LUẬN văn các chất phụ gia tạo màu được sử dụng trong sản phẩm rau quả chế biến

LUẬN văn các chất phụ gia tạo màu được sử dụng trong sản phẩm rau quả chế biến LUẬN văn các chất phụ gia tạo màu được sử dụng trong sản phẩm rau quả chế biến LUẬN văn các chất phụ gia tạo màu được sử dụng trong sản phẩm rau quả chế biến LUẬN văn các chất phụ gia tạo màu được sử dụng trong sản phẩm rau quả chế biến

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 10

Chương 2: Những biến đổi màu trong quá trình chế biến 12

I Rau quả chế biến tươi ( fresh cut) 12

1 Biến đổi của Chlorophyll trong sản phẩm rau quả Fresh cut12

2 Biến đổi của Carotenoid trong sản phẩm rau quả Fresh cut13

3 Biến đổi của Flavonoid trong sản phẩm rau quả Fresh cut14

III Việc làm lạnh và màu sắc của rau quả 22

IV Sự biến đổi màu của Chlorophyll trong rau quả lên men23

V Các chất màu hình thành trong quá trình gia công kĩ thuật.24

Chương 3:Các chất phụ gia tạo màu được sử dụng trong sản phẩm

I Các phụ gia tạo màu cho sản phẩm 25

II Các phụ gia sử dụng để hạn chế sự sẫm màu và ổn định màu 35

Chương 4: Thành phần các chất màu trong một số rau quả37

IV Ổi 38

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

1 Giới thiệu chung về tinh dầu 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

1 Tổng quan về hương liệu tổng hợp 46

2 Giới thiệu một số chất mùi tổng hợp 47

3 Giới thiệu đôi nét về tổ hợp hương 48

4 Thành phần một số tổ hợp hương 49

Phần A CÁC CHẤT MÀU

  

I GIỚI THIỆU CHUNG [8]

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

Màu của rau quả phụ thuộc vào các hợp chất có màu Trongtự 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 củacarotene như: cà rốt, cà chua,… Ở trong lá, màu của chlorophyll lấnát màu carotenoid nên màu xanh được thể hiện Màu củacarotenoid được thể hiện khi chlorophyll bị phân hủy hoặc khôngtồn tại trong bộ phận đó Sự phân bố hợp chất màu trong cácbộ phận khác nhau là khác nhau Các hợp chất màu có vai trò cơbản 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

Đỏ, blueVàng

Nhiệt, axit, kiềm, ion kimloại

Aùnh sáng, oxy, axit,nhiệt

pH, nhiệt, ánh sáng, ionkim loại

oxy, axit mạnh

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

Chlorophyll

Hydroxychlorophyll PorphyrinsPorphyrins Blue greenBlue green

Carotene – acyclicCarotene – acyclicCarotene – acyclicXanthophyll –bicyclic

Xanthophyll –bicyclic

Xanthophyll –bicyclic

Xanthophyll –bicyclic

Xanthophyll –bicyclic

Xanthophyll –bicyclic

Anthocyanidins Anthocyanidins Anthocyanidins AnthocyanidinsAnthocyanidins Anthocyanidins

Flavones Flavonols

Betacyanins Betaxanthins

Blue greenBlue 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 củacác hợp chất màu là rất quan trọng vì ảnh hưởng trực tiếp đếnchất lượng và giá trị cảm quan của sản phẩm Các quá trìnhbiến đổi, cấu trúc hoá học và tính chất hoá học có vai trò quyếtđịnh 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 đượccủa 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 Chlorophylltồn tại trong lục lạp, có chức năng xúc tác cho phản ứng quanghoá 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 thứ5: iso cryclic xếp gần vòng pyrol thứ 3 Tại vòng pyrol thứ 4, axitpropionic liên kết với vòng pyrol và liên kết este với phân tử rượuphytol (hình 1) Cấu tạo này tương tự như cấu tạo của nhómhemichromes (hemoglobin và mioglobin) của hồng cầu nhưng khácnhau ở nguyên tử kim loại trung tâm: của hemichromes là Fe Do đódẫn đến sự khác nhau về màu sắc thể hiện: chlorophyll màu xanh,hemichromes màu đỏ Như vậy, nguyên tử kim loại trung tâm có vaitrò 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 lệ3:1, tuy nhiên tỉ lệ này có thể thay đổi theo điều kiện phát triểncủa cây và điều kiện môi trường Những cây ưa sáng có tỉ lệ

