Đề tài Nghiên cứu chiết tách một số chất màu thực phẩm từ kinh nghiệm sử dụng thực vật của đồng bào dân tộc thiểu số

ợc kết quả thực tế. - Tổng hợp các chất vô cơ không có độc tính để nhuộm màu cho thực phẩm. Đây là hướng nghiên cứu được tiến hành từ lâu. Mặc dù vậy, các chất vô cơ có thể sử dụng cho thực phẩm còn rất hạn chế. Hiện nay các chất vô cơ được phép dùng cho thực phẩm mới chỉ có một số oxít sắt: FeO(OH)xH2O (màu đỏ), FeO.Fe2O3 (màu đen), FeO(OH).xH2O (màu vàng),…. Xu hướng hiện nay của thế giới là hạn chế dùng các chất nhuộm màu có nguồn gốc vô cơ trong công nghiệp thực phẩm. Do những tiêu chuẩn chặt chẽ về mức độ an toàn, cho tới nay thế giới mới chỉ thừa nhận 73 hợp chất (hoặc dịch chiết, phức chất) là chất nhuộm màu cho thực phẩm. Trong số này một số hợp chất chỉ được phép sử dụng trong một số quốc gia nhất định. Hiện nay có một số loại cây cho chất nhuộm màu thực phẩm được trồng và khai thác với số lượng lớn ở một số nước. Một vài sản phẩm trong số đó như "Cutch", là nước chiết sấy khô của cây Acacia catechu. Lượng sản xuất hàng năm trên thế giới của Cutch khoảng 6.000 - 9.000 tấn/ năm trong đó lượng được xuất- nhập khẩu giữa các nước khoảng 1.500 tấn/ năm. Nước sản xuất chính là Ấn Độ (các nước cũng sản xuất nhưng với số lượng ít hơn là Pakistan, Bangladesh, Myanmar và Thái lan), nước nhập khẩu chính là Pakistan. Trước đây, vào những năm giữa của thập kỷ 70, hàng năm các nhà máy công nghiệp của Ấn Độ đã sử dụng tới 63.000 tấn gỗ nguyên liệu. Trong thời gian từ 1988- 1993, Ấn Độ đã xuất sang Pakistan 1.000- 1.300 tấn/ năm. Ngoài Cutch ra, còn có một sản phẩm tự nhiên khác cũng được sản xuất và sử dụng với số lượng lớn, đó là Annatto (được lấy từ cây Điều nhuộm- Bixa orellana). Lượng sản phẩm trên thế giới hàng năm khoảng 10.000 tấn, lượng sản phẩm tham gia mậu dịch khoảng 7.000 tấn. Nước xuất khẩu chính các sản phẩm Annatto là Peru và Kenya, các nước nhập khẩu chính là Mỹ, Nhật và một số nước Đông Âu. Một số cây khác được trồng để làm nguyên liệu sản xuất các chất màu thực phẩm là: Indigofera tinctoria, Tagetes erecta, 21 Lawsonia inermis, Curcuma longa, Crocus sativus, Gardenia jasminoides, Medicago sativa, ... Riêng ở vùng Andhra Pradesh của Ấn Độ các cây sau được trồng với số lượng tương đối nhiều: Bixa orellana (1.200 ha), Indigofera tinctoria (800 ha), Tagetes erecta (120 ha) và Lawsonia inermis (20 ha). Bên cạnh việc sử dụng các chất màu thu được bằng các cách truyền thống thì ngày nay người ta còn áp dụng các kỹ thuật hiện đại để tăng nhanh quá trình tổng hợp tự nhiên. Trên thế giới trong những năm gần đây, nhiều nghiên cứu mới đã áp dụng công nghệ sinh học trong việc nâng cao sản lượng tổng hợp các chất màu tự nhiên. Các phương pháp mới chủ yếu dựa vào việc nuôi cấy tế bào các loài thực vật, vi sinh vật đã xác định là có các thành phần sắc tố được dùng trong công nghiệp thực phẩm, dược phẩm và mỹ phẩm. Năm 1995, Ajinomoto đã cho ra một phương pháp điều chế màu đỏ tự nhiên bằng cách nuôi cây mô sần của các cây thuộc chi Aralia (loài cho kết quả tốt nhất là Aralia