BỘ CÔNG THƢƠNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

NGUYỄN HUỲNH NI

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG
ANTHOCYANIN VÀ HOẠT TÍNH CHỐNG OXY
HĨA TỪ ĐẬU ĐEN (Vigna cylindrica Skeels) LÊN
MEN BẰNG
NẤM MỐC ASPERGILLUS ORYZAE

Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
Mã chuyên ngành: 60540101

LUẬN VĂN THẠC SĨ

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2019


BỘ CÔNG THƢƠNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

NGUYỄN HUỲNH NI

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG
ANTHOCYANIN VÀ HOẠT TÍNH CHỐNG OXY
HĨA TỪ ĐẬU ĐEN (Vigna cylindrica Skeels) LÊN
MEN BẰNG
NẤM MỐC ASPERGILLUS ORYZAE

Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Mã chuyên ngành: 60540101

LUẬN VĂN THẠC SĨ

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2019


Cơng trình đƣợc hồn thành tại Trƣờng Đại học Cơng nghiệp TP. Hồ Chí Minh.
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: .................................................................................................................
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Ngƣời phản iện 1: ...............................................................................................................................
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Ngƣời phản iện 2: ...............................................................................................................................
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Luận văn thạc sĩ đƣợc bảo vệ tại Hội đồng ch m ảo vệ Luận văn thạc sĩ Trƣờng Đại học Công
nghiệp thành phố Hồ Chí Minh ngày . . . . . tháng . . . . năm . . . . .
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. ....................................................................................... - Chủ tịch Hội đồng
2. ....................................................................................... - Phản biện 1
3. ....................................................................................... - Phản biện 2
4. ....................................................................................... - Ủy viên
5. ....................................................................................... - Thƣ ký
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ)

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

VIỆN TRƢỞNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC – THỰC PHẨM


BỘ CƠNG THƢƠNG

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: Nguyễn Huỳnh Ni

MSHV: 16003111

Ngày, tháng, năm sinh: 13/07/1990

Nơi sinh: Kiên Giang

Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm

Mã chuyên ngành: 60540101

I. TÊN ĐỀ TÀI:
―Nghiên cứu xác định hàm lƣợng anthocyanin và hoạt tính chống oxy hóa của đậu
đen (Vigna cylindrica Skeels) lên men bằng n m mốc Aspergillus oryzae‖.
NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
Xác định hàm lƣợng anthocyanin và hoạt tính chống oxy hóa của đậu đen lên men
bằng n m mốc Aspergillus oryzae trên môi trƣờng đậu đen.
II. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: Theo Quyết định số 1838/QĐ-ĐHCN về việc giao
đề tài và cử ngƣời hƣớng dẫn luận văn thạc sĩ của Hiệu trƣởng trƣờng Đại học
Công nghiệp TP. HCM ngày 28 tháng 08 năm 2018.
III. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:28/8/2019
IV. NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. TS. Nguyễn Thị Minh Nguyệt

Tp, Hồ Chí Minh, ngày
NGƢỜI HƢỚNG DẪN

tháng

năm 2019

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

PGS.TS. Nguyễn Thị Minh Nguyệt

VIỆN TRƢỞNG VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM


LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian thực hiện cơng trình nghiên cứu tơi đã nhận đƣợc nhiều sự giúp đỡ,
đóng góp ý kiến và chỉ bảo chân tình của các Thầy Cơ, gia đình và ằng sự nỗ lực
của bản thân, tơi đã hồn thành luận văn nghiên cứu.
Trƣớc hết, tơi xin phép bày tỏ lòng cảm ơn chân thành đến Cơ Nguyễn Thị Minh
Nguyệt đã tận tình hƣớng dẫn, truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm quý báu để giúp
đỡ tôi trong q trình thực hiện đề tài và hồn thành luận văn.
Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến Ban Giám Hiệu trƣờng Đại học Công Nghiệp
thành phố Hồ Chí Minh nói chung và q thầy cơ Viện Cơng nghệ Sinh học và
Thực phẩm nói riêng đã tạo mọi điều kiện thuận lợi về cơ sở vật ch t cũng nhƣ tận
tình giảng dạy, truyền đạt cho tơi những kiến thức chuyên ngành, kinh nghiệm quý
báu trong suốt thời gian học tập và thực hiện dề tài.
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Công ty Cổ phần Nosafood đã tạo mọi
điều kiện để tơi đƣợc hồn thành tốt các thí nghiệm tại Phịng nghiên cứu và phát
triển sản phẩm của cơng ty.
Để tỏ lịng biết ơn, tơi xin chúc thầy cơ cùng tồn thể giảng viên, cán bộ công nhân

viên trƣờng Đại học Công Nghiệp thành phố Hồ Chí Minh lời chúc sức khỏe và đạt
nhiều thành công trong công cuộc sống!

