Bài giảng Công nghệ Chất màu và chất mùi tự nhiên - Hoàng Thị Huệ An Đại học Nha Trang, 2017

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

TRƯỜ TRƯ ỜNG ĐẠ ĐẠ I HỌ HỌC NHA TRANG - Bộ môn CNKT Hóa học -

Bài giả giảng CÔNG NGHỆ NGHỆ CHẤ CHẤT MÀ MÀU VÀ VÀ CHẤ CHẤT MÙ MÙI TỰ TỰ NHIÊN Biên soạn: TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

1

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

T ÀI LIỆ LIỆU THAM KHẢ KHẢO Tiếng Việt 1. Đỗ Thị Thúy Vân (2010), Hợp chất màu hữu cơ, ĐHSP Đà Nẵng 2. Văn Đình Đệ (2002), Sản xuất chất thơm thiên nhiên và tổng hợp, NXB KHKT, Hà Nội.

3. Vũ Ngọc Lộ (1996), Những Cây Tinh Dầu Việt Nam, NXB KHKT, Hà Nội.

Tiếng Anh 4. Bechtold, T., Mussack, R. (2009), Handbook of Natural Colorants, Wiley & Sons 5. Vargas, F.D., Lopez, O.P., (2003), Natural Colorants for Foods and Nutraceutical Uses, CRC, 6. Hendry, Houghton (1996), Natural food colorants, Chapman& Hall 7. Horst Surbursg, Johannes Panten (2006), Common Fragrance and Flavor Materials: Preparation, Properties and Uses, Wiley 8. David J. Rowe (2005), Chemistry and Technology of Flavors and Fragrances, Blackwell.

9. Socaciu, C. (2008), Food colorants chemical and functional properties, CRC Press.

10. Taylors, A.J, Linfoth, R.S.T (2010), Food flavors technology, 2nd edition, Wiley-Blackwell.

Chủ đề 1. TỔNG QUAN VỀ CHẤ CHẤT MÀ MÀU 1.1. KHÁI NIỆM VỀ CHẤT MÀU •

Chất màu (colorant) là những thành phần khi tồn tại một mình hay tổ hợp với các thành phần khác sẽ tạo ra hay làm biến đổi màu sắc của sản phẩm

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

2

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

1.2. LÝ THUYẾT VỀ CHẤT MÀU

1.2.1. Thuyết màu cổ điển a) Thuyết chromophore-auxochrome (Otto Witt, 1876): Phân tử hợp chất hữu cơ có màu (chromogen) chứa 2 thành phần: - Nhóm mang màu (chromophore): nhóm nguyên tử chưa bão hòa hóa trị.

- Nhóm trợ màu (auxochrome): không có khả năng tạo màu nhưng có tác dụng làm màu sâu hơn (deeper).

Chromogen = Chromophore + Auxochrome

Chromophore: chứa các nhóm nguyên tử chưa bão hòa hóa trị (nối đôi, nối ba) có khả năng tạo màu.

• Chromophore độc lập (tạo màu mạnh): nhóm nitroso (-N=O); nitro (-NO2), azo (-N=N-); vòng quinoid (benzoquinone) • Chromophore phụ thuộc (tạo màu yếu): etylen (-CH=CH-), carbonyl (C=O), azomethine (-CH=N-),…  Auxochrome: chứa các nhóm nguyên tử âm điện (N, O, S, Halogen) bão hòa hóa trị, không có khả năng tạo màu nhưng khi gắn vào chomophore thì làm thay đổi màu hay cường độ màu •

Nhóm sâu màu (bathochromic group): hydroxyl (-OH), alkoxy (-OR), amino

(-NH2); alkylat amin (-NR2, -NHR, …)

•

Nhóm cao màu (hypsochromic group): -OCOCH3; -NHCOCH3; -I > -Cl > -F –SO3H, -COOH (làm tăng tính tan của chất màu trong nước)

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

3

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

Vàng Cam Bathochromic shift = Red shift

Đỏ

(Sự sâu màu)

Tía

Hypsochromic shift = Blue shift (Sự cao màu)

Tím Lam Lục

Hiện tượng bathochrome và (hypsochrome)

Thực nghiệm cho thấy sẽ xảy ra hiện tượng bathochrome nếu:  nối đôi liên hợp trong phân tử càng dài  tăng số nhân thơm (đơn nhân  đa nhân)  tăng số nhóm C=O liên kết trực tiếp với nhau  kéo dài mạch carbon trong phân tử nhưng không phá vỡ hệ thống nối đôi liên hợp  ion hóa nhóm trợ màu  alkyl hóa nhóm amin, hydroxyl

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

4

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

Benzen (không màu)

Nitrobenzen (vàng nhạt)

Acetone (không màu)

1,4-Naphthoquinone (p-naphthoquinone) (vàng)

1,4-benzoquinone (vàng)

Azobenzen (cam)

Diacetyl (lục hơi vàng)

9,10-anthraquinone (9,10-dioxoanthracene) (vàng đậm)

Alizarin [1] (1,2-dihydroxyanthraquinone) (đỏ đậm)

Thuyết chromophore-auxochrome:  Ưu điểm: bước đầu đưa ra một số khái niệm và quy luật về màu sắc các hợp chất  Nhược điểm: mang tính kinh nghiệm, chưa giải thích thỏa đáng cho mọi trường hợp Câu hỏi: Aniline Yellow (para-aminoazobenzene) là một loại thuốc nhuộm azo. a) Cho biết nhóm nào là chromophore, nhóm nào là auxochrome? b) Thay nhóm –amino bằng lần lượt bằng nhóm –nitro (-NO2) và nhóm axetyl (COCH3). Dự đoán hiện tượng xảy ra (bathochrmome hay hypsochrome?)

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

5

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

b) Thuyết quinoid (Nesaki, 1888):  Quan điểm: Hợp chất hữu cơ có màu do phân tử có chứa nhân thơm dạng quinoid

1,4-Benzoquinone (vàng)

1,4- Cyclohexandione (không màu)

Hydroquinone (không màu)

 Ưu điểm: giải thích được màu sắc thuốc nhuộm hữu cơ  Nhược điểm: chưa khái quát (có nhiều ngoại lệ)

Nitrobenzen (vàng nhạt)

(không màu)

(không màu)

1.2.2. Thuyết hiện đại về màu sắc a) Giải thích màu sắc của các vật thể: Màu sắc của một vật thể là kết quả của sự tương tác (hấp thụ, phản xạ, tán xạ,...) giữa ánh sáng (bức xạ khả kiến) với vật thể

a) Hấp thụ

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

b) Tán xạ đặc biệt

c) Tán xạ khuếch tán

6

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

Violet (V): 400 - 420 nm Indigo (I): 420 - 440 nm

ROYGBIV

Blue (B): 440 - 490 nm Green (G): 490 - 570 nm Yellow (Y): 570 - 585 nm Orange (O): 585 - 620 nm Red (R) 620 - 780 nm

Đồng hồ màu (color wheel): Quan hệ giữa màu sắc của vật và màu bị hấp thụ)

Quan hệ giữa màu sắc của bức xạ bị hấp thụ và màu quan sát được

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

7

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

Câu hỏi: a) Cho biết màu của bức xạ bị phản xạ và màu nhìn thấy của tờ giấy ở Ex.A và Ex.B (Hình a) b) Cho biết màu của bức xạ bị hấp thụ và màu nhìn thấy của tờ giấy ở Ex.A và Ex.B (Hình b) a)

b)

b) Giải thích màu sắc của các hợp chất hữu cơ

Các chuyển dời electron có thể có trong phân tử hợp chất hữu cơ

 Bức xạ Vis chỉ gây ra chuyển dời n* và *  Các hợp chất hữu cơ chứa các nối  liên hợp và các nguyên tử có cặp e không phân chia (electron n) có khả năng hấp thụ bức xạ Vis  có màu sắc

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

8

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

Đặc tính hấp thụ của một số chromophore Chromophore

Example

Excitation

λm ax, nm

ε

Solvent

C=C

Ethene

π

__>

π*

171

15,000

hexane

C≡C

1-Hexyne

π

__>

π*

180

10,000

hexane

π* π*

290 180

15 10,000

hexane hexane

π* π*

275 200

17 5,000

ethanol ethanol

σ* σ*

205 255

200 360

hexane hexane

C=O

Ethanal

n π

__>

N=O

Nitromethane

n π

__>

C-X X=Br X=I

Methyl bromide; Methyl Iodide

n n

__>

__>

__>

__>

Các electron  và n trong nhóm C=O Phổ hấp thụ UV của isoprene

Các hiện tượng thay đổi màu và cường độ màu

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

9

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hấp thụ và màu sắc của các hợp chất hữu cơ  Ảnh hưởng của hệ thống nối đôi liên hợp: số nối đôi liên hợp càng lớn  E* = E*- E0 = hc/λ càng nhỏ  λmax càng dài

λmax = 217 nm

λmax = 258 nm

λmax = 450 nm

Ảnh hưởng của chiều dài mạch liên hợp đến hiệu ứng bathochrome và hyperchrome

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

10

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hấp thụ và màu sắc của các chất hữu cơ  Ảnh hưởng của nguyên tố âm điện trong mạch liên hợp: - Mạch liên hợp phân tử có chứa nguyên tố âm điện mạnh (O, N)  hiệu ứng liên hợp âm –C (liên hợp -: hút e)  e trong mạch càng linh động  hiệu ứng red shift - Các nhóm nguyên tử âm điện gây hiệu ứng red shift đa số là nhóm C=Z Ví dụ: –NO2, -CN; -CHO; -COR; -COOH; -CONH2.

Nguyên tố Z càng âm điện và có điện tích càng dương  hút e càng mạnh  hiệu ứng red shift càng mạnh: C=N+R2 > C=NR

Ví dụ: C=O > C=NR > C=CR2;

Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hấp thụ và màu sắc của các chất hữu cơ  Ảnh hưởng của các nhóm thế Nếu ở đầu mạch liên hợp có các nhóm thế +e hay –e thì electron hóa trị của phân tử càng dễ bị phân cực hóa  càng dễ hấp thụ sóng dài  hiệu ứng red shift Các nhóm thế -C=C-X: (chứa nguyên tố âm điện X có cặp electron n liên kết với mạch liên hợp) gây hiệu ứng liên hợp +C (liên hợp -p: nhường e) đồng thời có hiệu ứng cảm ứng âm (–I: hút e).

Ví dụ: Nhóm –OH; -OR; -SH; -SR; -NH2; -NR2; -F; -Cl; - Br; -I,...

Hiệu ứng liên hợp +C • Nguyên tố X càng âm điện  hút e càng mạnh  liên hợp -p càng yếu  hiệu

ứng red shift càng kém.

