Khảo sát ảnh hưởng của điều kiện bảo quản và hệ dung môi đến hiệu suất trích ly carotenoids từ vỏ tôm sú

Luận văn tốt nghiệp khóa 29-2008 Trường Đại học Cân Thơ 2 Thành phần hóa học của vỏ tôm sdy khô tính theo căn bản khô 3 3 Khả năng dập tắt oxy tự do của các loại carotenoids khác nhau 9

Trang 1

TRUONG DAI HOC CAN THO KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

TRAN HA DIEM

KHAO SAT ANH HUONG CUA DIEU KIEN BAO QUAN VA

HE DUNG MOI DEN HIEU SUAT TRICH LY

CAROTENOIDS TU VO TOM SU

LUAN VAN TOT NGHIEP KY SU’

Chuyén nganh: CONG NGHE THU'C PHAM

Giáo viên hướng dẫn

'Ths PHAN THỊ THANH QUÉ

> Oimswan|_ Cân Thơ, 06/2008 Ế

Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp&SHUD Trang i

Trang 2

Luận văn tốt nghiệp khóa 29-2008 Trường Đại học Cân Thơ

Luận văn tốt nghiệp kèm theo sau đây, với đề tựa là “KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG

CUA DIEU KIEN BAO QUAN VA LOAI DUNG MOI DEN HIEU SUAT TRICH

LY CAROTENOIDS TU VO TÔM”, do sinh viên TRẦN HÀ DIỄM thực hiện và

báo cáo, và đã được Hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp thông qua

Giáo viên hướng dẫn

PHAN THỊ THANH QUE

Cần Thơ, ngày tháng năm 2008

Chủ Tịch Hội Đồng

Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp&SHUD Trang ii

Trang 3

LỜI CÁM TẠ

Chân thành cám ơn

Cô Phan Thị Thanh Quế, người trực tiếp hướng dẫn đề tài, đã tận tình hướng dẫn,

góp ý, cung cấp những tài liệu cần thiết và truyền đạt những kiến thức quý báu giúp

tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp

Tất cả các thầy cô Bộ Môn Công Nghệ Thực Phẩm - Trường Đại Học Cần Thơ đã giảng dạy và truyền dat cho tôi những kiến thức và kinh nghiệm bổ ích để hoàn thành

đề tài luận văn cũng như trang bị cho tôi những kinh nghiệm để bước vào đời Tập thể cán bộ phòng thí nghiệm của Bộ môn Công nghệ thực phẩm đã tạo điều kiện

thuận lợi cho tôi hoàn thành đề tài nghiên cứu của mình

Tập thể lớp Công nghệ thực phẩm khóa 29 đã giúp đỡ, góp ý chân thành giúp bài

luận văn của tôi được hoàn thiện hơn

Trang 4

MỤC LỤC

Trang

0 1

ion 0 ii

LOD CAM tao 4D iii

01/1 ::-11Ó iv

Danh sách bang Danh sách hình D58 ix

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 2 5© S£2EE£2EE££E++EE£EEeExzrxzrxrrxrcrx 1 1.1 Đặt vấn đề «set xE T311 T1E1111 1111111111111 11111111111 1 1.2 Mục tiêu nghiên CỨU - + + + + SE nh ng ng ri 2 CHƯƠNG 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1 Nguồn nguyên liệu 2-5 ©22+++xt2EEtEEEEEEerExerkrsrxerkrrrrerrrrrrree 3 2.2 Thành phần hóa học của vỏ tôm . -2 ¿ + +s++s+zzx++zxzzeee 3 2.3 Giới thiệu về chất màu + + + k+E £EE+EE+E£EEEeEEEEEEEEEEEEErkererkerkre 4 2.3.1 Khái niệm về chất màầu 2 - 2 °+k E+EeEE+EeEE+EEEEEEEEEEEEerrkerxre 4 2.3.2 Các chất màu có trong thủy sản -¿-sc©+cx+czxcxeerxesree 4 2.4 Giới thiệu về Carotenoids - Astaxanthin

2.4.1 Carotenoids

DAL Go ố 5

2.4.1.2 Carotenoids đối với sức khỏe con người -: + 6

2.4.1.3 Carotenoids ngăn chặn sự oxy hóa như thế nào? 7

2.4.1.4 Các carotenoids tìm thấy trong thủy sản . - 12

2.4.1.5 Thành phần carotenoids trong vỏ tôm phế liệu - 15

2.4.1.6 Các biến đổi của carotenoids cccccccccerrrrrrrrree l5 2.4.2 Astaxanthin

2.4.2.1 Con 16 2.4.2.2 Ứng dụng - 2+ +-©+++2xt2EeEEESEEEEEEEEErkrrkkrrkrrrkrrrrerrrres 17

Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp&SHUD Trang iv

Trang 5

2.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly carotenoids

bằng dung môi hữu CƠ 2-22 5© ©£2EE+2EEvEEEvrxevrxerreerkrrrxrrrrrrk 21 2.6 Dung môi trích ly carotenoids từ vỏ tôm phế liệu

2.7 Các loại bao bì bảo quản phế liệu vỏ tôm và dịch trích carotenoids

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM

3.1 Phương tiện thí nghiỆm - + + 5+ +2 E3 E*vE*EE*EEeErkrkrkerkrrkrrre 30 3.1.1 Thời gian và địa điểm ¿2-22 +++zxecxxvrxrrxerreerkerrxerrrcrs 30 E2 0 0 30

3.1.3 Hóa chất c-ccc+-cccrrtrrrtrrrtrrrrrrrrrriiirrrrrrrre 30

3.1.4 Dụng cụ - thiết bị ¿22-5222 xeEEESEEEEEeEEerkrrrkrrkrerkrrrkerrrees 30

3.2 Phương pháp nghiên CỨU - + + +2 + + E*vE*EEeEEekrekreereerkrrkrrre 30 3.2.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của các hệ dung môi và phương pháp loại dung môi khác nhau đên hiệu suât trích ly carotenoids 31

- 3.2.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của loại bao bì, nhiệt độ bảo quản

phê liệu đên hiệu suât trích ly carotenoids theo thời gian bảo quản 33

3.2.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hướng của loại bao bì đến sự thay đổi hàm lượng carotenoids theo thời gian bảo QuảH + + ++++++x+s£+*£+seeereereerse 35

4.1 Xây dựng quy trình trích ly carotenoids từ vỏ tôm phế liệu 37 4.2 Kết quả xây dựng đường chuẩn astaxanthin -s- s+¿ 39 4.3 Kết quả ảnh hưởng của các hệ dung môi và phương pháp loại dung môi khác nhau đến hiệu suất trích ly carotenoids tit vO tôm sú - - + 40

4.4 Ảnh hưởng của loại bao bì, nhiệt độ bảo quản vỏ tôm sú đến hiệu suất trích

ly carotenoids theo thời gian bảo Quản - + + ++*£+x£+x£+k+sEeeeeeeeereereeree 42

4.5 Ảnh hưởng của loại bao bì chứa đựng dịch trích đến sự thay déi hàm lượng

carotenoids theo thời gian bảo Quải - + + + + + ++*£+x£*x£ek£ekesereereererereerei 46

CHƯƠNG 5§: KÉT LUẬN - ĐÈ NGHỊ .2-2¿© s2 ©5+2xv2zxerxeerxrrrxee 49 5.1 KẾT luận - s93 EE T311 T1EE1 111111111111 1111111111511 1 T11 xe 49