OHC

Citronella (sả , chanh)

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

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

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

2 Carotenoids

Về cấu tạo, cấu trúc carotenoid gồm:

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

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

Đầu Đuôi Đuôi

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 tanhận thấy carotene là hợp chất không phân cực, tan trong chấtbéo, không tan trong nước Nhóm hydroxyl của xanthophyll làm chophân 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 liênhợp C = C Với ít nhất 7 nối đôi trong hệ thống có tác động đếnkhả 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 tậptrung (nồng độ), và trạng thái (theo bảng 2)

3 Anthocyanin và flavonoid

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

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

O

ClHO

-O-glocose

ROHOHOOOH

OHOH

(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 aglyconestrong đó có 18 loại tồn tại trong tự nhiên Trong rau quả, các loạianthocyanin chiếm nhiều nhất là: Pelargonidin, cyanidin, delphinidin,peonidin, petunidin và malvidin Trong cây xanh, rất ít khi gặp aglyconetự do vì nó bền trong liên kết tạo anthocyanin Còn về thành phầncủa đường thì bao gồm các loại đường: glucose (chiếm thành phần

cơ bản), rhamnose, galactose, arabinose, xylose hoặc là glucuronic axitliên kết với aglycone ở các vị trí: 3 – OH, 5 – OH, 7 – OH Ngoài ra,

(c)

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 cấutrúc được tìm thấy Trong cây xanh thường chứa các nhóm cơ bản:hydroxylate, methoxylate, glycosylate Ví dụ: flavonol glucoside, kaempferol

3-O--glucoside (hình 5).

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

Flavonoid chứa nhiều trong táo, nho, và đặc biệt là trà vàcafe, 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 sángtrắng 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 nănghấp thụ bức xạ Sự hấp thụ bức xạ của một chất phụ thuộc vàocấu tạo của chất đó Đặc biệt là các nhóm chức, vì mỗi nhómchức có khả năng hấp thụ một loại bức xạ nhất định (đây là cơsở của phương pháp phân tích quang phổ) Khả năng hấp thụ củamột nhóm chức lại phụ thuộc vào cấu tạo của nhóm chức đó:các dạng liên kết, dạng đồng phân, số và loại nguyên tố (chínhxác 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 (tổnghợp màu của các bức xạ phản xạ lại) hay là màu quan sát đượclà 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

Thâ

n

Cà rốtCây củ cải

Cây bà lamôn

Cây củ cảivàng

Cây cần tây

Cây khoai langngọt

Cam, vàng vàđỏ

Đỏ, trắng hoặcxanh lá câybên ngoài màutrắng bên trong

Màu nâu bênngoài, màutrắng bên trong

Màu trắng bênngoài

Màu nâu bênngoài, màutrắng bên trong

CarotenoidAnthocyanin,flavonoid

Carotenoid,anthocyaninChlorophyll

OHC

Citronella

(sả, chanh)

Rau diếp xoăn

Đậu Hà Lan

Màu tía, vàng

Màu trắng &

màu xanh lácây

Đỏ, vàng,trắng, xanh lácây, màu tía

Trắng, đỏTrắng – xanhXanh lá câyTrắng – xanhXanh lá câyXanh lá câyXanh hoặc trắng

