Luận văn: Cách thức nghiên cứu chất màu họ Anthocyanin doc

Hơn nữa hiểu biết về thành phần sắc tố cũng giúp tađánh giá hiệu quả của các quá trình xử lý sau thu hoạch trong việc giữ được màu sắc, chấtlượng và kéo dài thời gian bảo quản rau quả và

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

BÁO CÁO GVHD: ThS Như Xuân Thiện Chân

MỤC LỤC

A TỔNG QUAN 3

Chương I Sơ lượt về chất màu tự nhiên trong rau quả 3

I Giới thiệu chung 3

II Phân loại 4

B KHÁI QUÁT VỀ MỘT SỐ CHẤT MÀU TỰ NHIÊN TIÊU BIỂU TRONG RAU QUẢ VÀ NHỮNG BIẾN ĐỔI TRONG QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN 6

Chương I Chlorophyll 6

I Đặc điểm 6

II Cấu tạo 8

III Tính chất9 IV Biến đổi của chlorophyll trong quá trình bảo quản và chế biến rau quả 10

V Ứng dụng của chlorophyll trong chế biến thực phẩm .15 Chương II Carotenoid 16

I Đặc điểm 17

II Tính chất 17

III Phân loại carotenoid 18

IV Biến đổi của của carotenoid trong quá trình bảo quản và chế biến rau quả 26

V Hướng ứng dụng chính 30

Chương III Flavonoid 35

I Đặc điểm 35

II Phân loại 37

III Các biến đổi 45

IV Ứng dụng 46

Chương IV Betalain 47

I Khái niệm 47

II Cấu trúc hóa học 48

III Tính chất vật lý 48

IV Các biến đổi trong quá trình bảo quả và chế biến 51

C NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG 52

Chương I phương pháp giữ màu tự nhiên cho rau quả 52

I Giữ màu chlorophyll 52

II Giữ màu đỏ chao sản phẩm đóng hộp 55

III Giữ màu vàng carotenoid 56

Chương II Phương pháp nghiên cứu chất màu 57

I Giới thiệu quy trình tách chiết chất màu chlorophyll 58 II Giới thiệu quy trình và cách thức nghiên cứu chất màu họ Anthocyanin 59

D TÀI LIỆU THAM KHẢO 63

A TỔNG QUAN

Rau quả là thức ăn thiết yếu của con người Rau quả cung cấp cho con ngườinhiều vitamin và muối khoáng Gluxit của rau quả chủ yếu là các thành phần đường dễtiêu hóa, hàm lượng đạm và chất béo trong rau quả không nhiều nhưng nó có vai trò quantrọng trong trao đổi chất và tiêu hóa…Do vậy trong chế độ dinh dưỡng của của con ngườirau quả không thể thiếu và ngày càng quan trọng Màu sắc trong rau quả không chỉ hấpdẫn sự ngon miệng mà nó còn thể hiện sự chứa đựng các vitamin và khoáng chất cầnthiết cung cấp cho cơ thể con người Ví dụ màu vàng của cà rốt, màu đỏ vàng của gấc thểhiện sự chứa đựng nhiều hàm lượng carotennoids, màu xanh của rau quả thể hiện hàmlượng chlorophyll …

Mỗi màu sắc của rau quả là đặc trưng cho một loại quả và chứa một vài chất cóhoạt tính sinh học Tuy nhiên, màu sắc này lại không bền theo thời gian và dễ bị ảnhhưởng bởi những tác động bên ngoài như: nhiệt độ, pH, ánh sáng…như vậy việc tìm hiểutính chất, cũng như các biến đổi, cách khắc phục trong quá trình chế biến là điều cầnthiết

CHƯƠNG I SƠ LƯỢC VỀ CHẤT MÀU TỰ NHIÊN TRONG RAU QUẢ

I Giới thiệu chung

Chất lượng của sản phẩm thực phẩm không những bao hàm giá trị dinh dưỡng màcòn bao gồm cả giá trị cảm quan Màu sắc của sản phẩm thực phẩm là một chỉ số quantrọng của giá trị cảm quan

2: Carotenoid 3: Anthocyanin

Hình 1: sự phân bố của các sắc tố trong tế bào

Màu của rau quả phụ thuộc vào các hợp chất chứa màu Các hợp chất màu đó cóthể chia ra 4 nhóm chính là:

- Chlorophylls: diệp lục hay chất màu xanh lá

- Carotenoids: có trong lục lạp, cho quả và rau màu vàng, cam và màu đỏ

- Flavonoids: có trong không bào, có màu đỏ, xanh, vàng

- Betalains: có trong không bào tạo sắc tố màu vàng đỏ

Nhiệm vụ chính của những sắc tố này là lôi cuốn côn trùng và động vật mang hạtgiống từ nơi này đến nơi khác Đối với con người màu sắc trái cây là tiêu chuẩn đầu tiên

