ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
--------------------

ĐOÀN BẠCH HẢI VÂN

NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT BỘT MÀU BETACYANIN
TỪ CỦ DỀN

Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm
Mã số: 60540101

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2016


CƠNG TRÌNH ĐƢỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - ĐHQG - TP.HCM
Cán bộ hƣớng dẫn khoa học: TS. Lại Quốc Đạt

Cán bộ chấm nhận xét 1: TS. Lê Minh Hùng ..................................................
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Cán bộ chấm nhận xét 2: PGS.TS. Phan Tại Huân ..........................................
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Luận văn thạc sĩ đƣợc bảo vệ tại Trƣờng Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM
ngày 11 tháng 07 năm 2016
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. Chủ tịch hội đồng:

GS.TS. Đống Thị Anh Đào

2. Phản biện 1:

TS. Lê Minh Hùng

3. Phản biện 2:

PGS.TS. Phan Tại Huân

4. Ủy viên:

TS. Huỳnh Tiến Phong

5. Ủy viên, thƣ ký:

TS. Trần Thị Thu Trà

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận Văn và Trƣởng Khoa quản lý
chuyên ngành sau khi luận văn đã đƣợc sửa chữa (nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƢỞNG KHOA


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM


TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

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

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

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: Đoàn Bạch Hải Vân

MSHV: 13111034

Ngày sinh: 13/10/1989

Nơi sinh: Đồng Nai

Chuyên ngành: Công Nghệ Thực Phẩm

Mã số: 60540101

I. TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu sản xuất bột màu betacyanin từ củ dền
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG
1. Khảo sát hàm lƣợng betacyanin và hoạt tính chống oxy hóa trong dịch ép củ dền
(Beta Vulgaris L.).
2. Khảo sát ảnh hƣởng của điều kiện ánh sáng, nhiệt độ, pH đến độ bền của
betacyanin trong dịch ép củ dền.
3. Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình sấy phun tạo chất bột màu
betacyanin từ dịch ép củ dền.

4. Đánh giá chất lƣợng sản phẩm bột betacyanin hòa tan.
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 06/07/2015
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 30/06/2016
V. CÁN BỘ HƢỚNG DẪN: TS. Lại Quốc Đạt
Tp. Hồ Chí Minh, ngày
CÁN BỘ HƢỚNG DẪN
(Họ tên và chữ ký)

tháng 07 năm 2016

CHỦ NHIỆM BỘ MƠN
(Họ tên và chữ ký)

TRƢỞNG KHOA KỸ THUẬT HĨA HỌC
(Họ tên và chữ ký)


i

LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy TS Lại Quốc Đạt, ngƣời
đã tận tình hƣớng dẫn tơi trong suốt q trình thực hiện luận văn.
Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến các thành viên trong gia đình tơi,
những ngƣời đã tạo điều kiện vật chất, đồng thời ủng hộ hết lịng về mặt tinh thần
cho tơi trong suốt thời gian thực hiện luận văn.
Tôi xin trân trọng cảm ơn tập thể quý thầy, cô thuộc bộ môn công nghệ thực
phẩm, Đại học Bách Khoa Tp.HCM, những ngƣời đã nhiệt tình hỗ trợ tơi hóa chất
và các thiết bị cần thiết, nhờ vậy tơi mới có thể tiến hành tốt các nhiệm vụ nghiên
cứu trong luận văn.
Sau cùng, tôi xin cảm ơn các anh, chị và các bạn học ở phòng thí nghiệm cơng

nghệ thực phẩm, những ngƣời bạn đồng hành cùng tôi trong thời gian thực hiện
luận văn cao học tại trƣờng Đại học Bách Khoa Tp.HCM.

Tp. Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng 06 năm 2016
Đoàn Bạch Hải Vân


ii

ABSTRACT
Red beetroot (Beta Vulgaris L.) has been known plant containing high fiber,
vitamins, and especially, betacyanins. Since betacyanin is nontoxic, purplish-red
natural pigment, this pigment has become an interesting subject in various studies as
well as applications in pharmacy and food industry. Moreover, the exploration of
betacyanins’ antioxidant property for cancer prevention in recent abundance studies
has intensively expanded in investigation and development of betacyanins.
However, the effects of environmental conditions on betacyanins are important
factors which obstacle this pigment’s commodious application.
In Vietnam, red beetroot is known as common fruit which is cultivated all
year round owing to simply cultivating conditions and controllable pestilent insect.
Due to red beetroot’s broad availability, it has been selected as material source in
this study, aiming to determine a content of betacyanin in pressing juice. In addition
to this, the effects of different factors on content and antioxidant of pressing juice
are evaluated. Also, the investigation of applicable spray drying in producing
betacyanin powder which can be used for supplemented pigment in food industry is
also conducted.
In the study, we carried out a series of experiments to survey the effects of
different environmental factors including temperature, light, and pH on betacyanin
stability of red beetroot pressing juice. As a result, it is clearly that betacyanin was
sensitive and unstable throughout the changing of content and antioxidant property

