(TIỂU LUẬN) hóa học màu sắc chuyên đề hợp chất màu tự nhiên

TÍNH ỔN ĐỊNH VÀ KHẢ NĂNG SỬ DỤNG CỦA CHẤT MÀU TỰ NHIÊNTỪ OPUNTIA FICUS-INDICA TRONG SẢN PHẨM THỰC PHẨM Giới thiệu về tác giả: 1.. Nghiên cứu này chủ yếu tập trung vào tính khả thi của vi

Department of Chemical Technology and Materials

2 20125131 Trần Bảo Châu

3 20118291 Nguyễn Văn Hiền

4 20124471 H Win Ktla

5 20108421 Đoàn Ngọc Mỹ Ngân

TP HCM, 2022-2023 6 20107281 Phạm Phương Thảo

PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ

TÍNH ỔN ĐỊNH VÀ KHẢ NĂNG SỬ DỤNG CỦA CHẤT MÀU TỰ NHIÊN

TỪ OPUNTIA FICUS-INDICA TRONG SẢN PHẨM THỰC PHẨM

Giới thiệu về tác giả:

1. Saibaba Jagadeesan

2. Kirthiga Durairaj

3. Sathya Velusamy – Hướng nghiên cứu:

Sinh học và môi trường

※ Trung tâm nghiên cứu và phát triển, Tổ chức Nông nghiệp Quốc

Gia, Chennai, Tamil Nadu, Ấn Độ

4. Kalpana Palanai

※ Viện Khoa học và Công nghệ Sathyabama, Chennai, Tamil Nadu, ẤnĐộ

TÍNH ỔN ĐỊNH VÀ KHẢ NĂNG SỬ DỤNG CỦA CHẤT MÀU TỰ NHIÊN

TỪ OPUNTIA FICUS-INDICA TRONG SẢN PHẨM THỰC PHẨM

Giới thiệu về tạp chí:

TJPRC Pvt Ltd (Transstellar Journal Publications and Research Consultancy) là một công ty TNHH tư nhân, dành riêng cho việc phổ biến

thông tin trên toàn cầu thông qua những cam kết tuyệt vời về chất lượng, độ

tin cậy và sự đổi mới Cho đến ngày hôm nay, TJPRC là một trong những

nhà xuất bản, nhà phân phối hàng đầu tạp chí trong nước và quốc tế, phục vụhơn 10 triệu nhà khoa học, học giả nghiên cứu, tổ chức giáo dục, cơ quanchính phủ, công ty, khoa học, các thư viện kỹ thuật và các công ty nghiên cứu

tư nhân trên phạm vi toàn cầu Ngoài các ấn phẩm nghiên cứu, công ty còn cung cấp dịch vụ tư vấn các dự án nghiên cứu cho các cơ quan chính phủ,

cơ quan nghiên cứu khác nhau, v.v và cũng hỗ trợ các Tiến sĩ, học giả trong các bài nghiên cứu và luận án của họ.

Tạp chí Quốc tế về Khoa học & Công nghệ

Thực phẩm (IJFST) được xuất bản cho Viện Khoa học và Công nghệ Thực phẩm, IFST.

Tạp chí này có một lịch sử lâu đời về việcxuất bản các về nhiều chủ đề, từ nghiên cứuthuần túy trong các ngành khoa học khác nhauliên quan đến thực phẩm hoặc các thí nghiệmthực tế được thiết kế để cải tiến các quy trình

kỹ thuật Hầu hết các khía cạnh của Khoa học

và Công nghệ Thực phẩm đều được đề cập, vídụ:

- Thành phần thực phẩm,

các thành phần chính và phụ

của thực phẩm, các khía cạnh

dinh dưỡng, sinh lý, cảm

quan, hương vị và vi sinh của

an toàn của thực phẩm;

- An toàn và an ninh thực phẩm, sự hiểu biết về vi

sinh thực phẩm và độc học,kiểm soát các chất gây ônhiễm trong thực phẩm vàxác định các mối nguy hại

- Thực phẩm và dinh dưỡng

cho con người, hiểu được mối liên

hệ giữa thành phần và chế biến

thực phẩm đến chất lượng dinh

dưỡng của thực phẩm, vai trò của

chế độ ăn trong việc nângcao sức khỏe người tiêudùng, vai trò của các hợpchất có hoạt tính sinh họctrong thực phẩm và điều trịbệnh

