các chất màu thực phẩm

Chaát maøu töï nhieân Thöïc vaät (hoa, quaû, laù, thaân caây coù maøu), Đoäng vaät (huyeát töông) Vi sinh vaät (vi khuaån, naám men, naám moác, taûo); Cöôøng ñoä maøu thaáp, Keùm beàn vôùi nhieät ñoä, pH moâi tröôøng vaø aùnh saùng Chaát maøu toång hôïp Saûn xuaát baèng toång hôïp hoaù hoïc (sunset yellow, carmoisine, tartrasine,…) Chaát maøu toång hôïp gioáng töï nhieân Saûn xuaát baèng phöông phaùp hoaù hoïc Baûn chaát gioáng chaát maøu töï nhieân (carotene,riboflavin,canthaxanthin, anthocyanin,…) Möùc ñoä ñoäc haïi thaáp hôn so vôùi maøu toång hôïp Maøu saéc gioáng maøu töï nhieân Cöôøng ñoä vaø ñoä beàn maøu cao hôn nhieàu

HÓA HỌC THỰC

PHẨM

CHƯƠNG 7

CHẤT MÀU TP

KHÁI NIỆM CHUNG

Phân loại màu TP

1 Chất màu dạng bột hay lỏng được bổ sung trực tiếp

Chất màu tự nhiên

Thực vật (hoa, quả, lá, thân cây có màu),

Động vật (huyết tương)

Vi sinh vật (vi khuẩn, nấm men, nấm mốc, tảo);

Cường độ màu thấp, Kém bền với nhiệt độ, pH môi trường và ánh sáng

Chất màu tổng hợp

Sản xuất bằng tổng hợp hoá học (sunset yellow, carmoisine, tartrasine,…)

Chất màu tổng hợp giống tự nhiên

Sản xuất bằng phương pháp hoá họcBản chất giống chất màu tự nhiên (β-carotene,riboflavin,canthaxanthin, anthocyanin,…)Mức độ độc hại thấp hơn so với màu tổng hợpMàu sắc giống màu tự nhiên

Cường độ và độ bền màu cao hơn nhiều

KHÁI NIỆM CHUNG

Phân loại màu TP

Màu do phản ứng caramel, Màu do phản ứng Maillard, Màu do phản ứng oxy hóa

2 Chất màu tạo thành trong quá trình chế

biến

CÁC CHẤT MÀU TỰ NHIÊN

Màu từ ĐV

Màu cánh kiến từ con cánh kiến;

Màu carmin đỏ từ loại rệp son;

Màu đỏ chiết từ loài sâu Kerme;

Màu đỏ do hợp chất Hem

Màu từ VSV

Màu carotenoid từ Rhodotorula sp.

CÁC CHẤT MÀU TỰ NHIÊN

Màu từ TV

Thân cây: gỗ huyết giác cho màu hacmatoxicline;

cây vang cho màu braxilin

Lá: tùng lam u indician; chàm cho màu indigotin;

lá cam; lá dứa, lá bồ ngót; lá cẩm; lá gai

Hoa: hoa pensée cho màu violanine,

hoa rum cho màu cartamine đỏ

Trái: lý cho màu cyanidine;

nho đen cho màu oenis;

gấc cho chất màu β-carotene

Rễ: rễ cây thiên thảo cho chất màu alizarine;

củ nghệ cho chất màu curcumin

Vỏ cây: vỏ cây mẻ rìu

vỏ cây canhkina cho màu quinotanine

Rêu tảo : địa y cho màu orceine

Hợp chất Heme

CÁC CHẤT MÀU TỰ NHIÊN

Hợp chất Heme

Myoglobin (Mb)

Protein dạng cầu, do 1 chuỗi polypeptid tạo thành

M = 16800, 153acid amin gọi là globinGốc mang màu là vòng porphyrin gọi là Hem

Mb là phức của Hem và globin gắn tại gốc histidinTồn tại trong các mô cơ tạo màu cho các phần đó