Ví dụ: -F < -OH < -NH2 ;

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

-F < -Cl < - Br < -I,

-OH < -NH2 < -SH

11

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

Bài tập: Sắp xếp các hợp chất sau đây theo thứ tự có λmax tăng dần.

Giải thích. b) a) D

C

c)

F

G

I

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

E

H

K

12

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hấp thụ và màu sắc của các chất hữu cơ  Ảnh hưởng của sự ion hóa phân tử Hợp chất chứa nhóm thế -e hay +e có thể bị ion hóa  hiệu ứng red shift hay blue shift tùy thuộc bản chất nhóm thế và vị trí của nó trong mạch liên hợp.

Ví dụ: Sự ion hóa gây hiệu ứng red shift

-XH + -OH-  -X- + H2O (Ví dụ: -OH ; -NH2; -SH)

Sự ion hóa gây hiệu ứng blue shift: -NR2 + H+  N+HR2

Benzaurin sulfoacid

Alizarin

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

13

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hấp thụ và màu sắc của các chất hữu cơ Ảnh hưởng của cấu tạo phân tử Phân tử phải có cấu tạo phẳng để xảy ra hiệu ứng liên hợp  khi đó mới có khả năng có màu.

Nếu cấu tạo phẳng của phân tử bị phá vỡ sẽ xảy ra hiện tượng blue shift và hyperchromic effect

PHÂN LOẠI CHẤT MÀU  Phân loại theo tính tan:  Thuốc nhuộm (dye): hợp chất hữu cơ có màu mạnh, tan được trong nước hay dung môi hữu cơ, có khả năng bắt màu hay gắn màu trực tiếp cho vật liệu khác (chất nền: substract).  Sắc tố (pigment): chất màu hữu cơ và một số hợp chất vô cơ (oxyt và muối kim loại) không tan trong nước hay dung môi hữu cơ và không có ái lực đối với chất nền. Nó giữ nguyên cấu trúc tinh thể hay dạng hạt phân tán trong quá trình sử dụng.

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

14

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

 Phân loại chất màu theo nguồn gốc  Chất màu vô cơ: thường có cấu tạo đơn giản là muối hoặc oxit kim loại. Chúng có thể được điều chế công nghiệp hay từ khai thác khoáng sản Ví dụ: PbCrO4 (màu vàng); HgS (thần sa, màu đỏ son); ZnCrO4 + K2CrO4 (màu vàng chanh),…  Chất màu hữu cơ  Chất màu hữu cơ tự nhiên: là các chất màu nhận được thực vật từ động vật mà không dùng phản ứng hóa học  Chất màu hữu cơ tổng hợp: được con người tổng hợp bằng phản ứng hóa học từ dầu mỏ hay nhựa than đá

THUỐC NHUỘM  Phân loại thuốc nhuộm:  Phân loại theo bản chất hóa học: phân loại theo cấu trúc hóa học; được sử dụng rộng rãi đối với các nhà hóa nhuộm tổng hợp cũng như các kỹ sư nhuộm.

Có 10 loại:  Phẩm nhuộm nitro * Phẩm nhuộm nitroso * Phẩm nhuộm azo * Phẩm nhuộm phenyl metan * Phẩm nhuộm tryphenyl metan * Phẩm nhuộm xeton, quinon * Phẩm nhuộm indigo * Phẩm nhuộm sulfur * Phẩm nhuộm cơ nguyên tố

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

15

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

 Phân loại thuốc nhuộm theo cách sử dụng:        

Thuốc nhuộm hoạt tính (Reactive Dyes): Những thuốc nhuộm này có liên kết cộng hóa trị với sợi Thuốc nhuộm phân tán (Dispersive Dyes): là các thuốc nhuộm không ion không tan trong nước, nhuộm các sợi kỵ nước bằng phương pháp phân tán.

Thuốc nhuộm trực tiếp (Direct Dyes): thuốc nhuộm anion tan trong nước do có nhóm –SO3Na, có ái lực cao với sợi cellulose khi có mặt chất điện ly Thuốc nhuộm vat (ủ): không tan trong nước, chủ yếu dùng cho sợi cellulose, thường thuộc nhóm anthraquinone và indigo.

Thuốc nhuộm sulfur (Sulfur Dyes): thường dùng nhuộm sợi cotton sau khi khử bằng Na2S trong môi trường kiềm.

Thuốc nhuộm cation (baz): là những thuốc nhuộm baz khi tan trong nước tạo thành cation có màu.

Thuốc nhuộm acid (Acid dyers): là những thuốc nhuộm anion tan trong nước do có nhóm chức phân cực (-SO3H; -COOH)..

Thuốc nhuộm dung môi (Solvent Dyes): là thuốc nhuộm không tan trong nước do không chứa các nhóm chức phân cực (-SO3H; -COOH; -N+R3) nhưng tan trong dung môi hữu cơ.

CHẤT MÀU THỰC PHẨM  Khái niệm: Chất màu thực phẩm (food colorant) hay còn gọi là phẩm màu (food dye) là các chất dùng để nhuộm màu thực phẩm, dược phẩm.  Phân loại chất màu thực phẩm:  Phẩm màu vô cơ (Inorganic Colarant): là các hợp chất vô cơ có màu được tìm thấy trong tự nhiên hay được tổng hợp.  Phẩm màu tổng hợp (Synthetic Colorant): là những chất màu được tạo ra bằng các phản ứng tổng hợp hữu cơ. Ưu điểm: rẻ, màu sắc đa dạng, cường độ màu mạnh, độ bền cao.

Nhược điểm: đa số có độc tính, ảnh hưởng đến sức khỏe con người.  Phẩm màu tự nhiên (Natural Colorant): chất màu thu nhận được từ nguyên liệu tự nhiên. Ưu điểm: không độc, màu đẹp Nhược điểm: giá thành cao; kém bền màu  Phẩm màu giống tự nhiên (nature-identical colorant): chất màu tổng hợp để có cấu trúc phân tử giống như dạng tự nhiên của chúng

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

16

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

Các chất màu vô cơ dùng trong thực phẩm Tên chất màu

Sử dụng

Liều dùng (mg/kg thể trọng)

Carbonat calcium

Ít dùng

Không hạn chế

Bioxyt titan

Ít dùng

Chưa có

Oxyt sắt

Bánh kẹo và mứt

0,5

Oxyt nhôm

Bánh kẹo và mứt

0,5

Bạc

Bánh kẹo và mứt

0,5

Vàng

Bánh kẹo và mứt

0,5

Một số chất màu tự nhiên thông dụng Chất màu

Nguồn tự nhiên

Màu sắc

Curcumin

Củ nghệ

Vàng cam sáng

Lutein

Hoa CVT, cỏ linh lăng

Vàng kim

Hỗn hợp carotene tự nhiên

Dầu cọ, tảo (D. salina)

Vàng kim cam

Bixin/ Norbixin

Hạt điều nhuộm

Cam

Capsanthin/ Capsorubin

Ớt (Capsicum anmum L.)

Cam đỏ

Lycopen

Cà chua

Đỏ cam

Acid carminic

Rệp son cái ở Pêru

Cam – đỏ

Carmin

Rệp son cái ở Pêru

Hồng – đỏ

Betanin

Củ cải đỏ

Hồng đến đỏ

Anthocyanin

Vỏ nho đen, bắp cải tím

Hồng/đỏ/ tím/xanh (tùy pH)

Chlorophyll

Cỏ, linh lăng, tầm ma

Xanh lục

Đồng chlorophyll

Cỏ, linh lăng, tầm ma

Lục lam

Crocin

Cây nghệ tây, quả dành dành

Vàng

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

17

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

Tính chất của một số chất màu giống tự nhiên Chất màu

Màu sắc

Tính chất

β-carotene (E160a)

Vàng - cam

Ít tan trong dầu, có hoạt tính tiền vitamin A

β-Apo-8’-carotenal (E160e)

Cam hơi đỏ

Ít tan trong dầu, có hoạt tính tiền vitamin A nhưng kém hơn β-carotene

Ethyl ester của β-apo-8- Vàng/cam carotenoic acid (E160f)

Tan trong dầu, có hoạt tính tiền vitamin A nhưng kém hơn β-carotene

Riboflavin; Riboflavin 5’ Vàng phosphate (E101) (I&II)

Tan ít trong nước, dễ mất màu bởi ánh sáng

Canthaxanthin (E161g)

Chỉ cho phép dùng trong xúc xích Strassbourg. Có trong cá hồi, tôm và hồng hạc.

Hồng cam

Chủ đề 2. CHẤT MÀU TỰ NHIÊN 2.1. PHÂN LOẠI CHẤT MÀU TỰ NHIÊN  Nhóm tetrapyrrole *

 Dẫn xuất isoprenoid *  Các hợp chất dị vòng Nitơ  Các dẫn xuất benzopyran*  Các quinone  Các melanin  Các hợp chất cơ-protein

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

18

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

Nhóm tetrapyrrole  Phân tử chứa 4 vòng pyrrole  Có thể dạng thẳng (Eg: bilin, phytochrome) hay vòng (có khung porphyrin)

Tetrapyrroles: pigments of life

Hemoglobin

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

19

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

Deoxymyoglobin

Oxymyoglobin

Metmyoglobin

Nitrosomyoglobin

Dẫn xuất isoprenoid = terpenoid  Quinone: chứa vòng quinone

1,4-Benzoquinone

1,4-Naphthoquinone

9,10-Anthraquinone

 Iridoid: bicyclic cis-fused cyclopentane-pyrans (chứa 2 vòng pyran và

cyclopentane ngưng tụ cis)

 Carotenoid: là nhóm chất màu polyisoprenoid quan trọng nhất

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

20

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

Dẫn xuất isoprenoid (= Terpenoid)

1-1 link (head-to-head)

(ít gặp trong tự nhiên)

(hay gặp trong tự nhiên) 1-4 link (head-to-tail)

4-4 link (tail-to-tail)

(ít gặp trong tự nhiên)

Các kiểu liên kết có thể có trong các hợp chất terpenoid

Trong tự nhiên thường xảy ra liên kết 1-4

Myrcene

Limonen

Retinol (Vitamin A)

Cũng có ngoại lệ: liên kết 4-4

-Carotene

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

21

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

Các dẫn xuất benzopyran (dẫn xuất flavonoid) • Là các hợp chất phenolic đặc trưng bởi 3 vòng: 2 vòng thơm (vòng A, B) và 1 vòng pyran trung tâm (vòng C).

Các dẫn xuất benzopyran (R= H, OH, CH3)

Các dẫn xuất quinone  Là các hợp chất thơm đơn vòng/đa vòng có 2 nhóm –OH ở vị trí para.

Benzoquinone:

Quinone

Naphtoquinone:

Anthraquinone:

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

22

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

Melanin • Là các polymer chứa các monomer indolic hay phenolic.

