Đồ án công nghệ chất tạo màu

Chất tạo màu trong thực phẩm là một trong những chất tạo màu được dùng làm phụ gia thực phẩm, để tạo hoặc cải thiện ra màu sắc của thực phẩm nhằm làm tăng tính hấp dẫn của sản phẩm.. Các

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, xã hội càng phát triển nhu cầu về chất dinh dưỡng càng cao, màu sắc trong thực phẩm càng được cải thiện nhằm tăng giá trị cảm quan cho thực phẩm

Chất màu là một trong các yếu tố quan trọng nhằm mục đích đó Tuy nó không

có giá trị về mặt dinh dưỡng nhưng có ý nghĩa rất lớn trong các mặt sau:

- Phục hồi lại chất màu tự nhiên của sản phẩm, khi chất màu tự nhiên bị mất trong quá trình chế biến hay bảo quản

- Xác định rõ hay nhấn mạnh cho người tiêu dùng chú ý đến mùi tự nhiên ở rất nhiều thực phẩm

- Giúp cho người tiêu dùng xác định rõ được những thực phẩm đã được xác định theo thói quen tiêu dùng

Việc tìm hiểu các chất tạo màu giúp ta nhận biết và hiểu rõ hơn về vai trò và các tác hại của chất tạo màu

Chương 1: SỰ HÌNH THÀNH VÀ SỬ DỤNG CHẤT TẠO MÀU MỤC ĐÍCH

VÀ Ý NGHĨA CỦA CHẤT TẠO MÀU

1.1) Sự hình thành và sử dụng chất tạo màu

Chất tạo màu trong thực phẩm là một trong những chất tạo màu được dùng làm phụ gia thực phẩm, để tạo hoặc cải thiện ra màu sắc của thực phẩm nhằm làm tăng tính hấp dẫn của sản phẩm

Các chất màu được sử dụng trong thực phẩm từ rất lâu, các chất màu được tách ra

từ các loại gia vị, các loài cây thực vật có sẵn trong tự nhiên, được ứng dụng làm chất tạo màu cho thực phẩm khoảng 1500 năm nay tại Trung Quốc và Ấn Độ

Người ta không chỉ sử dụng chất màu từ thực vật mà còn dùng màu từ các phản ứng tổng hoá học như: Amanth (đỏ), Brilliant blue (xanh), Sunset yellow (vàng cam), Tartazine (vàng chanh)… Các phẩm màu tổng hợp thường đạt độ bền cao, với một lượng nhỏ đã cho ra màu đạt với yêu cầu đặt ra, nhưng chúng có thể gây ngộ độc nếu dùng loại không nguyên chất, không được phép dùng trong thực phẩm

Những chất màu trùng hợp được Sir William Henry Perkín phát minh ra vào năm

1856 và 1886 thì các chất màu tổng hợp lần đầu tiên được ứng dụng tại Mỹ để nhuộm màu bơ, 1896 màu tổng hợp được dùng trong sản xuất phomai

Năm 1900 cục nông nghiệp Hoa Kì đã đưa ra những nguyên tắc đầu tiên và bản qui định đầu tiên về sử dụng chất màu trong thực phẩm đến năm 1906 thì chất màu được sử dụng trong dược phẩm

Như vậy chất màu được chia thành hai loại chính: chất màu tự nhiên và chất màu được hình thành trong quá trình gia công kĩ thuật

1.2) Mục đích, ý nghĩa chất tạo màu:

Các chất tạo màu được bổ sung vào thực phẩm với mục đích tạo cho sản phẩm có màu sắc đẹp, tăng tính năng hấp dẫn đối với người tiêu dùng nhưng hoàn toàn không

trong danh mục được phép sử dụng của bộ y tế nhưng với một liều lượng nhất định Nếu quá lạm dụng chất màu sẽ gây ảnh hưởng độc hại đến sức khoẻ người tiêu dùng (đặc biệt là các chất màu tổng hợp) có thể gây ngộ độc cấp tính, nhưng hiệu quả sử dụng lâu dài, tích luỹ cao có thể gây ung thư

Những loại thực phẩm thường có mặt của chất tạo màu: bánh, mứt, kẹo nước giải khát, sản phẩm chế biến từ thịt, đồ hộp…