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

Xanh lá câyMàu tíaVàng, camĐỏ

Vàng, đỏ, xanh

Chlorophyll,anthocyanin,flavonoid

Anthocyanin,flavonoidChlorophyllChlorophyllChlorophyllChlorophyllChlorophyllChlorophyll

chlorophyllchlorophyllcarotenoid,chlorophyll

chlorophyllanthocyanin,flavonoidcarotenoid,anthocyanincarotenoidcarotenoid,chlorophyll

Tách ra, cô đặc và bảo quản các chất màu từ chính nguồnnguyên liệu thực vật đó hoặc từ các nguyên liệu khác giàumàu sắc ấy, sau đó từ các chất màu tự nhiên đã cô đặc nàycó thể dùng để nhuộm màu cho chính nguyên liệu mà từ đó tađã thu được chất màu hoặc cho những nguyên liệu hoàn toànkhác.

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

Dùng các biện pháp thích hợp để điều chỉnh các phản ứngtheo chiều tạo ra những chất màu mới từ những hợp phần cótrong nguyên liệu

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

Sản phẩm fresh-cut là sản phẩm thu được từ rau quả sau thuhoạch qua quá trình chế biến tối thiểu, có tính chất gần giốngvới tự nhiên Khi bị cắt gọt, các tế bào rau quả bị phá vỡ lớpmàng bảo vệ tạo điều kiện cho các thành phần trong rau quả nhưcác chất màu, các chất gây oxi hoá… tiếp xúc với các tácnhân oxi (không khí), ánh sáng, vi sinh vật,… Sự tiếp xúc này làmbiến đổi các hợp chất trong rau quả dẫn đến sự thay đổi chấtlượng sản phẩm Trong đó sự thay đổi về các giá trị cảm quan nhưmàu 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 củaánh sáng, chlorophyll bị phân huỷ tạo hợp chất đơn giản hơn khôngmàu (chlorophyll breakdown)

Sự mất màu do ánh sáng không xảy ra trong tế bào sống vìchlorophyll trong màng ty thể được bảo vệ bởi carotenoid trong nộibào Còn trong chế biến, sự cắt gọt làm cho ánh sáng và oxi tácdụng 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) vàsuperoxide (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 tácđộng của ánh sáng và enzyme lipoxygenase, chất béo bị oxi hoátạo các gốc tự do alkyl peroxy, các gốc tự do này sẽ oxi hoá làmmất 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 tácdụng của ánh sáng:

 Xảy ra quang oxi hoá

Aùnh sáng tác động lên các chất nhạy cảm, oxi hoá cáchợp chất này tạo ra oxi nguyên tử, sau đó oxi nguyên tử sẽ oxihoá 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 sẵntrong 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

Aùnh sáng, O2

OHCCitronella(sả, chanh)

lipit để tạo ra các gốc tự do và peroxide (khi có mặt oxi), cáchợp chất này sẽ tiếp tục oxi hoá carotenoid Hoặc có thể,các enzym sẽ oxi hoá trực tiếp lên hệ thống nối đôi liên hợpcủa carotenoid tạo ra các sản phẩm không màu.

 Xảy ra phản ứng quang đồng phân hoá

Trans – carotenoid Cis – carotenoid

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

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 thìmột phần các chất này sẽ bị tan vào trong dung dịch nước rửalàm 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… làmphá vỡ màng tế bào, tạo điều kiện cho enzyme oxi hoá tiếp xúcvới các chất flavonoid tạo hợp chất flobafen có màu nâu hay đen Vídụ: quả táo lúc mới cắt có màu vàng sáng, để ra không khímột thời gian ngắn sẽ bị hoá nâu

OHCCitronella(sả, chanh)

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 thìphải ngâm vào nước không hoặc có phèn chua

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

 Sử dụng các chất chống oxi hóa như: vitamin C, SO2, shocknhiệt 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

II RAU QUẢ XỬ LÍ NHIỆT [8]

Nhiều quá trình chế biến công nghiệp liên quan đến việc gianhiệt 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 menrau quả cũng có thể làm thay đổi màu