• Melanin: tạo màu đen, xám, nâu (thực vật); • Eumelanin: tạo màu đen, nâu (da, tóc người); bẫy ion kim loại nặng

Cấu trúc các melanin với vòng monomer indole

Cơ protein (Metalloprotein) • Là phức giữa protein với các ion kim loại.

• Ion kim loại thường tạo liên kết phối trí với các nguyên tố N, O hay S có trong các amino acid của protein hay với 4 nguyên tử N trong nhân hem

Chlorophyll

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

Hemoglobin

23

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

Câu hỏi: • Xếp các hợp chất sau vào các nhóm chất màu tự nhiên đã học:

(3) (1)

Indigo (2)

(4)

Phytochrome (5)

2.2. PHƯƠNG PHÁP CHIẾT CHẤT MÀU TỰ NHIÊN  Chiết rắn – lỏng  Phương pháp cổ điển  Ngâm chiết

Maceration (Ngâm dầm)

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

Percolation (Ngấm kiệt)

24

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

25

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

26

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

27

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

28

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

Ngấm kiệt quy mô nhỏ

Chiết Soxhlet quy mô PTN

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

Ngấm kiệt quy mô công nghiệp

Chiết Soxhlet quy mô công nghiệp

29

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

 Phương pháp hiện đại  Đồng hóa trong dung môi (Homogenization)

 Chiết dung môi tăng tốc (ASE: Accelerated Solvent Extraction) Hay: chiết dưới áp suất cao (PFE: Pressurized Fluid Extraction)

Sơ đồ thiết bị chiết dung môi tăng tốc (ASE)

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

30

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

Dionex ASE

 Chiết với sự hỗ trợ của siêu âm (UAE: Ultrasound-assisted extraction)

Sơ đồ thiết bị chiết UAE

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

31

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

 Chiết với sự hỗ trợ của vi sóng (MAE: Microwave-assisted extraction)

Thiết bị chiết MAE tự chế từ lò vi sóng

Cơ chế chiết MAE Lưu ý: MAE chỉ áp dụng cho dung môi chiết phân cực

 Chiết siêu tới hạn (SFE: Supercritical Fluid Extraction)

Giản đồ pha của CO2

Sơ đồ thiết bị SFE Solvents:  CO2: Chất chiết không phân cực  CO2 +(EtOH; MeOH; 2-propanol):

Sự khác nhau giữa các trạng thái khí, lỏng và siêu tới hạn của CO2

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

Chất chiết phân cực hay phân cực trung bình

32

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

2.3. MỘT SỐ CHẤT MÀU TỰ NHIÊN QUAN TRỌNG 2.3.1. CAROTENOID 2.3.2. CHLOROPHYLL 2.3.3. ANTHOCYANIN 2.3.4. BETALAIN

2.3.1. CAROTENOID  PHÂN BỐ TRONG TỰ NHIÊN  Carotenoid là sắc tố màu vàng/cam/đỏ rất phổ biến trong tự nhiên

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

33

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

2.3.1. CAROTENOID  CẤU TRÚC PHÂN TỬ  Dẫn xuất isoprenoid (8 x C5 = C40). Bộ khung cơ bản là lycopen  Sự đóng vòng, hydro hóa, dehydro hóa, oxy hóa, gắn các nhóm chức, chuyển hóa đồng phân,...  > 700 carotenoid (chưa kể dạng cis)

2.3.1. CAROTENOID  PHÂN LOẠI:  Caroten: hydrocarbon carotenoid  Xanthophyll: caroten bị oxy hóa

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

34

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

2.3.1. CAROTENOID  Tính chất vật lý:  Hấp thụ bức xạ khả kiến (400 -500 nm)  Màu vàng/cam/đỏ  Tan tốt trong dung môi không/ít phân cực

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

35

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

2.3.1. CAROTENOID  Tính chất hóa học • Có hoạt tính chống oxy hóa: bắt gốc tự do, bị oxy hóa bởi O2 (ion kim loại xúc tác) • Dễ bị đồng phân hóa (trans cis) • kém bền dưới tác dụng của ánh sáng, nhiệt, acid (ion kim loại xúc tác) Bền ở < 500C; pH = 2-7 (pH <2  cam đỏ  vàng cam)  Ứng dụng  Thực phẩm: phụ gia tạo màu thức ăn chăn nuôi  Dược phẩm: chống oxy hóa, chống lão hóa; tăng sức đề kháng của cơ thể, ngăn ngừa bệnh tim mạch, ung thư, AIDS...  Mỹ phẩm: kem chống nắng, son môi

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

36

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

2.3.1. CAROTENOID  PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT  Tổng hợp hóa học Chỉ mới tổng hợp được 3 carotenoid ứng dụng làm chất màu thực phẩm: • -caroten • -apo-8’-carotenal • Canthaxanthin  Sinh tổng hợp: • Lycopen từ nấm Blakeslea trispora; • -caroten từ vi tảo biển Dunalillea; • lutein từ vi tảo Mureillopsis sp; • astaxanthin từ vi tảo Haematococcus pluviallis hay nấm men Phaffia rhodozyma

Quy trìnhsản xuất carotenoid từ vi tảo

Vi tảo lục Haematococcus pluviallis chuyển sang màu đỏ (giai đoạn tích lũy astaxanthin) khi bị stress môi trường

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

37

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

2.3.1. CAROTENOID  PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT

• Tách chiết từ các nguồn tự nhiên Nguyên liệu  Xử lý nguyên liệu: cơ học; nhiệt; hóa học (acid); sinh học (enzyme) Chiết carotenoid: hexan; dầu thực vật; (CO2-SFE)  Cô đặc - Thu hồi dung môi  Xà phòng hóa: nhiệt độ thấp; KOH/ether dầu mỏ; KOH/alcol  Tinh chế: phân bố lỏng-lỏng; kết tinh lại; sắc ký cột

Nguyên liệu • Xử lý (cơ/ nhiệt/ hóa/ sinh) • Chiết (Hexan; CO2-SFC)

Dịch chiết carotenoid • Cô chân không (<400C)

Oleoresin • Xà phòng hóa (KOH/alcohol/N2)

Carotenoid thô Tinh chế (lọc, kết tinh lại, phân bố lỏng/lỏng; sắc ký cột,...)

Carotenoid tinh

Sơ đồ chiết và tinh chế carotenoid từ nguyên liệu tự nhiên

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

38

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

Sơ đồ chiết xuất: a) lutein từ hoa vạn thọ;

b) capsanthin từ ớt chuông

2.3.2. CHLOROPHYLL  PHÂN BỐ TRONG TỰ NHIÊN

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

39

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

2.3.2. CHLOROPHYLL  CẤU TRÚC PHÂN TỬ

Các loại chlorophyll

2.3.2. CHLOROPHYLL  Tính chất vật lý:  Sự hấp thụ ánh sáng – Màu sắc:



Tính tan: - kỵ nước  không tan trong nước - khi thủy phân liên kết ester giải phóng phytol tạo thành chlorophyllide có tính ưa nước hơn

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

40

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

2.3.2. CHLOROPHYLL  Tính chất hóa học  Kém bền nhiệt, ánh sáng; dễ bị oxy hóa  Dễ bị phân hủy bởi acid, kiềm: • pH = 5: chlorophyll (lục đậm); • pH < 5: pheophytin (lục xám nhạt) • pH > 7: thủy phân  chlorophyllide (lục)

Chlorophyll

Chlorophyllide

Pheophytin

2.3.2. CHLOROPHYLL  Tính chất hóa học  Trong quá trình bảo quản rau xanh, enzyme nội sinh tạo ra acid  phân hủy chlorophyll  pheophytin, chlorophyllide, pheophorbide (lục nhạt)  pyropheophytin (không màu)

Sự phân hủy chlorophyll bởi enzyme

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

Phản ứng xảy ra khi đun nóng rau xanh với Zn2+

41

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

42

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

2.3.2. CHLOROPHYLL  Chức năng sinh học:  Ở thực vật: vai trò quan trọng trong sự quang hợp  Ở người: chống oxy hóa, kháng viêm, điều hòa hệ miễn dịch, khử mùi; ngăn ngừa ung thư và biến đổi gen  Ứng dụng • Màu thực phẩm; Phẩm nhuộm (dệt, giấy) • Thực phẩm chức năng  Các nguồn chlorophyll tự nhiên quan trọng:  cỏ linh lăng; lá tre; chùm ngây  vi tảo Spirulina

2.3.2. CHLOROPHYLL

Chlorophyllin Na-Cu: cấu trúc phân tử và sản phẩm

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

43

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

CHLOROPHYLL  Sản xuất chlorophyll  Xử lý nguyên liệu: nghiền/xay/cắt nhỏ + MgCO3 (hay CaCO3,…)  Dung môi chiết: aceton, methanol, ethanol  Lọc/ly tâm: thu dịch chiết chlorophyll  Xà phòng hóa: Chlorophyll  Chlorophyllide  Bền hóa: + Zn2+ hay Cu2+/mt acid  ZnChlorophyllin hay Cu-Chlorophyllin đồng (xanh lục, bền màu) (Tất cả các bước thực hiện nhanh, trong tối)

ANTHOCYANIN  PHÂN BỐ TRONG TỰ NHIÊN

• Sắc tố flavonoid có màu đỏ/hồng/ tím / tím xanh • Có trong không bào của hầu hết các bộ phận của thực vật bậc cao (lá, thân, rễ, hoa, quả, hạt)

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

44

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

ANTHOCYANIN  CẤU TRÚC PHÂN TỬ Anthocyanin = Anthocyanidin (aglycon) + Đường

Glc: đường (glucose; arabinose; galactose)

a) Anthocyanin

b) Anthocyanidin

Cấu trúc cơ bản của các anthocyanin và anthocyanindin

ANTHOCYANIN Câu trúc cơ bản

Loại anthocyanidin

R3′

R5′

λ max (nm)

Pelargonidin (màu cam)

−H

−H

494

Cyanidin (cam đỏ)

−OH

−H

506

Peonidin (cam đỏ)

−OCH3

−H

506

Delphinidin (đỏ)

−OH

−OH

508

Petunidin (đỏ)

−OH

−OCH3

508

−OCH3

−OCH3

510

Malvidin (đỏ-hơi xanh)

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

45

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

ANTHOCYANIN

Công thức phân tử và màu sắc của các anthocyanidin thường gặp

ANTHOCYANIN 

Tính chất vật lý: 

Sự hấp thụ ánh sáng:

Anthocyanindin có λmax  490-510 nm; Anthocyanin có λmax  510÷540 nm  Màu đỏ  tím hồng  tím  tím xanh  xanh 

Các yếu tố ảnh hưởng đến màu sắc và độ bền màu của anthocyanin

a)