Phụ lục B: Kết quả thống kê Anova

Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp&SHUD Trang Vv

Trang 6

2 Thành phần hóa học của vỏ tôm sdy khô (tính theo căn bản khô) 3

3 Khả năng dập tắt oxy tự do của các loại carotenoids khác nhau 9

4 Tốc độ hấp thu của carotenoids đối với các gốc tự do khác nhau 11

5 Thành phần của carotenoids trong phế liệu tôm sú 15

6 Số liệu xây dựng đường chuẩn astaxanthin 39

7 Kết quả hiệu suất trích ly carotenoids ở các hệ dung môi khác nhau 41 bằng 2 phương pháp loại dung môI

8 Kết quả ảnh hưởng của loại bao bì đến hiệu suất trich ly carotenoids 43 theo thời gian bảo quản

9 Kết quả ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất trích carotenoids theo 43 thời gian bảo quản

10 Ảnh hưởng của loại bao bì đến sự thay đổi hàm lượng carotenoids 46

Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp&SHUD Trang vỉ

Trang 7

DANH SÁCH HÌNH

Hình Tựa hình Trang

1 Nguyên liệu tôm sú 3

2 _ Các loại thực phẩm chứa carotenoids 5

3 Carotenoids bố trí trong protein Bên trái: trong sự quang hợp của vỉ 7 khuẩn cyanobacterium, carotenoids nằm bên ngoài (màu cam) Bên

phải: trong võng mạc mắt (rhodopsin), carotenoids nằm sâu bên trong

(màu hồng)

4 _ Cấu trúc hóa học của beta-carotene 12

5 Cấu trúc hóa học của Lutein 13

6 Cấu trúc hóa học của Zeaxanthin 13

7 Cấu trúc hóa học của Canthaxanthin 14

§ Cấu trúc hóa học của astaxanthin 14

9 Màu carotenoids của thủy sản 14

11 Cấu trúc hóa học của astaxanthin 16

12 Hiệu quả chống oxy hóa của astaxanthin so với các chất màu khác 19

13 _ Cấu tạo của phan tir isopropyl alcohol (IPA) 2

14 _ Cấu tạo của phân tử hexan 23

15 Cấu tạo phan tir acetone 23

16 _ Cấu tạo phân tử methanol 24

17 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 1 32

18 So dé bé trí thí nghiệm 2 34

19 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 3 36

20 Quy trình trích ly carotenoids từ vỏ tôm sú 38

Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp&SHUD Trang vii

Trang 8

Luận văn tốt nghiệp khóa 29-2008 Trường Đại học Cần Thơ

21 Đồ thị đường chun astaxanthin 40

22 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của hệ dung môi đến hiệu suất trích ly 41

carotenoids ở 2 phương pháp loại dung môi

23 Đồ thị biếu diễn hiệu suất trích ly carotenoids theo loại bao bì và ngày 44 bảo quản

24 Đồ thị biếu diễn ảnh hưởng của loại bao bì đến sự thay đổi hàm lượng 47 carotenoids theo thời gian bảo quản

25 Quy trình trích ly carotenoids từ vỏ tôm sú đề nghị 50

Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp&SHUD Trang viii

Trang 9

TÓM LƯỢC

Carotenoids, bên cạnh vai trò tạo màu còn có nhiều chức năng quan trọng trong các lĩnh vực khác, đặc biệt là công dụng chống oxy trong lĩnh vực y dược học, ngày càng được quan tâm nhiều hơn Vì vậy, làm thế nào để thu được hợp chất màu này từ tự nhiên là vấn đề đang được quan tâm

Trong đó, vỏ tôm là nguồn nguyên liệu rẻ tiền và là một trong những nguồn carotenoids tự nhiên quan trọng (Sachindra, 2003) Đã có nhiều kết quả nghiên cứu trích ly carotenoids từ vỏ tôm được công bố trên thế giới, tuy nhiên ở Việt Nam vấn

đề này còn khá mới mẽ Với mục đích tìm ra các điều kiện bảo quản để duy trì hàm

lượng carotenoids còn lại trong nguyên liệu vỏ tôm ban đầu cũng như điều kiện bảo quản sản phẩm dịch trích carotenoids ít bị biến đổi nhất theo thời gian bảo quản, đề tài này được tiến hành nghiên cứu các vấn đề sau đây:

- Khảo sát ảnh hưởng của các hệ dung môi (Isopropyl alcohol (IPA), acetone, methanol, hỗn hợp dung môi IPA : hexane và acetone : hexane) và phương pháp loại

dung môi (ở điều kiện áp suất khí quyền và ở điều kiện chân không) khác nhau đến

hiệu suất trích ly carotenoids

- Khảo sát ảnh hưởng của các loại bao bì khác nhau (PE-carton, PA-carton, PE, PA) và nhiệt độ bảo quản (0œ và 10°C) nguyên liệu vỏ tôm đến hiệu suất trích ly

carotenoids theo thời gian bảo quản

- Khảo sát ảnh hưởng của loại bao bì (High Density Polyetylene (HDPE) và chai thủy tỉnh màu) đến sự thay đổi hàm lượng carotenoids theo thời gian bảo quản Kết quả nghiên cứu cho thấy hệ dung môi IPA : hexane và phương pháp loại dung môi bằng hệ thống máy cô quay chân không cho hiệu suất trích ly carotenoids tir vo tôm cao nhất, và nguyên liệu vỏ tôm sú được bảo quản trong bao bì PE-carton ở nhiệt

độ 10°C trong tối đa 7 ngày, hàm lượng carotenoids trong vỏ tôm sẽ được duy trì ở mức cao Bao bì thuỷ tỉnh màu bảo quản tốt dịch trich carotenoids, duy trì được hàm lượng carotenoids sau khi trích ly ít bị biến đổi nhất trong 6 ngày bảo quản

Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp&SHUD Trang ix

Trang 10

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU

1.1 Đặt vấn đề

Vùng biển Việt Nam dài hơn 3.260 km thuộc phạm vi ngư trường Trung tây Thái Bình Dương, có nguồn lợi sinh vật phong phú, đa dạng, là một trong những ngư trường có trữ lượng thủy hải sản hàng đầu trong các vùng biển trên thế giới

Bên cạnh việc đáp ứng nhu cầu tiêu thụ đang ngày một tăng lên nhanh chóng cả

về số lượng và chất lượng, thuỷ sản hiện nay còn là một trong những loại sản phẩm xuất khẩu quan trọng hàng đầu của Việt Nam Hàng thuỷ sản xuất khẩu của Việt Nam ngày càng ưa chuộng ở nhiều nước và khu vực Đáng quan tâm trong cơ cầu hàng thuỷ sản xuất khâu, nhóm sản phẩm tôm vẫn là mặt hàng chủ lực chiếm tỷ lệ ngày càng cao Kim ngạch xuất khẩu thủy sản của Việt Nam niên

vụ 2007 đã đạt được chỉ tiêu 3,6 tỷ USD, trong đó, mặt hàng tôm xuất khẩu đã chiếm đến 1,5 tỷ USD, tăng trên 12% so với cùng kỳ năm 2006

Từ các số liệu trên cho thấy bên cạnh các sản phẩm chính thì một lượng các phụ

phẩm hay phế liệu tôm đã được thải ra rất lớn

Phụ phẩm tôm là nguồn carotenoids tự nhiên quan trọng (Shahidi và cộng sự,

1998) Luong carotenoids thay đổi từ 35-153 Iig/g, phụ thuộc vào từng loài khác

nhau, sắc tố chủ yếu là astaxanthin và các ester của nó (Sachindra và cộng sự,

2005) Cho nên, nguồn phế liệu này là nguồn nguyên liệu rất quan trọng cho công nghiệp sản xuất carotenoids và các sản phẩm có giá trị khác Do đó, việc nghiên cứu và phát triển sản xuất carotenoids nhằm nâng cao giá trị sử dụng nguồn phế liệu này đồng thời nâng cao hiệu quả kinh tế của công nghiệp chế biến thủy sản và hạn chế ô nhiễm môi trường do phế liệu gây ra

Một trong những phương pháp được coi là hữu hiệu và phổ biến là dùng dung môi hoặc hỗn hợp dung môi hữu cơ để trích ly carotenoids (Sachindra và cộng

sự, 2001) Sản phẩm thu được của quá trình trích ly là hỗn hợp màu của carotenoids