Chần ở nhiệt độ 70  105oC là một quá trình gia nhiệt trongthời gian ngắn làm vô hoạt các enzyme và giúp rau quả ổn địnhchống lại sự hư hỏng trong thời gian bảo quản kéo dài Điều kiệnchần tối ưu cho từng loại rau quả là khác nhau tùy thuộc vàochủng loại và kích cỡ của tế bào thực vật, thời gian và nhiệt độcần thiết để vô hoạt các enzyme Peroxydase là một trong nhữngenzyme chịu nhiệt ổn định nhất trong rau quả và thường được sửdụng như là một dấu hiệu của sự nhạt màu

Việc chần có thể thực hiện trong nước, hơi nước hay bằngviệc sử dụng các năng lượng vi sóng Việc chần thường được thựchiện 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 tếbào sinh dưỡng của vi sinh vật Sản phẩm rau quả thanh trùngthường 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 quátrình bảo quản rau quản dài hạn Nước có thể loại bỏ bằng cáchđông lạnh hay sấy thùng Rau quả tách nước được sử dụng trongnhững 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 trongcông nghiệp Hầu hết người tiêu dùng đều thích sử dụng nhữngloại rau quả mà sau khi gia nhiệt vẫn giữ nguyên được màu xanhsáng ban đầu Việc gia nhiệt thì cần thiết để làm ổn định rau quảvà vô hoạt các enzyme gây hư hỏng Ở nhiệt độ trên 600C thìcác tế bào sống bị tiêu diệt, các phân tử pectic bị phá vỡ vàcấu trúc của tế bào bị thay đổi

Màu chlorophyll nằm trong lục lạp của tế bào Khi tế bào bịtiêu diệt trong quá trình gia nhiệt, lớp màng của lục lạp bị phávỡ, 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 Cácaxit này sẽ kết hợp với chlorophyll tạo thành pheophytin làm mấtdần màu xanh lá và chuyển thành màu xanh oliu (quá trình nàychỉ có thể xảy ra khi màng tế bào chất bị phá vỡ) Tỉ lệ giữachlorophyll và pheophytin có thể sử dụng như một chỉ số màu choviệc gia nhiệt rau quả xanh

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

Sự chuyển từ màu Chlorophyll sang màu pheophytin trong suốtquá 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 sangmàu pheophytin, tốc độ này tăng một cách một cách nhanhchóng khi nhiệt độ tăng

Chlorophyll a nhạy cảm với nhiệt hơn là Chlorophyll b Trong nướccây bông cải xanh, Chlorophyll a mất màu nhanh gấp hai lầnChlorophyll b Hiện tượng này do môi trường phân tử xung quanhchlorophyll 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 trìnhnày 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 liênkết 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

Chần

Rau quả có thể mất màu trong quá trình bảo quản lạnh là dohoạt tính của các enzyme chlorophyllase và peroxidase Khi chần sẽgiúp vô hoạt các enzyme này làm màu chlorophyll ít bị biến đổi.Tuy nhiên, nếu chần trong thời gian quá lâu sẽ tạo ra những màukhông mong muốn và phá vỡ lục lạp do nước xâm nhập vào lụclạp làm lục lạp bị trương phồng lên

Quá trình nấu

Quá trình nấu đậu Hà Lan trong nước khoảng ba phút thìkhông có ảnh hưởng đáng kể nào lên tổng hàm lượng chlorophyllvà pheophytin vì hàm lượng chlorophyll a và b giảm còn hàm lượngpheophytin a và b tương ứng tăng

Dưới tác dụng của quá trình gia nhiệt bằng lò vi sóng đối vớikhoai 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 phútđầu Pheophytin a và b sẽ xuất hiện sau 8 phút