cordata). Chất màu này được tổng hợp trong bóng tối, chất màu được tiết ra môi trường nuôi cấy. Năm 1995, Kondo T đưa ra phương pháp sản xuất anthraquinone từ một số cây thuộc họ cà phê (Rubiaceae). Tế bào được nuôi trong môi trường có nguồn Cac bon (C), muối vô cơ và muối Can xi (Canxi chloride hoặc Canxi nitrate) với nồng độ 5- 90mM/l. Lá Rubia akane được cắt thành những mảnh nhỏ và đưa vào một môi trường nuôi cấy có pH 5,8, các muối vô cơ (3 mM/l CaCL2), vitamin, 2,4- D, kinetin, đường mía và thạch... Sản lượng lớn anthraquinone được sản xuất ra ở các nồng độ CaCL2 từ 5- 90 mM/l. Narisu- Keshohin, 1991 đưa ra phương pháp sản xuất chất màu bằng cách nuôi cấy mô của lá cây Oải hương (Lavandula angustifolia). Nuôi tế bào trong điều kiện có ánh sáng thì cho hiệu suất cao hơn. Với phương pháp này sản phẩm được tạo ra ở dạng vảy lớn với hiệu suất cao. Phương pháp sản xuất màu đỏ hoa rum bằng nuôi trồng mô sần Hồng hoa (Carthamus tinctorius), Mitsui- Eng. Shipbldg được đề xuất vào năm 1990. Màu đỏ hoa rum được điều chế bằng cách nuôi mô sần hoa rum trong môi trường 22 kiềm, chất màu được tiết vào môi trường nuôi cấy. Chất màu này là màu tự nhiên, có màu sắc đẹp và ổn định . Các nghiên cứu về chất màu thực phẩm tự nhiên không chỉ được tiến hành đối với các loài thực vật mà còn được nghiên cứu đối với các tế bào vi sinh vật. Một số chi được quan tâm nhiều là Aspergillus, Pseudomonas... Năm 1996, Kasenkov O. I. đưa ra một phương pháp điều chế chất nhuộm thực phẩm màu đỏ từ các nguyên liệu thực vật. Theo phương pháp này các nguyên liệu thực vật phải được nghiền nát và tẩy trùng, sau đó ngâm trong môi trường lên men bởi Aspergillus, cuối cùng chúng được chọn lọc và cô đặc. Nguyên liệu thực vật là thành phần môi trường để nuôi cấy các loài thuộc chi Trichoderma (tốt nhất là Trichoderma koningi và Trichoderma longibrachiatum). Sử dụng phương pháp này, môi trường được đơn giản hoá và hiệu suất chất màu được tăng lên đáng kể. Cùng sử dụng Pseudomonas để sản xuất ra các sản phẩm màu, House- Food (1991) đã chỉ ra một số dòng có thể cho ra sản phẩm với hiệu suất cao. Các dòng đó là FERM BP- 2933, FERM BP- 2932. Trong dung dịch nuôi cấy Linsmaier- Skoog nếu có thêm một loại thực vật nhất định và muối sắt thì chúng có thể cho tới trên 400 ug sản phẩm/ ml. Chất màu ferropyrimine có thể thu trực tiếp từ môi trường nuôi cấy. Loài thực vật được chọn có thể thuộc các họ như: Liliaceae, Cruciferae, Polygonaceae, Leguminosae, Solanaceae và Gesneriaceae. Sử dụng các chất màu thực phẩm do có quan hệ trực tiếp đến sức khoẻ và tính mạng con người. Vì vậy ở nhiều quốc gia và vùng lãnh thổ đã ban hành luật về sử dụng chất màu trong thực phẩm. Trong các Bộ luật về chất màu thực phẩm, các chất màu có nguồn gốc là sắc tố thực vật (chất mầu tự nhiên) được quy định ưu tiên. Ví dụ : điều Điều 26 trong Luật sử dụng chất màu của Ấn Độ : Điều 26: Các chất màu tự nhiên được sử dụng. Trừ những trường hợp được quy định cụ thể trong bộ luật này, các yếu tố màu tự nhiên cơ bản sau đây được sử dụng trong các loại thực phẩm. 1. Beta-carotene 