NGHIÊN CỨU ĐIỀU KIỆN TỐI ƯU CHIẾT TÁCH ANTHOCYANIN TỪ BẮP CẢI TÍM VÀ ỨNG DỤNG LÀ CHẤT CHỈ THỊ MÀU

LUẬN VĂN SIÊU CẤP CHANNEL Chất chỉ thị màu Anthocyanin biến đổi màu dung dịch theo pH. So với các chất chỉ thị khác thì không có sự chênh lệch đáng kể nên có thể ứng dụng làm chất chỉ thị màu trong chuẩn độ axit – bazo.

Kết luận được, giấy đo pH sản xuất từ Anthocyanin chiết từ bắp cải tím có thể dùng đo pH thay thế các loại giấy pH khác.

vectorstock.com/1593604

Ths Nguyễn Thanh Tú eBook Collection DẠY KÈM QUY NHƠN DISSERTATION PHÁT TRIỂN NỘI DUNG

NGHIÊN CỨU ĐIỀU KIỆN TỐI ƯU CHIẾT TÁCH ANTHOCYANIN TỪ BẮP CẢI TÍM VÀ ỨNG DỤNG LÀ CHẤT CHỈ THỊ MÀU TRONG CHUẨN ĐỘ AXIT – BAZO, SẢN XUẤT GIẤY ĐO pH (2018) PDF VERSION | 2018 EDITION ORDER NOW / CHUYỂN GIAO QUA EMAIL TAILIEUCHUANTHAMKHAO@GMAIL.COM Tài liệu chuẩn tham khảo Phát triển kênh bởi Ths Nguyễn Thanh Tú Đơn vị tài trợ / phát hành / chia sẻ học thuật : Nguyen Thanh Tu Group Hỗ trợ trực tuyến Fb www.facebook.com/DayKemQuyNhon Mobi/Zalo 0905779594

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HÓA

BÁO CÁO KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ĐIỀU KIỆN TỐI ƯU CHIẾT TÁCH ANTHOCYANIN TỪ BẮP CẢI TÍM VÀ ỨNG DỤNG LÀ CHẤT CHỈ THỊ MÀU TRONG CHUẨN ĐỘ AXIT – BAZO, SẢN XUẤT GIẤY ĐO pH

Giáo viên hướng dẫn

: PGS.TS Lê Tự Hải

Sinh viên thực hiện

: Đặng Thị Ngọc Thủy

Lớp

: 14CHP Đà Nẵng, tháng 4 năm 2018

1

LỜI CẢM ƠN Khóa luận tốt nghiệp là cơ hội để mỗi sinh viên tổng kết, vận dụng những kiến thức đã học vào thực tế, đồng thời cũng giúp sinh viên phát huy tính sáng tạo, học cách tự tìm ra điểm mạnh bản thân, cách tự lên kế hoạch làm việc, cách giải quyết các vấn đề phát sinh và hoàn thành các mục tiêu đã đặt ra.

Trong suốt thời gian thực hiện bài báo cáo khóa luận tốt nghiệp với đề tài: “Nghiên cứu điều kiện tối ưu chiết tách Anthocyanin từ bắp cải tím và ứng dụng làm chất chỉ thị màu trong chuẩn độ axit – bazo, sản xuất giấy đo pH” từ giai đoạn tìm đề tài, lên kế hoạch làm việc, đến việc tiến hành và hoàn thành báo cáo tôi đã làm không ít thí nghiệm thực nghiệm và gặp rất nhiều khó khăn mà bản thân không thể giải quyết được nhưng nhờ sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Lê Tự Hải cùng sự giúp đỡ, chỉ bảo, tạo điều kiện của các thầy cô giáo giảng dạy cũng như các thầy cô giáo phụ trách các phòng thí nghiệm tôi đã hoàn thành bài báo cáo và đạt được kết quả như mong muốn. Nhân đây tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến thầy giáo hướng dẫn Lê Tự Hải, cô Giang Thị Kim Liên giảng dạy môn Xử lý số liệu và quy hoạch thực nghiệm, cô Phạm Thị Hà giảng dạy môn Phân tích định lượng và các thầy cô giáo phụ trách phòng thí nghiệm: cô Lê Thị Tuyết Anh, thầy Đoàn Văn Dương, thầy Nguyễn Văn Din. Một lần nữa xin chân thành cảm ơn quý thầy cô.

Tuy đã có nhiều cố gắng song không tránh khỏi các sai sót, rất mong nhận được sự giúp đỡ góp ý của quý thầy cô trong hội đồng phản biện.

Xin chân thành cảm ơn Đà Nẵng, ngày 21 tháng 4 năm 2018 Sinh viên Đặng Thị Ngọc Thủy

2

MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ..................................................................................................................1 MỞ ĐẦU ...........................................................................................................................1 1. Giới thiệu về vấn đề nghiên cứu...............................................................................1 2. Mục tiêu của đề tài ....................................................................................................1 3. Tính cấp thiết của đề tài .............................................................................................1 CHƯƠNG 1 ......................................................................................................................3 TỔNG QUAN TÀI LIỆU ................................................................................................3 1.1. Tổng quan một số chất chỉ thị đang được sử dụng trong chuẩn độ axit - bazơ ..3 1.1.1.Phenolphtalein.........................................................................................................3 1.1.2.Metyl da cam ...........................................................................................................4 1.1.3.Metyl đỏ ...................................................................................................................5 1.2. Tổng quan về Anthocyanin và tính hình nghiên cứu Anthocyanin......................6 1.2.1.Tổng quan về Anthocyanin ....................................................................................6 1.2.2.Tình hình chiết tách Anthocyanin từ thiên nhiên ..............................................10 CHƯƠNG 2.NGUYÊN LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 14 2.1. Nguyên liệu nghiên cứu ..........................................................................................14 2.2. Dụng cụ, hóa chất ....................................................................................................14 2.3. Nội dung nghiên cứu ...............................................................................................15

3

2.3.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố đến quá trình chiết tách Anthocyanin từ bắp cải tím ..........................................................................................15 2.3.3.Chiết tách Anthocyanin ở điều kiện tối ưu.........................................................16 2.3.4.Ứng dụng Anthocyanin làm chất chỉ thị màu trong chuẩn độ axit – bazo, so sánh với các chất chỉ thị khác .......................................................................................16 2.3.5.Xác định khoảng đổi màu, bước nhảy chuẩn độ của anthocyanin ..................16 2.3.6.Lập bảng màu dung dịch thay đổi theo pH ........................................................16 2.3.7.Tìm điều kiện tối ưu sản xuất giấy đo pH từ Anothocyanin.............................18 2.4. Phương pháp nghiên cứu........................................................................................19 2.4.1.Phương pháp thu thập thông tin .........................................................................19 2.4.2.Phương pháp kế thừa ...........................................................................................19 2.4.3.Phương pháp chuyên gia ......................................................................................19 2.4.4.Phương pháp lấy mẫu ngoài hiện trường ...........................................................19 2.4.5.Phương pháp xử lý số liệu ....................................................................................20 CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .....................................................................20 3.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố đến quá trình chiết tách Anthocyanin từ bắp cải tím..................................................................................................................20 3.2. Bài toán tối ưu .........................................................................................................24 3.3. Chiết tách Anthocyanin ở điều kiện tối ưu. ..........................................................30 3.5. Xác định khoảng đổi màu, bước nhảy chuẩn độ của anthocyanin. ....................33 3.7. Tìm điều kiện tối ưu sản xuất giấy đo pH từ Anothocyanin ...............................35 KẾT LUẬN.....................................................................................................................47

4

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1. 1. Sự thay đổi màu của phenolphthalein .................................................................. 4 Bảng 1.2. Sự thay đổi màu của metyl da cam theo pH.......................................................... 5 Bảng 1.3. Sự thay đổi màu theo pH của metyl đỏ .................................................................. 6 Bảng 1. 4. Các anthocyanidin của anthocyanin khác nhau là do các gốc R khác nhau ..... 7 Bảng 1. 5. Thông tin dinh dưỡng có trong 100g bắp cải tím. ........................................10 Bảng 2. 1. Nhật ký lấy mẫu .................................................................................................... 18 Bảng 3. 1. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/dung môi ......................21 Bảng 3.2. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian chiết. ............................................... 22 Bảng 3.3. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi. ............................................... 23 Bảng 3.4. Ma trận thực nghiệm ............................................................................................. 25 Bảng 3.5. Ma trận trực giao cấp I ......................................................................................... 26 Bảng 3.6. Các hệ số phương trình hồi quy ........................................................................... 27 Bảng 3.7. Kết quả thí nghiệm tại tâm phương án. ............................................................... 27 Bảng 3.8. Kết quả tính hệ số tj ............................................................................................... 28 Bảng 3.9. Kết quả tính YL ...................................................................................................... 28 Bảng 3.10. Kết quả tính  j, j.bj.......................................................................................... 29 Bảng 3.11. Kết quả tính bước chuyển động và làm tròn. .................................................... 30 Bảng 3.12. Kết quả tối ưu....................................................................................................... 30 Bảng 3. 13. So sánh khả năng chỉ thị của anthocyanin và các chất chỉ thị khác .............. 32 Bảng 3.14. Kết quả xác định b ước nhảy chuẩn độ của anthocyanin ................................ 33 Bảng 3. 15. Bảng màu giấy đo pH sản xuất từ Anthocyanin .............................................. 41 5

Bảng 3. 16. Nhật ký lấy mẫu .................................................................................................. 42 Bảng 3. 17. Kết quả đo pH các mẫu nước ............................................................................ 45

DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1. 1. Công thức phân tử của phenolphtalein ......................................................................... 3 Hình 1. 2. Cơ chế đổi màu của phenolphthalein............................................................................ 4 Hình 1. 3. Công thức phân tử của metyl da cam ........................................................................... 4 Hình 1. 4. Metyl da cam ............................................................................................................ 4 Hình 1. 5. Cơ chế đổi màu của Metyl da cam ............................................................................... 5 Hình 1. 6. Công thức phân tử của metyl đỏ .................................................................................. 5 Hình 1. 7. Metyl đỏ .................................................................................................................. 6 Hình 1. 8. Cơ chế thay đổi màu của chỉ thị Metyl đỏ ..................................................................... 6 Hình 1. 9. Cấu trúc cơ bản của anthocyanidin của anthocyanin ...................................................... 7 Hình 1. 10. Bắp cải tím ........................................................................................................... 12 Hình 3. 1.Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/dung môi…………………………….21 Hình 3. 2. Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của thời gian chiết ....................................................... 22 Hình 3. 3. Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi ....................................................... 24 Hình 3. 4. Ảnh hưởng của pH môi trường đến λmax ................................................................... 25 Hình 3. 5. Quy trình chiết tách Anthocyanin từ bắp cải tím .......................................................... 31 Hình 3. 6. Dung dịch Anthocyanin chiết tách ở điều kiện tối ưu ................................................... 31 Hình 3. 7. Hình Trước và sau khi chuẩn độ ................................................................................ 32