Ở Việt Nam vấn đề này còn rất mới mẽ, phần lớn chỉ có tài liệu nói về sản xuất

chitin/chitosan mà chưa có hoặc có rất ít tài liệu đề cập đến lĩnh vực trích ly

carotenoids từ phụ phẩm tôm Dựa vào các kết quả nghiên cứu đã được công bố

trên thế giới, chúng tôi thực hiện đề tài này nhằm nghiên cứu các yếu tố ảnh

hưởng đến quá trình trích ly carotenoids dé thu được hiệu suất cao nhất, đáp ứng

điều kiện cụ thể ở Việt Nam

Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp&SHUD Trang 1

Trang 11

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

Với mục đích tìm ra các thông số kĩ thuật tối ưu cho việc trích ly carotenoids từ

vỏ tôm để thu được hiệu suất cao nhất, cũng như tìm ra điều kiện bảo quản thích

hợp nhất cho sản phẩm, đề tài được thực hiện trên cơ sở nghiên cứu các vấn đề: s* Khảo sát ảnh hưởng của các hệ dung môi và phương pháp loại dung môi khác nhau đến hiệu suất trích ly carotenoids

s Khảo sát ảnh hưởng của loại bao bì, nhiệt độ bảo quản nguyên liệu vỏ tôm sú đến hiệu suất trích ly carotenoids theo thời gian bảo quản

$% Khảo sát ảnh hưởng của loại bao bì đến sự thay đổi hàm lượng carotenoids theo thời gian bảo quản

Trang 12

Luận văn tốt nghiệp khóa 29-2008 Trường Đại học Can Thơ

CHƯƠNG 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1 Nguồn nguyên liệu tôm sú

- Tên tiếng Anh: Black Tiger Shrimp

- Tên khoa học: Penaeus monodon Fabricius

Tôm sú, là mặt hàng tôm phổ biến nhất ở Việt Nam, được chế biến dễ dàng, dưới

nhiều dạng sản phẩm khác nhau Hương vị tôm sú ngon và đậm đà hơn các loại

tôm khác

Hình 1 Nguyên liệu tôm sú

Bảng 1 Thành phần dinh dưỡng của tôm sú

2.2 Thành phần hóa học của vó tôm

Nguyên liệu dùng để trích ly carotenoids là phế liệu của các loài giáp xác Đề

tài nghiên cứu được thực hiện trên nguyên liệu là vỏ tôm sú

Bảng 2 Thành phần hóa học của vỏ tôm sấy khô (tính theo căn bản khô)

Trang 13

2.3 Giới thiệu về hợp chất màu

2.3.1 Khái niệm về chất màu

Theo từ điển Bách Khoa Toàn Thư: chất màu là hợp chất hóa học không độc và

dễ tiêu hoá, tạo cho thực phẩm có màu đặc trưng, đẹp, hấp dẫn và có thể có tác dụng kích thích tiêu hoá

Chất màu thực phẩm có nhiều loại: các chất màu tự nhiên sẵn có trong nguyên

liệu thực phẩm (màu đỏ của carotenoids từ cà rốt, cà chua, ớt; màu xanh của chất

diệp lục từ lá cây, vv.); có chất màu được tạo ra trong quá trình gia công kĩ thuật, nhất là khi gia nhiệt (màu vàng của vỏ bánh mì do phản ứng xảy ra giữa đường

và axit amin khi nướng; màu đỏ đen, đỏ nâu, vàng do phản ứng oxi hoá chất

tanin của lá chè ở mức độ khác nhau); có các chất màu đưa từ ngoài vào hoặc là

chất màu thiên nhiên (dành dành, hoa hiên, gic ) hoặc chất màu tổng hợp bằng

các phương pháp hoá học Chất màu tổng hợp phải đáp ứng các yêu cầu: không độc, bền màu, không làm mắt mùi, tắt mùi đặc trưng của thực phẩm, không đưa

mùi vị lạ vào thực phẩm

Từ năm 1979, các nhà khoa học đã chính thức công nhận sự độc hại của chất màu thực phẩm nhân tạo Vì vậy, công nghiệp thực phẩm sẽ gặp nhiều khó khăn

nếu không tìm cách tách chiết các loại chất màu tự nhiên

Trong lĩnh vực sinh học, người ta cho rằng: bất kỳ chất nào thê hiện màu của mô

hoặc vỏ của động vật hoặc thực vật đều có thể gọi là chất màu Các chất màu

trong carotenoids không chỉ đóng vai trò màu sắc mà còn có thê là:

- Nguồn tiền vitamine

- Chất chống oxy hóa

- Tăng cường hệ miễn dịch cho cơ thể

2.3.2 Các chất màu trong thủy sản

Có 4 nhóm chất màu chính được tìm thấy trong thủy sản:

- Carotenoids : đây là chất màu chính tạo sắc màu nâu lục cho thủy sản sống và màu từ vàng tới đỏ cho thủy sản chết Trong tôm, cua thì loại màu carotenoids ở dưới dạng liên két carotene — protein

- Pteridines: có vai trò nhỏ so với caro(enoids

- Melanin: tạo màu đen cho thủy sản

- Purines: tạo màu bạc của vảy cá

Trang 14

Luận văn tốt nghiệp khóa 29-2008 Trường Đại học Can Tho

2.4 Giới thiệu vé carotenoids — astaxanthin

2.4.1 Carotenoids

2.4.1.1 Giới thiệu

Các hợp chất màu tự nhiên, bên cạnh vai trò tạo màu, chúng cũng mang lại nhiều vai trò sinh học quan trọng Trong đó phổ biến và quan trọng nhất là carotenoids với nhiều chức năng khác nhau

Năm 1831, Wackenroder đã cô lập duoc carotene tt carrots va nam 1837,

Berzelius đã gọi màu vàng của những chiếc lá mùa thu là xanthophylls Từ đó bắt đầu cho công cuộc nghiên cứu carotenoids và phát triển đến tận sau này

Có mặt ở khắp nơi, với nhiều chức năng khác nhau, và những thuộc tính đáng quan tâm nên carotenoids là đối tượng nghiên cứu của nhiều lĩnh vực như hóa

học, hóa-sinh học, sinh học, vật lý, dược học và nhiều ngành khoa học khác

Carotenoids là hợp chất màu tan trong dầu, chủ yếu tạo sắc tố cho cây cỏ hoa

trái, các loại rau trái có màu vàng đến đỏ, ở động vật thì carotenoids hiện diện ở

cơ thịt cá hồi, và vỏ, mai của các loài giáp xác Chúng cũng xuất hiện ở các loài

vi khuẩn, nắm mốc, nắm men với chức năng chống lại sự nguy hại của ánh sáng

và oxy Ở động vật, carotenoids là chất chống oxy hóa và hoạt động như một

nguồn vitamin A (Ong and Tee 1992; Britton và cộng sự, 1995) Tuy nhiên,

chúng không có khả năng tổng hợp carotenoids mà phải được cung cấp từ thức

ăn (Britton và cộng sự, 1995)

Carotenoids cũng là chất tạo màu cho một số loài chim như chim hồng hạc, chim

hoàng yến, một vài loại côn trùng và các động vật sống dưới nước như tôm, tôm

#

hùm và cá hôi

Hình 2 Các loại thực phẩm chứa carotenoids

Carotenoids được chia làm hai loại:

- Carotenoids trong công thức phân tử có chứa oxy như lutein và zeaxanthin

được gọi là xanthophylls

- Carotenoids không chứa oxy trong phân tử (oxy tự do), chỉ chứa carbon va hydro nhu alpha-carotene, beta -carotene va lycopene được gọi là carotenes