Các nhóm thế:

•

Các nhóm thế ở vòng B:

- OH, -OCH3 bathochromic shift (màu càng tím  xanh đậm) - Thay –OH bằng nhóm alkyl (-R)  màu càng đỏ (hypsochromic) •

Sự acyl hóa gốc đường: làm anthocyanin bền màu hơn đối với pH, nhiệt độ, ánh sáng do tránh sự thủy phân ở vị trí C3

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

46

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

Sự acyl hóa gốc đường cải thiện độ bền của anthocyanin

ANTHOCYANIN • b) Ảnh hưởng của pH:

Sự thay đổi cấu trúc phân tử anthocyanidin theo pH

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

47

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

Sự thay đổi màu sắc anthocyanidin theo pH

ANTHOCYANIN c)

Ảnh hưởng của nhiệt độ, ánh sáng: •

Thủy phân liên kết glycosid: anthocyanin  anthocyanidin

•

Phân hủy anthocyanidin  ...  ... mất màu

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

48

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

ANTHOCYANIN d) Ảnh hưởng của oxy và acid ascorbic: •

Anthocyanin dễ bị oxy hóa bởi oxy không khí

•

Acid ascorbic không có tác dụng bảo vệ anthocyanin: O2 + ascorbic acid  H2O2  thúc đẩy phản ứng oxy hóa

ANTHOCYANIN f) Ảnh hưởng của enzyme và đường: •

Enzyme (glycosidase, peroxydase, phenolase) thủy phân các nhóm thế glycosid  anthocyanin  anthocyanin  bị oxy hóa tiếp tục  … mất màu

•

Đường nồng độ thấp: giúp enzyme phân hủy nhanh anthocyanin

•

Đường nồng độ cao: giảm aw  bảo vệ anthocyanin

g) Ảnh hưởng của SO2: SO2  H+ +HSO3-

+(H+, HSO3- )

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

49

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

ANTHOCYANIN a) Ảnh hưởng của các tương tác liên phân tử và nội phân tử: • Co-pigmentation: hyperchromic effect + bathochromic shift và tăng độ bền màu của sắc tố • Nguyên nhân:  intermolecular co-pigmentation: co-pigment – pigment: non-covalent bond

 intramolecular co-pigmentation: co-pigment + pigment: covalent bond  self-asscotiation

Đồng tạo màu nội phân tử giữa pelargonidin glycoside

Phản ứng tự kết hợp

acyl hóa bởi acid coumaric

anthocyanin ở vị trí C-4

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

50

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

ANTHOCYANIN 

CHỨC NĂNG SINH HỌC

 Ở thực vật: -bảo vệ thực vật khỏi bị hủy hoại bởi tia UV -kháng khuẩn, kháng nấm - vai trò quan trọng trong sự thụ phấn (thu hút côn trùng).  Ở người: - chống tia phóng xạ -bắt gốc tự do  chống oxy hóa, chống lão hóa - ngăn ngừa sự phát triển của các khối u, ngừa ung thư - hạn chế nguy cơ đột quỵ, tăng sức đề kháng, làm bền thành mạch máu, kháng viêm, …

- Tính chống oxy hóa của anthocyanin do aglycon quyết định -Số lượng các gốc đường ở vị trí C3 cũng có vai trò rất quan trọng đến khả năng chống oxy hóa - Số lượng các phân tử đường càng ít khả năng chống oxy càng cao

ANTHOCYANIN 

Ứng dụng - Chất màu thực phẩm (E163): tạo màu cho thạch, mứt quả, nước ép trái cây,…

- Chất bảo vệ thực phẩm: kháng nấm, chống oxy hóa - Nhuộm vải - Dược phẩm: thực phẩm chức năng, dược phẩm bổ sung.

Cyanidin có hoạt tính chống oxy hóa cao gấp 4 lần tocopherol và gấp 2 lần catechin.

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

51

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

ANTHOCYANIN 

NGUỒN TỰ NHIÊN Các loài thực vật có hoa, quả, củ, hạt có màu đỏ: nho, anh đào, dâu tây, mâm xôi, táo,…; hoa bụp giấm, Củ cải đỏ, đậu đỏ,… Các loài thực vật có quả màu đen hay tím đen: cà tím, quả lý đen (blackcurran), quả việt quất; bắp cải tím, cà rốt đen, đậu đen…

Quan trọng nhất là: -vỏ quả nho sau khi sản xuất rượu vang (chứa khoảng 20% anthocyanin/trọng lượng khô): GRAP’SUD, (Pháp): > 1000 tấn E163/năm - củ cải đỏ

ANTHOCYANIN 

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT

 Tách chiết từ nguồn tự nhiên  Chiết: chiết trong môi trường acid 

MeOH hay EtOH + 0,001% HCl.

 Dung dịch nước SO2, dung dịch NaHSO3  Tính chế: tách đường  hấp phụ (cột silica gel, alumina,…)  siêu lọc ở nhiệt độ thấp.  Tạo chế phẩm dạng bột: đông khô với maltodextrin 20  bền màu

 Nuôi cấy mô:  chất lượng tốt, đồng đều  Quy mô nhỏ; Không kinh tế

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

52

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

BETALAIN 

PHÂN BỐ TỰ NHIÊN

 sắc tố tự nhiên có màu từ vàng /đỏ (hoa/củ/lá/quả,…)

BETALAIN 

CẤU TRÚC HÓA HỌC: dẫn xuất imminium của acid betalamic Indixanthin

+ Cation iminium

Acid betalamic

Betaxanthin Betanidin

Betanin

Betacyanin

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

53

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

BETALAIN

Các ví dụ về sự glycosyl hóa và acyl hóa betacyanin

BETALAIN  Tính chất vật lý  Sự hấp thụ ánh sáng - Màu sắc Betacyanin: đỏ/đỏ-tím (λmax = 540 nm) Betaxanthin: vàng/cam (λmax= 480 nm)  Tính tan: hợp chất phân cực  dễ tan trong nước hay dd etanol-nước  Tính chất hóa học:  Kém bền đối với nhiệt, ánh sáng dung dịch betalain có hàm lượng đường cao  ít bị phân hủy.  Dễ bị oxy hóa:  bị phân hủy bởi oxy kk  sẫm màu hay mất màu  Sự oxy hóa càng mạnh khi: +hoạt độ nước càng cao + có mặt ion kim loại (Fe, Cu)..

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

54

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

BETALAIN  Tính chất hóa học (cont.)

 Ảnh hưởng của pH: kém bền trong mt kiềm hay môi trường có hoạt độ nước cao do bị thủy phân.  Màu sắc theo pH  pH = 3,5 - 7,0: xanh lơ - đỏ ( max = 537 -538 nm); bền màu nhất.  pH < 3,5: tím-xanh lơ ( max giảm; cường độ màu giảm)  pH > 7: tím-lơ đậm ( max tăng)  Môi trường kiềm mạnh: bị thủy phân, sản phẩm tùy pH  betanidin (đỏ)  betaxanthin (vàng)  acid betalamic (vàng nhạt)  mất màu (bị oxy hóa)

BETALAIN

Betanidin

Cyclo-DOPA

Acid betalamic

Sự thủy phân betanidin trong môi trường kiềm mạnh Phản ứng thuận nghịch  Thêm acid yếu (vd: ascorbic)  tái tạo betanin  màu đỏ

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

55

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

BETALAIN  CHỨC NĂNG SINH HỌC  Ở thực vật: vai trò quan trọng trong sự thụ phấn, kháng nấm  Ở người: bắt gốc tự do  chống oxy hóa, chống lão hóa, ngăn ngừa ung thư,..

Betacyanin hiệu quả hơn betaxanthin Củ dền (beetroot): 1 trong 10 loài thực vật chống oxy hóa mạnh nhất  ỨNG DỤNG:  Chất màu thực phẩm (E 162)  Chỉ thị chất lượng thực phẩm và dược phẩm  Thực phẩm chức năng; thuốc bổ

BETALAIN 

SẢN XUẤT BETALAIN  Chiết từ nguồn tự nhiên

• Nguyên liệu: củ dền (> 95% betanin là betanin).

• Chiết: H2O; MeOH/H2O; EtOH/H2O (tiến hành trong tối; nhiệt độ thấp) • Lên men: loại đường  tăng cường độ màu  Bất hoạt enzyme (700C, 2 min).

• Cô chân không  Sấy phun (+ maltodextrin)

 Nuôi cấy mô: không kinh tế

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

56

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

Dịch chiết củ dền cô đặc

Bột betacyanin sấy phun

CÁC CHẤT MÀU TỰ NHIÊN KHÁC • Turmeric • Indido • Anthraquinone • Tannin

 Tự nghiên cứu

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

57

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

Câu hỏi: Chất màu nào ứng với các dãy màu trên?

Chủ đề 3. ĐẠI CƯƠNG VỀ CHẤ CHẤT MÙ MÙI

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

58

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

3.1. KHÁI NIỆM VỀ CHẤT MÙI 

Chất mùi (aroma-compound, odorant): hợp chất hóa học có mùi.



Dễ bay hơi (M < 300 đvC)

3.2. CÁC THUYẾT VỀ CHẤT MÙI 3.2.1. Thuyết Leopond Rujit (1920):  Giả thuyết: Chất mùi rơi vào mũi  lan trong chất lỏng bao phủ vùng khứu giác.  liên kết với chất tiếp nhận mùi tương ứng  tạo ra hợp chất mới là phức không bền, tác động đến đầu cuối của dây thần kinh  Cảm giác mùi  Ưu điểm: - Giải thích một số hiện tượng: mùi không duy trì lâu dài; không cảm giác mùi ở nồng độ chất mùi mạnh  Nhược điểm: - không giải thích được cơ chế phản ứng cảm thụ mùi xảy ra trong vùng khứu giác - cơ chế tác động của phức tới đầu dây thần kinh ?

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

59

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

Vị trí hốc mũi và cấu tạo hệ khứu giác của người

3.2. CÁC THUYẾT VỀ CHẤT MÙI (tt) 3.2.2. Thuyết hình dạng phân tử (Moncrieff, 1951) (Molecular shape; “Lock and key” model) 

Giả thuyết: -Trong mũi có vài kiểu tế bào cảm giác; mỗi kiểu tế bào sẽ chỉ tác dụng với một mùi “cơ bản” nhất định.

- Mỗi một mùi phức tạp bao gồm các mùi cơ bản khác nhau.

- Các phân tử vật chất sẽ chỉ gây cảm giác mùi khi hình dạng và kích thước của chúng vừa khít với hình dạng và kích thước của các hố sâu trong tế bào cảm giác như “chìa khóa với ổ khóa”.

