Xem mẫu
- TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 1(30).2009
NGHIÊN CỨU CHIẾT TÁCH PHẨM MÀU ĐIỀU NHUỘM
BẰNG DẦU MEIZAN
A STUDY OF BIXA ORRELENA COLOUR EXTRATION WITH MEIZAN OIL
Đào Hùng Cường − Phan Thảo Thơ
Trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng
TÓM T ẮT
Hai thành phần chính của hạt điều nhuộm là bixin và norbixin, trong đó thành phần bixin
tan tốt trong dầu thực vật. Kết quả nghiên cứu cho thấy khi quả điều nhuộm được 4 tháng thì
hàm lượng của bixin tích luỹ trong hạt đạt cực đại. Khi chiết tách bixin từ hạt annatto bằng dầu
Meizan ở nhiệt độ 98 C với tỷ lệ rắn lỏng 15/10 trong 10h thì hàm lượng bixin thu được là
0
khoảng 15%.
SUMMARY
The two major components of bixa orrelana pigment are bixin and norbixin, among
which bixin dissolves well in food oil. This research result reveals that the maximum content of
bixin in bixa orrelana is accumulated four months after the appearance of the green fruit. The
0
bixin volume obtained is around 15% when extracted with Meizan oil at 98 C and with the ratio
of optimum bixa orrelana and solvent volume (15/100) within 10 hours.
1. Mở đầu
Ngày nay, ngành công ngh thực phẩm luôn gắn liền với phẩm màu có nguồn
ệ
gốc từ tự nhiên để làm tăng tính hấp dẫn của sản phẩm. Một trong những loại phẩm màu
được sử dụng rộng rãi hiện nay là chất màu được lấy từ hạt điều nhuộm có màu đỏ và
vàng. Chất nhuộm màu chủ yếu trong phần cơm hạt điều nhuộm là bixin có màu đỏ
(este monomethyl của acid dicarboxilic norbixin), thành phần chiếm hơn 80% phần cơm
của hạt điều [2]. Ngoài bixin, trong hạt điều màu còn có norbixin (acid dicarboxilic) là
chất tạo ra màu vàng [1].
HOOC HOOC COOCH3
α-bixin β-bixin
COOCH3
Các nhà khoa h trên thế giới đã chứng minh được chất màu chiết từ hạt điều
ọc
nhuộm không gây độc hại, không ảnh hưởng đến sức khoẻ con người nên đã được
CODEX đưa vào danh mục các loại phẩm màu tự nhiên được sử dụng an toàn cho thực
phẩm và dược phẩm [4]. Loại phẩm này có hoạt tính sinh học cao, làm giảm lượng
cholesterol trong máu, mang tính nhuận trường, chữa các bệnh như sốt, kiết lị; nó còn là
chất chống oxi hoá mạnh, có khả năng tiêu diệt các gốc tự d o và các lo men hại gây
ại
66
- TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 1(30).2009
ung thư trong thức ăn, nước uống; một chất chống tia cực tím và chống oxi hoá giúp
bảo vệ gan thường được sử dụng trong y học [1].
Ở Việt Nam ta, trong dân gian người ta thường đun nóng dầu ăn rồi cho hạt
điều nhuộm vào đó để lấy dung dịch màu hoặc cho trực tiếp hạt điều vào trong thức ăn
để tạo màu. Việc nghiên cứu ứng dụng chất màu từ hạt điều nhuộm tuy đã có một vài
nhà hoá h ở nước ta quan tâm nhưng cho đến nay vẫn chưa có một quy trình công
ọc
nghệ sản xuất ổn định và hiệu quả để có thể triển khai ở quy mô công nghiệp. Vì vậy
việc nghiên cứu tìm ra phương pháp chi t tách chất màu và xác định thời điểm thu
ế
hoạch quả có chứa hàm lượng chất màu cao nhất là một việc làm cần thiết, quan trọng,
có ý nghĩa lớn nhằm ứng dụng rộng rãi c hất màu tự nhiên trong thực phẩm, góp phần
tích cực phát triển cây công nghiệp ở nước ta.