6

Hình 3. 8. Bước nhảy chuẩn độ của anthocyanin ........................................................................ 34 Hình 3. 9. Bảng màu dung dịch thay đổi theo pH từ 1 đến 12 ....................................................... 35 Hình 3. 10. So sánh màu của giấy pH ngâm trong dung dịch Anthocyanin ở các nồng độ khác nhau. 36 Hình 3. 11. So sánh màu giấy đo pH ngâm trong Anthocyanin ở các thời gian khác nhau ................ 38 Hình 3. 12. So sánh màu giấy đo pH từ Anthocyain ở các thời gian ngâm trong mẫu khác nhau ....... 39 Hình 3. 13. Giấy đo pH sản xuất từ Anthocyanin ở điều kiện tối ưu .............................................. 40 Hình 3. 14. Bảng màu giấy đo pH sản xuất từ Anthocyanin ......................................................... 41 Hình 3. 15. Mẫu nước lấy ở Hồ Hàm Nghi ................................................................................ 43 Hình 3. 16. Mẫu nước lấy ở Hồ Công viên 29-3 ......................................................................... 43 Hình 3. 17. Mẫu nước lấy ở Cuối nguồn sông Phú Lộc ............................................................... 43 Hình 3. 18. Mẫu nước lấy ở Sông Cu Đê ................................................................................... 44 Hình 3. 19. Mẫu nước lấy ở Hồ Hòa Khánh ............................................................................... 44 Hình 3. 20. Mẫu nước lấy ở Hồ Sen ĐH Sư phạm ...................................................................... 45 Hình 3. 21. Kết quả đo pH các mẫu nước .................................................................................. 45

7

MỞ ĐẦU 1. Giới thiệu về vấn đề nghiên cứu Trong hóa học và đặc biệt là trong hóa phân tích, phản ứng chuẩn độ axit – bazo là phản ứng vô cùng quan trọng. Vì từ phản ứng chuẩn độ này không chỉ xác định được tính axit hay bazo của môi trường, nồng độ H+ mà còn có thể tính được pH của môi trường – yếu tố ảnh hưởng lớn nhất đến điều kiện xảy ra phản ứng. Bên cạnh đó trước khi làm bất cứ phản ứng phân tích nào thì việc xác định pH môi trường của mẫu luôn cần được xếp lên hàng đầu. Nhu cầu về phản ứng chuẩn độ cũng như xác định pH môi trường càng cao thì kéo theo nhu cầu về các chất chỉ thị màu và dụng cụ đo pH càng cao.

Tuy nhiên hiện nay các chất chỉ thị được dùng trong phòng thí nghiệm như phenolphtalein, metyl da cam, metyl đỏ đều là các hóa chất khó điều chế, độc hại và có giá thành cao; còn giấy đo pH thì luôn trong tình trạng thiếu hụt do nhu cầu quá lớn, chưa thể đáp ứng kịp thời. Trong phòng thí nghiệm, để đảm bảo các yêu cầu an toàn tiết kiệm, thì đòi hỏi một hóa chất dùng làm chỉ thị trong chuần độ axit – bazo cũng như dụng cụ pH nhanh, chính xác, giá thành thấp, dễ điều chế là rất quan trọng, chính vì vậy, trong bài khóa luận tốt nghiệp “Nghiên cứu điều kiện tối ưu chiết tách Anthocyanin từ bắp cải tím và ứng dụng làm chất chỉ thị màu trong chuẩn độ axit – bazo, sản xuất giấy đo pH” tôi xin phép được trình bày quá trình nghiên cứu dẫn đến kết luận đề xuất một chất chỉ thị như thế nhằm đáp ứng nhu cầu nghiên cứu và học tập của sinh viên nghiên cứu khoa học, làm khóa luận tốt nghiệp nói riêng và hy vọng sẽ hữu ích cho tất cả các bạn sinh viên khoa Hóa nói chung.

2. Mục tiêu của đề tài - Tìm điều kiện tối ưu chiết tách anthocyanin từ bắp cải tím.

- Chiết tách bắp cải tìm trên điều kiện tối ưu.

- Ứng dụng là chất chỉ thị màu trong chuẩn độ axit – bazo.

- Sản xuất giấy đo pH từ Anthocyanin.

3. Tính cấp thiết của đề tài - Qua quá trình học tập, quan sát và thu thập thông tin tôi nhận thấy có rất nhiều nhóm sinh viên học tập cũng như nghiên cứu tại các phòng thí nghiệm của khoa Hóa 1

bên cạnh sự giúp đỡ từ nhà trường thì trong nhiều trường hợp các bạn phải tự chuẩn bị hoặc tự mua hóa chất mà mình cần dùng. Là một trong những phản ứng chuẩn độ quan trọng và phổ biến trong hoá học, đặc biệt là hóa phân tích, phản ứng chuẩn độ axit – bazo, được rất nhiều sinh viên sử dụng, dẫn đến việc thiếu hóa chất chỉ thị là điều tất yếu. Bên cạnh đó, việc thử pH môi trường cũng là điều được nhiều bạn quan tâm trong các bài học cũng như trong các bài nghiên cứu, tuy nhiên số lượng giấy pH là có hạn, các bạn phải dùng rất tiết kiệm hoặc phải tự mua.

- Nhờ việc tìm tòi, học hỏi những điều mới mà sách vở trên trường không thể truyền tải hết, tôi nhận thấy việc chế tạo chất chỉ thị từ các thành phần thiên nhiên đang rất được chú tâm nghiên cứu trên thế giới cũng như ở Việt Nam. - Từ hai quan điểm trên tôi muốn nghiên cứu, tìm ra một chất chỉ thị từ thành phần thiên nhiên dễ tìm, giá thành thấp, phù hợp với tình hình thực tế của khoa Hóa và 1 loại giấy đo pH rẻ, dễ sản xuất nên qua rất nhiều thí nghiệm thực nghiệm tôi đã viết nên bài báo cáo này, rất mong nhận được sự góp ý và giúp đỡ từ quý thầy cô giáo.

2

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1. Tổng quan một số chất chỉ thị đang được sử dụng trong chuẩn độ axit - bazơ 1.1.1. Phenolphtalein Phenolphtalein là một hợp chất hóa học với công thức C20H14O4 .

Phenolphtalein thường được sử dụng trong chuẩn độ, nó chuyển sang không màu trong các dung dịch có tính axit và màu hồng trong các dung dịch bazơ (pH = 8 -10).

Cơ chế đổi màu của phenolphtalein : Phenolphtalein có khoảng chuyển màu từ pH = 8 (không màu) đến pH = 9,8 (màu tím hồng).

Hình 1. 1. Công thức phân tử của phenolphtalein

Dạng lacton: không màu

Dạng B: Muối, không màu

(pH < 8)

(pH = 8)

Dạng C: Quinon , màu hồng

Dạng D: Cacbinol, không màu 3

(pH = 8-12)

(pH > 13,5)

Hình 1. 2. Cơ chế đổi màu của phenolphthalein

Bảng 1. 1. Sự thay đổi màu của phenolphthalein

Độ pH

pH < 8

Phenolphtalein

Không màu

pH = 8-12

pH > 13,5 Không màu

1.1.2. Metyl da cam Metyl da cam là một chất bột tinh thể màu da cam, không tan trong dung môi hữu cơ, khó tan trong nước nguội, nhưng dễ tan trong nước nóng. Dung dịch trong nước dùng làm chỉ thị chuẩn độ axit - bazơ; có màu hồng trong môi trường axit, vàng da cam trong môi trường kiềm; khoảng pH chuyển màu: 3,1 - 4,4. Metyl da cam chất hữu cơ có tính chất lưỡng tính.

Hình 1. 3. Công thức phân tử của metyl da cam

Công thức: C14H14N3NaO3S Khối lượng phân tử: 327,33 g/mol Mật độ: 1,28 g/cm³

Hình 1. 4. Metyl da cam

Cơ chế đổi màu của Metyl da cam 4

Màu vàng da cam

H+hay OH-

Màu đỏ Hình 1. 5. Cơ chế đổi màu của Metyl da cam

Bảng 1.2. Sự thay đổi màu của metyl da cam theo pH Độ pH

Dưới 3.1

Trên 4.4

Metyl da cam 1.1.3. Metyl đỏ Methyl đỏ là một chất nhuộm azo, có dạng tinh thể màu đỏ, một chỉ thị pH; nó có màu đỏ ở độ pH dưới 4,4, vàng có pH trên 6,2. Methyl đỏ còn được gọi là (2- (N, Ndimetyl-4-aminophenyl) axit azobenzenecarboxylic), là một thuốc nhuộm chỉ số chuyển màu đỏ thành dung dịch axit.

Công thức C15H15N3O2 Mật độ: 791 kg/m³.

Hình 1. 6. Công thức phân tử của metyl đỏ

5

Hình 1. 7. Metyl đỏ

Cơ chế đổi màu Methyl đỏ: giống như cơ chế đổi màu của metyl da cam, sự thay đổi môi trường pH làm thay đổi cấu trúc từ dạng hydrazine sang dạng quinone làm thay đổi màu dung dịch.

Hình 1. 8. Cơ chế thay đổi màu của chỉ thị Metyl đỏ

Bảng 1.3. Sự thay đổi màu theo pH của metyl đỏ Độ pH

>6

< 4.4

Metyl đỏ

1.2. Tổng quan về Anthocyanin và tính hình nghiên cứu Anthocyanin 1.2.1. Tổng quan về Anthocyanin 1.2.1.1.

Tên gọi, cấu tạo

Anthocyanin là hợp chất gồm có gốc aglycon có màu (được gọi là anthocyanidin hay anthocyanidol) kết hợp với các glucoside có gốc đường glucose, galactose… Anthocyanin hòa tan trong nước còn anthocyanidin thì không tan trong nước. Anthocyanin tham gia vào việc tạo nên đa sắc màu cho hoa quả. Đồng thời cùng với chất tạo màu khác như clorophin, carotenoid để tạo cho hoa quả có cường độ màu khác nhau tùy thuộc vào hàm lượng và số đồng phân của chúng.

