CHẤT MÀU VÀ CHẤT MÙI CỦA RAU QUẢ

Carotene – acyclicCarotene – acyclicCarotene – acyclicXanthophyll – bicyclicXanthophyll – bicyclicXanthophyll – bicyclicXanthophyll – bicyclicXanthophyll – bicyclicXanthophyll – bicyclic

MỤC LỤC

II Cấu trúc và tính chất của các hợp chất màu 4

Giải thích về sự phát sinh màu của các hợp chất 10Chương 2: Những biến đổi màu trong quá trình chế biến 12

1 Biến đổi của Chlorophyll trong sản phẩm rau quả Fresh cut 12

2 Biến đổi của Carotenoid trong sản phẩm rau quả Fresh cut 13

3 Biến đổi của Flavonoid trong sản phẩm rau quả Fresh cut 14

IV Sự biến đổi màu của Chlorophyll trong rau quả lên men 23

V Các chất màu hình thành trong quá trình gia công kĩ thuật 24Chương 3:Các chất phụ gia tạo màu được sử dụng trong sản phẩm rau quả chế biến25

II Các phụ gia sử dụng để hạn chế sự sẫm màu và ổn định màu 35Chương 4: Thành phần các chất màu trong một số rau quả 37

V Cà chua 38

II Các chất mùi tự nhiên trong sản phẩm rau quả 41

2 Thành phần một số loại tinh dầu rau quả 42

III Các chất mùi tạo thành trong quá trình chế biến 44

IV Các chất mùi tổng hợp trong sản phẩm rau quả 46

Phần A CÁC CHẤT MÀU

  

I GIỚI THIỆU CHUNG [8]

Màu và độ đồng nhất của màu là 2 tiêu chuẩn để đánh giá chất lượng của rau quả Màu sắc thể hiển mức độ tươi và giá trị dinh dưỡng của sản phẩm Nó là tiêu chuẩn cảm quan để đánh giá giá trị thương mại của rau quả

Màu của rau quả phụ thuộc vào các hợp chất có màu Trong tự nhiên, các hợp chất mang màu phân ra 3 nhóm chính: chlorophylls, carotenoids, flavonoids

• Chlorophyll: màu xanh lá

• Carotenoid: màu vàng, cam và màu đỏ

• Flavonoid: màu đỏ thẫm đến tím

Quả và một số loại củ có màu sắc rực rỡ là do màu của carotene như: cà rốt, cà chua,…

Ở trong lá, màu của chlorophyll lấn át màu carotenoid nên màu xanh được thể hiện Màu của carotenoid được thể hiện khi chlorophyll bị phân hủy hoặc không tồn tại trong bộ phận đó Sự phân bố hợp chất màu trong các bộ phận khác nhau là khác nhau Các hợp chất màu có vai trò cơ bản là tạo màu cho rau quả Bên cạnh các chất màu tự nhiên, còn có các màu sinh ra trong quá trình chế biến

Bảng 1: Tính chất của các hợp chất tạo màu tự nhiên

Hợp chất tạo màu Màu Nhạy cảm với tác nhân

Nhiệt, axit, kiềm, ion kim loạiAùnh sáng, oxy, axit, nhiệt

pH, nhiệt, ánh sáng, ion kim loạioxy, axit mạnh

Bảng 2: Phân nhóm và cấu trúc của hợp chất màu

Chlorophyll

Hydroxychlorophyll

Pyrochlorophylls

PorphyrinsPorphyrinsPorphyrins

Blue greenBlue greenBlue green

Carotene – acyclicCarotene – acyclicCarotene – acyclicXanthophyll – bicyclicXanthophyll – bicyclicXanthophyll – bicyclicXanthophyll – bicyclicXanthophyll – bicyclicXanthophyll – bicyclic

Anthocyanidins Anthocyanidins Anthocyanidins AnthocyanidinsAnthocyanidins Anthocyanidins

Flavones Flavonols

Betacyanins Betaxanthins

Blue greenBlue greenOlive brownOlive brownOlive brownOlive brownOlive brown

RedOrangeyelloworangeyellow – orangeyellow – orangeyellow

yellowred

Orange-redBlue-redBlue-redOrangeOrange-redBlue-redYellow

RedYellow

Trong các quá trình bảo quản và chế biến, sự biến đổi của các hợp chất màu là rất quan trọng vì ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng và giá trị cảm quan của sản phẩm Các quá trình biến đổi, cấu trúc hoá học và tính chất hoá học có vai trò quyết định đến sự biến đổi của các hợp chất màu

II CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT CỦA CÁC HỢP CHẤT MÀU [8, 9]

1 Chlorophyll

Chlorophyll a và b tồn tại khắp nơi trong các bộ phận ăn được của rau quả: rễ, thân, lá, hoa, quả, hạt và ít hơn ở chồi Chlorophyll tập trung nhiều ở lá và ít hơn ở quả và hoa

Chlorophyll tồn tại trong lục lạp, có chức năng xúc tác cho phản ứng quang hoá sinh tổng hợp glucose từ CO2 và H2O.

CO2 + H2O C6H12O6 + O2

Cấu tạo: Chlorophyll là một hợp chất của porphyrin gồm 4 vòng pyrol Các vòng này

liên kết phối trí với ion Mg2+ Vòng thứ 5: iso cryclic xếp gần vòng pyrol thứ 3 Tại vòng pyrol thứ 4, axit propionic liên kết với vòng pyrol và liên kết este với phân tử rượu phytol (hình 1) Cấu tạo này tương tự như cấu tạo của nhóm hemichromes (hemoglobin và mioglobin) của hồng cầu nhưng khác nhau ở nguyên tử kim loại trung tâm: của hemichromes là Fe Do đó dẫn đến sự khác nhau về màu sắc thể hiện: chlorophyll màu xanh, hemichromes màu đỏ Như vậy, nguyên tử kim loại trung tâm có vai trò nhất định trong việc tạo màu của hợp chất

