Issuu on Google+

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ON

1

NH

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HÓA 

AY KE

M

.Q

PHAN THỊ KIỀU NGUYÊN

UY

NGHIÊN CỨU PHƯ NG PH P CHIẾT TÁCH PHẨM MÀU ANNATTO TỪ HẠT ĐIỀU NHUỘM C

CE

BO

OK

.C O

M

/D

ẰNG UNG M I V

W W

W

.FA

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN SƯ PHẠM

Đà Nẵng − năm 2012

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

2

.Q

UY

NH

ON

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HÓA 

M

NGHIÊN CỨU PHƯ NG PH P CHIẾT TÁCH

AY KE

PHẨM MÀU ANNATTO TỪ HẠT ĐIỀU NHUỘM C

OK

.C O

M

/D

ẰNG UNG M I V

CE

BO

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN SƢ PHẠM

: Phan Thị Kiều Nguyên

Lớp

: 08SHH

W W

W

.FA

Sinh viên thực hiện

Giáo viên hướng dẫn : GS.TS. Đào Hùng Cường

Đà Nẵng − năm 2012

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ON

3

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

KHOA HOÁ

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

UY

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NH

TRƢỜNG ĐHSP

Họ và tên sinh viên: Phan Thị Kiều Nguyên

Lớp: 08SHH

.Q

1. Tên đề tài: Nghiên cứu phương pháp chiết tách phẩm màu annatto từ hạt điều nhuộm bằng dung môi vô cơ

M

2. Nguyên liệu, dụng cụ và thiết bị: Bộ dụng cụ chƣng ninh, máy đo quang UV-Vis,

AY KE

máy đo pH, tủ sấy, lò nung, cân phân tích, cốc thủy tinh, bình tam giác, ống nghiệm, bếp đun bình cầu, bếp cách thủy, cốc sứ, các loại pipet, ... 3. Nội dung nghiên cứu:

− Xác định độ ẩm, hàm lƣợng tro, hàm lƣợng kim loại trong hạt điều.

/D

− Chiết tách phẩm màu annatto bởi các dung môi vô cơ: NaOH, nƣớc

M

− Dùng phƣơng pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV-Vis để khảo sát bƣớc sóng hấp thụ, dựa vào độ hấp thụ để nghiên cứu khảo sát tối ƣu các điều kiện chiết.

.C O

− Nhận định, chọn lựa giá trị tối ƣu về phƣơng pháp. − Định tính, định lƣợng dịch chiết của quy trình đã chọn.

OK

− Kiểm tra, đánh giá lại quy trình đã chọn. 4. Giáo viên hƣớng dẫn: GS.TS. Đào Hùng Cƣờng

BO

5. Ngày giao đề tài: 06/04/2011 6. Ngày hoàn thành: 20/05/2012

.FA

CE

Chủ nhiệm Khoa

Giáo viên hƣớng dẫn

W W

W

Sinh viên đã hoàn thành và nộp báo cáo cho Khoa ngày 25 tháng 5 năm 2012 Kết quả điểm đánh giá: Ngày…tháng…năm 2012 CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

LỜI CẢM

ON

4

N

NH

Sau những năm tháng học tập dƣới mái trƣờng Đại Học Sƣ Phạm - Đại Học

Đà Nẵng, hành trang mà em có đƣợc chính là những kiến thức về ngành sƣ phạm

UY

hóa học mà thầy cô đã truyền thụ, những kỹ năng cơ bản của một nhà kĩ sƣ tâm hồn. Những kiến thức này sẽ là hành trang giúp em bƣớc vào cuộc sống và công việc của

.Q

mình sau này.

Lời đầu tiên, em xin gởi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô

M

Khoa Hóa học đã tận tâm dạy dỗ em trong suốt những năm tháng học tập dƣới mái

AY KE

trƣờng. Các thầy cô không những truyền đạt cho em những kiến thức sách vở mà còn chỉ bảo cho em những kinh nghiệm cuộc sống, tất cả những điều đó sẽ giúp cho em vững tin bƣớc vào cuộc đời sắp tới.

Em xin chân thành cảm ơn Thầy giáo GS.TS Đào Hùng Cƣờng, ngƣời đã luôn

/D

tạo mọi điều kiện tốt nhất để em nghiên cứu khoa học. Thầy tận tình giúp đỡ, dìu

M

dắt em trong suốt quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp này, cũng nhƣ hoàn thành luận văn này. Em đã học đƣợc từ thầy rất nhiều điều thật quý giá, giúp em vững

.C O

vàng hơn trƣớc khi bƣớc vào cuộc sống tự lập. Tình cảm và kiến thức của thầy đã dạy bảo cho em mãi mãi là một kỷ niệm không bao giờ quên của những năm tháng

OK

học tập dƣới mái trƣờng này. Em kính chúc thầy thật nhiều sức khỏe để tiếp tục sự nghiệp trồng ngƣời của mình và gặt hái nhiều thành công trong công việc cũng nhƣ

BO

trong cuộc sống.

Em cũng xin gởi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô công tác tại phòng thí

CE

nghiệm khoa Hóa - trƣờng Đại Học Sƣ Phạm, Trƣờng Đại Học Bách Khoa đã giúp đỡ em rất nhiều trong suốt quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp này. Em cũng

.FA

cảm ơn sự động viên, giúp đỡ và chia sẻ những khó khăn của các bạn cùng lớp

Sinh viên Phan Thị Kiều Nguyên

W W

W

trong quá trình thực hiện luận văn.

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ON

5

MỤC LỤC

NH

Trang

Trang bìa

UY

Trang phụ bìa Nhiệm vụ khóa luận tốt nghiệp

.Q

Lời cảm ơn Mục lục

AY KE

Danh mục các bảng

M

Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt Danh mục các hình ảnh

LỜI MỞ ĐẦU ·················································································· 1 Chƣơng 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU.........................................................................4

/D

1.1. Tổng quan về phẩm màu ································································ 4

M

1.1.1. Khái niệm phẩm màu ···························································· 4 1.1.2. Phân loại phẩm màu ······························································ 4

.C O

1.1.3. Phân loại phẩm màu tự nhiên......................................................................5

1.2. Giới thiệu về cây điều nhuộm ························································· 11

OK

1.2.1. Thực vật học về cây điều nhuộm ·············································· 11 1.2.2. Thành phần hóa học của cây điều nhuộm ···································· 13

BO

1.2.3. Phẩm màu annatto ······························································· 14 1.2.4. Tính chất hóa học của phẩm màu annatto ···································· 14

CE

1.2.5. Ứng dụng của phẩm màu annatto ············································· 16 1.2.5.1. Tác dụng dƣợc học ······················································· 16

.FA

1.2.5.2. Phẩm màu trong thực phẩm ·············································· 16 1.2.5.3. Thuốc nhuộm màu tự nhiên ·············································· 17

W

1.2.6. Tình hình nghiên cứu sử dụng chất màu ở Việt Nam và trên thế giới ···· 18

W W

1.3. Phƣơng pháp chiết tách......................................................................................20 1.3.1. Phƣơng pháp chiết..................................................................................20 1.3.2. Phƣơng pháp tách...................................................................................24

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ON

6

1.4. Phƣơng pháp trọng lƣợng...................................................................................26

NH

1.5. Phƣơng pháp đo quang phổ hấp thụ AAS ············································ 28 1.5.1. Giới thiệu phƣơng pháp ························································· 28

UY

1.5.2. Nguyên tắc phép đo ····························································· 28 1.5.3. Quy trình phép đo AAS ························································· 29

.Q

1.6. Phƣơng pháp đo quang phổ hấp thụ phân tử UV-Vis ······························ 30 1.6.1. Giới thiệu phƣơng pháp ························································· 30

M

1.6.2. Cơ sở lý thuyết của phƣơng pháp ············································· 31

AY KE

1.6.3. Các điều kiện tối ƣu của phƣơng pháp phân tích ···························· 31 1.6.4. Máy đo quang phổ hấp thụ phân tử UV-Vis ································· 33 Chƣơng 2. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU........................36 2.1. Nguyên liệu, dụng cụ, hoá chất ························································ 36

/D

2.1.1. Thu gom nguyên liệu ···························································· 36

M

2.1.2. Xử lí nguyên liệu································································ 36 2.1.3. Thiết bị, dụng cụ và hóa chất ·················································· 36

.C O

2.2. Sơ đồ quy trình nghiên cứu................................................................................37

2.3. Các phƣơng pháp xác định chỉ tiêu hóa lý.........................................................38

OK

2.3.1. Xác định độ ẩm ·································································· 38 2.3.2. Xác định hàm lƣợng tro bằng phƣơng pháp tro hóa mẫu ·················· 38

BO

2.3.3. Xác định hàm lƣợng một số kim loại ········································· 39 2.4. Phƣơng pháp chiết và khảo sát các điều kiện chiết annatto từ hạt điều nhuộm.40

CE

2.4.1. Phƣơng pháp chƣng ninh ······················································· 40 2.4.2. Khảo sát điều kiện chƣng ninh..................................................................40

.FA

2.5. Kiểm tra, đánh giá chất lƣợng phẩm màu annatto ·································· 41 2.6. Phƣơng pháp định lƣợng tổng phẩm màu ············································ 42

W

Chƣơng 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN................................................................44

W W

3.1. Kết quả xác định một số chỉ tiêu hóa lý của hạt điều nhuộm............................44 3.1.1. Độ ẩm.....................................................................................................44 3.1.2. Hàm lƣợng tro........................................................................................44

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ON

7

3.1.3. Hàm lƣợng một số kim loại...................................................................45

NH

3.2. Xây dựng quy trình chiết tách phẩm màu annatto trong dung môi NaOH ······ 46 3.2.1. Khảo sát nồng độ dung dịch NaOH chiết tối ƣu ···························· 46

UY

3.2.1.1. Kết quả khảo sát theo mật độ quang ···································· 46 3.2.1.2. Kết quả khảo sát theo phƣơng pháp trọng lƣợng ····················· 47

.Q

3.2.2. Khảo sát tỷ lệ rắn – lỏng tối ƣu. ··············································· 48 3.2.2.1. Kết quả khảo sát theo mật độ quang...............................................48

M

3.2.2.2. Kết quả khảo sát theo phƣơng pháp trọng lƣợng ····················· 49

AY KE

3.2.3. Khảo sát thời gian chiết tối ƣu. ················································ 50 3.2.3.1. Kết quả khảo sát theo mật độ quang ··································· 50 3.2.3.2. Kết quả khảo sát theo phƣơng pháp trọng lƣợng ····················· 52 3.3. Xây dựng quy trình chiết annatto từ hạt điều nhuộm trong dung môi nƣớc ····· 52

/D

3.3.1. Khảo sát thời gian chiết tối ƣu ················································· 52

M

3.3.1.1. Kết quả khảo sát theo mật độ quang...............................................52 3.3.1.2. Kết quả khảo sát theo phƣơng pháp trọng lƣợng............................54

.C O

3.3.2. Khảo sát tỷ lệ rắn – lỏng ························································ 54 3.3.2.1. Kết quả khảo sát theo mật độ quang...............................................54

OK

3.3.2.2. Kết quả khảo sát theo phƣơng pháp trọng lƣợng............................55 3.4. Điều kiện tối ƣu về phƣơng pháp ····················································· 56

BO

3.5. Kết quả kiểm tra, đánh giá chất lƣợng phẩm màu annatto ························· 58 3.5.1. Kiểm tra định tính ······························································· 58

CE

3.5.2. Kết quả đánh giá cảm quan và hàm lƣợng kim loại nặng của phẩm màu 60 3.5.3.

.FA

...61

Định lƣợng tổng chất màu.....................................................................

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ······························································ 63

W W

W

TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................65

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

AAS

: Quang phổ hấp thụ phân tử

CTPT

: Công thức phân tử

NH

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

ON

8

: Mật độ quang

M

: Mẫu

R/L

: Tỉ lệ nguyên liệu rắn/ dung môi lỏng

M

D

.Q

UY

CTCT : Công thức cấu tạo

UV-Vis: Phổ tử ngoại khả kiến

AY KE

JECFA : Ủy ban hợp tác chuyên gia của tổ chức lƣơng thực thế giới và tổ chức y tế thế giới về các chất phụ gia thực phẩm QCVN : Quy chuẩn Việt Nam BYT

: Bộ y tế

W W

W

.FA

CE

BO

OK

.C O

M

/D

TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ON

9

Tên bảng

Bảng 3.1

Kết quả khảo sát độ ẩm

Bảng 3.2

Kết quả khảo sát hàm lƣợng tro

Bảng 3.3

Bảng hàm lƣợng một số kim loại trong hạt điều nhuộm

M

NaOH khác nhau

Ảnh hƣởng nồng độ dung dịch NaOH đến hàm lƣợng

AY KE

phẩm màu

Mật độ quang của dịch chiết trong dung dịch NaOH ở

Bảng 3.6

các tỷ lệ R/L khác nhau

Ảnh hƣởng của tỷ lệ R/L đến hàm lƣợng phẩm màu

/D

Bảng 3.7

trong dung dịch NaOH

M

Mật độ quang của dịch chiết trong dung dịch NaOH ở

Bảng 3.8

.C O

các thời gian chiết khác nhau

Ảnh hƣởng của thời gian đến hàm lƣợng phẩm màu

Bảng 3.9

OK

trong dung dịch NaOH

BO

Mật độ quang của dịch chiết trong dung môi nƣớc ở các

.FA

Bảng 3.12

W

Bảng 3.13

Bảng 3.14 Bảng 3.15

thời gian chiết khác nhau

Ảnh hƣởng của thời gian đến hàm lƣợng phẩm màu

CE

Bảng 3.11

.Q

Mật độ quang của dịch chiết ở các nồng độ dung dịch

Bảng 3.5

Bảng 3.10

Trang

UY

Số hiệu bảng

Bảng 3.4

W W

NH

DANH MỤC CÁC BẢNG

trong dung môi nƣớc

Mật độ quang của dịch chiết trong dung môi nƣớc ở các tỷ lệ R/L khác nhau Ảnh hƣởng của tỉ lệ R/L đến hàm lƣợng phẩm màu trong dung môi nƣớc Kết quả phầm trăm hàm lƣợng phẩm màu của 2 quy trình Bảng hàm lƣợng một số kim loại trong cao annatto

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

44 44 45 47

48

49

50

51

52

53

54

55

56

56 61


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ON

10

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1

Công thức cấu tạo của Chlorophyll

Hình 1.2

Công thức cấu tạo của một số Carotenoid

Hình 1.3

Công thức cấu tạo của Flavonoid

.Q

Cây điều nhuộm

Hình 1.4

5 8 10 12

Hoa và quả điều nhuộm

Hình 1.6

Hạt điều nhuộm

Hình 1.7

Phẩm màu annatto

14

Hình 1.8

Ứng dụng của annatto trong thực phẩm

17

Hình 1.9

Nhuộm sợi bởi phẩm màu annatto

18

Hình 1.10

Phễu chiết

23

Hình 1.11

Dụng cụ chƣng ninh

24

Hình 1.12

Sơ đồ máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS

29

Hình 1.13

Sự phụ thuộc của D vào nồng độ chất phân tích

32

Hình 1.14

Sơ đồ máy quang phổ hấp thụ phân tử UV-Vis

34

Hình 2.1

Hạt điều nhuộm khô

36

Bộ dụng cụ chƣng ninh

40

.FA

Hình 3.2

W

Hình 3.3

Hình 3.4

AY KE

/D

M

OK

.C O

dung dịch kiềm NaOH (2)

Phổ UV- Vis của dịch chiết với dung dịch NaOH ở các

CE

Hình 3.1

Dịch chiết trong dung môi nƣớc (1), dịch chiết trong

BO

Hình 2.3

M

Hình 1.5

Hình 2.2

W W

Trang

NH

Tên hình

UY

Số hiệu hình

nồng độ khác nhau Phổ UV - Vis của dịch chiết trong NaOH với tỷ lệ R/L thay đổi Phổ UV-Vis của dịch chiết trong dung dịch NaOH với thời gian chiết thay đổi Phổ UV- Vis của dịch chiết trong dung môi nƣớc với thời gian thay đổi

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

12 13

41

46

49

51

53


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Phổ UV- Vis của dịch chiết trong dung môi nƣớc với

Hình 3.5

NH

tỷ lệ R/L thay đổi

ON

11

55

Kiểm tra độ tan của cao annatto trong dung dịch kiềm

59

Hình 3.7

Kiểm tra độ tan của cao annatto trong ethanol

59

Hình 3.8

Phổ hấp thụ UV –Vis của cao màu annatto

60

Hình 3.9

Cao màu chiết trong dung môi NaOH

60

.Q

UY

Hình 3.6

W W

W

.FA

CE

BO

OK

.C O

M

/D

AY KE

cần định lƣợng

M

Phổ hấp thụ UV –Vis của mẫu cao màu annatto

Hình 3.10

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

61


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ON

12

LỜI MỞ ĐẦU

NH

1. Lý do chọn đề tài

Trong cuộc sống, con ngƣời luôn luôn mong muốn thỏa mãn và tự đáp ứng

UY

những nhu cầu cần thiết. Cuộc sống càng hiện đại thì những nhu cầu ấy càng đa dạng, phong phú và đòi hỏi chất lƣợng càng cao hơn. Một trong những đó, nhu cầu

.Q

hàng đầu là nhu cầu ăn uống.

