Tải bản đầy đủ

Nghiên cứu trích ly và chuyển đổi màu hạt điều màu (bixa orellana l ) thành norbixin tạo chế phẩm bột norbixin tan trong nước

ĐẶT VẤN ĐỀ
Thế kỷ XX đã chứng kiến thời kỳ hoàng kim của phẩm màu tổng hợp dùng
để tạo màu cho thực phẩm. Ưu điểm chính của màu tổng hợp là tiện dụng, bền màu
và giá rẻ nhưng thời gian gần đây xuất hiện ngày càng nhiều báo cáo về tác hại của
chúng đối với sức khỏe người tiêu dùng. Một số màu tổng hợp gây ngộ độc, rối loạn
tiêu hoá, thậm chí là ung thư, một số khác được cho là gây rối loạn thần kinh, ... Vì
vậy màu tự nhiên ngày càng nhận được sự quan tâm nhiều hơn đặc biệt là trong hai
thập kỷ gần đây, trong đó có màu annatto chiết từ hạt điều màu (Bixa orellane L.).
Annatto là màu tự nhiên đã được sử dụng rộng rãi từ lâu trong các món ăn truyền
thống của nhiều dân tộc trên thế giới. Trong công nghiệp thực phẩm, annatto là màu
tự nhiên quan trọng thứ hai đứng sau caramel và được CODEX công nhận là màu
thực phẩm và màu dược phẩm an toàn. Annatto gồm hai hợp chất tạo màu chính là
bixin và norbixin. Bixin chiếm khoảng 80 % chất màu tổng số, tồn tại tự nhiên
trong hạt điều màu ở dạng đồng phân 9’–cis–bixin, đồng phân này cho màu cam và
không tan trong dầu thực vật. Còn đồng phân trans–bixin cho màu đỏ, tan trong dầu
thực vật và thường thấy trong các loại chế phẩm màu annatto. Riêng norbixin tan
một phần trong nước ở pH cao cho màu vàng đến cam. Như vậy, tuy chiếm tỷ lệ lớn
trong tổng số sắc tố tồn tại tự nhiên trong hạt điều màu nhưng cả bixin và norbixin
đều khó tan trong nước nên màu annatto nguyên thủy không tiện dụng. Mặt khác do
cấu trúc hóa học của bixin có nhóm ester nên có thể chuyển đổi bixin và norbixin
trong hạt điều màu thành muối natri hoặc kali của norbixin để tăng khả năng hòa tan

trong nước, từ đó tăng tính tiện dụng của chế phẩm màu annatto.
Ở Việt Nam, cây điều màu được canh tác hoặc mọc hoang dại ở Nam Bộ,
Tây Nguyên và một số tỉnh miền Trung, chủ yếu để thu hoạch hạt dùng tạo màu cho
thực phẩm. Sản phẩm thương mại liên quan đến cây điều màu phần lớn là hạt khô
hoặc là thành phần trong bột cà ri (chiếm khoảng 50 % khối lượng). Hiện đã có một
số tác giả trong nước điều tra, nghiên cứu về thành phần hóa học và quy trình trích

1


ly để sản xuất chế phẩm màu từ hạt điều màu nhưng vẫn chưa có một quy trình
công nghệ sản xuất nào có thể triển khai ở quy mô công nghiệp.
Nhằm góp phần xây dựng quy trình sản xuất đơn giản, hiệu quả và dễ triển
khai thực tế cho ra chế phẩm bột norbixin tan trong nước, tiện sử dụng cho nhiều
sản phẩm thực phẩm, chúng tôi chọn đề tài “Nghiên cứu trích ly và chuyển đổi màu
hạt điều màu (Bixa orellana L.) thành norbixin tạo chế phẩm bột norbixin tan trong
nước” với các mục tiêu sau:
1. khảo sát ảnh hưởng của một số yếu tố đến hiệu suất trích ly và chuyển đổi
màu hạt điều màu thành norbixin, và
2. thử nghiệm tạo chế phẩm bột norbixin tan trong nước để phối màu cho thực
phẩm.
Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài:
– Ý nghĩa khoa học: kết quả của đề tài sẽ cung cấp thông tin về
+ tính chất hòa tan của các hợp chất màu có trong hạt điều màu, và
+ cơ chế chuyển đổi qua lại giữa các dẫn xuất màu annatto.
– Ý nghĩa thực tiễn: kết quả của đề tài là cơ sở để xây dựng quy trình công
nghệ chế biến hạt điều màu hiệu quả cao. Chế phẩm sản xuất ra có tính tiện
dụng vì có khả năng hòa tan tốt trong nước, giúp gia tăng giá trị và tạo cơ hội
biến điều màu thành cây công nghiệp có giá trị hơn ở Việt Nam.

2


Chương 1
TỔNG QUAN
1.1. Cây điều màu (Bixa orellana L.)
1.1.1. Phân loại thực vật
Tên tiếng Việt: cây điều màu, cây điều nhuộm, cây màu cà ri, cây siêm
phụng.
Tên nước ngoài: annatto, anatto, arnatto, achiote, aploppas, lipstick tree,

(tiếng Anh), atole, roucou, roucouyer, annato, orelana (tiếng Pháp), kam tai (tiếng
Thái), kesumba (tiếng Indonesia), urucum, acafroa–do–brasil hoặc anato (tiếng Bồ
Đào Nha), jarak belanda (tiếng Malaysia), anotto (tiếng Ý), ...
Tên khoa học: Bixa orellana L.
Hệ thống phân loại thực vật (Chengaiah et al., 2010):
Giới (Regnum):

Thực vật (Plantae)

Ngành (Division):

Thực vật có hoa (Angiospermae)

Lớp (Class):

Hai lá mầm (Eudicots)

Bộ (Ordo):

Cẩm quỳ (Malvales)

Họ (Familia):

Điều màu (Bixaceae)

Chi (Genus):

Điều màu (Bixa)

Loài (Species):

Bixa orellana Linn

1.1.2. Đặc điểm thực vật học
Cây điều màu mọc nhiều ở vùng nhiệt đới, lá xanh quanh năm, có thể sống
tới 50 năm. Thân cây dạng cây bụi hoặc gỗ nhỏ, có nhiều cành, chiều cao 3 – 10 m
(Srivastava et al., 1999). Lá đơn, mềm, nhẵn, hình ba cạnh, đầu nhọn, hình tim ở

3


gốc, nhọn ở chóp, dài khoảng 12 cm, rộng 7 cm hoặc hơn; cuống phình ở đỉnh, dài
3 – 4 cm. Hoa khá lớn, màu tía hoặc trắng, mọc thành chùy ngắn ở đầu ngọn. Quả
dạng nang, hình tim, bao bọc bởi gai cứng, quả mọc thành chùm, màu đỏ tím, mở
bằng hai van, mỗi mảnh nang chứa nhiều hạt, khi chín có màu đỏ tươi đến nâu. Số
lượng hạt trong mỗi quả có thể tới 50 hạt, hạt có dạng gần lập phương, tập trung
trên một cuống ngắn, cuống hạt nở ra thành một cái áo hạt ngắn màu đỏ, xung
quanh hạt có lớp áo hạt dạng sáp màu đỏ. Quả non có vỏ màu xanh thẫm, mềm, hạt
ở trong màu đỏ tươi, ướt, mềm và trơn. Khi già vỏ quả chuyển màu xanh hơi vàng,
hạt phía trong cứng, khó bóp, màu đỏ thẫm. Khi chín vỏ quả sẽ khô và nứt ra làm
các hạt ở trong khô theo và rơi tự do xuống đất, do đó rất dễ phát tán để phát triển
thành cá thể mới (Đỗ Tất Lợi, 2006).