i


TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
Anthocyanin trong vỏ đậu đen đƣợc sử dụng nhƣ ch t màu tự nhiên tạo ra nhiều
màu sắc h p dẫn cho thực phẩm và an tồn có thể thay thế cho ch t màu tổng hợp
với khả năng chống oxy hóa cao, anthocyanin đƣợc sử dụng để bảo quản thực
phẩm, kháng khuẩn, kháng n m, chống oxy hóa cho thực phẩm. Tuy nhiên
anthocyanin dễ bị ảnh hƣởng bởi nhiệt độ và ánh sáng nên sẽ bị phân hủy trong quá
trình chế biến. Trong nghiên cứu này, qua quá trình xử lý nguyên liệu nhận th y
hàm lƣợng anthocyanin khi đƣợc xử lý bởi phƣơng pháp ngâm kéo dài (4 giờ) và
h p ở nhiệt độ 900C (PP1) sẽ hạn chế sự phân hủy anthocyanin so với phƣơng pháp
ngâm đậu đen trong 2 giờ và h p ở nhiệt độ 1100C (PP2). Hàm lƣợng anthocyanin ở
PP1 đạt (1,069  0,019 mg/g CK) khác biệt có ý nghĩa so với PP2 (1,690  0,010
mg/g CK). Khả năng kháng oxy hóa cũng tăng khi hàm lƣợng anthocyanin tăng.
Việc thay đổi điều kiện sơ chế đậu trƣớc khi lên men đã làm cải thiện hàm lƣợng và
hoạt tính anthocyanin, tuy nhiên hàm lƣợng protein thay đổi không đáng kể và
không làm ảnh hƣởng thành phần dinh dƣỡng của sản phẩm.
Từ khóa: Anthocyanins, Aspergillus oryzae, delphinidin -3-O, DPPH, đậu đen lên
men.

ii


ABSTRACT
Anthocyanins in the skin of black bean are used as natural pigments to create
attractive colors for food and can safely replace synthetic pigments with high

antioxidant capacity. Anthocyanins are used for food preservation, antibacterial,
antifungal, and antioxidant for foods. However, anthocyanins are susceptible to heat
and light so they will decompose during processing. In this study, the anthocyanin
content treated by the long-term immersion method (4 hours) at 900C (PP1) was
found to limit anthocyanin decomposition more than the 2 hour by immersion
method at 1100C (PP2). The anthocyanin content in PP1 (1.069  0.019 mg/g)
different PP2 (1.690  0.010 mg/g). The antioxidant capacity also increases as
anthocyanin content increases. The change in fermentation conditions has improved
anthocyanin content and activity, ut the protein content didn’t change significantly
and didn’t affect the nutritional content of the product.
Keywords: Anthocyanins, aspergillus oryzae, delphinidin -3-O, DPPH, fermented
black bean.

iii


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của bản thân tôi. Các kết quả nghiên
cứu và các kết luận trong luận văn là trung thực, không sao chép từ b t kỳ một
nguồn nào và dƣới b t 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 quy định.
Học viên

Nguyễn Huỳnh Ni

iv


MỤC LỤC
MỤC LỤC


.............................................................................................................v

DANH MỤC HÌNH ẢNH ....................................................................................... vii
DANH MỤC BẢNG BIỂU .................................................................................... viii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT .....................................................................................ix
1.

Đặt v n đề ......................................................................................................1

2.

Mục tiêu nghiên cứu ......................................................................................2

3.

Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu..................................................................2

4.

Cách tiếp cận và phƣơng pháp nghiên cứu ....................................................3

5.

Ý nghĩa của đề tài...........................................................................................3

CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN .....................................................................................4
1.1

Tổng quan đậu đen .........................................................................................4


1.1.1

Giá trị dinh dƣỡng của đậu đen .....................................................................5

1.1.2

Tổng quan anthocyanins ...............................................................................7

1.1.3

Các yếu tố ảnh hƣởng đến màu sắc và độ bền màu của anthocyanin ...........8

1.1.4

Anthocyanin với vai trò trong thực phẩm ...................................................13

1.2

Tổng quan n m mốc Aspergillus oryzae ......................................................14

1.3

Tổng quan về lên men tƣơng hoisin .............................................................15

1.4

Một số nghiên cứu và ứng dụng...................................................................17

CHƢƠNG 2 VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..........................20

2.1

Phƣơng tiện nghiên cứu ...............................................................................20

2.1.1

Địa điểm và thời gian ..................................................................................20

2.1.2

Dụng cụ và thiết bị ......................................................................................20

2.1.3

Hóa ch t ......................................................................................................20

2.1.4

Nguyên liệu nghiên cứu ..............................................................................21

2.2

Phƣơng pháp nghiên cứu .............................................................................21

v


2.2.1

Chuẩn bị mẫu ...............................................................................................21


2.2.2

Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát.................................................................23

2.2.3

Phƣơng pháp phân tích và đo đạc ................................................................25

2.2.4

Phƣơng pháp xử lý kết quả ..........................................................................30

2.2.5

Nội dung nghiên cứu ....................................................................................30

CHƢƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN ............................................................40
3.1

Kết quả khảo sát quy trình xử lý mẫu để tách chiết cao anthocyanin và xác
định anthocyanin tổng ..................................................................................40

3.1.1

Kết quả quy trình chiết tách anthyanin trong đậu đen nguyên liệu .............40

3.1.2

Kết quả quy trình chiết tách anthocyanin đậu đen lên men .........................40


3.1.3

Kết quả khảo sát dung môi pha động, dựng đƣờng chuẩn để xác định hàm
lƣợng delphinidin 3-0 glucose bằng phƣơng pháp HPLC ...........................41

3.1.4

Kết quả

iện pháp xử lý ngun liệu để giảm th t thốt hồn lƣợng

anthocyanins.................................................................................................46
3.2

So sánh hàm lƣợng anthocyanin và delphinidin giữa 2 phƣơng pháp lên
men. ..............................................................................................................47

3.3

Kết quả khảo sát khả năng kháng oxy hóa ...................................................48

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................52
1.

