Tài liệu Khóa luận nghiên cứu chiết tách anthocyanin từ củ khoai lang tím và ứng dụng của nó.

Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS. TS Lê Tự Hải ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HÓA NGHIÊN CỨU CHIẾT TÁCH ANTHOCYANIN TỪ CỦ KHOAI LANG TÍM VÀ ỨNG DỤNG CỦA NÓ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN KHOA HỌC Sinh viên thực hiện : Phan Thị Diệu Hiền Lớp : 14CHP Giáo viên hướng dẫn : PGS. TS Lê Tự Hải Đà Nẵng - 2018 SVTH: Phan Thị Diệu Hiền Page 2 Luận văn tốt nghiệp ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG GVHD: PGS. TS Lê Tự Hải CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc KHOA HÓA NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Phan Thị Diệu Hiền Lớp : 14CHP 1. Tên đề tài: Nghiên cứu chiết tách Anthocyanin từ củ khoai lang tím và ứng dụng của nó. 2. Nguyên liệu, thiết bị, dụng cụ và hóa chất 2.1. Nguyên liệu: Khoai lang tím ở chợ Đống Đa, Đà Nẵng. 2.2. Thiết bị: Máy đo quang UV-VIS của hãng Thermo (Đức), tủ sấy, lò nung, bếp cách thủy, máy đó pH, cân phân tích. 2.3. Dụng cụ: cốc thủy tinh, bình định mức, bát sứ, chén sứ, cối sứ, chày sứ, bóp cao su, pipet các loại, đũa thủy tinh, phễu lọc, giấy lọc. 2.4. Hóa chất: Rượu etylic, dung dịch HCl đậm đặc, Dung dịch amoniac, nước cất 2 lần và các hóa chất thông dụng trong PTN 3. Nội dung nghiên cứu • Nghiên cứu và lựa chọn các điều kiện tối ưu trong quá trình xử lý mẫu để chiết tách anthocyanin từ khoai lang tím. • Ứng dụng làm giấy chỉ thị an toàn trong phân tích hóa học. 4. Giảng viên hướng dẫn: PGS. TS Lê Tự Hải 5. Thời gian nhận đề tài: 9/2017 6. Thời gian hoàn thành đề tài: 3/2018 Chủ nhiệm khoa Giảng viên hướng dẫn (Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên) PGS. TS Lê Tự Hải PGS. TS Lê Tự Hải SVTH: Phan Thị Diệu Hiền Page 3 Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS. TS Lê Tự Hải Sinh viên đã hoàn thành và nộp báo cáo cho Khoa ngày……tháng……năm 2018. Kết quả điểm đánh giá Ngày......tháng…..năm 2018 CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG (Ký và ghi rõ họ tên) SVTH: Phan Thị Diệu Hiền Page 4 Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS. TS Lê Tự Hải MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH ...........................................................................................7 DANH MỤC CÁC BẢNG..........................................................................................8 LỜI MỞ ĐẦU ...........................................................................................................10 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .....................................................................................13 1.1. Khoai lang ...................................................................................................13 1.1.1. Định nghĩa .............................................................................................13 1.1.2. Nguồn gốc .............................................................................................13 1.1.3. Đôi nét về khoai lang tím......................................................................14 1.2. Anthocyanin.................................................................................................15 1.2.1. Giới thiệu ..............................................................................................15 