 Nhược điểm: không giải thích được hiện tượng: - Cấu trúc phân tử khác nhau nhưng có mùi giống nhau - Cấu trúc phân tử giống nhau nhưng có mùi khác nhau

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

60

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

Sự không phù hợp của thuyết “hình dạng phân tử” a) benzaldehyde và HCN mùi giống nhau b) ferrocene và nickelocene mùi khác nhau

3.2. CÁC THUYẾT VỀ CHẤT MÙI (tt) 3.2.3. Thuyết dao động (Vibration Theory)  Giả thuyết: - Mỗi phân tử chất mùi khi dao động sẽ phát ra sóng điện từ đặc trưng.

Các tế bào thần kinh khứu giác trong mũi có những trung tâm cảm giác (receptor) chứa những nhóm chức nhất định.

Nếu sóng điện từ do phân tử phát ra có năng lượng tương ứng với năng lượng kích thích dao động của các electron ở receptor thì sóng điện từ này sẽ được hấp thụ, khi đó chúng ta sẽ cảm giác chất trên “có mùi”.  Ưu: giải thích được mùi đặc trưng của các chất có nhóm chức tương tự nhau  Nhược: không giải thích được: - cùng nồng độ nhưng có chất cho mùi mạnh hơn - đồng phân quang học có mùi khác nhau

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

61

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

3.2. CÁC THUYẾT VỀ CHẤT MÙI (tt) 3.2.4. Thuyết hóa lập thể (Amoore, 1962) (Stereospecific Theory of Smell) 

Giả thuyết:

-

Có 7 mùi cơ bản: Mùi băng phiến (naphtalene), Mùi xạ hương (musk:

pentadecanolacton); Mùi bạc hà (menthol); Mùi ether (dicloetylen); Mùi hoa (phenyl metyl carbinol); Mùi cay hăng (acid formic); Mùi thối (butyl mercaptan) -

Mỗi mùi cơ bản sẽ tương ứng với một kiểu tế bào cảm giác nhất định.

-

Mùi bất kỳ = tổ hợp các mùi cơ bản theo tỷ lệ thích hợp

-

Hình học lập thể và hình dáng của phân tử quyết định mùi của nó.



Ưu điểm: giải thích thành công mùi của các chất, thậm chí dự đoán được mùi

của nhiều chất mới được tạo nên

Amoore’s Stereospecific Theory of Smell  Bề mặt vỏ tế bào khứu giác có

các hốc (receptor): ổ khóa  Phân tử mùi: chìa khóa Phân tử mùi có hình dạng và kích thước phù hợp sẽ kích thích tế bào khứu giác  dòng điện sinh học  não  trung tâm khứu giác  cảm giác mùi

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

62

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

7 loại phân tử chất mùi - Cơ chế cảm nhận mùi

3.3. PHÂN LOẠI CHẤT MÙI 

Phân loại theo nguồn gốc

 Chất mùi tự nhiên:  Tinh dầu (essential oil): lỏng, kỵ nước,cô đặc chứa các hợp chất thơm chiết xuất từ thực vật.  Nhựa thơm (myhrr, frankincense): nhựa (dạng quánh đặc) có mùi thơm tiết ra từ thực vật khi bị cắt.  Xạ hương (musk): chất thơm tiết ra từ các cơ quan (tuyến mùi, tuyến tiêu hóa) của động vật (đực).

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

63

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

3.3. PHÂN LOẠI CHẤT MÙI (tt)  Phân loại theo nguồn gốc (tt)  Chất mùi bán tổng hợp (semi-synthetic aroma compound): nguồn gốc tự nhiên  chuyển hóa thành chất mùi khác bằng phản ứng hóa học. Chất mùi tổng hợp (synthetic aroma compound): tổng hợp từ nhựa than đá/sản phẩm dầu mỏ  thay thế chất mùi tự nhiên đắt tiền.

3.3. PHÂN LOẠI CHẤT MÙI (tt)  Phân loại theo tính chất cảm quan  Chất tạo hương vị (flavor):

 Chất tạo hương thơm

chất vừa tạo ra cảm giác

(fragrance): chất chỉ tạo ra cảm

vừa có mùi (smell)

giác mùi (smell)

vừa có vị (taste).

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

64

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

3.3. PHÂN LOẠI CHẤT MÙI (tt) 

Phân loại theo bản chất hóa học: 8 loại cơ bản •

Terpene (mạch hở hay mạch vòng): (C5H8)n ; n ≥ 2

•

Hợp chất vòng thơm (Arene)

•

Amin (-NH2)

•

Alcohol (-OH)

•

Aldehyde (-CHO)

•

Cetone (C=O)

•

Lactone (là các ester vòng của acid carboxylic)

•

Thiol (-SH)

3.4. ỨNG DỤNG CHẤT MÙI Ứng dụng nhiều trong công nghiệp và đời sống • Công nghiệp thực phẩm: tạo mùi cho thực phẩm, tạo hương cho đồ uống (rượu, nước giải khát,…)

• Công nghiệp mỹ phẩm: là thành phần quan trọng của các loại nước hoa, mỹ phẩm (chủ yếu dùng chất mùi nhân tạo chủ yếu) • Đời sống: xà phòng, nước hoa, sản phẩm chăm sóc da, chất tẩy rửa (bột giặt, nước rửa chén, nước lau sàn nhà,....)

Chất mùi tự nhiên được khai thác và ứng dụng nhiều nhất là tinh dầu.

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

65

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

Chủ đề 4.

CHẤ CHẤT MÙ MÙI TỰ NHIÊN

 Phân loại chất mùi tự nhiên  Tinh dầu  Nhựa thơm  Xạ hương

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

66

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

4.1. TINH DẦU • Tinh dầu: hỗn hợp lỏng chứa những hợp chất dễ bay hơi, có mùi thơm đặc trưng tùy thuộc vào nguồn nguyên liệu tự nhiên.

4.1. TINH DẦU (tt)  Sự phân bố trong tự nhiên  Có khoảng 3000 loài thực vật có chứa tinh dầu, đặc biệt tập trung nhiều ở một số họ:  Họ Cần (Apiaceae)  Họ Cúc (Asteraceae)  Họ Bạc hà (Lamiaceae)  Họ Long não (Lauraceae)  Họ Sim (Myrtaceae)  Họ Cam (Rutaceae)  Họ Gừng (Zingiberaceae),...  Một số động vật cũng có chứa tinh dầu như: Hươu xạ, cà cuống...

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

67

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

Các túi tinh dầu

Trồng hoa oải hương (lavender) sản xuất tinh dầu

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

68

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

4.1. TINH DẦU (tt)  THÀNH PHẦN HÓA HỌC:  Tinh dầu: là hỗn hợp phức tạp của các hydrocarbon mạch thẳng/vòng (no/không no/thơm) và các dẫn xuất chứa O, N, S của chúng (-OH;

-CHO, C=O; -COO-,

-COOH, -O-, -NH2, -SH,…)

4.1. TINH DẦU (tt) Phân loại các thành phần có trong tinh dầu  Theo nhóm chức:



Theo sườn carbon:

 Alcohol

•

Hợp chất mạch hở

•

Hợp chất chứa vòng thường

•

Hợp chất chứa vòng thơm

•

Hợp chất terpene (chủ yếu là

 Phenol & phenyl ether  Aldehyde & cetone  Acid carboxylic  Ester  Lactone

monoterpene, sesquiterpene liên kết

 Các ester và các hợp chất

kiểu head-to-tail): ít giá trị do dễ bị oxy

khác chứa oxy tạo nên mùi

hóa  ảnh hưởng chất lượng TD 

thơm chủ yếu của tinh dầu

cần tách khỏi tinh dầu

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

69

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

4.1. TINH DẦU (tt) Phân loại terpen theo số đơn vị isopren

n 1 2 3 4 5 6 8 >8

Terpen Hemiterpen Monoterpen Sesquiterpen Diterpen Sesterpen Triterpen Tetraterpen Polyterpen

Số carbon 5 10 15 20 25 30 40 > 40

Nguồn gốc Tinh dầu (hiếm gặp) Tinh dầu Tinh dầu Nhựa dầu (hiếm gặp) Sterol, Saponin Caroten Cao su

4.1. TINH DẦU (tt) 

Tính chất vật lý:  Trạng thái tự nhiên: đa số ở dạng lỏng (t0 thường), cũng có thể ở dạng rắn (menthol, borneol, camphor, vanilin, heliotropin)  Tỷ trọng: d < 1 (đôi khi d >1: tinh dầu quế, đinh hương..).  Chỉ số khúc xạ: 1,4500 - 1,5600.  Năng suất quay cực cao (quay phải hay trái) Tính tan: rất ít tan trong H2O, nhưng tan tốt trong dm hữu cơ (ether, cồn...).  Điểm sôi: 50-600C  có thể bay hơi ở t0 thường.  Màu sắc: không màu/vàng nhạt (nếu bị oxy hóa  sẫm màu)  Mùi: thơm dễ chịu (số ít có mùi hắc khó chịu gây ra bởi các cấu tử bị oxy hóa)  Vị: cay; một số có vị ngọt (vd: tinh dầu quế, hồi)

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

70

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

4.1. TINH DẦU (tt) 

Tính chất hóa học Tinh dầu chứa nhiều hợp chất terpenoid nên:  dễ bị thủy phân (ở t0 cao)  bị phân hủy bởi nhiệt, ánh sáng  bị oxy hóa bởi O2 không khí  trùng hợp nhựa  có vị đắng.  phản ứng thế đặc trưng của nhóm chức  kết tinh/ hay cho màu đặc trưng ( định tính, định lượng các thành phần chính trong tinh dầu)

4.1. TINH DẦU (tt)  Hoạt tính sinh học a) Đối với cây cối: - là chất dẫn dụ côn trùng, tạo điều kiện cho hoa thụ phấn - bảo vệ cây khỏi các côn trùng (sâu bệnh, kiến) và các động vật ăn cỏ; - có vai trò như hoạt chất kháng khuẩn, kháng nấm, che phủ các vết thương ở cây gỗ không cho nhiễm trùng thứ cấp; - giảm sức căng bề mặt của nước trong cây do đó thúc đẩy sự vận chuyển nước, tăng hiệu quả của các phản ứng enzyme, tham gia vào quá trình trao đổi chất của cây. b) Đối với người: - chống oxy hóa (ức chế sự peroxid hóa lipid) - kháng khuẩn, kháng nấm

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

71

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

4.1. TINH DẦU (tt)  Ứng dụng:  Trong công nghiệp thực phẩm • Tạo hương cho thực phẩm, rượu mùi, đồ uống • Tạo hương cho chè, thuốc lá • Chất bảo quản thực phẩm tự nhiên và an toàn.  Trong y học • Kích thích tiêu hóa • Trị cảm, trị họ có đờm, thuốc giảm đau tại chỗ • Diệt ký sinh trùng, trị giun sán, sốt rét • Kháng khuẩn, kháng viêm, làm lành vết thương, sinh cơ • Làm giảm cholesterol, ngừa ung thư • Nguyên liệu khởi đầu để tổng hợp các loại thuốc, vitamin, chất thơm khác.