when it was affected by these factors. In details, from 4-50C, the highest remaining
betacyanin content was 15.44  0.16 mg/g dry matter at 15C while the lowest
remaining betacyanin content was 9.81  0.1 mg/g dry matter at 50C. Moreover,
the remaining antioxidant activity of pressing juice was decreased when the
temperate increased. For example, at 15C, antioxidant activity was 321.14  7.82
µmol TEAC/g dry matter whilst, it lowered to 298.53  6.01 µmol TEAC/g dry
matter at 50C. The decrease in antioxidant activity could be explained by the


iii

decrease in the betacyanin content. Regarding light factor there was time effect on
stability of betacyanin and its content in both light preventing non-preventing
preservation in which both stability and content of betacyanin was decreased.
However, the decrease of light preventing preservation sample was slower than the
other one. After 7 days, betacyanin content and pressing juice’s antioxidant activity
in light preventing samples were 0.98  0.11 mg/g dry matter and 31.97  1.68
µmol TEAC/g dry matter, respectively, while the results in light non-preventing
samples were 1.2  0.16 mg/g dry matter and 42.63  5.45 µmol TEAC/g dry
matter. Results of pH testing showed that betacyanin was pretty stable at pH
ranging 4 - 7. At pH 3, pH 3,5 and pH 5, both betacyanin content and antioxidant
activity of pressing juice reduced significantly compared with the results at pH 4 to
pH 7.
In the study of spray drying techinique using Mini Buchi B290 machine
(Switzerland) in order to produce betacyanin powder from pressing juice of red
beetroot, we investigated effects of dry matter concentration and inlet air
temperature on spraying drying process. Preliminary results indicated that the
process of spray drying was enhanced and the stickiness was decreased leading to
the increase of efficiency of product yield from 62.60 - 69.85% when increase
maltodextrin content supplemented to increase dry matter concentration from 15 35Bx. Nervetheless, decrease in juice mass simultaneously reduced pigment

content and antioxidant activity in final product. In inlet air temperature
investigation, the temperature increase from 110 - 150C resulted in higher
vaporization speed leading to the moisture of betacyanin powder decreased from
8.72% to 4.20% and the product yield increased from 46.17% to 64.18%. Yet, high
temperature could lower the stability of betacyanin, thus, decrease antioxidant
activity in product.
According to above practical results, we conclude that betacyanin is a sentitive
pigment under natural conditions such as temperature, light and pH. The level of
these effects increased when increase the stimulating intensity or combine different


iv

factors together. In addition, results achieved from producing betacyanin powder
from pressing juice of red beetroot in laboratory scale indicateed that red beetroot
which is cultivated in Vietnam has high betacyanin content. Thereby, it is the
potential material source for producing betacyanin powder in order to be used as
supplemented pigment in pharmacy and food industry.


v

TÓM TẮT LUẬN VĂN
Củ dền (Beta Vulgaris L.) từ lâu đã đƣợc biết đến là một nguồn thực vật giàu
chất xơ, đƣờng, các loại vitamin và đặc biệt là thành phần betacyanin. Betacyanin là
sắc tố tự nhiên màu đỏ tím, khơng độc hại, có tác dụng tạo màu đã trở thành chủ đề
rất đƣợc quan tâm trong nhiều nghiên cứu về việc ứng dụng làm chất màu trong
công nghệ thực phẩm và dƣợc phẩm. Bên cạnh đó, nhiều nghiên cứu trong và ngồi
nƣớc gần đây cho thấy rằng betacyanin cịn có hoạt tính kháng oxy hóa giúp ngăn
ngừa bệnh ung thƣ, đã góp phần mở rộng hƣớng nghiên cứu mới về betacyanin. Tuy