1.2.2. Cấu trúc ................................................................................................15 1.2.3. Tính chất vật lý .....................................................................................16 1.2.4. Tính chất hóa học .................................................................................17 1.2.5. Tác dụng sinh học của Anthocyanin .....................................................17 1.3. Tổng quan chất chỉ thị .................................................................................20 1.4. Kỹ thuật chiết tách các hợp chất hữu cơ......................................................21 1.4.1. Phương pháp chiết ................................................................................21 1.4.2. Phương pháp kết tinh ...........................................................................22 1.4.3. Phương pháp chưng cất.........................................................................23 CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................25 2.1. Nguyên liệu, hóa chất, dụng cụ ...................................................................25 SVTH: Phan Thị Diệu Hiền Page 5 Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS. TS Lê Tự Hải 2.1.1. Nguyên liệu ...........................................................................................25 2.1.2. Hóa chất ................................................................................................25 2.1.3. Dụng cụ .................................................................................................26 2.2. Sơ đồ nghiên cứu .........................................................................................26 2.3. Phương pháp nghiên cứu .............................................................................27 2.3.1. Phương pháp xác định một số chỉ tiêu hóa lí của khoai lang tím .........27 2.3.2. Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết Anthocyanin ...28 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ..............................................................31 3.1. Chỉ tiêu hóa lý của khoai lang tím ...............................................................31 3.1.1. Độ ẩm của khoai lang tím .....................................................................31 3.1.2. Xác định hàm lượng hữu cơ bằng phương pháp tro hóa mẫu ..............31 3.2. Nghiên cứu chiết tách Anthocyanin ............................................................32 3.2.1. Quy trình ...............................................................................................32 3.2.2. Xác định bước sóng hấp thụ cực đại .....................................................35 3.2.3. Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết tách Anthocyanin .......35 3.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến màu của anthocyanin ..........................41 3.4. Ứng dụng của anthocyanin làm giấy chỉ thị để phát hiện nhanh pH của môi trường .....................................................................................................................43 3.4.1. Xác định thời gian tẩm dịch màu lên giấy ............................................43 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................47 TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................48 SVTH: Phan Thị Diệu Hiền