Ví dụ: Đối với rau muống, khi luộc thì từ màu xanh sẽ chuyểnsang 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, màucủa nó cuối cùng sẽ thay đổi từ màu blue-green (Chlorophyll) sangmàu olive-green (pheophytin) do quá trình xử lí ở nhiệt độ cao vàthời gian kéo dài nhằm đạt được sự tiệt trùng thương mại Rau quảđóng hộp thường có màu nâu olive của phyophytin vàpyropheophytin

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

Quá trình tách nước

Thời gian tách nước dài, đặc biệt là ở nhiệt độ cao, dẫnđến các sản phẩm có chất lượng không tốt nguyên nhân là dophản ứng Caramel hoá, phản ứng Maillard, hoạt động của cácenzyme và quá trình màu nhạt dần do sự tạo thành pheophytin (vẫncó 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 lượngnày là 12-15% Khi sấy khô thì mẫu được lưu trữ trong thời gian làhai 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 khôvà sau khi được chần bằng hơi nước nóng Việc xử lí bằng hơi nướcsẽ tăng độ bền vững của màng tế bào, làm nước tách bớt rakhỏi 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 màuvàng, màu cam và màu đỏ tuỳ thuộc vào từng chủng loại,thành phần carotenoid, phương pháp gia nhiệt và các điều kiệnchế biến Thời gian, nhiệt độ và sự có mặt của oxi là nhữngnhân 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 tăngviệc bão hoà cường độ màu hơn là không chần Quá trình gianhiệt làm phá huỷ sắc lạp, carotene có thể hoà tan trong chấtbéo dẫn đến sự biến đổi màu Aûnh hưởng của nhiệt độ lênhàm lượng carotenoid là khá phức tạp Hàm lượng carotenoid cóthể 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 gianngắn…, chần có thể gia tăng hàm lượng carotenoid trong một đơn

vị khối lượng Việc gia tăng này là do các loại hoá chất tăngnồng độ khi tế bào bị phá huỷ, lượng ẩm bị mất đi, những chấtrắn hoà tan và vô hoạt các enzyme oxi hoá carotene

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

Ví dụ:

Trong khoai tây chiên, hàm lượng ß-Carotene tăng 13%  14%trong 2  10 phút chần ở nhiệt độ 1000 C Tuy nhiên nếu nướng ở

191 0C thì mất 31 % ß-Carotene.

Trong đậu xanh (đậu Hà Lan), Lutein có hàm lượng tăng 38% ,hàm lượng carotene tăng 23% và tổng hàm lượng carotenoid tăng26% khi đem gia nhiệt trong nước khoảng 3 phút

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 đốivới khoai tây ngọt thì 23% tổng hàm lượng carotene bị mất đi

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

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

Sự có mặt của oxy trong quá trình chần có thể dẫn đếngiảm lượng màu carotenoid Vì vậy giảm hàm lượng oxy trong suốtquá trình chế biến sẽ giúp ngăn chặn việc mất màu củacarotenoid một cách đáng kể

Đóng hộp

Việc xử lý nhiệt ở nhiệt độ 1150C và 1210 C sẽ phá huỷ cácmàu carotenoid trong nước cà rốt ép, cà rốt đóng hộp Trong quátrình bảo quản, nếu nhiệt độ tăng dần thì hàm lượng carotenegiảm vì nó thúc đẩy phản ứng oxy hoá và phản ứng đồng phânhoá

Khi điều kiện bảo quản cà rốt là 1150C trong 30 phút, đồngphân cis của  & ß carotene tăng, khoảng 35% đồng phân trans của

 & ß carotene bị giảm đi

Khi đóng hộp trong điều kiện chân không, sự oxy hoá sẽ bịngăn 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 quảmàu đỏ và màu vàng Màu đỏ và sự ổn định thành phầncarotenoid trong quá trình này phụ thuộc vào điều kiện chế biến.Trong cà rốt thì thành phần carotenoid dễ bị oxy hoá vì rau quảđược ngâm trước khi xử lí nhiệt

Những phương pháp xử lí nhiệt khác nhau sẽ làm cho nước épcà rốt có màu khác nhau từ màu cam đến màu vàng Màu trongnước ép cà rốt tương quan với hàm lượng carotenoid và sự hình

thành đồng phân cis Cường độ màu giảm khi đồng phân cis đượchình thành Trong nước ép cà chua, 1% của licopene bị mất đi trong 7phút gia nhiệt ở 900C và nmất 17% nếu gia nhiệt ở 1300C trong 7phút.

