1


2

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƢỜNG ĐHSP

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

KHOA HOÁ

-------------------

---------NHIỆM VỤ KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Võ Thị Ngọc Thanh
Lớp

: 08 – CHD

1. Tên đề tài: Nghiên cứu chiết tách, tinh chế chất màu từ hạt cây điều nhuộm
bằng phƣơng pháp KOH.
2. Nguyên liệu, dụng cụ và thiết bị: bộ chƣng ninh, bếp cách thuỷ, cốc 100ml, bình
tam giác 100ml, 250ml, bình định mức 100ml, phễu lọc, phễu chiết, máy đo UVVis, cân điện tử, tủ sấy, tủ nung, bình hút ẩm, nhiệt kế.
3. Nội dung nghiên cứu
- Xác định độ ẩm, hàm lƣợng tro hoá, hàm lƣợng kim loại trong hạt điều
nhuộm.
- Khảo sát chọn dạng nguyên liệu chiết tối ƣu, nồng độ KOH chiết tối ƣu, thời

nghiên cứu đề tài.
Cuối cùng, em chân thành cảm ơn gia đình và tất cả bạn bè đã động viên và
giúp đỡ em hoàn thành khoá luận của mình.
Đà Nẵng, ngày 25 tháng 5 năm 2012
Võ Thị Ngọc Thanh


4

DANH MỤC CÁC BẢNG

STT
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
3.10
3.11
3.12
3.13
3.14

Tên bảng

Bảng độ ẩm

50


5

STT
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
1.10
1.11
1.12
1.13
1.14
1.15
1.16
1.17
2.1
2.2
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5

Phổ UV – Vis hấp thụ chất màu với nồng độ dung dịch chiết khác nhau
Kết tủa sau khi axit hoá và khi đã lọc
Phổ UV – Vis của dịch chiết với thời gian chiết thay đổi
Phổ UV – Vis của dịch chiết với thể tích chiết thay đổi
Phổ UV – Vis của dịch chiết với nhiệt độ chiết thay đổi
Phổ hồng ngoại của norbixin chiết trong dung dịch KOH
Phẩm màu annatto tan trong dung dịch KOH và ít tan trong cồn 960
Phổ hấp thụ phân tử của norbixin chiết trong dung dịch KOH
Bột màu annatto

Trang
3
4
4
5
9
12
12
13
13
13
13
14
17
18
20
24
24
26
29

đƣợc các nhà khoa học quan tâm. Một trong những loại phẩm màu đƣợc ngƣời dân
sử dụng phổ biến hiện nay là chất màu annatto đƣợc lấy từ hạt điều nhuộm có màu
đỏ và vàng. Ngƣời dân lấy chất màu bằng cách đun dầu nóng, cho hạt điều mua trên
thị trƣờng vào, cho ra màu rồi lấy dịch đó để làm màu thực phẩm hoặc cho trực tiếp
hạt điều nhuộm vào trong thức ăn để tạo màu.
Và trên thế giới các nhà khoa học đã chứng minh đƣợc chất màu chiết từ hạt
điều nhuộm không gây độc hại, không ảnh hƣởng đến sức khoẻ con ngƣời nên đƣợc
CODEX đƣa vào danh mục các loại phẩm màu tự nhiên sử dụng an toàn trong thực
phẩm, dƣợc phẩm, đem lại tính hấp dẫn cho thực phẩm. Ngoài ra, loại phẩm màu
này còn có hoạt tính sinh học có tác dụng chữa bệnh: giảm cholesterol trong maú,
mang tính nhuận trƣờng, chữa các bệnh nhƣ sốt, kiết lị, viêm gan, cao huyết áp,
động kinh, tiêu diệt các gốc tự do và các loại men gây ung thƣ trong thức ăn, nƣớc
uống…., do đó giá trị sử dụng của nó càng đƣợc nâng cao.