Chuyén nganh Céng Nghé Thc Pham- Khoa Nong Nghiép &SHUD Trang 5

Trang 15

Tinh chat cia carotenoids

- Không tan trong nước, tan trong dầu và dung môi hữu cơ

- Ôn định trong môi trường kiềm, nhạy cảm trong môi trường acid

- Dễ bị ôxi hóa do các nói đôi trong phân tử nhạy cảm với ánh sáng và nhiệt độ

Sự oxy hóa làm mất màu carotenoids là vấn đề quan trọng được chú ý nhiều trong công nghệ chế biến thực phẩm Sự oxy hóa tăng nhanh khi có sự hiện diện

của sulfite, ion kim loại, độ âm, oxi không khí khi oxy hóa tạo ra H;O;, chất

này làm mắt màu carotenoids

- Chịu được nhiệt độ nấu thông thường (t <100°C) Có thể ôn định ở nhiệt độ

100°C trong 15 phút

2.4.1.2 Carotenoids đối với sức khỏe con người

- Hoạt động như một chất tiền vitamin A:

Vitamin A cần cho các chức năng sống của cơ thể nói chung, có thể được sản

xuất trong cơ thể từ carotenoids, nhất là beta-carotene (Britton và cộng sự, 1995) Beta-carotene có hoạt tính provitamin A mạnh nhất, có nhiều ở các loại trái cây

và rau củ như carrots, rau bina, quả đào, quả mơ và khoai lang (Mangels và cộng

sự, 1993) Nguồn carotenoids khác như alpha-carotene (có trong carrots, quả bí ngô, hạt tiêu màu đỏ và màu vàng) và cryptoxanthin (có trong quả cam, quýt, quả đào, quả xuân đào và đu đủ) cũng có hoạt tính tiền vitamin A

- Carotenoids có vai trò như chất chống oxy hóa sinh học tiềm năng, bảo vệ các

tế bào và mô chống lại các ảnh hưởng xấu của các gốc tự do và oxy tự do

Lycopene tạo màu đỏ cho cà chua, có hiệu quả đặc thù trong việc dập tắt sự phá

hủy của oxy tự do (Di Mascio và cộng sự, 1989)

Lutein và zeaxanthin, xanthophylls được tìm thấy trong ngũ cốc và trong giống lá

xanh như cải xanh, rau bina được tin tưởng là có chức năng bảo vệ như một chất

chống oxy hóa đối với võng mạc mắt (Snodderly, 1995)

Astaxanthin, được tìm thấy ở cá hồi, tôm và các loài hải sản khác, là một

xanthophyll có nguồn gốc tự nhiên với khả năng chống oxy hóa mạnh (Di

Mascio và cộng sự, 1991)

s* Hiệu quả sinh lý học của carotenoids

Trong tế bào hữu cơ, carotenoids cần thiết cho sự quang hợp Chúng cũng tham gia vào quá trình vận chuyển năng lượng hoặc bảo vệ trung tâm phản ứng chống lại sự tự oxy hóa Đối với tế bào không có sự quang hợp, carotenoids có mối liên

hệ với cơ chế ngăn chặn sự oxy hóa

Trang 16

Hinh 3: carotenoids bé trí trong protein Bên trái: trong sự quang hợp của vỉ khuẩn cyanobacterium, carotenoids nằm bên ngoài (màu cam) Bên phải trong

võng mạc mắt (rhodopsin), carotenoids nằm sâu bên trong (màu hồng)

Carotenoids có nhiều chức năng sinh lý học Cấu trúc ở trên của carotenoids cho thấy chúng các khả năng quét các gốc tự do và làm tăng hệ miễn dịch của động vật có xương sống Vì vậy, trong một nghiên cứu về các nhân tố ảnh hưởng đến sức khỏe và bệnh tật của con người, đã chỉ ra rằng cơ thể người nhận vào lượng lớn beta-carotene thì sẽ làm giảm đáng kể sự nguy hiểm của tế bào ung thư phổi Nhưng nghiên cứu cũng bỗ sung rằng, đối với những người hút thuốc lá, sự bổ sung liều lượng lớn beta-carotene có thể làm tăng sự nguy hiểm của tế bào ung

thư Những kết quả tương tự cũng được tìm thấy ở những loài động vật khác

2.4.1.3 Carotenoids ngăn chặn sự oxy hóa

Cấu trúc nối đôi của carotenoids tạo nên màu đặc trưng của chúng như màu vàng, màu cam hay màu đỏ Sự khác nhau về màu sắc phụ thuộc chủ yếu vào có bao

nhiêu nối đôi được kết hợp trong phân tử

Ở người và các loài động vật có vú, carotenoids có khả năng bảo vệ tế bào khỏi

sự xâm hại của oxy theo hai cơ chế:

- Dập tắt oxy tự do và làm tiêu tan nguồn nhiệt lượng và

- Quét các gốc tự do để ngăn chặn hoặc kết thúc phản ứng oxy hóa

Đối với tế bào quang hợp của cây xanh hoặc của tảo hoặc đối với những tế bào

tiếp xúc với mức độ ánh sáng cao, carotenoids có thêm cơ chế bảo vệ là:

- Phản ứng mạnh mẽ với các phân tử bị kích thích (đặc biệt là chlorophyll) và

ngăn cản sự hình thành của oxy tự do

- Lầm tiêu tan nguồn năng lượng thừa bị kích thích quá mức thông qua chu trình xanthophyll

Chuyén nganh Céng Nghé Thc Pham- Khoa Nong Nghiép &SHUD Trang 7

Trang 17

s* Dập tắt oxy tự do

Carotenoids “dập tắt” oxy tự do chủ yếu dựa vào cơ chế vật lý, trong đó nguồn

năng lượng dư thừa của oxy tự do được vận chuyển đến cấu trúc chứa nhiều điện

tử của carotenoids Carotenoids bị kích thích bởi nguồn năng lượng thừa này tạo

thành trạng thái hóa trị ba Car*), sau đó cấu trúc được nới lỏng ra tạo thành hóa

trị 1 (Car) do năng lượng thừa bị mất đi dưới dang nhiệt Bởi vì đây là cơ chế

vật lý (tương phản với cơ chế phản ứng hóa học), cầu trúc của carotenoids không

bị thay đổi và carotenoids còn lại này bảo vệ chống lại sự hình thành của oxy tự

do

10,*+ lCar ->3O¿ +?Car*

3Car* 3 lCar + heat

Tốc độ hay tỉ lệ phản ứng của bất kì phản ứng hóa học nào đều được biểu diễn bằng một hằng số không đổi, viết tắt là k Phản ứng càng nhanh thì hằng số k

càng lớn Tỉ lệ dập tắt oxy tự do của carotenoids (tỉ lệ carotenoids phản ứng với oxy tự do) cũng được biểu diễn bằng một hằng số không đổi, kí hiệu là ky

Giá trị kạ càng lớn, carotenoids phản ứng với oxy tự do càng nhanh, hiệu quả chống oxy hóa càng mạnh Trong cơ chế vật lý của sự dập tắt các oxy tự do, carotenoids không bị phá hủy cấu trúc thì kạ càng lớn, tức là các oxy tự do càng

bị dập tất nhiều hơn bởi cùng một số lượng carotenoids nhất định Giá trị k, thay

đổi ở các mức độ khác nhau, dựa vào điều kiện thí nghiệm (như nhiệt độ, dung

môi, mức độ nhạy cảm với ánh sáng của carotenoids, phương pháp đo kết quả),

và giá trị kạ chỉ được so sánh trong điều kiện thí nghiệm tiến hành giếng nhau

Trong vài kết quả nghiên cứu được công bố, người ta so sánh tỉ lệ dập tắt oxy tự

do của các loại carotenoids khác nhau bằng việc đo mức độ ồn định của phản ứng (Di Mascio và cộng sự, 1989; Di Mascio và cộng sự, 1990; Di Mascio và cộng

sự, 1991)