để đánh giá chất lượng trái cây Vì thế, hiểu biết về các tính chất hóa sinh và sinh lý củacác quá trình sinh tổng hợp và dị hóa của các sắc tố là nền tảng để ta hiểu về cơ chế tạomàu của các sắc tố trong rau trái Hơn nữa hiểu biết về thành phần sắc tố cũng giúp tađánh giá hiệu quả của các quá trình xử lý sau thu hoạch trong việc giữ được màu sắc, chấtlượng và kéo dài thời gian bảo quản rau quả và các sản phẩm từ rau quả

II Phân loại.

Các chất màu tự nhiên trong nguyên liệu thực vật có thể chia thành nhiều nhómdựa trên công thức hóa học, thông thường các chất màu được chia thành 4 nhóm lớn baogồm:

- Phẩm màu là dẫn xuất của isoprene: Carotenoid, Xanthophylls, Lycopen…

- Phẩm màu là dẫn xuất của tetrapyrrole: Chlorophyll, Porphyrin, Heme…

- Phẩm màu là dẫn xuất của benzopyran: các chất màu thuộc họ Flavonoid

- Phẩm màu là dẫn xuất của các hợp chất khác: Betalain, Phenalone

Tuy nhiên hiện nay các nhà nghiên cứu, các nhà quản lý vẫn chưa thống nhất trongviệc lập ra một hệ thống phân loại chất màu do tính phức tạp và chồng chéo của nó.Trong thực vật nói chung, chất tạo màu chủ yếu thuộc 3 họ lớn là họ chlorophyll tạo màuxanh lá cây, họ màu carotenoid cho màu vàng đến đỏ tan trong dầu và họ flavonoid chophổ màu rộng từ vàng đỏ đến tím và tan tốt trong nước

Bảng 1 Sự phân bố của các sắc tố trong rau trái

Rễ

Cây củ cải Đỏ, trắng hoặc xanh là cây bền

ngoài, màu trắng bên trong Anthocyanin, flavonoidCây bà la môn

lang ngọt

Màu tím đỏ bên ngoài, màu trắng bên trong

Carotenoid, anthocyaninThân Cây măng tây Màu trắng và màu xanh lá cây Chlorophyll

Củ khoai tây Đỏ, vàng, trắng, xanh là cây, màu

tía Chlorophyll, anthocyanin,

flavonoid

flvonoidTỏi

ChlorophyllChlorophyllChlorophyllChlorophyllChlorophyllChlorophyll

Trái Đậu Hà Lan

Đậu xanh

Xanh lá câyXanh lá cây

ChlorophyllChlorophyllTrái bí ngô Trắng, vàng, cam, xanh lá cây Carotenoid,

Chlorophyll

anthocyanin

chlorophyll

B KHÁI QUÁT VỀ MỘT SỐ CHẤT MÀU TỰ NHIÊN TIÊU BIỂU TRONG RAU QUẢ VÀ NHỮNG BIẾN ĐỔI TRONG QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN.

CHƯƠNG I CHLOROPHYLL

I Đặc điểm

 Chlorophyll là một sắc tố màu lục ở thực vật, tồn tại khắp nơi trong các bộphận ăn được của rau quả: rễ, thân, lá, hoa, quả, hạt và chồi

Hình 2: Các rau trái có chứa chlorophyll

 Chlorophyll tồn tại trong lục lạp, xúc tác cho phản ứng quang hóa sinh tổng hợpglucose từ CO2 và H2O

Hình 3: Sắc tố chlorophyll trong tế bào

 Ở thực vật, Chlorophyll thường có khả năng che khuất các màu khác khiến cho

lá cây có màu xanh đặc trưng Có vài trường hợp chlorophyll bị che bởi cácmàu khác Nhưng trong quá trình quả chín hoặc lá già thì màu xanh củachlorophyll bị mất đi, thay thế bằng màu của các chất khác

II Cấu tạo

Hình 4: Cấu trúc và sự phân bố sắc tố chlorophyll trong lục lạp

 Chlorophyll là hợp chất của porphyrin gồm 4 vòng pyrol Các vòng này phối trívới ion Mg2+ Tại pyrol thứ 4, acid propionic liên kết với vòng pyrol và liên kếtester với phân tử rượu phytol Cấu tạo này giống với cấu tạo nhómhemichromes của hồng cầu nhưng khác ở nguyên tử trung tâm củahemichromes là Fe Như vậy nguyên tử kim loại trung tâm có vai trò quyết địnhtrong sự tạo màu của hợp chất