7

Ở Việt Nam, cây điều nhuộm đƣợc trồng chủ yếu ở Nam bộ và Tây Nguyên.
Nó đã và đang đƣợc viện Hóa học xây dựng mô hình cộng đồng nhằm góp phần bảo
tồn và phát triển nguồn gene. Việc nghiên cứu các quy trình tách chiết chất màu của
hạt điều nhuộm có ý nghĩa rất lớn nhằm đƣa chất màu tự nhiên annatto vào ứng
dụng rộng rãi, góp phần tích cực vào công cuộc phát triển cây công nghiệp nƣớc ta.
Trên thế giới mỗi năm sản xuất trên 10.000 tấn phẩm màu annatto, điều đó cho thấy
sự phổ biến của loại phẩm màu này. Tuy nhiên việc chế biến và sản xuất loại phẩm
màu này chƣa đƣợc ứng dụng trên quy mô công nghiệp ở nƣớc ta.
Để góp phần giải quyết vấn đề trên cũng nhƣ mong muốn xóa tan mối nghi ngờ
về phẩm màu thực phẩm đối với sức khỏe ngƣời sử dụng, tôi chọn đề tài:
“NGHIÊN CỨU CHIẾT TÁCH, TINH CHẾ CHẤT MÀU TỪ HẠT CÂY ĐIỀU
NHUỘM BẰNG PHƢƠNG PHÁP KOH”.


Annatto,

annato(French),

achiote

(Spanish), annatto tree (Anh), orelana
(Pháp),

kam

tai

(Thái),

kesumba

(Indonesia), Acafroa-do-Brasil hoặc anato
(Bồ Đào Nha), jarak belanda (Malaysia),
anotto (Ý), xiêm phung, cham pou,
champuk shralok (Campuchia), kamset (Lào).

Hình 1.1. Cây điều nhuộm

Phân loại khoa học:
Giới

: Plantae

Ngành : Magnoliophyta

Hình 1.2. Quả điều nhuộm non

Hình 1.3. Quả điều nhuộm chín

Khi quả non, vỏ quả màu xanh thẫm, mềm, dễ bóp, hạt phía trong màu đỏ tƣơi,
ƣớt, trơn, dễ bóp nát. Khi quả già, vỏ quả màu xanh hơi vàng, hạt phía trong màu đỏ
thẫm, khô, cứng, khó bóp. Khi quả chín mà không thu hoạch kịp thời thì quả bị khô
và tự nứt, hạt phía trong khô lại và rơi xuống đất, dễ phát tán và phát triển thành cây
điều khác.
1.1.3. Đặc điểm sinh thái [6], [8], [9]
Cây có nguồn gốc ở các vùng nhiệt đới châu Mỹ, hiện đang đƣợc trồng phổ
biến ở Ấn Độ và một số nƣớc Đông Nam Á nhƣ Lào, Campuchia.
Ở nƣớc ta, thƣờng trồng quanh năm và trồng phổ biến ở các tỉnh Tây Nguyên,
một số nơi ở tỉnh Quảng Nam. Trồng đến năm thứ hai thì cây điều nhuộm có quả và
có thể thu hoạch đƣợc, một cây cho tối đa 270 kg hạt màu.
Thời gian thu hoạch:
Cây này bắt đầu thu hoạch hạt giống từ năm 2 nếu trồng rừng đã đƣợc chăm
sóc đúng cách, nhƣng thu hái quanh năm khi cây đƣợc 4 năm.


10

Thời gian thu hoạch quả điều nhuộm để chiết tách bixin với hàm lƣợng cao
nhất là vào khoảng tháng 1, 2 và tháng 8, 9 hằng năm (Khoảng 4 tháng sau khi cây
điều nhuộm cho quả non).
1.1.4. Thành phần hoá học trong hạt điều nhuộm [3], [5], [6]
Trong cơm của hạt điều nhuộm có 20-30% nƣớc, đƣờng, chất dễ bay hơi chiếm
20-28%, oclean 4,0-5,5%, sucrose 3,5-5,2%, 0,3-0,9% tinh dầu, saponin, palmitin,
phytosterol, vitamin A(chủ yếu là   caroten).