Page 6 Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS. TS Lê Tự Hải DANH MỤC CÁC HÌNH STT Số hiệu Tên hình hình Trang 1 1.1 Các ion flavinium, cấu trúc cơ bản của aglycon 11 2 1.2 Dụng cụ chiết Soxhlet 18 3 1.3 Dụng cụ chưng cất dung môi 20 4 1.4 Dụng cụ cất quay chân không 20 5 1.5 Khoai lang tím 21 6 2.1 Sơ đồ nghiên cứu 22 7 2.2 Khoai lang tím sau khi tro hóa 24 8 3.1 Mẫu khoai lang tím ngâm chiết trên bếp cách thủy 29 9 3.2 Khoai lang tím trước và sau khi ngâm tẩm 30 10 3.3 Cô cạn dịch chiết trên bếp cách thủy 32 11 3.4 12 3.5 Đồ thị biểu diễn kết quả khảo sát của thời gian 36 13 3.6 Đồ thị biểu diễn kết quả khảo sát tỉ lệ R/L 37 14 3.7 Đồ thị biểu diễn kết quả ảnh hưởng nhiệt độ 39 15 3.8 Màu của anthocynin tại pH=1 đến pH= 12 41 16 3.9 Quá trình ngâm tẩm giấy lọc 42 17 3.10 Giấy lọc sau khi ngâm và sấy khô 42 18 3.11 Giấy lọc ngâm ở 70 giây 43 19 3.12 Giấy lọc ngâm ở 130 giây 43 20 3.13 Giấy lọc ngâm ở 150 giây 43 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng tỉ lệ hệ dung môi C2 H5 OH: H2 O SVTH: Phan Thị Diệu Hiền 35 Page 7 Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS. TS Lê Tự Hải DANH MỤC CÁC BẢNG STT Số hiệu Tên bảng bảng Trang 1 1.1 Một số chỉ thị thường dùng trong chuẩn độ acid-base 17 2 3.1 Kết quả xác định độ ẩm khoai lang tím 27 3 3.2 Kết quả xác định hàm lượng hữu cơ 28 4 3.3 Ảnh hưởng tỉ lệ hệ dung môi 34 5 3.4 Ảnh hưởng thời gian tối ưu 35 6 3.5 Tỉ lệ rắn/lỏng 37 7 3.6 Ảnh hưởng nhiệt độ 38 8 3.7 Màu của dung dịch anthocyanin tại các pH khác nhau 40 SVTH: Phan Thị Diệu Hiền Page 8 Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS. TS Lê Tự Hải LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, tôi xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến giảng viên hướng dẫn thầy Lê Tự Hải đã cho phép, tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện và hoàn thành khóa luận này. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô trong khoa Hóa, trường Đại học sư phạm Đà Nẵng đã dạy dỗ, truyền đạt những kiến thức hữu ích cho tôi trong suốt thời gian học tập tại trường và tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi nghiên cứu, thực hiện khóa luận này. Chân thành cảm ơn các bạn trong tập thể lớp 14CHP đã nhiệt tình giúp đỡ tôi học tập, nghiên cứu, tìm kiếm tài liệu và động viên tôi trong suốt thời gian nghiên cứu và thực hiện khóa luận. Mặc dù bản thân đã cố gắng nỗ lực song vẫn không thể tránh có sai sót. Rất mong quý thầy cô thông cảm và đóng góp thêm ý kiến để tôi hoàn thiện bài báo cáo này. Tôi xin chân thành cảm ơn! Đà Nẵng, ngày tháng năm 2018 Sinh viên thực hiện Phan Thị Diệu Hiền. SVTH: Phan Thị Diệu Hiền Page 9 Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS. TS Lê Tự Hải LỜI MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Hiện nay, chất màu tự nhiên đang ngày càng được quan tâm, bởi nó là chất tạo màu không độc hại, thân thiện với môi trường và được ứng dụng rộng rãi cho nhiều ngành công nghiệp. Anthocyanin là họ màu rất phổ biến, tồn tại trong hầu hết các thực vật bậc cao và được tìm thấy trong một số loại rau, hoa, quả, hạt có màu từ đỏ đến tím như: quả nho, quả dâu, bắp cải tím, cà tím, khoai lang tím, gạo nếp than,… Trong đó, khoai lang tím là nguyên liệu có hàm lượng Anthocyanin khá cao. Nhiều nghiên cứu cho thấy Anthocyanin trong khoai lang tím không những tạo màu tốt mà còn có tác dụng tốt đối với