2. Beta-apo-8-carotenal 3. Axit Methylester of Beta-apo-8' carotenoic 4. Axit Ethylester of Beta-apo-8' carotenoic 23 5. Canthaxanthin 6. Chlorophyll 7. Riboflavin (Lactoflavin) 8. Caramel 9. Annatto 10. Saffron 11. Curcumin (or turmeric) Danh mục các chất nhuộm màu thực phẩm trên thế giới được quy đinh chặt chẽ về Mã số và giới hạn sử dụng. Theo quy định của Liên minh Châu Âu (EU), các CMTP có mã số từ E100 đến E172. Đây là quy chế được sử dụng rộng rãi trên thế giới. Tuy nhiên, Australia và một vài nước thuộc khu vực Thái Bình Dương sử dụng hệ thống Mã số với chữ đầu là A, nhưng ít được sử dụng. Luật sử dụng chất màu thực phẩm ở châu Âu cũng quy định rõ các sản phẩm màu được sử dụng trong chế biến thực phẩm. Tuy vậy, mỗi quốc gia có thể có quy định riêng cho từng chất cụ thể . Vì thế, có một số chất màu ở đây không được sử dụng trên tất cả các nước trong cộng đồng châu Âu (E 128 red 2F, E129 allura red, E133 brilliant blue FCF, E154 brown FK, E155 brown HT), hoặc được sử dụng nhưng hạn chế (ở Đức, các chất sau bị hạn chế sử dụng: E102 tartrazine, E110 sunset yellow, E123 amarnath, E127 erythrosine). Ở Đức cũng như ở một số nước khác có đưa ra danh sách các thực phẩm được sử dụng chất màu. Trong luật sử dụng chất màu thực phẩm ở châu Âu, các phụ lục từ II- V có đưa ra chi tiết về các thực phẩm đó. Tóm lại, hiện nay nghiên cứu chất màu thực phẩm trên thế giới được quan tâm rất lớn ở nhiều quốc gia với nhiều hướng nghiên cứu mới. Trong các hướng nghiên cứu đó, tìm kiếm và chiết tách chất màu từ thực vật vẫn được ưu tiên hàng đầu trong các nghiên cứu. 24 II. ĐỊA ĐIỂM, THỜI GIAN, PHƯƠNG PHÁP LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU II. 1. Địa điểm nghiên cứu Các cuộc điều tra thực địa để thu thập thông tin, kinh nghiệm, tri thức nhuộm màu được tiến hành tại các cộng đồng người dân tộc thiểu số ở các địa phương sau: - Tại cộng đồng người Khơ mú, xã Nà Tấu, huyện Điện Biên, Tỉnh Điện Biên. - Cộng đồng người Thái tại xã Nà ớt, Chiềng Yên, (Mai Châu, tỉnh Sơn La). - Cộng đồng người Tày tại xã Việt Lâm (Vị Xuyên, Hà Giang), xã một số xã thuộc huyện Tràng Định và Cao Lộc (Lạng Sơn), - Cộng đồng người Dao và Hmông tại các xã Bản Khoang, Sa Pả, Tả Phìn (Sapa, Lào Cai), Nà Hang (Tuyên quang). - Cộng đồng người Tày-Nùng-Pa dí-Tu dí,… thuộc các xã Mường Khương, Pha Long (Mường Khương, Lào Cai) Nghiên cứu thực nghiệm được tiến hành tại Viện Sinh thái – Tài nguyên sinh vật (Viện KHCNVN) và Viện Dược liệu (Bộ Y tế) và Bộ môn Hóa Hữu cơ (ĐH Bách khoa Hà Nội). II. 2. Thời gian nghiên cứu Nghiên cứu tiến hành trong hai năm: từ tháng 10 năm 2003 đến tháng 10 năm 2005. III. 3. Phương pháp luận và phương pháp nghiên cứu Phương pháp luận: Theo nguyên tắc nghiên cứu thực vật dân tộc học (Ethnobotany) các cây thực phẩm dân tộc thuộc nhóm ưu tiên trong các nghiên cứu sàng lọc, bới đã được thực tế chứng minh và đào thải. Các kinh nghiệm được sử dụng đến ngày nay chứng tỏ đây là các sản phẩm không độc hại với người dùng. Tuy nhiên không phải bất cứ kinh nghiệm nào của các dân tộc cũng có thể ứng dụng với sự