Tác giả đưa ra các giá trị hằng số như sau:

Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp&SHUD Trang

Trang 18

Bảng 3 Khả năng dập tắt oxy tự do của các loại carotenoids khác nhau

Hop chat! Số nối đôi Số vòng trong Hằng số đập tắt Tốc đô

carbon-carbon” phân tử kg (L mol" s') dập tất Lycopene 11 0 3,1 x 10"° 103

' Loai carotenoids (cht in nghién)

?Số nối đôi carbon (nằm trong dấu ngoặc đơn)

3 n.c.: không so sánh vì không phải hợp chat carotenoids

Dựa vào dữ liệu trên, tác giả kết luận rằng: khả năng dập tắt oxy tự do của các

loại carotenoids là dựa vào số nối đôi và cấu trúc vong ionone cua beta-carotene (có liên quan đến carotenoids) lại không có hiệu quả Các carotenoids với nối đôi

ở vị trí carbon 4 hoặc 4' (oxo) — astaxanthin, canthaxanthin không làm cho khả

năng dập tắt oxy tự do tăng đáng kế so với beta-carotene Tác giả đưa ra giả thiết

là do sự duỗi ra của hệ thống nối đôi

Trang 19

Phần lớn các carotenoids được khảo sát ở trên có hằng số dập tắt oxy tự do trong khoảng 10'9L mol s?, điều đó nói lên rằng tốc độ của phản ứng này gần như bị

giới hạn bởi sự khuếch tán ánh sáng Dưới những điều kiện thí nghiệm,

carotenoids xuất hiện dập tắt các oxy tự do một cách hiệu quả hơn alpha-

tocopherol và lycopene 14 hợp chất dập tắt hiệu quả nhất (gấp khoảng 100 lần so v6i alpha-tocopherol)

Ý nghĩa quan trọng của chất chống oxy hóa trong cơ thể sống là sự kết hợp của nhiều nhân tố Chẳng hạn, trong phương pháp đo lường bằng phản ứng hóa học thì tocopherol và thiols có tốc độ dập tắt oxy tự do chậm hơn nhưng trong các mô

sinh học tự nhiên thì chúng lại có sự hiệu lực cao hơn so với carotenoids (Di Mascio và cộng sự, 1989; Di Mascio và cộng sự, 1990; Di Mascio và cộng sự,

1991)

Tính tan được của các chất chống oxy hóa, tức là các chất chống oxy hóa có khả năng hút nước được mong đợi sẽ đem lại kết quả trong môi trường nội bào và ngoại bào (như plasma, cerebrospinal), trong khi các chất chống oxy hóa tan trong chất béo đóng vai trò quan trọng trong các tế bào giàu lipid như các loại màng Những thông số khác (khả năng oxy hóa khử của phân tử hoặc của ion, một phần áp suất oxy, nồng độ ion, độ nhớt, cấu trúc phức tạp của tế bào) cũng gây ảnh hưởng đến hoạt động của chất chống oxy trong cơ thé Tam quan trong của chất chống oxy trong cơ thể sống còn phụ thuộc vào loại phản ứng, như chất chống oxy hóa tan trong chất béo có tác dụng yếu hơn chất chống oxy hóa tan trong nước trong việc phá hủy gốc hydroxyl

Trong cơ chế sinh học, carotenoids được mong đợi sẽ sử dụng khả năng chống oxy hóa của chúng một cách hiệu quả trong môi trường chất béo, vì bản thân chúng có thể tan được trong chất béo Môi trường như vậy được tìm thấy phổ

biến ở màng tế bào, nơi chứa phần lớn các chất béo

Kết quả thử nghiệm cho thấy, hiệu quả chống lại oxy tự do mạnh nhất là

lycopene, theo sau là astaxanthin, beta-carotene, và canthaxanthin (Tinkler và

cộng sự, 1994) Kết quả này cũng được đồng ý trong công bố trước đó về khả

năng dập tắt oxy tự do của carotenoids (Di Mascio và cộng sự, 1989; Di Mascio

và cộng sự, 1990; Di Mascio và cộng sự, 1991; Conn và cộng sự, 1991)

s* Quét các gốc tự do

Carotenoids có thê phản ứng với các gốc tự do theo nhiều cách Một cách là các gốc tự do thu nhận các electron tự do do các electron này di chuyên ra khỏi các

phân tử của chúng Cách khác là các gốc tự do tự gắn nó vào các phân tử khác

tạo cặp đôi cho các electron tự do, tạo thành cấu trúc khép Trong những trường

Trang 20

hợp đó, đặc điểm dư electron của carotenoids sẽ thu hút các gốc tự do, vì vậy

tránh cho các tế bào khác (lipids, proteins, DNA) khoi sự xâm hại của các gốc tự

do

Một nghiên cứu về động học của phản ứng carotenoids và các gốc tự do đã được

báo cáo bởi Mortensen và cộng sự (1997) Phản ứng của carotenoids với các gốc

tự do đã được giám sát bởi kĩ thuật tốc độ cao (Mortensen và cộng sự, 1997) Tác

giả đã đưa ra hằng số tốc độ quét các gốc tự do của carotenoids như sau:

Bảng 4 Hằng số tốc độ quét các gốc tự do của carotenoids khác nhau

Carotenoids Hằng số tốc độ quét các gốc tự do của cdc carotenoids khác nhau

107L mol's! 10°Lmolls' 10ẺLmolls' 10ẺLmol!s!

mercaptoethanol thiyl (HOCH,CH.S’) > methanesulfonyl (CH;SO.’) >

glutathione thiyl (GS’) > nitrogen dioxide (NO2)

Co ché phản ứng cũng khác nhau Ví dụ, gốc nitrogen dioxide (NO¿z) có thể hấp

thu electron từ carotenoids, kết quả tạo thành một cation carotenoid (mang điện tích dương) (Mortensen và cộng sự, 1997)

NO; + Car > NOy + Car*

Khả năng phản ứng của các loại carotenoids với gốc (NOz) như sau:

(Lycopene = zeaxanthin) > lutein > (astaxanthin = canthaxanthin)

Géc mercaptoethanol thiyl! HOCH;CH;S) cộng vào ban than no cac electron du

cla carotenoids, tao thành cấu trúc khép với những electron tự do nằm trên phân

tử carotenoids (Mortensen và cộng sự, 1997)

HOCH2CH2S: + Car > [HOCH;CH;S—Car]

Trang 21

Tắt cả phản ứng của 5 loại carotenoids với gốc mercaptoethanol thiyl đều xảy ra rất nhanh Trong một nghiên cứu tương tự, cho thấy rằng carotenoids phản ứng theo một cách khác với gốc thiyl (sulfur) (RS) Khả năng phản ứng của các carotenoids với RS được xếp như sau:

(Astaxanthin = canthaxanthin = zeaxanthin = lycopene) >lutein

Lutein c6 số nối đôi kém hơn so với 4 loại carotenoids còn lại nên phản ứng của

nó có phần chậm hơn

Lycopenez Zeaxanthin >lutein > (astaxanthin = canthaxanthin)

Carotenoids phản ứng với các gốc thiyl khác, gốc glutathione thiyl (GS) tạo thành cấu trúc khép bằng quá trình tương tự- cộng vào gốc tự do (Mortensen và cộng sự, 1997) Trong trường hợp này, trình tự phản ứng như sau:

Astaxanthin > canthaxanthin > lycopene > (zeaxanthin = lutein)

Theo nghiên cứu, gốc thiyl thir ba- géc methanesulfonyl thiyl (CH3SO2), phản

ứng phức tạp hơn, gốc thiyl tạo thành cấu trúc khép trung gian, sau đó phân ly

thành gốc carotenoids mang hóa trị dương (Mortensen và cộng sự, 1997):

CH3SO0; + Car > [CH3SO2—Car] > CH3SOz + Car*

Trinh ty cdc carotenoids phản ứng với gốc CH3SO, là:

Lycopene > canthaxanthin > zeaxanthin > (astaxanthin = lutein)

Trong tất cả các phương pháp hóa học được sử dụng để nghiên cứu trong đề tài

trên, theo đó phản ứng nhanh nhất hay chậm nhất thì tốc độ phản ứng của các

loại carotenoids khác nhau không quá 2.5 lần (Mortensen và cộng sự, 1997)

2.4.1.4 Các carotenoids tìm thấy trong thủy sản

® Tuna xanthin: màu vàng

® Erichinenone: màu đỏ

® Doradexanthin: màu vàng

¢ Beta-caroten: mau cam

Hình 4 Cấu trúc hóa học của beta-carotene

- Công thức phân tử: C¿oHss

Trang 22

- Khối lượng phân tử gam: 536.873g/mol

- Ty trong 0.941 + 0.06 g/cm?