6

Hình 1. 9. Cấu trúc cơ bản của anthocyanidin của anthocyanin

Các anthocyanidin của anthocyanin khác nhau là do các gốc R khác nhau.

Bảng 1. 4. Các anthocyanidin của anthocyanin khác nhau là do các gốc R khác nhau

Anthocyanidin

R3'

R4'

R5'

R3

R5

R6

R7

Arantinidin

-H

-OH

-H

-OH

-OH

-OH

-OH

Cyanidin

- OH

-OH

-H

-OH

-OH

-H

-OH

Delphinidin

- OH

-OH

-OH

-OH

-OH

-H

-OH

Europhinidin

-OCH3

-OH

-OH

-OH

-OCH3

-H

-OH

Luteolinidin

-OH

-OH

-H

-H

-OH

-H

-OH

Perlagonidin

-H

-OH

-H

-OH

-OH

-H

-OH

Mavildin

- OCH3

-OH

-OCH3

-OH

-OH

-H

-OH

Peonidin

-OCH3

-OH

-H

-OH

-OH

-H

-OH

Petunidin

-OH

-OH

-OCH3

-OH

-OH

-H

-OH

Rosinidin

OCH3

-OH

-H

-OH

-OH

-H

- OCH3

1.2.1.2. Tính chất vật lý Anthocyanin tinh khiết ở dạng tinh thể hoặc vô định hình là hợp chất khá phân cực nên tan tốt trong dung môi phân cực. Ngoài tác dụng là chất màu thiên nhiên được sử dụng khá an toàn trong thực phẩm, tạo ra nhiều màu sắc hấp dẫn cho mỗi sản phẩm, anthocyanin còn là hợp chất có nhiều hoạt tính sinh học quí như:khả năng chống oxy hóa cao nên được sử dụng để chống lão hóa, hoặc chống oxy hóa các sản phẩm thực phẩm, hạn chế sự suy giảm sức đề kháng; có tác dụng làm bền thành

7

mạch, chống viêm, hạn chế sự phát triển của các tế bào ung thư; tác dụng chống các tia phóng xạ.

- Những đặc tính quí báu của anthocyanin mà các chất màu hóa học, các chất màu khác hình thành trong quá trình gia công kỹ thuật không có được đã mở ra một hướng nghiên cứu ứng dụng hợp chất màu anthocyanin lấy từ thiên nhiên vào trong đời sống hàng ngày, đặc biệt trong công nghệ chế biến thực phẩm..

-Trong rau quả hàm lượng Anthocyanin liên quan đến độ đậm của màu sắc quả, quả càng đậm thì hàm lượng anthocyanin càng cao. Anthocyanin trong thực vật không phải là một chất thuần nhất mà là một hỗn hợp.

1.2.1.3. Tính chất đổi màu theo pH - Màu sắc của anthocyanin luôn thay đổi phụ thuộc vào pH, các chất màu có mặt và nhiều yếu tố khác, tuy nhiên màu sắc của anthocyanin thay đổi mạnh nhất phụ thuộc vào pH môi trường. Thông thường khi pH < 7 các anthocyanin có màu đỏ, khi pH > 7 thì có màu xanh. Ở pH = 1 các anthocyanin thường ở dạng muối oxonium màu cam đến đỏ, ở pH = 4  5 chúng có thể chuyển về dạng bazơ cacbinol hay bazơ chalcon không màu, ở pH = 7  8 lại về dạng bazơ quinoidal anhydro màu xanh. Anthocyanin có bước sóng hấp thụ trong miền nhìn thấy, khả năng hấp thụ cực đại tại bước sóng 510540nm. Độ hấp thụ là yếu tố liên quan mật thiết đến màu sắc của các anthocyanin chúng phụ thuộc vào pH của dung dịch, nồng độ anthocyanin: thường pH thuộc vùng acid mạnh có độ hấp thụ lớn, nồng độ anthocyanin càng lớn độ hấp thụ càng mạnh.

1.2.1.4. Tính chất dược liệu của anthocyanin -Trong y học tác dụng của Anthocyanin rất đa dạng nên được ứng dụng rộng rãi: do khả năng làm giảm tính thấm thành mạch và thành tế bào nên được sử dụng trong trường hợp chảy máu, hoặc có nguy cơ chảy máu; do có khả năng chống oxy hóa nên được sử dụng để chống lão hóa, hạn chế sự giảm sức đề kháng do sự suy giảm của hệ thống miễn dịch. Nhờ có tác dụng chống tia phóng xạ nên có thể hỗ trợ cho cơ thể sống trong môi trường có những bức xạ điện từ. Với nhiều đặc tính 8

quý báu anthocyanin còn được dùng để chống dị ứng, viêm loét do nguyên nhân nội sinh hay ngoại sinh, kháng nhiều vi khuẩn khó tiêu diệt. Tăng chức năng chống độc của gan, ngăn ngừa gan nhiễm mỡ và hoại tử mô gan. Điều hòa lượng cholesterol trong máu, tránh nguy cơ tắc nghẽn, xơ vữa động mạch, phục hồi trương lực của tim, điều hòa nhịp tim và huyết áp, điều hòa chuyển hóa canxi.

Anthocyanin là các hợp chất glycosid có khả năng dập tắt các gốc tự do như: -OH, ROO - ..., các gốc này sinh ra trong tế bào, gây các ảnh hưởng nguy hại như biến dị, hủy hoại tế bào, ung thư, Anthocyanin đưa các chất chống oxy hóa như flavonoid vào cơ thể để bảo vệ tế bào, giúp ngăn ngừa các nguy cơ như xơ vữa động mạch, tai biến mạch máu, lão hóa tổn thương do bức xạ, thoái hóa gan... Các dẫn xuất anthocyanin tạo được phản ứng với các ion kim loại mà chính các ion kim loại này là xúc tác cho nhiều phản ứng oxy hóa. Các dẫn xuất anthocyanin có tác dụng tái tạo tế bào võng mạc và giúp tăng thị lực vào ban đêm. Vì vậy anthocyanin được dùng chủ yếu để đề phòng những biến cố của xơ vữa động mạch, điều trị các trường hợp suy yếu tĩnh mạch, những trường hợp xuất huyết như chảy máu cam, ho ra máu, tử cung xuất huyết...

-Ngoài ra anthocyanin còn có thể có nhiều ứng dụng khác do các phản ứng đa dạng của chúng trong các enzyme và quá trình trao đổi chất khác nhau chính vì vậy việc quan tâm đến thực phẩm giàu anthocyanin ngày càng được tăng cường vì nó có lợi cho sức khỏe con người.

-Qua kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến màu antho của nhiều tác giả nhận thấy rằng: sự thay đổi màu của antho rất rõ rệt (từ đỏ sang xanh) khi chuyển từ môi trường acid sang môi trường base. Để đánh giá khả năng ứng dụng làm chất chỉ thị acid-base của chất màu antho, người ta đã tiến hành xác định khoảng đổi màu của antho, độ chính xác của phép đo và ứng dụng chế tạo giấy chỉ thị phát hiện nhanh pH môi trường mục đích cuối cùng là muốn đưa ra thị trường loại giấy chỉ thị an toàn, phát hiện nhanh môi trường của các sản phẩm thực phẩm và dùng anthocyanin làm chất chỉ thị áp dụng cho các trường phổ thông, là chất chỉ thị an toàn.

Những đặc tính quí báu của anthocyanin đã mở ra một hướng nghiên cứu ứng dụng hợp chất màu anthocyanin lấy từ thiên nhiên vào trong đời sống hàng ngày, đặc 9

biệt trong lĩnh vực hóa học xanh. Điều đó hoàn toàn phù hợp với xu hướng hiện nay của các nước trên thế giới là nghiên cứu khai thác chất thiên nhiên để phát triển hóa học một cách bền vững, có tính an toàn cao cho người sử dụng, giảm thiểu và ngăn ngừa ô nhiễm tại nguồn của các chất hóa học nguy hại. Ứng dụng của Anthocyain rất rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Hiện nay, quá trình chiết tách Anthocyanin đã được nghiên cứu nhiều trên nhiều loại nguyên liệu hoa củ quả khác nhau như hoa dâm bụt, quả sim, lá rau dền, lá tía tô, gạo đỏ … với nhiều đề tài nghiên cứu ứng dụng khác nhau. Trong hóa phân tích, Anthocyanin được nghiên cứu ứng dụng làm chất chỉ thị môi trường, chất chỉ thị nhanh, phẩm nhuộm, sản xuất bộ test nhanh kiểm tra độ nguy hại của hàn the trong thực phẩm…

1.2.2. Tình hình chiết tách Anthocyanin từ thiên nhiên Anthocyanin phân bố rộng rãi trong tự nhiên, có mặt trong 27 họ thực vật, trong hầu hết các thực vật bậc cao, thường tạo ra các màu đỏ, tím, xanh thẫm ở nhiều loại rau, hoa, quả như hoa dâm bụt, rễ củ cải đỏ, lá tía tô, dâu tây và bắp cải tím…

Anthocyanin tích lũy chủ yếu ở trong tế bào biểu bì và hạ biểu bì thực vật, tập trung trong không bào hoặc các túi gọi là anthocyanoplast. Nhìn chung, hàm lượng anthocyanin trong phần lớn rau quả dao động từ 0,1 đến 1,11% hàm lượng chất khô.

Thực vật chứa anthocyanin cũng đồng thời chứa flavonoid.

Hiện nay, việc chiết tách Anthocyanin được nghiên cứu sử dụng nhiều phương pháp lý hóa sinh khác nhau: trích ly , trích ly kết hợp với cô quay chân không, thu nhận anthocyanin bằng phương pháp nuôi cấy tế bào bắp cải tím, . Tuy nhiên các phương pháp trên chưa đưa ra thống nhất được điều kiện chiết tách tối ưu, vẫn còn mâu thuẫn về phương pháp tiếp cận nghiên cứu.

1.3.

Tổng quan về bắp cải tím - Bắp cải tím (Brassica oleracea var capitata ruba) xuất xứ từ Địa Trung Hải, hiện nay được trồng rộng rãi khắp thế giới, thích hợp với khí hậu ôn đới.

- Thông tin dinh dưỡng của bắp cải được trình bày ở Bảng 1.5 Bảng 1. 5. Thông tin dinh dưỡng có trong 100g bắp cải tím.

