Đồ án tốt nghiệp: Nghiên cứu chiết xuất chất màu carotenoit từ quả ớt sừng Việt Nam (Capsicum annuum L.)

Chia sẻ: Hoang Linh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:66

Thêm vào BST

Báo xấu

231
lượt xem 38
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đồ án tốt nghiệp: Nghiên cứu chiết xuất chất màu carotenoit từ quả ớt sừng Việt Nam (Capsicum annuum L.) tập trung xây dựng quy trình chiết chất màu carotenoit từ quả ớt sừng; ứng dụng quy trình để chiết xuất thử nghiệm chất màu carotenoit từ quả ớt sừng;...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đồ án tốt nghiệp: Nghiên cứu chiết xuất chất màu carotenoit từ quả ớt sừng Việt Nam (Capsicum annuum L.)

i LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành tỏ lòng biết ơn đến TS.Hoàng Thị Huệ An đã hướng dẫn em tận tình chu đáo trong suốt thời gian thực hiện đề tài giúp em hoàn thành tốt đồ án của mình. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô phụ trách phòng thí nghiệm Hóa Cơ bản và Công nghệ Thực Phẩm đã tạo mọi điều kiện để cho em có thể hoàn thành nội dung đề tài. Đồng thời em cũng xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô, bạn bè đã động viên, giúp đỡ, góp ý giúp em hoàn thiện hơn đề tài của mình. Nha Trang, tháng 7 năm 2010 Sinh viên thực hiện Nguyễn Thị Hiền
ii Mục lục LỜI CẢM ƠN........................................................................................................................ i DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ................................................................................ iv DANH MỤC CÁC BẢNG ................................................................................................... v DANH MỤC CÁC HÌNH ................................................................................................... vi DANH MỤC CÁC HÌNH ................................................................................................... vi CHƢƠNG I. TỔNG QUAN ................................................................................................ 3 1.1 KHÁI QUÁT VỀ MÀU THỰC PHẨM VÀ PHỤ GIA TẠO MÀU ................ 3 1.1.1 Vai trò và tác dụng của màu thực phẩm ................................................... 3 1.1.2 Phân loại chất màu thực phẩm ................................................................... 4 1.1.3 Nguyên tắc sử dụng chất màu thực phẩm ................................................. 7 1.2. Các phƣơng pháp chiết chất màu tự nhiên ....................................................... 8 1.2.1. Phƣơng pháp chiết gián đoạn: .......................................................................... 8 1.2.2. Chiết nhờ siêu âm (Ultrasound-assisted extraction) ........................................ 8 1.2.3. Chiết bằng Soxhlet ............................................................................................. 8 1.2.4. Chiết siêu tới hạn (SFE: Supercritical Fluid Extraction) ................................ 8 1.2.5. Chiết dung môi tăng tốc hay chiết dƣới áp suất cao ...................................... 9 1.3. TỔNG QUAN VỀ CÂY ỚT .............................................................................. 10 1.3.1. Tên gọi ............................................................................................................... 10 1.3.2. Nguồn gốc - Phân loại ..................................................................................... 10 1.3.3 Đặc điểm hình thái .......................................................................................... 10 1.3.4. Đặc điểm sinh trƣởng ...................................................................................... 11 1.3.5. Các giống ớt phổ biến ở Việt Nam.................................................................. 12 1.3.6. Giá trị y học ...................................................................................................... 13 1.4. Các chất màu quan trọng của ớt .......................................................................... 14 1.4.1. Giới thiệu chung về carotenoit ....................................................................... 14 1.4.1.1. Cấu trúc – Phân loại: ................................................................................. 14 1.4.1.2. Tính chất lý-hóa: ........................................................................................ 15 1.4.1.3. Chức năng sinh học - Ứng dụng ............................................................... 15 1.4.2. Các carotenoit chứa trong quả ớt .................................................................. 16 1.5. Tình hình sản xuất và ứng dụng carotenoit chiết xuất từ ớt .............................. 18 CHƢƠNG 2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................. 21 2.1 ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU ............................................................................... 