- Diém nong chay: 180-182°C

- Khong tan trong nudc, tan trong CHC]

- Trong tự nhiên, B-carotene 14 chat c6 hoat tinh provitamin A mạnh nhất

+ Không phải là chất chống oxy hóa mạnh nhưng lại có hiệu lực tốt chống lại các oxy tự do

+ Bồ sung làm giàu phân tử LDL cholesterol 8-carotene chứa đựng không làm ảnh hưởng đến các carotenes khác

+ Lam tăng hoạt động của hệ thống miễn dịch

+ Kích thích hoạt động của enzymes phục hồi DNA

+ Bảo vệ giác mạc mắt chống lại tia UV tốt hơn lycopene

® Lutein: màu vàng xanh

Hình 5 Cấu trúc hóa học của Lutein

- Có trong ngũ cốc, quả bơ và tạo màu cho lòng đỏ trứng

- Lutein và zeaxanthin là các carotenoids duy nhất ở điểm đen của mắt

- Hấp thu nguồn ánh sáng xanh nguy hại

- Bảo vệ điểm đen của mắt khỏi sự thoái hóa và bệnh đục nhân mắt

- Có thể bảo vệ cơ thể khỏi bệnh ung thư ruột kết

- Có nhiều ở cải xoăn, rau bina, cải Xoong, ngò tây

® Zeaxanthin: màu vàng cam

Ho

Hình 6 Cấu trúc hóa học của Zeaxanthin

- Tên gọi khác là: B,B-carotene-3,3'-diol

- Công thức phân tử: C¿oHz¿O;

Trang 23

- Khối lượng phân tử gam: 568.88 g/mol

- Điểm nóng chảy: 215.5 °C (488.7 K)

- Không tan trong nước

® Canthaxanthin: màu đỏ cam

ne

Hình 7 Cấu trúc hóa học của Canthaxanthin

- Công thức phân tử C„oHs;O;

- Được tìm thấy ở tảo xanh, vi khuẩn, các loài giáp xác và các loài cá như cá chép, cá phèn vàng, seabream và loài cá biển ăn dược có màu xám

- Ở nước Anh, canthaxanthin được cho phép bổ sung vào thức ăn của gia cầm,

một vài loại xúc xích chính xuất khâu đến Pháp, và thức ăn cho cá hồi Thêm

nữa, EU cho phép bổ sung tối đa là 80 mg/g với astaxanthin trong hỗn hợp thức

ăn cho cá hồi

e Astaxanthin: màu đỏ

Êxe tr ~>t~r~r~>#

Hình 8 Cấu trúc hóa học của astaxanthin

- Tạo màu sắc cho cá hồi, tôm và cua

- Khả năng chống oxy hóa cao gấp 10 lần so với các carotenoids khác

- Lầm tăng sự sản xuất tế bào bạch cầu và sự giải phóng cytokine

Hình 9 Màu carotenoids của thủy sản

Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp &SHUD Trang 14

Trang 24

2.4.1.5 Thành phan carotenoids trong vỏ tôm phé liệu

Thành phần chủ yếu của phế liệu tôm (tính theo căn bản khô): protein (0-35%),

chiún (15-25%), khoáng (10-15%) và carotenoids (Sachindra, 2003) Hiện nay,

một lượng nhỏ tôm phế liệu được sử dụng làm thành phần thức ăn gia súc và cho việc sản xuất chitin/chitosan Tuy nhiên, một số lượng lớn tôm phế liệu đã bị lãng phí, kết quả không những làm mắt các thành phần có giá trị mà còn làm ô

nhiễm môi trường

Bảng 5 Thành phần của carotenoids trong phế liệu tôm sú

2.4.1.6 Các biến đổi của carotenoids

Trong phế liệu của các loài giáp xác thì chất màu chủ yếu của carotenoids là astaxanthin (chiếm 86-96 %) Do đó, việc trích ly carotenoids cũng có ý nghĩa như trích ly astaxanthin

Trang 25

Các biến đối cua Carotenoids

Cis isomers Carotenoids bị phân

(thay déi mau) hủy (mất màu)

Hình 10 Sơ đồ biến đỗi của carotenoids

Hình 11 Cấu trúc hóa học của astaxanthin

Astaxanthin là nhóm sắc tố hiện diện trên một số loài thủy sản, tạo cho cơ, da và

trứng thủy sản có màu vàng, cam hay đỏ Astaxanthin là nguồn sắc tố thiên nhiên

tìm thấy nhiều trên cá hồi (cá có cơ và da màu đỏ), một số loài giáp xác

Công thức phân tử của astaxanthin (có 13 nối đôi) nên khả năng chống oxy hóa của nó cũng cao gấp 10 lần so với beta-caroten (7 nối đôi)

Trong cơ thể người, astaxanthin không chuyển thành vitamine A (nhiều

vitamine A là chất độc cho cơ thể khi sử dụng với hàm lượng lớn)

Là thành phần dinh dưỡng tự nhiên, có thể tìm thấy như một dạng thực phẩm

có ích cho con người, động vật và thủy sản Việc sản xuất astaxanthin thương mại có thể lấy từ nguồn tự nhiên và nguồn tổng hợp FDA đã công

nhận astaxanthin là chất màu thực phẩm chuyên biệt được sử dụng cho

Trang 26

Luận văn tốt nghiệp khóa 29-2008 Trường Đại học Cần Thơ thức ăn động vật và thủy sản

Có nhiều chức năng sinh học đối với sinh vật: khả năng chống oxy hóa, chống ung thư Ngoài ra hợp chất này còn có vai trò rất quan trọng trong ngành công nghiệp nuôi trồng thủy sản Nếu thiếu astaxanthin, sản lượng

và độ sống sót của cá và các động vật giáp xác trong trang trại có thể giảm

đáng kể Hơn nữa đặc tính tạo màu của astaxanthin còn làm cho thịt của cá

hồi và vỏ động vật giáp xác có màu đỏ hồng Màu hồng này là một thuộc

tính cảm quan, liên quan chặt chẽ tới chất lượng và giá trị sản phẩm Cá hồi và các động vật giáp xác không tự tổng hợp được astaxanthin mà chúng phải lấy astaxanthin từ các nguồn thức ăn

Đặc biệt, astaxanthin tỏ ra là một chất chống oxy hóa mạnh hơn beta-carotene

trong cùng số lần khảo sát trong ống nghiệm (Terao, 1989; Miki, 1991; Palozza

va Krinsky, 1992; Lawlor va O'Brien, 1995) Trong khi hiệu quả chắc chắn của

astaxanthin ở các khu nuôi cá và giáp xác đã được thừa nhận từ vài năm trước thì tiềm năng chống oxy hóa mạnh của nó đối với sức khỏe con người chỉ mới được

phát hiện gần đây

#*ˆ Asfaxamhin trong thực phẩm

Astaxanthin xuất hiện trong nguồn thực phẩm của con người, quan trọng là trong

thịt cá hồi, tạo màu hồng đặc trưng (Torrissen and Christiansen 1995) Astaxanthin cũng xuất hiện ở các loài động vật có vỏ (như các loại tôm và tôm

hùm), trong trứng cá (trứng cá hồi) và trong vài loài cá khác (Mera

Pharmaceuticals 1999)