10

Giá trị dinh dưỡng

100g

Vitamin A

0,116

Calo (kcal)

31

Canxi

45mg

Lipid

0,2g

Vitamin D

0IU

Cholesteron

0mg

Vitamin B12

0μg

Natri

27mg

Vitamin C

57g

Kali

243mg

Sắt

0,8mg

Cacbonhydrat

7g

Vitamin B6

0,2mg

Chất xơ

2,1g

Magie

16mg

Đường

3,8g

Protein

1,4g

- Sở dĩ bắp cải có màu tím là do có chứa lượng đáng kể anthocyanin. Bắp cải màu tím đậm rất giàu anthocyanin polyphenols (chất chống oxy hóa, các tính năng kháng viêm khác nhau), bổ dưỡng hơn so với bắp cải xanh. Một số nghiên cứu cho rằng, anthocyanin có thể giúp giảm nguy cơ tim mạch, tiểu đường và một số bệnh ung thư. Tại Việt Nam bắp cải tím được trồng nhiều ở Đà Lạt. Bằng phương pháp tối ưu hoá thực nghiệm trong quá trình chiết tách, đã xác định được hàm lượng antho trong bắp cải tím Đà Lạt chiếm khoảng 1,110%. Sắc tố chính được chiết xuất từ bắp cải tím đó là cyanidin 3,5-diglucoside của hệ màu antho và có màu sắc thay đổi rõ rệt theo pH môi trường. Trong môi trường acid nó có màu đỏ bền và khi môi trường chuyển sang base màu của nó chuyển sang xanh và ổn định trong thời gian dài. Đây là đặc tính rất khác so với các antho của một số nguyên liệu khác (màu thay đổi liên tục tại pH base) như lá tía tô, quả dâu, ...

1.4.

Thực trạng phân bố, thu hoạch bắp cải tại nước ta Bắp cải tím được trồng trong vụ đông xuân ở các tỉnh phía bắc, miền trung và

Tây Nguyên. Cải bắp thuộc nhóm rau có nguồn gốc ôn đới, nhiệt độ xuân hóa (nhiệt độ cần thiết để phân hoá mầm hoa) là 1-10 °C trong khoảng 15-30 ngày tùy thời gian sinh trưởng của giống.

1.4.1. Thời vụ Ở các tỉnh phía bắc có 3 vụ trồng bắp cải chủ yếu : 11

- Vụ sớm: gieo cuối tháng 7 đầu tháng 8, trồng cuối tháng 8 và tháng 9 để thu hoạch vào tháng 11, tháng 12.

- Vụ chính: gieo tháng 9-10, trồng giữa tháng 10 đến hết tháng 11 để thu hoạch vào tháng 1-2 năm sau.

Hình 1. 10. Bắp cải tím

- Vụ muộn: gieo tháng 11, trồng vào giữa tháng 12 để thu hoạch vào tháng 2- 3 năm sau. Ở Tây nguyên, có thể gieo vụ 9-10 và vụ tháng 11 1.4.2. Thời gian thu hoạch : Sau khi trồng 90-110 ngày là có thể thu hoạch. Thu khi bắp đã cuốn chắc, chặt, mặt bắp mịn, lá xếp phẳng và căng, gốc chuyển sang màu trắng đục hay trắng sữa, đủ tuổi sinh trưởng để đạt chất lượng tốt nhất. Thu hoạch vào lúc sáng sớm hoặc buổi chiều.

1.4.3. Công dụng của bắp cải tím 1.4.3.1.

Ngăn ngừa ung thư

Bắp cải tím có màu sắc bắt mắt là do chứa một lượng lớn chất chống oxy hóa. Ăn bắp cải tím giúp cơ thể chống lại các phân tử gốc tự do (free radicals) - nguyên nhân gây ra sự tổn hại tế bào dẫn đến ung thư.

1.4.3.2.

Giảm cân

Một phần quan trọng trong kế hoạch giảm cân hoàn hảo là tăng cường ăn các loại hoa quả và rau xanh.

Bạn nên thêm bắp cải tím vào khẩu phần ăn bởi loại rau này tạo cảm giác no.

Bắp cải tím chứa rất ít calo nhưng nhiều vitamin và khoáng chất.

1.4.3.3.

Mắt sáng 12

Có rất nhiều dưỡng chất trong bắp cải tím nhưng đáng kể nhất chính là vitamin A. Loại vitamin này rất tốt cho mắt. Thực chất chúng là chất chống oxy hóa có khả năng bảo vệ giác mạc và võng mạc, giúp mắt khỏe mạnh với tầm nhìn tốt.

1.4.3.4.

Tăng cường hệ miễn dịch

Một trong những cách dễ dàng nhất để tăng cường hệ miễn dịch là ăn bắp cải tím bởi thực phẩm này chứa rất nhiều vitamin C. Không những thế, ăn bắp cải tím khi bị cảm lạnh hay ho giúp cải thiện tình trạng rất nhiều.

1.4.3.5.

Ngăn ngừa loãng xương

Loãng xương luôn là vấn đề mà số đông người Việt Nam phải đối mặt. Bắp cải tím chứa các khoáng chất canxi, magie và mangan giúp xương khỏe mạnh.

1.4.3.6.

Cải thiện bệnh viêm loét dạ dày

Để cải thiện tình trạng của dạ dày, hãy ăn bắp cải tím thường xuyên. Chúng có chứa glutamine - một loại axit nổi tiếng hiệu quả trong việc giảm đau và giảm sưng tấy dạ dày.

13

CHƯƠNG 2

NGUYÊN LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Nguyên liệu nghiên cứu Bắp cải tím mua ở chợ Hòa Khánh và chợ Cồn, Đà Nẵng.

2.2. Dụng cụ, hóa chất 2.2.1. Dụng cụ - Cốc thủy tinh 500ml - Ống đong.

- Đũa thủy tinh.

- Máy xay sinh tố.

- Máy lọc chân không.

- Bình định mức 500ml.

- Máy đo quang phổ hấp thụ UV – Vis. - Cốc thủy tinh 500ml.

- Pipet 10ml.

-Bình tam giác.

-Buret 15ml.

-Giấy lọc -Tủ sấy -Cân phân tích -Giấy lọc cắt thành dải 1x4 cm 2.2.2. Hóa chất - Etanol.

- Nước cất.

- Dung dịch chuẩn HCl 0,1N. - Dung dịch đem chuẩn NaOH. - Phenolphtalein.

- Metyl đỏ.

- Metyl da cam.

- Anthocyanin chiết từ bắp cải tím.

- Dung dịch HCl 0,1N. 14

- Amoniac 5%.

2.3.

Nội dung nghiên cứu

2.3.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố đến quá trình chiết tách Anthocyanin từ bắp cải tím Dựa vào tài liệu tham khảo, thực hiện các thí nghiệm thăm dò để chọn các yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến quá trình chiết tách anthocyanin từ bắp cải tím.

• Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/dung môi.

• Ảnh hưởng của thời gian chiết • Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi. o Kết luận: từ các kết quả thu được, kết luận có hay không sự ảnh hưởng của từng yếu tố công nghệ đã khảo sát đến mật độ quang của anthocyanin.

2.3.2. Bài toán tối ưu Qua khảo sát, dựa trên lý thuyết, tài liệu tham khảo và các thí nghiệm thăm dò, sàng lọc chọn được 3 yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết tách anthocyanin từ bắp cải tím: Tỷ lệ dung môi/nguyên liệu, thời gian ngâm và tỷ lệ dung môi. Ba yếu tố này là các biến độc lập, điều chỉnh được; là các yếu tố định lượng và có ảnh hưởng rõ nét đến hàm lượng anthocyanin chiết tách được.

Gọi Z1 là tỷ lệ dung môi/nguyên liệu Z2 là thời gian ngâm Z3 là tỷ lệ dung môi ngâm Ta có hàm mục tiêu là mật độ quang hàm lượng anthocyanin thu được ảnh hưởng bởi 3 yếu tố: Y = F (Z1, Z2, Z3) Để xác định hướng đi của đề tài và nhanh chóng tiến tới miền tối ưu, ta chọn phương án quy hoạch trực giao cấp I. Phương trình hồi quy: Y = b0 + b1x1 + b2x2 + b3x3 + b12x1x2 + b23x2x3 + b13x1x3 + b123x1x2x3 (1) Trong đó: b0 là hệ số hồi quy b1, b2, b3 là hệ số tuyến tính b12, b23, b13, b123 là hệ số tương tác.

15

Theo khảo sát tìm được khoảng tuyến tính của các yếu tố ảnh hưởng: Z1 = 60  120 (ml dung môi dùng để ngâm 5g nguyên liệu) Z2 = 30 120 (phút) Z3 = 0 100 (% etanol / hỗn hợp etanol + nước). a) Dùng phương pháp ma trận trực giao cấp I để tìm phương trình hồi quy thể hiện sự ảnh hưởng đồng thời của 3 yếu tố đến lượng Anthocyanin thu được. b) Dùng phương pháp leo dốc để tìm điều kiện tối ưu chiết tách Anthocyanin từ bắp cải tím 2.3.3. Chiết tách Anthocyanin ở điều kiện tối ưu 2.3.4. Ứng dụng Anthocyanin làm chất chỉ thị màu trong chuẩn độ axit – bazo, so sánh với các chất chỉ thị khác 2.3.5. Xác định khoảng đổi màu, bước nhảy chuẩn độ của anthocyanin 2.3.6. Lập bảng màu dung dịch thay đổi theo pH a) Pha dãy dung dịch có pH tăng dần từ 1 đến 12 • Pha dung dịch pH 1-3: Pha từ dung dịch HCl Công thức tính pH= -log[H+] - Pha dung dịch pH=1 Sử dụng ống chuẩn HCl 0,1N ta tiến hành đục các lỗ trên ống, chuyển lượng bột rắn vào cố thủy tinh dùng nước cất tia mạnh, chuyển toàn bộ vào cốc. Dùng đũa thủy tinh khuấy cho tan, chuyển lượng nước vào bình định mức 1000ml. Tiếp tục tia nước vào cốc, lặp lại quá trình khuấy đếnn khi hòa tan hoàn toàn lượng chất. Định mức tới vạch bằng nước cất.Lắc đều, để dung dịch ổn định trong khoảng 1 giờ.

- Pha dung dịch pH = 2 Pha loãng dung dịch pH = 1 10 lần thu được dung dịch có pH = 2. Lấy chính xác 10ml dung dịch HCl 0,1 N có pH = 1 cho bình định mức 100ml. Làm đầy đến vạch bằng nước cất. Lắc đều, để dung dịch ổn định trong khoảng 1 giờ.

