TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU
KHOA CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT – NÔNG NGHIỆP CÔNG NGHỆ CAO

BÁO CÁO ĐỀ TÀI
NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CHIẾT TÁCH CHẤT MÀU TỰ NHIÊN TỪ HOA ĐẬU BIẾC
(CLITORIA TERNATEAN) VÀ ỨNG DỤNG TRONG
CHẾ BIẾN MỘT SỐ THỰC PHẨM.

Chủ nhiệm: TS. Nguyễn Thị Tuyết
Phối hợp: ThS. Trần Thị Duyên

BÀ RỊA-VŨNG TÀU - NĂM 2020


THÔNG TIN CHUNG CỦA ĐỀ TÀI
Tên đề tài : Nghiên cứu quy trình chiết tách chất màu tự nhiên từ hoa đậu biếc
(Clitoria ternatean) và ứng dụng trong chế biến một số thực phẩm.
Mã số:
Chủ nhiệm đề tài: TS. Nguyễn Thị Tuyết
Danh sách cán bộ tham gia chính:
STT

Họ và tên

Học vi

Chức danh

Đơn vị công tác

1


ii


MỤC LỤC
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT……………………………………………………….v
DANH MỤC HÌNH ...................................................................................................vi
DANH MỤC BẢNG ..................................................................................................ix
LỜI MỞ ĐẦU .............................................................................................................1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU .....................................................................4
1.1.

Hoa đậu biếc .............................................................................................. 4

1.1.1.

Tên khoa học và mô tả ........................................................................4

1.1.2.

Phân bố ................................................................................................ 5

1.1.3.

Công dụng ...........................................................................................5

1.1.4.

Thành phần hóa học của hoa đậu biếc.................................................6


Tính chất vật lý và hóa học của các anthocyanin .............................. 14

1.3.4.

Khái niệm về các chất màu pyranoanthocyanin ................................ 19

1.3.5.

Chức năng sinh học và ứng dụng của anthocyanin ...........................20

1.4.

Tổng quan về các phương pháp chiết ....................................................22

1.4.1.

Các khái niệm cơ bản về quá trình chiết ...........................................22

1.4.2.

Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình chiết ..........................................23

1.4.3.

Các phương pháp chiết ......................................................................25

1.4.4.

Vài kỹ thuật chiết hiện đại dùng để chiết xuất chất màu tự nhiên ....25


Khảo sát sự ảnh hưởng của hệ dung môi đến khả năng trích ly chất

màu từ hoa đậu biếc ..........................................................................................33
2.2.3.

Khảo sát sự ảnh hưởng của nồng độ dung môi đến khả năng trích ly

anthocyanin .......................................................................................................34
2.2.4.

Khảo sát sự ảnh hưởng của pH đến màu của anthocyanin từ hoa đậu

biếc

...........................................................................................................36

2.2.5.

Khảo sát sự ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi đến khả năng

trích ly ……………………………………………………………………...37
2.2.6.

Khảo sát sự ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng trích ly

anthocyanin từ hoa đậu biếc .............................................................................38
2.2.7.

Khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian đến khả năng trích ly


2.3.1.

Phương pháp xử lý và bảo quản nguyên liệu ....................................46

2.3.2.

Phương pháp định tính thành phần cao .............................................46

2.3.3.

Phương pháp xác định tính kháng khuẩn ..........................................47

2.3.4.

Phương pháp phân tích cảm quan .....................................................48

2.3.5.

Phương pháp cô quay chân không.....................................................51

ii


2.3.6.

Phương pháp xác định hàm lượng anthocyanin bằng phương pháp vi

sai

...........................................................................................................51

Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/dung môi đến khả năng trích ly ...57

3.1.5.

Ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng trích ly anthocyanin từ hoa

đậu biếc
3.1.6.
đậu biếc
3.1.7.

....................................................................................................59
Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng trích ly anthocyanin từ hoa
....................................................................................................60
Ảnh hưởng của phương pháp chiết đến khả năng trích ly anthocyanin

từ hoa đậu biếc ..................................................................................................62
3.1.8.

Ảnh hưởng của số lần chiết đến khả năng trích ly anthocyanin từ hoa

đậu biếc ...........................................................................................................63
3.1.9.
đậu biếc

Ảnh hưởng của hàm lượng maltodextrin đến chất lượng bột màu hoa
....................................................................................................64

3.2.