Ở cá và các loài giáp xác, astaxanthin là yếu tố cần thiết cho sự phát triển, đóng

vai trò như một vitamin, và sự thật, astaxanthin được hấp thu và làm cho cá béo

ra hiệu quả hơn so với các xathophylls cùng loại khác, như canthaxanthin, lutein,

zeaxanthin (Torrissen and Christiansen 1995)

Vi vay, astaxanthin dugc sir dung phổ biến dé bổ sung vào thức ăn cho cá Ở Mỹ,

nó được cho phép thêm vào thức ăn của họ cá hồi, với liều lượng tối đa là 80

mg/1kg để tạo cho cá có màu hồng đến màu đỏ cam Bên cạnh việc tạo ra màu

sắc hấp dẫn, astaxanthin còn có tác dụng bảo vệ chất béo của cá hồi khỏi sự oxy hóa trong suốt quá trình trữ đông vì vậy ngăn cản được sự trở mùi và sự ôi hóa

chất béo (Jensen và cộng sự, 1998)

2.4.2.2 Ứng dụng

s* Trong nông nghiệp

Giá trị của tôm hùm dựa trên sự thu hút bên ngoài và chất lượng của sản Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp&SHUD Trang 17

Trang 27

phẩm đóng vai trò quan trọng trong việc đáp ứng nhu cầu của người tiêu

dùng Astaxanthin chiu trach nhiệm về việc làm tôm hùm biến màu từ xanh sang

hồng trong quá trình đun nấu

Carotenoids, astaxanthin được xác nhận là màu chủ yếu được tác ra từ tôm Penaceus (Katayama và cộng sự, 1971)

Hầu hết các loài giáp xác chứa một phức hợp của carotenoids trong vỏ cũng như trong máu, mắt, tuyến ruột giữa và buồng trứng Chúng không thể tạo ra astaxanthin mà phải được cung cấp bằng con đường thức ăn chế biến riêng

cho thủy sản (Steven.D.M, 1948)

Sự thiếu hụt astaxanthin trong chăn nuôi Penacewus monodon được coi là

nguyên nhân của “Hội chứng màu xanh” Sau bốn tuần cho ăn chế độ bao gồm 50ppm astaxanthin thì hội chứng màu xanh sẽ trở lại màu nâu lục của chúng

Sự phân tích mô của phòng thí nghiệm đã chứng minh rằng: nhóm được cho ăn astaxanthin sẽ gia tăng carotenoids và có hình dạng bình thường Nếu những con

đó được cho ăn thức ăn thị trường không có astaxanthin thì sự gia tăng

carotenoids chỉ có 14% và có sắc xanh (Menasveta và cộng sự, 1993)

s* Trong công nghệ thực phẩm

Astaxanthin được coi là chất màu chính trong vỏ và các cơ quan bên trong của các loài giáp xác, chiếm 86-98% tổng lượng carotenoids và được chứng minh là

có nhiệm vụ trong việc tạo màu sắc hấp dẫn của tôm khi chế biến Khi gia nhiệt

làm đứt liên kết giữa phức hợp của caroten-protein làm phóng thích astaxanthin

tự do, tạo màu đỏ cho sản phẩm

Với các sản phẩm có nguồn gốc từ các loài giáp xác bị biến màu do giảm hoặc mat astaxanthin trong quá trình chế biến thì việc bổ sung astaxanthin như một phụ gia sẽ làm tăng giá trị cảm quan của sản phẩm Mục đích bổ sung chất màu vào thực phẩm:

- Khôi phục lại màu sắc đã bị mất trong quá trình bảo quản (do tiếp xúc với

không khí, âm, nhiệt độ và các điều kiện bảo quản)

- Điều chỉnh màu sắc tự nhiên của sản phẩm khi màu tự nhiên không đủ đề thé

hiện màu sắc của sản phẩm

- Gia tăng màu của thực phẩm ở mức độ cần thiết

- Làm đồng nhất màu sắc thực phẩm

- Lam tăng giá trị cảm quan của thực phẩm

Hiện nay một số tài liệu đã chứng minh: astaxanthin là chất an toàn thực phẩm Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp&SHUD Trang 18

Trang 28

Luận văn tốt nghiệp khóa 29-2008 Trường Đại học Can Tho

s* Trong y hoc

Astaxanthin c6 vai tro sinh học đặc biệt quan trọng đối với sức khỏe con người:

> Asfaxanthin là một chất chống oxy hóa mạnh, có khả năng bảo vệ màng tế

bào và các mô khỏi bị ton thương

Do trong cấu trúc của nó có nhiều nối đôi nên astaxanthin là một chất chống oxy hóa hữu hiệu Đặc tính chống oxy hóa này thé hiện ở chỗ astaxanthin ngăn cản sự

hình thành của các gốc tự do bằng cách loại bỏ oxy tự do, trong trường hợp các gốc tự do đã hình thành thì astaxanthin có thẻ liên kết với các gốc tự do đó để vô

hoạt nó, nhờ đó astaxanthin bảo vệ lipid khỏi sự oxy hóa

Các nghiên cứu cho thấy: đặc tính chống oxy hoá của astaxanthin là cao nhất trong hợp chất carotenoids, cao gấp 10 lần so với beta-caroten (Miki, 1991), gấp

100-500 lần so với vitamine E (Kurashige và cộng sự, 1990)

Vì vậy, với những phát hiện trên có thế đưa tới những liệu pháp chữa trị mới cho nhiều căn bệnh ở người, trong đó có ung thư Chẳng hạn, các bác sĩ sẽ sử dụng astaxanthin như là chất vận chuyển các loại thuốc không hòa tan đi vào co thé

Nó cũng mở ra tiềm năng về một loại chất màu thực phẩm tự nhiên hơn

Đặc tính này được xem là nguồn lợi lớn cho sức khoẻ của con người:

Vi vậy, astaxanthin được mong đợi đưa vào sử dụng như một chất chống oxy hóa

trong môi trường giàu lipid như màng tế bào hoặc các mô Hai công bố khác

Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp &SHUD Trang 19

Trang 29

cũng cho thấy tình trạng thiếu vitamin E, khả năng chống lại sự oxy hóa của chất béo có thể phục hồi với nguồn thức ăn có chứa astaxanthin (Kurashige và cộng

su, 1990; Miki, 1991)

> Astaxanthin la téc nhân chống ung thư

Nghiên cứu về đặc tính chống ung thư của astaxanthin được Takuji Tanaka và cộng sự tiến hành trên chuột, bằng cách quản lý chế độ ăn astaxanthin đã cho thấy hạn chế được chất sinh ung thư ở bàng quang, khoang miệng và trực tràng của chuột Hơn nữa, astaxanthin kích thích enzyme chuyển hoá chất lạ trong thận của chuột, quá trình này có thể ngăn ngừa chất gây ung thư (Gradelet và

cộng sự, 1996)

>_ Asfaxanthin có ảnh hưởng đến chức năng miễn dịch của cơ thể

Astaxanthin làm tăng lượng kháng thể do sự kích thích tế bào lá lách ở chuột và

tế bào hồng cầu ở người (Jyonouchi và cộng sự, 1991)

Một phần astaxanthin có thể lưu lại làm giảm đáp ứng miễn dịch thể loãng ở

những con chuột già Đặc tính điều biến miễn dịch này không liên quan đến hoạt tính của tiền vitamine A vì nó không giống như beta-caroten