21 2.1.1 Nguyên liệu ....................................................................................................... 21 2.1.2 Hóa chất - Dụng cụ - Thiết bị.......................................................................... 21 2.1.2.1. Hóa chất: .................................................................................................... 21 2.1.2.2. Dụng cụ ...................................................................................................... 21 2.1.3. Thiết bị .............................................................................................................. 22 2.2 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU......................................................................... 22 2.2.1 Xử lý nguyên liệu: ............................................................................................ 22 2.2.2. Xác định thành phần khối lƣợng của ớt nguyên liệu .................................... 23 2.2.3. Phƣơng pháp xác định một số thành phần hóa học của nguyên liệu ......... 23 2.2.3.1. Xác định hàm lượng nước trong ớt tươi và ớt bột nguyên liệu ............... 23 2.2.3.2. Xác định hàm lượng carotenoit tổng số trong ớt bột nguyên liệu. .......... 23 2.2.4. Xây dựng quy trình chiết xuất carotenoit từ ớt bột ................................ 23 2.2.4.1. Quy trình dự kiến chiết xuất carotenoit từ ớt bột: .................................... 23
iii 2.2.4.2. Bố trí thí nghiệm xác định các thông số thích hợp cho quá trình chiết carotenoit từ ớt bột .................................................................................................. 25 2.2.5. Đề xuất quy trình thích hợp chiết carotenoit từ ớt:...................................... 31 2.2.6. Thử nghiệm quy trình chiết - Đánh giá chất lƣợng sản phẩm.................... 32 2.2.7. Phƣơng pháp xử lý số liệu ............................................................................... 32 CHƢƠNG III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................. 33 3.1 Thành phần khối lƣợng của ớt tƣơi nguyên liệu ............................................. 33 3.2. Chọn điều kiện thích hợp để chiết carotenoit từ ớt bột nguyên liệu ................ 34 3.2.1. Chọn dung môi chiết ......................................................................................... 34 3.2.2. Chọn tỷ lệ dung môi/ nguyên liệu .................................................................. 35 3.2.3. Kết quả xác định điều kiện chiết bằng phương pháp siêu âm ....................... 36 3.2.3.1. Xác định thời gian siêu âm ......................................................................... 36 3.2.3.2. Xác định số lần chiết bằng phương pháp siêu âm ...................................... 37 3.2.4. Kết quả xác định điều kiện chiết bằng phương pháp ngâm chiết ................. 38 3.2.4.1. Xác định thời gian ngâm chiết thích hợp .................................................... 38 3.2.4.2. Xác định số lần ngâm chiết thích hợp ......................................................... 39 3.2.5. Kết quả xác định điều kiện chiết bằng phương pháp Soxhlet ....................... 40 3.3. Chọn phƣơng pháp thích hợp để chiết carotenoit từ ớt bột ............................... 40 3.4. Đề xuất quy trình sản xuất chất màu carotenoit thô từ ớt tƣơi .......................... 42 3.4.1. Sơ đồ quy trình:................................................................................................. 42 3.4.2.Thuyết minh quy trình ....................................................................................... 43 3.5. Sản xuất thử nghiệm oleoresin ớt – Đánh giá chất lƣợng sản phẩm.................. 45 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN ................................................................................ 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 49
iv DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VIẾT TẮT TIẾNG ANH TIẾNG VIỆT A Absorbance Độ hấp thụ Ax Axetone Axeton BHT Butylated Hydroxytoluene Butylat Hydroxytoluen D Dilution factor Hệ số pha loãng GC Gas Chromatography Sắc ký khí h hour giờ H2O Water Nước HPLC High-Performance Liquid Sắc ký lỏng hiệu năng cao (hay: LC) Chromatography min minute phút N2 Nitrogen gas Khí nitơ nm nanometer nanomet PE Petroleum ether Ete dầu mỏ ppm part per million phần triệu rpm round per minute vòng/phút UV-Vis Ultraviolet-Visible Tử ngoại-khả kiến
v DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Các chất màu tự nhiên........................................................................................ 4 Bảng 1.2. Liều lượng các chất màu tự nhiên ...................................................................... 5 được sử dụng trong thực phẩm ............................................................................................ 5 Bảng 1.3. Liều lượng cho phép của chất màu hữu cơ tổng hợp nhóm A .......................... 6 Bảng 3.1.Thành phần khối lượng của ớt sừng Cayenne tươi .......................................... 33 Bảng 3.2. Một vài thành phần hóa học cơ bản của ớt nguyên liệu .................................. 33 Bảng 3.3. Hiệu suất thu hồi oleoresin ớt ........................................................................... 45 Bảng 3.4. Kết quả phân tích một số chỉ tiêu chất lượng quan trọng của sản phẩm oleoresin ớt .......................................................................................................................... 46
vi DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Sơ đồ thiết bị chiết siêu tới hạn ......................................................................... 10 Hình 1.2. Sơ đồ thiết bị chiết .............................................................................................. 10 dung môi tăng tốc................................................................................................................ 10 Hình 1.3. Một số loại ớt thông dụng trên thế giới ............................................................. 11 Hình 1.4. Một số loại ớt thông dụng ở Việt Nam .............................................................. 13 Hình 1.5. Sơ đồ cấu trúc bộ khung cơ bản của các carotenoit ......................................... 14 Hình 1.6. Cấu trúc của các carotenoit chủ yếu có trong ớt (Capsicum annuum L.) và các sản phẩm từ ớt .................................................................................................................... 17 Hình 1.7. Sản phẩm oleoresin ớt của Công ty Hebei Hongri Natural Pigment Co., Ltd (Trung Quốc) ...................................................................................................................... 18 Hình 2.1. Sơ đồ quy trình dự kiến chiết xuất chất màu carotenoit .................................. 24 từ ớt bột nguyên liệu ........................................................................................................... 24 Hình 2.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm chọn dung môi chiết thích hợp ................................... 26 Hình 2.3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ dung môi /nguyên liệu ......................... 28 Hình 2.4. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thời gian siêu âm thích hợp ......................... 29 Hình 2.5. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định số lần chiết ................................................... 30 bằng phương pháp siêu âm ................................................................................................ 30 Hình 3.1. Ảnh hưởng của dung môi chiết đến hiệu suất chiết ......................................... 34 Hình 3.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi/nguyên liệu đến hiệu suất chiết ..................... 36 Hình 3.3. Ảnh hưởng của thời gian siêu âm đến hiệu suất chiết ..................................... 36 Hình 3.4. Ảnh hưởng của số lần siêu âm đến hiệu suất chiết .......................................... 37 Hình 3.5. Ảnh hưởng của thời gian ngâm chiết đến hiệu suất chiết ............................... 39 Hình 3.6. Ảnh hưởng của số lần ngâm chiết đến hiệu suất chiết .................................... 40 Hình 3.7. Sơ đồ quy trình chiết carotenoit từ ớt tươi ........................................................ 42
1 MỞ ĐẦU Hiện nay, trên thị trường các loại sản phẩm thực phẩm vô cùng phong phú và đa dạng cả về chất lượng, kiểu dáng, màu sắc… Do đó, một sản phẩm thực phẩm muốn được người tiêu dùng lựa chọn thì không chỉ có chất lượng mà màu sắc cũng hết sức quan trọng. Màu sắc là yếu tố cảm quan giúp người tiêu dùng chú ý hơn đến sản phẩm. Ngoài ra, màu sắc phù hợp cũng giúp cho việc cảm nhận và tiêu hoá thức ăn được dễ dàng hơn. Chính vì thế màu sắc của thực phẩm luôn được các nhà thực phẩm quan tâm và chú trọng. Tuy nhiên, màu sắc của các sản phẩm thực phẩm hiện nay vẫn còn được tạo nên từ những chất màu tổng hợp nhân tạo. Những chất màu này có nhiều ưu điểm như rẻ tiền, tiện lợi khi sử dụng nhưng lại tạo ra nhiều nguy cơ mất an toàn cho người tiêu dùng. Thực tế cho thấy việc sử dụng màu đỏ để nhuộm màu cho hạt dưa có thể gây nên bệnh ung thư, các màu xanh, đỏ, tím, vàng trong các loại kẹo dành cho trẻ em cũng bị lên án. Để đảm bảo an toàn cho cuộc sống, người tiêu dùng hiện nay có xu hướng lựa chọn những loại thực phẩm chứa chất màu có nguồn gốc tự nhiên. Do đó, việc nghiên cứu chiết rút chất màu từ các nguồn nguyên liệu tự nhiên gần đây đã được rất nhiều nhà khoa học quan tâm (ví dụ: chiết lycopen từ màng hạt gấc, bixin từ hạt điều, curcumin từ nghệ, astaxanthin từ phế liệu vỏ tôm,…) Ớt đỏ là một trong những nguồn tự nhiên chứa nhiều carotenoit và được trồng rất nhiều ở nước ta. Carotenoit không chỉ là chất tạo màu sắc mà còn có khả năng phòng ngừa bệnh ung thư và một số bệnh khác. Tuy nhiên, ở Việt Nam chưa có nghiên cứu nào chiết rút chất màu từ ớt.