nhiên, sự nhạy cảm của sắc tố này bởi môi trƣờng tự nhiên vẫn là một yếu tố quan
trọng cản trở việc sử dụng rộng rãi hơn của nó.
Tại Việt Nam, củ dền là một loại rau củ khá phổ biến, ln có sẵn quanh năm
do điều kiện chăm sóc đơn giản và dễ kiểm sốt vấn đề sâu bệnh. Chính vì đây là
nguồn ngun liệu có sẵn và dễ tìm nên chúng tơi đã chọn củ dền là vật liệu nghiên
cứu với mục đích kiểm tra hàm lƣợng betacyanin có trong dịch ép củ dền. Từ đó
khảo các yếu tố ảnh hƣởng đến hàm lƣợng betacyanin và hoạt tính kháng oxy hóa
của dịch ép, đồng thời nghiên cứu khả năng ứng dụng quá trình sấy phun để sản
xuất bột betacyanin hòa tan dùng làm chất màu bổ sung vào thực phẩm.
Trong luận văn này, chúng tôi tiến hành thực hiện các thí nghiệm khảo sát về
ảnh hƣởng của điều kiện nhiệt độ, điều kiện ánh sáng, pH đến độ bền màu của
betacyanin trong dịch ép củ dền. Kết quả thu đƣợc cho thấy betacyanin dễ nhạy cảm
và mất ổn định khi bị tác động bởi các yếu tố trên, điều này đƣợc thể hiện thông qua
hàm lƣợng betacyanin và hoạt tính kháng oxy hóa cịn lại của dịch ép. Khi tăng
nhiệt độ từ 4-50C, hàm lƣợng betacyanin cịn lại cao nhất đạt 15,44  0,16 mg/g
chất khơ tại nhiệt độ 15C, hàm lƣợng betacyanin còn lại thấp nhất là 9,81  0,1
mg/g chất khô tại nhiệt độ 50C; hoạt tính kháng oxy hóa cịn lại đo đƣợc tại nhiệt
độ 15C và 50C lần lƣợt là 321,14  7,82 và 298,53  6,01 µmol TEAC/g chất
khơ, hàm lƣợng betacyanin giảm đã làm giảm hoạt tính kháng oxy hóa của dịch ép.
Khi so sánh độ bền của betacyanin trong dịch ép ở điều kiện bảo quản trong bao bì
đen và bao bì trong thì hàm lƣợng betacyanin và hoạt tính kháng oxy hóa của dịch


vi

ép đều giảm theo thời gian, trong đó betacyanin trong dịch ép đƣợc bảo quản trong
bao bì đen có tốc độ giảm chậm hơn. Sau 7 ngày, hàm lƣợng betacyanin và hoạt
tính kháng oxy hóa của dịch ép cịn lại lần lƣợt là 0,98  0,11 mg/g chất khô, 31,97
 1,68 µmol TEAC/g chất khơ đối với mẫu dịch ép bảo quản trong bao bì đen và
đối với mẫu dịch ép bảo quản trong bao bì trong là 1,2  0,16 mg/g chất khơ, 42,63

 5,45 µmol TEAC/g chất khơ. Về ảnh hƣởng của pH, kết quả thí nghiệm cho thấy
betacyanin khá bền trong khoảng pH từ 4-7. Tại pH 3; 3,5 và pH 7,5, hàm lƣợng
betacyanin và hoạt tính kháng oxy hóa của dịch ép giảm hơn so với tại các giá trị
pH 4 đến pH 7.
Khi nghiên cứu sử dụng phƣơng pháp sấy phun trên máy Mini Buchi B290
(Thụy Sĩ) để tạo ra sản phẩm bột betacyanin từ dịch ép củ dền đƣợc trồng ở Việt
Nam, chúng tôi tiến hành thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ chất khơ và
nhiệt độ khơng khí đầu vào đến quá trình sấy phun dịch ép. Số liệu thực nghiệm cho
thấy rằng khi tăng hàm lƣợng maltodextrin để tăng nồng độ chất khơ từ 15-35Bx,
q trình sấy phun đƣợc thực hiện dễ dàng hơn, độ bám dính giảm làm tăng hiệu
suất thu hồi bột sản phẩm từ 62,6 đến 69,85 %. Tuy nhiên, khối lƣợng dịch ép giảm
sẽ đồng thời làm giảm hàm lƣợng betacyanin và hoạt tính kháng oxy hóa trong bột
thành phẩm. Với thí nghiệm khảo sát nhiệt độ khơng khí đầu vào, nhiệt độ khơng
khí tăng từ 110-150C làm quá trình bốc hơi nƣớc diễn ra nhanh và triệt để hơn, độ
ẩm bột betacyanin giảm từ 8,72% còn 4,2%, hiệu suất thu hồi tăng từ 46,17% đến
64,18%. Tuy nhiên, nhiệt độ cao làm betacyanin kém bền dẫn đến giảm hàm lƣợng
và giảm hoạt tính kháng oxy hóa của bột sản phẩm.
Từ kết quả thực nghiệm trên có thể thấy rằng betacyanin là một sắc tố dễ nhạy
cảm với các điều kiện tự nhiên nhƣ nhiệt độ, ánh sáng, pH và mức độ ảnh hƣởng
này càng tăng khi tăng cƣờng độ kích thích hoặc hết hợp các yếu tố này với nhau.
Bên cạnh đó, kết quả đánh giá chất lƣợng bột betacyanin hòa tan sản xuất từ dịch ép
củ dền ở quy mơ phịng thí nghiệm cho thấy củ dền đƣợc trồng ở Việt Nam có chứa
hàm lƣợng betacyanin khá cao, có tiềm năng trong việc sản xuất bột betacyanin từ
dịch ép nhằm ứng dụng làm chất màu bổ sung vào thực phẩm và dƣợc phẩm.


vii

LỜI CAM ĐOAN
Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các

kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận án này là trung thực, và không sao
chép từ bất kỳ một nguồn nào và dƣới bất kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các
nguồn tài liệu đã đƣợc thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng
theo yêu cầu.