C
O

OCH3

Methyl (4Z)-4,8-dimethyl-12-oxo-dodecyl-2,4,6,8,10-pentaenoate.
O
C

OCH3

O
H

Methyl(9Z)-10‟-oxo-6,10‟-diapocarotene-6-oate.
O
C

OCH3

O
H

Methyl(9Z)-6‟-oxo-6,6‟-diapocarotene-6-oate.
O
C

OCH3

O


camphene

6-methyl-5-hepten-2-ol

β- pinene

2-ethyl-1-hexanol.

β- phellandrene

Propanediol.

β-myrcene

Aldehydes

limonene

Hexanal.

eucalyptol

2-methyl-2-butenal

trans-ocimene

Heptanal

α- terpineol


cycloisosativene

Octane

copaene

2,4-dimethylheptane

isoledene

Cis-1,3-dimethylcyclohexane

germacrene-D

Trans-1,3-dimethylcyclohexane

α-bergamotene

2,4-dimethylhexane

santanlene


13

Nonane

β- elemene


δ-aristolene

elixene

γ- muurolene

1,3-dimethyl-1-cyclohexene

β-maaliene

4-ethenyl-4-methyl-3-

β-selinene

cyclohexene

2-methylpyridine

Ketones

3- methylpyridine

3-penten-1-one

4- methylpyridine

4-methyl-3-penten-2-one

2-pentylfuran


valencene

Heptylformate

α-panasinsen

Methyloctanoate

γ-selinene

Acetic acid

γ-elemene

1,2-propanediol-2-acetate

patchoulene

Heterocycles

δ-cadinene


14

γ- caprolactone

β-sesquiphellandrene

2,5-dimethylfuran

C
O

C
O

cis- Bixin
(6 - methylhydrogen - 9 - cis - 6,6‟- diapocarotene - 6,6‟- dioate)
‟

‟

CH3
O


15

O
HO

C
C

CH3
O

O

trans-Bixin

O

O

O

O

M+ -O

HCl

HO
OH

O- M+
O

O

b. Norbixin:
Norbixin có CTPT: C24H28O4, M= 380,46 đvC,  max= 453,48 nm và 482 nm.

OH
C
O

cis-Norbixin
(9‟- cis - 6,6‟- diapocarotene - 6,6‟- dioic acid)


với pH thấp (không thể tiến hành với muối norbixin).
1.1.6. Liều lƣợng sử dụng [8], [9]
Tại cuộc họp lần thứ 67 của FAO/WHO về chất phụ gia tổ chức tại Rome,
quy định liều lƣợng cho phép sử dụng hằng ngày của bixin là: 0-12mg/kg bw,
norbixin và muối của nó là: 0-0,6mg/kg bw (dựa vào nghiên cứu 90 ngày trên chuột
của Noel (Noobservedeffect Level) với chỉ số an toàn là 100.
1.1.7. Tiêu chuẩn tinh khiết (do FAO/WHO quy định) [8], [9]
* Sản phẩm chiết với dung môi hữu cơ (axeton, methanol, hexan):
Asen (As)

: không lớn hơn 3mg/kg

Chì (Pb)

: không lớn hơn 10mg/kg

Thuỷ ngân (Hg): không lớn hơn 1mg/kg
Cadmi(Cd)

: không lớn hơn 1mg/kg

Kim loại nặng : không lớn hơn 40mg/kg
* Sản phẩm chiết với dung môi kiềm hoặc dầu:
Asen ( As)