Sấy ở nhiệt độ cao

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

Việc làm mất màu của rau quả khô sẽ diễn ra nhanh hơn khinhiệt 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 rarằng sự đồng phân hoá và sự oxi hoá xảy ra đồng thời Tuynhiên, mẫu được sấy khô trong điều kiện chân không thì hàmlượng carotene bị tổn thất thấp nhất là 2% Sự khác nhau này cóthể là do hàm lượng đường tồn tại trên bề mặt trong suốt thờigian thẩm thấu đã ngăn cản oxy thâm nhập vào gây oxy hoálycopene

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

Sự mất màu của carotenoid trong cà rốt sấy khô tuỳ thuộcvào nhiệt độ và thời gian bảo quản Hàm lượng của trans  & ßcarotene và tất cả các đồng phân trans-lutein sẽ giảm dần khinhiệt độ và thời gian bảo quản tăng dần trái lại đồng phân cislại tăng

Việc bảo quản bột cà chua trong N2 hay không khí sẽ giúp duytrì 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 dẫnđến hàm lượng carotene giảm và tính chất màu sắc của cà rốttốt hơn khi đã được tách nước trong không khí ở 70oC trong 4 giờhay 90oC trong 2 giờ

3 Flavonoid

Sự thay đổi khác nhau của màu anthocyanin xảy ra trong xuốtquá trình đun nóng sẽ sản sinh ra các màu vàng nhạt hoặc màunâu nhạt

Trong quá trình chế biến, anthocyanin thường bị mất màu Nhưngmàu của anthocyanin thường trở lại trong quá trình làm mát.Những phá huỷ về vật lí như là gọt, bóc vỏ, cắt và dát mỏnglàm phá vỡ màng tế bào cho phép việc tiếp xúc của enzym vàcác thành phần của rau quả mà trước đó bị tách rời Các enzym

bị vô hoạt trong quá trình gia nhiệt Sự khác nhau về tính ổn địnhtrong các màu anthocyanin liên quan đến mức độ và họ của rauquả.

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

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

Hình14:

Chu trình biến đổi của

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

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)

Làm lạnh là một trong những phương pháp quan trọng để duy trìchất 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 mộtvài loại rau quả có thể làm lạnh thô như tỏi tây và cà rốt Chấtlượng rau quả làm lạnh đưa đến tay người tiêu dùng có thể khôngtốt hơn chất lượng của nó vào thời gian làm lạnh.

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

40oC

1 Chlorophyll

Đậu Hà Lan, đậu xanh, cải Brussels và rau spinach là một trongnhững loại rau quả lạnh đông được ưa chuộng nhất Những rau quảnày thường được chần trước khi lạnh đông nhằm vô hoạt nhữngenzym làm mất màu và mất hương vị Việc chần liên quan đếnnhiệt độ bảo quản của những loại rau quả chế biến Chần đậuxanh mất đi 10% hàm lượng chlorophyll ban đầu trong vòng 0.7 đến 10tháng từ -7 đến -18oC Trong quá trình chần rau spinach, 10% củahàm lượng chlorophyll ban đầu sẽ bị mất đi trong 1.6 2.5 tháng ởnhiệt 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 xanhđược bảo quản ở -90C trong 20 tháng mà không được đem chầntrước

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 khôngđược chần trước

2 Carotenoid

Hàm lượng carotenoid của rau quả lạnh đông màu vàng, camvà đỏ thì tương đối ổn định Có rất ít hoặc không có sự giảmmàu 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 sắccủa tổng cũng như của từng đồng phân carotene