kết hợp khoa học hiện đại. Vì vậy, về nguyên tắc, các tri thức, 25 kinh nghiệm bản địa là khởi đầu hiệu quả nhất cho các nghiên cứu sàng lọc và phát triển. Trong quá trình nghiên cứu, các phương pháp sau đây được sử dụng: a. Phương pháp nghiên cứu thực vật Các nghiên cứu về thực vật được thực hiện theo theo các phương pháp điều tra truyền thống. Mẫu vật được cố định tạm thời tại thực địa bằng dung dịch Ethanol 50%, sau đó được được làm tiêu bản cố định. Các tiêu bản được lưu giữ và định tên tại viện Sinh thái và tài nguyên sinh vật. b. Phương pháp điều tra thu thập thông tin Nhằm thu thập các thông tin, kinh nghiệm chế biến và sử dụng thực vật để nhuộm màu cho thực phẩm trong các cộng đồng dân cư của nước ta. Để thu các thông tin, số liệu của lĩnh vực này, đã sử dung các phương pháp điều tra thực vật dân tộc học và xã hội học, bao gồm: - Phương pháp phỏng vấn (phỏng vấn mở, phỏng vấn sâu và phỏng vấn kiểm tra) - Phương pháp lập phiếu điều tra - Phương pháp tái hiện tri thức và kinh nghiệm c. Phương pháp chiết tách và nghiên cứu chất màu Sử dụng các phương pháp chiết tách phổ biến trong nghiên cứu hoá học với các hệ dung môi khác nhau. Các dung môi sử dụng trong các thí nghiệm chiết tách gồm: ethanol, ethanol-nước, ether petrol. Chiết tách được tiến hành trong điều kiện chiết nóng và chiết lạnh. Đồng thời sử dụng phương pháp Sắc ký lớp mỏng để tách các phức hợp màu và so sánh thành phần các sản phẩm màu với các hệ dung môi sau: - ethylacetic: acid acetic: acid formic: nước (10:1:1:2), - n-butanol: a. acetic: nước (4:1:2), - n-butanol: ethanol: amoniac: nước (7:2:2:2) Độ bền màu được đánh giá với tác động của các yếu tố - thời gian: theo rõi từ khi chiết tách tới hết 12 tháng 26 - nhiệt độ: đun sôi chất màu (100 oC) trong 120 phút - pH: nghiên cứu trong các môi trường pH từ 3 tới 11. d. Phương pháp đánh giá độc tính Độc tính của chế phẩm được đánh giá tại Viện Dược liệu, Bộ Y tế, thông qua độ độc cấp tính. Động vật thí nghiệm là chuột nhắt trắng thuần chủng (SWISS) trọng lượng 20-22 gam do Trung tâm chăn nuôi, Viện Quân y 103 cung cấp. Liều bán cấp (50% chuột chết) được tính theo phương pháp Behrens-Karber (chi tiết phương pháp ghi trong Phụ lục) 27 III. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN III.1. Kinh nghiệm sử dụng các loài cây để nhuộm màu thực phẩm của đồng bào dân tộc thiểu số miền Bắc Việt Nam a. Thành phần loài cây nhuộm màu Cho tới nay đã điều tra phát hiện và ghi nhận 46 loài thực vật bậc cao thuộc 27 họ thực vật được đồng bào các dân tộc thiểu số ở các tỉnh miền Bắc Việt Nam sử đụng để nhuộm màu thực phẩm (Xem chi tiết trong phụ lục). Trong số này, một số loài (khoai vạc, mận, ngấy,…) thực chất là các loại thực phẩm có màu được sử dụng để nhuộm màu cho các loại thực phẩm khác. Mặc dù số lượng loài cây nhuộm màu được phát hiện không lớn, nhưng với kinh nghiệm truyền thống người ta có thể nhuộm thực phẩm thành hầu hết các màu trong tự nhiên (Bảng 2) Bảng 2. Phân nhóm các cây theo màu nhuộm (theo kinh nghiệm sử dụng) tt Màu nhuộm Số loài Các loài quan trọng 1 Đỏ 14 Gấc, Bụp