Hình 1: Cấu trúc phân tử chlorophyll

Trong cây xanh có chứa cả 2 loại chlorophyll a và b với tỉ lệ 3:1, tuy nhiên tỉ lệ này có thể thay đổi theo điều kiện phát triển của cây và điều kiện môi trường Những cây ưa sáng có

tỉ lệ khoảng 3.2 : 4, ưa bóng 2.6 : 3.2 Chlorophyll a dễ dàng bị biến đổi hơn b, và tỉ lệ chlorophyll a này tiếp tục giảm khi lá cây già

Chlorophyll có tính chất tan trong dầu, trong tự nhiên Chlorophyll liên kết vơi chất béo trong lục lạp

Chlorophyll còn liên kết với protein tạo thành hợp chất hữu cơ phức tạp Trong quá trình chế biến phức hợp protein – Chlorophyll bị phân hủy, giải phóng Chlorophyll Sau đó, Chlorophyll tiếp tục bị biến đổi làm màu của sản phẩm bị chuyển từ xanh láthành xanh olive và nâu

OHC

Citronella (sả, chanh)

2 Carotenoids

Về cấu tạo, cấu trúc carotenoid gồm:

• Đầu tiên: gồm 8 đơn vị isopren (C5H8) liên kết nối tiếp với nhau (hình2)

• Khi đi phân tích sâu hơn: phân tử carotenoid bao gồm các phân tử terpene liên kết Mỗi phân tử terpene gồm 2 đơn vị isopren liên kết theo thứ tự đầu – đuôi để được chuỗi phân tử 20 nguyên tử C Sau đó, chuỗi phân tử 20 nguyên tử C này liên kết đuôi – đuôi để tạo thành chuỗi 40 C Do đó carotenoid còn được gọi là tetraterpenoid

Hình 2: Cấu tạo carotenoid

Về phân loại, có 2 cách phân loại carotenoid:

• Cách 1: chia carotenoid thành 2 loại

 Loại chỉ chứa 2 nguyên tố: C và H VD: a, b – carotene, lycopen,… Do đó độ phân cực thấp.

 Loại ngoài H và C còn chứa nhóm chức của O Ví dụ: lutein, xantophyll …

• Cách 2: phân loại theo số vòng 6 ở 2 đầu phân tử:

 Không chứavòng

 Chứa 1 vòng

 Chứa 2 vòng

Hình 3: Phân loại caroteniod

(a) lycopen – acyclic hydrocacbon(b) carotene – monocyclic hydrocacbon(c) carotene – bicyclic hydrocacbon(d) lutein – bicyclicxanthophyll)Về tính tan: từ cấu trúc của phân tử carotene trong tự nhiên ta nhận thấy carotene là hợp chất không phân cực, tan trong chất béo, không tan trong nước Nhóm hydroxyl của xanthophyll làm cho phân cực hơn do đó dễ dàng tan trong etanol hơn các carotene khác.Màu vàng, cam, đỏ của carotenoid là do hệ thống nối đôi liên hợp C = C Với ít nhất 7 nối đôi trong hệ thống có tác động đến khả năng hấp thụ bước sóng ánh sáng và tạo ra màu đặc trưng Cường độ và màu sắc phụ thuộc vào loại carotenoid, mức độ tập trung (nồng độ), và trạng thái (theo bảng 2)

3 Anthocyanin và flavonoid

Anthocyanin là một nhóm của flavonoid có chức năng tạo ra màu đỏ và màu tía cho rau quả Anthocyanin tồn tại trong lớp vỏ tế bào hoặc tích luỹ trong không bào Nhìn chung, hàm lượng anthocyanin trong rau quả trong khoảng 0,1% đến 1%

Anthocyanin là phức hợp của aglycone (anthocyanidin), đường, và thỉnh thoảng có thêm phenolic hoặc các phân tử hữu cơ khác (hình 4)

R'

O

ClHO

-O-glocose

ROHOHOOOH

OHOH

Hình 4: cấu trúc của anthocyanin

(a) cấu trúc flavan: cấu trúc cơ bản của anthocyanidin (aglycosides)

(b) cấu trúc anthocyanidin

(c) cấu trúc anthocyanin (có liên kết với phân tử đường)

Bảng 3: Cấu trúc một số Anthocyanin

Hiện nay, các nhà khoa học đã xác định được 20 loại aglycones trong đó có 18 loại tồn tại trong tự nhiên Trong rau quả, các loại anthocyanin chiếm nhiều nhất là: Pelargonidin,

(c)

cyanidin, delphinidin, peonidin, petunidin và malvidin Trong cây xanh, rất ít khi gặp aglycone tự do vì nó bền trong liên kết tạo anthocyanin Còn về thành phần của đường thì bao gồm các loại đường: glucose (chiếm thành phần cơ bản), rhamnose, galactose, arabinose, xylose hoặc là glucuronic axit liên kết với aglycone ở các vị trí: 3 – OH, 5 – OH, 7 – OH

Ngoài ra, anthocyanin còn chứa nhóm phenolic axit như: p-coumaric acid, ferulic acid,

cinnamic acid and caffeic, acid oraliphatic acids, và các axit hữu cơ: malonic acid và acetic acid

Flavonoid cũng tồn tại trong màng tế bào với hơn 4000 loại cấu trúc được tìm thấy Trong cây xanh thường chứa các nhóm cơ bản: hydroxylate, methoxylate, glycosylate Ví dụ:

flavonol glucoside, kaempferol 3-O-β-glucoside (hình 5).

Flavonoid là hợp chất tan trong nước và có vai trò tạo màu trong các loại nước quả ép: cam ép, nước táo, … Do tính chất tan trong nước nên các hợp chất này dễ dàng bị mất đi trong quá trình rửa, nấu,…

Flavonoid chứa nhiều trong táo, nho, và đặc biệt là trà và cafe, cacao (hợp chất quan trọng là tanin)

Hình 5: Cấu trúc điển hình của vài Flavonoid

Hình 6: Tanin

• Giải thích về sự phát sinh màu của các hợp chất

Màu của một vật là do sự phản xạ đến mắt của ánh sáng trắng khi bị mất đi một số bức xạ do vật hấp thụ

Bảng 4: Dãy bước sóng hấp thụ của các chất màu

400 – 460 460 – 490 490 – 575 575 – 590 590 – 630 630 - 780

Như vậy khi một chất có màu tức là chất đó có khả năng hấp thụ bức xạ Sự hấp thụ bức xạ của một chất phụ thuộc vào cấu tạo của chất đó Đặc biệt là các nhóm chức, vì mỗi nhóm chức có khả năng hấp thụ một loại bức xạ nhất định (đây là cơ sở của phương pháp phân tích quang phổ) Khả năng hấp thụ của một nhóm chức lại phụ thuộc vào cấu tạo của nhóm chức đó: các dạng liên kết, dạng đồng phân, số và loại nguyên tố (chính xác là phụ thuộc vào cấu hình eletron, các trạng thái khích thích),…

Carotene có màu vàng hoặc đỏ là do chúng hấp thụ cực đại ở bước sóng 497nm (ứng với màu lục) nên màu bồ túc (tổng hợp màu của các bức xạ phản xạ lại) hay là màu quan sát được là màu vàng – đỏ

Hình 7: Quang phổ hấp thụ của các hợp chất màu.