2. Thực nghiệm
2.1. Nguyên liệu
Quả điều được hái tại Tam Kỳ - Quảng Nam trên một cây điều đã được trồng 5
năm. Các lo quả được hái một cách ngẫu nhiên (hình 1), sau đó ph ân loại mẫu thí
ại
nghiệm theo độ chín của quả: Mẫu 1 - quả điều nhuộm rất non: là những quả có vỏ màu
xanh nhạt, tươi, vỏ rất mềm và giòn; Mẫu 2 - quả điều nhuộm non: là những quả có vỏ
màu xanh hơi đậm, vỏ mềm và giòn; Mẫu 3 - quả điều nhuộm hơi già: là những quả có
vỏ màu xanh thẫm, vỏ hơi cứng hơn và hơi khó bấm; Mẫu 4 - quả điều nhuộm già: là
những quả điều nhuộm có vỏ màu nâu, vỏ cứng và khó bấm; Mẫu 5 - quả điều nhuộm
chín: là quả điều nhuộm có vỏ màu nâu đen, đen, vỏ rất cứng, khó bấm thường bị nứt.
Hình 1. Quả và hạt điều nhuộm già
2.2. Chiết tách bixin
Chọn dung môi chiết
∗
Dùng dung môi là dầu thực vật để chiết tách bixin. Ngâm lần lượt 1g mẫu 4 -hạt
điều nhuộm già vào cùng một thể tích là 10ml các loại dầu hỗn hợp Meizan, Cooking
oil, dầu đậu phụng và dầu đậu nành trong khoảng thời gian là 48 h. Thỉnh thoảng lắc,
khuấy để quá trình chiết được dễ dàng. Thu lấy các dịch chiết để đo UV-Vis.
Nghiên cứu ảnh hưởng của các điều kiện đến hiệu suất chiết tách bixin
∗
Tiến hành chưng ninh hạt điều nhuộm già với dầu thực vật thích hợp đã được
chọn ở trên và thu lấy dịch chiết. Để xác định điều kiện tối ưu nhằm thu sản phẩm có
67
- TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 1(30).2009
hiệu suất cao nhất, chúng tôi tiến hành khảo sát, tỷ lệ giữa khối lượng hạt điều nhuôm
với dung môi (tỷ lệ rắn lỏng) và thời gian chiết tách bixin.
3. Kết quả và thảo luận
3.1. Khả năng hoà tan của bixin trong các loại dầu thực phẩm khác nhau
Bảng 1. Khả năng hoà tan của bixin trong các dung môi dầu thực phẩm
Dung môi Dầu Meizan Dầu Cooking oil Dầu đậu phụng Dầu đậu nành
Đỏ đậm Đỏ
Màu sắc Vàng Vàng
Bằng cảm quan, chúng tôi nhận thấy dịch chiết của dầu Meizan có màu tốt nhất,
có khả năng hoà tan bixin tốt nhất sau đó là dầu cooking oil. Vì vậy, chúng tôi lựa chọn
dầu Meizan để nghiên cứu quá trình chiết Bixin từ hạt điều màu.
3.2. Xây dựng đường chuẩn
Hoà tan 1,542g bixin trong 100ml d Meizan để thu được dung dịch bixin có
ầu
nồng độ là 0,0371M, tiếp tục pha loãng dung dịch chất màu trên thành các dung dịch có
nồng độ khác nhau và đo quang phổ hấp thụ phân tử.
Bảng 2. Nồng độ của dung dịch bixin
Thể tích dung dịch bixin (ml) 0,1 0,2 0,4 0.50 0,6 0,8
Thể tích dầu Meizan (ml) 9,9 9,8 9,6 9.50 9,4 9,2
Nồng độ dung dịch (M) 0,00039 0,00075 0,00153 0,00189 0,00228 0,00306
Bảng 3. Mật độ quang của các dung dịch bixin có nồng độ khác nhau
Mật độ quang (D)
(nm)
0,00039M 0,00075M 0,00153M 0,00189M 0,00228M 0,00306M
469 0,300 0,645 1,054 1,651 1,735 2,673
499 0,251 0,541 0,899 1,392 1,469 2,243
Hình 2. Phổ UV-Vis của các Hình 3. Sự phụ thuộc của mật độ Hình 4. Sự phụ thuộc của mật độ
dung dịch bixin có nồng độ quang vào n ồng độ của dung dịch quang vào n ồng độ của dung dịch
bixin ở bước sóng 469nm bixin ở bước sóng 499nm
khác nhau
68
- TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 1(30).2009
Từ bảng 3 và hình 2, xây dựng đồ thị đường chuẩn biểu biễn sự phụ thuộc của
mật độ quang vào nồng độ của dung dịch bixin D = f(C) như ở đồ thị hình 3 và hình 4.