 Trong các loại cây thì tỉ lệ chlorophyll a và chlorophyll b biến đổi trong khoảng

từ 1 đến 3, tùy thuộc vào nhiếu yếu tố: loại cây và môi trường Những cây tiếpxúc nhiều với ánh nắng mặt trời thì các tỷ số chlorophyll a/chlorophyll b caohơn những cây ít tiếp xúc với ánh nắng mặt trời

 Trong thành phần của cây chlorophyll có tổ chức đặc biệt, phân tán trongnguyên sinh chất gọi là lục lạp hoặc hạt diệp lục Hạt diệp dục có 2 lớp màngthylakoid, trên 2 màng này là chlorophyll liên kết với protein

màu chlorophyll màu pheophytin

 Trong môi trường kiềm acid và muối acid của dịch bào bị trung hòa và môi trườngkiềm làm cho chlorophyll bị xà phòng hóa tạo rượu phytol, methanol và acidchlorophllinic Các acid cũng như mmuoois của chúng điều cho sản phẩm màuxanh đậm

 Chlorophyll a + kiềm à Chlorophyllin + CH3OH + rượu phytol

 Chlorophyll b + kiềm à Chlorophyllite + CH3OH + rượu phytol

Trong một số cây còn có enzyme chlorophyllase cũng có thể thủy phân được một

số liên kết ester để giải phóng phytol và methanol Các enzyme này thường đượcđịnh vị trong các sắc lạp, khá bền với nhiệt và chỉ được hoạt hóa trong thời gianchín

 Chlorophyll cũng có thể bị oxy hóa do:

 Oxy và ánh sáng (quang oxy hóa)

 Tiếp xúc với các lipid bị oxy hóa

 Tác dụng của enzyme lipoxydase

Các quá trình oxi hóa này có thể xảy ra trong rau khi bảo quản ở đô ẩm tương đốidưới 30% Còn ở độ ẩm không khí cao hơn thì chlorophyll lại bị biến thànhpheophytin

 Dưới tác dụng của Fe, Sn, Al, Cu thì Mg trong chlorophyll sẽ bị thay thế và sẽ chocác màu sau:

 Fe: cho màu nâu

 Sn và Al: cho màu xám

 Cu: cho màu xanh sáng

Rau muống xanh Rau muống xào có đồng

IV Những biến đổi của chlorophyll trong quá trình bảo quản và chế biến rau

quả

1 Trong quá trình bảo quản

Rau quả giảm hay mất màu xanh là dấu hiệu của sự lão hóa sau khi thu hoạch Tùythuộc vào sự biến đổi của chlorophyll mà màu của lá có thể chuyển từ xanh sang

đỏ hay nâu Các yếu tố của môi trường có thể kiềm hảm hoặc thúc đẩy quá trìnhnày

Các yếu tố ảnh hưởng đến sự thay đổi chlorophyll trong quá trình bảo quản:

 Loài thực vật :

• Ở cải xong thỉ sự giảm hàm lượng chlorophyll nhanh hơn ở ngò tây

• Qủa có đỉnh hô hấp thì sự phá hủy chlorophyll trong quá trình chín diễn ranhanh hơn quả không có đỉnh hô hấp

Hình 5: Hàm lượng chlorophyll ở cải xoong giảm nhanh hơn ngò tây

 Enzyme: Trong quá trình chín, các enzyme chlorophyllase, Mg-dechetase

được hoạt hóa và thực hiện các phản ứng làm biến đổi màu sắc củachlorophyll Ngoài ra sự mất màu của chlorophyll còn diễn ra song song vớiquá trình oxi hóa được xúc tác bởi các enzyme lipoxygenase, peroxydase,oxygenase Quá trình oxi hóa lipid bắt đầu bằng sự tích tụ các acid béo củamàng tế bào trong suốt quá trình chín Các acid béo tự do có thể bị oxi hóa bởilipoxygenase tạo thành hydroperoxide sau đó hydroperoxide tiếp tục phản ứngvới các thành phần khác, đặc biệt là oxi hóa chlorophyll thành các hợp chấtkhông màu

 Ethylene: Ethylene có khả năng thúc đẩy nhanh quá trình chín, do đó nó cũng

đẩy nhanh tốc độ mất màu Chlorophyll ở rau quả

Xoài xanh Xoài chín

Hình 6: sự biến đổi màu sắc của xoài trong quá trình bảo quản và chế biến

Khi chín màu chlorophyll bị mất đi và màu vàng β-caroten sẽ xuất hiện

 Nồng độ CO2: Nồng độ CO2 cao có thể cản trở việc giảm hàm lượngchlorophyll Đồng thời nếu nồng độ CO2 cao còn có khả năng ức chế tác dụngcủa ethylen