Bảng 5: SưÏ phân bố các hợp chất tạo màu trong cây

Vị trí Rau, quả Màu cơ bản Nhóm tạo màu

Rể Cà rốt

Cây củ cải

Cây bà la môn

Cây củ cải vàngCây cần tâyCây khoai lang ngọt

Cam, vàng và đỏĐỏ, trắng hoặc xanh lá cây bên ngoài màu trắng bên trong

Màu nâu bên ngoài, màu trắng bên trong

Màu trắng bên ngoài

Màu nâu bên ngoài, màu trắng bên trong

Màu tía, vàng

CarotenoidAnthocyanin, flavonoid

Carotenoid, anthocyanin

OHC

Citronella

(sả, chanh)

Thân

Lá

Quả

Cây măng tây

Củ khoai tây

Rau diếp xoăn

Đậu Hà Lan

Xanh lá câyXanh lá câyTrắng, vàng, cam, xanh lá cây

Xanh lá câyMàu tíaVàng, camĐỏ

Vàng, đỏ, xanh

Chlorophyll

Chlorophyll, anthocyanin, flavonoid

Anthocyanin, flavonoidChlorophyll

ChlorophyllChlorophyllChlorophyllChlorophyllChlorophyll

chlorophyllchlorophyllcarotenoid, chlorophyll

chlorophyllanthocyanin, flavonoidcarotenoid, anthocyanincarotenoid

carotenoid, chlorophyll

Chương 2

NHỮNG BIẾN ĐỔI MÀU CỦA RAU QUẢ TRONG QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN

Các phương pháp giữ màu và tạo màu cho sản phẩm rau quả

• Xây dựng một qui trình công gia công nguyên liệu, bán thành phẩm để bảo toàn được tối đa các chất màu có sẵn trong nguyên liệu

• Tách ra, cô đặc và bảo quản các chất màu từ chính nguồn nguyên liệu thực vật đó hoặc từ các nguyên liệu khác giàu màu sắc ấy, sau đó từ các chất màu tự nhiên đã cô đặc này có thể dùng để nhuộm màu cho chính nguyên liệu mà từ đó ta đã thu được chất màu hoặc cho những nguyên liệu hoàn toàn khác

• Tổng hợp nhân tạo các chất màu giống như các màu tự nhiên của sản phẩm thực phẩm rồi dìng chúng để nhuộm màu cho các sản phẩm khác mà ở dạng tự nhiên không đủ mạnh hoặc không bị mất màu ban đầu trong quá trình chế biến

• Dùng các biện pháp thích hợp để điều chỉnh các phản ứng theo chiều tạo ra những chất màu mới từ những hợp phần có trong nguyên liệu

I RAU QUẢ CHẾ BIẾN TƯƠI (FRESH- CUT) [8]

Sản phẩm fresh-cut là sản phẩm thu được từ rau quả sau thu hoạch qua quá trình chế biến tối thiểu, có tính chất gần giống với tự nhiên Khi bị cắt gọt, các tế bào rau quả bị phá vỡ lớp màng bảo vệ tạo điều kiện cho các thành phần trong rau quả như các chất màu, các chất gây oxi hoá… tiếp xúc với các tác nhân oxi (không khí), ánh sáng, vi sinh vật,… Sự tiếp xúc này làm biến đổi các hợp chất trong rau quả dẫn đến sự thay đổi chất lượng sản phẩm Trong đó sự thay đổi về các giá trị cảm quan như màu sắc, trạng thái,…là quan trọng nhất

1. Biến đổi của Chlorophyll trong sản phẩm fresh – cut

Chlorophyll rất nhạy cảm với ánh sáng Dưới tác dụng của ánh sáng, chlorophyll bị phân huỷ tạo hợp chất đơn giản hơn không màu (chlorophyll breakdown)

Sự mất màu do ánh sáng không xảy ra trong tế bào sống vì chlorophyll trong màng ty thể được bảo vệ bởi carotenoid trong nội bào Còn trong chế biến, sự cắt gọt làm cho ánh sáng và oxi tác dụng trực tiếp gây ra phản ứng quang oxi hoá phá huỷ chlorophyll

Chlorophyll Chlorophyll breakdown

Ví dụ: dưa chuột sẽ bị mất màu trong điều kiện có ánh sáng, nhiệt độ 1 – 5 oC do sự oxi hoá bởi tác nhân: singlet oxi (O) và superoxide (O2) (Van Hasselt and Strikwerda, 1976).Chlorophyll còn bị mất màu bởi tác nhân oxi hoá là gốc tự do Trong tế bào, chlorophyll thường liên kết với chất béo Do tác động của ánh sáng và enzyme lipoxygenase, chất béo bị

Aùnh sáng, O2

oxi hoá tạo các gốc tự do alkyl peroxy, các gốc tự do này sẽ oxi hoá làm mất màu chlorophyll.

