Luận văn Khảo sát ảnh hưởng của hệ dung môi, phương pháp và nhiệt độ trích ly đến mật độ và độ bền màu của anthocyanin từ bắp cải tím

Luận văn tốt nghiệp khóa 29 -2008 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng i TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ----

 ---- TRỊNH KIM VẸN KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA HỆ DUNG MÔI, PHƯƠNG PHÁP VÀ NHIỆT ĐỘ TRÍCH LY ĐẾN MẬT ĐỘ & ĐỘ BỀN MÀU CỦA ANTHOCYANIN TỪ BẮP CẢI TÍM LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ Ngành CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Mã ngành 08 Người hướng dẫn DƯƠNG THỊ PHƯỢNG LIÊN Luận văn tốt nghiệp khóa 29 -2008 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng ii LỜI CẢM TẠ Tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trường Đại Học Cần Thơ, đặc biệt là quý thầy cô bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm đã quan tâm, dạy dỗ và truyền đạt kiến những kiến thức quý báo trong suốt thời gian tôi theo học tại trường. Đặc biệt tôi xin chân thành cảm ơn cô Bùi Thị Quỳnh Hoa đã quan tâm, dạy dỗ và truyền đạt kiến thức quý báo cho tôi trong suốt khóa học cũng như cô Dương Thị Phượng Liên đã tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt khóa luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn các bạn lớp Công Nghệ Thực Phẩm khóa 29 đã sẵn sàng giúp đỡ, động viên tôi trong suốt thời gian qua. Luận văn tốt nghiệp khóa 29 -2008 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng iii TÓM LƯỢC Chất màu anthocyanin có trong bắp cải tím được chiết tách bằng hệ dung môi phân cực. Nội dung của đề tài này tiến hành nghiên cứu khả năng chiết tách anthocyanin từ bắp cải tím khi sử dụng 4 hệ dung môi khác nhau: hệ dung môi ethanol – nước, hệ dung môi ethanol – HCl(1%) – nước, hệ dung môi acid citric – HCl (1%), hệ dung môi NaHSO3 – HCl (1%). Kết quả thu được trong hệ dung môi NaHSO3 – HCl (1%) hàm lược anthocyanin thu được cao nhất. Với 2 phương pháp được khảo sát: phương pháp trích có sự hỗ trợ của sóng siêu âm và phương pháp trích thông thường với số lần trích khác nhau: một lần, hai lần và ba lần cho hệ dung môi NaHSO3 – HCl (1%). Kết quả cho thấy khi trích bằng phương pháp có sự hỗ trợ của sóng siêu âm với số lần trích là 2 lần thì hàm lượng anthocyanin thu được cao nhất. Cuối cùng nghiên cứu nhiệt độ ( 30 oC, 35 oC) và thời gian trích ly (30 phút, 45 phút và 60 phút) để thu được anthocyanion có hàm lượng cao. Kết quả khi trích ly ở nhiệt độ 30oC và thời gian 30 phút thì hàm lượng anthocyanin thu được tương đối cao. Luận văn tốt nghiệp khóa 29 -2008 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng iv MỤC LỤC LỜI CẢM TẠ .................................................................................................................................. i TÓM LƯỢC................................................................................................................................... iii MỤC LỤC ..................................................................................................................................... iv DANH SÁCH HÌNH ..................................................................................................................... vi DANH SÁCH HÌNH ..................................................................................................................... vi DANH SÁCH BẢNG................................................................................................................... vii PHỤ LỤC..................................................................................................................................... viii 1. Xác định hàm lượng anthocyanin trong dịch trích theo phương pháp pH vi sai ................. viii 2. Phương pháp xác định độ bền màu........................................................................................ ix 3. Phương pháp xử lý số liệu ..................................................................................................... ix KẾT QUẢ THỐNG KÊ.............................................................................................................. x CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU.............................................................................................................. 1 1.1 Đặt vấn đề ............................................................................................................................. 1 1.2 Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................................................. 1 CHƯƠNG II LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU ......................................................................................... 3 2.1. Giới thiệu ............................................................................................................................. 