Kiến nghị ..................................................................................................75

TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................77
PHỤ LỤC ..................................................................................................................80
Phụ lục 1. Kết quả xử lý ANOVA cho các thí nghiệm ........................................80
Phụ lục 2. Một số thiết bị sử dụng khi làm đồ án .................................................86

iv


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
MHA: Mueller Hinton Agar - Môi trường thạch Mueller Hinton.
DMSO: Dimethyl sulfoxit, là một hợp chất hữu cơ lưu huỳnh với công thức
(CH3)2SO.
TSB: Tryptone Soy Broth - Môi trường dinh dưỡng TSB.

v


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Cây hoa đậu biếc .........................................................................................4
Hình 1.2. Hoa đậu biếc ................................................................................................ 4
Hình 1.3. Cấu trúc cơ bản của aglucon của anthocyanin ..........................................12
Hình 1.4. Cấu trúc phân tử của các anthocyanidin thường gặp trong tự nhiên ........13
Hình

1.5.

Ví


Hình 2.4. Bố trí thí nghiệm chọn pH thích hợp ........................................................36
Hình 2.5. Bố trí thí nghiệm chọn tỷ lệ nguyên liệu/dung môi thích hợp ..................38
Hình 2.6. Bố trí thí nghiệm chọn nhiệt độ chiết thích hợp .......................................39
Hình 2.7. Bố trí thí nghiệm chọn thời gian chiết thích hợp ......................................41
Hình 2.8. Bố trí thí nghiệm chọn phương pháp chiết thích hợp ............................... 42
Hình 2.9. Bố trí thí nghiệm chọn số lần chiết thích hợp ...........................................43
Hình 3.1. Mẫu nước chiết ở nhiệt độ 60oC ............................................................... 53
Hình 3.2. Mẫu nước chiết ở nhiệt độ 60oC sau 12h ..................................................53
Hình 3.3. Mẫu nước chiết ở nhiệt độ thường ............................................................ 53
Hình 3.4. Mẫu nước chiết ở nhiệt độ thường sau 12h...............................................53
Hình 3.5. Mẫu cồn chiết ở nhiệt độ 60oC ..................................................................54
Hình 3.6. Mẫu cồn chiết ở nhiệt độ 60oC sau 12h ....................................................54
Hình 3.7. Mẫu cồn chiết ở nhiệt độ thường .............................................................. 54
vi


Hình 3.8. Mẫu cồn chiết ở nhiệt độ thường sau 12h .................................................54
Hình 3.9. Ảnh hưởng của nồng độ dung môi đến hiệu suất chiết anthocyanin ........55
Hình 3.10. Màu sắc anthocyanin của hoa đậu biếc ở môi trường pH từ 1-14 ..........56
Hình 3.11. Dãy đổi màu của anthocyanin trong pH(ph = 5÷9) ................................ 57
Hình 3.12. Ảnh hưởng của tỉ lệ nguyên liệu/dung môi đến hiệu suất chiết
anthocyanin ...............................................................................................................58
Hình 3.13. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất chiết anthocyanin ......................59
Hình 3.14. Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất chiết anthocyanin .....................61
Hình 3.15. Ảnh hưởng của phương pháp chiết đến hiệu suất chiết anthocyanin .....62
Hình 3.16. Ảnh hưởng của số lần chiết đến hiệu suất chiết anthocyanin .................63
Hình 3.17. Màu của từng loại bột với khối lượng maltodextrin tương ứng .............64
Hình 3.18. Định tính mẫu bột màu............................................................................65
Hình 3.19. Định tính dung dịch chiết ........................................................................65
Hình 3.20. Ứng dụng của mẫu bột chứa 20g maltodextrin .......................................66


viii


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Chức năng các thành phần của cây hoa đậu biếc .......................................5
Bảng 1.2. Thành phần hóa học của cây hoa đậu biếc .................................................6
Bảng 1.3. Liều sử dụngcho phép của một số chất màu hữu cơ tổng hợp ...................9
Bảng 1.4. Một số chất màu tự nhiên thông dụng ......................................................10
Bảng 1.5. Các nhóm chính của anthocyanin ............................................................. 12
Bảng 2.1. Tỷ lệ nguyên liệu/etanol………………………………………………...37
Bảng 2.2. Điểm chất lượng sản phẩm bột màu từ hoa đậu biếc ............................... 50
Bảng 3.1. Kết quả thống kê hàm lượng anthocyanin sau khi trích ly với các nồng độ
dung môi khác nhau ..................................................................................................55
Bảng 3.2. Kết quả thống kê hàm lượng anthocyanin sau khi trích ly với các tỉ lệ
nguyên liệu/dung môi khác nhau ..............................................................................58
Bảng 3.3. Kết quả thống kê hàm lượng anthocyanin sau khi trích ly ở các nhiệt độ
khác nhau ..................................................................................................................59
Bảng 3.4. Kết quả thống kê hàm lượng anthocyanin sau khi trích ly với các khác
khoảng thời gian khác nhau ......................................................................................61
Bảng 3.5. Kết quả thống kê hàm lượng anthocyanin sau khi trích ly bằng hai
phương pháp khác nhau ............................................................................................ 62
Bảng 3.6. Kết quả thống kê hàm lượng anthocyanin sau khi trích ly với số lần chiết
khác nhau ..................................................................................................................63
Bảng 3.7. Bảng định tính mẫu hoa đậu biếc ............................................................. 66
Bảng 3.8. Kết quả đánh giá chất lượng bột màu anthocyanin từ hoa đậu biếc .........74