Chlorophyll ánh sáng, lipid, lipoxygenase Chlorophyll breakdown

Hình 8: Rau cải mất màu dưới tác dụng của ánh sáng và nhiệt độ

2. Biến đổi của Carotenoid trong sản phẩm fresh – cut

Carotenoid là một chất nhạy cảm với ánh sáng Dưới tác dụng của ánh sáng:

 Xảy ra quang oxi hoá

Aùnh sáng tác động lên các chất nhạy cảm, oxi hoá các hợp chất này tạo ra oxi nguyên tử, sau đó oxi nguyên tử sẽ oxi hoá nối đôi trong phân tử carotenoid tạo hợp chất không màu

 Phản ứng oxy hoá do tác động của enzyme lipoxygenase

Sự oxi hoá do hoạt động của hệ thống enzym có sẵn trong rau quả Có vai trò qua trọng nhất là enzym oxi hoá lipit (lipoxygenase), chúng tác động lên các vị trí liên kết đôi của lipit để tạo ra các gốc tự do và peroxide (khi có mặt oxi), các hợp chất này sẽ tiếp tục oxi hoá carotenoid Hoặc có thể, các enzym sẽ oxi hoá trực tiếp lên hệ thống nối đôi liên hợp của carotenoid tạo ra các sản phẩm không màu

 Xảy ra phản ứng quang đồng phân hoá

Ví dụ: nếu cà chua trồng trên cây mà chịu nhiều ánh sáng và nhiệt độ không khí cao thì quả cà chua sẽ không đẹp như khi trồng trong điều kiện ôn hoà

OHC

Citronella(sả, chanh)

OHC

Citronella(sả, chanh)

Hình 9: Sự nhạt màu của cà chua khi trồng trong điều kiện ánh sáng

và nhiệt độ không khí cao.

3. Biến đổi của Flavoniod trong sản phẩm fresh – cut

Flavonoid là một chất tan trong nước nên trong quá trình rửa thì một phần các chất này sẽ bị tan vào trong dung dịch nước rửa làm nhạt màu của rau quả

Flavonoid có cấu tạo từ các polyphenol nên rất dễ bị oxi hoá Các tác động vật lí như gọt, bóc vỏ, cắt và dát mỏng… làm phá vỡ màng tế bào, tạo điều kiện cho enzyme oxi hoá tiếp xúc với các chất flavonoid tạo hợp chất flobafen có màu nâu hay đen Ví dụ: quả táo lúc mới cắt có màu vàng sáng, để ra không khí một thời gian ngắn sẽ bị hoá nâu

Hình 10: Sự sậm màu do oxy hóa flavonoid

Các biện pháp hạn chế tác động của oxi hoá trong Fresh – cut

 Gọt vỏ, cắt miếng, xắt lát,… yêu cầu dụng cụ phải bén, dụng cụ chứa bằng nhựa hay inox sạch, nếu quả bị nâu thì phải ngâm vào nước không hoặc có phèn chua

 Rửa lại bằng nước sạch để loại bỏ những tế bào bề mặt, và làm khô bề mặt để tránh tiếp xúc với oxy, vi khuẩn,…

 Sử dụng các chất chống oxi hóa như: vitamin C, SO2, shock nhiệt 60oC, 3÷5 phút để tiêu diệt VSV và vô hoạt enzym.

Yêu cầu của bao gói: có thể sử dụng các biện pháp MA hoặc CA

 Thành phần khí quyển chứa oxy (2 – 8%) và CO2 cao: để giảm tốc độ phản ứng sinh hoá, chậm quá trình chín,

 Thành phần CO (5 – 10%), oxy < 5% sẽ làm chậm quá trình hoá nâu, giữ độ mềm màu xanh của rau

II RAU QUẢ XỬ LÍ NHIỆT [8]

Nhiều quá trình chế biến công nghiệp liên quan đến việc gia nhiệt có ảnh hưởng đến rau quả Rau quả sẽ bị tái đi khi nấu, luộc, đóng hộp, thanh trùng hay tách nước Việc muối, lên men rau quả cũng có thể làm thay đổi màu

Chần ở nhiệt độ 70 ÷ 105oC là một quá trình gia nhiệt trong thời gian ngắn làm vô hoạt các enzyme và giúp rau quả ổn định chống lại sự hư hỏng trong thời gian bảo quản kéo dài Điều kiện chần tối ưu cho từng loại rau quả là khác nhau tùy thuộc vào chủng loại và kích cỡ của tế bào thực vật, thời gian và nhiệt độ cần thiết để vô hoạt các enzyme Peroxydase là một trong những enzyme chịu nhiệt ổn định nhất trong rau quả và thường được sử dụng như là một dấu hiệu của sự nhạt màu

Việc chần có thể thực hiện trong nước, hơi nước hay bằng việc sử dụng các năng lượng

vi sóng Việc chần thường được thực hiện trước trước khi bảo quản lạnh đông

Bảo quản bằng cách đóng hộp thường được thực hiện ở nhiệt độ 121oC trong 25 ÷40 phút hoặc ở 115oC trong 30 - 40 phút Mục đích của việc đóng hộp là để sản xuất rau quả tiệt

trùng, tiêu diệt bào tử của Clostridium Botulinum - một loại vi khuẩn có hại trong thực phẩm

có khả năng chịu nhiệt tốt nhất

Thanh trùng (600C – 850C) nhằm mục đích tiêu diệt những tế bào sinh dưỡng của vi sinh vật Sản phẩm rau quả thanh trùng thường được sử dụng trong quá trình sản xuất nước ép rau quả

Tách nước bao gồm việc loại bỏ nước khỏi chất rắn đến mức độ mà sự hư hỏng do vi

sinh vật là rất nhỏ trong suốt quá trình bảo quản rau quản dài hạn Nước có thể loại bỏ bằng cách đông lạnh hay sấy thùng Rau quả tách nước được sử dụng trong những thực phẩm chế biến sẵn (ví dụ trong soup, gia vị mì gói )

1 Chlorophyll

Việc giữ màu xanh cho rau quả là một thách thức lớn trong công nghiệp Hầu hết người tiêu dùng đều thích sử dụng những loại rau quả mà sau khi gia nhiệt vẫn giữ nguyên được màu xanh sáng ban đầu Việc gia nhiệt thì cần thiết để làm ổn định rau quả và vô hoạt các enzyme gây hư hỏng Ở nhiệt độ trên 600C thì các tế bào sống bị tiêu diệt, các phân tử pectic

bị phá vỡ và cấu trúc của tế bào bị thay đổi

Màu chlorophyll nằm trong lục lạp của tế bào Khi tế bào bị tiêu diệt trong quá trình gia nhiệt, lớp màng của lục lạp bị phá vỡ, chất diệp lục được thoát ra ngoài Khi lớp màng tế bào chất bị phá vỡ, các phân tử axit cũng được giải phóng ra ngoài Các axit này sẽ kết hợp với chlorophyll tạo thành pheophytin làm mất dần màu xanh lá và chuyển thành màu xanh

oliu (quá trình này chỉ có thể xảy ra khi màng tế bào chất bị phá vỡ) Tỉ lệ giữa chlorophyll và pheophytin có thể sử dụng như một chỉ số màu cho việc gia nhiệt rau quả xanh