sức khỏe con người và động vật. Vì thế, nó được sử dụng rộng rãi để làm thuốc, màu thực phẩm, các thực phẩm sử dụng trong gia đình. Ngoài ra, đặc tính đặc biệt của chất màu Anthocyanin là thay đổi màu theo pH môi trường. Do đó, Anthocyanin hoàn toàn có thể dùng làm chất chỉ thị để xác định nhanh môi trường pH. Vai trò làm giấy chỉ thị chính là sự tiện dụng của nó. Chỉ cần một mẩu giấy nhỏ hay lượng nhỏ, ta có thể biết dung dịch đang sử dụng có tính acid hay base và độ mạnh yếu của tính acid/base dựa vào sự thay đổi của màu sắc. Hiện nay, những chất chỉ thị tổng hợp như metyl da cam, phenolphtalein,…có thể không tinh khiết, có thể ảnh hưởng đến kết quả nghiên cứu và thí nghiệm. Do vậy, nghiên cứu sử dụng Anthocyanin làm chất chỉ thị là việc làm cần thiết nhằm phát triển hơn nữa các hợp chất hữu cơ có nguồn gốc thiên nhiên. Tuy nhiên, ứng dụng Anthocyanin làm chất chỉ thị an toàn trong hóa học phân tích và phân tích thực phẩm cho đến nay vẫn chưa được đề cập một cách đầy đủ và hệ thống. Và đó là lí do em lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu chiết tách Anthocyanin từ khoai lang tím và ứng dụng của nó” SVTH: Phan Thị Diệu Hiền Page 10 Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS. TS Lê Tự Hải Mục đích nghiên cứu 2. - Khảo sát được điều kiện chiết tách tối ưu Anthocyanin từ khoai lang tím - Nghiên cứu được ứng dụng của Anthocyanin làm giấy chỉ thị an toàn trong phân tích hóa học. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3. 3.1. Đối tượng Củ khoai lang được mua ở chợ Đống Đa, Đà Nẵng. 3.2. Phạm vi nghiên cứu Chiết anthocyanin từ củ khoai lang tím bằng hệ dung môi etanol/nước với xúc tác axit. Phương pháp nghiên cứu 4. 4.1. Phương pháp tiếp cận - Tìm hiểu và đọc tài liệu từ các nghiên cứu trước đó. - Hỏi ý kiến thầy cô, bạn bè. 4.2. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết - Nghiên cứu các tài liệu liên quan đến đề tài. - Thu tập, tổng hợp các tài liệu, tư liệu, sách báo trong và ngoài nước về đặc điểm hình thái thực vật, thành phần hóa học và ứng dụng của củ khoai lang tím. 4.3. - Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm Phương pháp lấy mẫu: Củ khoai lang tím được thu mua tại chợ Đống Đa, Đà Nẵng, rửa sạch, để ráo rồi xay nhỏ. - Phương pháp trọng lượng để xác định độ ẩm và hàm lượng hữu cơ trong củ khoai lang tím. - Dùng phương pháp UV – VIS để khảo sát điều kiện tối ưu chiết tách anthocyanin từ củ khoai lang tím. - Ứng dụng làm giấy chỉ thị an toàn trong phân tích. SVTH: Phan Thị Diệu Hiền Page 11 Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS. TS Lê Tự Hải Bố cục đề tài 5. Nội dung đề tài chia làm 3 chương: - Chương 1: Tổng quan - Chương 2: Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu - Chương 3: Kết quả và bàn luận SVTH: Phan Thị Diệu Hiền Page 12 Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS. TS Lê Tự Hải CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Khoai lang [6], [7] 1.1.1. Định nghĩa Khoai lang (danh pháp hai phần: Ipomoea batatas) là loài cây thân thảo dạng dây leo sống lâu năm, có các lá mọc so le hình tim hay xẻ thùy chân vịt, các hoa có tràng hợp và kích thước trung bình. Rễ củ ăn được có hình dáng thuôn dài và thon, lớp vỏ nhẵn nhụi có màu từ đỏ, tím, nâu hay trắng. Lớp cùi thịt có màu từ trắng, vàng, cam hay tím. Có chứa nhiều tinh bột, có vị ngọt, được gọi là củ khoai lang và nó là một nguồn