2 Để tận dụng nguồn carotenoit có sẵn trong ớt, chúng tôi đã thực hiện đồ án: “ Nghiên cứu chiết xuất chất màu carotenoit từ quả ớt sừng Việt Nam (Capsicum annuum L.)”. Đồ án thực hiện nhằm bước đầu giải quyết các nội dung sau: + Xây dựng quy trình chiết chất màu carotenoit từ quả ớt sừng + Ứng dụng quy trình để chiết xuất thử nghiệm chất màu carotenoit từ quả ớt sừng. + Đánh giá chất lượng sản phẩm carotenoit thu được và hiệu quả kinh tế của quá trình sản xuất. Trong quá trình thực hiện đồ án, cùng với sự giúp đỡ tận tình của cô Hoàng Thị Huệ An, các thầy cô phòng thí nghiệm Hóa Cơ bản, phòng thí nghiệm Công nghệ Thực phẩm và nhiều thầy cô khác, cộng với sự nỗ lực của bản thân đến nay đồ án đã cơ bản hoàn thành được nội dung đặt ra. Tuy nhiên, do vấn đề này còn khá mới mẻ với em do đó việc tìm hiểu các kiến thức chưa được đầy đủ, cộng với trang-thiết bị thí nghiệm không đồng bộ nên đồ án thực hiện không tránh khỏi những thiếu sót nhất định. Em rất mong nhận được sự chỉ bảo của quý thầy cô và sự góp ý từ các bạn sinh viên để đề tài được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn! Nha Trang, ngày 25 tháng 6 năm 2010 Sinh viên thực hiện Nguyễn Thị Hiền
3 Chương 1. TỔNG QUAN 1.1 KHÁI QUÁT VỀ MÀU THỰC PHẨM VÀ PHỤ GIA TẠO MÀU [1] [2] 1.1.1 Vai trò và tác dụng của màu thực phẩm Hiện nay, màu sắc là một trong những chỉ tiêu cảm quan quan trọng đầu tiên mà người tiêu dùng yêu cầu đối với mỗi sản phẩm thực phẩm. Quan trọng hơn là màu sắc còn ảnh hưởng đến mùi vị, độ ngọt và chất lượng của thực phẩm. Nếu giữa màu sắc và mùi vị không có sự tương ứng, phù hợp với nhau thì người tiêu dùng sẽ không cảm nhận được chính xác mùi vị của thực phẩm. Trong một nghiên cứu của nhà thực phẩm Johnson với đề tài “ Bảo vệ thực phẩm” năm 1983 đã chứng minh rằng vị ngọt của nước giải khát trái dâu sẽ tăng lên 2-12% nếu ta tăng hàm lượng màu của loại nước giải khát này. Vai trò của chất màu: Chất màu thường không có ý nghĩa nhiều về mặt dinh dưỡng hay không có tác dụng làm tăng thêm giá trị dinh dưỡng, nhưng chất màu có ý nghĩa rất lớn trong những mặt sau: + Củng cố hay tăng cường màu ban đầu của thực phẩm để thu hút người tiêu dùng. + Đảm bảo sự đồng nhất, đều đặn không biến hoá của chất màu trong thực phẩm từ công đoạn này đến công đoạn khác trong quá trình chế biến. + Phục hồi lại những biến đổi bên ngoài của thực phẩm chủ yếu do chất màu tạo ra. + Tạo màu cho một số thực phẩm làm tăng giá trị cảm quan (như các loại kẹo, snack, nước giải khát) + Xác định rõ hay nhấn mạnh cho người tiêu dùng chú ý đến màu tự nhiên ở nhiều thực phẩm.
4 1.1.2 Phân loại chất màu thực phẩm Các phụ gia tạo màu được chia làm 3 nhóm chính: màu tự nhiên, chất màu vô cơ, chất màu hữu cơ tổng hợp. a) Màu tự nhiên Là các loại chất màu hữu cơ được chiết tách từ động vật, thực vật hay từ chất khoáng. Từ rất xa xưa, người ta đã biết sử dụng các chất màu thực vật tự nhiên để tạo màu cho thực phẩm. Ngoài chất màu, các chất màu thực phẩm tự nhiên còn chứa các thành phần hoạt tính sinh học khác như: các vitamin, các axit hữu cơ, glycozit, các chất thơm, các nguyên tố vi lượng. Chính vì vậy, khi sử dụng chất màu tự nhiên để nhuộm màu chẳng những cải thiện được hình thức bên ngoài mà lại còn làm tăng giá trị đinh dưỡng của thực phẩm. Trong công nghiệp thực phẩm, các chất nhuộm màu có nguồn gốc tự nhiên chỉ chiếm 6% trong tổng số các chất được sử dụng để tạo màu. Bảng 1.1: Các chất màu tự nhiên Chất màu Nguồn Athocyanin Vỏ nho, elderberries Betalain Củ cải đỏ, chard, quả cây xương rồng, pokeberries, cây hoa giấy, rau dền Caramel Tạo ra từ đường Carotenoit - Annato (bixin) Hạt điều - Canthaxanthin Nấm rơm, loài giáp xác, cá - -Apocarotenal Cam, rau xanh Chlorophyll Rau xanh Riboflavin Sữa Các loại khác -Turmeric Cây nghệ -Crocetin, crocin Cây nghệ tây
5 Bảng 1.2. Liều lƣợng các chất màu tự nhiên đƣợc sử dụng trong thực phẩm Loại chất màu Liều lƣợng cho phép (mg/kg thể trọng) Diệp lục tố Không hạn chế Phức hợp chlorophyll đồng 0 – 15 Riboflavin 0 – 0.5 Nghệ 0 – 0.5 Caroten Không hạn chế Muối kali và natri của phức 0 – 15 hợp chlorophyll đồng Caramel Không hạn chế Ƣu, nhƣợc điểm của chất màu tự nhiên:  Ưu điểm: Tạo màu đẹp trong chế biến thực phẩm, chúng lại có mùi, vị gần giống với nguồn tự nhiên của chúng, và đặc biệt chúng có độ an toàn cao.  Nhược điểm: Chất màu thực phẩm từ nguồn tự nhiên không bền như các chất màu tổng hợp, ngoài ra do chúng tồn tại trong động vật, thực vật và chất khoáng, để thu được chúng ở dạng tự nhiên thì rất tốn kém. b) Chất màu hữu cơ tổng hợp Đây là các chất màu tổng hợp bằng phương pháp hoá học. Hiện nay có nhiều chất màu hữu cơ được tổng hợp. Các chất màu này có rất nhiều tính chất khác nhau. Do đó việc sử dụng chúng trong thực phẩm cần phải được nghiên cứu hết sức nghiêm ngặt và có những quy định chặt chẽ. Các loại chất màu hữu cơ được chia làm 3 nhóm: nhóm A, nhóm B, nhóm C.