Hình 1.1. Cây, hoa, trái, hạt và bột điều màu (Bixa orellana L.) (Venugopalan et
al., 2011)
Cây điều màu cho nhiều hạt khi nhận được đầy đủ ánh nắng mặt trời với
nhiệt độ thích hợp trong khoảng 28 0C đến 44 0C và lượng mưa hàng năm yêu cầu

4


800 – 1 500 mm. Thời gian cây cho thu hoạch kéo dài từ 20 đến 25 năm
(Venugopalan et al., 2011).
1.1.3. Nguồn gốc, phân bố và sản lượng canh tác
Cây điều màu có nguồn gốc ở Trung và Nam Mỹ, hiện được trồng nhiều ở
các nước nhiệt đới. Các nước đóng góp sản lượng lớn gồm có Peru, Brazil, Bolivia,
Colombia, Ecuador, Jamaica, Mexico, Puerto Rico và Dominica. Cây điều màu du
nhập vào Ấn Độ và khu vực Đông Nam Á từ thế kỷ 17 bởi người Tây Ban Nha đưa
tới để làm chất nhuộm màu thực phẩm. Sau đó được du nhập vào Hoa Kỳ và Châu
Phi. Một số nước Châu Âu như Anh, Đan Mạch, Thụy Điển, Na Uy cũng đã thuần
hóa thành công loài cây này nhưng chúng phát triển kém hơn so với vùng nhiệt đới.
Loại cây này cũng được trồng ở Hawaii và một số đảo thuộc khu vực biển Thái
Bình Dương.
Ở Việt Nam cây điều màu được nhập nội để trồng vào thời kỳ Pháp thuộc,
hiện nay loài cây này mọc hoang dại hoặc được trồng rải rác ở vùng đồng bằng
Nam Bộ, Tây Nguyên và miền Trung để thu hoạch hạt, làm cảnh hoặc làm thuốc
(Võ Văn Chi, 1969). Loại cây này có thể trồng vào bất kỳ thời điểm nào trong năm
và thường ra hoa vào năm thứ 3, vào đầu mùa mưa (khoảng tháng 4, tháng 5), cho
thu hoạch hạt vào khoảng tháng 10, tháng 11.
Năm 1983, sản lượng annatto toàn cầu chỉ đạt 3 000 tấn hạt khô nhưng đến
nay đạt khoảng 14 500 tấn với giá trung bình 1 100 USD/tấn. Theo nhiều báo cáo
khác nhau, sản lượng hạt dao động trong khoảng 300 – 600 kg/ha tuỳ tuổi cây, điều
kiện khí hậu và chế độ canh tác. Châu lục đóng góp sản lượng annatto nhiều nhất là
châu Mỹ, khu vực Nam Mỹ có Brazil là nước sản xuất nhiều nhất tới 5 000 tấn;
Peru xuất khẩu 4 000 tấn với khách hàng lớn nhất là Nhật Bản; nước có sản lượng ít
hơn là Ecuador. Khu vực Trung Mỹ có các nước Dominicana, Honduras, Colombia,
Bolivia, Guatemala và Costa Rica. Vùng Carribean gồm có Jamaica, Tobago và
Trinidad. Còn khu vực Bắc Mỹ chỉ có đại diện là Mexico. Châu Phi đóng góp nhiều
nhất là Kenya, hàng năm nước này xuất khẩu 1 500 tấn hạt khô và chế phẩm, ngoài
ra phải kể đến Nam Phi, Zimbabwe và Ivory Coast. Các nước có sản lượng ít hơn là
5


Ấn Độ, Sri Lanka, Philippine, Thổ Nhĩ Kỳ và Angola. Mỹ là nước nhập khẩu
annatto nhiều nhất (3 000 tấn/năm), kế sau là châu Âu (2 500 tấn/năm) trong đó
Anh chiếm tỷ lệ nhiều nhất và Đan Mạch là nước chế biến màu annatto hàng đầu
châu Âu, đứng thứ ba về nhập khẩu annatto là Nhật Bản (1 500 tấn/năm) (ITC,
1993; Venugopalan et al., 2011).
1.1.4. Thành phần hóa học trong hạt điều màu
Kết quả phân tích cho thấy hạt điều màu chứa 40 – 45 % cellulose; 3,5 – 5,5
% sucrose; 0,3 – 0,9 % tinh dầu; 3 % dầu không bay hơi; và 13 – 16 % protein (The
Raintree Group, 1997). Nhìn chung, hàm lượng các sắc số annatto trong hạt điều
màu khoảng 5 % đối với loài có quả hình bán cầu, 3 – 3,58 % đối với quả hình nón,
còn quả hình oval chỉ có 1,5 – 2 % (ITC, 1993; Mantovani et al., 2013). Màu
annatto là hỗn hợp của 8 sắc tố thuộc nhóm carotenoid, trong đó quan trọng nhất là
cis–bixin (ester monomethyl của acid dicarboxylic norbixin), một phần trans–bixin
và cis–norbixin. Bixin chiếm khoảng 80 % tổng số chất màu trong annatto
(McKeown và Mark, 1962; Aparnathi và Sharma, 1991; Venugopalan et al., 2011).
Ngoài bixin và norbixin, các sắc tố còn lại với tỷ lệ nhỏ đã được xác định từ dịch
trích ly annatto gồm 5 apocarotenoid (C30 và C32), 8 diapocarotenoid (C19, C22, C24,
và C25) và một dẫn xuất carotenoid (C14) (Mercadante et al., 1999). Ngoài các sắc tố
vừa nêu, hạt điều màu còn chứa alpha– và beta–carotene, methyl 9'z–apo–6'–
lycopenoate cùng một số thành phần khác như cryptoxanthin, lutein, zeaxanthin,
cryptoxanthin, methylbixin, tannin, saponin, dầu ethereal, hợp chất tương tự dầu
mustard, mono– và sesquiterpene bixaghanene, bixein, bixol, crocetin, ellagic acid,
ishwarane, isobixin, phenylalanine, salicylic acid, threonine, tomentosic acid và
tryptophan (Hallagan et al., 1995; Mercadante et al., 1995; The Raintree Group,
1997; Smiths và Wallin, 2006; Venugopalan et al., 2011).
Giá cả của hạt và chế phẩm annatto dựa trên hàm lượng chất màu (bixin,
norbixin hoặc cả hai). Hạt xuất xứ từ Jamaica chứa khoảng 3 % bixin nên có giá gấp
đôi một số loại hạt của Ấn Độ hàm lượng dưới 2 %. Hạt từ vùng Caribbean có màu
đỏ trội hơn màu vàng nên giá thị trường cũng cao hơn (Venugopalan et al., 2011).
6