ix



sử dụng anthocyanin làm chất màu thực phẩm là việc làm cần thiết, có ý nghĩa
nhằm khai thác, phát triển hơn nữa các hợp chất hữu cơ có nguồn gốc thiên nhiên.
1


Từ thực tế đó, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu quy trình tách
chiết chất màu tự nhiên từ hoa đậu biếc (Clitoria ternatean) và ứng dụng trong chế
biến một số thực phẩm”.
2. Mục đích nghiên cứu
Đề tài được thực hiện với mục đích khảo sát các điều kiện chiết tách chất
màu tự nhiên anthocyanin từ hoa đậu biếc, từ đó xây dựng được quy trình chiết tách
hiệu quả chất màu từ loại nguyên liệu này. Đồng thời định tính một số chất có trong
sản phẩm và ứng dụng nhuộm màu cho một số loại thực phẩm.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu
Với mục tiêu tìm ra chất màu thực phẩm từ thiên nhiên, an toàn, tốt cho sức
khỏe, dễ sử dụng từ hoa đậu biếc. Nội dung nghiên cứu đề tài bao gồm:
 Xây dựng quy trình trích ly anthocyanin từ hoa đậu biếc;
 Khảo sát sự ảnh hưởng của pH đến màu và độ bền màu của anthocyanin;
 Khảo sát sự ảnh hưởng tỷ lệ dung môi đến khả năng trích ly anthocyanin;
 Khảo sát sự ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng trích ly anthocyanin;
 Khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian đến khả năng trích ly anthocyanin;
 Định tính sản phẩm cao và bột màu thu được;
 Nghiên cứu tính kháng khuẩn và ứng dụng chất màu tự nhiên anthocyanin
vào một số thực phẩm.
4. Phương pháp nghiên cứu
 Phương pháp thu thập thông tin về số liệu
 Thu thập thông tin từ sách, báo và các đề tài nghiên cứu khoa học đã có;
 Thu thập, tìm kiếm dữ liệu từ Internet;
 Tham khảo ý kiến của các chuyên gia.
 Phương pháp phân tích

Đồ án gồm có 3 chương:
 Chương 1. Tổng quan tài liệu
 Chương 2. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu
 Chương 3. Kết quả thực nghiệm và thảo luận

3


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Hoa đậu biếc
1.1.1. Tên khoa học và mô tả [31]

Hình 1.1. Cây hoa đậu biếc

Hình 1.2. Hoa đậu biếc

Cây hoa đậu biếc còn gọi đậu hoa tím hay bông biếc, tên khoa học Clitoria
ternatean, thuộc họ đậu. Đậu biếc là một cây họ đậu lâu năm, loại thảo, leo, thân và
cành mảnh có lông.
 Lá: hình bầu dục, nhọn ở đầu màu xanh đậm, có gân nổi rõ, giống lá cỏ lạc
cảnh, đặc biệt lá xanh quanh năm.
 Hoa: có màu tím, màu trắng, với hình dáng lạ mắt dạng trứng ngược. Hoa
này mọc thành chùm hay riêng lẻ rất sai hoa.
 Quả: dài từ 4 đến 13 cm, giống như đậu ván, khi non có màu xanh khi già thì
quả có màu nâu đốm từ 6 đến 10 hạt.
Chi Đậu biếc (danh pháp: Clitoria) thuộc họ Fabaceae và tiểu họ
Papgroupaceae. Có nguồn gốc từ châu Á nhiệt đới và sau đó được phân phối rộng
rãi ở Nam và Trung Mỹ, Đông và Tây Ấn, Trung Quốc và Ấn Độ.
Cây hoa đậu biếc thuộc loại cây thân leo khỏe mạnh, dễ trồng và chăm sóc,
chịu được nắng nóng và hạn rất tốt, sợ rét, ít sâu bệnh. Nhiệt độ ưa thích của đậu


Hoa

Làm màu thực phẩm.