cung cấp rau ăn củ quan trọng, được sử dụng trong vai trò của cả rau lẫn lương thực. Các lá non và thân non cũng được sử dụng như một loại rau. Khoai lang có quan hệ họ hàng xa với khoai tây (Solanum tuberosum) có nguồn gốc Nam Mỹ và quan hệ họ hàng rất xa với khoai mỡ (một số loài trong chi Dioscorea) là các loài có nguồn gốc từ châu Phi và châu Á. Chi Ipomoea có khoai lang, rau muống (Ipomoea aquatica) và một số loài hoa dại được gọi bằng một số tên như bìm bìm (chung với các chi khác), mặc dù từ này không được dùng để chỉ khoai lang, rau muống. Một vài giống cây trồng của Ipomoea batatas cũng được trồng như là cây trồng trong nhà. 1.1.2. Nguồn gốc Khoai lang có nguồn gốc từ khu vực nhiệt đới châu Mỹ, nó được con người trồng cách đây trên 5.000 năm. Nó được phổ biến rất sớm trong khu vực này, bao gồm cả khu vực Caribe. Nó cũng đã được biết tới trước khi có sự thám hiểm của người phương tây tới Polynesia. Nó được đưa tới đây như thế nào là chủ đề của các cuộc tranh luận dữ dội, có sự tham gia của các chứng cứ từ khảo cổ học, ngôn ngữ học và di truyền học. SVTH: Phan Thị Diệu Hiền Page 13 Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS. TS Lê Tự Hải 1.1.3. Đôi nét về khoai lang tím 1.1.3.1. Tên gọi Khoai lang tím còn có tên gọi khác là khoai lang Pêru vì nó có nguồn gốc từ Nam Mỹ, tên khoa học là Solanum andigenum. 1.1.3.2. Phân bố Khoai lang tím thuộc loài thân thảo dạng dây leo sống lâu năm, có lá mọc so le hình trái tim hay xẻ thùy chân vịt. Củ hình thuôn dài, lớp vỏ nhẵn nhụi có màu tím (cũng có màu khác là đen, nâu, trắng hay vàng) và có tới hàng trăm loài khác nhau. Tùy theo giống khoai mà củ của nó có kích thước, độ ngọt và mùi thơm khác nhau. Khoai lang tím giống Nhật Bản được trồng nhiều ở các huyện Tam Bình, Bình Tân... tỉnh Vĩnh Long. Gần đây, khoai lang tím trở thành món ăn được nhiều người ưa thích. 1.1.3.3. - Công dụng Tác dụng giảm huyết áp: Theo nghiên cứu thực hiện tại Mỹ do ông Joe Vinson đứng đầu cho thấy, khoai lang tím có tác dụng trong việc phòng ngừa bệnh cao huyết áp. Trong nghiên cứu, các nhà khoa học đã chọn nhóm người tình nguyện ăn 6-8 củ khoai lang tím loại nhỏ mỗi ngày trong vòng 1 tháng, sau đó đo huyết áp, kết quả giảm được 4,3% huyết áp tâm trương (tối thiểu) và 3,5% huyết áp tâm thu (tối đa). - Tác dụng giảm cân: Khoai lang nói chung và khoai lang tím riêng là nhóm thực phẩm giàu dưỡng chất như vitamin A, B, C, E, protein, tinh bột, axit amin và rất nhiều các loại nguyên tố vi lượng như canxi, sắt, manhê, kẽm... nên được xem là thực phẩm số 1 cho những người muốn giảm cân và chứa ít năng lượng, chóng no lại ngon miệng. Nếu so với cơm gạo, các loại củ khác thì khoai lang tím chỉ có mức năng lượng bằng 1/3 nhóm thực phẩm nói trên. Chưa hết, nó có chất béo, đường mỡ thấp nên rất có lợi cho nhóm người mắc bệnh tiểu đường. SVTH: Phan Thị Diệu Hiền Page 14 Luận văn tốt nghiệp - GVHD: PGS. TS Lê Tự Hải Kháng viêm và làm mờ vết thâm: Khi da sưng đỏ hoặc đau rát chỉ cấn cắt lát khoai mỏng đắp lên đó trong khoảng 10- 15 phút sẽ làm dịu đau. - Chống lão hóa: Ăn khoai lang 2 lần/tuần sẽ giúp da mềm mại vì khoai lang tím có chứa nhiều sinh tố có lợi, chất khoáng, chất xơ. Hoặc nghiền khoai lang nhuyễn, trộn với sữa chua đắp lên da. 1.2. Anthocyanin [5], [7], [8] 1.2.1. Giới thiệu [14] Các Anthocyanin thuộc một trong những nhóm chất màu tự nhiên flavonoid tan trong nước lớn