: không lớn hơn 3mg/kg


17


Hình 1.6. Annatto trong pho mát

Hình 1.7. Annatto trong đồ uống


18

Phẩm màu annatto đƣợc xuất khẩu qua Bắc Mỹ, Châu Âu (màu cam của
phomat cứng, màu đỏ của phomat edam Hà Lan…). Màu annatto dùng thay thế cho
màu vàng của nghệ (rất đắt). Annatto đã từng đƣợc dùng để làm chất để sâu màu
chocola ở Châu Âu. Chúng đƣợc dùng để tô màu cho thịt lợn quay, nƣớc xốt ở
Trung Quốc. Còn ở Việt Nam, màu này đƣợc dùng trong cari, bột bánh, gà quay
mật ong, làm màu cho món chim nƣớng để tạo đƣợc sự lôi cuốn về màu sắc. Ở
Mexico, annatto đƣợc trộn với thứ gia vị khác tạo thành gia vị màu đỏ gạch gọi là:
achiote paste và adobo, gia vị này là thứ yêu thích của ngƣời dân Mexico. Đầu bếp
Mexico thƣờng sử dụng achiote với axit axetic để ƣớp thịt hoặc thêm vào nƣớc xốt.
Hạt điều nhuộm đƣợc sử dụng làm phụ gia màu gần nhƣ không vị trong ẩm thực
châu Mỹ Latinh, Jamaica và Philipines. Vì annatto không có nguồn gốc động vật,
cũng không đƣợc chế biến với các nguyên liệu động vật nên nó an toàn cho việc ăn
kiêng.

Hình 1.8. Bột điều nhuộm

Hình 1.10. Achiote oil

Hình 1.9. Chất màu trên thịt lợn
quay

Hình 1.11. Achiote paste




20

Mặc dù nó có thể đem lại màu sáng cho sợi nhƣng công dụng của nó chỉ giới
hạn trên phạm vi thực phẩm do thuốc nhuộm không thể tồn tại lâu dài với thời gian.
Ngƣời ta phát triển các qui trình làm cho chất nhuộm bền trên chất liệu tơ sợi hơn
và điều này đã dẫn đến một sự mở đầu của một kỷ nguyên mới đối với thuốc nhuộm
annato bởi nó có thể dùng một cách tiết kiệm để tạo ra màu sáng của chất nhuộm tự
nhiên trên vải sợi, đặc biệt là silk. Màu cam mà chất nhuộm annatto đem lại bắt
nguồn từ sự kết hợp giữa hai chất tạo màu đó là Bixin và Norbixin. Bixin là thành
phần chính của chất nhuộm và chiếm 80% trong khi Norbixin chất nhuộm vàng
chiếm tỷ lệ còn lại. Annato tạo ra chất nhuộm màu cam dựa trên cấu trúc
carotenoid. Tỷ lệ chất nhuộm có thể thay đổi từ 10-12% tuỳ theo số cân nặng của
hạt. Thuốc nhuộm không thấm vào tơ sợi nhiều. Nhƣng chúng lại thấm ở một mức
độ nhất định đối với tơ sợi protein. Vì vậy, chúng ta cần phải sử dụng chất cắm màu
để giúp chất nhuộm tồn tại lâu trên tơ sợi. Những chất cắm màu có sẵn nhƣ kali
nhôm sunfat (K2SO4.Al2(SO4)3), kali dichromate (K2Cr2O7), đồng sunfat (CuSO4)
và sắt sunfat (Fe2(SO4)3) thƣờng đƣợc sử dụng để kéo dài tuổi thọ cuả thuốc nhuộm
trên tơ sợi. Tuỳ vào từng giai đoạn các chất cắm màu đƣợc thêm vào tơ sợi, 3
phƣơng pháp cắm màu trước, cắm màu đồng thời và cắm màu sau đang đƣợc sử
dụng rộng rãi.
Hơn thế nữa chất màu annatto còn đƣợc dùng để nhuộm màu vàng đỏ trên
nilông và polyester: thuốc nhuộm có ái lực cao đối với sợi nilông và polyester, màu
sắc bền trong khi giặt. Quá trình nhuộm thu nhiệt khi tỉ lệ hấp thụ thuốc nhuộm tăng
lên cùng với độ tăng của nhiệt độ. Đặc biệt bixin có khả năng nhuộm sợi ion hoá và
không ion hóa bằng những cơ chế khác nhau. Trên nilông, thuốc nhuộm nhìn bề
ngoài có vẻ nhƣ đƣợc hấp thụ vào những vị trí tuyệt đối trong khi đối với polyester
sự hấp thụ chủ yếu phụ thuộc vào sự tiếp xúc không ion.
1.2. CHẤT MÀU TỰ NHIÊN [2], [11]

Clorophyl b : thức C55H70O6N4Mg
Tính chất của clorophyl
 Lý tính
- Là một chất kết tinh.
- Không tan trong nƣớc, tan trong rƣợu, ete, benzen (các dung dịch đều có
màu xanh).