 Bảo quản lạnh:

• Làm lạnh là phương pháp hiệu quả để duy trì chất lượng rau quả trong thờigian bảo quản lâu dài Rau quả thường được chần trước khi bảo quản lạnhnhằm vô hoạt các enzymme làm mất màu và hương vị tuy nhiên một vàiloại rau quả có thể làm lạnh thô như tỏi tây và cà rốt

• Trong quá trình bảo quản rau quả lạnh kéo dài thì hàm lượng chlorophyllgiảm còn hàm lượng chlorophyllide, pheophytin và pheophobide tăng.Nguyên nhân là do hoạt động của các enzyme chlorophyllase vàperoxydase

• Sự nhạt màu phụ thuộc vào nhiệt độ bảo quản, loại rau quả, thời gian làmlạnh

Bông cải tươi Bông cải lạnh đông

Hình 7: sự biến đổi màu sắc của bong cải trong quá trình bảo quản

2 Trong quá trình chế biến

a Biến đổi trong rau quả fresh-cup

 Sau quá trình chế biến tối thiểu như cắt gọt thì tế bào rau quả bị phá vở lớpmàng bảo vệ làm cho các thành phần trong rau quả tiếp xúc với các tácnhân oxy, ánh sáng, vi sinh vật…gây biến đổi chất lượng và thay đổi cảmquan màu sắc, trạng thái

 Chlorophyll rất nhạy cảm với ánh sáng, dưới tác dụng của ánh sángchlorophyll bị phân hủy tạo hợp chất đơn giản không màu Đồng thời dướitác dụng của oxy sẽ gây ra phản ứng quang oxy hóa phá hủy chlorophyll

 Dưới tác động của ánh sáng và enzyme lipoxygenase, chất béo bị oxy hóatạo các gốc tự do, các gốc tự do này sẽ oxy hóa làm mất màu chlorophyll

Ánh sáng, O 2 , lipoxylgenase

Chlorophyll Chlorophyll breakdown

b Biến đổi trong rau quả xử lý nhiệt

 Chần

 Rau quả có thể mất màu trong quá trình bảo quản lạnh là do hoạt tính củacác enzyme chlorophyllase và peroxydase Ngoài ra dưới tác dụng củaenzyme lipoxygenase sẽ hình thành gốc hydroperoxy tự do làm mất màuchlorophyll

 Khi chần sẽ giúp vô hoạt các enzyme này làm màu chlorophyll ít bị biếnđổi

 Khi chần quá mức sẽ tạo ra những màu không mong muốn cho sản phẩm vìkhi đó rau quả bị phyeophytin hóa hoàn toàn, hình thành phyropheophytin

và phá hủy lục lạp

 Quá trình nấu

Tùy thuộc vào quá trình gia nhiệt mà sự biến đổi màu chlorophyll của rau quảkhác nhau

Quá trình nấu đậu Hà Lan trong nước khoảng 3 phút thì không có ảnh hưởng đáng

kể lên tổng hàm lượng chlorphyll và pheophytin.

• Ví dụ: Trong rau ngò sấy khô ở nhiệt độ 80-90oC, 3-7% chlorophyll chuyểnthành pheophytin

c Biến đổi trong rau quả muối và lên men

• Muối và lên men rau quả là sự bảo quản bằng cách sử dụng acid Acidthường được thêm vào trong quá trình muối còn quá trình lên men thì tựsinh ra acid

• Trong môi trường acid và dưới tác động của enzyme cholorophyllasechlorophyll biến đổi thành pheophytin và chlorophyllide biến đổi thànhpheophorbide

Hình 8: Rau xanh trước và sau quá trình lên men

V Ứng dụng của chlorophyll trong chế biến thực phẩm

1 Chlorophyll

Phần lớn chlorophyll được sử dụng trong ngành thực phẩm, tạo màu cho các sản phẩm sữa, dầu ăn, súp, chewing gum, các sản phẩm mứt và sản phẩm đóng hộp chủ yếu được bổ sung dựa trên hàm lượng chất béo có trong thực phẩm

 Dùng cho mứt, nước sốt

Rượu Absinthe được sản xuất từ tinh dầu cỏ

 Dung tạo màu cho bánh kẹo, rượu

Chương II CAROTENOID

Ca

Hình2.1 : Các loại thực phẩm có chứa carotenoid

I Đặc điểm

Carotenoid là sắc tố được phân bố rộng rãi trong tự nhiên sau chlorophyll Hàmlượng carotenoid trong lá xanh chiếm khoảng 0.07-0.2% chất khô, trong trường hợp hữuhạn người ta thấy nồng độ carotenoid rất cao Người ta ước tính lượng carotenoid đượctạo thành trong tự nhiên hằng năm là 108 tấn ( theo weedon 1971)