6 + Nhóm A: gồm những chất màu không mang độc tính và không gây ngộ độc tích luỹ Bảng 1.3: Liều lƣợng cho phép của chất màu hữu cơ tổng hợp nhóm A Loại chất màu Liều lƣợng sử dụng (mg/kg thể trọng) Amarant(ký hiệu CI.16185 0 – 0,15 Vàng mặt trời(Ký hiệu OI 15985) 0 – 5,00 Tartrazin(ký hiệu CI 19140) 0 – 7,50 + Nhóm B: gồm 5 loại màu, đòi hỏi phải được nghiên cứu kỹ trước khi có quyết định sử dụng: -caroten tổng hợp, Xanh (ký hiệu CI.42090), Erythozin (ký hiệu CI 45430), Indigotin (ký hiệu CI. 73015), Xanh Lục. + Nhóm C: bao gồm tất cả các loại màu hữu cơ khác chưa được nghiên cứu kỹ hoặc nghiên cứu chưa rõ ràng. Ƣu, nhƣợc điểm của chất màu hữu cơ tổng hợp:  Ưu điểm: cho nhiều gam màu phong phú, rẻ tiền và tiện lợi trong chế biến thực phẩm.  Nhược điểm: gây ảnh hưởng đến sức khoẻ của con người đặc biệt là có nguy cơ gây bệnh ung thư c) Các chất màu vô cơ Các chất màu vô cơ hiện nay được sản xuất rất nhiều: NaNO3, NaNO2... Tuy nhiên trong chế biến thực phẩm chỉ được phép sử dụng CuSO4 để giữ màu cho hoa quả.
7 1.1.3 Nguyên tắc sử dụng chất màu thực phẩm Về nguyên tắc bổ sung các chất màu là để làm bình thường hoá màu của một thực phẩm (do bị tổn thất màu tự nhiên trong chế biến). Không được dùng chất màu để che đậy khuyết điểm của thực phẩm, hoặc để người tiêu dùng nhầm lẫn về sự có mặt không thực của một vài thành phần chất lượng. Trước khi quyết định sử dụng chất màu thực phẩm phối trộn vào sản phẩm của mình các nhà sản xuất thường quan tâm các yếu tố sau: + Sự chuyển màu mới như thế nào: Người ta thường phối trộn nhiều màu với nhau để tạo ra những màu mới như mong muốn. + Trạng thái của chất màu: Người tiêu dùng vẫn ưa chuộng sử dụng chất màu ở dạng lỏng hơn dạng bột. + Thành phần các chất chứa trong thực phẩm cần phối trộn chất màu: Sự có mặt của nước hay của chất béo, sự có mặt của tanin, protein trong thực phẩm sẽ ảnh hưởng đến độ trong hay vẩn đục của chất màu sẽ phối trộn vào thực phẩm đó. + Điều kiện chế biến: Đặc biệt là thời gian và nhiệt độ ảnh hưởng đến chất lượng màu. + pH: Sự ổn định cũng như sự chuyển màu của chất màu đều có thể do pH tạo ra. + Điều kiện bao gói: Bao gói là điều kiện quyết định mức độ xâm nhập oxy không khí và ánh sáng làm ảnh hưởng đến chất lượng màu. + Điều kiện bảo quản và thời hạn sử dụng: Một số chất màu chỉ được sử dụng cho một số thực phẩm nhất định. Ví dụ: Erythrosin sử dụng cho một số cocktail, một số loại đồ hộp. Rouge 2G sử dụng cho xúc xích. Brun FK dùng cho cá khô hun khói.