Chương 2: TỔNG QUAN VỀ CÁC CHẤT TẠO MÀU

2.1) Các chất màu tự nhiên:

Các chất màu tự nhiên thường gặp chủ yếu ở trong các nguyên liệu thực vật, có thể chia ra thành ba nhóm chính:

- Clorofit, diệp lục hay các chất màu xanh lá cây;

- Các carotenoic có trong lục lạp, cho quả và rau có màu da cam, màu vàng và có lúc màu đỏ;

- Các chất màu Flavonoit có trong các không bào, có màu đỏ ,xanh và vàng

2.1.1) Clorofit:

Màu xanh lá cây của thực vật là do có mặt chất màu clorofit, chất màu này đóng vai trò cực kì quan trọng trong quá trình quang hợp, quá trình chủ yếu tạo ra các hợp chất hữu cơ và tạo ra nguồn oxy tự do duy nhất của quả đất Clorofit không những cho màu xanh mà còn che mờ các chất màu khác Trong các phần xanh của cây, clorofit có trong tổ chức đặc biệt phân tán trong nguyên sinh chất, gọi là lục lạp hoặc hạt diệp lục Hàm lượng clorofit trong cây xanh chiếm khoảng 1% chất khô

Clorofit có hai dạng: Clorofit a có công thức C55H72O5N4Mg và Clorofit b có công thức C55H70O6N4Mg có màu nhạt hơn Clorofit a Tỉ lệ Clorofit a và b trong thực vật khoảng 3:1

H1: cấu tạo clorofit a và b

Nếu a thì X là CH3, nếu b thì X là CHO

2.1.2) Carotenoit:

Carotenoit là nhóm chất màu hoà tan trong chất béo làm cho quả và rau có màu da cam, màu vàng và màu đỏ Nhóm này gồm từ 65-70 chất màu tự nhiên, tiêu biểu là caroten, licopen, xantofit, capxantin và xitroxantin Carotenoit có trong đa số các cây

và hầu như có trong tất cả các cơ thể động vật Hàm lượng carotenoit trong lá xanh chiếm khoảng 0,07- 0,2% chất khô, trong trường hợp hạn hữu người ta thấy nồng độ carotenoit rất cao Như trong bao phấn của nhiều loại hoa loa kèn có nhiều xantofit và anteracxantin

Tất cả các carotenoit đều không hoà tan trong nước, rất nhạy đối với axit và chất oxi hoá nhưng lại bền vững với kiềm Một trong những đặc điểm của carotenoit là có nhiều nối đôi luôn hợp tạo nên những nhóm mang màu của chúng

Tất cả carotenoit tự nhiên có thể xem như dẫn xuất của licopen

2.1.2.1) Licopen:

Chất này có trong quả cà chua và một số quả khác Màu đỏ của cà chua chín chủ yếu do có mặt licopen mặc dầu trong cà chua còn một loạt các carotenoit như:

fitoflutin: 0,29mg/quả; α-caroten: 0,42mg/quả; β-caroten: 1,00mg/quả γ-caroten:

0,29mg/quả; licopen: 5,66mg/quả

2.1.2.2)Xantofil

Xantofil có công thức C40H56O2 và có được bằng cách gắn thêm hai nhóm

hidroxyl vào phân tử α-caroten do đó có tên: 3,3’-hydroxyl-α-caroten

Xantofil là chất màu vàng nhưng màu sáng hơn caroten vì chứa ít nối đôi hơn Trong lòng đỏ trứng gà có hai Xantofil là dihydroxyl-α-caroten và dihydroxxyl-

βcaroten với tỉ lệ 2:1 Xantofil cùng với caroten có chứa trong rau xanh và cùng với caroten và licopen có trong cà chua

2.1.2.3)Capxantin

Chất này có công thức C40H56O3 là chất màu vàng có trong ớt đỏ Capxantin chiếm 7/8 tất cả chất màu của ớt Capxantin là dẫn xuất của caroten, nhưng có màu mạnh hơn các carotenoitkhác 10 lần Trong ớt đỏ có các carotenoit nhiều hơn trong ớt xanh 35 lần