Việc đo hệ số phản xạ của sự ổn định màu trong rau quả hay những liên kết của nó cũng được sử dụng cho việc đánh giá toàn bộ những sự biến đổi màu trong suốt quá trình gia nhiệt của rau quả nhằm sản xuất các loại nước ép

Sự chuyển từ màu Chlorophyll sang màu pheophytin trong suốt quá trình gia nhiệt phụ thuộc vào thời gian xử lý nhiệt và pH Từ 60 0C trở lên thì bắt đầu có sự chuyển từ màu Chlorophyll sang màu pheophytin, tốc độ này tăng một cách một cách nhanh chóng khi nhiệt độ tăng

Chlorophyll a nhạy cảm với nhiệt hơn là Chlorophyll b Trong nước cây bông cải xanh, Chlorophyll a mất màu nhanh gấp hai lần Chlorophyll b Hiện tượng này do môi trường phân tử xung quanh chlorophyll trong nước quả hoa cải là môi trường axit

Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng phản ứng tạo pheophytin và việc mất màu xanh tuân theo một cơ chế phản ứng Quá trình này gồm hai giai đoạn:

• Giai đoạn 1: sự pheophytin hoá

• Giai đoạn 2: sự phân huỷ pheophytin thành pyropheophytins

Tóm lại, sự ổn định của màu Chlorophyll trong những tế bào bị phân huỷ phụ thuộc vào nồng độ axit trong tế bào và liên kết giữa Chlorophyll và lipoprotein trong lục lạp

Hình 11: Hàm lượng pheophytin tạo thành ở các chế độ nhiệt độ

theo thời gian gia nhiệt

Dưới tác dụng của quá trình gia nhiệt bằng lò vi sóng đối với khoai tây ngọt, màu của các hợp chất chlorophyll thay đổi Khi nấu khoảng 8 phút tổng hàm lượng Chlorophyll giảm khoảng 7 lần Chlorophyll a và b chuyển thành Chlorophyll a’ và b’ trong hai phút đầu Pheophytin a và b sẽ xuất hiện sau 8 phút

Ví dụ: Đối với rau muống, khi luộc thì từ màu xanh sẽ chuyển sang màu xanh đen

Hình 12: Sự chuyển màu của rau muống khi luộc

Đóng hộp và thanh trùng

Trong quá trình đóng hộp và thanh trùng rau quả xanh, màu của nó cuối cùng sẽ thay đổi từ màu blue-green (Chlorophyll) sang màu olive-green (pheophytin) do quá trình xử lí ở nhiệt độ cao và thời gian kéo dài nhằm đạt được sự tiệt trùng thương mại Rau quả đóng hộp thường có màu nâu olive của phyophytin và pyropheophytin

Ví dụ: ở nhiệt độ 1210C, trong 30 phút thì màu Chlorophyll trong spinach chuyển thành màu pheophytin

Quá trình tách nước

Thời gian tách nước dài, đặc biệt là ở nhiệt độ cao, dẫn đến các sản phẩm có chất lượng không tốt nguyên nhân là do phản ứng Caramel hoá, phản ứng Maillard, hoạt động của các enzyme và quá trình màu nhạt dần do sự tạo thành pheophytin (vẫn có thể xảy ra khi hàm lượng nước là rất thấp)

Ví dụ: trong rau ngò sấy khô ở nhiệt độ từ 80 – 900C, 3-7% chlorophyll chuyển thành pheophytin; còn ở 1000C và 1400C thì lượng này là 12-15% Khi sấy khô thì mẫu được lưu trữ trong thời gian là hai năm

Ví dụ: Trong tiêu, sự mất màu xanh lục cao hơn ở nhiệt độ 700C – 750 C so với nhiệt độ

550C -600C

Nói chung, việc mất màu chlorophyll sẽ giảm sau khi phơi khô và sau khi được chần bằng hơi nước nóng Việc xử lí bằng hơi nước sẽ tăng độ bền vững của màng tế bào, làm nước tách bớt ra khỏi tế bào và giúp giảm thời gian sấy

2 Carotenoid

Ảnh hưởng của quá trình gia nhiệt đến việc mất màu và việc đồng phân hoá của Carotenoid trong các loại rau quả màu vàng, màu cam và màu đỏ tuỳ thuộc vào từng chủng loại, thành phần carotenoid, phương pháp gia nhiệt và các điều kiện chế biến Thời gian, nhiệt độ và sự có mặt của oxi là những nhân tố ảnh hương đến sự bền màu của Carotenoid

Hình 13: Chu trình biến đổi của Carotenoid

Quá trình chần và nấu

Quá trình chần cà rốt sẽ tạo ra màu sáng hơn và gia tăng việc bão hoà cường độ màu hơn là không chần Quá trình gia nhiệt làm phá huỷ sắc lạp, carotene có thể hoà tan trong chất béo dẫn đến sự biến đổi màu Aûnh hưởng của nhiệt độ lên hàm lượng carotenoid là khá phức tạp Hàm lượng carotenoid có thể gia tăng, giảm bớt hoặc duy trì trong suốt quá trình gia nhiệt

Khi gia nhiệt nhẹ ở nhiệt độ dưới 1000C trong một thời gian ngắn…, chần có thể gia tăng hàm lượng carotenoid trong một đơn vị khối lượng Việc gia tăng này là do các loại hoá chất tăng nồng độ khi tế bào bị phá huỷ, lượng ẩm bị mất đi, những chất rắn hoà tan và vô hoạt các enzyme oxi hoá carotene

Tuy nhiên việc gia nhiệt mạnh có thể dẫn đến giảm hàm lượng Carotenoid Trong quá trình gia nhiệt, phản ứng đồng phân có thể xảy ra tuỳ thuộc vào thời gian và cường độ gia nhiệt.