Kết luận ........................................................................................................52

2.

Kiến nghị ......................................................................................................53


TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................54
PHỤ LỤC

...........................................................................................................61

LÝ LỊCH TRÍCH NGANG CỦA HỌC VIÊN .........................................................74

vi


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Cây và hạt đậu đen .......................................................................................4
Hình 1.2 C u trúc của một số anthocyanins trong đậu đen ........................................8
Hình 1.3 C u trúc, λvis-max, màu sắc của 6 anthocyanin phổ biến trong tự nhiên ........9
Hình 1.4 Bào tử n m mốc Aspergillus oryzae ..........................................................15
Hình 2.1 Sơ đồ quy trình lên men. ............................................................................22
Hình 2.2 Nội dung quy trình thực hiện .....................................................................23
Hình 2.3 Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng qt...............................................................24
Hình 2.4 Sơ đồ quy trình trích ly anthocyanins tổng và delphinidin-3-O-glucoside từ
đậu đen .......................................................................................................31
Hình 2.5 Quy trình trích ly anthocyanins từ đậu đen lên men ..................................32
Hình 2.6 Qui trình pha lỗng cao để định lƣợng anthocyanins tổng và delphinidin-3O-glucoside ................................................................................................36
Hình 2.7 Qui trình pha dung dịch chuẩn. ..................................................................38
Hình 3.1 Sắc ký đồ của delphinidin-3-O-glucose chạy theo Gradient .....................41
Hình 3.2 Sắc ký đồ của delphinidin-3-O-glucose chạy theo hệ 95:5(axit formic 5%:
acetonitril)…………………………………………………………..…... 42
Hình 3.3 Sắc ký đồ của delphinidin-3-O-glucose chạy theo hệ 80:20 (axit formic
5%: acetonitril).. ........................................................................................42
Hình 3.4 Sắc ký đồ của delphinidin-3-O-glucose chạy theo hệ 85:15(axit formic

5%: acetonitril).. ........................................................................................43
Hình 3.5 Đồ Sắc ký đồ của delphinidin-3-O-glucose chạy theo hệ 90:10(axit formic
5%: acetonitril).. ........................................................................................43
Hình 3.6 Sắc ký đồ chuẩn delphinidin chloride 100ppm.. ........................................44
Hình 3.7 Đƣờng chuẩn delphinidin chloride trong phƣơng pháp HPLC.. ................46
Hình 3.8 Đồ thị biểu diễn khả năng kháng oxy hóa của các mẫu khảo sát...............47

vii


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Thành phần ch t dinh dƣỡng trong đậu đen ................................................5
Bảng 2.1 Danh mục các pha động khảo sát chạy HPLC...........................................34
Bảng 3.1 Chế độ rửa giải gradient của anthocyanins trong chiết xu t nho muscadine
chuẩn delphinidin ......................................................................................44
Bảng 3.2 Kết quả khảo sát đậu đen nguyên liệu .......................................................45
Bảng 3.3 Kết quả khảo sát đậu đen lên men giữa 2 phƣơng pháp ............................47
Bảng 3.4 Tỉ lệ % hoạt tính ắt gốc tự do DPPH của các cao chiết ...........................48

viii


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
BC

: Chiết xu t cà rốt chƣa lên men

BCAO

: Chiết xu t cả rốt lên men với Aspergillus oryzae


BCLP

: Chiết xu t cả rốt lên men với Lactobacillus plantarum

CFR

: Cost and freight

DPPH

: Gốc α-α-diphenyl-2-picyl-hydoxyl

HPLC

: High Performance Liquid Chromatography

LDL

: Low density lipoprotein cholesterol

OVX

: Chuột làm thí nghiệm

PGA

: Potato Glucose Agar

PP1


: Phƣơng pháp 1

PP2

: Phƣơng pháp 2

PPO

: Polyphenoloxidase

SSF

: Solid State Fermentation

UV-VIS : Phƣơng pháp phân tích quang phổ h p thụ

ix


MỞ ĐẦU
1.

Đặt vấn đề

Xã hội ngày càng phát triển với thành tựu lớn của khoa học công nghệ với Công
nghiệp hóa – Hiện đại hóa. Song song với những thành tựu đạt đƣợc từ những
nghành công nghiệp lớn, ngành thực phẩm cũng là ngành có những tiến bộ vƣợt
bậc, những phụ gia liên tiếp đƣợc phát triển bổ sung vào thực phẩm để giúp sản
phẩm đạt đƣợc yêu cầu giá trị về mặt cảm quan và vòng đời của sản phẩm đƣợc kéo

