TIỂU LUẬN môn học PHỤ GIA THỰC PHẨM đề tài CHẤT màu CAROTENOID

Vì vậy trong kỹ thuật sản xuất không chỉ bảo vệ màu sắc tự nhiên mà còn thêm chất màu mới tạo ra những màu sắc thích hợp với tính chất và trạng thái của sản phẩm.. Khái niệm - Định nghĩa

TIỂU LUẬN

MÔN HỌC: PHỤ GIA THỰC PHẨM

GVHD: LÊ VĂN NHẤT HOÀI

Lớp: DHTP16BTT

Nhóm 1: Nguyễn Quang Đại - 20022581

Bùi Trương Diệu Linh - 20025861

2 Bùi Trương Diệu Linh 20025861

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU

Trong chế biến thực phẩm, màu sắc của thực phẩm góp phần khiến cho món ăn trở nên đẹp mắt và sinh động hơn, vì vậy màu sắc của thực phẩm đóng một vai trò quan trọng làm tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm đó, nhất là sản phẩm đươc sản xuất theo quy mô công nghiệp Chất lượng của các sản phẩm thực phẩm không những bao hàm giá trị dinh dưỡng mà còn bao hàm cả giá trị cảm quan Màu sắc thực phẩm không những có giá trị về mặt hình thức mà còn có tác dụng sinh lý rất rõ rệt Màu sắc thích hợp sẽ giúp cho cơ thể đồng hóa thực phẩm đó dễ dàng Vì vậy trong kỹ thuật sản xuất không chỉ bảo vệ màu sắc tự nhiên

mà còn thêm chất màu mới tạo ra những màu sắc thích hợp với tính chất

và trạng thái của sản phẩm Chất màu thực phẩm là phụ gia không thể thiếu trong thực phẩm Theo thống kê của Chi cục quản lý thị trường TPHCM,hiện nay có hàng chục vụ kinh doanh bột màu trái phép mà điển hình là các vụ như ở 34 Kim Biên - Quận 5 phát hiện đang bán 1.000kg bột màu các loại không rõ xuất xứ hay tại 121/3 Lò Siêu - Quận 11 phát hiện 1.740kg bột màu công nghiệp Trung Quốc và không có nhãn hiệu Qua đó, việc buôn bán, sử dụng phẩm màu cần được quản lí chặt chẽ hơn.Carotenoid là một dạng sắc tố hữu cơ có tự nhiên trong thực vật và các loài sinh vật quang hợp khác như là tảo, một vài loài nấm và một vài loài vi khuẩn Hiện nay người ta đã tìm được 600 loại carotenoid, sắp xếp theo hai nhóm: xanthophylls và carotene Carotenoid là nhóm chất màu hòa tan trong chất béo, không tan trong nước, có màu từ vàng nhạt tới đỏ sậm tùy cấu trúc phân tử Khác với cây cỏ, con người không thể tự tổng hợp ra carotenoid mà sử dụng carotenoid từ việc ăn thực vật nhằm bảo vệ bản thân mình Carotenoid giúp chống lại các tác nhân oxy hóa từ bên ngoài Nhiều các nghiên cứu đã chứng minh carotenoid rất có lợi cho sức khỏe con người như giảm nguy cơ ung thư, giảm nguy cơ bệnh tim, giảm nồng độ cholesterol máu, giảm tác hại của ánh nắng mặt trời trên da.

NỘI DUNG TỔNG QUAN VỀ CAROTENOID

1.1 Khái niệm - Định nghĩa

Nhóm carotenoid là một dạng sắc tố hữu cơ có tự nhiên trong thực vật và cácloài sinh vật quang hợp khác như là tảo, một vài loài nấm và một vài loài vi khuẩn.Chúng là những chất màu không độc, tạo màu vàng, da cam, đỏ cho nhiều loại thựcphẩm

Hình 1.1 Thực phẩm giàu Carotenoid

Carotenoid là tên của một nhóm có hợp chất và có công thức cấu tạo tương tự,tác dụng bảo vệ cơ thể tương tự với nhau Carotenoid khá quen thuộc với chúng tanhư là β-caroten hay còn gọi là tiền chất của vitamin A Trong mấy năm gần đâyngười ta còn nói nhiều đến các carotenoid khác như Lycopen, Lutein và Zeaxanthin