• Cà chua bị mất 10% hàm lượng licopene khi phơi khô ở 1100C, nhưng ở 80oC thì hàm lượng lycopene không đổi

• Gia nhiệt trong lò viba trong 7 phút ở công suất 6000 W đối với khoai tây ngọt thì 23% tổng hàm lượng carotene bị mất đi

• Gia nhiệt trong lò vi sóng trong 9 phút thì hàm lượng carotene trong cà rốt có sự khác biệt nhỏ so với cà rốt không bị gia nhiệt

Màu sắc và hàm lượng carotenoid khác nhau tuỳ thuộc vào phương pháp chế biến Thông thường, màu carotenoid không bị hoà tan vào mội trường xung quanh do carotenoid là một chất tan trong dầu

Đóng hộp

Việc xử lý nhiệt ở nhiệt độ 1150C và 1210 C sẽ phá huỷ các màu carotenoid trong nước cà rốt ép, cà rốt đóng hộp Trong quá trình bảo quản, nếu nhiệt độ tăng dần thì hàm lượng carotene giảm vì nó thúc đẩy phản ứng oxy hoá và phản ứng đồng phân hoá

• Khi điều kiện bảo quản cà rốt là 1150C trong 30 phút, đồng phân cis của α & ß carotene tăng, khoảng 35% đồng phân trans của α & ß carotene bị giảm đi

• Khi đóng hộp trong điều kiện chân không, sự oxy hoá sẽ bị ngăn cản do sự loại trừ oxy trong quá trình đóng hộp

Quá trình chế biến nước ép

Nước ép từ cà rốt và cà chua được làm từ những rau quả màu đỏ và màu vàng Màu đỏ và sự ổn định thành phần carotenoid trong quá trình này phụ thuộc vào điều kiện chế biến Trong cà rốt thì thành phần carotenoid dễ bị oxy hoá vì rau quả được ngâm trước khi xử lí nhiệt

Những phương pháp xử lí nhiệt khác nhau sẽ làm cho nước ép cà rốt có màu khác nhau

từ màu cam đến màu vàng Màu trong nước ép cà rốt tương quan với hàm lượng carotenoid và sự hình thành đồng phân cis Cường độ màu giảm khi đồng phân cis được hình thành Trong nước ép cà chua, 1% của licopene bị mất đi trong 7 phút gia nhiệt ở 900C và nmất 17% nếu gia nhiệt ở 1300C trong 7 phút.

Sấy ở nhiệt độ cao

Thông thường, việc tách nước làm màu nhạt dần và sự đồng phân hoá carotenoid, đặc biệt là nếu rau quả khô không được bảo vệ khỏi ánh sáng, không khí

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

Ví dụ: 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 hoá và sự oxi hoá xảy ra đồng thời Tuy nhiên, mẫu được sấy khô trong điều kiện chân không thì hàm lượng carotene bị tổn thất thấp nhất là 2% Sự khác nhau này có thể là do hàm lượng đường tồn tại trên bề mặt trong suốt thời gian thẩm thấu đã ngăn cản oxy thâm nhập vào gây oxy hoá lycopene

Không có sự thay đổi đáng chú ý nào về hàm lượng tổng cộng của carotenoid trong suốt quá trình sấy bằng phương pháp lạnh Mặc dù nhiệt độ lạnh thường làm cho sản phẩm bị rỗ cao hơn và carotenoid dễ bị oxi hoá hơn Tuy nhiên, việc sấy lạnh có thể diễn ra dưới điều kiện chân không Vì vậy, carotenoid được bảo vệ tránh khỏi sự tiếp xúc với oxy

Sự mất màu của carotenoid trong cà rốt sấy khô tuỳ thuộc vào nhiệt độ và thời gian bảo quản Hàm lượng của trans α & ß carotene và tất cả các đồng phân trans-lutein sẽ giảm dần khi nhiệt độ và thời gian bảo quản tăng dần trái lại đồng phân cis lại tăng

Việc bảo quản bột cà chua trong N2 hay không khí sẽ giúp duy trì hàm lượng lycopene một cách ổn định

Biện pháp hỗ trợ quá trình sấy

Ví dụ: thêm vào 0.05% (w/v) SO2 và 2.5% (w/v) tinh bột bắp dẫn đến hàm lượng carotene giảm và tính chất màu sắc của cà rốt tốt hơn khi đã được tách nước trong không khí

ở 70oC trong 4 giờ hay 90oC trong 2 giờ

Ví dụ: Trong bắp cải, anthocyanin thì ổn định hơn các màu flavonoid khác Chúng thường có một dãy hấp thụ từ 560 ÷ 600 nm và từ 600 ÷ 640 nm trong axit yếu và các dung dịch trung tính Điều này có nghĩa là những hợp chất này dễ có màu ở pH > 4.0 nơi mà các hợp chất không phải anthocyanin thì gần như không có màu

Một số trường hợp, màu của flavonoids sau khi bị mất sẽ trở lại khi để nguội

Hình 14:

Chu trình biến đổi của

flavonoid III VIỆC LÀM LẠNH VÀ MÀU SẮC CỦA RAU QUẢ [8]

Làm lạnh là một trong những phương pháp quan trọng để duy trì chất lượng của rau quả trong suốt thời gian bảo quản lâu dài Hầu hết rau quả đều được chần trước khi làm lạnh Tuy nhiên một vài loại rau quả có thể làm lạnh thô như tỏi tây và cà rốt Chất lượng rau quả làm lạnh đưa đến tay người tiêu dùng có thể không tốt hơn chất lượng của nó vào thời gian làm lạnh

Nhiệt độ, thời gian bảo quản và sự thay đổi nhiệt độ trong kho là những nhân tố thiết yếu ảnh hưởng đến chất lượng của rau quả lạnh đông Thời gian bảo quản của hầu hết các loại rau quả tăng khi nhiệt độ bảo quản hạ thấp trong khoảng từ -25 oC ÷-40oC