Theo Amaral et al. (2009), màu annatto chỉ nằm ở lớp áo hạt (Hình 1.2) nên
khi trích ly không cần thiết phải nghiền hạt. Năm 2006, Nobre et al. đã so sánh và
thấy rằng hàm lượng annatto trích nguyên hạt và hạt nghiền mịn cho kết quả không
khác biệt. Trích ly nguyên hạt còn có ưu điểm hơn đó là hạn chế tạp chất lẫn với
chất màu, gây khó khăn và tốn kém cho công đoạn tinh sạch tiếp theo.
Theo khảo sát của Bùi Thị Mỹ Lệ (2012), hàm lượng màu trong hạt điều màu
tăng dần trong quá trình sinh trưởng và phát triển của hạt. Do đó, hạt điều màu chín
có hàm lượng màu cao nhất.

Hình 1.2. Hạt điều màu khô nguyên hạt (trái) và bổ đôi (phải)
1.2. Phẩm màu annatto
1.2.1. Danh pháp, cấu tạo của bixin và norbixin
Màu annatto có bản chất là carotenoid, gồm hai thành phần tạo màu chính là
bixin và norbixin, công thức cấu tạo của bixin là C25H30O4 (Mw = 394,5) và
norbixin là C24H28O4 (Mw = 380,5). Ở trong hạt điều màu, chất màu bixin tồn tại ở
dạng đồng phân cis với tên đầy đủ là methyl (9–cis)–hydrogen–6,6'–diapo–Ψ,Ψ–
carotenedioate. Còn cis–norbixin tên đầy đủ là 6,6'–diapo–Ψ,Ψ–carotenedioic acid
(Haque, 2011). Mạch carbon của bixin và norbixin có các nối đôi xen kẽ đều đặn
giữa các nối đơn. Như vậy, norbixin là một hợp chất dicarboxylic có hai gốc
carboxyl tự do còn bixin là methyl ester của acid norbixin, nên bixin chỉ còn một
nhóm carboxyl tự do (Hình 1.3).
7


Hình 1.3. Cấu trúc phân tử của cis–norbixin (a) và cis–bixin (b) (Magestea et al.,
2012)
1.2.2. Tính chất hóa lý
Bixin cho màu đỏ đến cam, phân tử kém phân cực nên không tan trong nước,
có thể tan trong dầu và dung môi hữu cơ như chloroform, ethyl acetate, acetone, ...
Norbixin cho màu cam pha vàng, phân tử phân cực mạnh hơn, không tan trong
nước ở pH thấp, tan tốt trong kiềm, tan ít trong dung môi hữu cơ (Scotter, 2009).
Do có nhiều nối đôi trong mạch carbon nên cả bixin và norbixin đều dễ bị
biến đổi khi tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng cường độ cao trong thời gian dài
(Emerton và Choi, 2008). Najar et al. (1988) đã chứng minh ánh sáng là nhân tố gây
thoái hóa annatto mạnh nhất. Norbixin bị kết tủa trong môi trường pH thấp (khoảng
dưới 5,5); khi norbixin kết tủa thường tạo phức bền với protein, tinh bột và một số
thành phần khác và tạo ra sự đồng đều màu sắc trong sản phẩm, đồng thời ngăn
chặn hiện tượng trôi màu (Scotter, 2009). Annatto rất bền trong môi trường kiềm
(Lê Thị Anh Đào và ctv, 2000). Tương tự như các hợp chất carotenoid khác, do có
nhiều nối đôi trong phân tử nên annatto dễ bị oxy hóa, nhất là khi ở dạng bột do bề
mặt tiếp xúc lớn hoặc khi đã phối chế vào thực phẩm mặc dù một số thực phẩm có
tác dụng bảo vệ annatto (Scotter, 1999). Khi norbixin được vi gói bởi gum acacia,

8


gum cashew, gum arabic và maltodextrin (hoặc hỗn hợp của chúng) thì ít bị oxy hóa
hơn (Barbosa et al., 2005). Hoạt tính chống oxy hóa của annatto trong một số
trường hợp còn mạnh hơn BHA và BHT (Scotter, 1999). Nhiều tác giả đã công bố
nghiên cứu về hoạt tính chống oxy hóa của annatto như Kiokias và Gordon (2003),
Cardarelli et al. (2008), Vasu et al. (2010), Santos et al. (2011) và Garcia et al.
(2012).
Trong nhóm carotenoid, annatto là nhóm màu gần như duy nhất vẫn giữ màu
khi thay đổi các dạng cấu trúc hóa học (Hình 1.4). Ở điều kiện nhiệt độ và pH nhất
định, bixin bị thủy phân thành norbixin hoặc xà phòng hóa thành muối kali hoặc
natri của norbixin. Ở nhiệt độ thấp hơn 50 0C, bixin và norbixin khá ổn định, nhưng
từ 50 0C trở lên, đồng phân cis–bixin dễ biến thành trans–bixin ổn định hơn
(Scotter, 2009), rồi từ đó có thể phân hủy tạo một số sản phẩm, trong đó có chất
màu vàng C17 với tên đầy đủ là polyene 4,8–dimethyltetradecahexaenedioc acid
monomethyl ester (sắc tố McKeown) và metaxilen (Preston và Rickard, 1980; Lê
Thị Anh Đào và ctv, 2000) (Hình 1.5).

cis-bixin

nhiệt

trans-bixin

Thủy phân (xà phòng hóa)

Muối Na+ hoặc K+
của cis-norbixin

Hợp chất phân hủy

Thủy phân (xà phòng hóa)

Muối Na+ hoặc K+
của trans-norbixin

Acid hóa (hoặc trung hòa)

cis-norbixin

nhiệt

Acid hóa (hoặc trung hòa)

trans-norbixin

Hình 1.4. Chuyển đổi qua lại giữa các dạng annatto (Smiths và Wallin, 2006)