4.1. TINH DẦU (tt)  Ứng dụng:  Trong công nghiệp thực phẩm - nguồn nguyên liệu quan trọng để sản xuất mỹ phẩm, sản phẩm chăm sóc da.  Trong đời sống: - gia vị (bảo quản thực phẩm, tạo mùi thơm, kích thích ngon miệng, kích thích tiết dịch vị giúp tiêu hoá thức ăn) - diệt côn trùng - khử mùi, tạo mùi thơm trong nhà

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

72

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT TINH DẦU  Phương pháp cơ học: chủ yếu để tách tinh dầu trong vỏ quả Citrus  Bào, nạo: tổn thất nhiều tinh dầu.

Tinh dầu Citrus cần tách bớt terpen (chủ yếu là limonene) để tránh oxy hóa limonene  pinene (mùi nhựa thông).  Ép: ép bằng máy ép trục vít /cối ép  hỗn hợp (tinh dầu + dịch cùi) PHƯƠNG PHÁP TINH CHẾ TINH DẦU Tinh dầu thô + dd NaCl bão hòa  Tinh dầu (+ sáp, nhựa) nổi lên trên  Tách lớp tinh dầu  Hòa tan trong EtOH 75- 800  Làm lạnh (-180C): sáp kết tủa  Cô áp suất thấp

 SẢN PHẨM TINH DẦU (+ một ít tạp chất nhựa): hiệu suất > 90%

PHƯƠNG PHÁP ÉP (EXPRESSION )

Sơ đồ thiết bị ép tinh dầu

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

73

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT TINH DẦU  Phương pháp chưng cất  Cơ sở của phương pháp: t0sôi (hỗn hợp) < t0sôi (các cấu tử thành phần)  Các cấu tử tinh dầu sẽ được tách ra ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ sôi của chúng  Hạn chế sự biến tính hóa học do sự oxy hóa hay nhiệt phân  Có 3 phương pháp chưng cất: - Chưng cất trực tiếp - Chưng cách thủy - Chưng cất lôi cuốn hơi nước

CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT TINH DẦU  Chưng cất trực tiếp (Water Distillation) Ưu điểm: - Thiết bị đơn giản, rẻ tiền  phù hợp với những cơ sở SX nhỏ, ít vốn.

Nhược điểm: - Hiệu suất thấp - Chất lượng tinh dầu không tốt: nguyên liệu dễ bị cháy khét - Khó điều chỉnh tốc độ và nhiệt độ chưng cất.

Sơ đồ thiết bị chưng cất trực tiếp

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

74

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT TINH DẦU  Chưng cách thủy (Steam & Water Distillation) Ưu điểm: -

Nguyên liệu ít bị cháy khét  thích hợp cho nguyên liệu không

Vỉ nồi

chịu được nhiệt độ cao Nhược điểm:

Van xả nước

-

Hiệu suất thấp

-

Thời gian chưng cất dài

Nguồn nhiệt

Nồi chưng cách thủy

Bộ chưng cất tinh dầu trực tiếp kiểu Clevenger (dùng cho tinh dầu nhẹ hơn nước)

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

Bộ chưng cất tinh dầu kiểu chưng cách thủy

75

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT TINH DẦU  Chưng cất lôi cuốn hơi nước (Steam Distillation) Nước lạnh Hơi nước + Tinh dầu

Tinh dầu

Hơi nước Nước hoa (Hydrosol)

Thiết bị chưng cất tinh dầu kiểu lôi cuốn hơi nước

Ưu điểm: - 1 nồi hơi  dùng cho nhiều thiết bị chưng cất - Dễ cơ khí hóa, tự động hóa, ít tốn nhân công.

- Kiểm soát tốt hơn các thông số công nghệ, rút ngắn được thời gian sản xuất.

- Tránh tình trạng nguyên liệu bị khê, khét.

Nhược điểm: - Thiết bị khá phức tạp, đắt tiền  chỉ phù hợp với những cơ sở SX lớn.

Steam Distillation Equipment 1. Combustion chamber 2. Boiler 3. Flower bowl 4. Condensation drip valve 5. Gooseneck 6. Cooling coil 7. Hot water outlet 8. Cold water inlet 9. Essence jar for decanting the essence and the hydrolate

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

76

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT TINH DẦU  Phương pháp chiết (Extraction)  Cơ sở của phương pháp: dựa trên hiện tượng khuếch tán và hòa tan tinh dầu trong các mô nguyên liệu khi tiếp xúc với dung môi hữu cơ.  Phạm vi ứng dụng:  Nguyên liệu có hàm lượng tinh dầu thấp (hoa, gỗ, sợi, nguyên liệu động vật)  Nguyên liệu chứa các cấu tử quá dễ bay hơi hoặc dễ bị phân hủy nhiệt.

CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT TINH DẦU  Phương pháp chiết  Ưu điểm: • Sản phẩm có chất lượng tốt hơn (mùi thơm tự nhiên) phương pháp chưng cất • Có thể chiết được những chất định hương quí (sáp, nhựa thơm) trong nguyên liệu mà phương pháp chưng cất không thể tách được.

• Hiệu suất cao hơn các phương pháp khác. Nhược điểm: • Quy trình qua nhiều giai đoạn, tương đối phức tạp.

• Thiết bị phức tạp, đắt tiền  chỉ dùng để sản xuất các loại tinh dầu quí hiếm (hàm lượng tinh dầu trong nguyên liệu bé).

• Có thể thất thoát dung môi, ô nhiễm môi trường

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

77

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT TINH DẦU  Phương pháp chiết:  Chiết bằng dung môi dễ bay hơi (thường dùng pp Maceration): NGUYÊN LIỆU Chiết (PE 700; xăng CN) DỊCH CHIẾT Cô đặc (p thấp) Dung môi

TINH DẦU CÔ KẾT (Concrete Oil) + EtOH abs (-180C; 48 h). Lọc

(Sáp, lipid) 

TINH DẦU TINH KHIẾT (Absolute Oil)

CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT TINH DẦU  Phương pháp chiết: SƠ ĐỒ THIẾT BỊ CHIẾT GIÁN ĐOẠN 1: thiết bị trích ly; 2: thiết bị làm bay hơi dung môi 3: thiết bị ngưng tụ; 4: thùng chứa dung môi

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

78

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT TINH DẦU  PHƯƠNG PHÁP CHIẾT  Thiết bị chiết kiểu thùng quay •

Nguyên lý hoạt động:  Nguyên liệu cho vào các giỏ chứa (4) lắp trên khung quay trong thiết bị.  Dung môi nằm cố định trong phần dưới của thiết bị.

Khung quay  nguyên liệu được nhúng liên tục vào dung môi.

Khi nguyên liệu đã chiết hết tinh dầu  tháo dịch micelle ở cửa (6).  Cho hơi H2O vào vỏ nhiệt thiết bị (ống 3)  tách dung môi từ bã trích ly

Sơ đồ thiết bị chiết kiểu thùng quay 1: Cửa cho nguyên liêu vào 2: Ống dẫn dung môi vào 3: Hơi nước trực tiếp vào 4: Giỏ chứa nguyên liệu 5: Cửa tháo bã 6: Ống tháo mitxen 7. Thiết bị truyền nhiệt

CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT TINH DẦU



Sơ đồ thiết bị chiết kiểu thùng quay (mặt cắt dọc và ngang)

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

79

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT TINH DẦU  Phương pháp chiết

 Chiết bằng dung môi không bay hơi = Chiết nóng (Hot Maceration) Materials (Flowers) Maceration (Grease/Oil,.. 45-600C; 12-24 h)  Centrifugation

Essential Oil Solution + EtOH abs Essential Oil Solution /EtOH Vacuum Evaporation CONCRETE OIL Purification ABSOLUTE OIL

CHIẾT TINH DẦU BẰNG PHƯƠNG PHÁP SFE

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

80

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT TINH DẦU 

Phương pháp hấp phụ

 Cơ sở của phương pháp: dựa trên hiện tượng lưu giữ chất thơm bởi các chất hấp phụ Các dạng chất hấp phụ: - Chất béo dạng lỏng hay rắn (vaseline, parafin, sáp, dầu oliu, mỡ động vật đã tinh chế) - Chất hấp phụ rắn: than gỗ, than xương  Trường hợp áp dụng: -Dùng cho nguyên liệu chứa chất thơm dạng khí hay kém bền nhiệt - Các loại hoa có khả năng sinh thêm tinh dầu ở dạng khí sau khi thu hái hoa nhài, hoa huệ...  Sản phẩm: cao tinh dầu (pommade; “essence concentrée”) dùng trong mỹ phẩm

CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT TINH DẦU 

Phương pháp hấp phụ

 Hấp phụ tĩnh = Phương pháp ướp (Enfleurage)

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

81

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT TINH DẦU 

Phương pháp hấp phụ

 Hấp phụ động

Sơ đồ thiết bị thu nhận tinh dầu bằng phương pháp hấp phụ động 1: Quạt gió; 2: TB lọc không khí; 3: Đồng hồ lưu lượng 4: Tháp làm ẩm không khí; 5: Tháp chứa nguyên liệu; 6: Tháp hấp phụ

CÁC DẠNG SẢN PHẨM CỦA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT TINH DẦU • Tinh dầu cô kết (Concrete oil) • Tinh dầu tinh khiết (Absolute Oil) • Nước chưng (Hydrosol/Bouquet): • Nhựa dầu tự nhiên (Resinoid) • Cao tinh dầu (Pomade) • Các chế phẩm chất thơm khác: - Parfum Classic: đậm đặc nhất (22- 40% tinh dầu), thơm 8 -10 h - Eau de Parfum (EDP): 12-20% tinh dầu, thơm 6 - 8h - Eau de Toilette (EDT): 5-12% tinh dầu; phổ biến, thơm 4- 6h - Eau de cologne: 2-4 %, thơm 3 – 4 h - Eau Fraiche: 1-3% tinh dầu, thơm 2 - 3h

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

82

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

ĐỘNG VẬT TIẾT XẠ HƯƠNG

Hươu xạ Siberia (Moschus moschiferus)

Chuột xạ (Ondatra zibethicus)

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

Cầy hương châu Phi Civettictis civetta

Cá nhà táng (sperm whale)

83

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

Nhựa thơm

Lấy nhựa thông

Chủ đề 5. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CHẤT MÀU TỰ NHIÊN  PHÂN LOẠI MÀU SẮC (Newton, 1966) Chia làm 3 loại:  Màu sơ cấp (primary color): là các màu từ đó có thể phối trộn để được tất cả các màu còn lại.