Tác giả luận văn
Đoàn Bạch Hải Vân


viii

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. i
ABSTRACT ............................................................................................................... ii
TÓM TẮT LUẬN VĂN .............................................................................................v
LỜI CAM ĐOAN .................................................................................................... vii
MỤC LỤC ............................................................................................................... viii
DANH MỤC BẢNG ................................................................................................. xi
DANH MỤC HÌNH ................................................................................................. xii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ........................................................................ xiv
LỜI MỞ ĐẦU .............................................................................................................1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN .......................................................................................3
1.1. Tổng quan về củ dền (Beta vulgaris) ................................................................ 3
1.1.1. Nguồn gốc, phân loại.................................................................................. 3
1.1.2. Đặc tính thực vật ........................................................................................ 4
1.1.3. Thành phần hóa học của củ dền ................................................................. 4
1.1.4. Giá trị của củ dền........................................................................................ 6
1.1.5. Tình hình trồng củ dền trên thế giới và ở Việt Nam .................................. 7
1.1.6. Bảo quản củ dền ......................................................................................... 8
1.1.7. Ứng dụng của củ dền trong công nghệ thực phẩm ................................... 10

1.2. Tổng quan về chất màu betalain và betacyanin .............................................. 11
1.2.1. Khái niệm và phân loại ............................................................................. 11
1.2.2. Cấu trúc hóa học ....................................................................................... 12
1.2.3. Yếu tố ảnh hƣởng đến sự ổn định của betalain và betacyanin ................. 14
1.2.4. Hoạt tính sinh học và ứng dụng................................................................ 16
1.2.5. Tình hình khai thác và ứng dụng betacyanin tự nhiên làm chất màu
thực phẩm ........................................................................................................... 17


ix

1.3. Tổng quan về sấy phun ................................................................................... 18
1.3.1. Cơ sở khoa học ......................................................................................... 18
1.3.2 Nguyên lý của phƣơng pháp sấy phun ...................................................... 18
1.3.3 Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình sấy phun .......................................... 19
1.3.4 Một số nghiên cứu về sấy phun trong sản xuất thực phẩm ....................... 20
1.3.5 Ƣu điểm và nhƣợc điểm của quá trình sấy phun ....................................... 21
CHƢƠNG 2: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................23
2.1. Nguyên liệu và thiết bị .................................................................................... 23
2.1.1. Nguyên liệu .............................................................................................. 23
2.1.2. Maltodextrin ............................................................................................. 23
2.1.3. Hóa chất .................................................................................................... 23
2.1.4. Thiết bị ..................................................................................................... 23
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu ................................................................................ 24
2.2.1. Mục đích nghiên cứu ................................................................................ 24
2.2.2. Sơ đồ nghiên cứu ...................................................................................... 24
2.2.3. Nội dung nghiên cứu ................................................................................ 24
2.3. Phƣơng pháp phân tích ................................................................................... 30
2.3.1. Hàm lƣợng betacyanin tổng ..................................................................... 30
2.3.2. Hoạt tính chống oxy hóa DPPH ............................................................... 30

2.4. Phƣơng pháp xử lý số liệu .............................................................................. 31
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ..............................................................32
3.1. Kết quả xác định một số thành phần trong dịch ép củ dền ............................. 32
3.2. Kết quả khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến độ bền của betacyanin trong
dịch ép củ dền ........................................................................................................ 33


x

3.2.1. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ đến độ bền của betacyanin
trong dịch ép củ dền ........................................................................................... 33
3.2.2. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của điều kiện ánh sáng đến độ bền của
betacyanin trong dịch ép củ dền ......................................................................... 35
3.2.3. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của pH đến độ bền của betacyanin trong
dịch ép củ dền ..................................................................................................... 38
3.3. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của thông số sấy phun đến chất lƣợng bột
betacyanin .............................................................................................................. 40
3.3.1. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng nồng độ chất khô đến quá trình sấy phun
dịch ép củ dền ..................................................................................................... 40
3.3.2. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ khơng khí đầu vào đến quá
trình sấy phun dịch ép củ dền ............................................................................. 43
3.3.3. Kết quả đánh giá chất lƣợng bột betacyanin sấy phun ............................. 46
CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................48
4.1. Kết luận ........................................................................................................... 48
4.2. Kiến nghị......................................................................................................... 48
PHỤ LỤC ..................................................................................................................59