Tóm tắt nghiên cứu: - Màu sắc luôn là một thuộc tính quan trọng của thực

phẩm, vì nó là một chỉ số về chất lượng và cũng là yếu tố quyết định mạnh mẽ đến việc chấp nhận thực phẩm Chất màu tự nhiên thay thế cho thuốc nhuộm tổng hợp trong công nghiệp thực phẩm

và dược phẩm đang được quan tâm do còn lo ngại

về tính an toàn Nghiên cứu này chủ yếu tập trung vào tính khả thi của việc sử dụng quả Opuntia ficus- indica (cây xương rồng lê gai) thuộc họ Cactaceae làm chất tạo màu tự nhiên trong thực phẩm Dung dịch chất màu được tạo ra bằng cách chiết xuất, đồng nhất và cô đặc phần thịt quả ở 4C với 0,1% natri benzoat.

Sau đó, nó được đánh giá về các đặc tính hóa lý, hóa Tóm tắt nghiên cứu:

thực vật (chất chống oxy hóa, tannin, tổng hàm lượng

phenol, tổng số flavonoid), độ ổn định bảo quản và

các thông số dinh dưỡng Nghiên cứu cho thấy xương

rồng lê gai có một nguồn betalain cao (484,82mg /

100g), với dung dịch chất màu có độ pH từ 3 đến 9

và ổn định nhiệt đến 8C Theo nghiên cứu về vi sinh,

dung dịch chất màu không có mầm bệnh, kết quả âm

tính với E.coli và Salmonella và có thời hạn sử dụng

là 30 ngày trong điều kiện bảo quản lạnh Dung dịch

chất màu áp dụng cho sản phẩm thực phẩm đã được

sàng lọc về giá trị màu sắc, cấu tạo và khả năng chấp

nhận cảm quan Phân tích cảm quan về khả năng

chấp nhận của sản phẩm cho thấy mức độ ưa thích

cao đối với sản phẩm thực phẩm có màu.

GIỚI THIỆU

Màu sắc rất quan trọng trong các sản phẩm bao gồm cả thực phẩm như mộtphương tiện để xác định, đánh giá chất lượng và giá trị thẩm mỹ cơ bản.Nói chung, việc thưởng thức món ăn phụ thuộc vào sự hấp dẫn của mắt,màu sắc là yếu tố đầu tiên mà các giác quan cảm nhận được Bên cạnhhương vị và màu sắc, sự cảm nhận dường như có mối liên hệ chặt chẽ vớinhau Mục tiêu chung của việc thêm màu vào thực phẩm là làm cho nó trởnên hấp dẫn và dễ nhận biết (Sampathu và cộng sự, 1981)

Tuy nhiên, việc bổ sung chất tạo màu vào thực phẩm để tạo sự hấp dẫnkhông phải là gần đây Chiết xuất từ gia vị và rau quả đã được sử dụngsớm nhất vào năm 1500 trước Công nguyên ở Ấn Độ và Trung Quốc.Chất tạo màu từ khoáng chất tự nhiên, thực vật và động vật được phachế cùng với các loại gia vị, đóng một vai trò quan trọng trong sự pháttriển của nền văn minh sơ khai.

Trên toàn thế giới, xu hướng

ngày càng tăng đối với các chất

tạo màu tự nhiên hơn là các hợp

chất tổng hợp trong hầu hết các

sản phẩm tiêu dùng bao gồm cả

thực phẩm Nhiều yếu tố, bao gồmcác quy định cấm hoàn toàn hoặcchọn lọc màu nhân tạo trong thựcphẩm và nhận thức cá nhân để tiêuthụ các sản phẩm tự nhiên an toàn

có thể ảnh hưởng đến nhu cầu sử

dụng chất màu thực phẩm tự

nhiên

Điều này đòi hỏi phải có nhiều nghiên cứu hơn trong lĩnh vực chất màu thực phẩm tự nhiên để đáp ứng nhu cầu thế giới, trong đó các nhà nghiên cứu đang thiết lập các quy trình tiêu chuẩn hóa để chiết xuất nhằm khắc phục những hạn chế của chất màu thực phẩm tự nhiên Từ xa xưa, loài người đã sử dụng các loại màu có nguồn gốc từ thực vật hoặc động vật tự nhiên như nghệ tây,

nghệ, điều nhuộm, diệp lục, và

cây kim tước (Santhana Krishnan,

1981).