Trong trái cây và phấn hoa, vai trò của carotenoid là thu hút động vật đảm bảo sựphân tán hạt giống và phấn hoa (theo Bartley và Scolnik), Ngoài ra, carotenoid còn tácdụng bảo vệ chlorophyll và cơ quan quang hợp

Trong cây, carotenoid tồn tại dạng plastid, cụ thể là nằm trong lục lạp liên kết lớpchlorohyll và trong sắc lạp ( theo Goodwin và Britton 1988) Trong lục lạp, carotenoidtồn tại dạng phức chlorophyll-carotenoid-protein nằm trong màng thylakoid Tại đây,carotenoid đóng vai trò thu nhận ánh sáng, nhờ vào phổ hấp thụ ánh sáng của carotenoid

mà chúng có thể hấp thụ được các photon mà chlorophyll không hấp thụ được

II Tính chất

1 Tính chất vật lý

 Kết tinh ở dạng tinh thể, hình kim, hình khối lăng trụ, đa diện, dạng lá hình thoi

 Nhiệt độ nóng chảy cao: 130- 2200C

 Hòa tan trong chất béo,các dung môi chứa clor và các dung môi không phân cực kháclàm cho hoa quả có màu da cam, màu vàng và màu đỏ

 Tính hấp thụ ánh sáng : chuỗi polyene liên hợp đặc trưng cho màu thấy được củacaroteinoid Dựa vào quang phổ hấp thu của nó, người ta thấy khả năng hấp thụ ánh sángphụ thuộc vào nối đôi liên hợp, phụ thuộc vào nhóm C9 mạch thẳng hay mạch vòng,cũng như vào nhóm chức gắn trên vòng Ngoài ra trong mỗi dung môi hoà tan khác nhau,khả năng hấp thụ ánh sáng tối đa cũng khác nhau với cùng 1 loại Khả năng hấp thụ ánhsáng mạnh, chỉ cần 1 gam cũng có thể thấy bằng mắt thường

Hình 2.2 : Màu sắc của carot trước và sau khi chế biến

2 Tính chất hóa học

 Không hòa tan trong nước, rất nhạy đối với axit và chất oxi hóa, bền vững với kiềm.

Do có hệ thống nối đôi liên hợp nên nó dễ bị oxi hóa mất màu hoặc đồng phân hóa, hydrohóa tạo màu khác

 Các tác nhân ảnh hưởng đến độ bền màu: nhiệt độ, ánh sáng, phản ứng oxi hóa trựctiếp, tác dụng của ion kim loại, enzym, nước

 Dễ bị oxi hóa trong không khí => cần bảo quản trong khí trơ, chân không Ở nhiệt độthấp nên bao kín tránh ánh sáng mặt trời

 Carotenoid khi bị oxy hoá tạo hợp chất có mùi thơm như các aldehide không no hoặcketone đóng vai trò tạo hương thơm cho trà

3 Hoạt tính sinh học và vai trò

Catotenoid là tiền Vitamin A

 Carotenoid là chất chống oxy hóa tự nhiên có khả năng bắt giữ oxy đơn phân

tử 1O2 (oxy singlet)

 Có chức năng bảo vệ mắt:

+ Lutein và zeaxanthin hấp phụ những phổ ánh sáng có năng lượng cao và cóhại nhất của ánh sáng mặt trời, kìm hãm việc hoạt hóa các gốc tự do, ngăn chặnphản ứng kích hoạt bởi ánh sáng

+ Carotene bảo vệ thị giác, tăng cường sức khoẻ và sức đề kháng cho cơ thể,chống thoái hóa hoàng điểm ở người cao tuổi

III Phân loại carotenoid.

Có 2 cách để phân loại carotenoid Dựa vào nguyên tố tạo thành chia carotenoidthành 2 loại:

- Loại chỉ chứa C, H như α, β_carotene, lycopen

- Loại có chứa nhóm chức có mặt O như lutein, xanthophyll

Còn nếu dựa vào 6 C ở 2 đầu phân tử ta có các nhóm carotenoid không chứa vòng,chứa 1 vòng và chứa 2 vòng

1 Carotene

Bí

xoài Hình 2.2 : một số rau trái giàu carotene

 Carotene là chất màu thuộc nhóm màu carotenoid, trong đó β-carotene là loạiquantrọng nhất và tìm thấy được nhiều trong rau củ

 β-carotenecó màu vàng, có nhiều trong cà rốt, các trái cây có màu vàng và các lọai raumàu xanh đậm Chính màu vàng của β-carotene làm nền cho màu xanh của diệp lục tố đậm hơn ởcác lọai rau giàu β-carotene