dấm, Vang, Dền đỏ, Diễn (lá) 2 Hồng 2 Sim (hoa), Cẩm 3 Tím tươi 6 Cẩm, Mồng tơi, … 4 Tím đen 1 Cẩm (mẫu Tuyên Quang) 5 Nâu 1 Rè hoa đẹp 6 Xanh lá cây 9 Gừng (lá), Bồng bồng (lá), Dứa thơm (lá), Chít (lá) 7 Xanh rêu 2 Mơ leo (lá), Rau khúc (lá) 8 Xanh đậm 1 Đậu biếc 9 Vàng 11 Nghệ (củ), Mật mông (hoa), Cẩm, Vang (gỗ), Lõi thọ (hoa), Gạc nai (gỗ), Núc nác (gỗ) 10 Đen 6 Sau sau (lá), Gai (lá), Núc nác (than), Lúa (than), Muối (than), 28 Qua thống kê, thấy rõ rằng số loài dùng để nhuộm màu đỏ và vàng có số lượng lớn (tương ứng 14 và 11 loài); trong khi đó số lượng loài để nhuộm các màu nâu, xanh đậm và tím đen chỉ có 1 loài cho mỗi sắc màu. Điều này phần nào thể hiện thực tế tồn tại hợp chất có màu trong giới thực vật. Đáng chú ý là trong số các loài để nhuộm thực phẩm thành màu đen, chỉ có 3 loài chứa hợp chất tự nhiên cho màu đen (vỏ hạt đỗ đen, lá cây sau sau và lá cây gai), các loài còn lại được sử dụng dưới dạng than gỗ. Trong thực tế số lượng các loài cây được sử dụng phổ biến để nhuộm màu không nhiều. Một số loài chỉ được sử dụng trong một cộng đồng rất hẹp. Các loài cây nhuộm màu phổ biến trong hầu hết các dân tộc thiểu số gồm có: - Các loài cây dùng để nhuộm màu vàng: Nghệ vàng, Mật mông - Các loài cây dùng để nhuộm màu đỏ: Gấc, Cẩm, gỗ Vang - Các loài cây dùng để nhuộm màu xanh: Bồng bồng, Mơ dây, Dứa thơm - Các loài cây dùng để nhuộm màu tím: Cẩm, Mồng tơi - Các loài cây dùng để nhuộm màu đen: Sau sau (lá), Núc nác (than gỗ), cây Muối (than gỗ). Với cây Gai, lá được sử dụng phổ biến tại các vùng đồng bằng để làm bánh gai, nhưng rất ít được đồng bào dân tộc thiểu số sử dụng. Trong số các loài cây đã nghiên cứu, một số loài có sự đa dạng rất lớn về sắc màu. Nổi bật nhất trong nhóm này là loài Cẩm (Pristrophe bivalvis) thuộc họ Ô rô (Acanthaceae). Từ các mẫu thu tại một số địa phương, hiện đã phân biệt được 5 chủng hóa học (chemotype) theo các màu khác nhau (Bảng 2). Ngoài ra, hiện tượng này cũng gặp thấy ở loài Vang (Caesalpinia sappan) với 2 chủng màu đỏ (thu tại Cao Lộc, Lạng Sơn) và màu vàng (thu tại Sơn La). So với các kết quả trước đây đã công bố (Lưu Đàm Cư, 1995, 2002, 2003) chủng Cẩm cho màu vàng lần đầu tiên được phát hiện tại Việt Nam và thế giới. Bảng 3. Đa dạng sắc màu của loài Peristrophe bivalvis Tên Màu sắc Nơi thu mẫu P. bivalvis No.1 Đỏ tươi Hòa Bình, Lào Cai P. bivalvis No.2 Tím đen (thẫm) Na hang (Phú thọ) 29 P. bivalvis No.3 Tím tươi Mai Châu (Sơn La), Sa Pa (Lào Cai), Nà Tấu (Điện Biên) P. bivalvis No.4 Đỏ nâu Mường khương (Lào Cai) P. bivalvis No.5 Vàng Mường Khương, Sa Pa (Lào Cai) Ngoài loài Cẩm (P. bivalvis), loài gỗ Vang (Caesalpinia sappan L.) cũng phát hiện thấy các mẫu cho màu vàng (thu tại Chiềng Yên, Sơn La) và các mẫu cho màu đỏ tươi (thu tại Cao Lộc, Lạng Sơn). Như vậy, tiềm năng về chất nhuộm màu trong hệ thực vật Việt Nam rất lớn, không chỉ biểu thị ở số lượng các loài cây chứa chất nhuộm màu, mà trong mỗi loài cũng có thể cho nhiều chất màu khác nhau. Nhìn chung, do thời gian và địa điểm điều tra còn hạn chế, kết quả thu được mới chỉ là kết quả ban