Chúng ta rất dễ bị hấp dẫn bởi những món ăn lạ với màu sắc hấp dẫn và độ dai

M

dẽo hay vị chua ngọt,…những món ăn càng hấp dẫn thì càng mang lại cảm giác

AY KE

khoái khẩu cho chúng ta. Các bạn rất dễ tìm đƣợc những lát thịt trông tƣơi ngon, thích nếm thử những món ăn đầy màu sắc… Các bạn có từng quan tâm: để làm điều đó, chúng ta cần sự hỗ trợ hay kiến thức khoa học nào? Vâng, ngày nay con ngƣời đã biết ứng dụng những thành tựu vƣợt bậc của hóa học vào các lĩnh vực đời sống

/D

nhƣ việc sử dụng các phẩm màu, chất bảo quản thực phẩm,.. Tuy nhiên, cảm giác

M

ấy không mang lại cho con ngƣời đƣợc nhiều chất dinh dƣỡng mà còn ảnh hƣởng đến sức khỏe. Phẩm màu chỉ là chất làm tăng cảm quan và hoàn toàn không có giá

.C O

trị dinh dƣỡng gì khi ăn vào. Khác hoàn toàn với thực phẩm mang màu tự nhiên, tất cả những loại thực phẩm có màu do con ngƣời chủ động bỏ vào đều luôn luôn

OK

không tốt cho sức khỏe. Do đó việc lựa chọn phẩm màu thiên nhiên vốn không có độc tính, sinh thái thân thiện và có khả năng phân hủy sinh học hiện đang là xu

BO

hƣớng thích hợp cho công nghiệp thực phẩm. Một trong những loại phẩm màu đƣợc sử dụng phổ biến là phẩm màu annatto

CE

đƣợc lấy từ hạt điều nhuộm, là một loại phẩm màu tự nhiên có màu đỏ và màu vàng rất đẹp, đƣợc CODEX đƣa vào danh mục sử dụng an toàn trong thực phẩm, dƣợc

.FA

phẩm, đem lại tính hấp dẫn cho thực phẩm. Ngoài ra, phẩm màu này còn có hoạt tính sinh học cao lại rất bền màu nên đã sớm đƣợc nhà hóa học trên thế giới quan

W

tâm nghiên cứu và ứng dụng. Mỗi năm trên thế giới sản xuất trên 10.000 tấn phẩm

W W

màu annatto, theo ƣớc tính về màu đỏ điều cary một nƣớc nhƣ Nhật Bản tiêu thụ khoảng 1500 tấn mỗi năm, ở châu Âu và Mỹ cũng có nhu cầu về mặt hàng này [18], điều đó chứng tỏ sự phổ biến và cần thiết của loại phẩm màu này. Ở Việt Nam,

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ON

13

chúng ta chƣa có một quy trình chế biến và ứng dụng loại phẩm màu này với quy

NH

mô công nghiệp, hầu hết còn lẻ tẻ và sử dụng tại gia. Ngoài ra, nguồn nguyên liệu

của các màu này chỉ mọc ở vùng nhiệt đới, do đó ta rất có ƣu thế. Với nhu cầu cấp

UY

bách của thị trƣờng thực phẩm nhƣ đã nói ở trên, nếu chúng ta chú ý trồng và chế biến cây có màu tự nhiên có nhiều triển vọng và tiềm năng sẽ giải quyết nhiều công

.Q

ăn việc làm, phát huy đƣợc lực lƣợng khoa học kỹ thuật trong nƣớc và tiềm năng đất đai khí hậu nhiệt đới ở Việt Nam đồng thời xóa tan mọi nghi ngờ về phẩm màu

M

thực phẩm đối với sức khỏe ngƣời sử dụng, vì vậy chúng tôi lựa chọn đề tài:

AY KE

“Nghiên cứu phương pháp chiết tách phẩm màu annatto từ hạt điều nhuộm ằng dung môi vô cơ” 2. Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu khảo sát các quy trình chiết tách phẩm màu tự nhiên annatto từ hạt

M

kiểm tra lại quy trình đã lựa chọn.

/D

điều nhuộm bằng dung môi vô cơ, lựa chọn quy trình chiết tách hiệu quả nhất và 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

.C O

- Đối tƣợng: hạt điều nhuộm

- Phạm vi nghiên cứu: Quá trình thực nghiệm đƣợc tiến hành ở phòng thí

OK

nghiệm Hóa học, trƣờng Đại học Sƣ Phạm Đà Nẵng. 4. Phương pháp nghiên cứu

BO

Phƣơng pháp chiết chƣng ninh. Phƣơng pháp trọng lƣợng, phƣơng pháp đo quang UV – Vis, AAS.

CE

5. Nội dung nghiên cứu  Nghiên cứu lý thuyết

.FA

− Cây điều nhuộm: Mô tả, đặc điểm sinh thái

W W

W

− Phẩm màu annatto: Nguồn gốc, thành phần hóa học, ứng dụng − Các phƣơng pháp chiết tách: Chƣng ninh, hòa tan bằng dung môi, kết tinh. − Phƣơng pháp hấp thụ phân tử UV – Vis − Phƣơng pháp xác định các chỉ tiêu hóa lý: Xác định độ ẩm toàn phần, hàm

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ON

14

lƣợng chất hữu cơ, vô cơ…

NH

 Nghiên cứu thực nghiệm − Xử lý mẫu: Thu thập, phân loại, rửa, sấy…

UY

− Xác định độ ẩm toàn phần, hàm lƣợng tro của mẫu điều nhuộm nghiên cứu. − Xác định hàm lƣợng kim loại nặng trong hạt điều nhuộm bằng phƣơng pháp

.Q

quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS.

M

− Chiết tách phẩm màu annatto bởi các dung môi vô cơ: NaOH, nƣớc

AY KE

− Dùng phƣơng pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV-Vis để khảo sát bƣớc sóng hấp thụ, dựa vào độ hấp thụ để nghiên cứu khảo sát tối ƣu các điều kiện chiết. − Nhận định, chọn lựa giá trị tối ƣu về phƣơng pháp.

/D

− Định tính, định lƣợng dịch chiết của quy trình đã chọn. − Kiểm tra, đánh giá lại quy trình đã chọn.

M

6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

.C O

− Cung cấp thông tin khoa học về các quy trình tách chiết phẩm màu annatto trong hạt điều nhuộm, nghiên cứu lựa chọn quy trình hiệu quả nhất. điều nhuộm.

BO

7. Bố cục luận văn

OK

− Ứng dụng kết quả nghiên cứu vào thực tế sản xuất phẩm màu annatto từ hạt

Luận văn chia làm 3 chƣơng:

CE

Chƣơng 1- Tổng quan tài liệu Chƣơng 2- Nguyên liệu và phƣơng pháp nghiên cứu

W W

W

.FA

Chƣơng 3- Kết quả và thảo luận

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ON

15

CHƯ NG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU

NH

1.1. Tổng quan về phẩm màu 1.1.1. Khái niệm phẩm màu

UY

Phẩm màu là phụ gia thực phẩm đƣợc sử dụng với mục đích tăng cƣờng hoặc khôi phục màu cho sản phẩm thực phẩm [1].

.Q

Phẩm màu đƣợc sử dụng trong thực phẩm đa số đều có nguồn gốc tự nhiên (do tính độc của chúng không đáng kể), phẩm màu hữu cơ tổng hợp thƣờng độc nên khi

M

sử dụng nó trong thực phẩm ngƣời ta phải đƣa ra một số chỉ tiêu an toàn và kiểm

AY KE

soát tính độc của chúng.

Tính độc của phẩm màu đƣợc nghiên cứu dựa vào phân tích cấu trúc cấu tạo của chúng và thử ảnh hƣởng của chúng đến con ngƣời thông qua các phản ứng hóa học do các nhóm định chức trong phẩm màu gây nên.

/D

1.1.2. Phân loại phẩm màu

làm hai loại chính:

.C O

 Phẩm màu tổng hợp:

M

Tùy theo nguồn gốc và phƣơng pháp điều chế ngƣời ta phân loại phẩm màu ra

Phẩm màu tổng hợp là phẩm màu đƣợc tạo ra bằng các phản ứng tổng hợp hóa

OK

học.

Ví dụ: Amaranth (đỏ), Brilliant blue (xanh), Sunset yellow (vàng cam),

BO

Tartazine (vàng chanh). Các phẩm màu tổng hợp thƣờng đạt độ bền màu cao, với một lƣợng nhỏ đã cho màu đạt với yêu cầu đặt ra, nhƣng chúng có thể gây ngộ độc

CE

nếu dùng loại không nguyên chất, không đƣợc phép dùng trong thực phẩm.

 Phẩm màu tự nhiên:

.FA

Phẩm màu tự nhiên là các chất màu đƣợc chiết suất ra hoặc đƣợc chế biến từ

các nguyên liệu hữu cơ (thực vật, động vật) sẵn có trong tự nhiên, những chất vốn

W

có và tồn tại trong các thành phần của nguyên liệu, mỗi loại nguyên liệu khác nhau

W W

thì sẽ có màu sắc khác nhau mang đặc thù của chính nó [4]. Ví dụ: Caroten tự nhiên đƣợc chiết suất từ các loại quả có màu vàng, curcumin

đƣợc chiết suất từ củ nghệ, màu caramen đƣợc chế biến từ đƣờng... Nhóm phẩm

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ON

16

màu có nguồn gốc tự nhiên có nhƣợc điểm là độ bền kém, sử dụng với lƣợng lớn

NH

nên giá thành sản phẩm cao. 1.1.3. Phân loại phẩm màu tự nhiên

UY

1.1.3.1. Chlorophyll - Khái niệm:

.Q

Chlorophyll là chất màu xanh lá cây của thực vật hay còn gọi là hạt diệp lục. Chlorophyll phân tán ở trong chất nguyên sinh gọi là hạt diệp lục hay lục lạp. Hàm

M

lƣợng chlorophyll trong cây xanh chiếm 1% chất khô.

AY KE

- Vai trò:

Chlorophyll có vai trò cực kì quan trọng trong quá trình quang hợp - quá trình chủ yếu tạo ra các chất hữu cơ và tạo ra nguồn oxy duy nhất trên quả đất. Chlorophyll không những cho màu xanh mà còn có khả năng che mờ các chất màu

/D

khác.

Chlorophyll có 2 loại

M

- Phân loại:

.C O

Chlorophyll a: có công thức C55 H72 O4N4Mg

W W

W

.FA

CE

BO

OK

Chlorophyll b : có công thức C55H70O6N4Mg

Hình 1.1. Công thức cấu tạo của Chlorophyll - Tính chất của Chlorophyll

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ON

17

Lý tính:

NH

+ Là một chất kết tinh. + Không tan trong nƣớc, tan trong rƣợu, ete, benzen.

UY

Hoá tính:

+ Dƣới tác dụng của nhiệt độ, axit của dịch bào thì màu xanh bị mất đi vì Mg

.Q

bị axit lấy mất và chlorophyll biến thành pheophytin màu sẫm oliu.

Chlorophyll + 2HX → MgX2 + Pheophytin (màu sẫm oliu) màu oliu ngay trong quá trình chần.

AY KE

M

Vì vậy những sản phẩm thực phẩm chua nhƣ lá me bị mất màu xanh và có

+ Khi cho tác dụng với kiềm nhẹ (cacbonat kiềm và kiềm thổ) thì chúng sẽ trung hoà axit và muối axit của dịch bào và tạo nên môi trƣờng kiềm làm clorophyll bị xà phòng hoá cho sản phẩm có màu xanh đậm, đó là các muối phức tạp có Mg

/D

gọi là chlorophyllin hay chlorophylit.

M

Chlorophyll a + kiềm → (C32H30ON4Mg)(COOH)2 + CH3OH + rƣợu phytol Chlorophyll b + kiềm → (C32H28O2N4Mg)(COOH)2 + CH3OH + rƣợu phytol

.C O

+ Dƣới tác dụng của Fe, Sn, Al, Cu, thì Mg trong chlorophyll sẽ bị thay thế và cho màu khác nhƣ:

OK

 Với Fe: cho màu nâu

 Với Sn, Al: cho màu xám

BO

 Với Cu: cho màu xanh sáng bền

phẩm:

CE

+ Những biến đổi của chlorophyll trong quá trình gia công chế biến thực Các loại rau quả có màu xanh trong quá trình đun nấu thƣờng màu xanh tự

.FA

nhiên của chúng dễ bị biến đổi. Nguyên nhân của hiện tƣợng này là:

W

 Do sự tác động tƣơng hỗ giữa chlorophyll với các axit chứa trong dung

W W

dịch của tế bào của rau quả.  Thời gian đun nóng càng lâu thì chlorophyll chuyển thành pheophytin càng

nhiều.

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ON

18

 Các loại rau quả có hàm lƣợng axit càng cao thì càng dễ bị biến đổi mạnh

NH

và nhanh khi đun nấu.

Cách bảo vệ màu chlorophyll trong sản xuất thực phẩm, đặc biệt là đồ hộp rau

UY

quả:

- Làm giảm hàm lƣợng axit tự do (tức là tăng pH trong nguyên liệu). (để làm giảm lƣợng axit, axit sẽ bay hơi cùng với nƣớc).

.Q

- Gia nhiệt nhanh trong một lƣợng nƣớc sôi lớn 3-4 lít nƣớc/1kg thực phẩm

M

- Gia nhiệt rau xanh trong nƣớc cứng; cacbonat kiềm sẽ trung hoà một phần

AY KE

axit dịch bào.

- Cho vào đồ hộp rau quả một ít chất đệm kiềm nhƣ đinatri glutamat (để tăng pH).

- Nhuộm màu xanh cho rau quả hộp bằng chlorophyll.

/D

1.1.3.2. Carotenoid

M

- Khái niệm:

Carotenoid là những chất màu vàng hay đỏ có nguồn gốc thực vật hay động vật.

.C O

Chúng tạo nên màu đỏ hay vàng của cà rốt, cà chua, lòng đỏ trứng, lá vàng mùa thu. Từ công thức phân tử C40, carotenoid có cấu trúc tetratecpen và thƣờng chứa

OK

các nối đôi liên hợp mà số lƣợng các nối đôi đã quyết định màu của carotenoid capxanthin…

BO

[4]. Nhóm này gồm 65-70 sắc tố tự nhiên, tiêu biểu là carotenoid, xanthophyll,

- Phân loại: chia làm hai nhóm chính:

CE

+ Xanthophylls: gồm các dẫn xuất có chứa oxy nhƣ keto, epoxy, methoxy, acid của carotenoid.

.FA

+ Carotenes: gồm các hidrocarbon carotenoid. Tất cả các carotenoid tự nhiên, đều có thể xem nhƣ dẫn xuất của lycopen: + Carotene: màu da cam, có nhiều trong cà rốt, mơ.

W W

W

+ Lycopene: màu đỏ, có nhiều trong cà chua.

+ Xanthophyll: màu vàng lòng đỏ trứng gà (C40H56O), có nhiều trong lá xanh, rau xanh cùng với clorophyl và caroten, đồng thời nó cũng có trong cà chua cùng với lycopen.

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ON

19

+ Capxanthin: C40H58O3, là dẫn xuất của caroten, nhƣng có màu nhạt hơn các

NH

carotenoid khác 10 lần. Chiếm 7/8 tổng số chất màu của ớt.

+ Criptoxanthin: Là một dẫn xuất monohidroxy của α-caroten, chất màu chính

UY

của cam quít (C40H56O) [4].

+ Astacxanthin: là dẫn xuất của caroten có màu vàng đỏ, có ở các loài giáp xác.

.Q

Trong thành phần của mai tôm cua, astacxanthin cũng tham gia vào thành của lipoprotein gọi là xianin. Trong quá trình gia nhiệt, protein bị biến tính, astacxanthin

W W

W

.FA

CE

BO

OK

.C O

M

/D

AY KE

M

bị tách ra dƣới dạng sắc tố màu vàng đỏ.

Hình 1.2. Công thức cấu tạo của một số Carotenoid

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ON

20

- Tính chất của carotenoid:

NH

Lý tính:

+ Kết tinh ở dạng tinh thể, hình kim, hình khối lăng trụ, đa diện, dạng lá hình

UY

thoi. + Nhiệt độ nóng chảy cao: 130 - 2200C

.Q

+ Hòa tan trong chất béo, các dung môi chứa clor và các dung môi không phân cực khác làm cho hoa quả có màu da cam, màu vàng và màu đỏ.

carotenoid. Hóa tính:

AY KE

M

+ Tính hấp thụ ánh sáng: chuỗi polyene đặc trƣng cho màu thấy đƣợc của

+ Không hòa tan trong nƣớc, rất nhạy đối với axit và các chất oxi hóa, bền vững với kiềm. Do có hệ thống nối đôi liên hợp nên nó dễ bị oxi hóa mất màu hoặc

/D

đồng phân hóa, hydro hóa tạo màu khác.

M

+ Các tác nhân ảnh hƣởng đến độ bền màu: nhiệt độ, ánh sáng, phản ứng oxi hóa trực tiếp, tác dụng của ion kim loại, enzym.

.C O

+ Dễ bị oxi hóa tạo hợp chất có mùi thơm nhƣ các aldehide không no hoặc antone đóng vai trò tạo hƣơng thơm cho trà.

OK

- Những biến đổi của carotenoid trong quá trình gia công chế biến thực phẩm So với clorophyl, carotenoid bền vững hơn nhiều đối với tác động của nhiệt độ

BO

và môi trƣờng chế biến nhƣng ở nhiệt độ cao nó lại bị phân hủy gián tiếp thông qua sự oxy hóa các acid béo chƣa no. Carotenoid lại không tan trong nƣớc nên hầu nhƣ

CE

không bị tổn thất khi ngâm rửa rau quả. Tuy nhiên, do tính chất hoà tan trong chất béo của các carotenoid, nên khi xào

.FA

rán những loại rau quả có chứa nhiều carotenoid nhƣ cà rốt, cà chua, ớt… thì một phần carotenoid trong thực phẩm sẽ hòa tan trong chất béo và làm cho chất béo có

W W

W

màu vàng da cam. Đối với một số món ăn để carotenoid hoà tan trong chất béo vừa làm món ăn

màu sắc hấp dẫn vừa làm tăng khả năng hấp thu của cơ thể đối với carotenoid. Trong quá trình chế biến nhiệt các loại tôm cua… thành phần protein của chất

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ON

21

xianin có ở vỏ tôm cua bị biến tính. Do đó, astacxanthin đƣợc tách ra dƣới dạng sắc

NH

tố màu vàng đỏ. Khi luộc cua, rang tôm tép… đều thấy hiện tƣợng của sản phẩm này xuất hiện màu đỏ.

UY

- Cách bảo vệ màu vàng carotenoid:

+ Sự oxy hóa càng giảm đi tối thiểu khi có sự kết hợp sắc tố trong dầu. Dầu

.Q

tạo thành hàng rào bảo vệ khỏi sự tấn công của oxy. Ngoài ra ngƣời ta cũng dùng các chất chống oxy hóa nhƣ vitamin C, vitamin E, hydroquinone,... thêm vào để sản

AY KE

trình này vitamin E là chất trung gian.

M

phẩm đƣợc bảo vệ. Vitamin C nhƣờng hydro trực tiếp cho các peroxide. Trong quá + Tránh ánh sáng mặt trời trực tiếp và nhiệt độ cao. 1.1.3.3. Flavonoid - Khái niệm:

/D

Flavonoid là những dẫn xuất của cromman và crommon, thuộc nhóm

M

phenilpropan vì chúng có chứa khung cacbon từ C6 – C3 – C6. Khi cromman và

.C O

crommon bị ngƣng tụ với một vòng phenol đƣợc dẫn xuất có tên flavan . B

O

OK

A

C

O

BO

Hình 1.3. Công thức cấu tạo của Flavonoid

Flavonoid có trong các không bào, có màu đỏ, xanh và vàng .

CE

Tỉ lệ các flavonoid trong rau quả và hoa khác nhau, do đó làm cho chúng có

.FA

màu sắc khác nhau. - Tính chất:

W

Nhóm màu này hòa tan trong nƣớc. Trong rau quả và hoa, số lƣợng cũng nhƣ tỷ lệ các flavonoid khác nhau, do đó

W W

làm cho chúng có nhiều màu sắc khác nhau: Antoxian là mono hay diglucozit do gốc đƣờng glucoza, galactoza hoặc

ramnoza kết hợp với gốc aglucon có màu gọi là antoxianidin. Khi thủy phân

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ON

22

antoxian thì thu đƣợc đƣờng và antoxianidin (antoxianidol).

NH

Antoxian và antoxianidol là những chất tạo nên màu sắc cho hoa quả, antoxian tan trong nƣớc còn antoxianidol thì không.