9


Hình 1.5. Phản ứng sinh sắc tố McKeown và metaxilen (Lê Thị Anh Đào và ctv,
2000)
1.2.3. Độc tính, liều thu nạp ADI và lượng sử dụng trong thực phẩm
Theo Cơ quan quản lý thuốc và thực phẩm Mỹ (FDA), hồ sơ độc tính của hạt
annatto và dịch trích ly của nó đã được khảo sát đầy đủ để sử dụng làm phụ gia thực
phẩm. Annatto được ghi rõ trong hệ thống Food Chemical Codex (mã số 73.30,
73.1030 và 73.2030) và được xác định là an toàn (Generally Recognized as Safe –
GRAS) đối với người khi sử dụng qua nguồn thực phẩm có chứa annatto. Chế phẩm
màu annatto được cộng đồng châu Âu cũng như hệ thống INS (International
Numbering System for Food Additives) đánh số trong hệ thống E number là E160b
(Scotter, 2009).
Theo khuyến cáo của FAO JECFA (Joint FAO/WHO Expert Committee on
Food Additives) năm 2006, lượng norbixin sử dụng hàng ngày (ADI) là 0 – 0,6
mg/kg thể trọng đối với norbixin và muối kali hoặc natri của nó. Hiện chỉ số ADI
của E160b đang trong tiến trình đánh giá lại dưới sự bảo trợ của các công ty phẩm
màu trên quy mô toàn cầu. Lý do là chỉ số ADI hiện tại dựa trên đánh giá ban đầu ở
nồng độ annatto khá thấp (Downham và Collins, 2000).
Theo Lê Thị Anh Đào và ctv (2002), lượng sử dụng màu annatto trong thực
phẩm chỉ khoảng 1 – 10 ppm; còn theo tác giả Emerton và Choi (2008), hàm lượng
10 – 50 ppm là phổ biến đối với bơ, phô mai, cá xông khói, snack và đồ tráng
miệng. Cơ quan quản lý tiêu chuẩn và an toàn thực phẩm Ấn Độ cho phép giới hạn
hàm lượng annatto tối đa trong sản phẩm thực phẩm là 200 ppm (Balaswamy et al.,
2012).

10


1.2.4. Ứng dụng của phẩm màu annatto trong ngành thực phẩm
Ở Bắc Mỹ và châu Âu, người ta dùng màu annatto để nhuộm màu bơ, phô
mai (màu cam của phô mai cứng, màu đỏ của phô mai Edam Hà Lan, …). Chúng
được dùng để tạo màu cho nước xốt, thịt lợn quay ở Trung Quốc. Còn ở Việt Nam,
màu này được dùng trong món cà ri, bột bánh, gà quay mật ong và các loại mì, bún
nước, ... Ở Mexico, annatto được trộn với một số gia vị khác tạo thành một loại gia
vị màu đỏ gạch gọi là achiote paste và adobo, rất được người dân Mexico ưa
chuộng. Họ thường dùng achiote chung với giấm để ướp thịt hoặc phối chế nước
xốt. Do có nguồn gốc thực vật nên annatto thích hợp để chế biến các món ăn chay.

Hình 1.6. Phô mai và snack sử dụng màu norbixin (Biocon del Peru, 2013)
Phẩm màu E160b thường được dùng để tạo màu thức ăn và đồ uống thành
màu đỏ hoặc vàng tới vàng cam đậm. Các loại thực phẩm thường được ứng dụng
phẩm màu này là margarine, snack, dầu salad, đồ uống, kẹo thạch, kẹo cứng và ngũ
cốc nảy mầm, ... Tùy thuộc vào phương pháp sản xuất, E160b chia làm hai loại dựa
trên tính tan, loại tan trong dầu và loại tan trong nước. Chế phẩm annatto tan trong
dầu thường được dùng để tạo màu cho thực phẩm nhiều dầu như bơ, margarine /
shortening, phô mai, bánh ngọt, bánh quy, bỏng ngô và snack, nước xốt, hay đồ
tráng miệng dạng kem. Annatto dạng nhũ có lợi thế hơn khi sử dụng cho phô mai,
kem, món soup, kẹo và sản phẩm từ sữa. Màu annatto tan trong pH acid có thể dùng
cho nước ép, rượi mùi, thạch trong suốt và món tráng miệng dạng sệt. Trước kia chế
phẩm annatto tan trong nước chỉ được ứng dụng để sản xuất phô mai nhưng nay đã
mở rộng ra nhiều dòng sản phẩm khác. Do chế phẩm annatto tan trong nước dạng

11


truyền thống không tan trong pH thấp nên không thể dùng cho thực phẩm dạng lỏng
trong suốt có tính acid như đồ uống không có thịt quả (Prabhakara Rao et al., 2002),
nhưng lại rất thích hợp cho thực phẩm dạng rắn và bán rắn như vỏ xúc xích, xúc
xích, pudding, tương cà, tương ớt, ngũ cốc ăn sáng, món tráng miệng chứa bơ sữa,
độn chocolate, cá xông khói và thức ăn cho vật nuôi (Smiths và Wallin, 2006).
Hầu hết các nhà sản xuất đều lưu ý rằng khi sử dụng annatto cần phải quan
tâm đến độ bền của nó. Annatto thích hợp để chế biến thực phẩm có sử dụng nhiệt
nhưng ở nhiệt độ quá cao trong thời gian dài sẽ làm phân hủy chất màu do đó nên
bổ sung annatto vào cuối quy trình sản xuất. Khả năng hòa tan và độ pH cũng ảnh
hưởng đến sắc màu của annatto. Trong thực phẩm nhiều dầu như đồ ăn nhẹ hoặc
phô mai, annatto cho màu vàng hơn so với thực phẩm nhiều nước. Nếu annatto kết
tủa trong thực phẩm, độ hòa tan giảm hoặc pH giảm thì sắc đỏ sẽ mạnh hơn.
1.2.5. Chế phẩm norbixin dùng làm phụ gia thực phẩm

Hình 1.7. Chế phẩm norbixin dạng bột, lỏng và sệt (Oriental super–mart, 2013;
Orchard Valley, 2013)
Phẩm màu annatto chiếm tới 70 % tổng sản lượng màu tự nhiên toàn cầu và
riêng tại Brazil là 90 % (Veríssimo, 2003) nhưng nước xuất khẩu chế phẩm annatto
nhiều nhất lại là Mỹ bởi vì Brazil chỉ sản xuất để phục vụ nhu cầu nội địa, đôi khi
còn nhập thêm để đáp ứng đủ nhu cầu. Có tới 70 % lượng chế phẩm nhập vào các
nước được dùng để nhuộm màu phô mai (Venugopalan et al., 2011). Trên thị
12


trường, norbixin được cung cấp dưới dạng lỏng, nhũ, bột hoặc cao sệt. Để đạt mục
đích tăng cường độ bền màu cho thực phẩm cần thời gian bảo quản dài hoặc phải
phơi sáng, người ta thường trộn chung annatto với màu tự nhiên khác như màu củ
nghệ tumeric hoặc màu ớt paprika. Chế phẩm annatto dạng cao sệt (oleoresin) bảo
quản được lâu hơn so với dạng bột (Balaswamy et al., 2006). Bảng 1.1 mô tả
phương pháp sản xuất ba loại chế phẩm norbixin dạng bột theo phân loại của FAO
JECFA.
Bảng 1.1. Các loại chế phẩm bột norbixin chủ yếu (Smith và Wallin, 2006)
Chế
Phương pháp
phẩm
Annatto Bixin tinh thể
C
được chiết, xà
phòng hóa, thủy
phân, kết tủa
bằng acid, rửa
rồi sấy khô.