Cây điề u nhuộm Cây kim tước (bọ cạp vàng)

Ngày nay càng có nhiều sự quan tâm và nhu cầu đối với chất màu tự nhiên trong thực phẩm, mặc dù chất màu tự nhiên có một số hạn chế khi so sánh với chất màu nhân tạo, nhưng cũng có những trường hợp chất màu tự nhiên có thể hoạt động trong khi chất màu tổng hợp không thành công, ví

dụ điển hình là màu của phô mai cheddar với điều nhuộm Ứng dụng của màu thực phẩm sinh học ngày càng tăng vì chúng an toàn để sử dụng trong thực phẩm ngoài giá trị dinh dưỡng và tính ổn định của chúng khi có vitamin 'C' (Freund et al., 1988).

Các nguồn chất tạo màu tự nhiên bao gồm nguồn gốc thực vật và động vật Chất tạo màu thực vật

có nguồn gốc từ rễ, lá, hoa, vỏ cây, quả và hạt của cây Có khoảng 500 nguồn thực vật có thể chiết xuất (Bhat, 1953) Dựa trên đặc điểm hóa học, các chất tạo màu tự nhiên có thể được phân loại thành carotenoid, chất diệp lục, anthocyanin, betalain, flavon, v.v.

Trong số các thực vật bậc cao, sự xuất hiện củabetalain bị hạn chế ở loài Caryophyllales, chúng tạo ramàu đỏ, vàng, hồng và cam Cho đến nay, hơn 50 cấutrúc của betalain tự nhiên đã được xác định, bao gồmhai nhóm hợp chất như betacyanins có màu tím đỏ vàbetaxanthin có màu vàng Trong vô số nguồn betalain

tự nhiên, củ dền đỏ (red beet) và xương rồng lê gai(prickly pear) là những thực phẩm duy nhất có chứacác loại hợp chất này Không giống như anthocyanins,chúng ít nhạy cảm hơn với sự thay đổi của độ pH vàđược sử dụng trong các món tráng miệng, đồ uống ở

Ấn Độ Dung dịch chiết xuất cô đặc trong nước của nó

có thể được phun khô và được sử dụng làm chất tạomàu thực phẩm (Freund et al., 1988)

Một trong những nguồn cung cấp betalain tốt nhất là xương rồng lê gai,Opuntia ficus-indica Mặc dù loài xương rồng lê gai có nguồn gốc từ các khuvực khô hạn và bán khô hạn, nhưng hiện nay nó đã được trồng trên toàn thếgiới, đặc biệt là O ficus- indica để lấy quả (Inglese et al., 2002) Trong hoàncảnh đó, nghiên cứu này được thiết kế với mục đích phát triển chất tạo màuthực phẩm tự nhiên từ quả của cây xương rồng lê gai (Opuntia ficus-indica)

và khám phá các sản phẩm thực phẩm ứng dụng của nó

Tổng quan nguyên vật liệu

Quả xương rồng tươi được thu mua từ các ngôi làng ở Quận Sivaganga,Tamil Nadu và các hóa chất cấp thực phẩm được sử dụng cho tất cả các việcnghiên cứu Quả chín tươi được tách vỏ, hạt, phần thịt cô đặc ở 4C và đồngnhất Natri benzoat 0,1% đã được thêm vào để tăng thời hạn sử dụng vàđược bảo quản trong các chai cấp thực phẩm trong điều kiện làm lạnh

Mặ t cắt bên trong 1 quả xương rồng lê gai

Phương pháp tiến hành nghiên cứu

từ Opuntia ficus-indica

Độ ẩm

Hàm lượng chất béo Hàm lượng sợi thô

Carbohydrate

Tổng mức năng lượng

Độ ổn định màu

Hàm lượng betalain của màu thực phẩm tự nhiên được chiết xuất và độ

ổn định màu của nó được đánh giá bằng phương pháp và trình bày chi tiếtbởi Butera và cộng sự., 2002 Hơn nữa, ảnh hưởng của các khoảng pHkhác nhau (1 đến 13) và nhiệt độ (40 đến 10C) lên độ ổn định màu đãđược nghiên cứu Các khoảng pH khác nhau được điều chỉnh bằng 0,1MHCl / 0,1M NaOH Để kiểm tra độ ổn định của chất màu tự nhiên ở cáckhoảng nhiệt độ khác nhau, mẫu được lấy và đặt trong nồi cách thủykhoảng 15 phút ở nhiệt độ tương ứng