UY

Tính chất chung của antoxian :

- Hòa tan trong nƣớc và trong dung dịch bão hòa. Khi kết hợp với đƣờng thì

.Q

làm cho phân tử này càng hòa tan hơn.

- Màu sắc thì luôn luôn thay đổi tùy thuộc vào nhiệt độ, các chất màu có mặt

M

và nhiều yếu tố khác.

AY KE

+ Khi tăng số lƣợng OH trong vòng benzen thì màu xanh càng đậm. + Khi metyl hóa nhóm OH ở trong vòng benzen càng cao thì màu càng đỏ. + Màu sắc của antoxian còn phụ thuộc rất mạnh vào pH của môi trƣờng: Khi pH > 7 các antoxian cho màu xanh.

/D

Khi pH < 7 các antoxian cho màu đỏ.

M

+ Màu sắc của antoxian có thể bị thay đổi do hấp thụ ở trên polysacarit. + Các antoxian dễ bị phá huỷ và mất màu khi đun nóng lâu.

.C O

+ Các màu sắc của hoa có đƣợc là do tổ hợp của các andoxianidin và các este metylic của chúng với axit và bazơ.

OK

1.2. Giới thiệu về cây điều nhuộm

1.2.1. Thực vật học về cây điều nhuộm

BO

Cây điều nhộm còn đƣợc gọi là điều màu, sâm phụng, chầm phù, cây cà ri. Tên Khoa học: Bixa orellana L.

CE

Ngành Lớp

: Magnoliopsida

Bộ

: Violales

Họ

: Bixaceae

Chi

: Bixa

.FA W W W

: Magnoliophyta

Tên tiếng anh : Annatto, anatto, lip stick tree, annatto tree Họ Điều nhuộm (danh pháp khoa học: Bixaceae), là một họ thực vật hai lá

mầm. Mặc dù chỉ là một họ nhỏ, nhƣng họ này lại có sự đa dạng về kích thƣớc các

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ON

23

loài cây, bao gồm cả các cây thân gỗ, cây thân thảo và cây bụi. Về mặt sinh sản, các

NH

loài này là lƣỡng tính, và tất cả đều có 5 cánh hoa. Tất cả các loài trong họ Bixaceae đều sinh ra nhựa mủ màu đỏ, da cam hay vàng.

/D

AY KE

M

.Q

UY

Cây, hoa và quả điều nhuộm đƣợc thể hiện ở hình 1.4. và hình 1.5.

Hình 1.5. Hoa và quả điều nhuộm

M

Hình 1.4. Cây điều nhuộm i ut :

.C O

Cây gỗ nhỏ, cao 3 - 6m. Vỏ màu xám tro. Cành non có lông tơ màu xám sẫm, sau khi nhẵn bóng, có những lỗ bì thƣa, không rõ. Lá đơn mọc cách, phiến lá dài 15

OK

- 24cm, rộng 10 - 17cm, hình tim hoặc tim trứng, đầu nhọn dần gốc hình tim, mép nguyên, mặt trên màu lục, nhẵn, mặt có những tuyến nhỏ màu đỏ. Gân chân vịt có 5

BO

gân gốc. Cuống lá mảnh, tròn dài 5 - 9cm đầu hơi phình to, hơi có lông tơ màu gỉ sắt. Lá kèm sớm rụng, khi rụng để lại vết trên cành.

CE

Hoa lƣỡng tính, màu đỏ tím hay trắng, lớn (đƣờng kính 4 - 5cm) họp thành chùy ở đầu cành, có lông tơ. Cánh đài 5 (có khi 4), xếp lợp, sớm rụng. Cành tràng 5,

.FA

xếp lợp. Nhị nhiều, xếp xoắn gốc thành nhiều vòng, chỉ nhị mảnh không có lông, bao phấn dính gốc, mở bằng khe ở đỉnh. Quả mọc chùm, hình tim, đƣờng kính 2 -

W

4cm, đỏ tƣơi đến nâu khô khi chín, trên mặt có gai mềm, dài 1,5cm, mở bằng hai

W W

van, mỗi mảnh mang chứa nhiều hạt. Hạt hơi có dạng lập phƣơng trên một cuống ngắn, xung quanh tẽ nở thành áo hạt ngắn màu đỏ. Khi chín, quả khô và cứng thành dạng quả nang màu nâu. Quả không ăn đƣợc nhƣng đƣợc thu hoạch để lấy hạt,

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ON

24

trong đó có chứa chất bixin, thành phần chính của annatto. Nó là nguồn cung cấp quả. Chất màu lấy đƣợc từ hạt điều nhuộm có màu đỏ và vàng [11].

UY

Phân bố:

NH

chính cho một loại chất màu tự nhiên, gọi là annatto có màu vàng đỏ, sản xuất từ

Điều nhuộm là một loài cây bụi có nguồn gốc từ khu vực nhiệt đới của châu

.Q

Mỹ. Nó đƣợc trồng tại khu vực này và tại khu vực Đông Nam Á do ngƣời Tây Ban Nha đƣa tới đây trong thế kỷ 17. Cây điều nhộm độ tuổi có thể lên tới 50 năm, là

M

cây ƣa nắng nên phân bố nhiều ở những vùng nhiệt đới.

AY KE

Ở Việt Nam, cây điều nhuộm đƣợc trồng chủ yếu ở Nam bộ và Tây Nguyên [18]. Thời gian thu hoạch

Cây này bắt đầu thu hoạch hạt giống từ 2 năm nếu trồng rừng đã đƣợc chăm

/D

sóc đúng cách, nhƣng thu hái quanh năm khi cây đƣợc 4 năm [18].

M

Thời gian thu hoạch quả điều nhuộm để chiết tách bixin với hàm lƣợng cao điều nhuộm cho quả non)

.C O

nhất là vào khoảng tháng 1, 2 và tháng 8, 9 hằng năm (Khoảng 4 tháng sau khi cây 1.2.2. Thành phần hóa học của cây điều nhuộm [18]

OK

Quả chứa nhiều vitamin A (khoảng 3,2 g cho mỗi 100 g quả), cụ thể hạt

BO

giống điều nhuộm chứa 40% đến 45% xenlulo, 3,5% đến 5,5% đƣờng sucrose,

CE

0,3% đến 0,9% tinh dầu, 3% dầu, 4,5% đến 5,5% chất màu, và 13% đến 16%

.FA

protein và các thành phần (selenium,

Hình 1.6. Hạt điều nhuộm

magiê, canxi… ). Tinh dầu Annatto đƣợc

W

chiết xuất từ hạt và là nguồn chính của chất nhộm màu có tên là bixin và norbixin,

W W

trong đó bixin là chất tạo màu đỏ chiếm tỉ lệ hơn 80% và norbixin là chất tạo màu vàng. Theo nghiên cứu lâm sàng bixin còn có tác dụng chống lại các tia cực tím, có tính chất chống oxy hóa và có tác dụng bảo vệ gan. Hạt điều nhuộm trên hình 1.6.

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ON

25

Ngoài bixin và norbixin, Annatto chứa bixein, bixaghanene, bixol, crocetin,

NH

acid ellagic, ishwarane, isobixin, salicylic acid, phenylalanine, threonine, acid tomentosic và tryptophan.

UY

1.2.3. Phẩm màu annatto

Annatto là chất màu tự nhiên chiết từ hạt điều nhuộm không gây độc hại,

.Q

không ảnh hƣởng đến sức khoẻ con ngƣời nên đã đƣợc CODEX đƣa vào danh mục các loại phẩm màu tự nhiên đƣợc sử dụng an toàn cho thực phẩm và dƣợc phẩm.

M

Phẩm màu annatto thƣờng đƣợc sử dụng ở dạng bột tan trong nƣớc và dạng chiết

OK

.C O

M

/D

AY KE

trong dầu [18]. Hình ảnh về phẩm màu annatto thể hiện trên hình 1.7.

Hình 1.7. Phẩm màu annatto

BO

Annatto bị biến đổi khi tiếp xúc với ánh sáng ở nhiệt độ cao, trong thời gian kéo dài. Trong môi trƣờg pH thấp, Norbixin bị kết tủa, nó có thể liên kết với protein,

CE

tinh bột và thành phần khác để tạo sự đồng đều màu trong sản phẩm. Annatto rất bền trong môi trƣờng kiềm và rất nhạy cảm đối với sự oxi hóa [12].

.FA

1.2.4. Tính chất hóa học của phẩm màu annatto Chất nhuộm màu chủ yếu trong phần cơm hạt điều nhuộm là bixin và norbixin.

W

Hạt màu điều nhuộm chứa khoảng 5% các sắc tố, trong đó bao gồm bixin 70-80%, tùy theo độ chín của hạt mà tỷ lệ bixin và norbixin thay đổi.

W W

1.2.4.1. Bixin CTPT: C25H30O4

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ON

26

Khối lƣợng phân tử là 394,5g/mol.

AY KE

M

.Q

UY

NH

CTCT:

Bixin là một carotenoid dạng tinh thể màu vàng cam, không tan trong nƣớc và tan trong các dung môi hữu cơ nhƣ etyl axetat, axeton... và tan trong dầu mỡ nóng .

/D

Bixin có cấu trúc hóa học không ổn định, khi bị cô lập và chuyển đổi thành dạng trans- bixin (β-bixin), một dạng đồng phân hình học. tiếp

xúc

với

kiềm, metyl este

M

Khi

sẽ

bị thủy phân tạo

thành axit

.C O

dicarboxylic norbixin, một dẫn xuất tan trong nƣớc [7]. O

O

X

OK

HO

BO

O

O

CE

M+ -O

MOH

M+ -O O- M+

O O

O

O

HCl

HO OH

O- M+ O

.FA

1.2.4.2. Norbixin

CTPT C24H28O4

W W

W

Khối lƣợng phân tử là 380,5g/mol.

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

NH

ON

27

UY

Là một axit dicacboxylic tan trong nƣớc, tan trong dung dịch kiềm, không tan trong các dung môi hữu cơ.

.Q

Từ cấu trúc của hai thành phần chính phẩm màu điều nhuộm ta thấy chúng có

M

tính chất hóa học của một axit cacboxylic, của hệ nối đôi liên hợp, của este (đối với 1.2.5. Ứng dụng của phẩm màu annatto 1.2.5.1. Tác dụng dược học [18]

AY KE

bixin), của rƣợu (đối với norbixin).

Phẩm màu annatto có hoạt tính sinh học cao, làm giảm lƣợng cholesterol trong

/D

máu, mang tính nhuận trƣờng.

Nó còn là chất chống oxi hoá mạnh, có khả năng tiêu diệt các gốc tự do và các

M

loại men hại gây ung thƣ trong thức ăn, nƣớc uống; một chất chống tia cực tím và

.C O

chống oxi hoá giúp bảo vệ gan thƣờng đƣợc sử dụng trong y học. Ngoài ra, phẩm màu annatto có thể sử dụng làm thuốc chữa bệnh cao huyết áp, các bệnh về tiêu hóa, chữa bao tử, chống oxi hóa bảo vệ gan, thuốc chống say nắng,

OK

viêm amiđan, bỏng, hủi, viêm màng phổi, ngừng thở, các rối loạn trực tràng và đau đầu trong y học cổ truyền của một số quốc gia trong khu vực Nam Mỹ.

BO

1.2.5.2. Phẩm màu trong thực phẩm [18] Chất màu annatto đƣợc sử dụng rất nhiều trong thực phẩm. Chất màu

CE

thƣờng đƣợc đƣa vào để nhuộm màu cho các sản phẩm nhƣ: bánh, mứt, kẹo, nƣớc

.FA

giải khát, kem bơ, các sản phẩm chế biến từ thịt, cá…Một số ứng dụng của phẩm màu điều nhuộm trong các sản phẩm thực phẩm thể hiện trên hình 1.8.

W

Annatto : gồm bixin và norbixin. Phẩm màu bixin tan trong dầu: dùng cho các sản phẩm của chất béo và sữa,

W W

phô mai, bơ, margarin, lạp xƣởng, mì tôm, kem, đồ tráng miệng, thực phẩm nƣớng và bánh snack...

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ON

28

Phẩm màu norbixin tan trong nƣớc: dùng cho bánh kẹo, phô mai, cá xông khói,

NH

kem và sản phẩm của sữa, đồ tráng miệng, sản phẩm của ngũ cốc và bánh mì (phần

AY KE

M

.Q

UY

ruột bánh), tạo màu cho đồ uống...

Hình 1.8. Ứng dụng của annatto trong thực phẩm 1.2.5.3. Thuốc nhuộm màu tự nhiên

/D

Tại Đông Nam Á, ngƣời ta thu hái hạt để làm chất nhuộm màu, chính vì thế mà loài này có tên gọi điều nhuộm. Hạt điều nhuộm đã đƣợc thổ dân châu Mỹ sử

M

dụng từ rất lâu để làm thuốc màu vẽ lên cơ thể, đặc biệt là môi, vì thế mà đôi khi nó

.C O

còn đƣợc gọi tại khu vực này nhƣ là "cây son môi". Annatto là nguồn sáng tự nhiên cho chất liệu silk. Màu cam của annatto là

OK

màu đƣợc ƣa chuộng trên chất liệu silk [12]. Mặc dù thuốc nhuộm tự nhiên không thể tồn tại lâu dài với thời gian nhƣng ngƣời ta đã phát triển quy trình lầm cho chất

BO

nhuộm có thể bền hơn trên vật liệu tơ sợi. Thuốc nhuộm không thấm vào vải tơ sợi nhiều, do đó thƣờng sử dụng các chất cắn màu nhƣ: kali nhôm sunfat

sợi.

CE

K2.SO4.Al2(SO4)3, đồng sunfat CuSO4…để kéo dài tuổi thọ của thuốc nhuộm trên tơ

.FA

Thuốc nhuộm annatto có độ ái lực tƣơng đối cao đối với cả sợi nilông và polieste. Màu sắc trên sợi nilông và polieste có độ bền tƣơng đối trong khi giặt (xem

W

hình 1.9).

Ngoài ra annatto còn đƣợc sử dụng trong các sản phẩm chăm sóc sắc đẹp, nó

W W

đƣợc thêm vào để tạo màu trong dầu gội, kem, mỹ phẩm, xà phòng…

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

AY KE

M

.Q

UY

NH

ON

29

Hình 1.9. Nhuộm sợi bởi phẩm màu annatto 1.2.6. Tình hình nghiên cứu sử dụng chất màu ở Việt Nam và trên thế giới Ngày nay hóa màu đã trở thành một ngành công nghệ hóa chất kĩ thuật cao, sản xuất ra những vật liệu đặc biệt thuộc hai nhóm chính là thuốc nhuộm và bột

/D

màu để cung cấp cho các nhu cầu trong nhuộm vải, in hoa, gia công nhựa, da, giấy,

M

sản xuất mực in, thực phẩm, dƣợc phẩm, gốm sứ, thủy tinh, hội họa, xây dựng,... Tỷ

.C O

lệ các chất màu dùng theo công dụng nhƣ sau: nhuộm vải sợi là 54%; nhuộm nền cho da, giấy là 15%; dùng cho mực in và sơn là 25%; chất màu dùng cho các công dụng khác nhƣ dƣợc phẩm, thực phẩm,... là 6%.

OK

Trên thế giới, các nƣớc có sản lƣợng các chất màu lớn nhất là Đức, Anh, Thụy Sỹ, Mỹ, Liên Xô (cũ), Nhật Bản, Ấn Độ,... Tuy nhiên, hiện nay các nƣớc này

BO

đã tiến hành sáp nhập và tái cơ cấu trong sản xuất kinh doanh. Về qui mô, doanh số sản phẩm màu của một số hãng lên đến 2 tỷ USD. Đáng chú ý là các nƣớc này đều

CE

có đại lý bán sản phẩm ở thị trƣờng Việt Nam. Riêng Annatto đƣợc lấy từ cây Điều

.FA

nhuộm- Bixa orellana đƣợc sản xuất trên thế giới hàng năm vào khoảng 10.000 tấn, lƣợng sản phẩm tham gia mậu dịch khoảng 7.000 tấn. Nƣớc xuất khẩu chính các sản phẩm Annatto là Peru và Kenya, các nƣớc nhập khẩu chính là Mỹ, Nhật và một số

W W

W

nƣớc Đông Âu [18]. Ở nƣớc ta, với những mức độ khác nhau đã có các ngành công nghiệp: xi

măng, gang thép, cơ khí, điện, điện tử, viễn thông, sản xuất ôtô, xe gắn máy, gốm sứ, thủy tinh, dệt nhuộm, giấy, mỹ phẩm, thực phẩm v.v... Tuy nhiên, chúng ta vẫn

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ON

30

còn thiếu ngành công nghiệp hóa màu (gọi tắt là ngành hóa màu) với quy mô lớn

NH

nhƣ những ngành khác. Chúng ta hầu nhƣ phải nhập 100% các chất màu nhƣ thuốc nhuộm, bột màu, màu cho thực phẩm,... Chính vì có nhu cầu về màu sắc trong các

UY

lĩnh vực kinh tế, đời sống, văn hóa, xã hội mà ở nƣớc ta đã và đang có nhiều nỗ lực trong nghiên cứu và sản xuất các chất màu. Tuy nhiên, các kết quả còn nhỏ và rời

.Q

rạc và việc nghiên cứu chƣa có cơ bản. Thị trƣờng màu thực phẩm của nƣớc ta còn bị bỏ ngỏ, không quản lý đƣợc về chất lƣợng cũng nhƣ chƣa nắm đƣợc công nghệ.

M

Hiện nay nƣớc ta cho phép lƣu hành 9 loại màu thực phẩm theo tiêu chuẩn Mỹ.

AY KE

Trong đó có 3 màu: sunset yellow (cam), tartrazin (vàng), allura red (đỏ). Ba loại màu này chiếm 80% thị trƣờng màu thực phẩm của một số nƣớc công nghiệp. Do nhập của họ nên tỷ lệ này ở nƣớc ta cũng có thể là nhƣ vậy. Kết quả nghiên cứu cho thấy, đây là 3 loại màu thuộc họ azo mà ta đã nắm đƣợc kỹ thuật tổng hợp chúng.

/D

Với các dây chuyền công nghệ chiết suất màu tự nhiên, chúng ta đã chiết suất đƣợc

M

2 màu: màu đỏ điều cary (màu vàng annatto [Bixin]) và màu vàng nghệ (màu curcumin). Hai loại màu này rất quen thuộc trên thị trƣờng thế giới do có nhu cầu

.C O

rất lớn dùng chúng thay cho màu tổng hợp dùng trong thực phẩm. Nguồn nguyên liệu của các màu này chỉ mọc ở vùng nhiệt đới, do đó ta rất có ƣu thế. Ƣớc tính, về

OK

màu đỏ điều cary, một nƣớc nhƣ Nhật Bản tiêu thụ khoảng 1500 tấn mỗi năm, ở châu Âu và Mỹ cũng có nhu cầu về mặt hàng này. Từ đó thấy rằng, ngành trồng và

BO

chế biến cây có màu tự nhiên có nhiều triển vọng và tiềm năng sẽ giải quyết nhiều công ăn việc làm, phát huy đƣợc lực lƣợng khoa học kỹ thuật trong nƣớc và tiềm

CE

năng đất đai khí hậu nhiệt đới ở Việt Nam. Đất nƣớc ta có dân số 80 triệu ngƣời, nhu cầu về bột màu và thuốc nhuộm khá lớn, ƣớc tính khoảng 2 - 3 ngàn tấn/ năm,

.FA

lƣợng ngoại tệ phải dùng để nhập bột màu và thuốc nhuộm cần tới khoảng 80 - 100 triệu USD.

