Xác định hàm lượng anthocyanin trong một số nguyên liệu rau quả bằng phương pháp ph vi sai

Tuy nhiên, trong công nghiệp thực phẩm, chất màu nhân tạo vẫn là sự lựa chon số một do sản lượng chất màu tự nhiên không đáp ứng được nhu cầu sử dụng.. Tuy nhiên, màu nhân tạo sẽ không a

Ngoài ra, tôi xin chân thành cảm ơn tất cả các thầy cô giáo phụ trách Trung tâm thí nghệm thực hành đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi hoàn thành đồ án của mình

Đặc biệt tôi xin chân thành cảm ơn Th.s Lê Thế Tâm đã tận tình hướng dẫn và

tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian làm đồ án tốt nghiệp này

Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể lớp 50K – CNTP cùng gia đình, bạn bè đã giúp

đỡ, động viên tôi trong suốt thời gian qua

Xin trân trọng cảm ơn!

Vinh 1/2014

Nguyễn Thị Tứ

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 1

2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 2

3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 2

4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2

Chương 1 TỔNG QUAN 3

1.1 Giới thiệu chung về chất màu thực phẩm 3

1.1.1 Chất màu tổng hợp 3

1.1.2 Chất màu vô cơ 10

1.1.3 Chất màu tự nhiên 11

1.2 Giới thiệu về chất màu anthocyanin 17

1.2.1 Khái niệm: 17

1.2.2.Cấu trúc hóa học của các anthocyanin 17

1.2.3 Tính chất vật lý và hóa học của các anthocyanin 19

1.2.4 Chức năng sinh học và ứng dụng của anthocyanin 24

1.3 Giới thiệu về nguyên liệu 25

1.3.1 Giới thiệu về nho 25

1.3.2 Giới thiệu về cà tím 29

1.3.3 Giới thiệu về tía tô 30

Chương 2 THỰC NGHIỆM 32

2.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM 32 2.2 THIẾT BỊ, DỤNG CỤ, HÓA CHẤT 32

2.2.1 Thiết bị, dụng cụ 32

2.2.2 Hóa chất 32

2.2.3 Pha chế dung dịch: 33

2.3 Lấy mẫu và xử lý mẫu 33

2.3.1 Nguyên liệu 33

2.3.2 Chuẩn bị mẫu 33

2.3.3 Xử lý mẫu 33

2.4 Quy trình phân tích: 34

2.5 Nghiên cứu ảnh hưởng của hệ dung môi đến khả năng chiết tách chất màu anthocyanin từ vỏ quả nho 35

2.5.1 Chuẩn bị dung môi 35

2.5.2 Phương pháp thực nghiệm 35

2.5.2.1 Chuẩn bị mẫu 35

2.5.2.2 Phương pháp xác định độ ẩm của nguyên liệu 35

2.5.2.3 Phương pháp chiết tách anthocyanin 35

2.5.2.4 Phương pháp pH vi sai 35

2.6 Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi đến khả năng chiết tách chất màu anthocyanin từ vỏ quả nho 37

2.6.1 Chuẩn bị dung môi 37

2.6.2 Phương pháp nghiên cứu và cách tiến hành 37

2.7 Xác định hàm lượng anthocyanin có trong các loại nguyên liệu rau, quả bằng phương pháp pH vi sai 38

2.7.1 Chuẩn bị dung môi 38

2.7.2 Chuẩn bị mẫu 38

2.7.3 Phương pháp và cách tiến hành 39

2.7.3.1 Phương pháp xác định độ ẩm 39

2.7.3.2 Phương pháp chiết tách anthocyanin 39

2.7.3.3 Phương pháp pH vi sai 41

2.8 Khảo sát độ bền màu của anthocyanin theo thời gian trong điều kiện bình thường và được bảo quản trong bóng tối 41

Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 42

3.1 Kết quả của thí nghiệm xác định độ ẩm nguyên liệu 42

3.2 Kết quả của thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của hệ dung môi chiết tách chất màu anthocyanin từ vỏ quả nho 42