Tuy nhiên oxy và ánh sáng có thể ảnh hưởng đến sự ổnđịnh của màu carotenoid trong suốt quá trình bảo quản lạnh đông

Vì vậy, đóng gói rau quả trước khi bảo quản lạnh đông có thểloại bỏ ánh sáng và oxy sẽ giúp giữ màu carotenoid tốt hơn.Thông thường, người ta sẽ chần trước khi bảo quản rau quả lạnhđông Nguyên nhân là do khi chần, ta đã vô hoạt được enzymelipoxygenase

Việc mất màu Carotenoid phụ thuộc nhiều vào chủng loại rauquả.

Ví dụ: Trong bảo quản lạnh đông cà rốt:

có chần: bảo quản trong 12 tháng ở -20oC, hàm lượngcarotene 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 -20oCvà -250C

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

Ví dụ: đối với làm lạnh đông bắp ngọt ở -23oC thì làm lạnhnhanh bằng dây đai chuyển động với vận tốc 10phút/ vòng sẽgiữ màu vàng của ngô tốt hơn là làm lạnh bằng cách thổi khí

Ở khoai tây thì sự khác nhau này không nhiều

Bảo quản rau quả bằng việc sử dụng axit và dấm sẽ ảnhhưởng đến sự duy trì màu xanh của rau quả tươi Điều này đượcquan sát đầu tiên trong quá trình muối dưa chuột, sau đó là quátrình lên men của cải màu xanh lục và màu xanh olive, quá trìnhtrộn 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 thêmaxit làm giảm pH của sản phẩm, tạo điều kiện thích hợp cho sựlên men Sự thay đổi từ màu chlorophyll thành màu chlorophylide,và pheophytin thành pheophorbide là kết quả của hoạt tính củaenzyme chlorophyllase, còn sự chuyển từ màu chlorophyll thànhpheophytin là do pH axit Rau quả có chứa axit hydrophylic như axitcitric, malic và axit acetic giúp giữ màu tốt hơn là những rau quảchứa 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 mạnhmẽ ở nhiệt độ nóng chảy của đường (khoảng >1400C) Phản ứngnày có ảnh hưởng lớn đối với màu sắc của các sản phẩmgiàu đường Sản phẩm của phản ứng này đều có vị đắng vàkhông mong muốn trong sản phẩm rau quả chế biến

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

Phản ứng oxy hoá polyphenol

Khả năng tạo màu mạnh hay yếu phụ thuộc vào cấu trúc củaphenol cũng như nguồn enzyme xúc tác của phản ứng này Đâylà một trong những phản ứng làm thay đổi màu của sản phẩmrau quả quan trọng Vì vậy, trong các quá trình gia công người tathường tìm các biện pháp để khống chế phản ứng này (sẽ đượctrình 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 sảnphẩm

Hạn chế sự sẫm màu hay ổn định các màu tự nhiên trongsản 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 màutự nhiên trong sản phẩm rau quả có khuynh hướng bị biến đổi sovới lúc đầu hoặc bị mất đi

Trong thực tế, sau khi chế biến người ta sử dụng chất màu tựnhiên hoặc tổng hợp để thêm vào sản phẩm, được sử dụngnhiều 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 giữađồng và chlorophyl, có màu xanh tự nhiên của tất cả các loạithực vật và tảo Về mặt thương mại, màu xanh này được trích từcây tầm ma, cỏ xanh và cỏ linh lăng Nhờ vào chức năng estehóa của chrolophyl, hợp chất “pheophytin” được tạo thành Nguyêntử 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 cùngnguồn gốc hóa lý với màu cam của-carotene Annatto cũng cótính 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

Carmines

Hình 20: Carmines

Carmines dễ được tẩy trắng bằng sulfur dioxide.

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

Tên khác : CI Natural Red 4

Nhóm chất màu : Anthraquinone

Indigotine (xanh chàm)

Hình 21: Công thức cấu tạo của Indigotine