1.2 Tính chất:

1.2.1 Tính chất vật lý.

* Trong thực vật, động vật có thể ở dạng tinh thể chất rắn vô định hình

* Nhiệt độ nóng chảy cao: 130 - 220℃

* Carotenoid không tan trong nước mà chúng tan trong dung môi hữu cơ vàchất béo, các dung môi chứa clor và các dung môi không phân cực khác làm cho hoaquả có màu vàng, đỏ, da cam

* Tính hấp thụ ánh sáng: Chuỗi polyene liên hợp đặc trưng cho màu thấy đượccủa carotenoid Dựa vào quang phổ hấp thu của nó, người ta thấy khả năng hấp thụánh sáng phụ thuộc vào nối đôi liên hợp, phụ thuộc vào nhóm C9 mạch thẳng haymạch vòng, cũng như vào nhóm chức gắn trên vòng Ngoài ra trong mỗi dung môihòa tan khác nhau, khả năng hấp thụ ánh sáng tối đa cũng khác nhau cới cùng mộtloại Khả năng hấp thụ ánh sáng mạnh, chỉ cần 1 gam cũng có thể thấy bằng mắtthường

* Carotenoid khi bị oxy hóa tạo hợp chất có mùi thơm như các aldehide không

nó hoặc xetone đóng vai trò tạo hương cho trà

1.3 Phân loại Carotenoid.

● Dựa vào phần cấu tạo ta chia làm 2 loại:

- Loại chỉ chứa C, H như α-carotene, β-carotene, lycopene

- Loại có chứa nhóm chức có mặt O như lutenin, xanthophyll Trong đó β-carotene là loại quan trọng nhất

● Dựa vào chức năng

- Nhóm carotenoid cơ bản: β-carotene

- Nhóm carotenoid chuyển hóa AI-carotene: capxathin, lycopene

1.3.1 Carotene.

* Khái niệm:

» Carotene là chất màu thuộc nhóm carotenoid, trong đó β-carotene là loại quan trọngnhất và tìm thấy được nhiều ở trong rau củ: cà rốt, bí đỏ, đu đủ, xoài và các loại rau cómàu xanh đậm

» Chính màu vàng của β-carotene làm nên cho màu xanh của diệp lục tố đậm hơn ở các loại rau giàu β-carotene

* Phân loại: Có các loại carotene quan trọng là α-carotene, β-carotene, γ-carotene

Hình 1.4 Cấu tạo của các loại carotene

* Tính chất:

- Carotene dễ bị oxi hóa ngoài không khí

- Không tan trong nước chỉ tan trong lipit và các dung môi hữu cơ

Carotene nguyên chất là các tinh thể đen có màu đỏ sáng của đồng và ánh kim loại, dung dịch carotene có màu đỏ cam

Hình 1.5 Trái cây giàu lycopene

* Cấu tạo: Giống như tất cả các carotenoid, lycopene là một hydrocacbon không bão hòa, là một tetraterpene lắp ráp từ 8 đơn vị isopren, hoàn toàn bao gồm cacbon và hydro

Hình 1.6 Cấu tạo Lycopene

* Tính chất:

- Không tan trong nước chỉ tan trong lipid và các dung môi hữu cơ

- Nếu lycopene bị oxy hóa làm cho các liên kết đôi giữa các nguyên tử cacbon sẽ bị phá vỡ, tách các phân tử và loại bỏ các chromophore

* Công dụng:

- Là một chất đóng vai trò trung hòa các chất hóa học gây lão hóa làn da

- Đối với ở thực vật tảo, và các sinh vật quang hợp khác, lycopene là một chất trung gian quan trọng trong việc sinh tổng hợp của nhiều carotenoid

1.3.3 Xanthophyll.

* Khái niệm:

- Xanthophyll là các sắc tố màu vàng sẫm xuất hiện rộng rãi trong tự nhiên và tạo thành một trong hai bộ phận chính của nhóm carotenoid, công thức phân tử chung củaphân tử này là C40H56n ( n từ 1-6)

Hình 1.7 Cấu tạo Xanthophyll

- Xanthophyll ở thực vật bậc cao và tảo luôn đi kèm với carotene ( thường cứ 1 carotene thì có 2 xanthophyll)