CÁC CHẤT MÀU TỰ NHIÊN

Hợp chất Heme

Myoglobin (Mb)

Mb - màu đỏ tíaOxymyoglobin (MbO2) – mang Oxy – màu đỏ tươiMetmyoglobin (MMb) - Bị oxy hóa, chuyển Fe2+ thành Fe3+

tạo màu đỏ nâu

Mb không còn khả năng kết hợp với oxy

Màu của thịt tươi là hỗn hợp của 3 màu này

Mb + NO thành nitrosil Mb – màu đỏ không bền, chuyển tiếp thành nitrosilhemochrome bền có màu hồng thịt nấu

Màu Mb nhạy cảm với ánh sáng, T, độ ẩm kk, pH,…

Chất chống oxh: vit C, vitE, BHA, TBHQ ,…

CÁC CHẤT MÀU TỰ NHIÊN

Hợp chất Heme CÁC CHẤT MÀU TỰ NHIÊN

Hemoglobin (Hb)

Tạo nên màu đỏ cho máu

Hb = 4Mb gắn lại với nhauTại phổi, Hb tạo phức với Oxy và vận chuyển Oxy đến các cq

Tại các cq, Mb sẽ tiếp nhận oxy từ Hb, tham gia qtrình TĐC

N N

N N

 Tan trong dầu

 Khi trái chín, chlo bị thủy phân thành các chất không màu

 Màu xanh do ion Mg2+ gắn vào vòng porphirin

 Không bền nhiệt và acid: Mg tách khỏi nhân, thế bằng H tạo

pheophytyl có màu vàng úa

 → bảo vệ màu xanh rau quả phải chế biến nhiệt trong môi

trường kiềm hoặc thay thế Mg2+ bằng Cu2+ hay Zn2+

CÁC CHẤT MÀU TỰ NHIÊN

Chlorophyll

Tạo ra màu vàng, cam và đỏ

Có khoảng hơn 600 loại carotenoid tồn tại trong tự nhiên

38 trong số đó có hoạt tính tiền vitamin A

β - γ - ε - κ - φ - χ - ψ

-CÁC CHẤT MÀU TỰ NHIÊN

Carotenoid

nhân oxy hoá như nhiệt độ, oxy không khí, ánh

sáng, …

CÁC CHẤT MÀU TỰ NHIÊN

o Công thức phân tử là C40H56 , M = 536,85

o Nhiệt độ nóng chảy là 176 – 183oC,

o Tan tốt trong chloroform, benzen, CS2

o Tan trung bình trong ether, ether petrol, dầu thực vật

o Tan rất hạn chế trong methanol, ethanol

o Không tan trong nước, acid, hợp chất alkane.

[1] β -Carotene

CÁC CHẤT MÀU TỰ NHIÊN

o Kết tinh từ dung môi benzen-methanol hình lăng trụ 6 mặt màu

tím đậm

o Từ dung môi ether petrol là tinh thể dạng lá hình thoi gần như

vuông có màu đỏ Dung dịch loãng có màu vàng

o Hấp thu cực đại/chloroform tại 497 nm và 466 nm

o Có hoạt tính tiền vitamin A mạnh nhất

o 1 IU = 0.6 µg β-carotene = 0,3 µg vit A

o Ứng dụng: tạo màu vàng tiền vitamin A, chống oxy hóa

[1] β -Carotene

CÁC CHẤT MÀU TỰ NHIÊN

Carotenoid

Licopene có nhiều trong quả cà chua (5,66mg/quả) và một số

quả khác Trong quá trình chín, lượng licopene tăng 10 lần, nhưng

không có hoạt tính vitamin

Các loại carotenoid khác đều là dẫn xuất của licopene và

carotene

[2] Licopene:

Cấu tạo

Các Car được cấu tạo bằng 8 đơn vị isoprene liên tiếp nhau ở

trung tâm của phân tử tạo nên cấu trúc đối xứng

Các hydrocarbon carotenoid được gọi chung là các carotene

Các dẫn xuất có nhóm chức chứa oxy (hydro, keto, epoxy,

methoxy, acid) được gọi chung là xanthophyll

Có vài loại Car mạch thẳng (lycopene), nhưng đa số là những hợp chất có vòng 6 cạnh (hoặc vòng 5 cạnh) ở một đầu hay cả hai đầu phân tử

Cấu tạo của hai hợp chất Car mạch thẳng và vòng gốc :

lycopene và β-carotene được biểu diễn như sau :

zeaxanthin, atheraxanthin, lutein-5,6-epoxdide.

Carotenoid cũng phân bố trong các mô thường (không có phản ứng quang hợp), tạo ra màu vàng, cam và đỏ cho hoa quả

Động vật

Car tạo màu vàng, đỏ cho lông cánh cho các loài chim, tạo màu lông và da vàng cho gà con, tạo màu đỏ cho lòng đỏ trứng

Trong một số động vật biển như tôm hùm, cua,… tồn tại một dạng

phức hợp giữa Car và protein gọi là carotenoprotein lúc còn sống thì có màu xanh lá, tím hoặc xanh dương, nhưng khi nấu chín, protein bị biến tính, màu đỏ của Car mới hiện ra

Vi sinh vật

Car là chất màu nội bào của một số các loài vi sinh vật như vi

khuẩn, nấm men (Rhodotorula sp.), nấm mốc (Neurospora crassa, Penicillium

sclerotiorum, Mucorals choanophoracea,… ), tảo (Dunadiella)

Ngày nay do kết quả của công nghệ gen, người ta đã tạo ra được loài

Phycomyces blakesleanus (25mg β-carotene %SKK) và Blakeslea tripora (30-35

mg β-carotene %SKK)

Dưới tác dụng của stress, áp suất cao, nhiệt độ cao, nồng độ muối,

khoáng cao,… các giống tảo Dunadiella và Haematococcus chuyển từ

màu xanh sang màu cam vì một lượng lớn carotenoid đã được tạo ra ở ngoài lục lạp, tích lũy trên thành tế bào hay ở những giọt béo

Dunadiella tạo β-carotene (10% SKK) và Haematococcus tạo astaxanthin

(1-2%/SKK)

Một vài loài vi khuẩn cũng tạo được màu carotenoid như giống

Brevibacterium (tạo canthaxanthin), Flavobacterium (tạo zeaxanthin).

Tính chất

Car kết tinh ở dạng tinh thể Tinh thể Car có nhiều dạng và kích thước rất khác nhau Thí dụ hình kim dài (lycopene, δ-carotene), hình khối lăng trụ đa diện (α-carotene), dạng lá hình thoi (β-carotene), kết tinh vô định hình (γ-Carotene)

Nhiệt độ nóng chảy cao, khoảng 130 – 220oC

Tinh thể Car có độ hòa tan thấp, không tan trong nước, tan tốt trong các dung môi chứa chlor (chloroform, dichloromethane)

Hầu như tất cả Car đều tan trong chất béo và các dung môi không phân cực, ngoại trừ 3 loại:

[1] Bixin: tan trong nước nhờ các nhóm carboxyl

[2] Astaxanthin: tan trong nước nhờ nhóm keto enol

[3] Crocin: được ester hóa bởi đường

Độ hòa tan của Car trong các dung môi hoàn toàn không giống nhau

Màu sắc: Các carotenoid tự do tạo màu kem, vàng, cam, hồng,

đỏ, tùy theo loại carotenoid, thể mang màu, nguồn nguyên liệu, điều kiện nuôi trồng, thời tiết, …Một số hợp chất không có màu nhưng vẫn được xếp vào loại Car

Dạng carotenoprotein tạo dãy màu từ xanh lá, tím, xanh dương và đen Khi đun nóng sẽ chuyển sang màu đỏ do protein bị biến tính