Có 3 màu sơ cấp: đỏ (R), vàng (Y) và xanh dương (B) - Màu nhị cấp (secondary color): là các màu tạo nên do sự phối trộn 2 màu sơ cấp, gồm 3 màu Cam = Vàng + Đỏ; Tím = Đỏ + Xanh dương; Lục = Xanh dương + Vàng - Màu tam cấp (tertiary color): là các màu tạo ra khi phối trộn 1 màu sơ cấp với 1 màu nhị cấp.

Có 6 màu tam cấp: Cam đậm = Đỏ + Cam; Tím hồng (Magenta) = Tím + Đỏ; Tím xanh = Xanh dương + Tím; Lục lam = Lục + Xanh dương; Lục vàng = Vàng + Lục; Vàng cam = Cam + Vàng

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

84

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

Chủ đề 5. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CHẤT MÀU TỰ NHIÊN  PHÂN LOẠI MÀU SẮC (Newton, 1966)

Bánh xe màu sắc (Color Wheel)

Chủ đề 5. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CHẤT MÀU TỰ NHIÊN 

PHÂN LOẠI MÀU SẮC (Newton, 1966)

 Màu cộng (Additive Colors): đỏ (red), lục (green); lam (blue) (RGB).

Các màu cộng ứng với các màu tế bào thần kinh thị giác người cảm nhận được.

Sự kết hợp các màu này với tỉ lệ bằng nhau sẽ tạo ra các màu nhị cấp (secondary color): Lam - lục (cyan), tím hồng (magenta), vàng (yellow) (CMY). 

Lưu ý:



Sự kết hợp các màu cộng thêm  màu sáng hơn.

 Tổ hợp 3 màu cộng cơ bản  màu trắng.  Màu trừ (Subtractive Colors): Lam lục (cyan), tím hồng (magenta) và vàng (yellow)

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

85

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

Chủ đề 5. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CHẤT MÀU TỰ NHIÊN  PHÂN LOẠI MÀU SẮC (Newton, 1966)

Khái niệm về màu cộng và màu trừ

Chủ đề 5. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CHẤT MÀU TỰ NHIÊN  CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH MÀU SẮC  Phương pháp cảm quan (mô tả bằng thang màu Munsell)  Cơ sở phương pháp: Màu của vật thể chúng ta quan sát được là màu của các tia khả kiến bị phản xạ khi chiếu vào vật thể. Để mô tả màu sắc của vật thể thường dùng thang màu Munsell, trong đó gồm 3 yếu tố:  Tông màu (hue): yếu tố của màu giúp phân biệt các họ màu sắc với nhau; được đặc trưng bởi dãi bức xạ khả kiến tương ứng với tông màu.  Độ sáng tối (value): biểu thị độ sáng của một màu, được đo bằng số photon do vật thể phản xạ khi được chiếu bằng bức xạ khả kiến  Độ bão hòa (chroma): là cường độ (độ đậm/ nhạt) của tông màu

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

86

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

Chủ đề 5. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CHẤT MÀU TỰ NHIÊN  CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH MÀU SẮC  Phương pháp cảm quan (mô tả bằng thang màu Munsell)  Cách mô tả màu sắc theo thang đo Munsell: Thứ tự mô tả: Độ sáng tối (Value)  Độ bão hòa (Chroma) Tông màu (Hue) trong đó: Value = 0 (đen)  10 (trắng) Chroma = 0 (không màu hay xám)  12 (màu đậm nhất) Hue = 0  10, với: 0 = R: đỏ; 1 =YR: vàng-đỏ; 2 = Y: vàng; 3 = GY: vàng-lục; 4= G: xanh lá; 5 = BG: xanh lá-xanh lam, 6 = B: xanh da trời, 7 = PB: tím-xanh da trời, P: tím, RP: tím-đỏ)

Chủ đề 5. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CHẤT MÀU TỰ NHIÊN  CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH MÀU SẮC  Phương pháp cảm quan (mô tả bằng thang màu Munsell): kết quả thường kém tin cậy, không đồng nhất do phụ thuộc nhiều vào tâm sinh lý của người quan sát.

Hệ thống màu Munsell

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

Cây màu Munsell

87

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

Chủ đề 5. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CHẤT MÀU TỰ NHIÊN  CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH MÀU SẮC  Phương pháp hóa lý: 5.2.2.1. Phương pháp đo màu phản xạ a) Cơ sở lý thuyết của phương pháp: dựa trên việc đo các giá trị màu của chùm tia phản xạ thu được khi chiếu bức xạ khả kiến tới vật thể đo.

Màu sắc của vật thể được mô tả bằng các giá trị màu (L*, a* và b*) trong không gian màu 3 chiều CIE-LAB ứng với 3 trục tọa độ sau: Trục L*: biểu thị độ sáng tối, có giá trị từ 0 (đen) 100 (trắng tuyệt đối). Trục a*, b*: biểu thị cường độ màu (chromaticity), tương ứng là: Trục a*: trục Green (-a)  Red (+a) Trục b*: trục Blue (-b)  Yellow (+b)

Chủ đề 5. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CHẤT MÀU TỰ NHIÊN

Hệ trục (L*, a*, b*) a*, b* càng tăng thì màu càng tươi (colorful) L* càng tăng thì màu càng nhạt

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

88

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

Chủ đề 5. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CHẤT MÀU TỰ NHIÊN b) Các loại thiết bị đo màu phản xạ: Máy đo màu kích thích 3 thành phần màu (Colorimeter; Chromameter) Ưu điểm: Thiết bị rẻ tiền, đo nhanh Nhược điểm:  Chỉ dùng 1 nguồn bức xạ chuẩn (D65) và 1 góc quan sát chuẩn (100)  chỉ cho kết quả tương đối (kết quả đo trên cùng 1 mẫu đo có thể khác nhau khi góc quan sát khác nhau).  Kém chính xác hơn máy đo màu quang phổ vì phụ thuộc vào sự chiếu sáng chuẩn.  dùng để đánh giá sự sai biệt màu (khi đó các giá trị tuyệt đối không yêu cầu chính xác cao)

Chủ đề 5. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CHẤT MÀU TỰ NHIÊN Để so sánh sự khác biệt giữa màu của vật thể với màu tham chiếu (reference), cần đánh giá sự sai biệt màu theo công thức:

 E * ab 

(  L *) 2  (  a *) 2  (  b*) 2

với : L* = L*act – L*ref ; a* = a*act – a*ref ; b* = b*act – b*ref (act: giá trị đo được; ref: giá trị tham chiếu) E*ab = 0 - 1: khác biệt không cảm nhận được E*ab = 1 - 2: khác biệt rất nhỏ, chỉ cảm nhận được bởi người có kinh nghiệm E*ab = 2 – 3,5: khác biệt tương đối, có thể cảm nhận được bởi người không có kinh nghiệm E*ab = 3,5 - 5: khác biệt lớn E*ab > 5: khác biệt rất lớn

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

89

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

Chủ đề 5. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CHẤT MÀU TỰ NHIÊN Giá trị màu

Giá trị màu tham chiếu

Giá trị màu đo được

L*

70.0

75.3

a*

55.0

51.2

b*

54.0

48.4

Từ đó, tính được: E*ab = 8,6  khác biệt màu rất lớn

Chủ đề 5. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CHẤT MÀU TỰ NHIÊN 

 Máy đo màu quang phổ (Spectrophotometer) Nguyên tắc hoạt động:

 Ưu điểm:  Kết quả là giá trị màu tuyệt đối có độ chính xác cao  Có thể đọc được các giá trị kích thích theo tất cả các loại nguồn sáng và các chuẩn quan sát nếu các giá trị đo được lưu trong máy tính.  Có thể tính mật độ màu cho tất cả các tiêu chuẩn kính lọc.

Nhược điểm: đắt tiền hơn loại colorimeter

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

90

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

Chủ đề 5. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CHẤT MÀU TỰ NHIÊN

Góc chiếu sáng và góc quan sát trong máy đo màu phản xạ 450:00 (trái) hay 00:450 (phải)

Chủ đề 5. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CHẤT MÀU TỰ NHIÊN

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

91

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

Chủ đề 5. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CHẤT MÀU TỰ NHIÊN Nguyên liệu động - thực vật Định lượng chất màu tổng số:

Chiết

dùng PP trắc quang-so màu

Xà phòng hóa Phân lập Sắc ký bản mỏng * Định tính: đồng sắc ký với mẫu đối chứng * Định lượng: ít dùng

Sắc ký cột hở * Định tính: dùng phản ứng hóa học đặc trưng * Định lượng các chất màu thành phần: dùng phương pháp trắc quang-so màu * Nghiên cứu cấu trúc: Tinh chế các phân đoạn (kết tinh lại)  Ghi phổ UV-Vis, IR, MS, NMR  phân tích phổ

HPLC * Định tính:  Detector UV-Vis hay PDA: dùng pp thêm chuẩn (spike)  Detector MS, NMR: so sánh phổ của mẫu đối chứng và của cấu tử phân nghiên cứu * Định lượng các chất màu thành phần (nếu có mẫu đối chứng)

Chủ đề 5. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CHẤT MÙI TỰ NHIÊN MẪU TINH DẦU Phân tích cảm quan

Độ trong; Màu; Mùi; Vị

Phân tích các tính chất vật lý

- Tỷ trọng; chiết suất; Góc quay cực; - Độ tan trong EtOH

Phân tích hóa học

Chỉ số acid; Chỉ số ester, Alcol tự do Alcol bậc 3; Phenol; Aldehyd, Cetone

Định danh, định lượng cấu tử chính Kiểm tra sinh học

Kiểm tra độ an toàn

Hoạt tính kháng vi sinh vật, kháng ký sinh trùng, Hoạt tính kháng viêm; Hoạt tính chống oxy hóa Độc tính; Khả năng gây biến đổi gen

Các bước phân tích tinh dầu

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

92

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

Chủ đề 5. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH TINH DẦU  PHÂN TÍCH CẢM QUAN

 Độ trong – Màu sắc: 20 ml mẫu cho vào ống nghiệm khô, sạch, trong suốt.

Quan sát  Mùi: Dùng giấy thấm tinh khiết chuyên dụng (1 cm x 10 cm).