- Pha dung dịch pH = 3

16

Pha loãng dung dịch có pH = 2 10 lần có dung dịch có pH = 3. Lấy chính xác 10ml dung dịch HCl pH = 2 cho bình định mức 100ml. Làm đầy đến vạch bằng nước cất. Lắc đều, để dung dịch ổn định trong khoảng 1 giờ.

• pH 4 – 6: Pha từ dung dịch CH3COOH, CH3COONa - Pha dung dịch pH = 4 Công thức tính đệm Acetat: pH = pka - log(CCH3COOH /C CH3COONa) (pka = 4,75) pH = 4, tỷ lệ nồng độ tính được áp dung công thức trên suy ra Ca/Cm = 5/1, Lấy 10 ml dung dịch CH3COOH 0,1 M và 2 ml CH3COONa 0,1M chuyển toàn bộ vào cốc thủy tinh 100 ml, lắc đều. Kiểm tra lại bằng máy đo pH, cân chỉnh dung dịch sao cho pH = 4.

- Pha dung dịch pH = 5, tỷ lệ nồng độ tính được áp dung công thức trên suy ra Ca/Cm = 1/2, Lấy 5 ml dung dịch CH3COOH 0,1 M và 10ml CH3COONa 0,1M chuyển toàn bộ vào cốc thủy tinh 100ml, lắc đều. Kiểm tra lại bằng máy đo pH, cân chỉnh dung dịch sao cho pH = 5.

- Pha dung dịch pH = 6, tỷ lệ nồng độ tính được áp dung công thức trên suy ra Ca/Cm = 1/20, Lấy 5 ml dung dịch CH3COOH 0,1 M và 100ml CH3COONa 0,1M chuyển toàn bộ vào cốc thủy tinh 100ml, lắc đều. Kiểm tra lại bằng máy đo pH, cân chỉnh dung dịch sao cho pH = 6.

• Pha dung dịch pH = 7,sử dụng nước cất hai lần • Pha dung dịch pH 8 – 9: Pha từ dung dịch NH4OH, NH4Cl Công thứ tính đệm Amoni: pH = pka + log(CNH4OH/CNH4Cl) (pka = 9,25) - Pha dung dịch pH = 8, tỷ lệ nồng độ tính được áp dung công thức trên suy ra CNH4OH/CNH4Cl = 1/20, Lấy 1 ml dung dịch NH4OH 0,05 M và 20ml NH4Cl 0,05M chuyển toàn bộ vào cốc thủy tinh 100ml, lắc đều. Kiểm tra lại bằng máy đo pH, cân chỉnh dung dịch sao cho pH = 8.

- Pha dung dịch pH = 9, tỷ lệ nồng độ tính được áp dung công thức trên suy ra CNH4OH/CNH4Cl = 1/2, Lấy 5 ml dung dịch NH4OH 0,05 M và 10ml NH4Cl 0,05M chuyển toàn bộ vào cốc thủy tinh 100ml, lắc đều. Kiểm tra lại bằng máy đo pH, cân chỉnh dung dịch sao cho pH =9.

17

• Pha dung dịch pH = 10- 12 Công thức tính pH=14 – log[OH-] - Pha dung dịch pH=10 Lấy chính xác 10ml dung dịch NaOH 0,1N cho vào bình định mức 100ml. Định mức tới vạch bằng nước cất. Lắc đều, để dung dịch ổn định trong khoảng 1 giờ.

- Pha dung dịch pH=11 Pha loãng dung dịch pH=10 10 lần thu được dung dịch có pH = 12. Lấy chính xác 10ml dung dịch NaOH 0,1 N có pH =1 cho bình định mức 100ml. Làm đầy đến vạch bằng nước cất. Lắc đều, để dung dịch ổn định trong khoảng 1 giờ.

- Pha dung dịch pH=12 Pha loãng dung dịch có pH = 11 10 lần có dung dịch có pH = 12. Lấy chính xác 10ml dung dịch NaOH pH =11 cho bình định mức 100ml. Làm đầy đến vạch bằng nước cất. Lắc đều, để dung dịch ổn định trong khoảng 1 giờ. b) Lập bảng màu dung dịch thay đổi theo pH. 2.3.7. Tìm điều kiện tối ưu sản xuất giấy đo pH từ Anothocyanin a) Khảo sát sự ảnh hưởng của sự pha loãng dung dịch Anthocyanin b) Khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian ngâm tẩm giấy lọc trong Anthocyanin c) Khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian ngâm giấy pH Anthocyanin trong dung dịch cần đo 2.3.8. Sản xuất giấy đo pH từ Anthocyanin ở điều kiện tối ưu 2.3.9. Lập bảng màu theo pH của giấy đo pH sản xuất từ Anthocyanin 2.3.10.Đo pH của một số mẫu nước bằng giấy đo pH sản xuất từ Anthocyanin -

Nhật ký lấy mẫu Bảng 2. 1. Nhật ký lấy mẫu

STT Vị trí lấy mẫu

Thời gian lấy mẫu 18

Ghi chú

1

Hồ Hàm Nghi

07h01, 2/18/2018

Trước mặt quán Moley coffee

2

Hồ Công viên 29-3

07h08, 2/18/2018

Trước mặt trường mầm non Lạc Hồng

3

Cuối nguồn sông Phú

07h19, 2/18/2018

Lộc

Trước mặt số nhà 52 Yên Khê 1

4

Sông Cu Đê

07h35, 2/18/2018

Dưới chân cầu Nam Ô

5

Hồ Hòa Khánh

07h45, 2/18/2018

Đường Mê Linh

6

Hồ sen ĐH Sư phạm

07h55, 2/18/2018

Đối diện nhà A6

2.4.

Phương pháp nghiên cứu

Trong quá trình thực hiện đề tài nhằm đạt được mục tiêu đề ra, các phương pháp sử dụng cần thiết là: 2.4.1. Phương pháp thu thập thông tin Điều tra khảo sát thực tế sử dụng hóa chất ở phòng thí nghiệm và thực tế ứng dụng các chất màu trong chuẩn độ axit – bazo trên thế giới.

2.4.2. Phương pháp kế thừa Dựa vào các thông tin điều tra khảo sát, các kết quả nghiên cứu đã được công bố của các nhà khoa học, các chuyên gia và các tài liệu tham khảo để bổ sung vào các báo cáo của đề tài.

2.4.3. Phương pháp chuyên gia Tham khảo và trao đổi với những chuyên gia đầu ngành trong lĩnh vực nghiên cứu của đề tài nhằm củng cố kinh nghiệm và kế thừa kiến thức sâu rộng làm tăng khả năng thành công của đề tài.

2.4.4. Phương pháp lấy mẫu ngoài hiện trường - Lấy mẫu nước: Quan trắc chất lượng nước mặt được thực hiện theo hướng dẫn của tiêu chuẩn quốc gia TCVN 5998:1995 (ISO 5667-9:1987). Đối với mẫu phân tích chất lượng nước, việc lấy mẫu được thực hiện bằng thiết bị lấy mẫu nằm ngang, độ sâu lấy mẫu 19

tại khoảng giữa bề mặt và đáy. Mẫu sau khi thu nhận được đo nhanh chỉ tiêu pH tại hiện trường.

2.4.5. Phương pháp xử lý số liệu Thực hiện tìm phương trình hồi quy thể hiện sự phụ thuộc của mật độ quang anthocyanin vào các yếu tố ảnh hưởng bằng phương pháp lập ma trận trực giao cấp 1.

Thực hiện tìm điều kiện tối ưu của quá trình chiết tách anthocyanin từ bắp cải tím bằng phương pháp leo dốc.

CHƯƠNG 3

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố đến quá trình chiết tách Anthocyanin từ bắp cải tím 3.1.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/dung môi - Nguyên liệu bắp cải tím rửa sạch, để ráo nước. Xay nhỏ.

- Pha dung môi: dùng ống đong lấy 125ml etanol, cho vào bình định mức 500ml, thêm nước cất định mức tới vạch.

- Dùng 4 cốc thủy tinh 500ml có đánh số, cho lần lượt vào mỗi cốc 5g nguyên liệu.

- Thêm lần lượt vào mỗi cốc 60, 80, 100, 120ml dung môi, dùng đũa khuấy đều.

- Ngâm nguyên liệu trong dung môi 100 phút.

- Lọc bằng máy lọc chân không, lấy phần dung dịch.

- Đem 4 dung dịch thu được đo quang bằng máy đo quang phổ hấp thụ UV – Vis. Ghi kết quả mật độ quang thu được.

- Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/dung môi được biểu diễn qua bảng 3.1

20

Bảng 3. 1. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/dung môi

Tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi

Mật độ quang

5g/60 ml

0.4413

5g/80 ml

0.4574

5g/100 ml

0.4624

5g/120 ml

0.3737

Hình 3. 1.Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/dung môi

Nhận xét: Dựa trên đồ thị, từ 5g/120ml mật độ quang đo được giảm rõ rệt so với các tỷ lệ nguyên liệu/dung môi khác, ảnh hưởng đến quá trình chiết tách. Khoảng biến thiên của tỷ lệ nguyên liệu từ 5g/60ml đên 5g/100ml không có sự thay đổi mạnh, gây ảnh hưởng rõ rệt đến quá trình chiết tách Anthocyanin.

Mật độ quang cao nhất tại 5g/100ml: 0,4624 Mật độ quang thấp nhất tại 5g/120ml: 0,3737 3.1.2. Ảnh hưởng của thời gian chiết - Làm thí nghiệm tương tự như khảo sát tỷ lệ dung môi: Dùng 6 cốc thủy tinh, ngâm 5g nguyên liệu bắp cải tím trong 100ml dung môi etanol + H2O chứa 25% etanol với thời gian ngâm lần lượt là: 30, 50, 60, 80, 100, 120 phút.

- Lọc bằng máy lọc chân không, lấy phần dung dịch.

21

- Đem 4 dung dịch thu được đo quang bằng máy đo quang phổ hấp thụ UV – Vis. Ghi kết quả mật độ quang thu được.

- Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/dung môi được biểu diễn qua bảng 3.2.

Bảng 3.2. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian chiết.

Hình 3. 2. Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của thời gian chiết

Nhận xét: Dựa trên đồ thị, khoảng biến thiên của thời gian chiết có sự thay đổi tăng đần từ 30 đến 100 phút, giảm tại 120 phút.