Hình 2.3: một số thực phẩm giàu β_carotene

a Cấu tạo và phân loại:

- Carotene (C40H56) là một loại hidratcacbon chưa bão hòa, gồm 18 nguyên tửcacbon hình thành một hệ thống các liên kết đơn, đôi xen kẽ, có 4 nhóm CH3 mạchnhánh

- Các loại carotene quan trọng là α-carotene,β-carotene và γ-carotene

Trong cấu trúc hóa học của hợp chất beta-carotene có 11 liên kết đôi xen kẽ vớicác liênkết đơn tạo thànhchromophore làm carotene có màu đỏ hoặc cam.

b Tính chất hóa học và vật lý:

- Carotene dễ bị oxi hóa ngoài không khí

- Không tan trong nước, chỉ tan trong lipit và cácdung môi hữu cơ

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

c Tác dụng

- β-carotene là chất chống oxy hóa mạnh, ngăn chặn tế bào ung thư, chống sự hìnhthành của các cục máu đông trong thành mạch máu

- Khi được hấp thu vào cơ thể, β-caroten chuyển hóa thành vitamin A giúp bảo

vệ niêm mạc mắt,tăng cường miễn dịch cơ thể

- Trong các thử nghiệm cho rằng 30mg β-carotene mỗi ngày làm tăng tỷ lệ ung thưphổi và ung thư tuyến tiền liệt ở người hút thuốc và những người có tiền sử tiếp xúcvới chất gây nghiện

2 Lycopene

Hình 2.4 : Một số rau trái giàu lycopen Lycopene là một carotene màu đỏ tươi, được tìm thấy trong cà chua, các loại quả màu

đỏ khác như cà rốt đỏ, dưa hấu và đu đủ (nhưng không có trong dâu tây)

 Cấu tạo

Giống như tất cả các carotenoid, lycopene là một hydrocarbon không bão hòa đa (mộtanken không thế), là một tetraterpene lắp ráp từ tám đơn vị isoprene, hoàn toàn bao gồmcacbon và hydro.

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

- Ở thực vật, tảo, và các sinh vật quang hợp khác, lycopene là một chất trung gianquan trọng trong việc sinh tổng hợp của nhiều carotenoid

α Zeaxantin là dẫn xuất β-caroten,zeaxantin lần đầu tiên được chiết ra từ hạt ngô.

Hình 2.6: Sắc tố Zeaxanthin có nhiều trong ngô

4 Capxantin

CTCT : C40H58O3( 3, 3’ –dihydroxy–β,κ –carotene-6’ -one)

Là chất màu vàng có trong ớt Chiếm7/8 tất cả màu của ớt

Là dẫn xuất của carotene nhưng màu mạnh hơn carotenoid khác 10lần

Trong ớt đỏ có nhiều hơn ớt xanh 35 lần

``

Hình 2.7 : ớt

5 Birxin

Birxin là một tapocarotenoid được tìm thấy trong Annatto, một loại thực phẩm màu

tự nhiên lấy từ hạt của cây achiote (Bixa nhuộm) Annatto hạt sắc tố chứa khoảng 5%,trong đó bao gồm bixin 70-80%

HÌNH : quả và hạt Bixa orellana

6 Astarxantin

Astarxantin là một carotenoid Nó thuộc về một nhóm lớn hơn được gọi là tecpen Nóđược phân loại như là một hoàng thể tố,có nghĩa là "sắc tố vàng" Astarxantin cũng làdẫn xuất của carotene và có tên gọi là 3,3`-dihidroxy-4,4-dixeto–β-carotene

7 Criptoxantin

Criptoxantin có công thức là: C40H56O (3 hoặc 4-hydroxy β-carotene) Criptoxanthin,còn được gọi là hoàng thể tố hay beta criptoxantin, là một tiền vitamin được tìm thấytrong nhiều loại thực phẩm

Nó được chuyển đổi trong cơ thể thành retinol,đó là một hình thức hoạt động của vitamin A

Hình2.8: Các loaị trái cây chứa Criptoxantin

IV Biến đổi của carotenoid trong quá trình bảo quản và chế biến.