Thông thường Xanthophyll là dẫn xuất của carotene, trong đó: Lutenin là dẫn xuất

của α-carotene

Lutein có nhiều trong lá rau xanh: rau chân vịt và cải xoăn

Zeaxanthin là dẫn β-carotene, zeaxanthin lần đầu tiên được chiết ra từ hạt ngô đặc

biêt có nhiều trong lòng đỏ trứng

Hình 1.8 Lòng đỏ trứng gà ( Thực phẩm giàu Xanthophyll)

1.3.4 Capsaicin

* Khái niệm:

» Là một chất được lấy ra từ ớt, chính chất này tạo ra vị cay khi ăn ớt, chiếm 7/8màu của ớt Là dẫn xuất của carotene nhƣng màu mạnh hơn carotenoid khác gấp 10lần trong ớt đỏ nhiều hơn ớt xanh 35 lần

Hình 1.9 Thực phẩm giàu Capsaicin

Công thức phân tử chung: C40H56O3

Hình 1.10 Cấu tạo Capsaicin

* Tính chất: Hòa tan trong cồn và mỡ, không hòa tan được trong môi trường nước

* Công dụng: Diệt vi trùng và để bảo quản thực phẩm giữ cho thực phẩm lâu hơn tránh bị hư hỏng

1.3.5 Astaxanthin.

* Khái niệm:

» Astaxanthin là một sắc tố màu đỏ thuộc nhóm carotenoid, nó được tổng hợp tự nhiên từ cá hồi, vi tảo, nấm men và tôm, đặc biệt astaxanthin được tìm thấy nhiều nhất

ở vi tảo Haematococcus pluvialis và nấm men Xanthophyllomyces dendrorhous

» Astaxanthin nó còn thuộc nhóm lớn hơn được gọi tecpen Astaxanthin cũng là dẫn

xuất của carotene có tên gọi là 3,3’- dihidroxy-4,4-dixeto- β- carotene.

Hình 1.11 Thực phẩm giàu Astaxanthin

Công thức cấu tạo chung: C40H52O4

Hình 1.12 Cấu tạo Astaxanthin

* Tính chất: Hòa tan trong lipid giống như nhiều carotenoid

2 NGUỒN GỐC CỦA CAROTENOID

2.1 Từ thực vật

» Các carotenoid tồn tại ở phần diệp lục của mô xanh, thường bị che lấp bởisắc tố chlorophyll và chỉ khi sắc tố chlorophyll bị mất đi thì màu carotenoid mớihiện ra khi trái cây chín thì màu xanh bị mất dần và hiện ra các màu đỏ, vàng,cam của carotenoid Còn khi carotenoid phân bố ở các mô thường (không cóchlorophyll) thì tạo màu vàng, cam hay đỏ cho quả

Ngày nay với sự phát triển của công nghệ gen, người ta đã phân lập được loàiPhycomyces blakesleanus, Blakesleatripora có khả năng tổng hợp được 10carotene

Dưới tác dụng của tress, áp suất cao, nhiệt độ cao, nồng độ muối, khoáng cao,… các giống tảo Dunadiella và Haemotococcus chuyển từ màu xanh sang màu cam vì một lượng lớn carotenoid được tạo ra ở lục lạp và tích lũy trên thành tế bào hoặc ở dạng những giọt béo: Dunadiella tạo -carotene; còn Haemotococcus tạo astaxanthin

3 NHỮNG BIẾN ĐỔI XẢY RA TRONG QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN VÀ BẢO QUẢN

3.1 Sự biến đổi của Carotenoid trong quá trình chế biến 3.1.1 Sự oxi hóa

3.1.1.1 Sự oxi hóa không do enzyme

● Carotenoid khi tiếp xúc với không khí dần dần bị oxi hóa lại nối đôi tạo thànhcác hợp chất có màu nâu nhƣ hydroperoxide, carbonyl Sản phẩm ở dạng bột sấy khô

dễ bị oxi hóa

● Tỷ lệ carotenoid bị mất đi do oxi hóa không chỉ phụ thuộc vào lượng oxi mà còn phụ thuộc nhiệt độ, ánh sáng Hầu hết carotenoid đều nhạy cảm với ánh sáng mặt trời Carotene khá bền với nhiệt độ, nhưng nếu ở nhiệt độ cao nó lại bị phá hủy gián

tiếp thông qua sự oxi hóa các acid béo chưa no Ví dụ: Sau 3h ở 65°C chỉ có 15% lycopene bị mất đi, ở 100°C là 25%.