22

Thời gian chiết càng lâu, hàm lượng Anthocyanin được chiết tách càng cao, nhưng từ 100 phút đến 120 phút xảy ra quá trình biến đổi làm mất Anthocyanin trong quá trình nên hàm lượng Anthocyanin giảm xuống.

Mật độ quang cao nhất tại 100 phút: 0,465.

Mật độ quang thấp nhất tại 30 phút : 0,375.

3.1.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi - Làm thí nghiệm tương tự như khảo sát tỷ lệ nguyên liệu/dung môi: Dùng 5 cốc thủy tinh, ngâm 5g nguyên liệu bắp cải tím với 100ml dung môi có phần trăm etanol/etanol + H2O lần lượt là 0, 100, 50, 25, 75% trong 100 phút.

- Lọc bằng máy lọc chân không, lấy phần dung dịch.

- Đem 5 dung dịch thu được đo quang bằng máy đo quang phổ hấp thụ UV – Vis. Ghi kết quả mật độ quang thu được.

- Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/dung môi được biểu diễn qua bảng 3.3

Bảng 3.3. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi. % Etanol/

Mật độ

Cảm quan dich

Etanol+nước

quang

chiết

1

0

0.213

Màu tím đậm

2

25

0.303

3

50

0.184

4

75

0.1475

5

100

0.145

23

Màu hồng đỏ trong suốt Màu hồng đỏ trong suốt Màu hồng đỏ trong suốt Màu hồng nhạt

Hình 3. 3. Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi

Nhận xét: Khi tăng nồng độ phần trăm eatnol lên 25% ta thấy làm lượng Anthocyanin tăng lên nhưng tiếp tục tăng nồng độ etanol thì hàm lượng Anthocyanin không tăng nữa.

Mật độ quang thấp nhất khi nồng độ phần trăm etanol = 100%: 0,145 Mật độ quang cao nhất khi nồng độ phần trăm etanol = 25%: 0,303 Kết luận: Qua khảo sát, dựa trên lý thuyết, tài liệu tham khảo và các thí nghiệm thăm dò, sàng lọc chọn được 3 yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết tách anthocyanin từ bắp cải tím: Tỷ lệ dung môi/nguyên liệu, thời gian ngâm và tỷ lệ dung môi.

3.2. Bài toán tối ưu 3.2.1. Tìm ma trận trực giao cấp I Tiến hành • Tìm ma trận trực giao cấp I Số thí nghiệm trong phương án là 2k = 23 = 8 (trong đó k là số yếu tố ảnh hưởng).

- Nguyên liệu bắp cải tím rửa sạch, để ráo nước. Xay nhỏ.

- Dùng cốc 8 cốc thủy tinh 500ml, cho vào mỗi cốc 5g nguyên liệu, chia thành 2 nhóm, mỗi nhóm 4 cốc: + Nhóm 1: Ngâm trong 30 phút: Cốc 1: ngâm trong 120ml H2O Cốc 2: ngâm trong 60ml H2O Cốc 3: ngâm trong 120ml etanol.

24

Cốc 4: ngâm trong 60ml etanol. + Nhóm 2: ngâm trong 120 phút Cốc 5: ngâm trong 120ml H2O. Cốc 6: ngâm trong 60ml H2O Cốc 7: ngâm trong 120ml etanol.

Cốc 8: ngâm trong 60ml etanol.

Trong đó: 4 thí nghiệm với dung môi H2O (pH = 7) đo mật độ quang tại λmax = 568nm, và 4 thí nghiệm với dung môi etanol (pH = 4) đo mật độ quang tại λmax = 533nm theo khảo sát sau:

Hình 3. 4. Ảnh hưởng của pH môi trường đến λmax

• Thu được ma trận thực nghiệm với: Z1 = 60  120 (ml dung môi dùng để ngâm 5g nguyên liệu) Z2 = 30 120 (phút) Z3 = 0 100 (% etanol / hỗn hợp etanol + nước) Y là mật độ quang

Bảng 3.4. Ma trận thực nghiệm Tỷ lệ nguyên

Thời gian chiết

Tỷ lệ etanol/thể

(phút)

tích dung môi(%)

120

30

0

0.256

60

30

0

0.465

120

30

100

0.111

60

30

100

0.146

liệu/thể tích dung môi (5g/Vml)

25

Mật độ quang

120

120

0

0.220

60

120

0

0.411

120

120

100

0.095

60

120

100

0.192

• Ma trận trực giao cấp I Dùng công thức đổi biến số (0) dùng để chuyển hệ đơn vị thực qua đơn vị mã hóa không thứ nguyên:

Thu được ma trận trực giao với các biến mã hóa về 1 và -1.

Bảng 3.5. Ma trận trực giao cấp I Số TN

X1

X2

X3

Y

1

1

-1

-1

0.256

2

-1

-1

-1

0.465

3

1

-1

1

0.111

4

-1

-1

1

0.146

5

1

1

-1

0.220

6

-1

1

-1

0.411

7

1

1

1

0.095

8

-1

1

1

0.192

3.2.2. Kiểm tra tính có ý nghĩa của các hệ số phương trình hồi quy 3.2.2.1.

Tính các hệ số b

Tìm các hệ số bj và kiểm định ý nghĩa của các hệ số đó.

Từ kết quả thực nghiệm, tính toán các hệ số Bj theo công thức

26

Thu được kết quả các hệ số B1, B2, B3, B12, B23, B13, B123.

Bảng 3.6. Các hệ số phương trình hồi quy B0

B1

B2

B3

B12

B23

B13

B123

0.237

-0.0665

-0.0075

-0.101

-0.0055

0.015

0.0335

-0.01

3.2.2.2. Kết quả các thí nghiệm tại tâm Thực hiện các thí nghiệm tại tâm của phương án. Để tính phương sai tái hiện ta làm thêm 3 thí nghiệm tại tâm là các thí nghiệm với Z1 = 90, Z2 = 75, Z3 = 50.

Bảng 3.7. Kết quả thí nghiệm tại tâm phương án.

N0

Yu0

Yu0 -

1

0.238

0.001

0.000001

2

0.237

0

0

3

0.236

-0.001

0.000001

0.237

0.000002

3.2.2.3. Kết quả tính phương sai tái hiện • Tính phương sai tái hiện theo công thức

Trong đó m là số thí nghiệm ở tâm phương án.

- Sự có nghĩa của hệ số hồi quy được kiểm định theo tiêu chuẩn Student: ti = bi: là hệ số thứ i trong phương trình hồi quy.

Sbi: độ lệch quân phương của hệ số thứ i.

Sbi = Phương sai tái hiện: S2th = 0.000001; Sth = 0.001; Sbi = 0.000354.

3.2.2.4. Kết quả tính các hệ số tj Tính các hệ số tj để kiểm định tính có ý nghĩa của các hệ số phương trình hồi quy.

27

Tra bảng phân phối phân vị Student với mức ý nghĩa p = 0.01, f = N0 – 1 = 2, ta có t0.01(2)= 9.93. Hệ số nào lớn hơn 9.93 thì được xem là có ý nghĩa.

Bảng 3.8. Kết quả tính hệ số tj t0

t1

t2

t3

t12

t23

t13

t123

670.3372

188.0904

21.2132

285.6711

15.55635

42.42641

94.63277

28.28427

Kết quả kiểm tra tính có ý nghĩa của các hệ số.

Theo như bảng trên ta thấy, tất cả các hệ số đều có ý nghĩa.

3.2.2.5. Kết luận rút ra dạng của phương trình hồi quy với biến X YL = 0.237 - 0.0665X1 - 0.0075X2 - 0.101X3 - 0.0055X1X2 + 0.015X2X3 +0.0335X1X3 - 0.01X1X2X3.

3.2.3. Kết quả kiểm tra sự tương thích của phương trình hồi quy với thực nghiệm • Kiểm định sự tương thích của phương trình hồi quy với thực nghiệm.

- Thế các giá trị của biến Z trong bảng ma trận thực nghiệm vào phương trình hồi quy với biến X, thu được 8 giá trị YL là giá trị mật độ quang tính theo phương trình hồi quy, so sánh với các giá trị Yi để tính phương sai dư theo công thức:

(trong đó N là số thí nghiệm, L là hệ số ý nghĩa; N – L = 0).

Bảng 3.9. Kết quả tính YL STT

YL

Yi

Yi - YL

(Yi – YL)2

1

0.2895

0.256

-0.0335

0.001122

2

0.4315

0.465

0.0335

0.001122

3

0.0775

0.111

0.0335

0.001122

4

0.1795

0.146

-0.0335

0.001122

5

0.2535

0.220

-0.0335

0.001122

6

0.3775

0.411

0.0335

0.001122

7

0.0615

0.095

0.0335

0.001122

8

0.2255

0.192

-0.0335

0.001122

28

S2dư = .

Tra bảng phân vị phân bố Fisher với p = 0.01; f1 = N – L = 0; f2 = N0 – 1 = 2; ta có: F1 – p = F0.099(0,2) = . F< F0.099(0,2). Phương trình hồi quy tương thích với thực nghiệm.

Thu được phương trình hồi quy với biến Z thể hiện sự phụ thuộc của mật độ quang anthocyanin vào 3 yếu tố đã chọn.

Y = 0.237 - 0.0665Z1 - 0.0075Z2 - 0.101Z3 - 0.0055Z1Z2 + 0.015Z2Z3 +0.0335Z1Z3 0.01Z1Z2Z3.

3.2.4. Tối ưu hóa thực nghiệm bằng phương pháp leo dốc • Tối ưu hóa thực nghiệm.

- Tiến hành tối ưu hóa thực nghiệm bằng phương pháp leo dốc. Với các hệ số của phương trình hồi quy như trên, khi tăng lượng dung môi, lượng etanol trong dung môi và tăng thời gian ngâm thì mật độ quang của anthocyanin thu được đều tăng, đến một giới hạn nào đó thì mật độ quang này đạt cực đại và khi vượt quá giới hạn mật độ quang sẽ giảm xuống.

- Tối ưu hóa là bước để tìm ra giá trị giới hạn của lượng dung môi, lượng etanol trong dung môi và thời gian ngâm mà tại đó mật độ quang của anthocyanin đo được là cực đại.