> Astaxanthin phong chong bénh xo vita déng mach và các bệnh có liên quan Nghiên cứu thực hiện trên người, cho thấy astaxanthin có thê chống sự hình thành của LDL (low density lipoprotein), nguyén nhan gây bệnh xơ vữa động

mạch và các bệnh có liên quan đến tìm mạch (MiKi và cộng sự, 1998)

> Astaxanthin la chat bdo vệ khỏi ánh sáng

Ánh sáng, đặc biệt là tia UV có thể gây ra các phản ứng và sản phẩm của nó là

các gốc oxy tự do (Noguchi và NiKi; Mc Vean và cộng sự, 1999) Lipid, protein

và chất màu đều có liên quan đến cơ chế này

Sự thiệt hại do sự oxy hoá mắt, da bởi tia UV ngày càng nhiều nên đặc tính

chống oxy hoá của astaxanthin được đề nghị như một tác nhân bảo vệ

> Astaxanthin là chất bảo vệ mắt và hệ thống thân kinh

Trevithuck và Mitton (1999) khái quát rằng vai trò chủ yếu của chất chống oxy hoá trong việc làm giảm stress và các bệnh liên quan đến mắt và hệ thần kinh Astaxanthin là chất chống oxy hoá hữu hiệu có thể đi qua màng não (Tso và

Lam, 1996), lợi ích chủ yếu của astaxanthin đối với sức khỏe của mắt và hệ thần kinh rất được hứa hẹn

Nghiên cứu hiệu quả chống oxy hoá ở mắt chuột cho thấy astaxanthin có thể cải

Trang 30

thiện các retinal bị tổn hại và nó cũng có hiệu quả tốt trong việc bảo vệ tế bào

nhận kích thích ánh sáng khỏi bị thoái hoá

> Astaxanthin va sue lay nhiém

Nghiên cứu gần đây cho thấy astaxanthin có thể phòng ngừa và chữa trị hiệu quả các bệnh lây nhiễm Halicobacter ở đường dạ dày- ruột và khoang miệng của động vật hữu nhũ (Alejury và Wadstroem, 1998)

2.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly carotenoids bằng dung môi

Bản chất của quá trình trích ly là sự rút chất hòa tan trong chất lỏng hay chất rắn

bằng một chất hòa tan khác (gọi là dung môi) nhờ quá trình khuếch tán giữa các

chất có nồng độ khác nhau

Dung môi trích ly cần đáp ứng được những yêu cầu:

- Phải có tính hòa tan chọn lọc, tức là hòa tan tốt các chất cần tách mà không

được hòa tan hoặc hòa tan rất ít các chất khác Đây là tính chất rất cơ bản không

thể thiếu

- Không có tác dụng hóa học với các cầu tử của dung dịch

- Nếu trích ly lỏng yêu cầu khối lượng riêng (ø) của dung môi khác xa với ø dung dịch

- Không phá hủy thiết bị

- Không bị biến đổi thành phần khi bảo quản

- Không độc khi thao tác, không tạo hỗn hợp nô với không khí và khó cháy

- Rẻ tiền, dễ kiếm

- Dung môi phải được tách ra sau quá trình trích ly bằng phương pháp đun nóng,

chưng cất hoặc sấy Sau khi tách không để lại mùi vị lạ và không độc cho sản

phẩm

%% Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly

- Thực chất của quá trình trích ly là quá trình khuếch tán, vì vậy sự chêch lệch

nồng độ giữa hai pha (gradient nồng độ), chính là động lực của quá trình Khi

chênh lệch nồng độ lớn, lượng chất trích ly tăng, thời gian trích ly giảm, được

thực hiện bằng cách tăng tỉ lệ dung môi so với nguyên liệu

- Với các loại nguyên liệu rắn cần tăng diện tích tiếp xúc giữa chúng và dung môi

bằng cách nghiền nhỏ, thái nhỏ vật liệu Nó còn làm phá vỡ cấu trúc tế bào, thúc đây quá trình tiếp xúc triệt để giữa dung môi và nhiệt độ Tuy nhiên kích thước

Trang 31

và hình dạng của vật liệu khi làm nhỏ cũng có giới hạn vì nếu chúng quá mịn sẽ

bị lắng đọng lên lớp nguyên liệu, tắc các ống mao dẫn hoặc bị dòng dung môi cuốn vào mixen làm cho dung dịch có nhiều cặn, phức tạp cho quá trình xử lí tiếp theo

- Tinh chất của vật liệu cũng làm ảnh hưởng đến hiệu suất trích ly

- Nhiệt độ có tác dụng tăng tốc độ khuếch tán và giảm độ nhớt, phân tử chất hòa

tan chuyển động dễ dàng khi khuếch tán giữa các phân tử dung môi, tuy nhiên

nhiệt độ là yếu tố có giới hạn, vì khi nhiệt độ quá cao có thể xảy ra các phản ứng

khác không cần thiết gây khó khăn cho quá trình công nghệ

- Thời gian trích ly: khi thời gian tăng lên lượng chất khuếch tán tăng, nhưng thời gian phải có giới hạn, khi đã đạt được hiệu suất trích ly cao nhất nếu kéo dai thời

gian sẽ không mang lại hiệu quả kinh tế

2.6 Dung môi trích ly carotenoids từ vỏ tôm sú

Ngày nay, có nhiều phương pháp để tạo ra carotenoids như tổng hợp từ hóa dầu, trích ly bằng enzyme (enzyme proteolytic) hoặc dùng các dung môi hữu

cơ Một vài dùng môi được phép dùng trong công nghiệp thực phẩm là

acetone, benzyl alcohol, hexane, isopropyl alcohol (IPA), ether dầu hỏa,

ethyl acetate, isopropanol, methanol, methyl ethyl ketone, va ethanol (Food and Drug Regulation, 2005) Sản phẩm của quá trình trích ly là hỗn hợp màu cua carotenoids

Một phương pháp đã được công nhận trong việc trích ly carotenoids từ phế liệu tôm là sử dụng hỗn hợp dung môi (Sachindra và cộng sự, 2001)

“ IPA (isopropyl alcohol)

- Công thức: CạHạO

- Khối lượng phân tử: 60,0950

Hình 13 Cấu tạo của phân tử isopropyl alcohol

(http://en.wikipedia.org/wiki/isopropylalcohol)

Trang 32

- Isopropyl alcohol cdn có tên thường gọi là 2-propanol, là một chất lỏng không

màu, dễ cháy với mùi khó chịu Nó là đại diện tiêu biểu cho rượu bậc hai

- Hơi isopropyl alcohol nặng hơn không khí, có khả năng bốc cháy và bắt lửa trong vùng rất rộng Vì vậy cần bảo quản chúng tránh xa nhiệt và lửa Khi trộn chúng với không khí hoặc các tác nhân oxy hóa khác chúng có thê gây nô

- Độc gấp hai lần ethanol Một số lượng lớn isopropyl alcohol có thé gây độc nếu không sử dụng cần thận

- Được sử dụng phổ biến như chất tây rửa và dung môi trong công nghiệp

“ Hexane

- Công thức: CaH¡¿

- Khối lượng phân tử: 86,1754

(http://en.wikipedia.org/wiki/Hexane)

- Hexane là một hydrocarbon với công thức hóa hoc 14 CH3(CH2)4CH3

- Hexane thường được sử dụng như một dung môi trơ trong các phản ứng hóa

học vì tính không phân cực của nó Hexane được sử dụng như một dung môi để

trích ly dầu Ngoài ra, hexane còn được sử dụng rất rộng rãi trong nhiều ngành

công nghiệp như: dầu mỏ, thuộc da, vat liéu,

“ Acetone

- Cong thirc: C;H,O

- Khối lượng phân tir: 58,0791

Hình 15 Cấu tạo phan tir acetone

(http://en wikipedia org/wiki/Acetone)

Định dạng
Số trang	65
Dung lượng	23,88 MB