8 1.2. Các phƣơng pháp chiết chất màu tự nhiên 1.2.1. Phƣơng pháp chiết gián đoạn: Theo phương pháp này ta ngâm nguyên liệu vào dung môi. Sau một khoảng thời gian nhất định giữa nguyên liệu và dung môi đạt nồng độ chất cần chiết ở mức cân bằng, tiến hành đổ dịch chiết ra thay dung môi mới vào. Cứ như thế cho tới sạch. Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản, dễ thực hiện. Tuy nhiên, nhược điểm của nó là tốn công sức, tốn thời gian và dung môi nên không kinh tế, không phù hợp với quy mô sản xuất lớn. 1.2.2. Chiết nhờ siêu âm (Ultrasound-assisted extraction) Nguyên liệu được trộn với dung môi thích hợp rồi chiết nhờ tác dụng của siêu âm. Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng siêu âm có khả năng phá vỡ màng tế bào của nguyên liệu, do đó giúp cho xâm nhập của dung môi vào bên trong tế bào dễ dàng hơn. Ngoài ra, siêu âm còn có tác dụng khuấy trộn mạnh dung môi, do đó gia tăng sự tiếp xúc của dung môi với chất cần chiết và cải thiện đáng kể hiệu suất chiết. 1.2.3. Chiết bằng Soxhlet Nguyên liệu được sử dụng ở dạng bột, nghiền nhỏ, rồi gói lại bằng giấy lọc, rồi chiết bằng thiết bị Soxhlet với dung môi thích hợp. Thiết bị này có ưu điểm là cho phép thực hiện quá trình chiết một cách tự động, đồng thời liên tục cô đặc dịch chiết và làm mới dung môi nên hiệu suất chiết rất cao. 1.2.4. Chiết siêu tới hạn (SFE: Supercritical Fluid Extraction) Đây là phương pháp chiết được quan tâm nhiều nhất hiện nay trong lĩnh vực chiết các hợp chất có hoạt tính sinh học từ nguyên liệu tự nhiên nhằm ứng dụng trong công nghiệp dược phẩm và thực phẩm. Phương pháp này cho
9 phép tự động hóa quá trình chiết và hạn chế việc sử dụng các dung môi hữu cơ độc hại. Dung môi chiết là một chất lỏng ở trạng thái siêu tới hạn. Ở trạng thái này, chất lỏng có những tính chất đặc biệt như có tính chịu nén cao, khuếch tán nhanh, độ nhớt và sức căng bề mặt thấp… Do đó, nó có khả năng khuếch tán mạnh vào nền nguyên liệu tốt hơn nhiều so với các dung môi thông thường, vì thế làm tăng hiệu suất chiết lên nhiều lần. Trong phương pháp này, thường dùng CO2 ở trạng thái siêu tới hạn làm dung môi chiết (đôi khi trộn với vài % dung môi phân cực nào đó như etanol, metanol, 2-propanol để làm tăng khả năng hòa tan carotenoit của CO2) do nó cho phép chiết nhanh, chọn lọc, không làm oxy hóa carotenoit và an toàn trong vận hành. 1.2.5. Chiết dung môi tăng tốc (ASE: Accelerated Solvent Extraction) hay chiết dƣới áp suất cao (PFE : Pressurized Fluid Extraction) Đây cũng là một phương pháp chiết mới, cho phép chiết rất nhanh, tự động hóa, hiệu quả và tiết kiệm dung môi. Nguyên tắc của nó tương tự như phương pháp chiết Soxhlet cổ điển, ngoại trừ việc quá trình chiết được thực hiện ở nhiệt độ và áp suất cao (nhưng vẫn dưới điểm tới hạn của dung môi sử dụng). Trong phương pháp ASE, nguyên liệu cần chiết được xay nhỏ, làm khô (thường là đông khô), rồi nhồi vào một ống chiết (extraction cell). Ống chiết này được đặt trong lò duy trì ở nhiệt độ thích hợp (có thể điều chỉnh từ 40 – 200oC). Dung môi được bơm vào ống chiết và giữ ở áp suất 10 -20 MPa trong vài phút (static time), sau đó dịch chiết được đẩy vào một bình hứng bằng một thể tích dung môi mới (flush volume). Quá trình được lặp lại vài lần (cycles). Cuối cùng, toàn bộ dịch chiết được đẩy ra bằng một dòng khí trơ (N2)