Hàm lượng
màu
Tối thiểu 70
% norbixin,
mong muốn
≈ 80 %.

Annatto Dùng kiềm để
F
thu rồi acid hóa
để tủa norbixin,
cuối cùng sấy
khô thành dạng
bột.

Tối thiểu 35
% norbixin,
mong muốn
≈ 40 %.

Annatto Thu norbixin
G
bằng kiềm loãng,
sấy khô (không
qua công đoạn
acid hóa).

Tối thiểu 15
% norbixin,
mong muốn
≈ 20 %.

Mô tả quy trình
Bixin được trích bằng dung môi hữu cơ,
loại dung môi rồi kết tinh thành dạng bột.
Thêm kiềm loãng vào bột thu được, đun
nóng để thủy phân sắc tố rồi làm nguội. Lọc
dịch, sau đó acid hóa để tủa norbixin. Lọc
tủa, rửa, sấy và nghiền, cuối cùng thu được
bột norbixin.
Cọ xát hạt điều màu trong dung dịch kiềm
nguội (KOH hoặc NaOH) để tách sắc tố.
Thêm kiềm vào huyền phù thu được, đun
nóng để hòa tan sắc tố rồi làm nguội. Loại
chất béo và sáp. Lọc dịch, acid hóa để kết
tủa norbixin. Lọc, rửa tủa, sấy khô rồi
nghiền thành bột.
Cọ xát hạt điều màu trong dung dịch kiềm
nguội (KOH hoặc NaOH) để tách sắc tố.
Thêm kiềm vào huyền phù thu được, đun
nóng để hòa tan sắc tố rồi làm nguội. Loại
chất béo và sáp. Lọc dịch, sau đó sấy phun
hoặc sấy khay. Có thể thêm K2CO3.

1.2.6. Quy định về chế phẩm phụ gia norbixin
Phụ lục 24 trong Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về phụ gia thực phẩm – phẩm
màu (QCVN 4–10:2010/BYT) quy định cụ thể về quy chuẩn kỹ thuật và phương
pháp thử đối với cao annatto (thực tế là chế phẩm norbixin). Quy chuẩn quy định
13


hàm lượng màu tổng số tối thiểu trong chế phẩm là 35 % khối lượng tính theo
norbixin. Còn hàm lượng kim loại nặng cho phép như trong Bảng 1.2.
Bảng 1.2. Yêu cầu về độ tinh khiết đối với chế phẩm phụ gia annatto
Giới hạn tối đa

Tên kim loại
Arsen

3 mg/kg

Chì

2 mg/kg

Thủy ngân

1 mg/kg

1.3. Phương pháp thu nhận chế phẩm bột norbixin
1.3.1. Sấy khay
Satyanarayana et al. (2010) đã dùng bột norbixin phối chế cùng bột kali
carbonate tạo chế phẩm bột norbixin tan trong nước với hàm lượng màu norbixin là
14 g/100 g. Tummala et al., (2012) sử dụng phương pháp sấy khay để làm khô muối
kali norbixinate, rồi trộn chung với đường sucrose và kali carbonate, sản phẩm thu
được là hai chế phẩm norbixin tan trong nước với hàm lượng norbixin lần lượt là
10,6 % và 11,24 %. Tương tự năm 2013, Mala et al. cũng sử dụng phương pháp sấy
khay để làm khô kali norbixinate, sau đó phối trộn với bột kali carbonate bằng máy
nghiền bột khô để thu được chế phẩm bột norbixin tan trong nước chứa 11,24 %
norbixin.
1.3.2. Sấy phun
Sấy phun là phương pháp được rất nhiều tác giả nghiên cứu với nhiều chế độ
sấy và chất mang khác nhau, một số công trình tiêu biểu được liệt kê sau đây.
Barbosa et al. (2005) sử dụng chất mang gum arabic và maltodextrin, tác giả
còn phối thêm Tween 80 vào hỗn hợp trước khi sấy. Tween 80 giúp tăng hiệu quả
vi gói, tăng độ đồng đều và độ bền của bột thu được so với chế phẩm vi gói bởi một
mình maltodextrin hoặc chế phẩm bột hỗn hợp bixin – sucrose. Chế phẩm sử dụng
gum arabic bền sáng gấp 3 – 4 lần so với dùng maltodextrin. Quan trọng hơn, chế

14


phẩm được vi gói bền màu gấp 10 lần so với chế phẩm truyền thống bixin – sucrose
trong điều kiện không ánh sáng.
Satyanarayana et al. (2006) sử dụng kỹ thuật sấy phun để tạo ra hai chế phẩm
bột norbixin, chế phẩm tan trong nước và chế phẩm ổn định trong dung dịch acid.
Tác giả dùng hai loại chế phẩm phối màu cho một số thực phẩm chế biến từ rau và
trái cây.
Trong luận văn thạc sĩ của mình, Silva (2007) cũng ứng dụng phương pháp
sấy phun với chất mang maltodextrin để sấy khô dịch trích ly hạt điều màu bằng
dung môi KOH 0,1 N và NH4OH 0,5 N. Ngoài ra Silva còn trích dẫn một số nghiên
cứu của các tác giả khác như Batista (1994) và Pimentel (1995) cũng dùng
maltodextrin làm chất độn để sấy phun muối kali hoặc natri norbixinate. Kết luận
cuối cùng tác giả đưa ra là trước khi áp dụng sấy phun nên dùng maltodextrin để cô
đặc dịch trích norbixin.
1.3.3. Sấy thăng hoa
Mendes (2012) nghiên cứu sử dụng gum cashew làm chất mang để sấy thăng
hoa và sấy phun dịch trích ly từ hạt điều màu. Kết quả cho thấy gum cashew không
thích hợp để vi gói riêng lẻ, trong khi đó hỗn hợp gum cashew / gum arabic tỏ ra
hiệu quả hơn nhưng vẫn chưa bằng nghiệm thức sử dụng chất mang là 100 % gum
arabic. Hơn nữa, phương pháp sấy thăng hoa cũng cho ra sản phẩm vi gói annatto ít
bị thoái hóa nhất trong số các nghiệm thức nghiên cứu.
1.4. Một số phương pháp trích ly norbixin
1.4.1. Phương pháp trích ly bằng dung môi vô cơ
Phương pháp trích ly norbixin bằng dung môi kiềm liên quan mật thiết đến
cơ chế phản ứng xà phòng hóa liên kết ester trong phân tử bixin. Phản ứng xảy ra
khi có mặt hơi nước hoặc anion OH– trong dung dịch. Dưới đây là cơ chế phản ứng
với xúc tác kiềm (NaOH hoặc KOH) do Campbell et al. (2009) và McMurry (2012)
mô tả.