xi


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Thành phần dinh dƣỡng trong 100g củ dền tƣơi .................................. 5
Bảng 1.2. Tổng sản lƣợng củ dền ở các khu vực khác nhau trên thế giới ............. 8
Bảng 3.1. Kết quả phân tích một số thành phần trong dịch ép củ dền ................ 32
Bảng 3.2. Kết quả xác định một số thành phần trong bột betacyanin .................. 46
Bảng 3.3. Kết quả phân tích một số chỉ tiêu vi sinh trong bột betacyanin .......... 46


xii

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Cây củ dền ........................................................................................... 5
Hình 1.2. Cơng thức chung của betalain............................................................. 12
Hình 1.3. Cơng thức chung của betacyanin, betanidin và indicaxanthin .......... 13
Hình 1.4. Cơng thức betanin và gomphrenin ...................................................... 14
Hình 2.1. Sơ đồ nghiên cứu ............................................................................... 25
Hình 2.2. Quy trình sấy phun bột betacyanin từ củ dền .................................... 28
Hình 3.1. Ảnh hƣởng của nhiệt độ đến hàm lƣợng betacyanin trong dịch ép .... 33
Hình 3.2. Ảnh hƣởng của nhiệt độ đến hoạt tính chống oxy hóa của betacyanin
trong dịch ép ...................................................................................... 33
Hình 3.3. Ảnh hƣởng của ánh sáng đến hàm lƣợng betacyanin trong dịch ép .. 36
Hình 3.4. Ảnh hƣởng của ánh sáng đến hoạt tính chống oxy hóa của betacyanin
trong dịch ép ...................................................................................... 37
Hình 3.5. Ảnh hƣởng của pH đến hàm lƣợng betacyanin trong dịch ép ............ 38
Hình 3.6. Ảnh hƣởng của pH đến hoạt tính chống oxy hóa của betacyanin trong
dịch ép ................................................................................................ 39
Hình 3.7. Ảnh hƣởng của nồng độ maltodextrin đến hiệu suất thu hồi bột
betacyanin ........................................................................................... 40
Hình 3.8. Ảnh hƣởng của nồng độ maltodextrin đến độ ẩm bột betacyanin ..... 41
Hình 3.9. Ảnh hƣởng của nồng độ maltodextrin đến hàm lƣợng betacyanin

trong bột betacyanin thành phẩm ....................................................... 42
Hình 3.10. Ảnh hƣởng của nồng độ maltodextrin đến hoạt tính kháng oxy hóa của
betacyanin trong bột betacyanin thành phẩm .................................... 42
Hình 3.11. Ảnh hƣởng của nhiệt độ khơng khí vào đến hiệu suất thu hồi bột

betacyanin .......................................................................................... 43
Hình 3.12. Ảnh hƣởng của nhiệt độ khơng khí đầu vào đến hiệu suất thu hồi bột
betacyanin .......................................................................................... 44
Hình 3.13. Ảnh hƣởng của nhiệt độ khơng khí đầu vào đến hàm lƣợng betacyanin
trong bột betacyanin thành phẩm ....................................................... 44


xiii

Hình 3.14. Ảnh hƣởng của nhiệt độ khơng khí đầu vào đến hoạt tính kháng oxy hóa
trong bột betacyanin thành phẩm ....................................................... 45


xiv

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
APG: Angiosperm Phylogeny Group - Hệ thống phân loại sinh học thực vật hiện
đại dựa trên việc phân tích phân tử
USDA: United States Department of Agriculture - Bộ Nông Nghiệp Hoa Kỳ
DOPA: 3,4-dihydroxyphenylalanine
ANOVA: Analysis Of Variance – Phân tích sự khác biệt
TE hoặc TEAC: Trolox Equivalent hoặc Trolox Equivalent Antioxidant Capacity –
hoạt tính chống oxi hóa tính theo Trolox
DM: Maltodextrin



1

LỜI MỞ ĐẦU
 Tính cấp thiết của đề tài
Củ dền (Beta vulgaris) là rễ của một loại rau dền phình to ra tạo thành củ, củ
dền ở Việt Nam có màu tím và đƣợc trồng phổ biến ở Đà Lạt. Các nghiên cứu đã
chứng minh rằng, củ dền chứa nhiều chất dinh dƣỡng, rất tốt cho sức khỏe con
ngƣời. Hiện nay, củ dền đƣợc sử dụng ở dạng tƣơi để chế biến là chủ yếu. Bên cạnh
lợi ích về mặt dinh dƣỡng, trong củ dền còn chứa thành phần betacyanin, là một
chất màu tự nhiên có màu từ đỏ đến tím. Do đó, trong nghiên cứu này, chúng tơi đề
xuất khảo sát sự ổn định của chất màu betacyanin trong một số điều kiện môi
trƣờng, đồng thời xây dựng các thơng số của q trình sấy phun dịch ép nhằm góp
phần đa dạng hóa sản phẩm từ củ dền, kéo dài thời gian bảo quản và tạo ra sản
phẩm mới ứng dụng làm chất màu bổ sung vào thực phẩm hoặc nƣớc giải khát dinh
dƣỡng và an toàn.
 Mục tiêu nghiên cứu
Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến betacyanin và hoạt tính chống oxy hóa của
dịch ép củ dền.
Thu nhận chất màu betacyanin dƣới dạng bột bằng cách khảo sát và xác định
các thơng số của q trình sấy phun dịch ép.
Sản phẩm bột betacynain hòa tan đƣợc đánh giá để ứng dụng nhƣ một chất tạo
màu từ tự nhiên để bổ sung vào thực phẩm.
 Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu này đƣợc thực hiện ở quy mơ phịng thí nghiệm, đối tƣợng nghiên
cứu là betacyanin trong củ dền có nguồn gốc tại Đà Lạt, Lâm Đồng.
Q trình khảo sát sự ổn định của betacyanin trong dịch ép và trong sản phẩm
bột betacyanin hòa tan bằng cách xác định hàm lƣợng và khả năng chống oxy hóa
trong dịch ép bằng phƣơng pháp thử hoạt tính ức chế gốc tự do DPPH.