Độ bền: do hệ thống nối đôi liên hợp nên carotenoid dễ bị oxy

hóa mất màu, hoặc đồng phân hóa, hydro hóa tạo màu khác Carotenoid tinh khiết rất bền khi ở dạng huyền phù hoặc dung dịch với dầu thực vật, đặc biệt khi có chất chống oxy hóa là α-tocopherol Các tác nhân ảnh hưởng đến độ bền màu là

nhiệt độ, phản ứng oxy hóa trực tiếp hoặc gián tiếp, ion kim loại, ánh sáng, tác dụng của enzym (peroxidase, lipoxidase,

lipoperoxidase), ảnh hưởng của nước,…

Chức năng

Chức năng của carotenoid chưa được xác định rõ ràng:

Trong hoa, quả và một số ĐV, chức năng của Car chỉ đơn giản là tạo ra màu sắc

Trong các mô cây xanh, Car giữ nhiệm vụ thu nhận ánh sáng trong quá trình quang hợp

Car cũng là những chất bảo vệ tế bào chống lại các phản ứng oxy hóa quang học dưới tác dụng của [O] Thí dụ, có một số người bị bệnh nhạy ánh sáng, do có một lượng porphiryl tự do tích lũy dưới da Porphiryl rất nhạy sáng, có thể tạo [O] ở dưới

da, đốt cháy da, mô,…

Sự hấp thụ và chuyển hóa

Car thường được hấp thu cùng với lipid Những loài động vật

khác nhau có khả năng hấp thu và chuyển hóa Car khác nhau :Người có thể hấp thu tốt tất cả các loại Car

Một số ĐV có vú như mèo, chuột, cừu,… lại hấp thu và chuyển hóa Car rất kém

Bò cái chỉ hấp thu carotene mà không hấp thu xanthophyll carotene tồn tại trong chất béo và tích tụ trong hoàng thể (buồng trứng) với nồng độ cao, do đó có thể duy trì khả năng sinh sản của bò cái

β-Loài chim hấp thu kém β-carotene nhưng lại hấp thu được một

lượng lớn xanthophyll và chuyển vào lòng đỏ trứng Chúng còn có thể tạo màu cho da gà con, màu lông,…thí dụ như loài Hồng hạc cần cung cấp Car để duy trì màu hồng của bộ lông

Quá trình chuyển hóa carotenoid thành vitamin A được kiểm soát nên không tạo thành lượng dư vitamin có độc tính cao

α -carotene

β -carotene

15,15'-peroxy- β -carotene

15 15

15

15 '

' O O

2

CH OH CHO retinal (2 phân tử)

retinol (vitamin A)

Khi lượng carotenoid dư nhiều, sẽ phân bố tại nhiều loại mô, và nếu nồng độ đạt mức độ đủ thì có thể gây ra màu cam vàng cho da, nhất là ở tay và chân (người ăn quá nhiều thức ăn chứa nhiều carotenoid như cà rốt, cam,…), hoặc vàng mắt (tiêu thụ lượng lớn canthaxanthin, 200mg/ngày).

Không có cơ chế phân hủy carotenoid trong cơ thể người

Carotenoid có thể tồn tại ở cơ thể người trong một khoảng thời gian đáng kể β-carotene có chu kỳ bán hủy trong vài

ngày, nhưng với lượng lớn canthaxanthin có thể tồn tại từ 6 tháng đến 12 tháng

 Màøu đỏ thẫm đến tím

 Thuộc nhóm màu flavonoid – glycoside với aglucon là

anthocyanidin

 Tan trong nước

 Kém bền nhiệt

 Biến màu khi tiếp xúc với kim loại

(Sn → xanh lơ; Al → tím; Fe, Cu →

đen)