22

 Hoá tính

Hình 1.13 Công thức cấu tạo của Clorophyl
- Dƣới tác dụng của nhiệt độ, axit của dịch bào thì màu xanh bị mất đi vì Mg
bị axit lấy mất và clorophyl biến thành pheophytin màu sẫm oliu.
Clorophyl + 2HX → MgX2 + Pheophytin (màu sẫm oliu)
Vì vậy những sản phẩm thực phẩm chua nhƣ lá me bị mất màu xanh và có màu
oliu ngay trong quá trình chần.
- Khi cho tác dụng với kiềm nhẹ (cacbonat kiềm và kiềm thổ) thì chúng sẽ
trung hoà axit và muối axit của dịch bào và tạo nên môi trƣờng kiềm làm clorophyl
bị xà phòng hoá cho sản phẩm có màu xanh đậm, đó là các muối phức tạp có Mg
gọi là clorophylin hay clorophylit: (C32H30ON4Mg)(COOH)2 ,
(C32H28O2N4Mg)(COOH)2
- Dƣới tác dụng của Fe, Sn, Al, Cu, thì Mg trong clorophyl sẽ bị thay thế và
cho màu khác nhƣ:
+ Với Fe: cho màu nâu
+ Với Sn, Al: cho màu xám
+ Với Cu: cho màu xanh sáng bền
* Cách bảo vệ màu clorophyl trong sản xuất thực phẩm, đặc biệt là đồ hộp rau quả:
- Làm giảm hàm lƣợng axit tự do (tức là tăng pH trong nguyên liệu).

xanh, đồng thời nó cũng có trong cà chua cùng với lycopen.
+ Capxanthin: C40H58O3, là dẫn xuất của caroten, nhƣng có màu nhạt
hơn các carotenoid khác 10 lần. Chiếm 7/8 tổng số chất màu của ớt.
+ Criptoxanthin: Là một dẫn xuất monohidroxy của α-caroten, chất màu chính
của cam quít. (C40H56O)
+ Astacxanthin: là dẫn xuất của caroten có màu vàng đỏ, có ở các loài giáp xác,
trong thành phần của mai tôm cua. Trong quá trình gia nhiệt, protein bị biến tính,
astacxanthin bị tách ra dƣới dạng sắc tố màu vàng đỏ.
* Những biến đổi của carotenoid trong quá trình gia công chế biến thực phẩm:
So với clorophyl, carotenoid bền vững hơn nhiều đối với tác động của nhiệt độ
và môi trƣờng chế biến. Carotenoid lại không tan trong nƣớc nên hầu nhƣ không bị
tổn thất khi ngâm rửa rau quả. Vì vậy trong điều kiện chế biến bình thƣờng, màu
của các sản phẩm tạo nên bởi các carotenoid không bị biến đổi.
Tuy nhiên, do tính chất hoà tan trong chất béo của các carotenoid, nên khi xào
rán những loại rau quả có chứa nhiều carotenoid nhƣ cà rốt, cà chua, ớt… thì một
phần carotenoid trong thực phẩm sẽ hòa tan trong chất béo và làm cho chất béo có
màu vàng da cam.
Đối với một số món ăn để carotenoid hoà tan trong chất béo vừa làm tăng màu
sắc hấp dẫn của món ăn vừa làm cho khả năng hấp thu của cơ thể đối với
carotenoid.
Trong quá trình chế biến nhiệt các loại tôm cua… thành phần protein của chất
xianin có ở vỏ tôm cua bị biến tính. Do đó, astacxanthin đƣợc tách ra dƣới dạng sắc


25

tố màu vàng đỏ. Khi luộc cua, rang tôm tép… đều thấy hiện tƣợng của sản phẩm
này xuất hiện màu đỏ.
Cách bảo vệ màu vàng carotenoid:
+ Carotenoid rất bền với nhiệt độ cao và các biến đổi phản ứng của môi