2

 Nội dung nghiên cứu
Luận văn này tập trung nghiên cứu các nội dung sau đây:
- Phân tích một số thành phần trong dịch ép củ dền.
- Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến hàm lƣợng betacyanin và hoạt tính chống
oxy hóa của dịch ép củ dền.
- Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình sấy phun dịch ép củ dền.
- Đánh giá chất lƣợng bột betacyanin sấy phun từ dịch ép củ dền.
 Tính mới của đề tài
Đến nay, đã có nhiều cơng trình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc về chất màu
betacyanin trong một số loại thực vật nhƣ: vỏ thanh long, trái xƣơng rồng, rau dền,
bơng giấy tím, hạt thù du, củ dền,…; tuy nhiên, hầu hết các mẫu vật liệu thí nghiệm
đều đƣợc chuẩn bị bằng phƣơng pháp chiết để lấy dịch. Trong những năm gần đây,
nghiên cứu về betacyanin đƣợc mở rộng thêm trong dịch ép trái thanh long ruột đỏ
nhƣng chỉ dừng lại ở thí nghiệm khảo sát hàm lƣợng và sự ổn định của betacyanin.
Vẫn chƣa có cơng bố khoa học nào về việc nghiên cứu betacyanin trong dịch ép củ
dền đồng thời đƣa ra các thông số của quá trình sấy phun nhằm sản xuất chất bột
màu betacyanin từ dịch ép củ dền.
 Ứng dụng kết quả nghiên cứu của đề tài
Kết quả nghiên cứu góp phần mở rộng ứng dụng của củ dền với mục đích định
hƣớng sản xuất chất bột betacyanin hòa tan từ củ dền, sử dụng làm chất màu tự
nhiên bổ sung vào thực phẩm và nƣớc giải khát.


3

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về củ dền (Beta vulgaris)

1.1.1. Nguồn gốc, phân loại
Củ dền là cách gọi của ngƣời Việt Nam để chỉ một loại rau củ ôn đới có tên
tiếng Anh là Beetroot hay cịn gọi là Beet. Củ dền (hay còn gọi là củ cải đỏ) có tên
khoa học là Beta vulgaris. Theo nghiên cứu của Linnaeus, phân loại tên khoa học
của củ dền nhƣ sau [1]:
- Bộ: Caryophyllales
- Họ: Amaranthaceae
- Chi: Beta
- Loài: Beta vulgaris
- Phân loài: Beta vulgaris var. rubra
Trong các hệ thống phân loại cổ điển và hệ thống phân loại
Cronquist (1981), Chi

Củ

dền (Beta)

đƣợc

đặt

trong

Họ

Rau

muối

(Chenopodiaceae) thuộc Bộ Cẩm chƣớng (Caryophyllales) [2].

Tuy nhiên, theo cách phân loại của hệ thống APG (1998) và hệ thống APG
II (2003) - là hệ thống phân loại sinh học thực vật hiện đại dựa trên việc phân tích
phân tử đã xếp chi này vào Họ Dền (Amaranthaceae) thuộc Bộ Cẩm chƣớng
(Caryophyllales).
Chi Beta đƣợc phát hiện có nguồn gốc ở Bắc Phi, lan theo tuyến đƣờng biển
Địa Trung Hải du nhập vào châu Á và châu Âu, để thích ứng với điều kiện khí hậu
nơng nghiệp mới, giống cây ban đầu đã trở nên đa dạng về màu sắc và hình dạng [3,
4]. Hiện nay, loại cây này vẫn cịn là một cây trồng thƣơng mại rộng rãi ở Châu Âu,
Mỹ và Canada [5, 6].
Tại Việt Nam, củ dền (Beta vulgaris) đƣợc ngƣời Pháp đƣa vào trồng thử ở
trên vùng đất cát pha ở tỉnh Ninh Bình nhƣng kém phát triển. Sau đó ngƣời Pháp
đem thứ củ cải đỏ (var. rubra (L.) Moq.) vào trồng ở Đà Lạt, cây mọc tốt và phát