1 Chlorophyll

O O

OH

OH OH

OGlic

O+O

OH

OH OH

OGlic

Bazo Quinoldal ( xanh dương) Flavylium cation (màu đỏ)

H+-H+

H+, -H2O H2O,-H+

O OH

OH

OH OH

OGlic OH

Carbinol pseudobase (không màu)

OH OH

OH

OH OH OGlic

O

Chalcone (không màu)

Đậu Hà Lan, đậu xanh, cải Brussels và rau spinach là một trong những loại rau quả lạnh đông được ưa chuộng nhất Những rau quả này thường được chần trước khi lạnh đông nhằm vô hoạt những enzym làm mất màu và mất hương vị Việc chần liên quan đến nhiệt độ bảo quản của những loại rau quả chế biến Chần đậu xanh mất đi 10% hàm lượng chlorophyll ban đầu trong vòng 0.7 đến 10 tháng từ -7 đến -18oC Trong quá trình chần rau spinach, 10% của hàm lượng chlorophyll ban đầu sẽ bị mất đi trong 1.6 ÷2.5 tháng ở nhiệt độ -7oC.

Trong suốt quá trình bảo quản kéo dài của rau quả lạnh đông, màu sắc thay đổi là do chlorophyll chuyển hoá thành pheopytin

Việc mất dần chlorophyll của đậu xanh sẽ xảy ra khi đậu xanh được bảo quản ở -90C trong 20 tháng mà không được đem chần trước

Hàm lượng chlorophyll giảm và hàm lượng chlorophyllide, pheophytin và pheophorbide tăng Đó là do enzyme chlorophyllase, peroxidase làm chuyển màu những rau quả lạnh đông mà không được chần trước

2 Carotenoid

Hàm lượng carotenoid của rau quả lạnh đông màu vàng, cam và đỏ thì tương đối ổn định Có rất ít hoặc không có sự giảm màu và sự đồng phân hoá trong cà rốt, khoai tây ngọt và bắp

Ví dụ: Làm lạnh và bảo quản lạnh trong 6 tháng khoai tây ngọt ở -170C không gây ra nhiều thay đổi trong hàm lượng và màu sắc của tổng cũng như của từng đồng phân carotene.Tuy nhiên oxy và ánh sáng có thể ảnh hưởng đến sự ổn định của màu carotenoid trong suốt quá trình bảo quản lạnh đông Vì vậy, đóng gói rau quả trước khi bảo quản lạnh đông có thể loại bỏ ánh sáng và oxy sẽ giúp giữ màu carotenoid tốt hơn Thông thường, người ta sẽ chần trước khi bảo quản rau quả lạnh đông Nguyên nhân là do khi chần, ta đã vô hoạt được enzyme lipoxygenase

Việc mất màu Carotenoid phụ thuộc nhiều vào chủng loại rau quả

Ví dụ: Trong bảo quản lạnh đông cà rốt:

• có chần: bảo quản trong 12 tháng ở -20oC, hàm lượng carotene giảm rất ít

• không chần: hàm lượng carotene giảm đáng kể

Ví dụ: Trong quả cà chua, hàm lượng Carotenoid giảm liên tục, làm màu đỏ nhạt dần trong thời gian bảo quản 24 tháng ở -20oC và -250C

Những phương pháp bảo quản lạnh khác nhau cũng gây ảnh hưởng khác nhau đến hàm lượng Carotenoid

Ví dụ: đối với làm lạnh đông bắp ngọt ở -23oC thì làm lạnh nhanh bằng dây đai chuyển động với vận tốc 10phút/ vòng sẽ giữ màu vàng của ngô tốt hơn là làm lạnh bằng cách thổi khí Ở khoai tây thì sự khác nhau này không nhiều

3 Flavonoid

Hiện vẫn chưa có tài liệu nói về sự biến đổi màu flavonoid trong quá trình bảo quản lạnh đông

IV SỰ BIẾN ĐỔI MÀU CHLOROPHYLL TRONG RAU QUẢ LÊN MEN [8]

Muối và lên men bao gồm sự bảo quản bằng cách sử dụng axit Axit thường được thêm

vào trong quá trình muối, còn quá trình lên men có thể diễn ra một cách tự nhiên hoặc được thêm vào các axit để điều khiển quá trình trong điều kiện tối ưu.

Bảo quản rau quả bằng việc sử dụng axit và dấm sẽ ảnh hưởng đến sự duy trì màu xanh của rau quả tươi Điều này được quan sát đầu tiên trong quá trình muối dưa chuột, sau đó là quá trình lên men của cải màu xanh lục và màu xanh olive, quá trình trộn salad, cải bắp được xé vụn và đóng gói dưới áp suất nhẹ

Có thể thêm axit vào trước khi loại trừ không khí Việc thêm axit làm giảm pH của sản phẩm, tạo điều kiện thích hợp cho sự lên men Sự thay đổi từ màu chlorophyll thành màu chlorophylide, và pheophytin thành pheophorbide là kết quả của hoạt tính của enzyme chlorophyllase, còn sự chuyển từ màu chlorophyll thành pheophytin là do pH axit Rau quả có chứa axit hydrophylic như axit citric, malic và axit acetic giúp giữ màu tốt hơn là những rau quả chứa các axit hydrophobic có vòng benzen như axit benzoic

V CÁC CHẤT MÀU HÌNH THÀNH TRONG QUÁ TRÌNH GIA CÔNG KĨ THUẬT [5]

Trong nguyên liệu đưa vào chế biến thực phẩm, thường chứa một tổ hợp các chất khác nhau Trong quá trình gia công cơ nhiệt, chúng sẽ tương tác với nhau để tạo thành những chất có màu mới có ảnh hưởng tốt hoặc xấu đến sản phẩm

Các phẩn ứng tạo màu trong thực phẩm thường phức tạp và đa dạng Chúng thường là những phản ứng oxy hoá hoặc những phản ứng do enzyme xúc tác gồm:

Phản ứng Maillard

Đây là phản ứng giữa axit amin và đường khử tạo melanoidin Tốc độ phản ứng phụ thuộc vào: bản chất của axit amin, bản chất của đường khử, nồng độ chất khô nói chung trong dung dịch, nhiệt độ, pH và một loạt yếu tố khác