W

Màu thực phẩm có nguồn gốc tự nhiên là nhu cầu bức bách đối với đời sống

W W

hàng ngày. Màu thực phẩm phải luôn luôn bảo đảm an toàn tuyệt đối cho ngƣời tiêu dùng. Mặt khác, thị trƣờng màu thực phẩm ở Việt Nam đang bị các công ty nƣớc

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ON

31

ngoài chiếm lĩnh. Chúng ta cần tự lực sản xuất màu thực phẩm, tạo một xung lực,

NH

bƣớc nhảy cho sự phát triển của ngành này. 1.3. Phương pháp chiết tách

UY

1.3.1. Phương pháp chiết

Phƣơng pháp chiết là phƣơng pháp thu lấy chất từ hỗn hợp nhiều chất bằng

.Q

dung môi hữu cơ dùng để tách biệt, cô và tinh chế các cấu tử có trong hỗn hợp thành các cấu tử riêng [15].

M

Phƣơng pháp chiết bao gồm cả việc chọn dung môi, dụng cụ chiết và cách

AY KE

chiết. Một phƣơng pháp chiết xuất thích hợp có thể đƣợc hoạch định một khi đã biết rõ thành phần hoá học của nguyên liệu, mỗi loại hợp chất có độ hoà tan khác nhau trong từng loại dung môi. Vì vậy không thể có một phƣơng pháp chiết xuất chung áp dụng cho tất cả các hợp chất [8]. Lựa chọn phƣơng pháp chiết để có đƣợc cao

/D

trích thô là công việc rất quan trọng để tránh phân hủy hợp chất, tránh các phản ứng

M

phụ, các phản ứng chuyển vị.

trình: + Quá trình hòa tan.

.C O

Các quá trình xảy ra trong chiết xuất: trong quá trình chiết sẽ xảy ra 3 quá

OK

+ Quá trình khuyếch tán. + Quá trình thẩm thấu.

BO

Ba quá trình này thực hiện liên tục cho đến khi quá trình chiết kết thúc. - Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình chiết xuất:

CE

+ Nguyên liệu + Dung môi

.FA

+ Kĩ thuật chiết Những yếu tố thuộc về thành phần cấu tạo của dƣợc liệu: màng tế bào, chất

W W

W

nguyên sinh, một số tạp chất. Những yếu tố thuộc về dung môi: độ phân cực, độ nhớt, sức căng bề mặt. Những yếu tố thuộc về kỹ thuật: nhiệt độ, thời gian, độ mịn, sự khuấy trộn,

siêu âm, vi sóng…

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ON

32

1.3.1.1. Dung môi [8]

NH

Dung môi dùng để chiết xuất các hợp chất ra khỏi dƣợc liệu rất đa dạng và

thay đổi tùy theo bản chất của mỗi loại dƣợc liệu. Cơ sở để lựa chọn dung môi chiết

UY

xuất là tính phân cực của hợp chất chứa trong dƣợc liệu và của dung môi.  Dung môi phân cực và không phân cực:

.Q

Quá trình hình thành một dung dịch là tùy thuộc vào đặc tính của chất tan và dung môi. Để hình thành một dung dịch trƣớc hết phải có sự phá vỡ các dây nối liên

M

kết trong hợp chất tan và dung môi.

AY KE

Để hiểu tính phân cực của dung môi, ta có thể so sánh giữa hai chất: ete và nƣớc.

Giữa ete và nƣớc có 3 điều khác nhau cơ bản:

- Hằng số điện môi của nƣớc là 200C là 80,4 trong khi của ete etylic là 4,34

/D

- Nguyên tử hydro của phân tử nƣớc có khả năng liên kết với một nguyên tử

M

mang điện âm của một hợp chất khác, hình thành dây nối liên kết hydro trong dung dịch nƣớc, trong khi ete etylic không có sự liên kết này.

.C O

Dây nối hydro hình thành ảnh hƣởng lớn đến tính hòa tan của hợp chất đối với dung môi

OK

- Nƣớc có tác dụng nhƣ một axit vừa là một bazơ, còn ete chỉ là một bazơ rất yếu, không hoạt động nhƣ một axit.

BO

Do những đặc tính trên, nƣớc đƣợc xem là một dung môi phân cực mạnh còn ete là một dung môi không phân cực. Các dung môi không phân cực mạnh ngoài

CE

nƣớc ra còn có các ancola bậc thấp nhƣ metanola, etanola, propanola, butanola... Các dung môi không phân cực ngoài ete còn có các hydro cacbua nhƣ ete dầu,

.FA

benzen, toluen, hexan, heptan... Các chất nằm giữa hai nhóm trên gọi là các chất phân cực yếu hoặc vừa nhƣ

W W

W

etyl axetat, clorofoc, axeton, đietyla clorua.  Chất tan trong nước và dung môi phân cực: - Các chất điện ly nhƣ các muối vô cơ đều tan trong dung môi phân cực.

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ON

33

- Chất phân cực : Các hợp chất hữu cơ nói chung không ion hóa nhƣng nếu

NH

chúng có chứa các nhóm hoặc nguyên tử mang điện âm có thể hình thành dây nối hydro với phân tử nƣớc thì chúng sẽ tan đƣợc trong nƣớc.

UY

Những nhóm có khả năng tạo dây nối hydro nhƣ OH-, CO, NO, NH2 và các halogen gọi là nhóm phân cực.

.Q

Càng có nhiều nhóm phân cực thì phân tử ấy càng dễ hòa tan trong nƣớc. Nhƣng nếu mạch hydro cacbon của phân tử càng dài thì độ hòa tan càng giảm.

M

Thực nghiệm cho thấy một nhóm phân cực trong phân tử có khả năng hình

AY KE

thành liên kết hydro với phân tử nƣớc sẽ làm cho phân tử ấy tan đƣợc trong nƣớc nếu số cacbon của mạch không quá 5 hoặc không quá 6 nếu phân tử có thêm mạch nhánh. Nhƣng nếu phân tử có nhiều nhóm phân cực (2 nhóm trở lên) thì tỉ lệ này giảm xuống, một nhóm phân cực cho 3 hoặc 4 cacbon trong mạch thì phân tử ấy tan

/D

đƣợc trong nƣớc.

M

Yêu cầu dung môi vô cơ sử dụng [12]: Hỗn hợp phản ứng là hỗn hợp lỏng-lỏng, rắn-lỏng cộng với dung môi hay tập

.C O

hợp một số dung môi. Chúng có độ hòa tan khác nhau, nồng độ các chất khác nhau và có tác dụng tƣơng hỗ (thấm lấn), khuyết tán vào nhau

OK

Dung môi đáp ứng những yêu cầu sau đây: - Phải có tính hòa tan chọn lọc, tức là hòa tan tốt các chất cần tách mà không

BO

hòa tan hoặc hòa tan rất ít các chất khác. Đây là tính chất cơ bản không thể thiếu đƣợc.

CE

- Không có tác dụng hóa học với các cấu tử của dung dịch. - Nếu trích li lỏng, yêu cầu khối lƣợng riêng (p) của dung môi khác xa với (p)

.FA

dung dịch. Tất nhiên cũng có loại thiết bị trích ly dung dịch có (p) rất gần nhau. - Không phá hủy thiết bị.

W W

W

- Không bị biến đổi thành phần khi bảo quản. - Không độc khi thao tác, không tạo hỗn hợp nổ với không khí và khó cháy. - Rẻ tiền, dễ kiếm. - Dung môi phải đƣợc tách ra sau quá trình trích ly bằng phƣơng pháp đun

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ON

34

nóng, chƣng cất hoặc sấy. Sau khi tách ra không để lại mùi vị lạ và làm bẩn sản

NH

phẩm.

Dĩ nhiên dung môi không đƣợc phép làm thay đổi chất hòa tan về mặt hóa học.

UY

Các hỗn hợp dung môi nhƣ: nƣớc – ancol, nƣớc – đioxan, clorofom-ete dầu hỏa cũng có thể rất thích hợp, phải xác định thành phần thích hợp nhất cho những hỗn

.Q

hợp nhƣ vậy trong những thí nghiệm sơ bộ. 1.3.1.2. Cách chiết

M

 Kĩ thuật chiết chất lỏng:

AY KE

Dụng cụ chiết là phễu chiết.

Trƣớc khi chiết phải kiểm tra lại khóa và bôi vazơlin vào khóa phễu. Đỗ dung dịch vào phễu chiết, thêm dần dung môi vào sao cho thể tích chỉ chiếm khoảng 2/3 thể tích

/D

của phễu. Lƣợng dung môi cho vào khoảng 1/5 đến 1/3 thể

M

tích dung dịch. Đậy nút, một tay giữ nút và phễu, một tay giữ khóa phễu,cẩn thận lắc nhẹ và dốc lên dốc xuống phễu

.C O

nhiều lần. Khi lắc thƣờng làm tăng áp suất trong phễu, do đó phải để ngƣợc phễu, mở khóa phễu cho cân bằng với áp

Hình 1.10. Phễu chiết

OK

suất bên ngoài rồi đóng khóa phễu, lắc mạnh tiếp khoảng 12 phút. Lắc xong, cặp phễu vào giá để yên một lúc cho phân lớp hai chất lỏng. Sau

BO

đó mở khóa phễu và tách lấy các phần khác nhau tùy thuộc vào tỉ khối của dung dịch. Nếu lớp dƣới là dung dịch cần lấy thì để lại một ít trong phễu, nếu lấy lớp trên

CE

thì cho chảy quá một ít chất lỏng. Khi chiết những chất dễ tạo thành nhũ tƣơng phải chú ý lắc nhẹ. Nếu nhũ

.FA

tƣơng tạo thành do một lƣợng kết tủa tạo thành trên bề mặt phân chia hai pha lỏng thì phải lọc, nếu do sức căng bề mặt thì thƣờng thêm rƣợu etylic để phá sức căng bề

W

mặt phân chia giữa hai pha. Nếu do sự khác nhau về tỉ khối của chất lỏng không lớn

W W

lắm thì thƣờng thêm dung dịch NaCl bão hòa để tăng tỉ khối của dung dịch nƣớc. Tốt nhất là để yên lắng trong một thời gian lâu. Chiết các chất rắn:

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ON

35

Dụng cụ chiết là bộ dung cụ chƣng ninh.

NH

Cho chất rắn vào bình cầu có sẵn dung môi hòa tan ở nhiệt độ bay hơi của dung môi, sau đó lọc hoặc gạn lấy môi ở máy cô quay chân không hoặc bằng các phƣơng pháp

.Q

thông thƣờng. Sự chiết chất trong hỗn hợp rắn phụ thuộc

UY

dung dịch. Muốn lấy chất từ dung dịch thì cất đuổi dung

nhiều vào độ hòa tan của các chất vào dung môi lựa chọn và

M

bề mặt tiếp xúc của chất rắn với dung môi và nhiệt độ. Để

AY KE

tăng khả năng chiết, ngƣời ta tiến hành nghiền nhỏ chất rắn rồi chiết ở nhiệt độ đã lựa chọn. Cần chú ý là khi cho

Hình 1.11. Dụng cụ chưng ninh

nguyên liệu và dung môi vào cần xác định nhiệt độ sôi của dung dịch khác so với nhiệt độ sôi của dung môi nhƣ thế nào để đối chiếu, lựa chọn

/D

nhiệt độ chƣng ninh.

M

1.3.2. Phương pháp tách

Có nhiều phƣơng pháp tách: phƣơng pháp làm bay hơi dung môi, kết tinh, gạn,

.C O

li tâm, lọc...Trong đề tài, em sử dụng các phƣơng pháp sau: 1.3.2.1. Phương pháp làm bay hơi dung môi [16]

OK

Có thể tách chất tan ra khỏi dung môi. Nếu lƣợng dung môi bé, tự bay hơi ngoài không khí, trên mặt kính đồng hồ hay bát sứ khi cần có thể đun nhẹ. Nếu là

BO

dung môi quý phải dùng phƣơng pháp cất. 1.3.2.2. Kết tinh [15]

CE

Kết tinh là quá trình hình thành phát triển của tinh thể từ tƣớng nóng chảy, dung dịch hay khí. Với ý nghĩa hẹp, kết tinh là quá trình của chất rắn đƣợc chuyển

.FA

thành dung dịch khi bão hòa trong dung môi ở nóng và tách ra trạng thái rắn khi

W

làm lạnh dung dịch (rắn → hòa tan → rắn). Sản phẩm thu đƣợc sau phản ứng thƣờng kèm theo các chất phụ, do đó đòi hỏi

W W

phải tiến hành kết tinh lại là phƣơng pháp tinh chế quan trọng dựa trên tính bão hòa chất rắn cần tinh chế khi đun nóng trong dung môi thích hợp, loại bỏ chất phụ và chất kết tinh trở lại khi làm lạnh. Do đó quá trình gồm các giai đoạn:

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ON

36

- Chuẩn bị dung dịch kết tinh trong dung môi thích hợp

NH

- Lọc dung dịch nóng loại bỏ chất phụ không tan - Làm lạnh dung dịch và gây mầm tinh thể

UY

- Làm khô tinh thể + Lựa chọn dung môi

.Q

Dung môi dùng cho kết tinh là phải hòa tan tốt chất cần tinh chế khi đun nóng và ít tan khi làm lạnh, không tƣơng tác hóa học với chất cần tinh chế ở nhiệt độ

M

thƣờng và nhiệt độ sôi khó hay ít hòa tan chất phụ, tách tinh thể ra dễ dàng, dễ bay

AY KE

hơi ra khỏi bề mặt chất khi làm khô hay rửa. Dung môi đƣợc lựa chọn bằng con đƣờng thực nghiệm nhƣng chú ý áp dụng qui tắc sau:

- Chất rắn thƣờng dễ hòa tan trong những dung môi có tính chất vật lý gần giống nó.

/D

- Nói chung chất phân cực tan trong dung môi phân cực.

M

- Chất có thành phần cao trong dãy đồng đẳng có tính tan trong chất có thành

+ Cách tiến hành

.C O

phần thấp hơn trong dãy.

Khi tiến hành kết tinh lại, cho một lƣợng chất đã cân trƣớc và bình cầu hay

OK

bình hình nón, cho thêm đá bọt (hay dùng mao quản hàn một đầu), lắp ống sinh hàn ngƣợc. Sau đó cho dung môi với một lƣợng ít hơn lƣợng cần thiết, đun nóng trên

BO

cách thủy (trừ dung môi có điểm sôi cao). Nếu chất chƣa tan hết (mỗi lần cho thêm dung môi lạnh và đá bọt mất tác dụng, cần cho thêm đá bọt mới).

CE

Lọc dung dịch nóng: cần lọc nhanh, không để kết tinh chất trên phễu lọc nên thƣờng dùng phễu lọc nón.

.FA

+ Kết tinh chất Đậy bình chứa nƣớc lọc nóng bằng nút không chặt lắm, để nguội hay làm lạnh, Kích thƣớc tinh thể phụ thuộc vào tốc độ kết tinh: làm lạnh nhanh sẽ thu đƣợc

W W

W

kết tủa tách ra.

tinh thể nhỏ, làm lạnh chậm cho tinh thể lớn, nên cố gắng làm lạnh sao cho thu đƣợc tinh thể có kích thƣớc trung bình.

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ON

37

Nếu chất khô hay chậm kết tinh thì phá sự quá bão hòa bằng cách cho thêm

NH

vài hạt tinh thể tinh khiết của chất tinh chế hay gây mầm kết tinh bằng cách dùng đũa thủy tinh cọ vào thành bình.

UY

+ Tách tinh thể

Tách tinh thể bằng phễu lọc Busne dƣới áp suất thấp, rửa kết tủa bằng một

.Q

lƣợng nhỏ dung môi kết tinh đã làm lạnh.

Trong một số trƣờng hợp có thể dùng phƣơng pháp gạn, còn đối với những

M

chất nhạy với hơi ẩm và không khí thì phải dùng phƣơng pháp riêng.

AY KE

+ Làm khô tinh thể

Trong không khí hay trong bình làm khô hoặc trong tủ sấy phụ thuộc vào tính chất của chất.

1.3.2.3. Phương pháp hòa tan trong dung môi hữu cơ

/D

Phƣơng pháp hoà tan trong dung môi hữu cơ đƣợc dùng để tách và tinh chế

M

các chất hữu cơ rắn, dựa trên nguyên tắc là các chất khác nhau có độ hoà tan khác nhau trong cùng một dung môi [16].

.C O

Dung môi thích hợp để lựa chọn thƣờng là dung môi trong đó có độ hoà tan của chất rắn cần tinh chế thay đổi nhiều theo nhiệt độ. Bằng cách tạo dung dịch bão

OK

hoà ở nhiệt độ cao (thƣờng là nhiệt độ sôi của dung môi), các tạp chất sẽ ở lại trong dung dịch. Bằng cách kết tinh lại một số lần trong cùng một dung môi, hoặc trong

BO

các dung môi khác nhau, ngƣời ta có thể thu đƣợc tinh thể cần tinh chế ở dạng khá tinh khiết. Cũng có khi ngƣời ta dung một dung môi có độ hoà tan với tạp chất

CE

nhiều hơn để loại tạp chất ra khỏi chất rắn cần tinh chế. Dung môi thƣờng là nƣớc, ancol etylic, ancol metylic, axeton, axit axetic, ete,

.FA

benzen, cloroform, etyl axetat, n-hexan, ete dầu hoả… hoặc đôi khi là hỗn hợp giữa chúng [16].

W

Khi cần tách hai hay nhiều chất chứa trong hỗn hợp với những lƣợng tƣơng

W W

đƣơng nhau, ngƣời ta dùng phƣơng pháp kết tinh phân đoạn. 1.4. Phân tích trọng lượng 1.4.1. Nguyên tắc chung của phương pháp phân tích trọng lượng

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ON

38

Phân tích trọng lƣợng là phƣơng pháp phân tích định lƣợng hóa học trong đó

NH

ngƣời ta đo chính xác bằng cách cân khối lƣợng của chất cần xác định hoặc những hợp phần của nó đã đƣợc tách ra ở trạng thái tinh khiết hóa học hoặc là dƣới dạng

UY

hợp chất có thành phần biết trƣớc [3].

Phƣơng pháp phân tích khối lƣợng có thể đƣợc tiến hành bằng các phƣơng

.Q

pháp sau: phƣơng pháp đẩy, phƣơng pháp điện phân, phƣơng pháp chƣng cất và trong phân tích trọng lƣợng.