Sau khi đo các giá tr mật độ quang của các dịch chiết của các mẫu phân tích,
ị
dựa vào hai đồ thị này, nồng độ bixin trong dịch chiết sẽ được xác định.
3.3. Chiết tách bixin bằng phương pháp chưng ninh
3.3.1. Khảo sát tỷ lệ rắn/lỏng tối ưu của quá trình chưng ninh
Tiến hành chưng ninh 5 mẫu hạt điều nhuộm già với khối lượng mỗi mẫu là 1g;
5g; 10g; 15g và 20g ằng bếp cách thuỷ ở nhiệt độ 98 0C trong 10h v i thể tích dầu
ớ
b
Meizan là 100ml. Sau đó, pha loãng các dịch chiết 25 lần để đo các giá trị mật độ quang
của các dung dịch chiết bằng phương pháp UV-Vis. Kết quả được thể hiện ở bảng 4 và
hình 5.
Bảng 4. Mật độ quang của các dịch chiết
Mật độ quang (A)
(nm)
Mẫu 1(1g) Mẫu 2 (5g) Mẫu 3(10g) Mẫu 4 (15g) Mẫu 5 (20g)
464 0,716 0,931 1,056 1,763
1,767
496 0,556 0,742 0,838 1,400
1,483
Tỷ lệ rắn lỏng tối ưu là 15/100 tương ứng với các giá trị mật độ quang là 1,767
(bước sóng 464nm) và 1,483 (bước sóng 496 nm).
Biểu diễn giá trị mật độ quang 1,767 lên đồ thị đường chuẩn ở hình 3 và giá trị
mật độ quang 1,483 lên đồ thị hình 4 thu được các đồ thị tương ứng ở hình 6, 7. Hai đồ
thị này cho thấy nồng độ của bixin trong dịch chiết mẫu thí nghiệm 15g là 0,00216M.
2.673
2.243
(1): Mẫu 1 (1g)
4
(2): Mẫu 2 (5g)
5 (0.00216,1.767)
(3): Mẫu 3 (10g)
MËt ®é quang
MËt ®é quang
1.735 1.469
1.651
1.392
(4): Mẫu 4 (15g)
(0.00216,1.483)
3 1.054
2 0.899
1 0.645
0.541
0.00075 0.00153 0.00189 0.00228 0.00306
0.00306
0.00075 0.00153 0.00189 0.00228
Nång ®é bixin
Nång ®é bixin
Hình 5. Phổ hấp thụ phân tử Hình 6. Nồng độ của bixin trong Hình 7. Nồng độ của bixin trong
dịch chiết mẫu 15g tương ứng với dịch chiết mẫu 15g tương ứng với
của các dịch chiết
giá trị mật độ quang 1,767 giá trị mật độ quang 1,483
Vậy, nồng độ của bixin trong dịch chiết ban đầu là 0,00216 x 25 = 0,054 M
Khối lượng bixin trong dịch chiết m = 0,054 x 0,1 x 394,25 = 2,129 (g)
Hàm lượng bixin chiết được so với khối lượng hạt điều nhuộm khô ban đầu:
69
- TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 1(30).2009
m bixin 2,129
= ×100%=14,19%
m 15
Hàm lượng bixin chiết được (so khối lượng hạt điều nhuộm khô ban đầu) là
14,19%.
3.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến quá trình chiết Bixin
Lấy 5g hạt điều nhuộm già, chưng ninh bằng bếp cách thuỷ ở nhiệt độ 980C
trong các thời gian khác nhau: 4h, 6h, 8h, 10h, 12h trong 100ml dầu Meizan.