● Khi giữ trong các bao bì không thấm nước, trong chân không hay trong khí nito thì sự mất mát rất nhỏ Khi có mặt cả oxi và ánh sáng dường như hàm lượngcaroteniod bị giảm đi Do đó việc tăng nhiệt độ chỉ làm tăng thêm quá trình biến đổinhất là quá trình oxi hóa

3.1.1.2 Sự oxy hóa bởi enzyme

● Trong tế bào, carotenoid ổn định hơn khi tạo thành các phức hợp carotenoid –protein Carotenoid bị tấn công bởi các enzyme oxi hóa chất béo:

 ● Lipoxidase tạo thành các gốc tự do từ acid béo không no sau đó bắt đầu oxihóa các carotenoid

 ● Lipoperoxidase chỉ hoạt động khi có mặt acid béo không no bị oxi hóa bởiLipoxidase

● Sự oxi hóa cùng với chất béo của carotenoid có thể quan sát được qua sự biến đổi màu sản phẩm Sự mất màu được ứng dụng trong chế biến bột mì Sự đổi màu củatiêu từ đỏ sang nâu mặc dù phần lớn do phản ứng Maillard nhưng trước tiên do sự oxi hóa của capsaicin

3.1.2 Sự ảnh hưởng của pH

● Ở pH trung tính và kiềm, nhiệt độ này sẽ phá hủy carotenoid một cách dễ dàng Thông thường thịt và các chế phẩm từ thịt đều có pH thấp do đó có thể bảo vệ được một phần carotenoid không bị mất đi

3.1.3 Sự đồng phân hóa của Carotenoid

● Carotenoid trong tự nhiên ở dạng đồng phân trans ổn định hơn Dạng đồng

● Đồng phân hóa do nhiệt độ là thay đổi xảy ra trong suốt quá trình sản xuất thựcphẩm Ở nhiệt độ cao, sản phẩm dễ bị mất màu, nhiệt độ cao hay thấp ảnh hưởng nhiều hơn là việc cung cấp nhiệt.

3.1.4 Sự nhiễm bẩn của kim loại đối với Carotenoid.

● Một vài ion kim loại có thể xúc tác làm giảm chất lượng của carotenoid khi không có chất béo Ví dụ như Cu làm giảm chất lượng của lycopene 3,5 lần so với tỉ lệ bình thường Cu2+ là chất xúc tác cho việc tạo thành gốc tự do

3.2 Sự biến đổi của Carotenoid trong quá trình bảo quản

● Trong quá trình bảo quản có thể xảy ra sự mất màu hay tổng hợp carotenoid tùy vào loại rau quả và điều kiện bảo quản (nhiệt độ, ánh sáng,…) Sự mất màu củacarotenoid cũng diễn ra trong suốt thời gian lão hóa của cây nhưng chậm hơnchlorophyll Thành phần carotenoid cũng có thể thay đổi trong suốt quá trình lão hóa,hình thành nên các xantophyly ester và epoxyde

● Trong bảo quản lạnh đông, hàm lượng carotenoid khá ổn định, có rất ít hoặckhông có sự biến đổi màu và đồng phân hóa Tuy nhiên oxi và ánh sáng có ảnh hưởngđến sự ổn định của carotenoid trong suốt quá trình lạnh đông Vì vậy trước khi đónggói rau củ quả để bảo quản lạnh đông cần loại bỏ ánh sáng và không khí để giữ màucarotenoid tốt hơn Thông thường người ta vô hoạt enzyme lipoxygenase trước khi bảo quản lạnh đông Ngoài ra, việc mất màu carotenoid còn phụ thuộc nhiều vào chủng loại rau quả có chần hay không chần trước khi làm lạnh

4 ỨNG DỤNG

4.1 Các ứng dụng trong thực phẩm của Carotenoid

● Theo Tổ chức Food Additives and Contaminants Committee (FACC) đã chấpnhận cho sử dụng các chất màu vào thực phẩm và đưa ra danh mục các chất màu được

sử dụng trong thực phẩm Các loại carotenoid và ly trích chứa carotenoid đã được ứng dụng để làm chất tạo màu cho sản phẩm