3 2.1.1 Chất màu ........................................................................................................................ 3 2.1.2 Anthocyanin ................................................................................................................... 3 Hình 2: Sơ đồ chuyển đổi màu sắc của anthocyanin theo pH của môi trường ....................... 6 2.1.3 Một số loại rau quả chứa chất màu anthocyanin .......................................................... 7 2.1.4 Giới thiệu nguyên liệu bắp cải ....................................................................................... 7 2.2 Phương pháp trích ly........................................................................................................... 11 2.2.1 Trích ly chất lỏng ......................................................................................................... 11 2.2.2 Trích ly chất rắn........................................................................................................... 13 2.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly ............................................................... 13 2.3 Sóng siêu âm....................................................................................................................... 14 2.3.1 Sóng siêu âm có cường độ lớn ..................................................................................... 14 2.3.2 Ứng dụng của sóng siêu âm trong thực tế .................................................................. 16 2.3.3 Ứng dụng của sóng âm trong thực phẩm..................................................................... 16 CHƯƠNG III PHƯƠNG TIỆN – PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM ........................................... 19 3.1 Phương tiện thí nghiệm....................................................................................................... 19 3.1.1 Nguyên liệu .................................................................................................................. 19 3.1.2 Dụng cụ - Thiết bị ........................................................................................................ 19 3.1.3 Hóa chất....................................................................................................................... 19 3.2 Phương pháp nghiên cứu .................................................................................................... 19 3.2.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của hệ dung môi đến khả năng trích ly anthocyanin........................................................................................................................... 19 3.2.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của phương pháp và số lần trích ly đến mật độ và độ bền màu anthocyanin trong dịch trích ........................................................................ 21 3.2.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian trích ly đến mật độ và độ bền màu anthocyanin trong dịch trích ........................................................................ 23 CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN................................................................................. 26 4.1 Ảnh hưởng của hệ dung môi đến khả năng trích ly anthocyanin ....................................... 26 4.2 Ảnh hưởng của số lần trích và phương pháp trích đến hàm lượng anthocyanin ................ 30 4.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian đến hàm lượng anthocyanin được trích ly............... 35 Luận văn tốt nghiệp khóa 29 -2008 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng v CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ..................................................................................... 39 5.1 Kết luận............................................................................................................................... 39 5.2 Đề nghị................................................................................................................................ 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................................ 44 Luận văn tốt nghiệp khóa 29 -2008 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng vi DANH SÁCH HÌNH Hình 1: Cấu trúc cơ bản của aglucon của anthocyanin.................................................... 4 Hình 2: Sơ đồ chuyển đổi màu sắc của anthocyanin theo pH của môi trường ................ 6 Hình 3: Cải bắp ............................................................................................................. 7 Hình 4: Bắp cải tím ...................................................................................................... 10 Hình 5: Sơ đồ trích ly theo 1 đoạn................................................................................. 12 Hình 6: Sơ đồ trích ly theo nhiều đoạn giao dòng .......................................................... 