dài hơn. Nhƣng ên cạnh với những thành tựu đó là hậu quả ảnh hƣởng đến chính
con ngƣời là đối tƣợng trực tiếp sử dụng. Môi trƣờng ô nhiễm kéo theo sự ảnh
hƣởng không nhỏ tới lƣơng thực, thực phẩm dẫn tới những căn ệnh hiểm nghèo.
Cùng với xu hƣớng phát triển sản phẩm thực phẩm bền vững nhƣ hiện nay, nhiều
quốc gia trên thế giới đang hƣớng đến các sản phẩm thực phẩm có nguồn gốc từ tự
nhiên mà không cần bổ sung các loại phụ gia nhân tạo. Nguyên liệu đậu đen lên
men bằng n m mốc Aspergillus oryzae có thể đáp ứng xu hƣớng nguyên liệu thực
phẩm bền vững của thế giới, khai thác sắc tố tự nhiên có trong ngun liệu đậu đen
và khơng cần phải bổ sung phụ gia tạo màu.
Sắc tố màu đen của lớp vỏ đậu đen đƣợc hình thành từ 3 loại anthocyanins
flavonoids: delphinidin-3-O-glucoside, petunidin-3-O-glucoside và malvidin-3-Oglucoside [1]. Do màu sắc tƣơi sáng và độ hòa tan trong nƣớc cao, anthocyanins
đƣợc coi là một sắc tố tự nhiên tiềm năng để thay thế các ch t màu thực phẩm nhân
tạo [2]. Bên cạnh chức năng tạo màu, anthocyanins trong thực phẩm cịn có khả
năng chống oxy hóa mạnh và hỗ trợ tăng cƣờng sức khỏe. Anthocyanins hoạt động
nhƣ ch t chống oxy hóa bằng cách cho các nguyên tử hydro cho các gốc tự do có
khả năng phản ứng cao, phá vỡ chuỗi phản ứng của gốc tự do [3]. Theo các nghiên
cứu gần đây, anthocyanins là hợp ch t hữu cơ có hoạt tính sinh học q nhƣ: khả
năng chống oxy hóa cao, tăng cƣờng sức đề kháng, có tác dụng làm bền thành

1


mạch, chống viêm, hạn chế sự phát triển của các tế ào ung thƣ, tác dụng chống các
tia phóng xạ…Chính vì thế đậu đen đƣợc chọn ngun liệu chính trong nghiên cứu
này.
Các nghiên cứu trong và ngoài nƣớc về sản phẩm đậu đen lên men vẫn còn hạn chế,
đặc biệt là sản phẩm đậu đen lên men ằng n m mốc Aspergillus oryzae. Chính vì
thế, đề tài “Nghiên cứu xác định hàm lượng anthocyanins và hoạt tính chống oxy
hóa của đậu đen (Vigna cylindrica Skeels) lên men bằng nấm mốc Aspergillus
oryzae” đƣợc thực hiện nhằm xác định hàm lƣợng anthocyanin và hoạt tính chống

oxy hóa của đậu đen ngun liệu và đậu đen đã qua lên men.
2.

Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là: Xác định hàm lƣợng anthocyanins và hoạt tính
chống oxy hóa của đậu đen lên men ằng n m mốc Aspergillus oryzae.
Với các mục tiêu cụ thể sau:
- Xác định hàm lƣợng anthocyanins, delphinidin-3-O-glucoside và khả năng
kháng oxy hóa của nguyên liệu đậu đen.
- Khảo sát xây dựng quy trình xử lý mẫu để tách anthocyanins trong tƣơnng đậu
đen lên men.
- Cải tiến quy trình xử lý nguyên liệu đậu để giảm th t thốt

hàm lƣợng

anthocyanin th t thốt trong q trình xử lý nguyên liệu.
-

So sánh hàm lƣợng anthocyanin và hoạt tính chống oxy hóa của đậu đen

nguyên liệu và đậu đen lên men theo 2 phƣơng pháp xử lý nguyên liệu khác nhau.
3.

Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu

Đối tƣợng nghiên cứu: đậu đen sử dụng phục vụ cho nghiên cứu trong luận văn là
đậu đen từ cơng ty Xn Hồng có ngày sản xu t là 20/10/2018; n m mốc

2



Aspergillus oryzae do phòng nghiên cứu và phát triển sản phẩm (NC&PTSP) công
ty cổ phần Nosafood cung c p.
Phạm vi nghiên cứu: sử dụng n m mốc Aspergillus oryzae lên men đậu đen và sử
dụng đậu đen lên men để xác định hàm lƣợng anthocyanins và hoạt ch t kháng oxy
hóa.
4.

Cách tiếp cận và phƣơng pháp nghiên cứu

Các nghiên cứu về đậu đen lên men chủ yếu dựa vào các bài báo liên quan từ đậu
đen và một số bài báo lên men bằng n m mốc Aspergillus oryzae nhƣ: cà rốt đen,
đậu đen, và một số sản phẩm khác. Thu thập, tổng hợp tài liệu liên quan đề tài về
các quá trình sản xu t ra đậu đen lên men.
Khảo sát các điều kiện quy trình xử lý mẫu để tách chiết anthocyanins từ đậu đen
lên men.
Các số liệu trong các thử nghiệm đƣợc xử lý bằng phần mềm Statgraphics.
5.

Ý nghĩa của đề tài

Ý nghĩa khoa học: xác định đƣợc hàm lƣợng anthocyanin tổng và hoạt tính chống
oxy hóa có trong mẫu đậu đen đã qua lên men bằng n m mốc Aspergillus oryzae.
Ý nghĩa thực tiễn: cải thiện phƣơng pháp xử lý nguyên liệu để giảm th t thốt hàm
lƣợng anthocyanin và hoạt tính chống oxy hóa sau quá trình lên men, tạo tiền đề
phát triển nguyên liệu thực phẩm đậu đen lên men không phẩm màu, giàu hoạt tính
sinh học, có giá trị dinh dƣỡng cao, an toàn phục vụ ngƣời tiêu dùng.