 ● Các carotenoid được dùng làm chất phụ gia cho nhiều thực phẩm như chất tạomàu cho các thực phẩm và nước uống Năm 1954, β-carotene tổng hợp được đưa vào thị trường đầu tiên bởi Roche Nó cũng được dùng làm màu cho kem, bơ, nước ép tráicây với tính an toàn cao hơn rất nhiều so với các chất màu nhân tạo Đồng thời các carotenoid khác cũng được làm chất phụ gia cho thức ăn gia súc, tạo màu đỏ cho lòng

đỏ trứng gà cũng như trứng các loại gia cầm khác, và tạo màu cho thịt của cá và động vật nuôi

 ● Ngoài ra , một số hợp chất carotenoids như xanthophylls, astaxanthin, Zeaxanthin là sản phẩm công nghiệp được tổng hợp bằng phương pháp hóa học và

đã được bổ sung vào thức ăn vật nuôi Tuy nhiên, gần đây, các sản phẩm tổng hợp hóa

học không được chấp nhận làm chất phụ gia cho thực phẩm và thức ăn vật nuôi do hậu quả không an toàn cho sức khỏe Do đó, khuynh hướng hiện nay là phát triển quá trình tạo các hợp chất carotenoid từ thiên nhiên.

 ● Ứng dụng của β-carotene trong công nghiệp thực phẩm và chăn nuôi gia súc,bột β-carotene theo phương pháp vi sinh được sử dụng để làm chất tạo màu, chấtchống oxy hóa, chất phụ gia trong sản xuất các loại mỳ, mỳ ăn liền, kem, mỹ phẩm,nước uống, thuốc viên nang, viên nén Ngoài ra bột β-carotene tinh khiết, khô nấm sợiB.trispora chứa β-carotene được bổ sung vào thức ăn người và thức ăn cho gia cầm

 ● Chất tạo hương: thường sử dụng vanilla, mùi cam, mùi sầu riêng, dâu, chocolate, cà phê….chúng được trích ly từ thực vật hoặc sản xuất bằng phương pháp tổng hợp Làm phụ gia cho thực phẩm: tạo màu thực phẩm

4.2 Sử dụng Carotenoid trong chế biến thực phẩm

● Carotenoid được sử dụng làm chất màu thực phẩm để tạo màu cho bơ thực vật,kem, các sản phẩm pho mai khác, đồ uống, nước sốt, thịt, bánh kẹo và các sản phẩm bánh mì

» Chiết xuất từ thực vật : Annato là một chiết xuất dầu hoặc dung dịch nước màuvàng từ bột quả cây bụi Raku hoặc Orleans hoặc cây Bixa orellana Các sắc tố chính của annato là bixin(XVIII) và norbixin, cả hai đều tạo ra axit dicacboxylic khi thủy phân Oleoresin từ ớt bột là một chất chiết xuất từ dầu, màu đỏ có chứa khoảng 50 sắc

tố khác nhau Chiết xuất trong nước nghệ tây ( chính xác hơn là từ nhụy hoa Crocus sativus) có chứa crocin (XVII) là thành phần chính của nó Nó được sử dụng để tạo màu cho bánh mì và mỹ phẩm

● Dầu cọ thô bên trong có chứa 0,05 - 0,2% carotenoid với α- và β-carotenes,

theo tỷ lệ 2:3 là thành phần chính, nó được sử dụng đặc biệt như một chất tạo màu cho

bơ thực vật

» Các hợp chất riêng lẻ: β-Carotenes, Canthanxanthin, β-apo8’-carotenal, và

acid cacboxylic etyl este có nguồn gốc từ axit sau tổng hợp để sử dụng để tạo chất màu như chất béo và dầu ăn được Các Carotenoid này kết hợp với các chất hoạt động

bề mặt có sẵn lượng vi nhũ tương làm cho thực phẩm tạo màu bằng với cách che đi tạo nên độ ẩm cao

4.3 Quy trình sản xuất thực phẩm có thêm chất màu Carotenoid

Hình 4.1 Sơ đồ quy trình sản xuất nước ép cà chua

β-carotene ( tổng hợp) được bổ sung vào giai đoạn phối chếTheo TCVN 5660:2010 về Tiêu chuẩn chung đối với phụ gia thực phẩm, hàm lượng

β-carotene ( tổng hợp) được bổ sung vào nước ép cà chua là 100mg/kg.