Độ ổn định của hàm lượng betalain được xác định trong máy quang phổUV-VIS ở bước sóng 535nm (Lee và cộng sự, 2005)

Phân tích độ ổn định trong bảo quản

Chất màu lỏng chiết xuất tự nhiên được nghiên cứu về độ ổn định đối với nhiệt độ (ở nhiệt độ phòng và trong tủ lạnh) và ánh sáng (sử dụng chai trong suốt và có màu hổ phách).

Phân tích hóa thực vật

Phân tích hóa thực vật như chất chống oxy hóa, tannin, flavonoid và tổng hàm

lượng phenolic được thực hiện theo quy trình tiêu chuẩn nêu trong bảng Bảng 2

Bảng 2 Phương pháp phân tích hóa thực vật của dung dịch chất màu thu

được từ

Opuntia ficus-indica

Chất chống oxy hoá

Tổng hàm lượng phenolic

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐẠT ĐƯỢC

Nghiên cứu đã đánh giá

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐẠT ĐƯỢC

Phân tích các tính chất vật lý và hóa học

Sau khi biết chất màu tự nhiên

betalain có nguồn gốc từ Opuntia

sp nó được phân tích cho các thông

số lý hóa khác nhau và kết quả

được trình bày trong Bảng 3 Theo

kết quả, độ pH của dung dịch chất

màu từ thịt quả là 5,2, tuy nhiên khi

bổ sung natri benzoat, nó đã giảm

xuống còn 4,5, cho thấy bản chất có

tính axit và thời hạn sử dụng tốt.

Khi chuẩn độ axit, độ axit thấp hơn của dung dịch chất màu cho thấy độ tươi và độ axit thấp của dung dịch chất màu tự nhiên biểu thị thời hạn sử dụng lâu dài Hàm lượng đường của dung dịch chất màu tự nhiên là 5, được biểu thị bằng khúc xạ kế dưới dạng giá trị độ brix Dung dịch chất màu tự nhiên được phát triển chứa hàm lượng đường 3,1%, cũng nằm trong phạm

vi chấp nhận được để kết hợp trong các sản phẩm thực phẩm khác nhau.

Bảng 3 Các đ ặc tính hóa lý của dung dịch chất

màu thu được từ Opuntia ficus-indica

Thông số

Độ BrixTổng lượng đường %Tổng lượng chất rắn %

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐẠT ĐƯỢC

Phân tích gần đúng

Việc phân tích gần đúng chất màu có nguồn gốc từ Opuntia bao gồm: tổng chất rắn,

độ ẩm, hàm lượng tro, chất béo, chất xơ thô, protein, carbohydrate và được trình bày trong Bảng 4 Hàm lượng chất rắn có trong mẫu là 7,24%, điều này sẽ giúp cho việc kết hợp dung dịch chất màu tốt hơn trong các sản phẩm thực phẩm khác nhau.

Sấy khô, bảo quản, tiếp thị và nung là bốn khía cạnh quan trọng, trong đó độ ẩm đóng vai trò quan trọng nhất Độ ẩm của dịch quả là 93,9% Độ ẩm rất quan trọng đối với sự nhận thức cảm quan về thực phẩm và bất kỳ sự thay đổi nào cũng sẽ ảnh hưởng đến hương vị, kết cấu cũng như các đặc tính vật lý và hóa học Sự có mặt của độ ẩm tự do liên quan trực tiếp đến hoạt động của nước Điều này cho phép thực phẩm tương tác với vi sinh vật và môi trường của nó Phân tích hàm lượng tro giúp xác định hàm lượng và loại khoáng chất có trong thực phẩm, từ đó xác định được tính chất hóa lý của thực phẩm Hàm lượng tro của mẫu là 0,8%, với bột giàu kali, hàm lượng canxi, magiê, phốt pho khá cao và nghèo hàm lượng natri, sắt.