AY KE

1.4.2. Yêu cầu của dạng kết tủa và dạng cân [3]

M

phƣơng pháp kết tủa. Phƣơng pháp kết tủa là phƣơng pháp đƣợc dùng phổ biến

Để phƣơng pháp phân tích trọng lƣợng đạt đƣợc độ chính xác cao, dạng kết tủa phải thỏa mãn những yêu cầu sau:

- Kết tủa cần phải thực tế không tan. Muốn vậy, khi tiến hành kết tủa ngƣời ta

/D

phải chọn những điều kiện thích hợp nhƣ pH tối ƣu, nồng độ thuốc thử, nhiệt độ

M

thích hợp để kết tủa hình thành thực tế không tan hoặc, nhƣ ngƣời ta nói, chất phân tích đƣợc làm kết tủa một cách định lƣợng, thí dụ kết tủa 99,99%.

.C O

- Kết tủa thu đƣợc cần phải tinh khiết, không hấp phụ, cộng kết và nội hấp các tạp chất. Chỉ có nhƣ vậy thì dạng cân mới có thành phần xác định ứng đúng với

OK

công thức hóa học của nó.

- Kết tủa cần thu đƣợc dƣới dạng dễ lọc rửa để có thể tách ra khỏi dung dịch

BO

một cách nhanh chóng và thuận lợi nhất. Dạng cân phải thỏa mãn những yêu cầu sau:

CE

- Phải có công thức xác định, thành phần không đổi từ khi sấy hoặc nung xong đến khi cân nó trên cân phân tích. Thí dụ, dạng cân không đƣợc hút ẩm, không hấp

.FA

thụ khí CO2 có trong không khí, không bị phân hủy bởi ánh sáng v.v... Để thỏa mãn yêu cầu này cần phải tiến hành phân tích theo những kĩ thuật nhất định.

W

- Để có đƣợc kết quả phân tích càng chính xác, khối lƣợng mol của dạng cân

W W

càng lớn hơn khối lƣợng mol của nguyên tố hay ion cần phân tích thì càng tốt. 1.4.3. Ưu nhược điểm của phương pháp phân tích trọng lượng Ưu điểm:

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ON

39

- Có độ chính xác cao (0,01%), đƣợc dùng làm phƣơng pháp trọng tài.

NH

- Đơn giản về nguyên tắc, dụng cụ phân tích thông thƣờng. - Áp dụng nhiều đối tƣợng, giới hạn hàm lƣợng rộng.

UY

- Độ đúng và độ lặp lại tốt (nếu cẩn thận) Nhược điểm:

.Q

- Tốn kém thời gian (4-12-24 giờ) do phải trải qua nhiều giai đoạn. - Phải có cân phân tích (chính xác đến 0,1mg)

AY KE

1.5. Phương pháp đo quang phổ hấp thụ AAS

M

- Thao tác phức tạp.

1.5.1. Giới thiệu phương pháp

Phép đo phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) là một kỹ thuật phân tích tƣơng đối mới đã và đang đƣợc phát triển mạnh mẽ và ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực

/D

khoa học và kỹ thuật ở các nƣớc phát triển. Đối tƣợng của phƣơng pháp phân tích

M

theo phổ hấp thụ nguyên tử là lƣợng nhỏ các kim loại và một số á kim trong rất nhiều đối tƣợng mẫu: quặng, đất, nƣớc khoáng, các mẫu sinh học, y học, các sản

.C O

phẩm nông nghiệp, thực phẩm, nƣớc uống, phân bón, vật liệu... Với trang bị và kỹ thuật hiện nay ngƣời ta có thể định lƣợng đƣợc hầu hết các kim loại và một số á kim

OK

đến giới hạn nồng độ cỡ ppb (nanogam) với sai số không lớn hơn 15%. 1.5.2. Nguyên tắc phép đo

BO

Phƣơng pháp AAS đƣợc viết tắt từ phƣơng pháp phổ hấp thụ nguyên tử (Atomic Absorption Spectrophotometric). Các nguyên tử ở trạng thái bình thƣờng

CE

thì chúng không hấp thụ hay bức xạ năng lƣợng nhƣng khi chúng ở trạng thái tự do dƣới dạng những đám hơi nguyên tử thì chúng hấp thụ và bức xạ năng lƣợng. Mỗi

.FA

nguyên tử chỉ hấp thu những bức xạ nhất định tƣơng ứng với những bức xạ mà chúng có thể phát ra trong quá trình phát xạ của chúng. Khi nguyên tử nhận năng

W

lƣợng chúng chuyển lên mức năng lƣợng cao hơn gọi là trạng thái kích thích. Quá

W W

trình đó gọi là quá trình hấp thụ năng lƣợng của nguyên tử tự do ở trạng thái hơi và tạo ra phổ của nguyên tử đó. Phổ sinh ra trong quá trình này gọi là phổ hấp thụ nguyên tử [9].

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ON

40

Phƣơng pháp phân tích dựa trên cơ sở đo phổ hấp thụ nguyên tử của một

NH

nguyên tố đƣợc gọi là phép đo phổ hấp thụ nguyên tử. Bộ đơn sắc

.Q Đầu dò (PMT)

M

(Hệ thống nguyên tử hóa

Hệ thống xử lý tín hiệu

AY KE

Nguồn sáng đơn sắc

UY

Hệ thống quang học

Hình 1.12. Sơ đồ máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS 1.5.3. Quy trình phép đo AAS đây:

M

- Quá trình nguyên tử hóa mẫu

/D

Để thực hiện phép đo phổ hấp thụ nguyên tử cần thực hiện các quá trình sau

.C O

Mục đích của quá trình này là tạo ra đƣợc đám hơi các nguyên tử tự do từ mẫu phân tích với hiệu suất cao và ổn định. Ta có thể nguyên tử hóa mẫu phân tích bằng kĩ thuật nguyên tử hóa dùng ngọn lửa hay không dùng ngọn lửa. Đây là giai đoạn

OK

quan trọng nhất và có ảnh hƣởng đến kết quả của phép đo AAS. Để thu đƣợc kết quả phân tích chính xác, phải nghiên cứu và chọn đƣợc các điều kiện tối ƣu cho quá

BO

trình nguyên tử hóa mẫu sao cho phù hợp với từng nguyên tố phân tích trong mỗi loại mẫu cụ thể, đó là:

CE

+ Thành phần và tốc độ của hỗn hợp khí đốt ra tạo ngọn lửa. + Tốc độ dẫn dung dịch mẫu( thƣờng vào khoảng 3-5ml/phút)

.FA

+ Chiều cao của đèn nguyên tử hóa + Độ nhớt của dung dịch mẫu. Dung dịch phân tích và dung dịch dùng để lập đƣờng chuẩn phải đƣợc chuẩn

W W

W

+ Bề dày của môi trƣờng hấp thụ

bị trong cùng một điều kiện, có cùng thành phần hóa học, vật lý đặc biệt là thành phần nền của mẫu, độ axit, loại axit dùng làm môi trƣờng [14].

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ON

41

- Nguồn phát bức xạ đơn sắc

NH

Muốn thực hiện phép đo phổ hấp thụ nguyên tử, cần phải có nguồn phát tia bức xạ đơn sắc của nguyên tố cần phân tích để chiếu qua đám hơi nguyên tử tự do.

UY

Nguồn phát tia bức xạ đơn sắc phải thõa mãn các yêu cầu sau:

+ Nguồn phát tia bức xạ đơn sắc tạo ra phải là các tia phát xạ nhạy của nguyên

.Q

tố phân tích. Chùm tia phát xạ phải có cƣờng độ (Io) ổn định, lặp lại trong nhiều lần đo khác trong cùng điều kiện và phải điều chỉnh đƣợc để có cƣờng độ cần thiết cho

M

mỗi phép đo.

AY KE

+ Nguồn phát bức xạ phải tạo ra đƣợc chumg tia phát xạ thuần khiết, chỉ bao gồm một số vạch nhạy của nguyên tố phân tích, phổ nền của nó phải không đáng kể. + Nguồn phát tia bức xạ phải tạo ra đƣợc chùm tia sáng có cƣờng độ cao, nhƣng bền theo thời gian và không bị các yếu tố vật lý khác gây nhiễu, không bị

/D

ảnh hƣởng bởi các dao động của điều kiện làm việc. Ngoài ra không quá đắt và

M

không quá phức tạp khi sử dụng [14]. - Quá trình ghi đo

.C O

Gồm hệ thống phân ly ánh sáng sau khi bị hấp thụ, detector, bộ khuếch đại và ghi đo.

OK

Nhờ một hệ thống máy quang phổ, ngƣời ta thu, phân ly và chọn vạch hấp thụ một nguyên tố cần nghiên cứu để đo cƣờng độ của nó. Cƣờng độ đó chính là tín

BO

hiệu hấp thụ của vạch phổ. Trong một giới hạn nhất định của nồng độ, giá trị cƣờng độ này là phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ C của nguyên tố ở trong mẫu phân tích

CE

[13]. Cƣờng độ của các vạch phổ hấp thụ sau khi đƣợc detector ghi nhận và khuếch đại sẽ đƣợc đƣa sang hệ thống chỉ thị, ở đây nó đƣợc khuếch đại tiếp và đƣợc xử lý

.FA

để có đƣợc cƣờng độ thực của vạch phổ hấp thụ. 1.6. Phương pháp đo quang phổ hấp thụ phân tử UV-Vis Phƣơng pháp đo quang phổ hấp thụ phân tử UV-Vis là phƣơng pháp phân tích

W W

W

1.6.1. Giới thiệu phương pháp dựa trên sự so sánh độ hấp thụ bức xạ đơn sắc (mật độ quang) của dung dịch nghiên cứu với độ hấp thụ bức xạ đơn sắc (mật độ quang) của dung dịch tiêu chuẩn có

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ON

42

nồng độ xác định [9]. Chủ yếu để xác định lƣợng nhỏ các chất , tốn ít thời gian so

NH

với phƣơng pháp khác. Phƣơng pháp này còn có thể áp dụng để phân tích định tính vì mối dung dịch màu chỉ hấp thụ những tia sáng có bƣớc sóng nhất định (λmax).

UY

1.6.2. Cơ sở lý thuyết của phương pháp

Cơ sở lý thuyết của phƣơng pháp quang phổ hấp thụ phân tử là định luật

.Q

Lambert- Beer:

Khi bức xạ đơn sắc đi qua dung dịch chứa chất hấp thụ thì cƣờng độ bức xạ ló

M

ra khỏi dung dịch giảm càng mạnh nếu càng nhiều phân tử hấp thụ năng lƣợng bức bức xạ đơn sắc đi qua.

AY KE

xạ. Sự giảm cƣờng độ phụ thuộc vào nồng độ chất hấp thụ và độ dài đoạn đƣờng mà Định luật Lambert – Beer có thể biểu diễn bởi phƣơng trình sau: D = lg I 0 = ε.C.l

/D

I I0: Cƣờng độ ánh sáng tới

M

Trong đó:

.C O

Il : Cƣờng độ ánh sáng sau khi đi qua dung dịch C: Nồng độ dung dịch (mol/l)

OK

l: Bề dày lớp dung dịch (cm)

ε: Hệ số tắt phân tử, ε phụ thuộc vào bản chất của dung dịch màu, bƣớc sóng

BO

của bức xạ đi qua và nhiệt độ (ε ≤ 105) D: Mật độ quang (hay độ hấp thụ ánh sáng của dung dịch)

CE

Đối với dung dịch nhất định chứa trong một loại cuvet nhất định thì ε, l là cố định. Do vậy D = KC cho biết sự phụ thuộc tuyến tính giữa mật độ quang và nồng

.FA

độ của dung dịch, đây chính là cơ sở của phƣơng pháp phân tích định lƣợng. 1.6.3. Các điều kiện tối ưu của phương pháp phân tích

W

Sự chính xác của định luật Lambert- Beer phụ thuộc vào các điều kiện sau:

W W

1.6.3.1. Ánh sáng đơn sắc Do tính chất đặc trƣng của các chất màu chỉ hấp thụ những bức xạ đơn sắc có

bƣớc sóng thích hợp nên định luật Lambert- Beer chỉ đúng khi dùng ánh sáng đơn

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ON

43

sắc để nghiên cứu. Các máy đo quang cần có thiết bị để cung cấp đƣợc dải sóng tập

NH

trung quang một bƣớc sóng xác định để cho bức xạ tạo ra là đơn sắc. 1.6.3.2. Phổ hấp thụ

UY

Phổ hấp thụ là đƣờng cong biểu diễn sự phụ thuộc giữa mật độ quang và bƣớc sóng λ. Mỗi dung dịch màu đều hấp thụ ánh sáng ở những bƣớc sóng khác nhau.

.Q

Tuy nhiên trong số đó có một giá trị λ mà sự hấp thụ ánh sáng của dung dịch màu là cực đại, ta gọi đó là λmax. Ứng với giá trị bƣớc sóng λmax là mật độ quang cực đại

M

Dmax. Với mỗi dung dịch nghiên cứu ta phải xác định bƣớc sóng λmax trƣớc khi tiến

AY KE

hành phân tích định lƣợng. 1.6.3.3 Ảnh hưởng của nồng độ

Thực nghiệm đã chứng minh rằng mật độ quang D và nồng độ dung dịch C chỉ

BO

OK

.C O

M

định luật Lambert- Beer (hình 1.13).

/D

tuyến tính trong một khoảng giá trị nồng độ nhất định gọi là khoảng tuyến tính của

Hình 1.13. Sự phụ thuộc của D vào nồng độ chất phân tích

CE

Khoảng tuyến tính là khác nhau đối với các máy đo khác nhau và với các đối

.FA

tƣợng phân tích khác nhau. Do đó phải xác định khoảng tuyến tính cho từng phép phân tích cụ thể.

W W

W

1.6.3.4. Ảnh hưởng của pH môi trường Thuốc thử đƣa chất phân tích về phức màu thƣờng là những axit bay bazơ. Nếu thuốc thử là axit hay bazơ mạnh thì pH của môi trƣờng không ảnh hƣởng

đến độ bền của phức. Nhƣng chú ý chỉ nên dùng một lƣợng vừa đủ để tránh lãng phí hóa chất và có thể đƣa tạp chất từ ngoài vào.

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ON

44

Nếu thuốc thử là những axit yếu, thƣờng là những phẩm màu hữu cơ có đặc

NH

điểm là thay đổi màu sắc theo giá trị pH của dung dịch, do đó ta nên chọn thuốc thử có giá trị pH tạo phức màu khác xa giá trị pH mà tại đó nó đổi màu. Khi đó ta phải

UY

đi tìm điều kiện môi trƣờng pH tối ƣu cho quá trình xác định. 1.6.3.5. Ảnh hưởng của ion lạ

.Q

Cation lạ: Nó có thể tác dụng với thuốc thử. Nếu tạo màu thì phải loại trừ còn nếu không tạo màu thì có thể chấp nhận đƣợc với điều kiện là hằng số bền của phức

M

tạo thành bởi cation chất phân tích với thuốc thử phải lớn hơn hằng số bền của phức

AY KE

tạo thành bởi cation lạ với thuốc thử, βMR > βAR (trong đó M là cation cần xác định, R là thuốc thử và A là cation lạ), hoặc có thể thêm chất phụ X vào sao cho: βAR < βXR < βMR.

Anion lạ: Nếu nó không tác dụng với cation cần xác định thì không ảnh hƣởng

/D

nhƣng ngƣợc lại thì phải loại bỏ bằng phƣơng pháp che hoặc chiết bằng dung môi 1.6.3.6. Ảnh hưởng của thời gian

M

hữu cơ.

.C O

Thời gian ổn định màu của phức giữa chất cần phân tích với thuốc thử phải đƣợc kiểm tra vì cƣờng độ màu của dung dịch chỉ bền trong một thời gian nhất định.

OK

Ảnh hƣởng của thời gian là tƣơng đối phức tạp. Khi nhiệt độ tăng thì phần lớn màu của phức đều nhạt đi song có một số phức thì lại có màu đậm lên. Nhƣng trong

BO

khoảng nhiệt độ từ 2 ÷ 5 0C thì có thể chấp nhận đƣợc. 1.6.4. Máy đo quang phổ hấp thụ phân tử UV-Vis

CE

Không phụ thuộc vào vùng phổ, các máy đo độ truyền quang và độ hấp thụ (mật độ quang) của dung dịch bao gồm năm bộ phận cơ bản sau:

.FA

- Nguồn bức xạ có năng lƣợng ổn định. - Một bộ lọc sóng cho phép tạo ra bức xạ đơn sắc có bƣớc sóng thích hợp với

W W

W

chất nghiên cứu. - Ngăn đựng mẫu gồm các cuvet chứa dung dịch đo. - Đetector là loại thiết bị có khả năng thu những thông tin: cơ, điện, quang

thành những tín hiệu, thƣờng là tín hiệu điện.

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ON

45

- Bộ phận chỉ thị của kết quả đo.

quang là máy một chùm tia và máy hai chùm tia.

UY

Sơ đồ của máy phổ trắc quang đƣợc biểu diễn trên hình 1.14. (5)

.Q

(1)

AY KE

(4)

M

(3) (2)

NH

Tùy theo cấu tạo của các loại thiết bị mà ngƣời ta chia ra làm hai loại máy đo

(6)

(7)

Hình 1.14. Sơ đồ máy quang phổ hấp thụ phân tử UV-Vis Trong đó: (1) – Nguồn phát bức xạ (2) – Bộ tạo tia đơn sắc

M

/D

(3) – Bộ chia chùm sáng

quy

(4) – Dung dịch chất nghiên trìncứu (5) – Dung môi (6) – Detector (7) – Bộ tự ghi

h đã chọ n

.C O

Các thế hệ máy phổ hiện nay thƣờng đƣợc nối với máy vi tính, do đó việc ghi phổ hết sức thuận lợi nhờ có những chƣơng trình đo tự động theo các chế độ khác nhau. Ngoài ra, còn có thể lƣu giữ phổ đối chiếu và so sánh khi cần thiết.

OK

Để phát bức xạ tử ngoại ta dùng đèn đơteri (D2) còn để phát bức xạ khả kiến ngƣời ta dùng đèn W/I2. Bộ tạo đơn sắc (thƣờng dùng lăng kính thạch anh hoặc

BO

cách tử) có nhiệm vụ tách riêng từng dải sóng hẹp (đơn sắc). Bộ phận chia chùm sáng sẽ hƣớng chùm tia đơn sắc luân phiên đi tới cuvet đựng dung dịch mẫu và

CE

cuvet đựng dung môi. Bộ phận phân tích (detector) sẽ so sánh cƣờng độ chùm sáng đi qua dung dịch (I) và đi qua dung môi (Io). Tín hiệu quang đƣợc chuyển thành tín

.FA

hiệu điện. Sau khi đƣợc phóng đại, tín hiệu sẽ đƣợc chuyển sang bộ phận tự ghi để

W

vẽ đƣờng cong sự phụ thuộc của lgIo/I vào bƣớc sóng. Dung môi dùng để đo UV-Vis không đƣợc hấp thụ ở vùng phổ cần đo. Ngƣời

W W

ta thƣờng dùng các loại dung môi nhƣ: metanol, etanol, nƣớc…Ngoài ra ngƣời ta còn sử dụng các loại dung môi không màu nhƣ clorofom, dioxan, benzen…Trong khi đo UV-Vis thì dung môi đóng vai trò quan trọng nên dung môi phải đƣợc tinh

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ON

46

chế một cách cẩn thận. Nếu dung môi có lẫn tạp chất chỉ một lƣợng nhỏ thì cũng

NH

làm sai lệch kết quả đo.