10 Hình 1.1. Sơ đồ thiết bị chiết Hình 1.2. Sơ đồ thiết bị chiết siêu tới hạn dung môi tăng tốc 1.3. TỔNG QUAN VỀ CÂY ỚT 1.3.1. Tên gọi Tên Việt Nam: Ớt Tên tiếng Anh: Chilli; Red Pepper Tên khoa học: Capsicum spp. Họ: Cà (Solanaceae) 1.3.2. Nguồn gốc - Phân loại [10] Cây ớt có nguồn gốc Nam Mỹ, bắt nguồn từ một số loài ớt hoang dại, được thuần hóa và trồng ở Châu Âu, Ấn Độ cách đây hơn 500 năm. Có 5 giống ớt đã được con người trồng và sử dụng là Capsicum annuum, C. baccatum, C. chinense, C. frutescens, and C. pubescens. Ngoài ra, còn có khoảng 20 giống ớt hoang dại khác đã được công bố trên các tài liệu. Hai giống ớt được trồng phổ biến nhất là C. annuum và C. frutescens. 1.3.3 Đặc điểm hình thái [19] Cây ớt là cây gia vị, thân thảo, thân dưới hóa gỗ, có thể sống vài năm, có nhiều cành, nhẵn; lá mọc so le, hình thuôn dài, đầu nhọn; hoa mọc đơn độc ở kẽ lá. Quả ớt có nhiều tên gọi khác nhau như Lạt tiêu, Lạt tử, Ngưu giác tiêu,
11 Hải tiêu... Quả ớt mọc rủ xuống đất, chỉ riêng ở cây ớt chỉ thiên thì quả lại quay lên trời. Các bộ phận của cây ớt như quả, rễ và lá còn được dùng làm thuốc chữa nhiều bệnh. Đặc điểm hình thái của ớt khác nhau thùy theo giống. - Ớt Capsicum annuum: bao gồm nhiều loại khác nhau (như bell pepper, paprika, cayenne, jalapeños, và chiltepin). Phổ biến nhất ở Việt Nam là ớt chuông (bell pepper tức ớt Đà Lạt có quả to, cùi dày, không cay) và ớt Cayenne (ớt sừng). - Ớt Capsicum frutescens: tên Việt Nam là ớt hiểm (hay ớt Xiêm, ớt Chili), là loại ớt cay, có 3 màu; trắng, đỏ và vàng trên cùng một cây. - Ớt Capsicum chinense: là loại ớt kiểng, có nhiều màu sắc (đò, vàng, tím) thường dùng trang trí, không cay; trái có thể to, nhỏ khác nhau và có hình tròn như quả cà chua bi hay hình giọt nước. Ớt chuông Ớt Cayenne Ớt Xiêm Ớt kiểng (C. annuum) (C. annuum) (C. frutescens) (C. chinense) Hình 1.3. Một số loại ớt thông dụng trên thế giới 1.3.4. Đặc điểm sinh trƣởng Cây ớt phát triển tốt ở đất thịt nhẹ, đất pha cát dễ thoát nước. Hạt ớt nảy mầm ở 25-30oC, dưới 10oC hạt không mọc. Thời kỳ ra hoa cần nhiệt độ 15- 20oC, cần nhiều ánh sáng. Cây ớt có khả năng chịu hạn cao, lúc ra hoa chỉ cần độ ẩm trên 70% song không chịu được úng. Độ ẩm trên 80% sẽ làm bộ rễ kém phát triển, cây còi cọc.
12  Thời vụ: - Vụ đông - xuân gieo hạt từ tháng 10 đến tháng 12, trồng vào tháng 1-2, thu hoạch từ tháng 4-5 đến tháng 6-7 năm sau. - Vụ hè thu gieo hạt từ tháng 6-7, trồng vào tháng 8-9, thu hoạch vào tháng 1-2 năm sau. Ngoài ra, ở các bãi ven sông hoặc các vùng đất trống không trồng được lương thực, người ta có thể trồng ớt xuân - hè, gieo hạt từ tháng 2-3, trồng tháng 3-4, thu hoạch tháng 7-8. 1.3.5. Các giống ớt phổ biến ở Việt Nam Ở Việt Nam, cây ớt là một loại rau gia vị có giá trị kinh tế cao, được trồng chủ yếu tại các tỉnh miền Trung và Nam Bộ. Những năm gần đây, một số tỉnh vùng Đồng bằng Sông Hồng cũng đã bắt đầu trồng ớt với diện tích lớn, nhằm cung cấp nguyên liệu cho các nhà máy, các công ty sản xuất các mặt hàng thực phẩm để tiêu thụ và xuất khẩu, đem lại lợi nhuận cao. Một số giống ớt tiêu biểu được trồng rộng rãi tại Việt Nam:  Ớt sừng bò: được trồng rộng rãi ở vùng đồng bằng trung du Bắc bộ như Hà Nội, Thái Bình, Hưng Yên…Thời gian sinh trưởng của ớt sừng bò từ 110 đến 115 ngày, tùy theo vụ. Quả dài 10-12 cm, đường kính quả 1- 1,5cm. Khi chín màu đỏ tươi, trồng 35 - 40 ngày đã có quả. Nếu trồng riêng rẽ từng cây trong vườn thì ớt sừng bò có thể sống 2 - 3 năm.  