1 Trong bảo quản.

Trong qúa trình bào quản có thể xảy ra sự mất màu hay tổng hợp carotenoid tùyvào loại rau quả và điều kiện bảo quản ( nhiệt độ, ánh sáng )

Sự mất màu của carotenoid cũng diễn ra trong suốt thời gian lão hóa của câynhưng chậm hơn chlorophyll Thành phần carotenoid cũng có thể thay đổi trong suốtquá trình lão hóa, hình thành nên các xantoophyly ester và epoxyde.( Biswal, 1995)

 Ví dụ về sự giảm hàm lượng carotenoid

Ớt bắp và Ớt ngọt nhiệt độ càng cao carotenoid trong nguyên liệu càng bị phá hủynhanh

Ớt ngọt bảo quản trong 9 ngày ở 700C hàm lượng carotenoid mất 20%, còn khibảo quản ở 150C là 60%, 170C là 80%

Hình 2.9 : sự thay đổi màu của cà chua ở nhiệt độ bảo quản khác nhau

Ví dụ về sự ảnh hưởng của ánh sáng đến sự ổn định cùa các hợp chât carotenoid:

Ở cà rốt, carotene và lutein rất ổn định trong 8 ngày bảo quản ở 4oC trong tối lẫndưới ánh sáng Tuy nhiên trong rau bina hàm lượng violaxanthin và lutein giảm lần lượt60% và 20% trong 8 ngày bảo quản trong điều kiện ánh sáng ( Kopas- Lane vàWarthesen, 1995)

 Trong bảo quản lạnh đông

Hàm lượng carotenoid trong quá trình lạnh động khá ổn dịnh có rất ít hoặc không

có sự giảm màu và đồng phân hóa trong cà rốt, khoai lang, bắp

VD: Làm lạnh và bảo quản khoai lang ở - 170C trong 6 tháng không có sự thay đổinhiều trong hàm lượng và màu sắc của từng đồng phân carotene

Tuy nhiên oxy và ánh sáng có thể ảnh hưởng đến sự ổn định của carotenoid trongsuốt quá trình bảo quản lạnh đông Vì vậy đóng gói rau qu3 thích hợp trước khi bảo quảnlạnh đông có thể laoị bỏ ánh sáng và oxi sẽ giúp giữ màu carotenoid tốt hơn Thôngthường người ta sẽ chằn trước khi bảo quản lạnh đông để vô hoạt emzim lipoxygenase

Việc mất màu carotenoid phụ thuộc nhiều vào chủng loại rau quả, có chần haykhông chần trước khi làm lạnh

Ví dụ: trong bảo quản lạnh đông cà rốt

- Có chần: bảo quản trong 12 tháng trong -200C hàm lượng carotene giảm rất ít

- Không chần: hàm lượng carotene giảm đáng kể

Trong cà chua hàm lượng carotenoid giảm liên tục, làm màu đỏ nhạt dần trong thời gianbảo quản 24 tháng ở - 200C và 250C

2 Trong chế biến.

a Biến đổi trong sản phẩm Fresh-cut

Caratenoid là hợp chất nhạy cảm với ánh sáng,Dưới tác động của ánh sáng có thể xảy

ra các biến đổi sau:

 Xảy ra sự quang oxy hóa:

Cà chua trên

cây

Ánh sáng tác động lêncác chất nhạy cảm, oxy hóa các chất này tạo oxy nguyên tử,sau đó oxy nguyên tử sẽ oxy hóa nối đôi trong phân tử carotenoid tạo chất không màu.

 Phản ứng oxy hóa do tác động của enzyme lipoxygenase:

Sự oxy hóa do hoat động của hệ thống enzyme có tron rau quả.trong đó vai tròquan trọng nhất là enzyme lypoxygenase, chúng tác động lên liên kết nối đôi của lipid tạogốc tự do và peroxyde ( khi có mặt oxy), các hợp chất này tiếp tưc oxy hóa carotenoidhoặc các enzyme sẽ oxy hóa trực tiếp hệ thống nối đôi liên hợp tạo ra các sản phẩmkhông màu

 Phản ứng quang đồng phân hóa:

Trans-carotenoid (màu đậm) cis-carotenoid (màu nhạt)

VD: cà chua trên cây mà chịu nhiều ánh sáng và nhiệt độ không khí cao thì quả sẽ khôngđẹp như khi trồng trong điều kiện ôn hòa

b Biến đổi của carotenoid trong xử lý nhiệt:

Ảnh hưởng của xử lý nhiệt đến sự mất màu hay đồng phân hóa của carotenoid trong cácloại rau quả màu vàng, cam, đỏ tùy vào từng chủng loại, thành phần carotenoid, phươngpháp gia nhiệt và điều kiện chế biến Thời gian, nhiệt độ và sự có mặt của oxy cũng ảnhhưởng đến sự bền màu

 Qúa trình chế biến nước ép quả:

Nước ép từ carot hay cà chua ,màu đỏ và sự ổn định thành phần carotenoid phụthuộc đều kiện chế biến