Để đo đƣợc chính xác trong một số trƣờng hợp ta phải chạy Baseline lại nhƣ:

UY

- Đo các mẫu với các dung môi khác nhau. Ví dụ nhƣ mẫu tan trong dung môi là metanol nhƣng mẫu khác lại dùng dung môi là etanol.

.Q

- Để một thời gian lâu ta không sử dụng thì ta phải chạy Baseline lại. Khi ta tiến hành đo UV-Vis thì ta sẽ thu đƣợc độ hấp thụ mol và cƣờng độ hấp thụ

M

của chất.

AY KE

Chỉ có các máy phổ đặc biệt mới đo đƣợc ở vùng tử ngoại xa (λ < 200nm). Các máy phổ UV-Vis thông thƣờng đều ghi phổ trong vùng tử ngoại gần và vùng khả kiến (λ từ 200 đến 800nm), một số máy có thể đo ở vùng hồng ngoại gần (λ =

W W

W

.FA

CE

BO

OK

.C O

M

/D

1000nm).

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ON

47

CHƯ NG 2. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯ NG PH P NGHIÊN CỨU

NH

2.1. Nguyên liệu, dụng cụ, hoá chất 2.1.1. Thu gom nguyên liệu

UY

Nguyên liệu đƣợc thu mua ngẫu nhiên tại chợ Hòa Khánh, Thành phố Đà Nẵng, có nguồn gốc chủ yếu ở Quảng Nam, thƣờng đƣợc gọi là hạt cari.

.Q

Hạt điều nhuộm thu mua thƣờng là loại hạt già, khô, có màu đỏ sẫm, (xem

M

/D

AY KE

M

hình 2.1).

2.1.2. Xử lí nguyên liệu

.C O

Hình 2.1. Hạt điều nhuộm khô Nguyên liệu đƣợc thu mua ngẫu nhiên cần loại bỏ các hạt lép, rác sau đó rửa

OK

sạch, sấy khô 400C. Bảo quản hạt điều sạch trong lọ kín. 2.1.3. Thiết bị, dụng cụ và hóa chất

BO

2.1.3.1.Thiết bị - dụng cụ

Bộ dụng cụ chƣng ninh, máy đo quang UV-Vis, máy đo pH (phòng thí

CE

nghiệm khoa Hoá, trƣờng Đại học Sƣ phạm – Đại học Đà Nẵng), máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS100 Perkin Elmer (Trung tâm kỹ thuật đo lƣờng chất lƣợng

.FA

II, số 2, Ngô Quyền, Đà Nẵng). Tủ sấy, lò nung, cân phân tích, cốc thuỷ tinh, bình tam giác, ống nghiệm, bếp

W

đun bình cầu, bếp cách thuỷ, cốc sứ, các loại pipet, bình định mức, bình hút ẩm,

W W

giấy lọc, … 2.1.3.2. Hóa chất: Các dung dịch axit đậm đặc và loãng HCl, HNO3, dung dịch kiềm NaOH,

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ON

48

KOH, n-hexan, etanol, etyl axetat, nƣớc cất. S

NH

2.2. Sơ đồ quy trình nghiên cứu ĐỒ NGHIÊN CỨU

.Q

AY KE

M

Xử lý nguyên liệu

Khảo sát các quy trình chiết tách phẩm màu annatto

/D

Kiểm tra một số chỉ tiêu của nguyên liệu: độ ẩm, thành phần hữu cơ, vô cơ…

UY

Hạt Điều Nhuộm

* Làm sạch * Sấy khô

.C O

Chiết bằng dung môi nƣớc

Tỉ Lệ R/L Cao màu 2

.FA

CE

BO

Cao Màu 1

Thời gian đun

OK

Chiết bằng kiềm loãng

M

Nồng độ tối ƣu

CAO MÀU 1

W W

W

Đánh giá chất lƣợng phẩm màu

Định tính

Cảm quan, hàm lƣợng các kim loại nặng

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

Định lƣợng


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ON

49

2.3. Các phương pháp xác định chỉ tiêu hóa lí [3], [10]

NH

2.3.1. Xác định độ ẩm

Để xác định độ ẩm tiến hành sấy mẫu trong tủ sấy ở nhiệt độ trong khoảng

UY

950-1100C. Tiến hành thí nghiệm với 5 mẫu hạt điều và lấy kết quả trung bình. - Chuẩn bị các chén sứ có kí hiệu sẵn, các chén sứ đƣợc rửa sạch và đƣợc

.Q

sấy khô trong tủ sấy, làm nguội đến nhiệt độ phòng, đem cân lại đến khối lƣợng không đổi m1.

M

- Mẫu hạt điều để xác định độ ẩm là các mẫu thu mua tại chợ Cồn – Đà

AY KE

Nẵng, lấy ngẫu nhiên. Cân lấy lƣợng hạt chính xác m2 trên cân phân tích, cho vào các chén sứ đã đƣợc chuẩn bị sẵn và sấy ở nhiệt độ trên. Cứ sau 5h lại lấy ra để trong bình hút ẩm cho nguội đến nhiệt độ phòng rồi cân, đến khi khối lƣợng mẫu và cốc không đổi m3.

/D

- Khối lƣợng ẩm của mỗi mẫu là hiệu số giữa khối lƣợng mẫu trƣớc và sau

M

khi sấy m = (m1 + m2) – m3. Độ ẩm trung bình của các mẫu tính ra % theo khối lƣợng hạt ban đầu.

.C O

Công thức:

* Độ ẩm của mỗi mẫu

(m1  m2 )  m3  100% m2

OK

W(%) =

( 2.1)

BO

* Độ ẩm trung bình 5

 W (%)

CE

WTB(%) =

1

5

(2.2)

Trong đó:

.FA

m1: Khối lƣợng chén sứ (g); m2: Khối lƣợng hạt điều nhuộm (g)

W

m3: Khối lƣợng chén sứ và mẫu sau khi sấy (g) W (%): Độ ẩm của mỗi mẫu; Wtb (%): Độ ẩm trung bình

W W

2.3.2. Xác định hàm lượng tro bằng phương pháp tro hóa mẫu Để xác định hàm lƣợng tro và các nguyên tố vô cơ trong cơ thể động vật,

thực vật ngƣời ta dùng các phƣơng pháp tro hóa mẫu.

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ON

50

Các mẫu hạt điều nhuộm (khối lƣợng m3) đã xác định độ ẩm ở trên tiếp tục

NH

đƣợc sử dụng để tro hóa. Các mẫu đƣợc đốt trên bếp điện, than hóa sơ bộ, sau đó cho vào lò nung và tiến hành tro hoá mẫu ở nhiệt độ 500-5500C trong thời gian từ 4

UY

- 6 tiếng, cho đến khi thu đƣợc tro trắng.

Lấy mẫu ra làm nguội đến nhiệt độ phòng trong bình hút ẩm, cân lại mẫu đến

.Q

khối lƣợng không đổi, có khối lƣợng m4. Khối lƣợng tro chính là phần chất còn lại sau khi nung. (m1  m2 )  m4  100% m2 5

% tro 1

5

Trong đó:

( 2.4)

M

m1: Khối lƣợng chén sứ (g)

( 2.3)

/D

% tro trung bình =

AY KE

% tro =

M

Công thức tính:

.C O

m2: Khối lƣợng hạt điều nhuộm ban đầu (g) m4: Khối lƣợng chén s��� và mẫu sau khi tro hoá (g) 2.3.3. Xác định hàm lượng một số kim loại trong hạt điều nhuộm, trong cao

OK

annatto bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử Tro thu đƣợc sau khi nung đem hòa tan trong dung dịch HNO3 loãng, định

BO

mức bằng nƣớc cất và xác định hàm lƣợng kim loại bằng phƣơng pháp đo phổ hấp thụ nguyên tử. Mẫu đƣợc gửi đến Trung tâm kỹ thuật đo lƣờng chất lƣợng II – số 2

CE

Ngô Quyền – TP. Đà Nẵng để xác định hàm lƣợng một số kim loại: Zn, Cu, Pb. Sau khi lựa chọn quy trình chiết tách phẩm màu annatto hiệu quả, thực hiện

.FA

lại quy trình đã chọn, phẩm màu thu đƣợc đem gửi Trung tâm kỹ thuật đo lƣờng chất lƣợng II – số 2 Ngô Quyền – TP. Đà Nẵng để xác định hàm lƣợng một số kim

W W

W

loại nặng: As, Hg, Pb. Thiết bị đo quang phổ hấp thụ nguyên tử là máy AAnalyst100 của hãng

Perkin Elmer, Mỹ.

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ON

51

2.4. Phương pháp chiết và khảo sát các điều kiện chiết annatto từ hạt điều

NH

nhuộm

Qua tham khảo các tài liệu nghiên cứu trong và ngoài nƣớc, chúng tôi lựa

UY

chọn hai dung môi NaOH (là dung môi chiết tách đƣợc bixin hiệu quả nhất) và H2O (là dung môi chiết tách norbixin hiệu quả nhất). Chúng tôi dùng phƣơng pháp chiết

.Q

là phƣơng pháp chƣng ninh cho cả hai loại dung môi trên. 2.4.1. Phương pháp chưng ninh

M

Cân chính xác lƣợng mẫu cần chƣng ninh, cho vào bình cầu đã chứa thể tích

AY KE

dung môi xác định. Lắp hệ thống sinh hàn - bình cầu cố định vào giá đỡ. Đun nóng mẫu với dung môi trong bình cầu có sinh hàn hồi lƣu ở nhiệt độ bay hơi của dung môi, lọc nóng. Dịch chiết thu đƣợc bảo quản trong bình tam giác có nút nhám, để

.FA

CE

BO

OK

.C O

M

/D

trong bóng tối (xem hình 2.2).

Hình 2.2. Bộ dụng cụ chưng ninh

W

2.4.2. Khảo sát điều kiện chưng ninh Trong điều kiện các dụng cụ đƣợc trang bị tại phòng thí nghiệm, bình cầu

W W

dùng để chiết có thể tích tối đa 1000ml. Quá trình chƣng ninh đều tiến hành ở nhiệt độ bay hơi của dung môi, do đó khảo sát điều kiện chiết ta tiến hành khảo sát 3 yếu tố:

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ON

52

- Nồng độ dung môi chiết (đối với NaOH) - Tỷ lệ R/L (khối lƣợng hạt điều/ thể tích dung môi chiết)

NH

- Thời gian chiết

UY

Hầu hết các hợp chất chính trong dịch chiết từ hạt điều nhuộm là các hợp chất có hệ thống nối đôi liên hợp, có khả năng hấp thụ ánh sáng và một số hợp chất còn

.Q

có màu. Nên hiệu quả của quá trình chiết đƣợc thể hiện ở độ hấp thụ quang D. Độ hấp thụ quang càng lớn thì lƣợng chất đƣợc chiết ra càng nhiều. Vì vậy sử dụng

M

phƣơng pháp quang phổ hấp thụ tử ngoại – khả kiến (UV-Vis) để đo độ hấp thụ

AY KE

quang của dịch chiết. Dịch chiết các mẫu pha loãng chính xác trong bình định mức,

OK

.C O

M

/D

đem đo UV – Vis trong vùng từ 400 – 600nm.

BO

(1)

(2)

Hình 2.3. Dịch chiết trong dung môi nước (1), dịch chiết trong dung dịch

CE

kiềm NaOH (2)

Kiểm tra hiệu suất chiết tách của mỗi điều kiện khảo sát bằng cách đuổi dung

.FA

môi để thu đƣợc phẩm màu annatto. So sánh hàm lƣợng phẩm màu, chọn ra giá trị tối ƣu về phƣơng pháp.

W

2.5. Kiểm tra, đánh giá chất lượng phẩm màu annatto [1], [17] Cao annatto thu đƣợc sau khi đuổi dung môi phải đƣợc kiểm tra theo thông tƣ

W W

của Bộ Y Tế ban hành “Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về phụ gia thực phẩm - Phẩm màu”.

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ON

53

2.5.1. Kiểm tra định tính:

NH

Độ tan: Tan trong dung dịch kiềm, ít tan trong ethanol. Hấp thụ UV-Vis: Dung dịch mẫu thử 0,5% trong dung dịch KOH

UY

Có cực đại hấp thụ tại khoảng 453 và 482 nm.

2.5.2. Đánh giá cảm quan và kiểm tra hàm lượng kim loại nặng của phẩm màu

.Q

annatto C m quan: Bột màu đỏ nâu sẫm đến đỏ tím.

AY KE

Chì: Không đƣợc quá 2 mg/kg.

M

Arsen: Không đƣợc quá 3 mg/kg. Thủy ngân: Không đƣợc quá 1 mg/kg. 2.5.3. Định lượng

Hàm lượng Tổng các chất màu: không thấp hơn 35% (tính theo norbixin).

/D

2.6. Phương pháp định lượng tổng phẩm màu

M

Để xác định đƣợc hàm lƣợng tổng phẩm màu annatto trong cao màu phải tiến hành theo hƣớng dẫn trong chuyên luận định lƣợng tổng chất màu bằng phƣơng

.C O

pháp quang phổ trong JECFA monograph 1-Vol. 4 - quy trình 1, với các điều kiện nhƣ sau:

OK

Dung môi: dung dịch KOH 0,5% Đo độ hấp thụ quang tại λmax ~ 482 nm.

Quy trình 1:

BO

Độ hấp thụ riêng A1%1cm = 2.870.

CE

Quy trình 1 dùng cho những hợp chất màu tan trong nƣớc. Nguyên tắc: Mật độ quang của 1 dung dịch màu đƣợc đo tại λmax và hàm lƣợng

.FA

của hợp chất đó đƣợc tính dựa vào giá trị hệ số hấp thụ của dung dịch chuẩn, giá trị này đƣợc suy ra từ phổ của dung dịch chuẩn đó.

W

Dụng cụ:

W W

- Máy đo UV-Vis với độ chính xác cao (±1% ), đo mật độ quang trong vùng 350-700 nm với độ rộng khe 10 nm hoặc nhỏ hơn. - Cuvet, 1cm bề rộng

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ON

54

Quy trình 1: Cân chính xác 0.25 g (±0.02 g) mẫu (W). Hòa tan bằng nƣớc cất

NH

hoặc dung môi phù hợp rồi chuyển vào bình định mức 1l, định mức đến vạch. Pha

loãng dung dịch đến nồng độ mong muốn tùy vào phổ của dung dịch chuẩn. Dùng % chất màu = 100 x (A/A1%1cm) x (F/W) A1%1cm là mật độ quang của dung dịch chuẩn

.Q

Trong đó: A là mật độ quang của dung dịch mẫu phân tích,

UY

nƣớc cất hoặc dung môi làm mẫu trống, đo mật độ quang (A)

M

a là hệ số hấp thụ ánh sáng của dung dịch chuẩn (g-cm)

W W

W

.FA

CE

BO

OK

.C O

M

/D

AY KE

F là hệ số pha loãng (F = V dd pha loãng/ V dd đã pha chuẩn)

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ON

55

CHƯ NG 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

NH

3.1. Kết quả xác định một số chỉ tiêu hóa lí của hạt điều nhuộm 3.1.1. Độ ẩm

UY

Hạt rửa sạch, để ráo, phơi khô tự nhiên và tiến hành xác định độ ẩm. Số lƣợng mẫu đƣợc lấy để xác định độ ẩm là 5 mẫu. Độ ẩm chung là độ ẩm trung bình của 5

.Q

mẫu.

Kết quả xác định độ ẩm trung bình của mẫu đƣợc trình bày ở bảng 3.1.

m2

m3

1

28,202

5,057

2

28,942

5,037

3

29,542

5,071

4

30,944

5,014

5

33,307

5,045

AY KE

m1

W (%)

32,717

10,718

33,496

9,589

34,116

9,801

35,452

10,101

37,834

10,268

Wtb (%)

10,097

.C O

M

/D

STT

M

Bảng 3.1. Kết quả khảo sát độ ẩm

Từ bảng 3.1 cho thấy độ ẩm trung bình của hạt là 10,097 %. Giá trị này có thể

OK

khác nhau khi khảo sát các mẫu hạt điều lấy vào các thời điểm khác nhau tùy vào độ tuổi, vùng miền trồng và mùa thu hái. Do nguyên liệu nghiên cứu là các mẫu hạt điều nhuộm thu mua một cách ngẫu nhiên (thƣờng là các hạt điều già) vào các thời

BO

điểm khác nhau, vì vậy độ ẩm của mẫu chỉ có tính tƣơng đối. 3.1.2. Hàm lượng tro

CE

Lấy 5 mẫu hạt điều nhuộm đã xác định độ ẩm ở trên, nung trong lò nung ở

.FA

nhiệt độ 500-5500C để xác định hàm lƣợng tro. Hàm lƣợng tro đƣợc lấy trung bình

W W

W

từ 5 mẫu trên. Kết quả xác định hàm lƣợng tro trung bình đƣợc trình bày ở bảng 3.2.

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Bảng 3.2. Kết quả khảo sát hàm lượng tro m1

m2

m4

% tro

1

28,202

5,057

28,463

5,161

2

28,942

5,037

29,229

5,698

3

29,542

5,071

29,788

4

30,944

5,014

31,173

5

33,307

5,045

33,556

UY

M

.Q

4,851 4,577 4,936 5,045

AY KE

Hàm lượng tro trung bình

NH

STT

ON

56

Vậy hàm lƣợng tro trung bình là: 5,045%. Giá trị hàm lƣợng tro này là tƣơng đối thấp. Điều này có thể dự đoán hàm lƣợng các kim loại chứa trong hạt điều 3.1.3. Hàm lượng một số kim loại

/D

nhuộm không lớn.

M

Tro thu đƣợc sau khi nung các mẫu (nhƣ ở mục 3.1.2) mang hòa tan bằng dung dịch axit HNO3 loãng và định mức bằng nƣớc cất trong bình định mức 50ml,

.C O

sau đó xác định hàm lƣợng các kim loại bằng máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS, tại trung tâm đo lƣờng chất lƣợng kỹ thuật, số 2 – Ngô Quyền. Kết quả phân

OK

tích đƣợc trình bày trên bảng 3.3.