12 Hình 7: Sơ đồ trích ly liên tục nhiều đoạn nghịch dòng ................................................. 12 Hình 8: Đồ thị hàm lượng anthocyanin sau khi trích và bảo quản trong các hệ dung môi ............................................................................................................................... 27 Hình 9: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa phương pháp trích, số lần trích đến hàm lượng anthocyanin thu được ......................................................................................... 32 Hình 10: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của số lần trích, phương pháp trích đến hàm lượng và % màu anthocyanin còn lại sau 24 giờ khi giữ ở điều kiện thường................. 33 Hình 11: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của số lần trích, phương pháp trích đến hàm lượng và % màu anthocyanin còn lại sau 24 giờ khi giữ ở điều kiện tối ........................ 34 Hình 12: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của số lần trích, phương pháp trích đến hàm lượng và % màu anthocyanin còn lại sau 24 giờ khi gia nhiệt 95oC, 15 phút ................. 34 Hình 13: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa thời gian trích, nhiệt độ trích đến hàm lượng anthocyanin thu được ......................................................................................... 36 Hình 14: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa nhiệt độ và thời gian trích đến hàm lượng và % anthocyanin còn lai sau 24 giờ giữ ở điều kiện bình thường ................................ 37 Hình 15: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa nhiệt độ và thời gian trích đến hàm lượng và % anthocyanin còn lai sau 24 giờ giữ ở điều kiện tối ............................................... 38 Hình 16: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa nhiệt độ và thời gian trích đến hàm lượng và % anthocyanin còn lai sau 24 giờ giữ ở điều kiện đun 95oC ..................................... 38 Luận văn tốt nghiệp khóa 29 -2008 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng vii DANH SÁCH BẢNG Bảng1: Một số loại anthocyanin phổ biến ...................................................................... 7 Bảng 2: Thành phần hóa học của bắp cải tím................................................................. 11 Bảng 3: Các phương pháp phân tích và xử lý số liệu ..................................................... 25 Bảng 4. Kết quả thống kê hàm lượng anthocyanin (%) sau khi trích và bảo quản trong các hệ dung môi ........................................................................................................... 26 Bảng 5. Kết quả thống kê % anthocyanin còn lại khi bảo quản trong các dung môi trích ly trong các điều kiện khác nhau .......................................................................... 27 Bảng 6: Ảnh hưởng của thời gian bảo quản đến anthocyanin ....................................... 29 Bảng 7: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến anthocyanin......................................................... 29 Bảng 8: Ảnh hưởng của ánh sáng đến anthocyanin........................................................ 30 Bảng 9: kết quả thống kê ảnh hưởng của phương pháp trích đến hàm lượng anthocyanin được trích ly .............................................................................................. 31 Bảng 10: Kết quả thống kê ảnh hưởng của số lần trích đến hàm lượng anthocyanin được trích ly .................................................................................................................. 31 Bảng 11: Kết quả thống kê ảnh hưởng của nhiệt độ trích đến hàm lượng anthocyanin được trích ly ................................................................................................................. 35 Bảng 12 Kết quả thống kê ảnh hưởng của thời gian trích đến hàm lượng anthocyanin được trích ly ................................................................................................................. 36 Luận văn tốt nghiệp khóa 29 -2008 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng viii PHỤ LỤC 1. Xác định hàm lượng anthocyanin trong dịch trích theo phương pháp pH vi sai Dựa trên nguyên tắc: chất màu anthocyanin thay đổi theo pH. Tại pH = 1 các anthocyanin tồn tại ở dạng oxonium hoặc flavium có độ hấp thụ cực đại, còn ở pH = 4.5 thì chúng lại ở dạng carbinol không màu. Đo mật độ quang của mẫu tại pH = 1 và pH = 4.5 tại bước sóng hấp thụ cực đại, so với độ hấp thụ tại bước sóng 700 nm Dựa trên công thức của định luật Lambert-Beer Cl I Io ..lg ε= (1) Trong đó: I Iolg đặc trưng cho mức độ ánh sáng yếu dần khi đi qua dung dịch hay còn gọi là mật độ quang, ký hiệu là A I: Cường độ ánh sáng sau khi đi qua dung dịch I0: Cường độ ánh sáng chiếu vào dung dịch C: Nồng độ chất nghiên cứu, mol/l l: Chiều dày của lớp dung