[16]

Rễ

Giải lo âu, thuốc chống [16]
trầm cảm, thuốc chống co
giật.

Thân

Điều trị bệnh tình dục [15]
chẳng hạn như: vô sinh
và bệnh lậu.

5


Trích xuất của hoa đậu
biếc

Ổn định nhiệt

[21]

1.1.4. Thành phần hóa học của hoa đậu biếc [36]

6


5

Tannic acid

6

3-monogluciside

7

β-sitosterol

8

Delphinidin-3,5diglucoside

9

Malvidin -3-βglucoside

10

p-hydroxycinnamic
acid

11


màu sắc và mùi vị thường có quan hệ với nhau.
 Tạo màu cho một số thực phẩm vốn không màu hay có màu nhạt (như các
loại kẹo, snack, nước giải khát,...) nhằm làm gia tăng giá trị cảm quan của chúng.
 Phục hồi lại vẻ bên ngoài của thực phẩm do chất màu bị biến đổi trong quá
trình chế biến [13].

8


1.2.3. Phân loại chất màu thực phẩm [7]
Chất màu thực phẩm được chia làm 3 nhóm chính: chất màu vô cơ, chất
màu hữu cơ tổng hợp và chất màu tự nhiên.
a) Chất màu vô cơ:
Vào trước thế kỷ 20, phần lớn chất tạo màu thực phẩm đều có nguồn gốc từ
các loại khoáng vật tự nhiên độc hại.
Ví dụ: CuSO4 dùng để tạo màu cho các loại dưa chua; phèn nhôm để tẩy
trắng bánh mì; phẩm màu đỏ chứa Pb hay HgSO4,.... để tạo màu cho pho mát. Tuy
nhiên, cùng với việc ban hành những quy định về an toàn thực phẩm của Hoa Kỳ
năm 1960, ngành công nghiệp thực phẩm dần dần chuyển sang sử dụng các loại
chất màu hữu cơ tổng hợp.
b) Chất màu hữu cơ tổng hợp:
Là các chất màu được tổng hợp bằng phương pháp hóa học.
Các loại chất màu hữu cơ tổng hợp được chia làm 3 nhóm:
o Nhóm A: gồm các chất không mang độc tính nhưng gây ngộ độc tích lũy.
Bảng 1.3. Liều sử dụng cho phép của một số chất màu hữu cơ tổng hợp
Loại chất màu

Liều lượng sử dụng (mg/kg
trọng lượng)


Những chất màu tự nhiên đã được con người biết đến và sử dụng từ lâu để
tạo màu cho thực phẩm. Ưu điểm của chất màu tự nhiên là tạo ra màu rất đẹp, đồng
thời chúng lại có mùi, vị gần giống như nguồn tự nhiên của chúng. Tuy nhiên, so
với chất màu tổng hợp, chất màu tự nhiên thường kém bền và có giá thành cao do
việc thu hồi tách chiết chúng từ các nguồn tự nhiên khá tốn kém. Do vậy, việc sử
dụng chúng hiện nay còn chưa rộng rãi lắm. Tuy vậy, nhờ có độ an toàn cao và một
số chất màu tự nhiên còn có tác dụng tốt đối với sức khỏe (như có khả năng chống
oxy hóa, tăng cường sức đề kháng của cơ thể,…) nên người tiêu dùng ngày càng có
xu hướng ưa chuộng những loại thực phẩm dùng chất màu tự nhiên. Do đó, trong
những năm gần đây, ngành công nghiệp sản xuất chất màu tự nhiên trên thế giới
đang phát triển nhanh chóng và trở thành một trong những lĩnh vực kinh doanh đầy
tiềm năng.
Bảng 1.4. Một số chất màu tự nhiên thông dụng
Nguồn tự nhiên

Chất màu tự nhiên
Anthocyanin

Vỏ nho, elderberries, hoa đậu biếc, bắp cải tím...

Betalain

Củ cải đường, cây rau dền tím, vỏ quả thanh long...