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐẠT ĐƯỢC

Phân tích gần đúng

Mẫu đất khô được chiết xuất bằng ete dietyl có tác dụng hòa tan chất

béo, dầu, chất màu và các chất béo hòa tan khác để đánh giá hàm

lượng chất béo Hàm lượng chất béo có trong mẫu là 0,12% Sợi thô

được xác định trọng lượng sau khi phân hủy hóa học và hòa tan các

vật liệu khác có trong mẫu Mẫu được khử chất béo và xử lý liên tiếp

với nồng độ cụ thể của axit sunfuric và natri hydroxit để chiết xuất

sợi Theo phân tích, mẫu chứa ít chất sợi thô hơn 0,46% Lượng

protein, carbohydate, năng lượng có trong mẫu lần lượt là 0,19%,

4,93% và 19,96 Kcal

Bảng 4 Các tính ch ất

chất màu thu được từ gần đúng của dung dịch Opuntia ficus-indica

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐẠT ĐƯỢC

Độ ổn định màu

Tổng hàm lượng betalain của dung dịch chất

màu được chiết xuất với môi trường nước là

484,21 mg/ 100g Kết quả tương tự ở Opuntia

được báo cáo bởi Castellar và cộng sự (2003).

Độ pH có ảnh hưởng lớn đến sự ổn định của

sắc tố betalain (Bảng 5) Độ hấp thụ của

betalain ổn định trong khoảng từ pH 3 - 8

nhưng sau đó đã giảm (Hình 1) Betalain ổn

định trong các dung dịch có tính axit nhẹ

trong đó độ pH dao động từ 4.0 đến 6,0 (Von

Elbe và cộng sự, 1974). H1 Ảnh hưởng c ủa pH đến độ ổn định màu

Bảng 5.

màu

Ảnh hưởng của pH đến độ ổn định

pH 12

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐẠT ĐƯỢC

Độ ổn định màu

Nhiệt độ ảnh hưởng đến sự ổn

định của betalain, vì nghiên cứu

cho thấy betalain bị phá hủy

nhanh chóng ở nhiệt độ cao

hơn Betalain phân hủy ở nhiệt

độ cao (10C) Tuy nhiên, nhiệt

độ thấp (≤40°C) cũng ảnh

hưởng đáng kể đến sự ổn định

của betalain (Hình 2) Các kết

quả tương tự đã được báo cáo

bởi Jenshi Roobha và cộng sự,

(2011) ở lá chuối rừng (Musa

acuminata).

Do đó, cần tránh nhiệt độ cao và đun nóng lâu trong quá trình chế biến, bảo quản và sử dụng betalain chiết xuất từ quả xương rồng Tuy nhiên, khi áp dụng cho các sản phẩm thực phẩm được nướng và hấp, màu vẫn giữ được tính chất của nó, ngay cả khi nó được trộn với các chất nền khác ngay cả ở nhiệt độ cao Do đó, thịt quả ở mức nhiệt có thể chấp nhận được, với hàm lượng betalain của chất tạo màu lỏng ổn định đến 8C.

H2 Ảnh hưở ng của nhiệt độ đến độ ổn định

Bảng 6 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ ổn định màu

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐẠT ĐƯỢC

Khả năng bảo quản

Màu thực phẩm sinh học chiết xuất được nghiên cứu về khả năng bảo quản với các đặc tính hóa lý khác nhau (Tổng hàm lượng Betalain) đối với nhiệt độ (nhiệt độ phòng và trong tủ lạnh) và ánh sáng (chai thủy tinh trong suốt và chai thủy tinh màu hổ phách).

Ảnh hưởng của nhiệt độ phòng và nhiệt độ tủ lạnh đến

tính hóa lý của màu thực phẩm sinh học chiết xuất từ cây xương rồng

Lê gai đã được phân tích (Bảng 7) Giá trị mật độ quang của nồng độ màu thực phẩm sinh học là (0,5920) vào ngày thứ 0 giảm xuống

(0,3507) vào ngày thứ 30 Ở nhiệt độ lạnh, nồng độ vào ngày thứ 0 là (0,5920) và (0,5235) vào ngày thứ 30 Kết quả tương tự được Kyujo suyama và cộng sự, (1982) báo cáo, rằng khi nhiệt độ tăng cao hơn nhiệt độ phòng, cường độ màu giảm đi và không quan sát thấy sự

thay đổi của sự hấp thụ cực đại (Driver và cộng sự, 1979).

Bảng 7 Ảnh hưởng của pH nhiệt độ đến khả năng bảo

betalain (mg/100g)