3



CHƢƠNG 1

TỔNG QUAN

1.1 Tổng quan đậu đen

Hình 1.1 Cây và hạt đậu đen
Đậu đen có tên khoa học là Vigna cylindrica Skeels (Dolichos catjang Burm.f.) hay
là Vigna catjang Endl. var, thuộc họ cánh ƣớm Fabaceae (Papilionaceae) [4].
Đậu đen là loài cây thân cỏ mọc thƣờng niên, sống thành bụi nhỏ, tồn thân khơng
có lơng. Lá có dạng kép gồm 3 lá chét mọc so le, có lá kèm nhỏ. Lá chét mọc ở giữa
to và dài hơn lá chét hai ên. Hoa màu tím nhạt, dạng cánh ƣớm. Quả giáp dài
tròn, trong chứa từ 7- 10 hạt. Khi còn tƣơi quả có màu xanh. Khi già và khơ thì teo
lại và có màu nâu. Đậu đen đƣợc chia làm 2 loại: đậu đen xanh lòng và đậu đen
trắng lòng. Đậu đen cũng nhƣ những lồi cây họ đậu khác có khả năng tăng độ màu
mỡ cho đ t trồng do trong rễ có những nốt sần, làm nơi cƣ trú cho những vi sinh vật
cố định đạm nhƣ Nitrobacter baccilus. Hạt đậu đen có r t nhiều cơng dụng, ngồi
làm thực phẩm cịn đƣợc sử dụng trong đơng y để chữa bệnh, có tác dụng bổ thận
thủy.
Cây đậu đen sinh trƣởng tốt ở những vùng khí hậu nóng ẩm. Ở nƣớc ta, đậu đen
đƣợc trồng nhiều ở miền Bắc để l y hạt, thƣờng thu hoạch vào tháng 5 và tháng 6.

4


1.1.1 Giá trị dinh dưỡng của đậu đen
Đậu đen có hàm lƣợng protein có thể sánh với protein trong các sản phẩm thịt hay
ơ sữa. Ch t đạm thực vật có trong đỗ đen là loại protein quý và đặc biệt đỗ đen có

các loại acid amin cần thiết nhƣ: Lysine, tryptophane, phenylalanine, threonine,
valine, leucine, isoleucine, arginine và histidine. Trong thành phần dinh dƣỡng hạt
đỗ đen, glucid chiếm 53,3%, protein chiếm 24,2%, lipid chiếm 1,7%, nƣớc chiếm
14%, cellulose chiếm 4%. Đỗ đen cịn là một thực phẩm có nhiều muối khoáng và
vitamin: photpho (354mg/g), canxi (56mg/g), sắt (6,1mg/g), carotene (0,06mg/g),
vitamin PP (1,8mg/g), vitamin B1 (0,5mg/g), vitamin C (3mg/g) [5].
Một số thành phần dinh dƣỡng có trong đậu đen đƣợc thể hiện ở bảng 1.1 [5].
Bảng 1.1 Thành phần ch t dinh dƣỡng trong đậu đen [5]
STT

Thành phần

Hàm
lƣợng

STT

Thành phần

Hàm
lƣợng

1

Năng lƣợng (Kcal)

325

11


Vitamin B1 (mg)

0,50

2

Nƣớc (g)

14

12

VitaminB2 (mg)

0,21

3

Protein (g)

24,2

13

VitaminPP (mg)

1,8

4


Lipid (g)

1,7

14

VitaminB5 (mg)

0,899

5

Glucid (g)

53,3

15

VitaminB6 (mg)

0,286

6

Celluloza (g)

4,0

16


Folat (µg)

7

Can xi (mg)

56

17

Vitamin A (µg)

0

8

Sắt (mg)

6,1

18

VitaminE (mg)

0,22

9

Kẽm (mg)


1,1

19

Beta-caroten (µg)

10

Lysine (mg)

1483

20

Các thành phần khác…

(Hàm lượng tính trên 100g đậu đen)

5

444

30


Ch t xơ hịa tan có trong đỗ đen có tác dụng ổn định lƣợng đƣờng trong máu.
Trƣờng hợp cơ thể kháng insulin mắc bệnh đái tháo đƣờng thì nên tăng cƣờng ăn đỗ
đen, nó sẽ giúp cơ thể h p thụ năng lƣợng một cách chậm hơn và cuối cùng ổn định
lƣợng đƣờng huyết [4].
Nhờ sự kết hợp giữa protein và ch t xơ trong đậu đen giúp hạn chế h p thu đƣờng