đầu. Trong tương lai số lượng các cây nhuộm màu thực phẩm truyền thống của Việt Nam chắc chắn sẽ còn tăng thêm trong các nghiên cứu sau này. Trong số các cây nhuộm màu thực phẩm nêu trên, một số loài được phát hiện lần đầu tiên, tới nay chưa được giới thiệu trong các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước (Lõi thọ, Rè hoa đẹp, chủng Cẩm cho màu vàng). b. Kinh nghiệm sử chế biến cây nhuộm màu của đồng bào dân tộc thiểu số Tất cả các dân tộc ở Việt Nam đều biết sử dụng thực vật để nhuộm màu trong quá trình chế biến thực phẩm. Tuy nhiên, qua thực tế điều tra có thể nhận thấy dân tộc Dao, Tày Nùng và Giáy là các cộng đồng thiểu số có nhiều kinh nghiệm đặc sắc trong lĩnh vực nhuộm màu thực phẩm. Bới lẽ nhuộm màu thực phẩm với họ không chỉ là vấn đề ẩm thực mà còn gắn truyền thống văn hoá và tâm linh (xôi trai-gái của người Giáy, xôi cúng mừng thọ của người Dao, xôi cúng năm mới của người Nùng,…). Để chiết tách hất màu khỏi nguyên liệu, hiện nay đồng bào các dân tộc thiểu số chủ yếu sử dụng phương pháp chiết bằng dung môi nước. Với kỹ thuật này, có thể chia ra 2 nhóm chính : 30 - Chiết bằng dung dịch nước nóng: Thường sử dụng với các loại nguyên liệu mà chất màu ở dạng liên kết chỉ hiện màu sau khi đun (ví dụ Cẩm, Sau sau), hoặc chất màu không bị biến đổi ở nhiệt độ cao (hoa Lõi thọ, gỗ Vang,…). Phương thức phổ biến được sử dụng thường là đun nguyên liệu trong nước tới sôi trong khoảng thời gian thích hợp với từng loại. - Phương pháp chiết lạnh : Thường giã nát nguyên liệu trong nước lạnh sau đó lọc để thu dịch chiết có chất màu. Một số loại nguyên liệu chứa chất màu dễ bị biến đổi ở nhiệt độ cao (màu tím trong quả Mồng tơi, màu hồng trong cánh hoa Sim) thường được chiết theo phương hức này. Với các màu thuộc nhóm này, chỉ sử dụng vào giai đoạn cuối cùng của quá trình chế biến thực phẩm (ví dụ: cho dịch màu vào xôi khi đã đun chín gạo và đảo đều). Ngoài ra, một số loại cây được sử dụng như một loại thực phẩm màu để nhuộm màu (không chiết tách chất màu). Trong trường hợp này, nguyên liệu có màu được trộn lẫn với thực phẩm để tạo mầu cho thực phẩm (giã lá Mơ leo, lá Bánh khúc với bột làm bánh màu xanh, …) Phân tích két quả điều tra, có thể nhận thấy đồng bào dân tộc thiểu số có khả năng phối chế các cây nhuộm màu để tạo ra các màu theo ý muốn. Nhìn chung, kỹ thuật phối chế chất màu theo 3 nguyên tắc sau : i. Tạo màu bằng điều chỉnh pH môi trường Phương pháp thường dùng nhất là sử dụng nước muối măng chua để làm thay đổi pH của dịch chiết chất màu và qua đó làm thay đổi màu sắc của màu nhuộm. Thường được sử dụng phương pháp này để tạo các màu vàng đậm, vàng cam từ các dịch nhuộm có màu vàng tươi chiết từ củ Nghệ (Curcuma longa) và hoa Mật mông (Buddleja officinalis) khi đun với tro bếp. Thí nghiệm với dịch chiết từ củ Nghệ (Curcuma longa) cho thấy với thang pH từ cao xuống thấp (từ kiềm sang axit) màu sắc chuyển dần từ màu vàng tươi sang vàng đậm. Như vậy, cùng một loại nguyên liệu với các pH môi trường khác nhau có thể thu nhận được các màu sắc khác nhau. Kinh nghiệm này phù hợp với