4

triển. Dân ta trồng lấy củ để nấu canh, một số nơi dùng làm thuốc. Lá cũng đƣợc thu
hái quanh năm nhƣ một loại rau xanh, hạt lấy ở quả già để gieo trồng.
Phân loài củ dền trồng ở Đà Lạt (Việt Nam) là Beta vulgaris var. rubra (L.)
Moq. hay Beta vulgaris ssp. Vulgaris.
Củ dền ở Việt Nam có hai màu: tím than và đỏ thẫm, vỏ đen xù xì có nhiều
khoang, sở dĩ củ dền có màu đỏ tím là do trong thành phần có chứa hợp chất hỗn
hợp tự nhiên betacyanin (màu đỏ tím) và betaxanthin (màu vàng cam) cấu thành nên
hóa tính thực vật.
1.1.2. Đặc tính thực vật
Cây củ dền là loài cây thân thảo một năm.
- Thân: thân đứng có vằn, ít phân nhánh. Cao 40-50 cm.
- Rễ: phồng thành củ nạc, ngọt, màu đỏ tím.
- Lá: có phiến hình trứng, có cuống, màu lục, có mép lƣợn sóng, phiến lá
phẳng, mép lá nhẵn hoặc gần nhẵn.

- Hoa: màu lục nhạt, mọc thành bông khá dài. Hoa mọc ở các phần trên của
cành, khơng có lá bắc, thuộc loại hoa lƣỡng tính, hoa hợp nhất tại gốc và
rụng khi quả chín. Nhị hoa đính quanh bầu, có 5 nhị hoa với các chỉ nhị
hình dùi; bao phấn thn dài, bề mặt núm nhụy có nhú.
- Quả: quả hợp sinh ở đầu gần với bao hoa; vỏ quả mọng hay cứng lại ở
ngoại biên.
- Hạt: hình cầu hơi thn, nằm ngang; vỏ hạt dai, bóng, rời khỏi vỏ quả; nội
nhũ hình khuyên hoặc gần hình khuyên; ngoại nhũ nhiều.
1.1.3. Thành phần hóa học của củ dền
Thành phần của củ dền đƣợc trình bày trong Bảng 1.1. Một hợp chất khác là
Biindolyl 5,5’,6,6’-Tetrahydroxy-3,3’ cũng đã đƣợc xác định có trong vỏ củ dền đỏ
mặc dù chƣa có thơng tin về lợi ích dinh dƣỡng đƣợc xác định [7].


5

Hình 1.1: Cây củ dền
Bảng 1.1. Thành phần dinh dƣỡng trong 100g củ dền tƣơi (trích Nguồn USDA
Nutrient Database, 2016)
Thành phần

Đơn vị

Giá trị dinh dƣỡng

Năng lƣợng

kJ

180


Năng lƣợng

kcal

43

Carbohydrates

g

9,56

- Sugars

g

6,76

- Chất xơ

g

2,8

Chất béo

g

0,17


Tro

g

1,08

Protein

g

1,61

Nƣớc

g

87,58

Vitamin A equiv.

µg

2

Alpha carotene

µg

20


Thiamine (vitamin B1)

mg

0,031

Riboflavin (vitamin B2)

mg

0,04

Niacin (vitamin B3)

mg

0,334

Pantothenic acid (vitamin B5)

mg

0,155

Vitamin B6

mg

0,067


Folate (vitamin B9)

µg

109


6

Vitamin E

mg

0,04

Vitamin K

µg

0,2

Vitamin C

mg

4,9

Choline


mg

6

Betaine

mg

128,7

Calcium

mg

16

Sắt

mg

0,8

Magnesium

mg

23

Manganese


mg

0,329

Phosphorus

mg

40

Potassium

mg

325

Sodium

mg

78

Zinc

mg

0,35

Copper


mg

0,075

Manganese

mg

0,329

Selenium

µg

0,7

1.1.4. Giá trị của củ dền
Củ dền chứa một hàm lƣợng lớn các chất dinh dƣỡng gồm: protein,
carbohydrate, các nguyên tố vi lƣợng, các vitamin A, B, C, E và sắc tố betacyanin
màu đỏ tím đặc trƣng. Nhờ đó, củ dền khơng chỉ có tác dụng bồi bổ cơ thể mà cịn
có tác dụng nhuộm màu một số thực phẩm theo phƣơng pháp truyền thống của
ngƣời Việt Nam.
Về mặt dinh dưỡng: củ dền là loại rau củ giàu chất xơ, vitamin và khoáng chất,
đƣợc sử dụng để chế biến món ăn hàng ngày.
Về mặt dược học: củ dền có tác dụng:
- Bảo vệ gan: do chứa betaine, chất này cũng đóng vai trị trong việc tăng
cƣờng chức năng gan, giúp cơ thể phân giải mỡ, ngăn ngừa chứng mệt mỏi.