Tuy nhiên, nhiệt độ xảy ra phản ứng là khá cao so với nhiệt độ xử lí nhiệt trong chế biến các sản phẩm rau quả nên phản ứng này có ảnh hưởng không nhiều đến các sản phẩm rau quả chế biến

Nhìn chung phản ứng tạo màu melanoidin là phản ứng không mong muốn trong các sản phẩm rau quả chế biến

Phản ứng Caramen hoá

Đây là phản ứng dehidrat hoá đường Phản ứng xảy ra mạnh mẽ ở nhiệt độ nóng chảy của đường (khoảng >1400C) Phản ứng này có ảnh hưởng lớn đối với màu sắc của các sản phẩm giàu đường Sản phẩm của phản ứng này đều có vị đắng và không mong muốn trong sản phẩm rau quả chế biến

Tuy nhiên, nhiệt độ xảy ra phản ứng này cũng khá cao và hàm lượng đường trong rau quả cũng không nhiều nên phản ứng này hầu như rất ít xảy ra

Phản ứng oxy hoá polyphenol

Khả năng tạo màu mạnh hay yếu phụ thuộc vào cấu trúc của phenol cũng như nguồn enzyme xúc tác của phản ứng này Đây là một trong những phản ứng làm thay đổi màu của sản phẩm rau quả quan trọng Vì vậy, trong các quá trình gia công người ta thường tìm các biện pháp để khống chế phản ứng này (sẽ được trình bày trong chương 3, II)

• Tạo màu cho sản phẩm mà sau khi chế biến bị nhạt đi hoặc bị mất đi màu tự nhiên nhằm tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm.

• Hạn chế sự sẫm màu hay ổn định các màu tự nhiên trong sản phẩm

I CÁC PHỤ GIA TẠO MÀU CHO SẢN PHẨM [5, 7]

Như đã nêu ở trên, các quá trình chế biến làm cho các màu tự nhiên trong sản phẩm rau quả có khuynh hướng bị biến đổi so với lúc đầu hoặc bị mất đi

Trong thực tế, sau khi chế biến người ta sử dụng chất màu tự nhiên hoặc tổng hợp để thêm vào sản phẩm, được sử dụng nhiều hơn cả là màu đỏ và màu vàng

1 Màu tự nhiên:

• Chlorophyll: từ loại rau xanh có lá.

Mô tả: màu thay đổi từ vàng lục sang xanh lục.

Dạng hợp chất : Phiophytine và magie chlorophyll

ADI : không có

Tên khác : CI Natural Green 3

Chlorophyll phức đồng C 55 H 72 CuN 4 O 5 : Đây là phức chất giữa đồng và chlorophyl, có màu xanh tự nhiên của tất cả các loại thực vật và tảo Về mặt thương mại, màu xanh này được trích từ cây tầm ma, cỏ xanh và cỏ linh lăng Nhờ vào chức năng este hóa của chrolophyl, hợp chất “pheophytin” được tạo thành Nguyên tử Mg trong chlorophyll được

thay thế bởi đồng sẽ tạo nên chlorophyl phức đồng bền hơn ADI : 0 – 15mg/kg thể trọng

trong một ngày

• Carotene tự nhiên (chiết xuất từ thực vật)

ADI : chưa xác định

Tên khác : CI Food Orange 5

• Chất chiết xuất từ Annatto:

Annatto là chất màu chiết xuất từ loài thực vật Bixa orellana Màu lấy được từ lớp vỏ nhựa bọc bên ngoài hạt, và được hình thành từ 2 chất màu thuộc nhóm carotenoid là bixin,

norbixin và các ester của chúng Màu vàng cam của Annatto có cùng nguồn gốc hóa lý với

màu cam của β-carotene Annatto cũng có tính chất chống oxy hóa Dạng thường gặp của

màu này là dạng bột hoặc dạng paste

ADI : 0 – 0,065 mg/kg thể trọng trong một ngày.

Hình 15: Bixin

Hình 16: Norbixin

• Chất chiết xuất từ vỏ nho

Hình 17: Công thức cấu tạo chất chiết xuất từ vỏ nho

ADI : 0 – 2,5 mg/kg thể trọng trong một ngày.

Nhóm chất màu : Anthocyanicarotenoid

• Canthaxanthine

Hình 18: Canthaxanthine

ADI : 0 – 0,03 mg/kg thể trọng trong một ngày Tên khác : CI Food Orange 8

Nhóm chất màu : Carotene

• Curcumin (vàng nghệ)

Hình 19: Curcumin

ADI : 0 – 0,1 mg/kg thể trọng trong một ngày

Tên khác : CI Natural Yellow 3

Tên khác : CI Natural Red 4

Nhóm chất màu : Anthraquinone

• Indigotine (xanh chàm)

Hình 21: Công thức cấu tạo của Indigotine

Indigotine còn được gọi là Indigo, được tạo thành từ 2 loại thực vật : Woad, Isatis tinctoria (có nguồn gốc ở Hy Lạp và Ý) và Indigo, Indigofera tinctoria (có nguồn gốc từ Ấn

Độ) Hiện nay, hầu hết các chế phẩm màu này được sản xuất ở Trung Quốc

Mô tả : Bột hay những hạt nhỏ màu xanh đậm

ADI : 0 – 5 mg/kg thể trọng trong một ngày

Tên khác : CI Food Blue 1, Indigocarmine, E 132 , Acid Blue 74, FD&C Blue No 2

Nhóm chất màu : Indigo

Quang phổ hấp thu ở bước sóng : 608 nm

2 Màu tổng hợp:

Tatrazine Sunsetyellow Amaranth Carmoisine

Erythosine Allura Red Ponceau Brilliant Blue

2 1 Tatrazine: màu vàng chanh, được dùng để tạo màu trong các sản phẩm mứt, bột

tan

Công thức phân tử : C16H9N4Na3O9S2

Quang phổ hấp thu ở bước sóng : 426 nm

ADI : 0 –7,5mg/ kg thể trọng trong một ngày.

Tên khác : CI Food Yellow 4; FD&C Yellow No 5, Colorant alimentaire E 102,

Acid Yellow 23

Nhóm chất màu : Monoazo