Tẩm một lượng tinh dầu nhất định ở 1 đầu băng giấy khô và sạch . Dùng mũi xác định mùi của tinh dầu (15 phút/lần, 4-5 lần). Nhận xét.  Vị: 1g đuờng kính cho vào chén thử khô, sạch + vài giọt tinh dầu, trộn đều. Nếm  vị của hỗn hợp. Nhận xét (cay, ngọt, đắng,…), và cường độ (nhiều/ít)

Chủ đề 5. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH TINH DẦU  PHÂN TÍCH VẬT LÝ  Tỷ trọng Tỷ trọng tinh dầu tại 200C (

20 d ): 20 tỷ số giữa khối lượng tinh dầu ở

200C với khối lượng của một thể tích nước cất y hệt cũng ở 200C.

d 2020 

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

m2  m0 m1  m 0

93

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

Chủ đề 5. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH TINH DẦU  PHÂN TÍCH VẬT LÝ

 Chỉ số khúc xạ (chiết suất): Chỉ số khúc xạ (n) của một chất so với không khí là tỷ lệ giữa sin của góc tới ( 1) và sin của góc khúc xạ (2) của chùm tia sáng truyền từ không khí vào chất đó (định luật Snell).

n

sin(1 ) sin( 2 )

Khúc xạ kế cầm tay ATAGO (Nhật)

Chủ đề 5. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH TINH DẦU  PHÂN TÍCH CHỈ TIÊU VẬT LÝ

 Chỉ số khúc xạ (RI: refractive index)

Khúc xạ kế để bàn Model: AR4 (Kruss, Đức)

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

94

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

Sơ đồ khúc xạ kế Kruss và thang đo chỉ số khúc xạ

Chủ đề 5. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH TINH DẦU  PHÂN TÍCH VẬT LÝ  Góc quay cực: đo bằng phân cực kế (polarizer) Ánh sáng tự nhiên: sóng điện từ dao động mọi hướng vuông góc với phương truyền. Ánh sáng phân cực: chỉ dao động trong một mặt phẳng nhất định (mặt phẳng phân cực) Ánh sáng tự nhiên qua lăng kính Nikol  Ánh sáng phân cực

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

95

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

Chủ đề 5. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH TINH DẦU  PHÂN TÍCH VẬT LÝ  Các đồng phân quang học gây ra hiện tượng làm quay mặt phẳng phân cực: quay phải = clockwise (+), quay trái = anticlockwise (- ) Ví dụ:

Chủ đề 5. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH TINH DẦU  PHÂN TÍCH VẬT LÝ  Độ quay cực () của dung dịch phụ thuộc nồng độ chất quang hoạt và bề dày lớp dung dịch ánh sáng phân cực truyền qua.

Do đó, để đặc trưng cho độ quay cực của chất nghiên cứu, người ta dùng độ quay cực riêng: t0 

 

  c.l

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

: độ quay cực đo được (0) c: nồng độ chất quang hoạt (g tinh dầu/ ml; ml tinh dầu/ml) l: bề dày dung dịch (dm) Λ = 584 nm (ánh sáng đèn Na; ký hiệu D)

96

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

Sơ đồ cấu tạo phân cực kế (Polarimeter)

Chủ đề 5. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH TINH DẦU  PHÂN TÍCH VẬT LÝ  Độ tan trong EtOH (ở 20 ± 0,50C) Hút 1 ml tinh dầu cho vào ống nghiệm.

Từ buret nhỏ dần etanol có nồng độ xác định vào ống đựng tinh dầu đuợc ngâm trong nước ở 20± 0,50C (0,5 ml/lần). Đậy nút lại lắc nhẹ cho tan hết tinh dầu rồi lại tiếp tục ngâm vào nước 20± 0,50C và nhỏ như trên cho đến khi thu đuợc một dung dịch trong suốt.

Ghi lượng etanol đã dùng.

Lặp lại thí nghiệm với mỗi lần nhỏ là 0,2 ml etanol để có đuợc thể tích etanol tiêu tốn chính xác.

Nếu dung dịch thu đuợc không trong suốt và đục trắng thì đem so sánh với dung dịch tiêu chuẩn.

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

97

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐỘ TAN CỦA TINH DẦU TRONG EtOH

EtOH Buret

 Chuẩn độ đến lúc dd trong suốt Lần 1: nhỏ 0,5 ml/lần Lần 2 và 3: nhỏ 0,2 ml/lần  Nếu dung dịch thu đuợc không trong suốt và đục trắng thì đem so sánh với dung dịch trắng đục tiêu chuẩn  Ghi VEtOH (ml) đã dùng để chuẩn độ  Tính mEtOH (g) nguyên chất đã dùng: 1 ml tinh dầu Ổn nhiệt (20 ± 0,50C)

m = VEtOH.dEtOH  Pha dung dịch trắng đục tiêu chuẩn : 50 ml NaCl 0,0002 N + 0,5 ml AgNO3 0,1N + 1 giọt HNO3 đặc  Trộn đều hỗn hợp 5 min  Bảo quản tối

Pha chế dung dịch EtOH ở các nồng độ khác nhau

VH2O (ml) ở 200C được thêm vào EtOH % v/v

Tỷ trọng ở 20/20 100 ml ethanol 95% thể tích

70

39,1

0,8869 – 0,8874

80

20,9

0,8605 – 0,8611

90

6,4

0,8303 – 0,8310

95

0,0

0,8124 – 0,8132

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

98

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

Chủ đề 5. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH TINH DẦU  PHÂN TÍCH HÓA HỌC  Chỉ số acid (IA): số mg KOH cần để trung hòa lượng acid tự do có trong 1g tinh dầu.

Nguyên tắc: chuẩn độ lượng acid tự do trong tinh dầu bằng dung dịch chuẩn KOH 0,1N trong EtOH.

RCOOH  KOH  ROOOK  H 2 O Từ lượng KOH đã dùng (V, ml)  Chỉ số acid (IA)

IA 

5, 61 .V m

% Acid ( w / w) 

m: lượng tinh dầu (m = 1-2 g) MA : phân tử lượng acid

V .M A m.100

(MKOH = 56,1)

Chủ đề 5. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH TINH DẦU  PHÂN TÍCH HÓA HỌC  Chỉ số xà phòng hóa (IS): số mg KOH cần để xà phòng hóa 1g tinh dầu.

Nguyên tắc: Xà phòng hóa ester bằng dung dịch KOH 0,5 N trong EtOH.

R1C 00 R 2  KOH  R1 C 00 K  R 2 OH Chuẩn độ lượng KOH còn dư bằng dung dịch chuẩn H2SO4 hay HCl 0,5 N: 2KOH + H2SO4 = K2SO4 + 2H2O  Tính chỉ số xà phòng hóa (IS)

(V  V1 ). 28 ,05 IS  m

%Ester ( w / w) 

V: ml H2SO4 (hay HCl) 0,5 N dùng để chuẩn độ mẫu trắng V1:ml H2SO4 (hay HCl) 0,5 N dùng để chuẩn độ mẫu thử m – khối lượng mẫu (g);

(V  V1 ).M E 20.m

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

99

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

Chủ đề 5. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH TINH DẦU  PHÂN TÍCH HÓA HỌC  Chỉ số ester (IE): số mg KOH cần thiết để trung hòa lượng axit béo liên kết với glyxerol được giải phóng khi xà phóng hóa 1 gam tinh dầu.

Do đó, chỉ số este (IE) được tính bằng hiệu giữa chỉ số xà phòng hoá và chỉ số acid.

IS: chỉ số xà phòng (mg KOH/g).

IE = IS – IA

IA: chỉ số axit (mg KOH/g).

 Nếu dùng mẫu tinh dầu đã chuẩn độ acid đem xà phòng hóa thì IE = IS

Chủ đề 5. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH TINH DẦU  PHÂN TÍCH HÓA HỌC  Định danh và định lượng tinh dầu: kỹ thuật thông dụng hiện nay là GC-MS

 Định danh: dùng phần mềm so sánh các phổ full-MS và MS/MS của từng cấu tử tách ra trên sắc ký đồ với các phổ MS chuẩn trong thư viện phổ  Định lượng: dùng mẫu chuẩn (pp so sánh hay pp đường chuẩn)

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

100

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

Chủ đề 5. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH TINH DẦU Ví dụ 1: Định danh và định lượng tinh dầu vỏ bưởi Năm Roi bằng pp GC-MS Điều kiện chạy sắc ký: Cột phân tích: HP5-MS (30m x 0,25mm x 0,25µm) của Agilent (USA).

Khí mang: He 99,99% ; Tốc độ dòng: 0,6 ml/phút Detector: MS/MS: phân tích bằng kỹ thuật EI Nhiệt độ detector và buồng tiêm mẫu: 2500C. Pha loãng mẫu 3-5% trong n-hexan.

Chia dòng 100:1.

Chương trình nhiệt độ cột: Nhiệt độ đầu: 400C  tăng đến 2000C (30C/phút): giữ trong 2 phút  tăng đến 2500C (30C/phút) tăng đến 3000C (200C/phút):giữ trong 10 phút.

Chủ đề 5. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH TINH DẦU

300oC-10 phút

250oC

200oC-2phút

40oC

20oC/phút

3oC/phút

3oC/phút

Chương trình nhiệt độ khi phân tích tinh dầu vỏ bưởi bằng phương pháp GC/MS/MS

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

101

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

Chủ đề 5. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH TINH DẦU Định danh và định lượng tinh dầu bằng pp GC/MS: Vd2: Phân tích tinh dầu quế (Cinnamon oil) Điều kiện phân tích: Thiết bị GC-MS: CERES 800 Plus (Thermo Scientific) Cột mao quản: Poly Ethylene Glycol (PEG), 60m x 0.32 mm ID x 1.0 μm film Chuẩn bị mẫu: mẫu tinh dầu được pha loãng 50 lần trong ethanol.

Tiêm mẫu: Bơm 0.2 μL, Split 80:1 Khí mang: He 99,99% ; Tốc độ dòng: 0.5 mL / min Chương trình nhiệt: Nhiệt độ cột ban đầu: 45°C (giữ 8 min)  230°C (gia nhiệt: 8°C/min)  giữ 10 min.

Detector MS: MS: 220oC; Nhiệt độ Interface: 2000C; Chế độ ion hóa (EI); Scan m/z = 30 – 300 Phần mềm: Thermo Scientific Chrom-Card

Chủ đề 5. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH TINH DẦU Định danh và định lượng tinh dầu bằng pp GC/MS: Vd2: Phân tích tinh dầu quế (Cinnamon oil)

Sắc ký đồ TIC các cấu tử chính của tinh dầu quế

Phổ Full MS-EI của Cinnamaldehyde

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

102

Bài giảng "CÔNG NGHỆ CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI TỰ NHIÊN"

Chủ đề 5. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH TINH DẦU Định danh và định lượng tinh dầu bằng pp GC/MS: Vd2: Phân tích tinh dầu bạch đàn (Eucalyptus oil)

Sắc ký đồ TIC các cấu tử chính của tinh dầu bạch đàn

Phổ Full MS-EI của Eucalyptol

TS.GVC. HOÀNG THỊ HUỆ AN

103