2.1.2.4) Xitroxanti

–C=CH–CH=CH–C=CH–CH=CH–CH=C–CH=CH–CH=C–CH=CH–

CH3 CH3 CH3 CH3

Có công thức là C40H5O3 có trong vỏ quả chanh Chất này có được khi kết hợp với phân tử β-caroten một nguyên tử oxy để tạo thành cấu trúc furanoit

2.1.3 Các chất màu nhóm màu flavonoit:

Các chất màu này hoà tan trong nước và chứa trong các không bào, trong rau quả và hoa, số lượng cũng như tỉ lệ các flavonoit khác nhau, do đó làm cho chúng có nhiều màu sắc khác nhau từ màu đỏ đến màu tím Flavonoit là những dẫn xuất của croman và cromon Hai chất này là những phenylpropan vì có chứa bộ khung cacbon

C6-C3 Khi croman hoặc cromon ngưng tụ với một vòng phenol nữa thì được dẫn xuất flavan

8 1 8 1 8 1 2’ 3’

7 2 7 2 7 2 1’ 4’

5 4 3 6 3 6 3 6’ 5’

6 5 4 5 4 5 4

Croman cromon flavan

Dựa vào mức độ oxy hoá hoặc khử của vồng ta có thể chia flavonoit thành các nhóm có cấu trúc chủ yếu sau: Antoxyanidon (màu đỏ, màu xanh); Flavanon (không màu khi đun có màu đỏ); flavanol (màu vàng)

2.1.3.1) Antoxyan:

Antoxyan hay antoxyanozit là mono hay diglucozit do gốc đường glucoza, glactoza hoặc ranoza kết hợp với gốc aglucon có màu gọi là antoxyanidin Do đó, khi thuỷ phân antoxyan thì được đường và antoxyanidin (antoxyanidol) Chất này hoà tan trong nước còn antoxyanidol thì không hoà tan trong nước Các antoxyanidol và

antoxyan là những chất tạo nên màu sắc cho hoa và quả, chúng có màu đỏ, xanh, tím, hoặc những gam màu trung gian

2.1.3.2) Flavanon

Hợp chất này ít gặp Trong vỏ cam, quýt có hai Flavanon đó là Hesperidin và Naringin

2.1.3.3)Flavanol:

Flavonol là glucozit làm cho rau quả có màu vàng và da cam Khi nó bị thuỷ

phân thì giải phóng ra Aglucon màu vàng Các glucozit nhóm flavanol rất nhiều nhưng thường gặp là những aglucol dẫn xuất sau:

Querxeton có trong vỏ sồi , lá chè táo ,nho, thuốc lá, hoa houblon

Các flavanol đều hoà tan trong nước Cường độ màu của chúng phụ thuộc vào vị trí nhóm OH, màu xanh nhất khi OH ở vị trí octo

Flavonol tương tác với sắt cho ra màu xanh lá cây sau đó chuyển sang màu nâu Phản ứng này xảy ra khi gia nhiệt rau quả trong thiết bị bằng sắt hoặc bằng sắt tráng men bị dập

Với chì Axeton, Flavonol cho phức có màu vàng xám Trong môi trường kiềm Flavonol rất dễ bị oxy hoá và sau đó ngưng tụ để tạo thành sản phẩm màu đỏ

ra những chất màu mới có ảnh hưởng tốt hoặc xấu đến thành phẩm

Các phản ứng tạo màu trong thực phẩm thường phức tạp và đa dạng Chẳng hạn như màu sắc của nước chè là do phản ứng oxy hoá các polyphenol bằng enzim Màu sắc xuất hiện khi sấy malt, khi nướng bánh mì Hoặc trong các sản phẩm chế biến hạt khác thì hầu như chủ yếu do phản ứng ozamin.Trong các sản phẩm bánh kẹo màu được tạo nên chủ yếu là do các phản ứng caramen hoá đường