Carotenoid
- Annatto (Bixin)

Hạt điều

- Canthaxanthin

thực phẩm là các chất màu thuộc nhóm anthocyanin.
1.3. Giới thiệu về chất màu anthocyanin [2], [17], [26], [29], [30], [32]
1.3.1. Khái niệm vế chất màu anthocyanin
Các anthocyanin hiện thuộc nhóm các chất màu tự nhiên tan trong nước lớn
nhất trong thế giới thực vật. Thuật ngữ anthocyanin bắt nguồn từ Hi Lạp, trong đó
anthocyanin là sự kết hợp giữa anthos- nghĩa là Hoa và kysanesos- nghĩa là màu
xanh. Là sắc tố tự nhiên thuộc nhóm flavonoid. Tuy nhiên không chỉ có màu xanh
anthocyanin còn mang đến cho thực vật nhiều màu sắc rực rỡ khác nhau như hồng,
đỏ, cam và các gam màu trung gian. Các anthocyanin khi mất hết nhóm đường được
gọi là anthocyanidin hay aglucon. Mỗi anthocyanin có thể bị glycosyl hóa acylate
bởi các loại đường và các axit khác tại các vị trí khác nhau. Vì thế lượng
anthocyanin lớn hơn lượng anthocyanidin từ 15÷20 lần.
1.3.2. Cấu trúc hóa học của Anthocyanin
Hiện nay từ thực vật đã phân lập được khoảng 539 anthocyanin khác nhau
[12]. Chúng khác nhau do sự khác nhau về các nhóm chức R1 đến R7 có trong phân
tử.
Anthocyanin là những glycozit do gốc đường glucose, glactose, … kết hợp
với gốc aglucon có màu được gọi là anthocyanidin. Aglucon của chúng có cấu trúc
cơ bản được mô tả trong hình 1.3. Các gốc đường có thể 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. Khi thủy phân
anthocyanin thu được đường và anthocyanidol. Các aglucon của anthocyanin khác
nhau chính là do các nhóm gắn vào vị trí R1 và R2 thường là H, OH hoặc OCH3.

11


Tuy nhiên, chỉ có 6 loại anthocyanidin thường tìm thấy trong thực vật là
cyanidin, delphinidin, malvidin, pelargonidin, peonidin và petunidin. Các glycosid
của 3 loại anthocyanidin không bị metyl hóa (gồm cyanidin, delphinidin và

thể dẫn đến sự thay đổi màu sắc rất đa dạng của các anthocyanin.

13


1.3.3. Tính chất vật lý và hóa học của các anthocyanin
a) Sự hấp thụ ánh sáng và màu sắc
Anthocyanin là một hợp chất có khả năng hấp thụ các tia sáng trong vùng nhìn
thấy. Màu của anthocyanin tạo ra từ màu tím đến xanh của nhiều loại rau quả. Độ
hấp thụ anthocyanin phụ thuộc vào dung môi, pH và nồng độ. Thông thường, pH ở
vùng acid mạnh sẽ có độ hấp thụ lớn hơn. Nồng độ anthocyanin càng lớn, độ hấp
thụ càng mạnh. Độ hấp thụ thể hiện bản chất của mỗi loại anthocyanin do khả năng
hấp thụ khác nhau của chúng. Trong vùng ánh sáng nhìn thấy, các anthocyanin có
độ hấp thụ cực đại tại bước sóng 510 ÷ 540 nm. Độ hấp thụ liên quan mật thiết đến
màu sắc của anthocyanin.
Ngoài ra, màu sắc của các anthocyanin còn được quyết định bởi cấu trúc
phần glucosyl hóa (bản chất phân tử đường liên kết với khung anthocyanidin, mức
độ và bản chất của sự este hóa các phân tử đường bởi các acid mạch thẳng hay
thơm), nhiệt độ, ánh sáng, pH dung dịch và sự tổ hợp màu…
b) Tính tan
Anthocyanin là hợp chất khá phân cực do phân tử chứa nhóm chức phân cực
(H, -OH, -OCH3) nên tan tốt trong dung môi phân cực như nước, metanol, axeton,
etanol,...
c) Tính không bền [11]
Độ bền của các anthocyanin được quyết định bởi nhiều yếu tố bao gồm cấu
trúc phân tử, nồng độ anthocyanin, pH, nhiệt độ, cường độ và bản chất bức xạ ánh
sáng chiếu vào, sự tổ hợp màu, sự có mặt của các ion kim loại, enzym, oxy, acid
ascorbic, đường, các sản phẩm phân hủy của chúng và sulfur dioxit.
 Ảnh hưởng của cấu trúc
Bản chất và vị trí liên kết của các glycosyl và các nhóm acyl gắn vào aglucon