Những phương pháp nhiệt khác nhau sẽ cho màu khác nhau từ cam đến vàng Màutrong nước ép carot tương quan với hàm lượng carotenoid và sự hình thành đồng phâncis Cường độ màu giảm khi đồng phân cis được hình thành Trong nước ép cà chua,1% của lycopene bị mất đ trong 7 phút gia nhiệt ở 90oC Mất 17% nấu gia nhiết 130oC

 Quá trình chần và nấu:

Quá trình gia nhiệt làm phá hủy lục lap,caroten e có thể hoa tan trong chất béodẫnđến sự đổi màu, Ảnh hưởng của nhiệt độ lên carotee rất phức tạp có thể tăng, giảm hayduy trì

Khi gia nhiệt nhẹ dưới 100oC trong thời gian ngắn( chần) có thể tăng hàm lượngcarotenoid trong 1 đơn vị khối lượng là do các chất tăng nồng độ khi tế bào bị phá hủy,lượng ẩm bị mất đi, những chất hòa tan và sự vô hoạt các enzyme oxy hóa carotene

Gia nhiệt mạnh có thể làm giảm lược carotenoid do phản ứng đồng phân hóa cóthể xảy tùy vào nhiệt độ và thời gian gia nhiệt

VD: Cà chua bị mất 10% hàm lượng lycopene khi phơi khô ở 110oC, nhưng ở 80oC thìhàm lượng này không đổi

Đậu Hà Lan, hàm lượng lutein tăng 38%, ham lượng carotene tăng 23% và tổng hàmlượng carotenoid tăng 26% khi gia nhiệt trong nước 3 phút

Màu sắc và hàm lượg carotenoid khác nhau tùy vào phương pháp chế biến

VD: Sự có mặt của oxy trong khi chần có thể làm giảm hàm lượng carotenoid cầngiảm oxy hòa tan trong chế biến

Không có sự thay đổi màu của carot trong nước trong 2 phút ở 88oC hay gia nhiệtcao troong thời gian ngắn

 Sấy ở nhiệt độ cao

Thông thường tách nước làm cho màu sản phẩm giảm dần và đồng phân hóacarotenoid, đặc biệt là rau nếu rau quả khô không được bảo vệ bởi áng sáng, khôngkhí

Việc làm mất màu của rau quả khô sẽ diễn ra nhanh hơn khi nhiệt độ cao

VD: Trong cà chua, hàm lượng lycopene mất nhiều nhất là 4% khi bị sấy khô trong

đó 17% là đồng phân cis Điều này chỉ ra rằng sự đồng phân hóa và sự oxy hóa xảy rađồng thời Tuy nhiên mẫu được sấy trong điề kiện chân không thì hàm lượngcarotenoid bị tổn thất thấp nhất là 2% Sự khác nhau này có thể là do hàm lượngđường tồn tại trên bề mặt trong thời gian thẩm thấu đã ngăn cản sự xâm nhập của oxygây oxy hóa lycopen

Sự mất màu carotenoid trong carot sấy khô tỳ thuộc vào nhiệt độ thời gian baỏquản Hàm lượng trans, α, β-carotenoevà tất cả đồng phân trans-lutein sẽ giản dần khithời gian và nhiệt độ bảo quản lâu và đồng phân cis tăng lên

hình2.10 : sự biến đổi của carot trong chế biến

c Đóng hộp:

Việc xử lý nhiệt ở 115oC và 121oC sẻ phá hủy các màu của carotenoidtrong nước cà rốt ép, cà rốt đóng hộp Trong quá trình bảo quản nếu nhiệt độ tăngdần thì hàm lượng carotene giảm vì nó thúc đẩy các phản ứng oxi hhóa và đồngphân hóa

Khi điều kiện bảo quản là 115oC trong 30 phút thì đồng phân của cis α, carotene tăng, còn khoảng 35% đồng phân của trans α,β-carotene giảm đi

β-Khi đóng họp trong điều kiên chân không, sự oxi hóa sẽ bị ngăn chặn do osi đãđược loại trừ trong quá trình đóng hộp

V Hướng ứng dụng chính.

 Beta_Carotenoid.

Nguồn Carotenoid chủ yếu là trong dịch chiết xuất từ cà rốt và từ tinh dầu hạtcọ.Những hợp chất này tan được trong dầu và tạo màu vàng cho thực phẩm, chúngđược ứng dụng trong các sản phẩm như sữa, bánh cake, súp và mứt kẹo

 Dùng tạo màu cho, Bánh kẹo

Hình 2.11 : Runebergin torttu Hình 2.12 : Hộp bánh cao cấp dạ nguyệt đoàn viên

Hình 2.13 Kẹo vimto orange lollies và Kẹo jazzies

 Dùng cho bia, nước quả

Hình 2.14 : Nước Cam và VK vodka orange

 Dùng cho kem

Hình 2.15 : Kem Blinklys