dịch mà ánh sáng đi qua ε: Hệ số hấp thụ phân tử, mol-1 cm-1 Xác định lượng anthocyanin theo công thức g l VKMA a ; . ... ε = (2) Trong đó: A = (Aλmax.pH=1 – A700nm.pH=1) - (Aλmax.pH= 4,5 – A700nm.pH= 4,5) Aλmax, A700nm: Độ hấp thụ tại bước sóng cực đại và 700nm, ở pH =1 và pH = 4.5. a: Lượng anthocyanin, g M: Khối lượng phân tử của anthocyanin, g/mol l: Chiều dày cuvet, cm K: Độ pha loãng V: Thể tích dịch chiết, l Từ đó tính được hàm lượng anthocyanin theo phần trăm: % Anthocyanin toàn phần = ( %10010).100 2−− wm a (3) Trong đó: a: Lượng anthocyanin tính được theo công thức (2), g m: Khối lượng nguyên liệu ban đầu, g w: Độ ẩm nguyên liệu, %. Luận văn tốt nghiệp khóa 29 -2008 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng ix 2. Phương pháp xác định độ bền màu Để nghiên cứu độ bền màu của anthocyanin tách từ bắp cải, tiến hành đo độ hấp thụ tại bước sóng hấp thụ cực đại của mẫu trước và sau khi gia nhiệt. Độ bền màu được thể hiện bằng phần trăm màu còn lại so với ban đầu, xác định theo công thức: % Màu còn lại = 1A A .100% Trong đó: A là độ hấp thụ của mẫu tại thời điểm đo xác định A1 là độ hấp thụ của mẫu tại bước sóng hấp thụ cực đại ban đầu với mỗi mẫu nghiên cứu. 3. Phương pháp xử lý số liệu Số liệu được thu thập và xử lý bằng các chương trình phần mềm thống kê STAGRAPHICS PLUS 4.0, R và phần mềm Excel. Luận văn tốt nghiệp khóa 29 -2008 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng x KẾT QUẢ THỐNG KÊ Thí nghiệm 1 ảnh hưởng của hệ dung môi đến hàm lượng anthocyanin được trích ly ANOVA Table for Anthocyan by DM Analysis of Variance ----------------------------------------------------------------------------- Source Sum of Squares Df Mean Square F-Ratio P-Value ----------------------------------------------------------------------------- Between groups 0.675564 3 0.225188 134.58 0.0000 Within groups 0.0284449 17 0.00167323 ----------------------------------------------------------------------------- Total (Corr.) 0.704009 20 Multiple Range Tests for Anthocyan by DM -------------------------------------------------------------------------------- Method: 95.0 percent LSD DM Count Mean Homogeneous Groups -------------------------------------------------------------------------------- Ethanol - H2O 7 0.630105 X Acid Citric - 4 0.820545 X Ethanol - HCl 4 0.846664 X NaSO3 - HCl 6 1.08683 X -------------------------------------------------------------------------------- Contrast Difference +/- Limits -------------------------------------------------------------------------------- Acid Citric - - Ethanol - H2O *0.19044 0.0540929 Acid Citric - - Ethanol - HCl -0.0261195 0.061025 Acid Citric - - NaSO3 - HCl *-0.266287 0.055708 Ethanol - H2O - Ethanol - HCl *-0.216559 0.0540929 Ethanol - H2O - NaSO3 - HCl *-0.456727 0.0480142 Ethanol - HCl - NaSO3 - HCl *-0.240168 0.055708 -------------------------------------------------------------------------------- * denotes a statistically significant difference. ANOVA Table for Antho 95C by DM Analysis of Variance ----------------------------------------------------------------------------- Source Sum of Squares Df Mean Square F-Ratio P-Value ----------------------------------------------------------------------------- Between groups 0.859559 3 0.28652 68.80 0.0000 Within groups 0.0707945 17 0.00416438 ----------------------------------------------------------------------------- Total (Corr.) 0.930354 20 Multiple Range Tests for Antho 95C by DM -------------------------------------------------------------------------------- Method: 95.0 percent LSD DM Count Mean Homogeneous Groups -------------------------------------------------------------------------------- Ethanol - H2O 7 0.522671 X Ethanol - HCl 4 0.755493 X Acid Citric - 4 0.783584 X NaSO3 - HCl 6 1.03788 X -------------------------------------------------------------------------------- Contrast Difference +/- Limits -------------------------------------------------------------------------------- Acid Citric - - Ethanol - H2O *0.260913 0.0853371 Acid Citric - - Ethanol - HCl 0.0280907 0.0962733 Acid Citric - - NaSO3 - HCl *-0.254295 0.0878851 Ethanol - H2O - Ethanol - HCl *-0.232822 0.0853371 Ethanol - H2O - NaSO3 - HCl *-0.515208 0.0757474 Ethanol - HCl - NaSO3 - HCl *-0.282386 0.0878851 -------------------------------------------------------------------------------- * denotes a statistically significant difference. Luận văn tốt nghiệp khóa 29 -2008 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng xi ANOVA Table for E 95C by DM Analysis of Variance ----------------------------------------------------------------------------- Source Sum of Squares Df Mean Square F-Ratio P-Value ----------------------------------------------------------------------------- Between groups 698.708 3 232.903 8.03 0.0015 Within groups 493.105 17 29.0062 ----------------------------------------------------------------------------- Total (Corr.) 1191.81 20 Multiple Range Tests for E 95C by DM -------------------------------------------------------------------------------- Method: 95.0 percent LSD DM Count Mean Homogeneous Groups -------------------------------------------------------------------------------- Ethanol - H2O 7 82.45 X Ethanol - HCl 4 89.2325 XX Acid Citric - 4 95.3475 X NaSO3 - HCl 6 95.5233 X -------------------------------------------------------------------------------- Contrast Difference +/- Limits -------------------------------------------------------------------------------- Acid Citric - - Ethanol - H2O *12.8975 7.1221 Acid Citric - - Ethanol - HCl 6.115 8.03481 Acid Citric - - NaSO3 - HCl -0.175833 7.33475 Ethanol - H2O - Ethanol - HCl -6.7825 7.1221 Ethanol - H2O - NaSO3 - HCl *-13.0733 6.32176 Ethanol - HCl - NaSO3 - HCl -6.29083 7.33475 -------------------------------------------------------------------------------- * denotes a statistically significant difference. ANOVA Table for Antho 24h by DM Analysis of Variance ----------------------------------------------------------------------------- Source Sum of Squares Df Mean Square F-Ratio P-Value ----------------------------------------------------------------------------- Between groups 0.840337 3 0.280112 146.55 0.0000 Within groups 0.0324925 17 0.00191132 ----------------------------------------------------------------------------- Total (Corr.) 0.87283 20 Multiple Range Tests for Antho 24h by DM -------------------------------------------------------------------------------- Method: 95.0 percent LSD DM Count Mean Homogeneous Groups -------------------------------------------------------------------------------- Ethanol - H2O 7 0.542806 X Ethanol - HCl 4 0.785555 X Acid Citric - 4 0.789744 X NaSO3 - HCl 6 1.05266 X -------------------------------------------------------------------------------- Contrast Difference +/- Limits -------------------------------------------------------------------------------- Acid Citric - - Ethanol - H2O *0.246938 0.0578136 Acid Citric - - Ethanol - HCl 0.00418897 0.0652225 Acid Citric - - NaSO3 - HCl *-0.262919 0.0595397 Ethanol - H2O - Ethanol - HCl *-0.242749 0.0578136 Ethanol - H2O - NaSO3 - HCl *-0.509857 0.0513168 Ethanol - HCl - NaSO3 - HCl *-0.267108 0.0595397 -------------------------------------------------------------------------------- * denotes a statistically significant difference. Luận văn tốt nghiệp khóa 29 -2008 Trường Đại Học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng xii ANOVA Table for E 24h by DM Analysis of Variance ----------------------------------------------------------------------------- Source Sum of Squares Df Mean Square F-Ratio P-Value ----------------------------------------------------------------------------- Between groups 452.572 3 150.857 17.53 0.0000 Within groups 146.282 17 8.60485 ----------------------------------------------------------------------------- Total (Corr.) 598.855 20 Multiple Range Tests for E 24h by DM -------------------------------------------------------------------------------- Method: 95.0 percent LSD DM Count Mean Homogeneous Groups -------------------------------------------------------------------------------- Ethanol - H2O 7 86.1329 X Ethanol - HCl 4 92.785 X Acid Citric - 4 96.195 XX NaSO3 - HCl 6 96.8617 X -------------------------------------------------------------------------------- Contrast Difference +/- Limits -------------------------------------------------------------------------------- Acid Citric - - Ethanol - H2O *10.0621 3.87913 Acid Citric - - Ethanol - HCl 3.41 4.37625 Acid Citric - - NaSO3 - HCl -0.666667 3.99495 Ethanol - H2O - Ethanol - HCl *-6.65214 3.87913 Ethanol - H2O - NaSO3 - HCl *-10.7288 3.44321 Ethanol - HCl - NaSO3 - HCl *-4.07667 3.99495 -------------------------------------------------------------------------------- * denotes a statistically significant difference. ANOVA Table for Antho 24h dark by DM Analysis of Variance ----------------------------------------------------------------------------- Source Sum of Squares Df Mean Square F-Ratio P-Value ----------------------------------------------------------------------------- Between groups 0.829417 3 0.276472 158.69 0.0000 Within groups 0.0296185 17 0.00174227 ----------------------------------------------------------------------------- Total (Corr.) 0.859036 20 Multiple Range Tests for Antho 24h dark by DM -------------------------------------------------------------------------------- Method: 95.0 percent LSD DM Count Mean Homogeneous Groups -------------------------------------------------------------------------------- Ethanol - H2O 7 0.549705 X Acid Citric - 4 0.795987 X Ethanol - HCl 4 0.817588 X NaSO3 - HCl 6 1.05525 X -------------------------------------------------------------------------------- Contra