nhất trong thế giới thực vật. Thuật ngữ Anthocyanin bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp, trong đó Anthocyanin là sự kết hợp giữa Anthos – nghĩa là hoa và Kyanos – nghĩa là xanh. Tuy nhiên, Anthocyanin còn mang đến các màu sắc khác như hồng, đỏ, cam,…và các màu trung gian khác. 1.2.2. Cấu trúc [3], [13] Anthocyanin là hợp chất gồm có gốc aglycon có màu (được gọi là anthocyanidin hay anthocyanidol) kết hợp với các glucoside có gốc đường glucose, galactose… Anthocyanin hòa tan trong nước. Anthocyanin tham gia vào việc tạo nên đa sắc màu cho hoa quả. Đồng thời cùng với chất tạo màu khác như clorophin, carotenoid để tạo cho hoa quả có cường độ màu khác nhau tùy thuộc vào hàm lượng và số đồng phân của chúng. SVTH: Phan Thị Diệu Hiền Page 15 Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS. TS Lê Tự Hải Hình 1.1 . Các ion flavinium, cấu trúc cơ bản của aglycon của Anthocyanins Các gốc đường có thể gắn vào vị trí 3,5,7; thường được gắn vào vị trí 3 và 5. Phân tử Anthocyanin gắn đường vào vị trí 3 gọi là monoglycosid, ở vị trí 3 và 5 gọi là diglycosid. Sự khác biệt giữa chúng là số lượng các nhóm hydroxy hóa, bản chất và số lượng các gốc đường liên kết với cấu trúc của chúng. Các aglycon của Anthocyanin khác nhau chính là do các nhóm gắn vào vị trí R3’ và R5’, thường là – H, -OH hoặc –OCH3. 1.2.3. Tính chất vật lý [3], [13] Anthocyanin tinh khiết ở dạng tinh thể hoặc vô định hình. Nó là hợp chất khá phân cực nên tan tốt trong dung môi phân cực và dịch bão hòa, đặc biệt là nước ấm. Khi kết hợp với đường làm cho phân tử Anthocyanin càng dễ hòa tan hơn. Tuy nhiên, ở 70oC chúng bắt đầu phân hủy. Bước sóng của Anthocyanin hấp thụ cực đại trong miền nhìn thấy khoảng 513- 615nm ứng với mỗi pH. Độ hấp thụ là yếu tố liên quan mật thiết đến màu sắc của Anthocyanin, chúng phụ thuộc vào pH của dung dịch. Nồng độ Anthocyanin càng lớn độ hấp thụ càng mạnh. SVTH: Phan Thị Diệu Hiền Page 16 Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS. TS Lê Tự Hải 1.2.4. Tính chất hóa học [3], [13] Anthocyanin có thể ngưng tụ với các flavonoids khác, sản phẩm ngưng tụ có thể tạo phức với protein và tạo kết tủa với tanin. Anthocyanin là một hợp chất màu, vì thế màu sắc và tính chất của nó chịu ảnh hưởng bỏi nhiệt độ và ánh sáng. Anthocyanin bị oxy hóa chậm trong nước. Oxi và nhiều chất oxi hóa khác như peoxit có thể phá hủy Anthocyanin. Mức độ methyl hóa các nhóm –OH trong vòng benzen càng cao thì màu càng đỏ. Nếu nhóm –OH ở vị trí thứ 3 kết hợp với các gốc đường thì màu sắc cũng thay đổi theo số lượng các gốc đường được đính vào nhiều hay ít. Màu sắc của Anthocyanin luôn thay đổi phụ thuộc vào pH, vào các chất màu có mặt và nhiều yếu tố khác. Tuy nhiên, màu sắc của Anthocyanin thay đổi mạnh nhất phụ thuộc vào pH môi trường. Khi pH < 7 các Anthocyanin có màu đỏ, khi pH > 7 thì có màu xanh. Ở pH = 1 các Anthocyanin thường ở dạng muối oxonium màu cam đến đỏ, pH = 4-5 chúng chuyển thành dạng cacbinol hay bazo chalcon không màu, ở pH = 7-8 lại về dạng bazo quinoidal anhydro màu xanh. 1.2.5. Tác dụng sinh học của Anthocyanin [15], [16] 1.2.5.1. Tác dụng chống viêm Trong quá trình bị viêm, các enzym làm mô bị tổn thương liên kết trong các mao mạch, dẫn đến xuất huyết máu và các mô xung quanh. Quá trình oxi hóa được tao ra trong máu và làm hư hại các mô. Anthocyanin ngăn cản quá trình này theo nhiều giai đoạn. Trước