BO

Bảng 3.3. Bảng hàm lượng một số kim loại trong hạt điều nhuộm Kim loại

hạt điều nhuộm) TCVN (mg/kg)

Cu2+

Pb2+

11,82

12,74

0,2

20,000 30,000

2,000

.FA

CE

Hàm lƣợng (mg/kg

Zn2+

W

Căn cứ vào tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) cho vệ sinh thực phẩm (theo quyết định của bộ y tế số 505/BYT-QĐ ngày 13 tháng 4 năm 1992) về hàm lƣợng kim loại nặng tối đa cho phép trong rau quả sấy khô là Pb: 2mg/kg, Zn: 20mg/kg, Cu:

W W

30mg/kg thì hàm lƣợng kim loại nặng có trong hạt điều nhuộm thấp hơn nhiều so với hàm lƣợng tối đa cho phép. Do vậy có thể sử dụng an toàn hạt điều nhuộm trong thực phẩm.

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ON

57

Đồng thời do ảnh hƣởng của các điều kiện sinh thái và thời tiết các mùa thì

NH

hàm lƣợng kim loại trong hạt điều nhuộm ở các địa phƣơng theo từng thời gian lấy mẫu có thể khác nhau.

UY

3.2. Xây dựng quy trình chiết tách phẩm màu annatto trong dung môi NaOH 3.2.1. Khảo sát nồng độ dung dịch NaOH chiết tối ưu

.Q

3.2.1.1. Kết quả khảo sát theo mật độ quang Điều kiện tiến hành:

M

- Pha các dung dịch NaOH 0,1M; NaOH 0,5M; NaOH 1M; NaOH 1,2M.

AY KE

- Cho vào 4 bình cầu 2 nhánh 500ml sạch 10g hạt điều, đánh số thứ tự, tiếp tục cho lần lƣợt vào mỗi bình 200ml dung môi NaOH ở các nồng độ đã pha. - Lắp dụng cụ chƣng ninh, một nhánh của bình cầu có nút gắn với nhiệt kế. Tiến hành chƣng ninh trên bếp đun bình cầu ở 900C [7] trong thời gian là 6 giờ.

/D

- Lọc nóng dịch chiết, hút 1ml dịch chiết cho vào bình định mức 50ml, định

M

mức đến vạch bằng nƣớc cất. Đo UV – Vis trong vùng từ 400 nm ÷ 600nm, dung dịch mẫu trống là dung dịch NaOH.

.C O

Kết quả đo UV – Vis đƣợc thể hiện trong phổ hấp thụ hình 3.1. Từ phổ hấp

W W

W

.FA

CE

BO

OK

thụ ta thấy có 2 đỉnh hấp thụ ở bƣớc sóng λ = 453nm và λ = 480nm.

Hình 3.1. Phổ UV- Vis của dịch chiết với dung dịch NaOH ở các nồng độ khác nhau

Mật độ quang của các mẫu thể hiện trong bảng 3.4.

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ON

58

Bảng 3.4. Mật độ quang của dịch chiết ở các nồng độ dung dịch

M1 (0,1M) 2,013 1,161

M4 (1,2M) 2,261 1,722

.Q

CNaOH 453 480

Mật độ quang (D) M2 M3 (0,5M) (1M) 2,284 2,348 1,832 1,913

UY

 nm

NH

NaOH khác nhau

M

Khi nồng độ dung môi chiết NaOH tăng thì mật độ quang tăng ở các mẫu 1, mẫu 2 và 3, ở mẫu 4 giá trị D giảm. Tuy nhiên giá trị D thay đổi không nhiều khi

AY KE

thay đổi nồng độ NaOH. Từ phổ hấp thụ ta thấy: Đỉnh hấp thụ ở bƣớc sóng  = 453 nm là đặc trƣng của chất màu norbixin hiện rõ ràng, còn đỉnh hấp thụ ở  = 480 đặc trƣng cho bixin hiện không rõ. Điều này chứng tỏ phẩm màu annatto chiết từ hạt

/D

điều nhuộm có thành phần màu chủ yếu là norbixin, bixin đã bị kiềm hóa chuyển thành dạng muối của norbixin.

M

Khi tăng nồng độ dung môi, ở mẫu 4 mật độ quang giảm, có thể do quá trình

.C O

chuyển hóa bixin, norbixin (thành phần chính của màu điều nhuộm) về muối natri của norbixin đã triệt để, do đó hàm lƣợng NaOH còn dƣ tan trong dung môi. Vậy nồng độ dung môi NaOH chiết tối ƣu nhất là 1M.

OK

3.2.1.2. Kết quả khảo sát theo phương pháp trọng lượng Tiến hành chƣng ninh 4 mẫu nhƣ mục 3.2.1.1, lọc nóng thu đƣợc dịch chiết.

BO

Trung hòa bằng axit HCl đặc sao cho đạt giá trị pH = 5  6. Làm sạch dịch chiết bằng cách chiết với dung môi n-hexan trong phễu chiết. Chiết cho tới khi n-hexan

CE

không bị đổi màu. Đuổi dung môi dịch chiết trên bếp cách thủy ở nhiệt độ 600C, thu

.FA

đƣợc cao mềm annatto, sấy nhiều giờ trong tủ sấy ở nhiệt độ 550C cho tới khô. Cân khối lƣợng cao màu thu đƣợc và tính phần trăm khối lƣợng phẩm màu.

W W

W

Kết quả đƣợc thể hiện trong bảng 3.5. Trong đó:

m0 : khối lƣợng hạt điều m1 : khối lƣợng cốc ban đầu m2 : khối lƣợng cốc + chất màu sau khi chiết m : khối lƣợng chất màu chiết đƣợc

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ON

59

Bảng 3.5. Ảnh hưởng nồng độ dung dịch NaOH đến hàm lượng phẩm màu m0

m1

m2

m

% Chất

NaOH

(gam)

(gam)

(gam)

(gam)

màu

1

0,1M

10,008

61,062

61,746

0,684

6,835

2

0,5M

10,013

62,003

62,939

3

1M

10,012

60,910

62,139

4

1,2M

10,019

61,677

62,955

UY

NH

Nồng độ

9,355

1,229

12,285

.Q

0,936

1,278

12,76

M

STT

AY KE

Từ kết quả thực nghiệm trên bảng 3.5 ta thấy ở nồng độ dung môi NaOH 1M cho hàm lƣợng phẩm màu cao hơn nhiều so với NaOH 0,1M và NaOH 0,5M. Với dung môi NaOH 1,2M khối lƣợng cao hơn dung môi NaOH 1M rất ít. Điều này cho thấy ở nồng độ NaOH 1M phản ứng chuyển hóa chất màu đã xảy ra hoàn toàn, ở

/D

nồng độ NaOH 1,2M khối lƣợng cao hơn có thể do NaOH còn dƣ tạo muối trong

M

cao màu chiết đƣợc.

Vậy nồng độ chiết tối ƣu nhất là NaOH 1M.

.C O

3.2.2. Khảo sát tỷ lệ rắn – lỏng tối ưu.

3.2.2.1. Kết qu kh o sát theo mật độ quang

OK

Chuẩn bị 5 mẫu, cho vào bình cầu cùng một lƣợng hạt điều, thay đổi thể tích dung môi và tiến hành chƣng ninh trong dung dịch NaOH tối ƣu là 1M ở thời gian 6

BO

giờ. Khối lƣợng hạt điều/thể tích dung dịch NaOH trong mỗi mẫu nhƣ sau: Mẫu 1: 10,003g/150ml (tỷ lệ 1/15), mẫu 2: 10,006g/200ml (tỷ lệ 1/20), mẫu 3:

CE

10,012g/250ml (tỷ lệ 1/25), mẫu 4: 10,005g/280ml (tỷ lệ 1/28), mẫu 5: 10,008g/300ml (tỷ lệ 1/30).

.FA

Lọc nóng dịch chiết, pha loãng 100 lần: hút 1ml dịch chiết, cho vào bình định

mức 100ml, định mức đến vạch bằng nƣớc cất. Đo UV – Vis với mẫu trống là dung

W

dịch NaOH 1M. Kết quả thể hiện trên phổ hấp thụ hình 3.2, bảng giá trị mật độ

W W

quang 3.6.

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

AY KE

M

.Q

UY

NH

ON

60

Hình 3.2. Phổ UV - Vis của dịch chiết trong NaOH với tỷ lệ R/L thay đổi Bảng 3.6. Mật độ quang của dịch chiết trong dung dịch NaOH ở các tỷ lệ R/L

 nm Mẫu

.C O

M1

M

/D

khác nhau

Mật độ quang (D)

M2

M3

M4

M5

0,385

0,448

0,567

1,087

0,698

481

0,278

0,304

0,396

0,791

0,504

OK

452

Từ phổ hấp thụ UV – Vis cho thấy mẫu 4 đạt giá trị hấp thụ quang D cao

BO

nhất, mẫu 5 giá trị D giảm. Điều này cho thấy ở tỷ lệ R/L là 1/28 thì phản ứng chuyển hóa cả hai hợp chất norbixin và bixin của hạt điều nhuộm thành muối kiềm

CE

tan trong nƣớc là tốt nhất, nên hàm lƣợng chất màu trong mẫu 4 là cao nhất. 3.2.2.2. Kết quả khảo sát theo phương pháp trọng lượng

.FA

Tiến hành đuổi dung môi, làm khô cao màu annatto tƣơng tự nhƣ mô tả

trong phần khảo sát nồng độ NaOH ta thu đƣợc kết quả hàm lƣợng phẩm màu của

W W

W

mỗi quá trình chiết trong bảng 3.7.

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ON

61

Bảng 3.7. Ảnh hưởng của tỷ lệ R/L đến hàm lượng phẩm màu

Thể tích

m0

m1

m2

m

NaOH (ml)

(gam)

(gam)

(gam)

(gam)

1

150

10,003

61,065

62,891

0,913

9,125

2

200

10,006

62,030

64,606

1,288

12,87

3

250

10,012

60,910

63,863

1,476

14,745

4

280

10,005

61,062

64,074

.Q

NH

trong dung dịch NaOH

1,551

15,51

5

300

10,008

62,001

65,252

1,625

15,47

%

Chất màu

UY

M

AY KE

STT

Kết quả thực nghiệm trên bảng 3.9 cho thấy với tỷ lệ khối lƣợng hạt điều nhuộm (10,005g)/thể tích dung dịch NaOH (280ml), tức là tỷ lệ R/L khoảng 1/28 sẽ

/D

cho hàm lƣợng phẩm màu hạt điều nhuộm tốt nhất là 15,51%.

M

3.2.3. Khảo sát thời gian chiết tối ưu.

3.2.3.1. Kết quả khảo sát theo mật độ quang

.C O

- Lấy 4 mẫu với 10g hạt điều/ 280ml dung môi NaOH 1M, đánh số thứ tự các mẫu, chƣng ninh trong các khoảng thời gian: Mẫu 1: 4h; Mẫu 2: 6h; Mẫu 3: 8h;

OK

Mẫu 4: 10h

- Lắp dụng cụ chƣng ninh, một nhánh của bình cầu có nút gắn với nhiệt kế.

BO

Tiến hành chƣng ninh trên bếp đun bình cầu ở 900C trong các thời gian là 4 giờ, 6 giờ, 8 giờ, 10 giờ.

CE

- Lọc nóng dịch chiết, hút 1ml dịch chiết cho vào bình định mức 100ml, định mức đến vạch bằng nƣớc cất. Đo UV – Vis trong vùng từ 400 nm ÷ 600nm,

.FA

dung dịch mẫu trống là dung dịch NaOH Kết quả đo UV – Vis đƣợc thể hiện trong phổ hấp thụ hình 3.3, giá trị mật

W W

W

độ quang D của các mẫu thể hiện trên bảng 3.8.

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ON

62

Bảng 3.8. Mật độ quang của dịch chiết trong dung dịch NaOH ở các thời gian  nm

NH

chiết khác nhau

M1 (4h) 0,487 0,306

Mẫu

M3 (8h) 1,395 0,983

M4 (10h) 0,586 0,392

.C O

M

/D

AY KE

M

.Q

452 481

M2 (6h) 0,887 0,687

UY

Mật độ quang (D)

OK

Hình 3.3. Phổ UV-Vis của dịch chiết trong dung dịch NaOH với thời gian chiết thay đổi

BO

- Từ phổ hấp thụ phân tử của các mẫu dịch chiết trong các thời gian chiết

xuống.

CE

tăng dần ta thấy độ hấp thụ quang tăng dần ở các mẫu 1, mẫu 2 và 3, mẫu 4 giảm - Mẫu 3 đạt giá trị cực đại hấp thụ

.FA

- Tăng thời gian chiết ta thấy mật độ quang giảm ở mẫu 4 là do thời gian gia

nhiệt quá lâu các hợp chất màu có thể bị biến đổi cấu trúc. Các hợp chất mang màu

W

trong hạt điều nhuộm có hệ thống nối đôi liên hợp nên khi gia nhiệt thời gian dài có

W W

thể dẫn đến phá hủy hệ thống nối đôi cách này, làm phá vỡ cấu trúc các hợp chất có màu. Vậy thời gian chiết thích hợp nhất là 8 giờ.

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ON

63

3.2.3.2. Kết quả khảo sát theo phương pháp trọng lượng

NH

Tiến hành đuổi dung môi, làm khô cao màu annatto tƣơng tự nhƣ mô tả trong phần khảo sát nồng độ NaOH ta thu đƣợc kết quả thể hiện ở bảng 3.9.

UY

Bảng 3.9. Ảnh hưởng của thời gian đến hàm lượng phẩm màu trong dung dịch NaOH m0

m1

m2

(giờ)

(gam)

(gam)

(gam)

1

4

10,003

62,003

2

6

10,026

3

8

4

10

m

.Q

Thời gian

% Chất màu

64,228

1,112

11,12

61,173

64,188

1,357

13.54

10,005

61,175

64,429

1,627

16,26

10,030

60,908

63,815

1,453

14,49

M

(gam)

AY KE

STT

Sự kéo dài thêm thời gian không làm tăng hàm lƣợng màu. Quá trình chiết tốt

/D

nhất khi chƣng ninh 10g hạt điều trong 280ml dung dịch NaOH 1M với thời gian 8

M

giờ đạt 16,26%.

.C O

Quá trình khảo sát các điều kiện tối ƣu đã xây dựng đƣợc quy trình chiết tối ƣu bằng phƣơng pháp kiềm hóa. Nghiên cứu khả năng chiết phẩm màu của hạt điều nhuộm bằng dung dịch NaOH với nồng độ dung dịch chiết NaOH 1M, tỷ lệ

OK

rắn/lỏng là 10(g)/280(ml) trong thời gian 8 giờ ở nhiệt độ chiết là 90oC sẽ thu đƣợc phần trăm hàm lƣợng phẩm màu từ hạt điều nhuộm là 16,26%.

BO

3.3. Xây dựng quy trình chiết annatto từ hạt điều nhuộm trong dung môi nước 3.3.1. Khảo sát thời gian chiết tối ưu

CE

3.3.1.1. Kết qu kh o sát theo mật độ quang

.FA

Điều kiện tiến hành: Chuẩn bị các bình cầu 500ml sạch, cho vào đó 300 ml dung môi nƣớc, sau đó cho vào các bình cầu 30g hạt điều rồi tiến hành chƣng ninh ở 1000C trong thời gian khác nhau. Lọc nóng thu đƣợc dịch chiết. Chuyển toàn bộ

W

màu trong dịch chiết vào dung môi etyl axetat bằng cách chiết nhiều lần với 100ml

W W

etyl axetat trong phễu chiết. Pha loãng 25 lần: hút 1ml dịch chiết cho vào bình định mức 25ml, định mức đến vạch bằng etyl axetat. Đo UV - Vis với mẫu trống là dung môi etyl axetat.

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ON

64

Kết quả thể hiện trong phổ hấp thụ hình 3.4, bảng 3.10

chiết khác nhau  nm

UY

Mật độ quang (D)

NH

Bảng 3.10. Mật độ quang của dịch chiết trong dung môi nước ở các thời gian

M2

M3

16h

20h

24h

456

1,758

2,195

2,091

1,813

487

1,515

1,952

1,821

1,535

M

M4 28h

OK

.C O

M

/D

AY KE

Thời gian

.Q

M1

BO

Hình 3.4. Phổ UV- Vis của dịch chiết trong dung môi nước với thời gian thay đổi

CE

Từ kết quả thực nghiệm ta thấy, ở thời gian chiết 20h thì khả năng hấp thụ màu của dịch chiết là tốt nhất, tức hàm lƣợng màu trong dịch chiết là cao nhất. Kéo

.FA

dài thời gian chiết không làm tăng hiệu quả quá trình chiết mà có thể làm phân hủy các phần tử mang màu.

W

Trong phổ hấp thụ có hai đỉnh pic rất rõ ở bƣớc sóng  = 456nm và  = 487

nm, điều này chứng tỏ có cả hai thành phần màu bixin và norbixin trong dịch chiết,

W W

khác với trong dung dịch kiềm chất màu bixin không cho đỉnh hấp thụ rõ ràng. 3.3.1.2. Kết qu kh o sát theo phương pháp trọng lượng

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ON

65

Tiến hành chƣng ninh 4 mẫu nhƣ mục 3.3.1.1, lọc nóng thu đƣợc dịch chiết,

NH

tiếp tục lọc bằng giấy lọc thu đƣợc dịch chiết sạch. Đuổi dung môi dịch chiết trên

bếp cách thủy ở nhiệt độ 600C, thu đƣợc cao mềm annatto, sấy nhiều giờ trong tủ

UY

sấy ở nhiệt độ 550C cho tới khô. Cân khối lƣợng cao màu thu đƣợc và tính phần trăm khối lƣợng phẩm màu.

.Q

Kết quả đƣợc thể hiện trong bảng 3.11. dung môi nước m1

m2

m

%

(giờ)

(gam)

(gam)

(gam)

(gam)

Chất màu

1

16

30,006

62,003

62,324

0,321

1,07

2

20

30,011

61,173

61,710

0,537

1,79

3

24

30,015

61,062

61,464

0,402

1,34

4

28

30,001

60,908

61,166

0,258

0,86

AY KE

m0

/D

Thời gian

M

STT

M

Bảng 3.11. Ảnh hưởng của thời gian đến hàm lượng phẩm màu trong

.C O

Sự kéo dài thời gian chƣng ninh chỉ làm phân hủy các phần tử mang màu. Quá trình chiết tốt nhất khi chƣng ninh 30g hạt điều trong 300ml dung môi nƣớc với thời

OK

gian 20 giờ cho hàm lƣợng phẩm màu đạt 1,79%. 3.3.2. Khảo sát tỷ lệ rắn – lỏng

BO

3.3.2.2. Kết qu kh o sát theo mật độ quang Tiến hành tƣơng tự quy trình khảo sát theo thời gian, thay đổi thể tích dung

CE

môi nƣớc, giữ nguyên khối lƣợng hạt điều. Các mẫu đem chƣng ninh có khối lƣợng hạt điều/ thể tích dung môi tƣơng ứng nhƣ sau:

.FA

Mẫu 1: 10,021g/300ml (tỷ lệ 1/30), Mẫu 2: 12,013g/300ml (1/25), Mẫu 3:

W

15,009g/300ml (tỷ lệ 1/20), Mẫu 4: 20,015g/300ml (tỷ lệ 1/15). Chƣng ninh trong khoảng thời gian tối ƣu vừa khảo sát là 20 giờ. Lọc nóng

W W

thu đƣợc dịch chiết. Chuyển toàn bộ màu trong dịch chiết vào dung môi etyl axetat bằng cách chiết nhiều lần với 100ml etyl axetat trong phễu chiết. Pha loãng 25 lần: hút 1ml dịch chiết cho vào bình định mức 25ml, định mức đến vạch bằng etyl axetat.