Tương tự như ở thí nghiệm khảo sát tỷ lệ rắn lỏng tối ưu, các dịch chiết được
pha loãng 25 ần và đo phổ UV -Vis. Kết quả của phép đo được thể hiện ở bảng 5 và
l
hình 8.
Bảng 5. Mật độ quang của dịch chiết ở các thời gian chưng khác nhau
Mật độ quang (A)
(nm)
Mẫu (4h) Mẫu (6h) Mẫu (8h) Mẫu (12h)
Mẫu (10h)
464 0,722 0,923 0,944 1,305
1,928
496 0,539 0.710 0,754 0.998
1,621
Thời gian chưng ninh t i ưu là 10 h tương ứng với mật độ quang là 1,928 (ở
ố
bước sóng 464nm) và 1,621 (ở bước sóng 496 nm).
Biểu diễn các giá trị mật độ quang 1,621 lên đường chuẩn ở hình 3 và 1,928 lên
đường chuẩn ở hình 4 thu được các đồ thị tương ứng ở hình 9 và 10. Hai đồ thị này cho
thấy nồng độ của bixin trong dịch chiết mẫu thí nghiệm 10h là 0,00234M.
2.243
2.673
(1): Mẫu 4h
4
(2): Mẫu 6h (0.00234,1.621)
MËt ®é quang
(0.00234,1.928)
1.469
(3): Mẫu 8h 1.392
MËt ®é quang
1.735
1.651
5 (4): Mẫu 10h
3 0.899
(5): Mẫu 12h
1.054
2
0.541
1 0.645
0.00075 0.00153 0.00189 0.00228 0.00306 0.00075 0.00153 0.00189 0.00228 0.00306
Nång ®é bixin
Nång ®é bixin
Hình 8. Phổ hấp thụ phân tử Hình 9. Nồng độ bixin trong Hình 10. Nồng độ bixin trong
của các dịch chiết dịch chiết mẫu 10h tương ứng dịch chiết mẫu 10h tương ứng
với giá trị mật độ quang 1,621 với giá trị mật độ quang 1,928
Từ hình 9 và 10, nồng độ của bixin trong dịch chiết mẫu phân tích 10h đã được
pha loãng 25 lần là 0,00234M.
Vậy, nồng độ của bixin trong dịch chiết ban đầu là 0,00234 x 25 = 0,0585 M.
70
- TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 1(30).2009
Khối lượng bixin trong dịch chiết m = 0,0585 x 0,1 x 394,25 = 2,3063 (g).
Hàm lượng bixin chiết được so với khối lượng hạt điều nhuộm khô ban đầu:
m bixin 2,306
= ×100%=15,37%
m 15
4. Kết luận
Nhóm tác giả đ ã nghiên c thành công quy trình sử dụng dung môi dầu thực
ứu
phẩm là Meizan để tách chất màu là bixin từ hạt điều nhuộm với hiệu suất cao nhất là
15,37%. Điều kiện thích hợp của quy trình này là: Tỷ lệ khối lượng hạt điều nhu ộm
(g)/thể tích dung môi dầu Meizan (ml) (15/100); nhiệt độ 980C; thời gian chiết là 10 giờ.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] C.T.S. Antonio, M.B.O. Lídia , Antigenotoxic and antimutagenic potential of an
annatto pigment (norbixin) against oxidative stress, Genet. Mol. Res. 4 (1): 94-99
(2005).
[2] A.Z. Mercadante, A. Steck and H. Pfander, Isolation and structure elucidation of
minor carotenoids from annato (Bixa Orellana L.), (Department of chemistry and
Biochemistry, University of Berne, Freiestrasse3, CH-3012 Berne, Switzerland),
Received 9 April 1997.
[3] A.Z. Mercadante, A. Steck and H. Pfander, Isolation and Indentification of New
Apocarotenoitds from Annatto (Bixa orellana) Seeds, J. Agric. Food Chem. 1997,
No. 45.
[4] J. S. Michael, A.W. Lesley, P.A. Graeme, Analysis of Annatto (Bixa orellana)
Food Coloring Formulations, J. Agric. Food Chem. 1998, No.46.
71
nguon tai.lieu . vn