15


Trước tiên anion hydroxide (OH–) ái nhân gắn vào (hoặc “tấn công”) nguyên
tử carbon ái điện tử của nhóm carbonyl trong phân tử ester. Sản phẩm trung gian có
tên là orthoester.

Tiếp theo alkoxide bị đẩy ra để giải phóng nhóm carboxyl.

Alkoxide mang tính kiềm mạnh hơn base liên hợp với nhóm carboxyl nên
quá trình chuyển proton diễn ra nhanh hơn. Sản phẩm cuối cùng thu được là acid
carboxyl và alcohol.

Phương trình phản ứng tổng quát như sau:

Giai đoạn đầu của quá trình trích ly màu norbixin từ hạt điều màu bằng dung
môi kiềm (NaOH hoặc KOH) thường kết hợp với khuấy cơ học ở nhiệt độ thường
để trích ly bixin và norbixin. Sau đó bổ sung kiềm (nếu cần) rồi nâng nhiệt độ để xà
phòng hóa bixin thành norbixin hoặc muối norbixinate (Hình 1.8), nhiệt độ xà
phòng hóa thường không quá 70 0C (Preston và Rickard, 1980). Bước tiếp theo có
thể là cô đặc dịch trích ly hoặc kết tủa norbixin bằng acid để thu được chế phẩm
norbixin dạng cao hoặc bột tan trong nước ở pH lớn hơn 7 (Smiths và Wallin,

16


2006). Đã có rất nhiều tác giả nghiên cứu về phương pháp trích ly màu norbixin
bằng dung môi kiềm, tiêu biểu như Dendy (1966), Silva (2007), Silva et al. (2009),
và Nachtigall et al. (2009).
Ngoài dung môi kiềm, một số công trình cũng dùng nước làm dung môi trích
ly norbixin, có thể kể đến công trình của Tống Thị Việt Hà (2011), Parvin et al.
(2011) và Sinha et al. (2013). Tuy nhiên hiệu suất không cao do phân tử norbixin
kém phân cực nên khó tan trong dung môi nước, trong công bố của Parvin et al. chỉ
có 8,93 % norbixin trong hỗn hợp màu trích ly được bằng dung môi nước.

Hình 1.8. Phản ứng chuyển đổi qua lại giữa các dạng sắc tố annatto (Silva, 2007)
1.4.2. Phương pháp định lượng bằng quang phổ hấp thụ phân tử UV – Vis
Đã có nhiều công bố của các tác giả khác nhau dùng phương pháp quang phổ
hấp thụ phân tử UV – Vis để định lượng màu annatto. Bảng 1.3 liệt kê một số công
trình tiêu biểu liên quan đến định lượng cis–norbixin.

17


Bixin và đồng phân iso của nó có độ hấp thụ cực đại tại bước sóng khoảng
500 nm và 470 nm trong chloroform, trong khi đó sắc tố thoái hóa màu vàng lại hấp
thụ cực đại tại 404 nm và 428 nm trong chloroform, nhưng lại không hấp thụ ở
bước sóng 500 nm (McKeown và Mark, 1962). Sử dụng phương pháp định lượng
của McKeown và Mark (1962) dựa trên độ hấp thụ tại 500 nm và 404 nm không chỉ
thu được kết quả về hàm lượng màu annatto tổng số mà còn biết được hàm lượng
bixin (Parimalan et al., 2011). Phương pháp này đến nay đã được khá nhiều tác giả
sử dụng trong công trình của mình như Scotter et al. (1998), Giridhar và Parimalan
(2010), Parimalan et al. (2011) và Mahendranath et al. (2011ab).
Bảng 1.3. Hệ số và bước sóng hấp thụ tối đa của cis–norbixin trong các dung môi
khác nhau (Silva, 2007)
Hợp chất

Bước sóng hấp
thụ tối đa (nm)

453

468
473

Dung môi

KOH 0,1 N
NaOH 0,1 N
chloroform
chloroform + 0,5
% acid acetic
NaOH 0,1 N

cis–
norbixin

A1%1cm

Tác giả

2850
2818
3473
2850
2470

2503
2870
2870

Reith và Gielen (1971)
Scotter et al. (1994)
Levy và Rivadeneira (2000)
Rodriguez–amaya (1988)
Rodriguez–amaya (1988)
Reith và Gielen (1971);
Smith (1983)
Rodriguez–amaya (1988)
Reith và Gielen (1971);
Smith (1983)
Scotter et al. (1994)
Levy và Rivadeneira (2000)
Hansen (2000)

2931

Bareth et al. (2002)

2200

Rodriguez–amaya (1988)
Reith và Gielen (1971);
Smith (1983)

2620
2550
2550

482

488
499
503

KOH 0,1 N

KOH 0,5 N
methanol : acid
acetic glacial (7:3)
chloroform
chloroform +
0,5 % acid acetic

2290

Phương pháp quang phổ đủ để xác định hàm lượng màu annatto và có độ
tương đồng cao với các phương pháp khác như HPLC. Hơn nữa, các chất màu khác
18


và các chất nhũ hóa không ảnh hưởng đến kết quả phép đo quang phổ (Bareth et al.,
2002; Silva, 2007; Scotter, 2009).

Hình 1.9. Phổ hấp thụ của bixin và norbixin trong chloroform (Silva, 2007)
FAO JECFA cũng đưa phương pháp đo quang phổ hấp thụ phân tử vào
Chuyên luận định lượng tổng chất màu tan trong nước bằng phương pháp quang
phổ (FAO JECFA Monographs 1 – Vol. 4 – Quy trình 1). Các điều kiện cụ thể đối
với norbixin như sau:
– dung môi là dung dịch KOH 0,5 %;
– đo độ hấp thụ quang tại λmax ~ 482 nm; và
– độ hấp thụ riêng tại 482 nm: A1%1cm = 2870.
Một chú ý quan trọng và thú vị liên quan đến phép đo độ hấp thụ của bixin
trong dung môi chloroform đó là bixin thoái hóa nhanh chóng khi đựng trong cuvet
thạch anh (Levy và Rivadeneira, 2000). Hơn nữa, bước sóng cần đo đối với annatto
lớn hơn 300 nm cho nên trong quá trình thí nghiệm chỉ có cuvet thủy tinh (Hellma
6030 OG) được sử dụng.