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ON

66

Đo UV - Vis với mẫu trống là dung môi etyl axetat. Kết quả thể hiện trong phổ hấp

NH

thụ hình 3.5, bảng 3.12.

Bảng 3.12. Mật độ quang của dịch chiết trong dung môi nước ở các  nm

UY

tỷ lệ R/L khác nhau Mật độ quang (D) M2

M3

456

1,504

2,256

2,540

1,739

487

1,292

2,195

2,447

1,533

M

AY KE

M4

M2

M4

OK

.C O

M1

M

/D

M3

.Q

M1

Mẫu

BO

Hình 3.5. Phổ UV- Vis của dịch chiết trong dung môi nước với tỷ lệ R/L thay đổi

CE

Dựa vào phổ, ta thấy mật độ quang D tăng ở mẫu 1, mẫu 2, mẫu 3 và giảm ở

.FA

mẫu 4, tức là mẫu có tỉ lệ R/L là 15,009g/300ml (tỷ lệ 1/20) tối ƣu. Điều đó chứng tỏ với tỉ lệ R/L là 1/20 thì quá trình tách chiết norbixin trong nƣớc đƣợc hiệu quả nhất nên mật độ quang D ở mẫu 3 cao nhất.

W W

W

3.3.2.2. Kết qu kh o sát theo phương pháp trọng lượng Tiến hành đuổi dung môi, làm khô cao màu annatto tƣơng tự nhƣ mô tả

trong phần khảo sát thời gian trên ta thu đƣợc kết quả hàm lƣợng phẩm màu của mỗi quá trình chiết trong bảng 3.13.

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ON

67

Bảng 3.13. Ảnh hưởng của tỉ lệ R/L đến hàm lượng phẩm màu trong

NH

dung môi nước m1

m2

m

%

(gam)

(gam)

(gam)

(gam)

Chất màu

1

10,021

61,065

61,413

0,078

2

12,013

62,030

62,202

0,172

3

15,009

60,910

61,288

0,378

2,52

4

20,015

61,175

61,677

0,502

2,51

UY

m0

0,78

M

.Q

1,43

AY KE

STT

Từ kết quả thực nghiệm cho thấy với tỷ lệ khối lƣợng hạt điều nhuộm (15,015g)/thể tích dung môi nƣớc (300ml), tức là tỷ lệ R/L khoảng 1/20 thì giá trị mật độ quang D là lớn nhất, tức hàm lƣợng màu trong dịch chiết mẫu 3 là lớn nhất.

/D

Quá trình khảo sát các điều kiện tối ƣu đã xây dựng đƣợc quy trình chiết

M

annatto tối ƣu bằng dung môi nƣớc. Nghiên cứu khả năng chiết phẩm màu của hạt điều nhuộm bằng dung môi nƣớc tỷ lệ rắn/lỏng là 15,009g/300ml (tỷ lệ 1/20) trong

.C O

thời gian 20 giờ ở nhiệt độ chiết là 100oC sẽ thu đƣợc phần trăm hàm lƣợng phẩm màu từ hạt điều nhuộm là 2,52%.

OK

3.4. Điều kiện tối ưu về phương pháp Sau khi thực hiện 2 quy trình chiết annatto trong 2 dung môi khác nhau thu

BO

đƣợc kết quả thể hiện trong bảng 3.14.

CE

Bảng 3.14. Kết quả phầm trăm hàm lượng phẩm màu của 2 quy trình % Chất

chiết

màu

1,627

8h

16,26

0,378

20h

2,52

m1 (g)

V (ml)

m2 (g)

NaOH 1M

10,005

280

Nƣớc

15,009

300

.FA W W W

Thời gian

Dung môi

Trong đó m1: khối lƣợng hạt điều đem đi chiết V: thể tích dung môi chiết m2: khối lƣợng phẩm màu thu đƣợc Chúng tôi tiến hành thực hiện các quy trình trên trong điều kiện của phòng thí

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ON

68

nghiệm B4 – Đại học Sƣ phạm – Đà Nẵng. Từ kết quả trên ta thấy, hàm lƣợng phần

NH

trăm của quy trình chiết tách phẩm màu annatto trong dung môi kiềm NaOH là cao

hơn. Sản phẩm cao màu annatto thu đƣợc bảo quản dễ dàng, thành phần chủ yếu

UY

của nó là norbixin (đã trung hòa) nên dễ tan trong nƣớc. Dung môi kiềm phản ứng lấy đƣợc cả hai thành phần chính trong phẩm màu annatto là bixin và norbixin nên

.Q

hiệu suất thu đƣợc là cao nhất.

Sản phẩm cao màu chiết trong dung môi nƣớc khó bảo quản, dễ bị mốc do có

M

nhiều thành phần hữu cơ khác của thực vật nhƣ: protein, xenlulo,… Hàm lƣợng

AY KE

phẩm màu annatto của quy trình là rất thấp vì dung môi nƣớc chỉ chiết đƣợc norbixin. Tuy nhiên hạt điều thu mua ở chợ chủ yếu là hạt điều già, hàm lƣợng norbixin thấp nên phải chiết với lƣợng hạt điều lớn mới thu đƣợc phẩm màu. Thời gian thực hiện quá trình chiết tách cao hơn so với các quy trình chiết trong dung

/D

môi NaOH.

M

Từ những nhận định trên về 2 quy trình chiết tách ta thấy quy trình chiết tách phẩm màu annatto trong dung môi NaOH là hiệu quả nhất vì cho hàm lƣợng cao,

.C O

sản phẩm dễ bảo quản, dễ sử dụng. Phƣơng pháp chiết chƣng ninh nên dễ thực hiện với khối lƣợng hạt điều lớn, khả năng ứng dụng thực tế cao.

OK

Từ những nhận định trên, chúng tôi chọn quy trình chiết tách annatto trong dung môi NaOH. Với nồng độ NaOH chiết là 1M, tỉ lệ R/L là 10(g)/200(ml) trong

W W

W

.FA

CE

BO

thời gian 8 giờ ở nhiệt độ chiết là 900C, ta sẽ thu đƣợc hàm lƣợng chất màu lớn nhất.

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ON

69

ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH CHIẾT TÁCH PHẨM MÀU ANNATTO

NH

BẰNG DUNG MÔI NaOH

UY

Hạt Điều Nhuộm Đã làm sạch

.Q

Dung môi NaOH 1M Thực hiện chƣng ninh theo các điều kiện đã khảo sát

M

Thời gian chiết 6h

AY KE

Lọc nóng

Tỷ lệ R/L là 1/28

Dịch chiết kiềm

Chiết nhiều lần với n-hexan

M Đuổi dung môi trên bếp cách thủy ở 600C

Cao màu annatto dạng sệt

Sấy trong tủ sấy ở nhiệt độ 50 – 600C Cao màu annatto khô

.FA

CE

BO

OK

Dịch chiết sạch

.C O

Dịch chiết trung hòa

/D

Trung hòa bằng HCl đặc

3.5. Kết quả kiểm tra, đánh giá chất lượng phẩm màu annatto Kiểm tra cao màu annatto thu đƣợc trong quy trình chiết tách với dung môi

W W

W

3.5.1. Kiểm tra định tính kiềm NaOH theo thông tƣ của Bộ Y Tế ban hành “Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về phụ gia thực phẩm - Phẩm màu”.

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Độ tan: Tan trong dung dịch kiềm, ít tan trong ethanol.

AY KE

M

.Q

UY

NH

- Cao màu annatto tan tốt trong dung dịch kiềm (xem hình 3.6).

ON

70

Hình 3.6. Kiểm tra độ tan của cao annatto trong dung dịch kiềm - Cao màu annatto ít tan trong ethanol:

/D

Hòa tan cao màu annatto chiết đƣợc vào 100ml dung môi cồn tuyệt đối, ta

BO

OK

.C O

M

thấy cao màu không tan. (Xem hình 3.7)

CE

Hình 3.7. Kiểm tra độ tan của cao annatto trong ethanol

.FA

Hấp thụ UV-Vis Dung dịch mẫu thử 0,5% trong dung dịch kali hydroxyd. Có cực đại hấp thụ tại khoảng 453 và 482 nm. Hòa 0,56 g cao màu annatto vào 100ml dung dịch KOH 1M, chạy phổ UV –

W W

W

Vis để kiểm tra cực đại hấp thụ của dung dịch mẫu.

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

AY KE

M

.Q

UY

NH

ON

71

Hình 3.8. Phổ hấp thụ UV –Vis của cao màu annatto

/D

Từ phổ hấp thụ ta thấy cao màu thu đƣợc thõa mãn yêu cầu về khoảng bƣớc

M

sóng đạt hấp thụ cực đại.

.C O

3.5.2. Kết quả đánh giá cảm quan và hàm lượng kim loại nặng của phẩm màu C m quan: Bột màu đỏ nâu đến đỏ tím.

OK

Ta thấy cao màu thu đƣợc có màu nâu sẫm, chiếu sáng thì ánh tím. Vậy

Hình 3.9. Cao màu chiết trong dung

.FA

CE

BO

màu sắc phù hợp với yêu cầu cảm quan.

môi NaOH

W

- Độ tinh khiết hàm lượng im loại n ng): Để xác định độ tinh khiết ta gửi

mẫu cao annatto đo AAS tại trung tâm đo lƣờng chất lƣợng kỹ thuật, số 2 – Ngô

W W

Quyền. Kết quả phân tích đƣợc trình bày trên bảng 3.15

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ON

72

Hàm lƣợng (mg/kg hạt điều nhuộm)

Hg

Pb

0,182

0,074

0,162

3,000

1,000

2,000

.Q

TCVN (mg/kg)

As

UY

Kim loại

NH

Bảng 3.15. Bảng hàm lượng một số kim loại trong cao annatto

Hàm lƣợng kim loại nặng trong phẩm màu thu đƣợc là trong vùng an toàn,

M

phù hợp với quy định theo QCVN 4-10: 2010/BYT, đƣợc phép sử dụng trong các

AY KE

sản phẩm thực phẩm mà không gây hại tới sức khỏe con ngƣời. 3.5.3. Định lượng tổng phẩm màu

Tiến hành theo quy trình trong chuyên luận định lƣợng tổng chất màu bằng phƣơng pháp quang phổ trong JECFA monograph 1-Vol. 4 - quy trình 1, với các

/D

điều kiện nhƣ sau:

M

Dung môi: dung dịch KOH 0,5%

Đo độ hấp thụ quang tại λmax ~ 482 nm.

.C O

Độ hấp thụ riêng A1%1cm = 2.870

W W

W

.FA

CE

BO

OK

Kết quả đo UV – Vis tại λmax của mẫu cao annatto là: 0, 3171.

Hình 3.10. Phổ hấp thụ UV –Vis của mẫu cao màu annatto cần định lượng

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ON

73

Áp dụng công thức tính tổng phẩm màu: Mẫu cao annatto tiến hành đo có hệ số pha loãng là F = 1

% chất màu =

100 x 0,3171 x 1

= 44,2%

UY

Ta có:

NH

% chất màu = 100.(A/A1%1cm). (F/W)

2,870 x 0,25

.Q

Vậy cao màu annatto điều chế đƣợc theo quy trình chiết tách trong môi trƣờng kiềm đã lựa chọn thỏa mãn điều kiện hàm lượng tổng các chất màu không thấp hơn

W W

W

.FA

CE

BO

OK

.C O

M

/D

AY KE

M

35% (tính theo norbixin).

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ON

74

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

NH

I. KẾT LUẬN

Qua quá trình nghiên cứu thực nghiệm, chúng tôi rút ra một số kết luận nhƣ

UY

sau:

1. Hạt điều nhuộm khô có: độ ẩm trung bình là 10,097%; hàm lƣợng tro là

.Q

5,045%. Hàm lƣợng kim loại nặng (Zn2+: 11,82mg/kg; Cu2+: 12,74mg/kg; Pb2+: 0,2mg/kg) phù hợp với tiêu chuẩn Việt Nam cho an toàn vệ sinh thực phẩm.

AY KE

từ hạt điều nhuộm trong các dung môi vô cơ:

M

2. Đã khảo sát và xác định đƣợc điều kiện thích hợp để chiết phẩm màu annatto  Với dung dịch kiềm NaOH: Nồng độ NaOH là 1M, tỉ lệ R/L là 1/20, thời gian chiết là 8 giờ. Phần trăm khối lƣợng phẩm màu ở các điều kiện tối ƣu đạt 16,26%.

/D

 Với dung môi nƣớc: Tỉ lệ R/L là 1/20, thời gian chiết là 20h. Phần trăm khối

M

lƣợng phẩm màu ở các điều kiện tối ƣu đạt 2,15%. 3. Đã lựa chọn và xây dựng đƣợc sơ đồ quy trình công nghệ chiết tách phẩm

.C O

màu annatto bằng dung dịch kiềm với hiệu suất cao, cho hàm lƣợng phẩm màu đạt 16,26%.

OK

4. Đã kiểm tra, đánh giá đƣợc chất lƣợng của phẩm màu annatto chiết tách: Cảm quan màu đỏ tím, tan tốt trong nƣớc, ít tan trong ethanol, có cực đại hấp thụ

BO

UV - Vis tại khoảng 453 và 482 nm. Định lƣợng đƣợc tổng phẩm màu trong cao annatto chiết đƣợc từ quy trình là 44,2%, đạt yêu cầu lớn hơn 35% theo thông tƣ màu”.

CE

của Bộ Y Tế ban hành “Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về phụ gia thực phẩm - Phẩm

.FA

II. KIẾN NGHỊ

Mở rộng phạm vi nghiên cứu đề tài này theo hƣớng:

W

1. Nghiên cứu theo hƣớng sâu hơn: Chạy sắc kí cột để phân lập đƣợc phẩm màu

W W

annatto tinh khiết từ dịch chiết hạt điều nhuộm, thu đƣợc bột màu annatto thành phẩm. Làm giàu các cấu tử chính trong phẩm màu và nghiên cứu các phản ứng chuyển hóa chúng.

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ON

75

2. Cần nghiên cứu với khối lƣợng hạt điều lớn để đƣa ra quy trình công nghệ

NH

ứng dụng trong sản xuất quy mô công nghiệp.

3. Thử hoạt tính sinh học của các dịch nhuộm, ứng dụng làm thuốc nhuộm vải,

UY

sử dụng chất cắn màu để tăng độ bền màu của vải và nghiên cứu ứng dụng làm

W W

W

.FA

CE

BO

OK

.C O

M

/D

AY KE

M

.Q

thuốc trong y học.

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ON

76

TÀI LIỆU THAM KHẢO

NH

[1]. Bộ Y tế (2010), Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về phụ gia thực phẩm phẩm màu, Hà Nội, tr. 65-66.

UY

[2]. Tống Thị Việt Hà (2011), Nghiên cứu lựa chọn quy trình chiết tách phẩm màu annatto từ hạt điều nhuộm, Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ, Đại Học Sƣ

.Q

Phạm Đà Nẵng.

[3]. Hoàng Minh Châu, Từ Văn Mạc, Từ Vọng Nghi (2002), Cơ sở hóa học

M

phân tích, Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.

AY KE

[4]. Trịnh Đình Chính, Nguyễn Thị Bích Tuyết (2003), Giáo trình hợp chất tự nhiên, Trƣờng Đại học sƣ phạm, Đại học Huế.

[5]. Lƣu Đàm Cƣ và đồng sự (2005), Nghiên cứu chiết tách một số chất màu thực phẩm từ kinh nghiệm sử dụng thực vật của đồng bào dân tộc thiểu số,

/D

Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật Viện Khoa học và Công nghệ Việt

M

Nam, Hà Nội.

[6]. Đào Hùng Cƣờng (1996), Hóa học các hợp chất màu hữu cơ, Đà Nẵng.

.C O

[7]. Đào Hùng Cƣờng, Phan Thảo Thơ (2008), “Nghiên cứu chiết tách phẩm màu hạt điều nhuộm bằng dung dịch kiềm”, Tạp chí Hóa học và ứng

OK

dụng

[8]. Nguyễn Văn Đàn, Nguyễn Viết Tựu (1985), Phương pháp nghi n cứu hóa

BO

học cây thuốc, Nhà xuất bản y học, Hà Nội. [9]. Nguyễn Hữu Đĩnh, Trần Thị Đà (1999), Ứng dụng một số phương pháp

CE

phổ nghiên cứu cấu trúc phân tử, Nhà xuất bản giáo dục.

[10]. Trần Tứ Hiếu (2002), Hóa học phân tích, Nhà xuất bản Đại học quốc

.FA

gia, Hà Nội.

[11]. Lê Văn Nhân, Phan Bảo An (1995), “Cây điều nhuộm”, Khoa học phổ

W W

W

thông, (199), tr. 10-13.

[12]. Nguyễn Thị Thu Phƣơng (2007), Nghiên cứu chiết tách chất màu từ hạt điều nhuộm ở Tam Kỳ - Qu ng Nam bằng dung môi hữu cơ, Luận văn tốt nghiệp đại học, Đại học sƣ phạm Đà Nẵng.

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

[13]. Hồ Viết Quý (2000), Phân tích hóa lý, Nhà xuất bản giáo dục.

ON

77

NH

[14]. Hồ Viết Quý (1999), Các phương pháp phân tích quang học trong hóa học, NXB Đại học quốc gia Hà Nội.

UY

[15]. Võ Kim Thành (2008), Giáo trình thực hành hóa hữu cơ, Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm, Đại học Đà Nẵng. Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm, Đại học Đà Nẵng.

M

Tiếng Anh

.Q

[16]. Khoa Hóa -Tổ Hóa vô cơ (2008), Giáo trình thí nghiệm hóa vô cơ,

AY KE

[17].Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives (2006), Combined compendium of food additive specifications, Food and agriculture organization of the united nations, Rome, Vol.4. Internet

/D

[18].https://www.google.com.vn/webhp?source=search_app#hl=vi&gs_nf=1

M

&cp=7&gs_id=1k&xhr=t&q=annatto&pf=p&sclient=psyab&oq=annatto&aq=0&aqi=g1&aql=&gs_l=&pbx=1&bav=on.2,or.r_gc.

.C O

r_pw.r_cp.r_qf.,cf.osb&fp=fc4a0992c3bfe085&biw=1366&bih=643 (ngày truy cập 15/04/2012)

OK

[19]. http://wwwchem.uwimona.edu.jm:1104/lectures/annatto.html (ngày truy

W W

W

.FA

CE

BO

cập 10/04/2012)

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


Nghiên cứu phương pháp chiết tách phẩm màu annatto từ hạt điều nhuộm bằng dung môi vô cơ