2.2.1) Tạo màu mới do phản ứng caramen

Phản ứng caramen hoá có ảnh hưởng lớn đến màu sắc của các sản phẩm giàu đường như bánh kẹo, mức…Phản ứng xảy ra mạnh mẽ ở nhiệt độ nóng chảy của đường Chẳng hạn với glucoza ở 146-150ºC, fructoza ở 95-100ºC, sacaroza ở 160-180ºC…Tuy nhiên, phụ thuộc vào nồng độ của đường thành phần pH của môi trường , thời gian đun nóng…, người ta vẫn tìm thấy các sản phẩm của sự caramen ở nhiệt độ thấp hơn điểm nóng chảy của đường ví dụ :Sacaroza có thể bắt đầu biến đổi ngya khi

ở nhiệt độ 135ºC

Giai đoạn đầu của phản ứng tạo nên các andehyt của glucoza , fructoza,

sacaroza như glucozan, fructozan, sacarozan là những hợp chất không màu Sau đó bên cạnh sự dehydrat hoá còn xảy ra sự trùng hợp hoá các đường đã dược hydrat hoá

để tạo thành phẩm vật có màu nâu vàng

Ví dụ : Sacaroza có sơ đồ caramen hoá như sau:

C12H22O11–H2O→C6H10O5 +C6H10O5 Sacaroza glucozan Levulozan

Đến 185-190ºC sẽ tạo thành isosacarozan

Glucozan + levulozan→ isosacarozan

C6H10O5 +C6H10O5→ C12H20O5 Khi ở nhiệt độ cao hơn sẽ mất đi 10% nước và tạo ra caramelan (C12H18O9 hoặc

C24H66O18) có màu vàng

2C12H20O10– 2H2O→C12H18O9 hoặ C24H36O18 Isosacarozan Caramelan

Khi mất đi 14% nước sẽ tạo thành caramelen

C12H20O10 +C18H24O18 – 3H2O→ C36H48O24 H2O

Và khi mất đi 25% nước thì tạo thành caramelin có màu nâu đen

Tất cả các sản phẩm caramen hoá đều có vị đắng

2.2.2) Sự tạo màu mới do phản ứng malanoidin

Phản ưng ozamin, cacbonnilamin, aminoza, hay phản ứng malanoidin là phản ứng có vai trò đặc biệt quang trọng trong kĩ thuật sản xuất thực phẩm Các hợp phần tham gia phản ứng là protein (hoặc các sản phẩm phân giải của chúng) và gluxit

Để phản ứng xảy ra thì chất tham gia phản ứng phai có nhóm cacbonyl(>C=O) khác với phản ứng cẩmen hoá, phản ứng ozamin đòi hỏi năng lượng hoạt hoá bé hơn, nhưng đẻ tiến hành phản ưng bắc buộc trong môi trường phản ứng phải có nhóm amin hoặc amoniac

Theo Hodge, phản ứng tạo malanoidin bao gồm một loạt các phản ứng xảy ra song song hoặc nối tiếp Dựa vào mức độ về màu sắc của các sản phẩm có thể chia thành ba giai đoạn kế tiếp nhau

-Sản phẩm của giai đoạn đầu không màu và không hấp thụ ánh sáng cực tím Giai đoạn này gồm hai phản ứng: phản ứng ngưng tụ cacbonyl amin và phản ứng chuyển vị Amadori

- Sản phẩm ở giai đoạn hai không màu hoặc có màu vàng nhưng hấp thụ ánh sáng cực tím Giai đoạn này bao gồm phản ứng khử nước của đường, phân huỷ đường

và các hợp chất amin

- Sản phẩm của giai đoạn cuối có màu đậm giai đoạn này gồm các phản ứng ngưng tụ aldol, trùng hợp hoá andehyt tamin và tạo thành hợp chất dị vòng chứa nitơ

2.2.3) Phản ứng tạo màu do enzim:

Chất tạo màu do phản ứng kiểu này thường có tên gọi chung la melanin Thực ra thuật ngữ melanin là phỏng theo tên gọi của một sản phẩm có màu do sự oxi hoá

tyrozin bởi enzim tạo ra Các chất màu của phản ứng sẫm màu enzim còn có tên gọi nữa là flobafen

Nói chung sản phẩm cuối cùng thường có màu nâu, màu đen hoặc các gam màu trung gian như: hồng, đỏ, nâu, xanh đen…Phản ứng tạo thành các chất màu được bắt đầu từ quinon và không có enzim tham gia