3.2.4.1. Kết quả tính j; j x bj

Bảng 3.10. Kết quả tính  j, j.bj Các mức

Các yếu tố ảnh hưởng Z1

Z2

Z3

Mức cơ sở

90

75

50

Khoảng biến thiên ∆j

30

45

50

Hệ số bj

-0.0665

-0.0075

- 0.101

bj∆j

-1.995

-0.3375

-5.05

Ta có b2∆2max = -0.3375. Chọn bước nhảy của yếu tố x2 là 2 = 0,5. ∆2 = 0,5.45 = 22.5.

29

3.2.4.2. Kết quả tính bước chuyển động 1, 3. + Gọi ∆j là khoảng biến thiên của các yếu tố: ∆j = + Tính ∆j cho từng yếu tố + Tính ∆j x bj (đối với các hệ số b1, b2, b3, nếu các hệ số này có ý nghĩa). + Chọn ra tích ∆j x bj lớn nhất, đặt (∆j x bjmax) = 0,5 . ∆(∆j x bjmax). + Dựa vào đó tính các hệ số  còn lại theo công thức (ví dụ ∆2 x b2 lớn nhất j = 2 - Từ các bước chuyển động lập bảng kết quả tối ưu, với sự tăng dần các yếu tố bằng bước nhảy tương ứng đã tính.

Bảng 3.11. Kết quả tính bước chuyển động và làm tròn.

Bước chuyển động

15.06

22.5

25.03

Làm tròn

15

23

25

3.2.4.3. Kết quả tối ưu

Bảng 3.12. Kết quả tối ưu Z1

Z2

Z3

Y

60

30

0

0.465

75

53

25

0.149

90

76

50

0.195

105

99

75

0.475

120

120

100

0.095

Kết luận: Từ bảng trên kết luận điều kiện tốt nhất để chiết chất màu anthocyanin từ bắp cải tím trong môi trường trung tính.

5g nguyên liệu ngâm trong 105ml dung môi etanol/nước 75/25 Thời gian ngâm là 99 phút.

3.3. Chiết tách Anthocyanin ở điều kiện tối ưu.

3.3.1.1.

Cách tiến hành.

30

Hình 3. 5. Quy trình chiết tách Anthocyanin từ bắp cải tím

Hình 3. 6. Dung dịch Anthocyanin chiết tách ở điều kiện tối ưu

3.4.

Ứng dụng dung dịch anthocyanin làm chất chỉ thị màu trong chuẩn

độ axit – bazo, so sánh với các dung dịch chỉ thị khác Cách tiến hành - Cho 10ml HCl 0.1N vào 4 bình tam giác có đánh số từ 1 đến 4.

- Thêm lần lượt vài giọt phenolphtalein, metyl đỏ, metyl da cam và anthocyanin vào các bình tam giác theo thứ tự.

31

- Chuẩn bị buret có 15ml dung dịch NaOH. - Lần lượt chuẩn độ các bình tam giác bằng NaOH. - Phản ứng kết thúc khi: Bình 1 (chỉ thị bằng phenolphtalein) xuất hiện màu hồng nhạt.

Bình 2 (chỉ thị bằng metyl đỏ) chuyển từ màu đỏ hồng sang vàng rơm.

Bình 3 (chỉ thị bằng metyl da cam) chuyển từ màu đỏ hồng sang vàng rơm.

Bình 4 (chỉ thị bằng anthocyanin) chuyển từ màu hồng sang màu xanh (chú ý quang sát và ghi lại số liệu thể tích khi dung dịch bắt đầu có sự đổi màu đến khi phản ứng kết thúc) - Đọc và ghi lại thể tích NaOH trên buret.

- Đọc và ghi kết quả khoảng đổi màu của dung dịch anthocyanin.

- Xác định khoảng đổi màu của anthocyanin.

- So sánh các kết quả thu được.

Bảng 3. 13. So sánh khả năng chỉ thị của anthocyanin và các chất chỉ thị khác Chỉ

METYL ĐỎ

PHENOLPHTALEIN

METYL DA CAM

Kết

VNaOH (ml)

CNaOH(N)

VNaOH(ml)

CNaOH(N)

VNaOH (ml)

CNaOH(N)

VNaOH (ml)

CNaOH(N)

quả

11.6

0.08695

11.5

0.08696

11.6

0.08695

11.5

0.08696

thị

ANTHOCYANIN

Hình 3. 7. Hình Trước và sau khi chuẩn độ

Nhận xét: Chất chỉ thị màu Anthocyanin biến đổi màu dung dịch theo pH.

32

So với các chất chỉ thị khác thì không có sự chênh lệch đáng kể nên có thể ứng dụng làm chất chỉ thị màu trong chuẩn độ axit – bazo.

Nhận thấy bắt đầu từ 9,5ml NaOH dung dịch anthocyanin có sự đổi màu.

3.5. Xác định khoảng đổi màu, bước nhảy chuẩn độ của anthocyanin.

Cách tiến hành - Dựa vào kết quả chuẩn độ axit – bazo của anthoncyanin, xác định được khoảng đổi màu của dung dịch này.

- Tiến hành chuẩn độ như trên với chất chỉ thị màu là anthocyanin - Đo sự thay đổi pH trong khoảng đổi màu của dung dịch khi thêm từng giọt NaOH. - Xác định giá trị màu thay đổi đột ngột, xác định bước nhảy chuẩn độ của anthocyanin.

- Kết quả bước nhảy chuẩn độ của anthocyanin được biểu diển Bảng 3.14

Bảng 3.14. Kết quả xác định bước nhảy chuẩn độ của anthocyanin VNaOH(ml)

pH

1

9.5

2

2

10

2.1

3

10.1

2.2

4

10.5

2.3

5

10.6

2.4

6

10.7

2.4

7

10.8

2.5

8

10.9

2.6

9

11

2.7

10

11.1

2.8

11

11.2

3

12

11.3

3.4

13

11.4

3.7

14

11.5

7.1

15

11.6

10

16

11.7

10.5

33

17

11.8

10.9

18

11.9

11

19

12

11.1

20

13

11.6

21

14

12

Hình 3. 8. Bước nhảy chuẩn độ của anthocyanin

Nhận xét: Khoảng pH thay đổi đột ngột khi lượng dung dịch chuẩn cho vào từ thiếu đến thừa 0,1% được gọi là bước nhảy pH của đường chuẩn độ (tương đương với khoảng pH từ 3,7 đến 7,1) Đường chuẩn độ là đường cong không đều trước và sau cách xa điểm tương đương độ dốc của đường cong rất nhỏ, còn ở lân cận điểm tương đương độ dốc đường cong lớn.

Nhận thấy anthocyanin có bước nhảy chuẩn độ rõ ràng phù hợp sử dụng như 1 chất chỉ thị màu trong chuẩn độ axit – bazo.

34

3.6. Lập bảng màu dung dịch thay đổi theo pH - Lấy lần lượt dung dịch anthocyanin đã được chiết tách ở điều kiện tối ưu cho vào 9 cuvet khác nhau sao cho dung dịch chiếm ¾ cuvet.

- Thêm vào mỗi cuvet lần lượt vài giọt 9 dung dịch trong dãy dung dịch pH tăng dần vừa mới pha.

- Quan sát và ghi lại sự thay đổi màu của dung dịch anthocyanin trong mỗi cuvet.

- Lập bảng màu dung dịch anthocyanin thay đổi theo pH. Sau khi nhỏ Anthocyanin lần lượt vào các dung dịch trong dãy dung dịch có pH tăng dần từ 1 đến 12 ta thấy màu của các dung dịch chuyển dần từ đỏ sang hồng, xanh và vàng: Bảng 3.15. Sự thay đổi màu của Anthocyanin theo pH pH

1

2

3

4

Màu đỏ

đỏ

đỏ

hồng hồng tím

mận cam san san hô

5

tím

6

7

nhạt

8

9

10

11

tim xanh xanh chàm vàng vàng ngọc rêu

rơm

hô

Hình 3. 9. Bảng màu dung dịch thay đổi theo pH từ 1 đến 12

3.7.

Tìm điều kiện tối ưu sản xuất giấy đo pH từ Anothocyanin

Cách tiến hành a) Khảo sát sự ảnh hưởng của sự pha loãng dung dịch Anthocyanin 35

12 tươi

-

Lấy lần lượt 10, 15, 20, 25ml dung dịch Anthocyanin (*) vào 4 bình định mức 100ml, định mức bằng nước cất đến vạch.

-

Cắt 16 mảnh giấy lọc có kích thước 1x4, cứ 4 mảnh giấy lọc lại đánh 1 số giống nhau trong các số 10; 15; 20; 25

-

Rót lần lượt các dung dịch Anthocyanin pha loãng ra 4 cốc, mỗi cốc ngâm 4 mảnh giấy lọc đã được đánh số tương ứng trong 90 giây

-

Đem các mảnh giấy lọc đi sấy ở 80oC trong 1h đến khối lượng không đổi

-

Rót các dung dịch có pH bằng 1;4;7;10 vào 4 cốc khác nhau.

-

Ngâm vào mỗi cốc 4 mảnh giấy lọc đã được tẩm Anthocyanin có đánh số khác nhau trong 90 giây

-

Lấy các mảnh giấy lọc ra, để khô và quan sát được kết quả như sau:

Hình 3. 10. So sánh màu của giấy pH ngâm trong dung dịch Anthocyanin ở các nồng độ khác nhau

• Nhận xét: so sánh màu của giất pH được ngâm tẩm trong các dung dịch Anthocyanin nhận thấy khi tăng nồng độ dung dịch Anthocyanin thì sự

36

thay đổi màu theo pH của giấy lọc cũng tăng theo nhưng đến nồng độ 30ml anthocyanin/100ml dung dịch thì bắt đầu giảm xuống.

• Kết luận: nồng độ dung dịch Anthocyanin là 25mlanthocyanin/100ml là tối ưu để sản xuất giấy đo pH. b) Khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian ngâm tẩm giấy lọc trong Anthocyanin -

Lấy 15ml dung dịch Anthocyanin (*) cho vào bình định mức 100ml, định mức bằng nước cất đến vạch.

-

Cắt 16 mảnh giấy lọc có kích thước 1x4, cứ 4 mảnh giấy lọc lại đánh 1 số giống nhau trong các số 60; 90; 120; 150

-

Rót dung dịch Anthocyanin pha loãng ra 4 cốc, mỗi cốc ngâm 4 mảnh giấy lọc được đánh số giống nhau. Lần lượt ngâm giấy lọc trong các cốc tương ứng với thời gian ghi trên giấy lọc là 60;90;120;150 giây

-

Đem các mảnh giấy lọc đi sấy ở 80oC trong 1h đến khối lượng không đổi

-

Rót các dung dịch có pH bằng 1;4;7;10 vào 4 cốc khác nhau.