các quy định sử dụng chất màu trong các sản phẩm thực phẩm được chế biến trong các quy trình công nghiệp. ii. Tạo màu bằng kỹ thuật phối chế nguyên liệu 31 Đây là kinh nghiệm độc đáo của các dân tộc thiểu số lần đầu tiên được ghi nhận trong các cuộc điều tra tri thức bản địa ở Việt Nam. Với kỹ thuật truyền thống người dân tộc thiểu số phối chế một số loài cây khác nhau để tạo ra các màu không có sẵn trong nguyên liệu, thậm chí không có mặt trong cơ thể thực vật. Ví dụ : - Để tạo màu xanh cổ vịt cho thực phẩm, dùng dịch chiết từ cây Mật mông để nhuộm gạo thành màu vàng, sau đó gạo đã nhuộm màu được ngâm tiếp vào dung dịch thu được từ việc giã sống lá cây cẩm với tro bếp. - Để nhuộm xôi có màu xanh da trời, gạo được ngâm trong dịch chiết chủa cành lá cây Cẩm giã sống (tươi) với tro bếp. Kết quả thực nghiệm cho thấy, khi bổ sung tro bếp vào quá trình chế biến, dung dịch màu có pH thường bằng 9. Với môi trường kiềm, các hợp chất thuộc nhóm anthoxyanin thường hiện màu tím-xanh hoặc xanh. Tuy nhiên trong các trường hợp này, còn có vai trò của các ion (Ca++, Na+) trong than củi, nhưng chưa được làm rõ. iii. Tạo màu bằng chế biến nguyên liệu : Theo cách này, từ một loại nguyên liệu cho các sắc màu khác nhau khi chế biến khác nhau. Ví dụ : Lá Cẩm (Mường Khương) đun tươi cho màu tím tươi, nếu phơi tái hoặc sao cho tái đun sẽ cho màu tím đậm. Sự thay đổi màu sắc ở đây liên quan tới quá trình chuyển hoá các hợp chất hữu cơ thông qua hoạt hoá các hệ men. Nhìn chung tri thức và kinh nghiệm chế biến các cây nhuộm màu của các dân tộc thiểu số ở Việt Nam rất phong phú và độc đáo. Với thời gian hạn chế, các kết quả thu được mới chỉ là một phần của nguồn tri thức vô giá này. Nghiên cứu bản chất khoa học của các tri thức, kinh nghiệm dân tộc là vấn đề lý thú nhưng rất rất phức tạp. Đây là những kết quả lần đầu tiên được ghi nhận, cần được nghiên cứu sâu sắc trong thời gian tới. 32 III. 2. Nghiên cứu chiết tách chất màu từ nguyên liệu thực vật a. Nguyên cứu sàng lọc các loài cây cho chiết tách chất màu Để có thể sử dụng làm nguyên liệu cho công nghệ chiết tách chất màu, các loài cần đạt các tiêu chí sau : - Hàm lượng màu trong nguyên liệu đủ lớn đáp ứng kỹ thuật chiết tách - Chất màu bền vững trong quá trình chiết tách. - Màu nhuộm đáp ứng nhu cầu sử dụng. Ngoài các tiêu chí trên, việc lựa chọn các loài dùng để chiết tách còn thoả mãn các điều kiện sau : - Là các loài cây hoang dại có khả năng cung cấp nguyên liệu ổn định (Mật mông), thường được người dân trồng để sử dụng, dễ trồng và cho năng suất cao (Cẩm, Đậu biếc). - Chất màu thuộc nhóm ưa nước (với các chất màu phải dùng dung môi đắt tiền không được lựa chọn trong khuôn khổ đề tài này) Từ kết quả phân tích, các loài cây sau đây được lựa chọn để nghiên cứu chiết tách chất màu sử dụng cho thực phẩm (bảng 4) Bảng 4. Danh lục các cây sử dụng để nghiên cứu chiết tách chất màu tt Tên cây Loại nguyên liệu Màu nhuộm 1 Mật mông (B.officinalis) Hoa Vàng 2 Đậu biếc (Critoria ternatea) Hoa Xanh đậm 3 Cẩm (Peristrophe bivalvis) Cành lá Tím Đây là 3 loài cây có thể sử dụng