7


- Bảo vệ tim mạch: củ dền có chức năng hạ cholesterol, chống oxy hóa.
- Ngăn ngừa ung thƣ: nhiều nghiên cứu cho thấy củ dền có tác dụng ngăn
ngừa ung thƣ phổi và ung thƣ da. Nƣớc ép củ dền ngăn chặn sự tổng hợp
nitrosamine - đƣợc cho là nguyên nhân gây ung thƣ.
- Ổn định trạng thái tinh thần: hợp chất nitrogen cịn gọi là bataine có trong
củ dền có tác dụng thƣ giãn tinh thần do kích thích q trình tổng hợp
serotonin với vai trị là chất dẫn truyền thần kinh.
Về màu sắc: Màu đỏ tím của củ dền là hỗn hợp tự nhiên của màu đỏ tím
(betacyanin) và màu vàng cam (betaxanthin). Những màu này vừa là hóa chất thực
vật đƣợc ứng dụng làm chất tạo màu cho thực phẩm, đồng thời cũng là chất chống
oxy hóa giúp bảo vệ cơ thể chống lại gốc tự do.
Về mặt y học dân tộc: củ dền có vị ngọt, hơi đắng, tính hàn, có tác dụng khai
vị, mạnh tỳ, hạ khí, bổ nội tạng, làm thơng huyết mạch, chữa đau đầu, củ dền đƣợc
dùng kết hợp với các bài thuốc để chữa bệnh sốt cao và nhuận tràng.
Về mặt giá trị kinh tế: tại Việt Nam, cây củ dền đỏ có thể gieo trồng quanh
năm nhƣng thời gian thích hợp nhất cho cây là từ tháng 8 đến đầu tháng 2 năm sau.
Cây củ dền là cây ít tốn kém về giống, phân bón, điều kiện chăm sóc, phịng chống
sâu bệnh và có thể sử dụng đƣợc tất cả các bộ phận của cây.
1.1.5. Tình hình trồng củ dền trên thế giới và ở Việt Nam
Trên thế giới, củ dền có khoảng 20 lồi, phân bố từ vùng bờ biển Địa Trung
Hải, vùng bờ biển Đại Tây Dƣơng của Châu Âu (từ Hy Lạp đến Syria), Cận Đông
đến khu vực Châu Á bao gồm Ấn Độ, nhƣng chỉ có 3 phân lồi đƣợc cơng nhận
gồm:
- Beta vulgaris ssp. vulgaris
- Beta vulgaris ssp. maritime
- Beta vulgaris ssp. adanensis
Củ dền đƣợc trồng khắp nơi trên thế giới trong khu vực ôn đới với nhu cầu sản
xuất chính ở Bắc Mỹ, châu Âu và Mỹ. Tại châu Âu, sản xuất củ dền đƣợc tập trung



8

chủ yếu ở Anh và Pháp; nhƣng Ý, Hà Lan, Đức, Hy Lạp, Tây Ban Nha và Đan
Mạch cũng đóng góp phần lớn về trọng yếu phẩm này. Tổng sản lƣợng củ dền ở các
khu vực khác nhau trên thế giới đƣợc trình bày trong Bảng 1.2. Mặc dù mùa thu
hoạch củ dền là tháng sáu đến tháng mƣời, nhƣng củ dền ln có sẵn quanh năm do
việc canh tác đã đƣợc cải thiện.
Bảng 1.2. Tổng sản lƣợng củ dền ở các khu vực khác nhau trên thế giới (Nguồn:
FAOFAST, tháng 9 năm 2011) [1].
Quốc gia
Đức

Sản lƣợng (tấn)
25.919.000

Trung quốc

7.178.960

Nhật bản

3.649.000

Canada
Ý

657.700
3.307.700


Mỹ

26.779.200

Ba lan

10.849.200

Nga

24.892.000

Châu Á (tổng số)

31.709.126

Châu Âu (tổng số)

158.852.215

Châu Phi (tổng số)

8.063.010

Bắc Mỹ (tổng số)

1.096.863

Nam Mỹ (tổng số)


2.743.690

Thế giới (tổng số)

227.158.114

Tại Việt Nam, củ dền đƣợc trồng chủ yếu tại Đà Lạt, tỉnh Lâm Đồng. Một số ít
đƣợc trồng ở các tỉnh phía Bắc nhƣng khơng mang lại năng suất cao.
1.1.6. Bảo quản củ dền
Từ nhiều thế kỉ qua, con ngƣời đã biết bảo quản các nguyên liệu nhƣ rau, hoa
quả tƣơi bằng phƣơng pháp thông thƣờng nhƣ rẩy nƣớc, để chỗ thoáng mát, vùi