-

Ngâm vào mỗi cốc 4 mảnh giấy lọc đã được tẩm Anthocyanin có đánh số khác nhau trong 90 giây.

-

Lấy các mảnh giấy lọc ra, để khô và quan sát thu được kết quả như sau:

37

Hình 3. 11. So sánh màu giấy đo pH ngâm trong Anthocyanin ở các thời gian khác nhau

• Nhận xét: so sánh màu của giất pH được ngâm tẩm ở các thời gian khác nhau trong dung dịch Anthocyanin nhận thấy khi tăng thời gian ngâm tẩm dung dịch Anthocyanin thì sự thay đổi màu theo pH của giấy lọc cũng tăng theo nhưng đến thời gian ngâm là 120s và 150s thì bắt đầu giảm xuống.

• Kết luận: thời gian ngâm tẩm 90s là tối ưu để sản xuất giấy đo pH. c) Khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian ngâm giấy pH Anthocyanin trong dung dịch cần đo -

Lấy 15ml dung dịch Anthocyanin (*) cho vào bình định mức 100ml, định mức bằng nước cất đến vạch.

-

Cắt 16 mảnh giấy lọc có kích thước 1x4, cứ 4 mảnh giấy lọc lại đánh 1 số giống nhau trong các số 60; 90; 120; 150

-

Rót dung dịch Anthocyanin pha loãng ra cốc, ngâm 16 mảnh giấy lọc trong 90 giây.

-

Đem các mảnh giấy lọc đi sấy ở 80oC trong 1h đến khối lượng không đổi

-

Rót các dung dịch có pH bằng 1;4;7;10 vào 4 cốc khác nhau.

-

Mỗi cốc ngâm 4 mảnh giấy lọc được đánh số khác nhau. Đếm thời gian.

-

Được 60s lấy 4 mảnh giấy lọc được đánh số 60 trong 4 cốc ra

-

Tương tự với 90; 120; 150s

-

Lấy các mảnh giấy lọc ra, để khô và quan sát được kết quả như sau:

38

Hình 3. 12. So sánh màu giấy đo pH từ Anthocyain ở các thời gian ngâm trong mẫu khác nhau

• Nhận xét: so sánh màu của giất pH được ngâm vào mẫu thử ở các thời gian khác nhau trong dung dịch Anthocyanin nhận thấy khi tăng thời gian ngâm vào mẫu thử thì sự thay đổi màu theo pH của giấy lọc cũng tăng theo nhưng đến thời gian ngâm là 120s và 150s thì bắt đầu giảm xuống.

• Kết luận: thời gian ngâm vào mẫu 90s là tối ưu để sản xuất giấy đo pH. 3.8. Sản xuất giấy đo pH từ Anthocyanin ở điều kiện tối ưu Cách tiến hành Lấy 15ml dung dịch Anthocyanin (*) vào bình định mức 100ml, định mức bằng nước cất đến vạch.

Cắt 16 mảnh giấy lọc có kích thước 1x4 Rót lần lượt dung dịch Anthocyanin pha loãng ra cốc, ngâm giấy lọc trong 90 giây.

39

Đem các mảnh giấy lọc đi sấy ở 80oC trong 1h đến khối lượng không đổi.

Thu được kết quả giấy pH như sau:

Hình 3. 13. Giấy đo pH sản xuất từ Anthocyanin ở điều kiện tối ưu

3.9. Lập bảng màu theo pH của giấy đo pH sản xuất từ Anthocyanin Cách tiến hành -

Đổ lần lượt các dung dịch có pH từ 1 đến 12 vào 12 cuvet khác nhau

-

Dùng giấy đo pH đã sản xuất nhúng vào các cuvet trong 120 giây.

-

Quan sát và ghi lại sự thay đổi màu của giấy theo pH

-

Lập bảng màu của giấy đo pH từ Anthocyanin

-

Thu được kết quả bảng màu giấy đo pH như sau:

40

Hình 3. 14. Bảng màu giấy đo pH sản xuất từ Anthocyanin Bảng 3. 15. Bảng màu giấy đo pH sản xuất từ Anthocyanin

pH

1

2

3

4

Màu đỏ

đỏ

đỏ

hồng hồng tím

mận cam san san hô

5

tím

6

7

nhạt

hô

41

8

9

10

11

12

tim xanh xanh chàm vàng vàng ngọc rêu

rơm

tươi

3.10. Đo pH của một số mẫu nước bằng giấy đo pH sản xuất từ Anthocyanin Cách tiến hành -

Nhật ký lấy mẫu Bảng 3. 16. Nhật ký lấy mẫu

STT Vị trí lấy mẫu

Thời gian lấy

Ghi chú

mẫu 1

Hồ Hàm Nghi

07h01, 2/18/2018

Trước mặt quán Moley coffee

2

Hồ Công viên 29-3

07h08, 2/18/2018

Trước mặt trường mầm non Lạc Hồng

3

Cuối nguồn sông Phú

07h19, 2/18/2018

Lộc

Trước mặt số nhà 52 Yên Khê 1

4

Sông Cu Đê

07h35, 2/18/2018

Dưới chân cầu Nam Ô

5

Hồ Hòa Khánh

07h45, 2/18/2018

Đường Mê Linh

6

Hồ sen ĐH Sư phạm

07h55, 2/18/2018

Đối diện nhà A6

-

Dùng chai lấy mẫu lấy mẫu nước cách mặt nước 0,1m

-

Nhúng giấy đo pH từ Anthocyanin vào mẫu nước trong 90s

-

Để khô, so sánh màu của giấy với bảng màu đã lập

-

Kết quả đo pH các mẫu nước được thể hiện trong các hình và bảng dưới đây:

42

Hình 3. 15. Mẫu nước lấy ở Hồ Hàm Nghi

Hình 3. 16. Mẫu nước lấy ở Hồ Công viên 29-3

Hình 3. 17. Mẫu nước lấy ở Cuối nguồn sông Phú Lộc

43

Hình 3. 18. Mẫu nước lấy ở Sông Cu Đê

Hình 3. 19. Mẫu nước lấy ở Hồ Hòa Khánh

44

Hình 3. 20. Mẫu nước lấy ở Hồ Sen ĐH Sư phạm

Hình 3. 21. Kết quả đo pH các mẫu nước Bảng 3. 17. Kết quả đo pH các mẫu nước 45

STT

Vị trí lấy mẫu

Thời gian lấy

Ghi chú

đo pH

mẫu 1

2

3

4

Kết quả

07h01

Trước mặt quán Moley

2/18/2018

coffee

07h08

Trước mặt trường mầm

2/18/2018

non Lạc Hồng

Cuối nguồn sông

07h19

Trước mặt số nhà 52

Phú Lộc

2/18/2018

Yên Khê 1

Sông Cu Đê

07h35

Dưới chân cầu Nam Ô

5

Đường Mê Linh

4

Đối diện nhà A6

5

Hồ Hàm Nghi

Hồ Công viên 29-3

5

4

4

2/18/2018 5

Hồ Hòa Khánh

07h45 2/18/2018

6

Hồ sen ĐH Sư

07h55

phạm

2/18/2018

46

KẾT LUẬN Qua khảo sát nghiên cứu, dựa trên lý thuyết, tài liệu tham khảo và các thí nghiệm thăm dò, sàng lọc, chúng tôi đã chọn được 3 yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết tách anthocyanin từ bắp cải tím: Tỷ lệ dung môi/nguyên liệu, thời gian ngâm và tỷ lệ dung môi.

Từ kết quả nghiên cứu trên, chúng tôi đưa ra kết luận điều kiện tốt nhất để chiết chất màu anthocyanin từ bắp cải tím trong môi trường trung tính.

5g nguyên liệu ngâm trong 105ml Dung môi etanol/nước 75/25 Thời gian ngâm là 99 phút Chất chỉ thị màu Anthocyanin biến đổi màu dung dịch theo pH.So với các chất chỉ thị khác thì không có sự chênh lệch đáng kể nên có thể ứng dụng làm chất chỉ thị màu trong chuẩn độ axit – bazo.

Khoảng pH thay đổi đột ngột khi lượng dung dịch chuẩn cho vào từ thiếu đến thừa 0,1% được gọi là bước nhảy pH của đường chuẩn độ (tương đương với khoảng pH từ 3,7 đến 7,1) Khi ứng dụng sản xuất giấy đo pH, kết luận được điều kiện tối ưu sản giấy đo pH là: - Ngâm giấy lọc trong Anthocyanin pha loãng 4 lần trong 90s rồi sấy khô ở 80oC trong vòng 1 giờ. Giấy đo pH ngâm trong mẫu 90s đem ra để khô, so sánh với bảng màu là có thể thu được kết quả.

Từ đó kết luận được, giấy đo pH sản xuất từ Anthocyanin chiết từ bắp cải tím có thể dùng đo pH thay thế các loại giấy pH khác.

47

TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Ngọc Tú, Hoá học thực phẩm, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà

Nội, 1994.

[2]Akio Tsukui, Atsuko Suzuki, Sumi Nagayama and Norihiko Terahara,

Stability of anthocyanin pigments from purple leaveas of perilla ocimoides L. var.crispa, Nippon Shokuhin Kagaku Kaishi, Vol. 43, No.4, 113 – 119 (Article), 1996.

[3] Gui, M. M., Rodriguez-Saona, Wrolslated Pelargonidin-Based Anthocyanins,

J.Agric. and Food Chemistry, Vol. 47, No.11, 1999.

[4] Huỳnh Thị Kim Cúc, Nguyễn Thị Lan, Châu Thể Liễu Trang, Tối ưu hóa

điều kiện chiết tách chất màu anthocyanin từ bắp cải tím trong môi trường trung tính, Tạp chí Khoa học&Công nghệ, Đại học Đà Nẵng, số 4(12).2005, tr. 44-50.

[5] Phạm Luận, Sổ tay pha dung dịch, Đại học Tổng hợp Hà Nội, 1987.

[6] Lê Thị Mùi, Thí nghiệm phân tích định lượng, Trường Đại học Sư phạm, Đại

học Đà Nẵng, 2004.

[7] Nguyễn Đình Triệu, Bài tập và thực tập các phương pháp phổ, NXB Đại học

Quốc gia Hà Nội, 2001.

[8] Giang Thị Kim Liên, Xử lý số liệu và quy hoạch thực nghiệm, Đại học Sư

phạm Đà Nẵng.

48