 Màøu trắng (bông cải, khoai tây, hành

 Thuộc nhóm màu flavonoid

 Tan trong nước

Dựa vào mức độ oxyhoá hay mức độ khử của dị vòng ta có thể chia các hợp chất Fla thành các nhóm anthocyanne, flavanol, flavanon, …

Còn gọi là anthocyanoside vì là mono hay diglucoside của gốc đường glucose, galactose hay ramnose kế hợp với anthocyanidin (anthocyanidol) tạo màu đỏ, xanh, tím và các màu trung gian

Catechin Leucoanthocyanne Anthocyanidol (không màu) (không màu) (đỏ, xanh)

Tất cả anthocyanidol đều có chứa hoá trị tự do, nhưng chưa

thể xác định chắc chắn tại vị trí nào, do đó anthocyanidol

thường được biểu diễn như là một hợp chất có tính lưỡng

tính, có thể tham gia phản ứng với acid và kiềm:

Có nhiều loại hợp chất anthocyane, thường gặp nhất là

pelargonidol, cyanidol và definidol

Perlargonidol Apigenidol (ít gặp)

Cyannidol (màu xanh) Delfinidol

Các anthocyane có thể tạo phức với kim loại cho màu khác nhau

Hầu hết các loại anthocyane hoà tan tốt trong nước Khi kết hợp với đường độ hoà tan tăng.

Màu sắc thay đổi theo nhiệt độ, loại hợp chất và hàm

lượng Khi tăng số lượng nhóm OH trong vòng benzene màu càng xanh đậm; Tăng mức độ methyl hoá các nhóm OH thì màu càng đỏ; Số lượng các gốc đường liên kết cũng

làm đổi màu

Các anthocyane có thể tạo phức với kim loại cho màu khác nhau

Flavanon

Tham gia hợp chất glucoside tạo chất đắng cho các nguyên liệu rau quả Các flavonon thường là aglucon gắn với gốc đường

Hesperestol – Hespiridin : là các flavonon trong vỏ cam quýt.Naringenol – Naringin : không màu, ít tan trong nước, tạo vị

đắng cho bưởi xanh Khi bưởi chín E naringinase thủy phân liên kết glucoside làm bưởi hết đắng

R ≡ R’ ≡ H : Kempherol (hoa tử vân anh, lá trà, hoa hồng, )

R ≡ OH ; R’ ≡ H : Quecetol (vỏ sồi, táo, nho, thuốc lá, hoa

MÀU TẠO THÀNH TRONG QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN

Phản ứng Caramel

Phản ứng dehydrat hóa

Cơ chất: đường

Nhiệt độ: nóng chảy của đường Glucose : 146 – 1500C

Fructose : 95 – 1000CSaccharose : 160 – 1800CLactose: 223 – 2520C

Phản ứng có 2 giai đoạn : Tạo aldehyd : không màu

Phản ứng trùng hợp : màu nâuSản phẩm caramel đều có vị đắng

MÀU TẠO THÀNH TRONG QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN

Phản ứng Caramel

Acid amin – glucid: nhóm carbonyl (=C=O) và nhóm amino (-NH2)

Nhiệt độ xảy ra phản ứng: > 0oC

Có 3 giai đoạn liên tiếp nhau:

GĐ1 : phản ứng ngưng tụ carbonylamin

Phản ứng chuyển vị amadori

Tạo SP không màu, không hấp thu UV

GĐ2 : Phản ứng khử nước của đường

Phản ứng phân hủy đường và các hợp chất amin

Tạo SP không màu, vàng, hấp thu mạnh UV

GĐ3 : Phản ứng ngưng tụ aldol

Phản ứng ngưng tụ aldehydamin Phản ứng tạo hợp chất dị vòng chứa nitơ

Tạo SP có màu sậm, ban đầu tan được trong nước màu sẫm, càng về sau càng khó tan, màu sẫm đen