19


1.5. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
1.5.1. Nghiên cứu trong nước
Ở Việt Nam, tác giả có nhiều công bố liên quan đến màu annatto nhất là Đào
Hùng Cường và Phan Thảo Thơ. Năm 2008, nhóm tác giả chủ trì đề tài cấp nhà
nước “Nghiên cứu thành phần và phản ứng chuyển hóa hợp chất hóa học của hạt
điều nhuộm miền Trung, Tây Nguyên”. Kết quả chính của đề tài đạt được là:
– Thời điểm thu hoạch hạt điều màu để tách chất màu norbixin trong hạt lớn
nhất 2,4 % là vào đầu tháng thứ 3 kể từ khi cây ra quả (tháng 11 hàng năm).
Tỷ lệ hạt điều / nước trích ly tốt nhất là 5/80; thời gian ngâm cho hiệu quả tối
ưu là 24 h ở 100 0C.
– Thời điểm thu hoạch hạt điều để tách chất bixin trong hạt lớn nhất là vào đầu
tháng thứ 6 kể từ khi cây ra quả (tháng 2 hàng năm). Chiết tách bixin tốt nhất
19,8 % từ hạt điều nhuộm bằng ethyl acetate ở nhiệt độ 80 0C; tỷ lệ rắn / lỏng
là 1/18 trong thời gian 10 giờ.
Năm 2005, Lưu Đàm Cư cùng cộng sự có đề cập đến hạt điều màu trong đề
tài “Nghiên cứu chiết tách chất nhuộm màu thực phẩm từ kinh nghiệm sử dụng thực
vật của đồng bào dân tộc thiểu số”. Tuy nhiên do phạm vi đề tài quá rộng và mang
tính điều tra là chính nên chưa có nhiều kết quả chuyên sâu về annatto.
Năm 1995, tác giả Ngô Thị Thuận và cộng sự đã hoàn thành đề tài cấp nhà
nước “Xây dựng quy trình công nghệ tách chiết, tổng hợp các chất màu thực phẩm”.
Nhóm tác giả tiến hành nghiên cứu chất màu trên nhiều đối tượng thực vật trong đó
có hạt điều màu.
Tác giả Lê Thị Anh Đào và ctv (2000) đã đạt được kết quả về thông số trích
ly bằng dung môi hữu cơ (dung môi cồn thực phẩm 960, nhiệt độ trích 30 0C, tỷ lệ
dung môi / hạt là 5/1 (v/w), chia làm 4 lần trích, mỗi lần 30 phút). Còn đối với dung
môi vô cơ, nồng độ KOH tối ưu là 0,1 M với tỷ lệ dung môi / hạt là 12/1 (v/w).
1.5.2. Nghiên cứu ngoài nước
Có rất nhiều công trình được công bố ở các nước trên thế giới về phẩm màu
annatto, đặc biệt là ở những nước trồng, chế biến và sử dụng nhiều màu annatto như
20


Brazil, Peru, Ấn Độ, Mỹ, Anh và Nhật Bản, ... Có thể nhận thấy các hướng nghiên
cứu chủ yếu gồm có: trích ly, nghiên cứu tính chất của bixin và norbixin, biến đổi
hoặc vi gói annatto, phối chế vào thực phẩm, phương pháp phân tích hàm lượng
màu trong chế phẩm và thực phẩm, ... Riêng hướng nghiên cứu trích ly bằng dung
môi vô cơ cũng đạt được nhiều thành tựu đáng ghi nhận.
Năm 2007, Santos so sánh hai quy trình sản xuất chế phẩm annatto, một là
dùng dầu thực vật để tạo chế phẩm tan trong dầu và hai là dùng dung môi kiềm để
tạo chế phẩm tan trong nước. Sau khi so sánh hiệu quả kinh tế và phân tích chất
lượng của hai loại chế phẩm thu được, tác giả kết luận có thể dùng cả hai phương
pháp này để sản xuất thương mại chế phẩm annatto ở Brazil.
Năm 2009, Nachtigall et al. công bố nghiên cứu về phản ứng xà phòng hóa
màu annatto. Tác giả kết luận nồng độ KOH là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng
đến phản ứng xà phòng hóa bixin thành norbixin. Kết quả của Nachtigall et al.
tương đồng với thực tế sản xuất khi các nhà sản xuất thường dùng nồng độ kiềm
cao để phản ứng xà phòng hóa bixin diễn ra thuận lợi. Việc nâng nhiệt độ quá cao
và kéo dài thời gian trích ly là không cần thiết và gây lãng phí lớn cho quá trình sản
xuất do hai yếu tố này ít ảnh hưởng đến phản ứng xà phòng hóa.
Cùng trong năm 2009, Silva et al. đã hoàn thành nghiên cứu về các yếu tố
ảnh hưởng đến phản ứng xà phòng hóa carotenoid trong hạt annatto. Nhóm tác giả
cho rằng nếu muốn thu bixin thì nên dùng dung dịch kiềm loãng (KOH 0,6 %) ở
nhiệt độ thường, còn nếu muốn sản phẩm là màu tan trong nước thì nên dùng kiềm
nồng độ cao (KOH 4 %) kèm với nhiệt độ cao khoảng 60 0C để phản ứng xà phòng
hóa bixin thành muối kali của norbixin diễn ra thuận lợi.
Tuy nhiên, thiếu sót của hai công bố năm 2009 là chưa tiến hành thí nghiệm
tối ưu hóa các thông số của quá trình phản ứng để tìm ra mối quan hệ chính xác hơn
rồi từ đó đưa ra chế độ phản ứng thích hợp nhất nhằm đạt được hiệu suất trích ly
cao.

21


Chương 2
NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Nội dung nghiên cứu
1. Khảo sát và tối ưu hóa nồng độ hỗn hợp dung môi thích hợp để trích ly và
chuyển đổi màu thành norbixin.
2. Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi / nguyên liệu và điều kiện ủ (nhiệt
độ, thời gian) đến quá trình trích ly và phản ứng chuyển đổi màu thành
norbixin.
3. Khảo sát loại acid và nồng độ thích hợp để kết tủa norbixin tự do.
5. Khảo sát tỷ lệ chất trợ tan thích hợp để phối trộn tạo chế phẩm bột norbixin
tan trong nước.
6. Đánh giá chất lượng và khả năng ứng dụng của chế phẩm bột norbixin.
2.2. Thời gian và địa điểm nghiên cứu
Đề tài đã được thực hiện từ tháng 5/2013 đến tháng 10/2013 tại PTN Khoa
Thực phẩm – Môi trường – Điều dưỡng, ĐH Công nghệ Đồng Nai.
2.3. Vật liệu, hoá chất và trang thiết bị
2.3.1. Đối tượng nghiên cứu
Quả điều màu chín hình oval được mua ngẫu nhiên ở huyện Vĩnh Cửu, Đồng
Nai. Sau khi tách vỏ, loại tạp chất và hạt lép, hạt non, đem sấy khô hạt bằng tủ sấy ở
nhiệt độ 40 0C đến khi độ ẩm đạt khoảng 10 % theo khuyến cáo của Mantovani et
al. (2013). Hạt khô thu được đem trộn thật đều để đồng nhất rồi chia ra thành nhiều
phần, mỗi phần 200 g hạt trong các túi PE dán kín miệng, sau đó lưu trữ ở điều kiện

22


không ánh sáng, nhiệt độ khoảng 6 – 8 0C. Lượng mẫu thu thập một lần là 25 kg hạt
khô, đủ dùng cho toàn bộ quá trình thí nghiệm.

