điều này đã
thu hút nhiều công ty trên thế giới sản xuất một số dạng sản phẩm chứa
việc ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm và dược phẩm.
Gần đây, đã có một số nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật chiết siêu tới hạn sử
dụng CO
2
làm dung môi [11]. Sản phẩm chiết bằng phương pháp mới này có
ưu điểm là không chứa dư lượng dung môi hữu cơ, an toàn cho người sử dụng
nhưng giá thành còn khá cao so với dùng phương pháp chiết truyền thống.
- Dầu carotenoit tự do từ ớt:
Oleoresin ớt chứa các carotenoit dưới dạng este của các acid béo nên khó
hấp thụ qua màng nhầy của thành ruột. Vì vậy, oleoresin không được không
được ứng dụng làm dược phẩm bổ sung carotenoit cho người. Để khắc phục
nhược điểm trên, người ta đã xà phòng hóa oleoresin ớt để thu sản phẩm chứa
các carotenoit tự do.
Ví dụ: Sản phẩm Capsivit của Viện Volcani thuộc Tổ chức Nghiên cứu
Nông nghiệp Israel. Sản phẩm này chứa khoảng 40,81% capsanthin, 14,12%
capsolutein, 9,65% -caroten, 5,96% zeaxanthin và nhiều carotenoit khác.
Capsivit có hoạt tính chống oxy hóa cao gấp 3 lần lycopen và -caroten và
được dùng làm chất tạo màu trong các loại nước uống tăng lực, là thành phần
của một số loại mỹ phẩm trang điểm, chống nhăn da, dùng trong công nghệ
dược phẩm.
Nước ta có khí hậu nhiệt đới, rất thích hợp cho việc phát triển các vùng
nguyên liệu ớt. Nhu cầu sử dụng chất màu có màu từ đỏ - vàng cam cho nhiều
Copyright: Tài liệu đại học ©