đơn trong ống tiêu hóa, giảm lƣợng đƣờng trong máu xảy ra sau khi ăn, ngăn ngừa
nguy cơ mắc bệnh tiểu đƣờng và tăng cân [6]. Một vài nghiên cứu cho th y nếu ăn
cơm kết hợp với đậu đen thì có thể giúp làm giảm lƣợng đƣờng trong máu so với
khi chỉ ăn cơm [7].
Nhiều nghiên cứu cho th y đậu đen có tác dụng cải thiện q trình tiêu hóa. Hàm
lƣợng ch t xơ tan trong đậu đen cao hơn đậu trắng và đậu xanh. Trong đậu đen có
sự kết hợp hài hịa giữa các ch t tạo điều kiện cho sự phát triển của vi khuẩn trong
ruột kết sản sinh ra acid butyric – hỗ trợ q trình tiêu hóa của cơ thể. Kết quả của
các nghiên cứu này cũng cho th y thành phần xơ khơng tan trong đậu đen có tác
dụng r t tốt trong việc giảm nguy cơ ung thƣ ruột kết [8].
Ngồi ra, đỗ đen có chứa các ch t chống oxy hóa anthocyanins giúp cơ thể chống
lại bệnh ung thƣ, polyphenols hoạt động nhƣ ch t chống oxy hóa trong máu, ngăn
ngừa các gốc tự do từ oxy hóa. Hàm lƣợng folate và magie trong đậu đen r t nhiều
cũng có tác dụng tốt cho việc hỗ trợ tim mạch [9].
Một nghiên cứu khác về hạt đậu đen s y khô đã đƣợc nghiên cứu. Hạt đậu đen đã
s y có thành phần protein thơ, ch t béo thô, tro và ch t chiết xu t không chứa nitơ
lần lƣợt chiếm 29, 10, 4 và 53% [10].
Giá trị năng lƣợng của 100g ch t khô của nguyên liệu hạt là 1737 kJ. Các acid amin
thiết yếu nhƣ isoleucine, lysine, tyrosine và phenylalanine hiện diện ở nồng độ cao
hơn lần lƣợt là 124,3, 79,5 và 79,1mg/100g protein thô. Các acid béo khơng bão hịa
chiếm hơn 60% tổng số acid béo. Hạt đậu đen đã s y là một nguồn khoáng ch t
tiềm năng nhƣ kali, canxi, photpho, kẽm và sắt. Đồng thời, ảnh hƣởng của việc n u
ăn đối với các yếu tố dinh dƣỡng cũng đƣợc thử nghiệm. Khi n u ăn gây ra giảm

6


tƣơng ứng 0,02 ; 0,59 và 0,36% trong các thành phần khoáng ch t của kali, canxi và
photpho [10].
1.1.2 Tổng quan anthocyanins

Năm 1895, Marquart đã đƣa ra thuật ngữ ―anthocyanins‖ để chỉ sắc tố màu của cây
Centaurea cyanus. Trong tiếng Hy Lạp, anthocyanins là sự kết hợp giữa Anthos –
nghĩa là hoa và kyáneos – nghĩa là màu xanh.
Anthocyanins là nhóm sắc tố lớn nh t có khả năng hịa tan trong nƣớc thuộc nhóm
thực vật. Chủ yếu là màu đỏ, tím có trong hoa, quả, các mơ thực vật khác và đƣợc
ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm nhƣ ch t màu tự nhiên [11]. Các sắc tố
anthocyanins đen đặc trƣng trong vỏ đậu đen làm cho chúng là nguồn tiềm năng cho
màu thực phẩm tự nhiên. Các sắc tố anthocyanins có thể đƣợc sử dụng để tạo màu
cho thực phẩm và đồ ăn nhẹ, đồ uống, dƣợc phẩm, và các sản phẩm mỹ phẩm [12].
Anthocyanins là những glycoside do gốc đƣờng glucose, galactose, arabinose,
rhamnose, xylose và fructose kết hợp với gốc aglycon có màu (anthocyanidins) nhờ
liên kết glycoside. Các gốc đƣờng thƣờng đƣợc gắn vào vị trí 3 và 5 cịn vị trí 7 thì
r t ít, gắn vào vị trí 3 gọi là monoglycoside, ở vị trí 3 và 5 gọi là diglycoside. Các
aglycon của anthocyanins khác nhau chính là do các nhóm gắn vào vị trí
thƣờng là H, OH hoặc

và

[13].

Hiện nay, các nhà khoa học đã phát hiện hơn 700 dẫn ch t anthocyanin trong tự
nhiên, c u trúc của 27 aglycon; 90% trong số đó c u tạo từ 6 anthocyanidin phổ
biến sau: pelargonidin (Pg) (18%), cyanidin (Cy) (30%), delphinidin (Dp) (22%),
20% còn lại là petunidin (Pt), malvidin (Mv) và peonidin (Pn) [14].
Sắc tố màu đen

óng của lớp vỏ đậu đen đƣợc hình thành từ 3 loại

anthocyaninsflavonoids:delphinidin – 3 – O – glycoside, petunidin – 3 – O –
glucoside và malvidin – 3 – O – glucoside [1].


7


Delphinidin-3-O-glucosidePetunidin-3-O-glucoside

Malvidin-3-O-glucoside
Hình 1.2 C u trúc của một số anthocyanins trong đậu đen
1.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến màu sắc và độ bền màu của anthocyanins
1.1.3.1 Cấu trúc anthocyanins
Số lƣợng các nhóm hydroxyl, methoxyl, đƣờng và các đƣờng đƣợc acyl hóa quyết
định màu sắc và độ bền màu của anthocyanin [15].
Khi số nhóm hydroxyl trong vịng B tăng lên thì cực đại h p thu của vùng ánh sáng
th y đƣợc (λvis-max) chuyển về ƣớc sóng dài hơn và màu thay đổi từ cam đến xanh
dƣơng. Ví dụ: ƣớc sóng h p thu cực đại trong dung dịch acid chlorhydric 0,01% methanol là 520nm (cam) đối với pelargonidin, 535nm (đỏ cam) đối với cyanidin,
545nm (đỏ xanh) đối với delphinidin. Khi nhóm metoxyl thế nhóm hydroxyl thì cho
kết quả ngƣợc lại [15], [16].