Hình 2.1. Hạt điều màu trước (trái) và sau khi sấy (phải)
2.3.2. Dụng cụ và thiết bị
– Bể nước ổn nhiệt Memmert WNB 14; Germany.
– Bể rửa siêu âm Elmasonic S 60H, Elma; Germany.
– Cân điện tử Sartorius TE612; Germany.
– Cân điện tử Sartorius TE124S; Germany.
– Cuvet thủy tinh Hellma 6030 OG, Hellma; Germany.
– Máy quang phổ Spectrophotometers Genesis 20, Thermo Scientific, USA.
– Máy khuấy từ gia nhiệt Barnstead/Thermolyne SP131320–33; USA.
– Máy sấy ẩm hồng ngoại Sartorius MA 150; Germany.
– Máy ly tâm Hettich EBA 20; Germany.
– Micropipet eppendorf 10 – 100 μL và 100 – 1000 μL, Eppendorf; Germany.
– Tủ sấy Memmert 100 – 800; Germany.
2.3.3. Hóa chất
– Acetone 99,7 %; VN–Chemsol Co., Ltd.; Việt Nam.
– Amonia 25 ~ 28 %; Guangdong Guanghua Chemical Factory; China.
– Chloroform 99 %; Guangdong Guanghua Chemical Factory; China.
– CH3COOH 99,5 %; Guangdong Guanghua Sci–Tech Co., Ltd.; China.
– Đường saccharose 99,9 %; CTCP đường Biên Hòa; Việt Nam.
23


– Ethanol 99,5 %; VN–Chemsol Co., Ltd.; Việt Nam.
– HCl 36 ~ 38 %; Xilong Chemical; China.
– HCOOH 88 %; Xilong Chemical; China.
– H3PO4 85 %; Guangdong Guanghua Sci–Tech Co., Ltd.; China.
– H2SO4 96 ~ 98 %; Guangdong Guanghua Chemical Factory; China.
– KOH 86 %; Guangdong Guanghua Chemical Factory; China.
– Methanol 99,5 %; Guangdong Guanghua Sci–Tech Co., Ltd.; China.
– Na2CO3 99,8 %; Xilong Chemical; China.
– NaOH 96 %; Guangdong Guanghua Sci–Tech Co., Ltd.; China.
2.4. Phương pháp và bố trí thí nghiệm
2.4.1. Bố trí thí nghiệm
2.4.1.1. Xác định tính chất nguyên liệu hạt điều màu
Mục đích: Xác định tính chất ban đầu của vật liệu nghiên cứu, kiểm tra độ
đồng nhất của mẫu nhằm chuẩn hóa nguyên liệu đầu vào cho việc xây dựng quy
trình. Các tính chất khảo sát gồm có: số lượng hạt trong một đơn vị khối lượng, độ
ẩm, hàm lượng tro và hàm lượng màu annatto tổng số.
a. Xác định độ ẩm của hạt nguyên liệu
Mục đích: xác định độ ẩm của hạt nguyên liệu.
Phương pháp tiến hành như mô tả trong Mục 2.4.2.1.
Tiến hành: hạt được nghiền thành bột mịn sau đó đem sấy bằng hai phương
pháp, phương pháp sấy khay và sấy hồng ngoại. Sau đó so sánh kết quả của hai
phương pháp để xác định khả năng dùng máy sấy hồng ngoại để thay thế phương
pháp sấy khay.
Thông số thí nghiệm:
+ khối lượng hạt (2g), và
+ nghiền hạt thành bột mịn, rây lọt hoàn toàn qua sàng kích thước lỗ 1,7 mm.
b. Xác định hàm lượng tro tổng số của hạt điều màu
Mục đích: xác định hàm lượng tro tổng số của hạt điều màu nguyên liệu.
24


Thông số thí nghiệm: khối lượng hạt (2 g).
Phương pháp tiến hành như mô tả trong Mục 2.4.2.1.
c. Xác định hàm lượng màu annatto tổng số
Mục đích: làm cơ sở đánh giá chất lượng hạt nguyên liệu và tính hiệu suất
thu hồi.
Phương pháp thực hiện như mô tả trong Mục 2.4.2.1.
Kết quả hàm lượng màu annatto tổng số được dùng làm cơ sở cho việc đánh
giá hiệu suất trích ly và hiệu suất thu hồi chất màu norbixin.
2.4.1.2. Thí nghiệm 1: Lựa chọn dung môi phù hợp cho quá trình trích ly và
chuyển đổi màu thành norbixin
Mục đích: xác định loại dung môi và nồng độ tối ưu của các thành phần dung
môi để đạt được hiệu suất trích ly và chuyển đổi màu thành norbixin cao nhất.
a. Thí nghiệm 1a: Lựa chọn hỗn hợp dung môi
Mục đích: tìm hỗn hợp dung môi phù hợp để quá trình trích ly và chuyển đổi
màu thành norbixin đạt hiệu suất cao.
Bố trí thí nghiệm: thí nghiệm được bố trí theo kiểu ngẫu nhiên 1 yếu tố, 3 lần
lặp lại.
Yếu tố cố định:
+ khối lượng hạt điều màu (5 g) (Mahendranath et al., 2011a),
+ thời gian khuấy trích (30 phút) ở tốc độ 100 v/p ở nhiệt độ phòng (Hyman et
al., 1990),
+ thời gian ủ (30 phút) (Nachtigall et al., 2009),
+ nhiệt độ ủ (60 0C) (Preston và Rickard, 1980), và
+ tỷ lệ dung môi / nguyên liệu (6/1, v/w) (Pimentel, 1995; Nachtigall et al.,
2009; Silva et al., 2009).
Yếu tố khảo sát: các hỗn hợp dung môi được kiềm hóa bằng NaOH 0,5 M
(Nachtigall et al., 2009; Silva et al., 2009), gồm có:

25


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×