làm nguyên liệu chiết tách chất màu có triển vọng thực tế. Ngoài 3 loài nêu trên, còn các loài khác có khả năng làm nguyên liệu để sản xuất chất màu tự nhiên nhưng chưa được nghiên cứu. 33 b. Nghiên cứu chiết tách chất màu từ nguyên liệu thực vật b1. Lựa chọn các hệ dung môi cho kỹ thuật chiết tách Các hệ dung môi được nghiên cứu gồm: Cồn (ethanol 90%), n-hexan, và nước nống. Dung môi được lựa chọn cho chiết tách 3 loài cây nghiên cứu là nước nóng, với các lý do sau: - Các nguyên liệu được chiết bằng nước nóng (đun sôi trong 60 phút) và rút kiệt trong 3 lần liên tiếp không còn chứa chất màu (kiểm tra bằng các hệ dung môi khác). - Trong thực tế, người dân tộc thiểu số cũng chiết chất màu theo phương pháp này (chỉ dùng dung môi nước nóng hoặc lạnh). - Sử dụng nước nóng để chiết cho sản phẩm giá thành hạ, không độc hại, có độ an toàn công nghiệp cao nếu tổ chức sản xuất công nghiệp. -b.2. Nghiên cứu kỹ thuật chiết tách chất màu từ nguyên liệu thực vật. Xác định nguyên liệu: - Nguyên liệu để chiết tách chất màu từ cây Mật mông là hoa phơi khô. Với loài này, chất màu phân bố cả trong lá, hoa và thân cây, nhưng hàm lượng trong lá, thân không đáng kể. - Nguyên liệu chiết chất màu từ cây Đậu biếc là hoa (cánh hoa) và chỉ sử dụng cánh hoa vì các bộ phận khác không chứa chất màu. Nguyên liệu có thể dùng tươi hoặc khô, tuy nhiên nếu dùng hoa khô sẽ thuận lợi cho thí nghiệm do chủ động nguyên liệu. - Nguyên liệu để chiết chất màu từ cây cẩm là lá tươi. Với loài này chỉ dùng lá tươi, nếu để khô chất màu thuộc nhóm anthocyan sẽ bị biến đổi. Kỹ thuật chế biến lá cẩm khô không làm biến đổi anthocyan hiện đang được Phòng Thực vật dân tộc Viện STTNSV nghiên cứu. 34 Kỹ thuật chiết tách: Bước 1 : Chiết chất màu thô từ nguyên liệu Nguyên liệu đun trong bình cầu tỷ lệ 0,5 kg nguyên liệu + 2 lít nước, sôi trong 60 phút. Dùng bơm chân không rút hết dịch chiết, sau đó cho nguyên liệu vào đun lần 2 trong 30 phút. Tiếp tục lặp lại quá trình chiết rút cho tới khi dịch chiết không còn màu. Trong thực tế, sau lần chiết thứ 3 nguyên liệu hầu như đã bị rút kiệt chất màu. Trong các thí nghiệm không sử dụng bơm chân không để rút dịch, có thể phải chết tới 5 lần. Bước 2: Cô đặc dịch chiết Tất cả dịch chiết các lần được gộp chung và cô cách thủy tới dạng cao mền, sau đó sấy ở nhiệt độ thấp (45-500C) tới khô. Trong giai đoạn sấy khô, không được sấy ở nhiệt độ cao (trên 500C) chất màu có thể biến đổi. Do chất màu được chiết từ nguyên liệu bằng nước nóng, chế phẩm thu được ngoài các chất có màu chủ yếu thuộc nhóm anthocyanin còn có một số chất hữu cơ khác (gluxit, protein,…). Quá trình sấy khô dịch chiết thường kéo dài, ở nhiệt độ cao các chất thuộc nhóm gluxit dễ chuyển thành caramen làm cho màu của chế phẩm bị tối. Để tránh hiện tượng này, một số nước chỉ sản xuất chất màu ở dạng dịch chiết cô đặc (đối với chất màu tím thu từ vỏ quả Nho, hoặc màu đỏ thu từ quả Ớt). Để chế phẩm màu có chất lượng tốt, cao mền được sấy trong thiết bị hút chân không ở nhiệt độ thấp. Sau khi sấy, tán nhỏ chất màu thành bột, đóng gói hoặc tiếp tục xử