8


Hình 1.3 C u trúc của 6 anthocyanin phổ biến trong tự nhiên [17]
Sự có mặt của nhóm hyrdoxyl ở vị trí C5 và C4 làm bền hố anthocyanin do chúng
ngăn cản các phản ứng hydrate hoá dẫn đến sự tạo thành dạng khơng màu [18].
Q trình glycoxyl hố cũng ảnh hƣởng đến độ bền màu của anthocyanin. Cùng
một anthocyanidin thì các diglucosid bền nhiệt và ánh sáng hơn các monoglucosid
[16].
Anthocyanin khơng bị acyl hóa r t dễ m t màu trong mơi trƣờng trung tính hoặc
acid yếu. Sự m t màu này là do C2 bị hydrat hóa. Anthocyanin chứa hai hoặc nhiều
nhóm acyl (ternatin, platyconin, cinerarin, gentiodenphin và zebrinin) bền trong mơi

trƣờng trung tính hoặc acid yếu do liên kết hydro giữa các nhóm hydroxyl của các
nhân phenolic trong anthocyanin và các acid vịng thơm. Các anthocyanin diacylat
hố đƣợc bền hoá bởi sự liên kết chặt chẽ kiểu sandwich (sắp xếp nội phân tử) nhờ
tƣơng tác giữa vòng anthocyanin và hai nhóm acyl vịng thơm [19]. Các chuỗi
saccharide linh động đóng vai trị nhƣ cầu nối cho phép các nhóm acyl vịng thơm
g p qua mặt phẳng vịng pyrylium. Các kiểu sắp xếp này góp phần bảo vệ và tăng
độ bền màu của anthocyanin [17].
1.1.3.2 pH
pH không những ảnh hƣởng đáng kể đến màu sắc của anthocyanins (hình) mà cịn
ảnh hƣởng đến tính ổn định của chúng. Tùy thuộc vào pH môi trƣờng mà

9


anthocyanins sẽ tồn tại ở 5 dạng khác nhau: cation flavylium, carbinol base
(hemiketon), chalcone, quinonoidal base và anion quinonoidal base [20].
Năm 1988, từ những kết quả nghiên cứu trên những anthocyanin đơn giản,
Brouillard đã đƣa ra cơ chế chuyển hóa c u trúc của anthocyanin ở môi trƣờng pH
khác nhau nhƣ sau: tại pH nhỏ hơn 3 anthocyanin tồn tại ở dạng cation flavylium
màu đỏ, khi pH tăng xảy ra sự cạnh tranh giữa hai phản ứng hydrat hóa cation
flavylium và phản ứng chuyển vị proton liên quan đến các nhóm hydroxyl của phần
aglycon. Khi cation flavilium bị hydrat hóa cho ra dạng carbinol không màu, dạng
này cân bằng với dạng chalcon vịng mở màu vàng hoặc khơng màu. Phản ứng
chuyển vị proton tạo ra dạng quinonoidal ase. Khi pH tăng trên 7, phản ứng khử
proton xảy ra mạnh chuyển các quinonoidal base thành dạng anion quinonoidal có
màu tím đến xanh [21], [22].
Khi nghiên cứu màu sắc và độ bền màu trên hợp ch t 3-O-glucoside của sáu
anthocyanidin phổ biến, Luis Cabrita và cộng sự đã chỉ ra rằng t t cả các mẫu
anthocyanin thử nghiệm đều có độ bền trên 70% sau 60 ngày ở pH 1-3, khi giá trị
pH tăng thì độ bền giảm dần. Tuy nhiên, khi pH tăng đến khoảng pH kiềm thì độ

bền của các anthocyanin này tăng dần, ở pH từ 8-9 độ bền đạt cực đại trong khoảng
pH kiềm 13. Một nghiên cứu khác về ảnh hƣởng của pH đến độ bền màu của
anthocyanin từ dịch trích một số loại củ quả cho th y độ bền của anthocyanin giảm
dần theo độ tăng pH [23].
1.1.3.3 Nhiệt độ
Các nghiên cứu về động học phản ứng phân hủy anthocyanins đều cho th y rằng
phản ứng phân hủy anthocyanins tuân theo động học phản ứng bậc nh t với hằng số
tốc độ phản ứng phụ thuộc vào nhiệt độ [24–26]. Nhiệt độ càng tăng thì thời gian
bán hủy của ch t màu anthocyanin giảm dần. Nghiên cứu về độ bền của cao chiết từ
quả mâm xôi cho th y khi nhiệt độ bảo quản tăng từ

C thì thời gian

bán hủy tƣơng ứng là 330,1, 32,1 và 11,7 ngày [26]. Dƣới tác dụng của nhiệt
anthocyanin bị m t màu và dần hóa nâu, sự biến đổi này đƣợc giải thích nhƣ sau:

10


dƣới tác dụng của nhiệt độ cân bằng phản ứng dịch chuyển về phía tạo ra dạng
chalcone và carbinol khơng màu, các gốc glycosyl chuyển thành α-diketone. Ngòai
ra trong thành phần của sản phẩm cuối cịn có các dẫn xu t courmarin, benzoic acid
và trihydrobenzaldehyde. Sự hóa nâu của anthocyanin dƣới tác động của nhiệt độ là
do quá trình polymer hóa anthocyanin tạo thành các ch t màu nâu [20], [23], [26].
Năm 2007, L. Fernando Reyes, L. Cisneros-Zevallos đã sử dụng phƣơng pháp chỉ
số phân huỷ và polymer hoá ch t màu để theo dõi sự nâu hóa anthocyanin trên dịch
trích từ một số lọai củ quả, kết quả cho th y sau khi gia nhiệt ở 980C trong 2 giờ tỷ
lệ các ch t màu bị polymer và chỉ số nâu hóa tăng.
1.1.3.4 Các tác nhân oxy hóa
Oxy là một trong những tác nhân phân huỷ anthocyanin thông qua phản ứng oxy

hoá trực tiếp hay gián tiếp bởi các tác nhân oxy hóa. Phản ứng oxy hố anthocyanin
làm m t màu sản phẩm hay sinh ra các ch t màu nâu [26]. Năm 1999, De và cộng
sự cho rằng các gốc tự do perhydroxyl (*OOH) và hydroxyl (*OH), sản phẩm của
q trình phân hủy H2O2, đóng vai trị chính trong phản ứng oxy hóa anthocyanin
do các gốc này tác động làm phân giải vòng benzen thành CO2 và H2O. Năm 1996,
trong báo cáo của Von Elbe và Schwartz cho rằng các hợp ch t quinone cũng gây ra
phản ứng phân huỷ anthocyanin. Quinon sinh ra từ phản ứng oxy hóa các hợp ch t
phenolic, phản ứng này đƣợc xúc tác bởi H2O2 [27], [28]. Anthocyanin cịn bị oxy
hố gián tiếp khi có mặt của acid ascorbic. Các nhà nghiên cứu cho rằng các gốc tự
do của acid ascorbic sẽ có xu hƣớng oxy hố một phân tử anthocyanin để trở về
dạng acid an đầu [27], [28].
1.1.3.5 Sulphur dioxide (SO2)
SO2 ở nồng độ cho phép, đƣợc sử dụng rộng rãi trong công nghệ thực phẩm nhƣ
một ch t khử trùng và bảo quản. Tuy nhiên, anthocyanin khi kết hợp với SO2 sẽ bị
khử thành dạng anthocyanin sulfonic acid không màu. Q trình này là thuận
nghịch nên có thể tái tạo lại anthocyanin bằng cách tiến hành quá trình desulfit dƣới
tác dụng của nhiệt hay môi trƣờng acid mạnh [20], [29], [30].

11


1.1.3.6 Enzyme
Các enzyme làm phân huỷ anthocyanin đƣợc gọi chung là anthocyanase. Dựa trên
hoạt động của enzyme, các nhà nghiên cứu nhận th y có hai loại enzyme trong tế
bào thực vật làm phân huỷ anthocyanin là glucosidase và polyphenoloxidase (PPO).
Glucosidase thuỷ phân glucoside tạo thành các aglycone. PPO tác động trên
anthocyanin khi có mặt của các O-phenol theo cơ chế oxy hoá gián tiếp tạo thành
các O-quinone. Các phản ứng này xãy ra tức thì với sự có mặt của các hợp ch t
phenolic hay protein trong chuỗi phản ứng polymer hoá tạo ra các sản phẩm màu
nâu tan hoặc không tan trong nƣớc đƣợc gọi là melanoidin hay tanin [31]–[33].

1.1.3.7 Ánh sáng
Cũng nhƣ

, quá trình xử lý thực phẩm bằng tia bức xạ với cƣờng độ hợp lý

(dƣới 10 kGy) đƣợc sử dụng nhƣ một phƣơng pháp hiệu quả trong bảo quản thực
phẩm. Tuy nhiên, kết quả nghiên cứu của Jan Oszmian´ski và cộng sự về ảnh hƣởng
của nhiệt độ, tia UV lên phức copigment anthocyanin–polyphenol chỉ ra rằng các
hợp ch t anthocyanin tự do hay ở dạng copigment đều bị phân huỷ mạnh dƣới tác
dụng của tia UV. Tác dụng phân hủy của tia UV trên phức copigment của cyanindin
mạnh hơn cả ảnh hƣởng của quá trình gia nhiệt ở 800C lên phức này [15]. Một
nghiên cứu khác của M. Barzegar và cộng sự cũng cho kết quả tƣơng tự, việc chiếu
tia gama làm giảm đáng kể hàm lƣợng anthocyanin ở mọi cƣờng độ cho phép.
Nghiên cứu cũng cho th y độ bền của diglycoside anthocyanin cao hơn
monoglycoside anthocyanin dƣới tác dụng của tia bức xạ [34].
1.1.3.8 Kim loại
Một số ion kim loại hoá trị II và III có thể gây ra hiệu ứng sau màu thơng qua sự tạo
thành phức yếu với anthocyanin, phức này góp phần tạo màu xanh cho các loại hoa
[35]. Trong công nghệ thực phẩm sản phẩm của sự kết hợp này là khơng mong
muốn vì nó làm biến đổi màu của sản phẩm chứa anthocyanin. Sự m t màu của
những trái cây có chứa anthocyanin bởi phản ứng với thiếc của đồ hộp đƣợc biết từ
lâu trong công nghệ đồ hộp. Trong phản ứng giữa thiếc với anthocyanin,

12