Đầu tiên, quinon phản ứng với nước tạo ra trihydroxybenzen tiếp đó,các

trihydroxybenzen lại phản ứng với các quinon khac để tạo thành các hydroxyquinon và cuối cùng là chính các hydroxyquinon này lại là nơi để ngưng tụ oxi hoá (ở giai đoạn này còn tiêu thụ oxi) dẫn đến tạo thành các polyme

Chương 3: CHẤT MÀU TRONG CHẾ BIẾN VÀ BẢO QUAN THỰC PHẨM

3.1) Clorofil

Chất có màu xanh lá cây, dùng để tạo màu cho dầu ăn

- Công thưc cấu tạo

H1: cấu tạo clorofit a và b

Nếu a thì X là CH3, nếu b thì X là CHO

- Tinh chất:

Dưới tác dụng của nhiệt độ và axit của dich bào, màu xanh bị mất đi, một mặt là

do protein bị đông tụ làm vỏ tế bào bị phá huỷ, măt khac là do liên kết giữa clorofil và protein bị đứt làm cho clorofil dễ dàng tham gia phản ứng :

Clorofil + 2HX → feofitin + MgX2

để tạo ra feofitin có màu xanh oliu

Khi tác dụng với các kìêm nhẹ như: cacbonat kiềm, kiềm thổ thi chúng sẽ trung hoà axit và muối axit của dịch tế bào và tạo môi trương kiềm làm cho clorofil bị xà phòng hoá để cho rượu phitol, metanol, và axit clorofilinic

Clorofil a + kiềm → (C32H30ON4Mg)(COONa)2+ CH3OH+ rượu phitol Clorofil b+kiềm → (C32H28O2N4Mg)(COONa)2 + CH3OH + rượu phitol Các axit (C32H30N4Mg)(COOH)2 và (C32H28O2N4Mg)(COOH)2 thu được do xà phòng hoá clorofil a và b gọi là clorofilin hay clorofilit Các axit cũng như các muối của chúng đều cho sản phẩm màu xanh đậm

Dưới tác dụng cua Fe, Sn, Al, Cu, thì Mg trong clorofil sẽ bị thay thế và cho các màu khác nhau:

- Với Fe cho màu nâu

- với Sn, Al cho màu xám

Trong thực tế để bảo vệ màu xanh của đậu đóng hộp, ngươi ta cho vao hộp một

ít dinatri glutamat Hoặc co thể nhuộm màu xanh cho đậu vàng, người ta dùng

clorofilin (clorofil + kiềm) Clorofil dễ dàng hấp thụ trên bề mặt của hạt đậu và giữ được bền màu trên bề mặt đó làm cho màu hạt rất đẹp

3.2) Carotenoit

Các chất màu vàng cam hoặc màu đỏ lấy từ quả gấc là các hợp chất carotenoit

Đây là chất kích thích mạnh mẽ tế bào miễn dịch, giúp bảo vệ cơ thể chống nhiễm khuẩn và ung thư; lutein có thể làm giảm nguy cơ thoai hoá võng mạc, licopene có thể giúp ngăn ngừa ung thư tuyến tiền liệt, carotenoit lam giảm nguy cơ bệnh tim mạch, giảm nồng độ cholesterol trong máu và tác hại của ánh nắng mặt trời trên da

Các chất này nằm trong nhóm các hidrocacbon không no mạnh Các hợp chất này không tan trong H2O nhưng lại tan trong dung môi hữư cơ Nhóm carotenoit gồm khoảng 65-70 các chất màu thực vật Chúng bền với sự thay đổi pH của môi trường và các chất khử, nhưng không bền với tác dụng của nhiệt và ánh sáng Vì vậy không nên

sử dụng cho các sản phẩm làm từ thịt vì trong quá trình sản xuất phải qua giai đoạn xử

pH =1-3.5 thì có màu đỏ chói, nếu pH càng tăng thì độ đỏ càng giảm Khi pH=6 dung dịch có màu tím, còn pH=10-11 thi dung dịch có màu xanh lá cây Như vậy muốn sản phẩm có màu đỏ thì antoxyan phải ở môi trường axit hoặc axit hoá chúng trong quá trình nhuộm màu

Chúng được sử dụng làm chất màu cho các loại mứt nhừ và nước uống có ga