tiên, chúng trung hòa các emzym phá hủy mô liên kết. Sau đó, khả năng chống oxi hóa của chúng ngăn ngừa quá trình oxi hóa từ mô liên kết bị tổn thương. Cuối cùng, chúng hỗ trợ cải thiện các protein trong máu về trạng thái đầu. Và theo nghiên cứu thực nghiệm, bổ sung Anthocyanin trên động vật có hiệu quả ngăn ngừa viêm và phục hồi mạch máu bị hư hại. SVTH: Phan Thị Diệu Hiền Page 17 Luận văn tốt nghiệp 1.2.5.2. GVHD: PGS. TS Lê Tự Hải Chất chống oxi hóa Anthocyanin được xem là chất chống oxi hóa mạnh đối với các gốc tự do. Cơ chế chống oxi hóa của Anthocyanin như sau: Các hợp chất flavanoid nói chung trong đó có Anthocyanin chống oxy hóa bằng cách quét các gốc O2 tự do, hay phản ứng với các gốc peroxy tham gia vào phản ứng oxy hóa dây chuyển, nhờ vào khả năng cho các gốc tự do H+, các hợp chất này có thể ức chế được phản ứng peroxy hóa lipid. Hoạt tính chống oxy hóa của Anthocyanin là 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 hơn. Cho đến nay, phần lớn các nghiên cứu về Anthocyanin vẫn chưa thể giải thích rõ ràng về cơ chế hoạt động sinh học, sự hấp thụ, sự phân bố trong cơ thể, các mô của Anthocyanin. Các vấn đề phức tạp nhất là: Chất Anthocyanin không hoạt động riêng lẻ mà kết hợp với các flavonoid khác, vì thế không thể so sánh hoạt tính của Anthocyanin riêng rẽ với các dịch trích từ thực vật, vốn rất nhiều hợp chất phối hợp với nhau. 1.2.5.3. Một số tác dụng khác 1.2.5.3.1. Trong thực vật Anthocyanin có tính kháng khuẩn, kháng nấm, có vai trò tạo điều kiện cho sự thụ phấn, phát tán nhờ màu sắc sặc sỡ trên cành hoa và quả. Mặt khác, Anthocyanin là chất có khả năng hấp thụ tia UV nhằm bảo vệ bộ gen của thực vật trước các tia tử ngoại. 1.2.5.3.2. Đối với sức khỏe con người Anthocyanin có tác dụng tốt trong chống lão hóa, ngăn ngừa sự phát triển của các khối u, bướu, hạn chế nguy cơ bị đột quỵ, giảm nguy cơ mắc ung thư…Anthocyanin còn giúp bảo vệ dạ dày chống lại những thương tổn do sự oxy hóa, vì vậy hoãn lại giai đoạn đầu của bệnh ung thư dạ dày, ung thư ruột. SVTH: Phan Thị Diệu Hiền Page 18 Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS. TS Lê Tự Hải 1.2.5.3.3. Trong y học Anthocyanin cũng có thể cải thiện thị lực theo nhiều cơ chế khác nhau. Trong môt nghiên cứu ở Pháp tiến hành vào năm 1964, các nhà nghiên cứu thị lực đã tiến hành thử nghiệm trên 36 người về sự thích ứng với ánh sáng và bóng tối cả trước và sau khi uống Anthocyanins cây nham lê. Vài giờ sau khi bổ sung, thị lực của họ được cải thiện đáng kể. Một nghiên cứu gần đây ở Nhật Bản thấy rằng người dùng 50mg Anthocyanin black currant thích nghi tốt hơn với bóng tối và đỡ mệt mỏi mắt hơn những người trong nhóm dùng dược phẩm khác. Một số nghiên cứu cho thấy Anthocyanin có thể bảo vệ cơ thể chống lại một số virut: herpes (HSV -1). Anthocyanin có khả năng giúp chữa bệnh suy tĩnh mạch ở người - là một tình trạng mà trong đó các tĩnh mạch và bắp thịt, chủ yếu là ở chân, máu khó lưu thông đến tim, gây đau đớn và khó khăn khi đi bộ. Anthocyanin làm co giãn mạch máu tác dụng làm bền thành mạch, ngăn ngừa xơ vữa động mạch. Anthocyanin cũng bảo vệ cơ thể chống lại các chất độc: Acetaminophen, các thành phần hoạt chất trong Tylenol là một chất độc gan mạnh, hàng năm gây ra 75000 trường hợp ngộ độc như vậy. 1.2.5.3.4. Trong lĩnh vực thực phẩm Anthocyanin được sử dụng như chất màu tự nhiên tạo ra nhiều màu sắc hấp dẫn cho thực