MÀU TẠO THÀNH TRONG QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN

Phản ứng Maillard

Điều kiện tiến hành phản ứng

Tỷ lệ a.a / đường = 1/3 ÷ 1/2

Nồng độ bé: phản ứng cũng xảy raTăng tỷ lệ đường SP càng dễ tan trong nướcLượng nước: nước càng ít phản ứng càng mạnh

Nhiệt độ: < 00C: phản ứng không xảy raChất kìm hãm, tăng tốc:

Kìm hãm: -CHO, hydroxylamin,

bisulfit Na, K, SO2, SO3, H2SO3Tăng tốc: a acetic, phosphate

Ứùng dụng của phản ứng Maillard

SX bánh mì: màu sắc vỏ bánh mì

SX bia: Sx malt (đen, vàng)

SX rượu: tổn thất đường, tinh bột, kìm hãm hoạt động của E

SX thuốc lá: quá trình lên men sợi thuốc lá

SX đường: sẫm đường

MÀU TẠO THÀNH TRONG QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN

Phản ứng Maillard

MÀU TẠO THÀNH TRONG QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN

Phản ứng Maillard

OH

HOHO

COOH

Phản ứng oxy hoá Polyphenol

[1] Pyrocatechol [2] Dihydroxyphenylalanin

Cơ chất phenol - hợp chất chứa vòng benzen có 1 hay nhiều nhóm OH

MÀU TẠO THÀNH TRONG QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN

CHƯƠNG 7

CHẤT MÀU – CHẤT

MÙI TP

HÓA SINH THỰC PHẨM

Tôn Nữ Minh Nguyệt

CHẤT MÀU

CHẤT MÀU

CHẤT MÀU

CHẤT MÀU

 Phân loại chất màu

KHÁI NIỆM CHUNG

Phân loại màu TP

1 Chất màu dạng bột hay lỏng được bổ

sung trực tiếp

Chất màu tự nhiên

Thực vật (hoa, quả, lá, thân cây có màu)

Động vật (huyết tương)

Vi sinh vật (vi khuẩn, nấm men, nấm mốc, tảo)

Cường độ màu thấp Kém bền với nhiệt độ, pH môi trường và ánh sáng

KHÁI NIỆM CHUNG

Phân loại màu TP

1 Chất màu dạng bột hay lỏng được bổ

sung trực tiếp

Chất màu tổng hợp

Sản xuất bằng tổng hợp hoá học (sunset yellow, carmoisine, tartrasine,…)

Chất màu tổng hợp giống tự nhiên

Sản xuất bằng phương pháp hoá học Bản chất giống chất màu tự nhiên ( β -carotene,riboflavin,canthaxanthin,

KHÁI NIỆM CHUNG

Màu do phản ứng caramel

Màu do phản ứng Maillard

Màu do phản ứng oxy hóa

2 Chất màu tạo thành trong quá trình

chế biến

Phân loại màu TP

Chất màu tự nhiên Hợp chất hem

Chlorophyll Carotenoid Anthocyanne Anthoxanthin Betalaein

Màu từ TV

hacmatoxicline

cây vang cho màu braxilin

Lá: tùng lam u indician; chàm cho màu indigotin

lá cam; lá dứa, lá bồ ngót; lá cẩm; lá gai

Hoa: hoa pensée cho màu violanine

hoa rum cho màu cartamine đỏ

nho đen cho màu oenis gấc cho chất màu β -carotene

Rễ: rễ cây thiên thảo cho chất màu alizarine

củ nghệ cho chất màu curcumin

vỏ cây canhkina cho màu quinotanine

CÁC CHẤT MÀU TỰ NHIÊN

Myoglobin (Mb)

Protein dạng cầu, 1 chuỗi polypeptid

M = 16800, 153acid amin gọi là globin Gốc mang màu là vòng porphyrin gọi là Hem

Mb là phức của Hem và globin gắn tại gốc histidin

Tồn tại trong các mô cơ tạo màu cho các phần đó

CÁC CHẤT MÀU TỰ NHIÊN

Hợp chất Heme