Ớt chìa vôi: được trồng phổ biến ở Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa Thiên-Huế, các tỉnh ven biển miền Trung. Thời gian sinh trưởng từ 115 - 120 ngày, cây cao 40 - 45 cm có 4 - 5 cành, mỗi cây cho 40 - 45 quả. Hai giống ớt trên có quả to, nhiều, màu đẹp nhưng hay bị thán thư, vi rút và nhện trắng phá hại. Phân viện Khoa học miền Nam đã tạo ra được một số giống ớt lai giứa ớt xiêm và ớt chỉ thiên có chất lượng tốt hơn: hàm lượng
13 chất khô cao, bột quả giữ được màu đỏ, đẹp, được người tiêu dùng ưa thích, rất phù hợp với việc làm ớt bột. Ớt hiểm (ớt lai) Ớt chìa vôi Ớt sừng bò Hình 1.4. Một số loại ớt thông dụng ở Việt Nam 1.3.6. Giá trị y học [4] Bên cạnh là loại gia vị không thể thiếu trong các bữa ăn, giúp làm tăng cảm giác ngon miệng, ớt còn là một vị thuốc rất quý trong y học cổ truyền, có thể chữa được nhiều căn bệnh một cách hữu hiệu. Theo y học cổ truyền, ớt có vị cay, nóng, có tác dụng khoan trung, tán hàn, kiện tỳ, tiêu thực, chỉ thống (giảm đau), kháng nham (chữa ung thư...). Do vậy ớt thường được dùng để chữa đau bụng do lạnh, tiêu hóa kém, đau khớp, dùng ngoài chữa rắn rết cắn... Ớt có rất nhiều loại và khoa học Tây y đã nghiên cứu ớt để chiết xuất ra nhiều loại thuốc có lợi cho sức khỏe, thậm chí còn giúp chữa trị một số bệnh rất hiệu quả. Đặc biệt lượng vitamin C trong ớt rất cao, là nguồn bổ sung hữu hiệu cho những người hệ miễn dịch kém, thiếu vitamin C. Trong 100 g ớt có chứa 198 mg vitamin C và các vitamin B1, B2, -caroten, canxi, sắt, axit citric, axit malic. Lượng vitamin C phong phú trong ớt có thể khống chế xơ cứng động mạch và làm giảm cholesterol. Các nhà khoa học của Viện Đại học Pittburg (Mỹ) đã chứng minh được ớt có thể làm chậm quá trình phát triển của các tế bào ung thư, đặc biệt với ung thư tuyến tụy. Đó là do tác dụng của chất cay capsaicin có vai trò xúc tác,
14 làm cho các tế bào ung thư tự phá hủy nhưng không gây hại cho các tế bào bình thường. Chất capsaicin dồi dào trong ớt còn kích thích não bộ sản xuất ra chất endorphin, một morphin nội sinh có tác dụng giảm đau, đặc biệt cho những người bị viêm khớp mãn tính và ung thư. Một số nghiên cứu gần đây còn cho thấy việc sử dụng các sản phẩm chứa carotenoit từ ớt cũng như từ các nguồn nguyên liệu tự nhiên khác có thể giúp ngăn ngừa các bệnh mãn tính (bệnh tim mạch, ung thư,…) Error! Reference source not found. 1.4. Các chất màu quan trọng của ớt [7] Carotenoit là thành phần quan trọng tạo ra màu đỏ, màu vàng của ớt. Màu đỏ càng đậm thì hàm lượng carotenoit càng nhiều. 1.4.1. Giới thiệu chung về carotenoit [5][6] 1.4.1.1. Cấu trúc – Phân loại: Carotenoit là nhóm sắc tố hòa tan trong chất béo làm cho quả và rau có màu da cam, màu vàng, và màu đỏ. Đến nay đã có trên 600 carotenoit được phân lập và xác định cấu trúc phân tử. Đa số các phân tử carotenoit đều gồm 8 đơn vị isoprenoit C5 nối với nhau theo sơ đồ sau: Hình 1.5. Sơ đồ cấu trúc bộ khung cơ bản của các carotenoit Carotenoit được chia làm 2 nhóm là caroten (tức hydrocarbon carotenoit, ví dụ : lycopen, - caroten,…) và xanthophyll (tức carotenoit chứa các nhóm chức có oxy như hydroxy, metoxy, oxo, epoxy, aldehyt, cacboxyl…)