phẩm và an toàn có thể thay thế cho chất màu tổng hợp. Ngoài ra, với khả năng chống oxy hóa cao, Anthocyanin được sử dụng để bảo quản thực phẩm, kháng khuẩn, kháng nấm, chống oxy hóa cho thực phẩm. Trong phân tích hóa học, ngoài việc sử dụng các chỉ thị vạn năng tại các trường trung học cơ sở, trung học phổ thông cho các thí nghiệm, giáo viên thường tự làm các thí nghiệm “vui” thực tế để tạo hứng thú cho học sinh bằng cách sử dụng các dịch chiết của các loại rau củ như bắp cải tím để quan sát sự đổi màu của dịch chiết trong các môi trường pH khác nhau. Vì vậy, việc tự tạo chỉ thị màu là giải SVTH: Phan Thị Diệu Hiền Page 19 Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS. TS Lê Tự Hải pháp hay giúp giáo viên thực hiện tốt kế hoạch dạy học, giúp học sinh nhận thấy hóa học gần gũi với đời sống và tạo tâm lý vui thích khi học bài. 1.3. Tổng quan chất chỉ thị [2], [5] Chất chỉ thị màu (CTM) là những chất có màu sắc thay đổi theo sự biến đổi pH của dung dịch. Chúng thường là những chất hữu cơ có tính acid base, trong đó dạng acid và dạng base liên hợp có màu khác nhau phụ thuộc vào cấu trúc phân tử của chúng. Khi pH của dung dịch biến đổi, cấu trúc phân tử của chúng bị biến đổi theo, dẫn đến màu thay đổi. Nếu kí hiệu dạng acid của chất chỉ thị là HInd, dạng base liên hợp của nó là Ind-, trong dung dịch có cân bằng sau: Khi cho chỉ thị màu vào nước thì cân bằng được thiết lập: HInd + H2O ↔ H3O+ + IndNếu cân bằng (CB) chuyển dịch về phía phải () dung dịch có màu của dạng base (Ind-). Nếu cân bằng (CB) chuyển dịch về phía trái () dung dịch có màu của dạng acid (HInd). Nếu trong một hệ có hai chất có màu khác nhau thì việc quan sát bằng mắt chỉ cho phép ta nhận được màu của một chất khi nồng độ của nó ít nhất gấp 10 lần nồng độ chất kia. Như vậy: Khi Khi [𝐻𝐼𝑛𝑑] [Ind−] [𝐻𝐼𝑛𝑑] [Ind−] ≥ 10 màu của chất chỉ thị là màu của Hind. ≤ 1 10 màu của chất chỉ thị là màu của anion Ind-. SVTH: Phan Thị Diệu Hiền Page 20 Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS. TS Lê Tự Hải Bảng 1.1. Một số chất chỉ thị thường dùng trong chuẩn độ acid-base Màu chỉ thị trong Khoảng pH đổi màu Màu chỉ thị trong môi trường acid chỉ thị môi trường kiềm Metyl da cam Đỏ da cam 3,1 – 4,4 Vàng Phenolphatalein Không màu 8,0 – 10 Tím đỏ (hồng) Giấy quỳ Đỏ 5–8 Xanh Metyl đỏ Đỏ 4,4 – 6,2 Vàng Vàng Alizarin Vàng 10,1 – 12 Tím Đỏ phenol Vàng 6,4 – 8 Đỏ Không màu 9,3 – 10,5 Xanh Chỉ thị Thymolphthalein Cơ chế ứng dụng Anthocyanin làm giấy chỉ thị: Trong môi trường nước, pH có ảnh hưởng đáng kể đến màu sắc của Anthocyanin. Màu sắc của Anthocyanin thay đổi theo sự thay đổi của pH. Sự thay đổi cấu trúc của Anthocyanin khi pH thay đổi đã được đề cập trong phần tính chất hóa học. Anthocyanin giống như một chất chỉ thị tự nhiên, có màu hồng hay màu đỏ ở pH thấp, màu tím ở pH trung gian và màu xanh ở pH cao. 1.4. Kỹ thuật chiết tách các hợp chất hữu cơ 1.4.1. Phương pháp chiết Phươn g pháp chiết là phương pháp lấy chất từ hỗn hợp bằng dung môi thích hợp để tách biệt, cô và tinh chế các cấu tử có trong hỗn hợp thành những cấu tử riêng. Có thể tách từ hỗn hợp dung dịch hay từ chất rắn. 1.4.1.1. Chiết đơn giản, một lần Đun nóng hợp chất với dung môi trong bình cầu có sinh hàn hồi lưu, lọc nóng hoặc để lắng cho trong nồi chắt. Khi thao tác với những lượng chất nhỏ, ta dùng ống nghiệm có lắp ống sinh hàn không khí. SVTH: Phan Thị Diệu Hiền Page 21