3.3 Kết quả thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi chiết đến hàm lượng chất màu anthocyanin 44

3.4 Kết quả thí nghiệm xác định hàm lượng anthocyanin trong có trong các loại nguyên liệu 45

3.5 Kết quả thí nghiệm khảo sát độ bền màu của anthocyanin theo thời gian 50

Chương 4 54

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 54

4.1 Kết luận: 54

4.2 Kiến nghị 54

TÀI LIỆU THAM KHẢO 55

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1.1: Liều lượng cho phép của một số chất màu tổng hợp 10

Bảng 1.1.2: Thống kê một số chất màu vô cơ thường được sử dụng trong thực phẩm 11

Bảng 1.1.3 Một số chất màu tự nhiên thông dụng 16

Bảng 1.2 Các nhóm chính trong các anthocyanin 18

Bảng1.3.1: Giá trị dinh dưỡng của nho tươi trong 100g phần ăn được 27

Bảng1.3.2: Thành phần dinh dưỡng của cà tím 29

Bảng 3.1: Độ ẩm và thể tích dịch chiết giàu anthocyanin của các mẫu nghiên cứu 42

Bảng 3.2 : Ảnh hưởng của hệ dung môi đến hàm lượng anthocyanin 43

Bảng 3.3: Tỷ lệ dung môi và hàm lượng anthocyanin 44

Bảng 3.4.1: Mật độ quang tại bước sóng hấp thụ cực đại và 700nm trong các dung dịch đệm có pH=1 và pH= 4,5 của các mẫu: 49

Bảng 3.4.2: Hàm lượng anthocyanin thu được từ các loại nguyên liệu 49

Bảng 3.5: Mật độ quangcủa dịch chiết tại λmax 50

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.2 Cấu trúc cơ bản của các anthocyanin 17

Hình 1.2: Cấu trúc phân tử của các anthocyanidin thường gặp trong tự nhiên 19

Hình 1.2.3 : Sự thay đổi cấu trúc phân tử và màu sắc của anthocyanin theo pH 21

Hình 1.3.1 : Một số hình ảnh về nho 26

Hình 1.3.2: Hình ảnh cà tím 29

Bảng1.3.2: Thành phần dinh dưỡng của cà tím 29

Hình 1.3.3: Hình ảnh lá tía tô 30

Hình 2.4: Quy trình phân tích xác định hàm lượng chất màu anthocyanin 34

Hình:2.7.2.1.Mẫu nho 34

Hình 2.7.2.2 Mẫu cà tím 38

Hình 2.7.2.3 Mẫu tía tô 38

Hình 2.7.3.1.Hình ảnh mẫu ngâm chiết trong hệ dung môi ethanol-nước(1% HCl): 1:1 39 Hình 2.7.3.2 Hình ảnh quá trình lọc hút chân không 40

Hình 2.7.3.3 Hình ảnh của dịch chiết thu được sau khi lọc hút chân không 40

Hình 2.7.3.4 Hình ảnh máy ly tâm 40

Hình 2.7.3.5 Hình ảnh máy đo pH 41

Hình 3.2 Hình ảnh dịch chiết từ vỏ quả nho trong các hệ dung môi 43

Hình 2.5.1 : Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của dung môi chiết đến hàm lượng anthocyanin trong dịch chiết 44

Hình 3.3: Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi (ethanol- nước (1%) HCl) đến hàm lượng anthocyanin 45

Hình 3.3.2:Phổ UV- Vis của dịch chiết bằng dung môi ethanol: nước(1%)HCl tỷ lệ 1:1 45 nguyên liệu 45

Hình 3.4.1: Phổ hấp thụ của dịch chiết giàu anthocyanin từ vỏ nho tươi 46

Hình 3.4.2: Phổ hấp thụ của dịch chiết giàu anthocyanin từ vỏ nho khô 46

Hình 3.4.3: Phổ hấp thụ của dịch chiết giàu anthocyanin từ vỏ cà tím tươi 47

Hình 3.4.4: Phổ hấp thụ của dịch chiết giàu anthocyanin từ vỏ cà tím khô 47

Hình 3.4.5: Phổ hấp thụ của dịch chiết giàu anthocyanin từ lá tía tô tươi 48

Hình 3.4.6: Phổ hấp thụ của dịch chiết giàu anthocyanin từ lá tía tô khô 48

Hình 3.4: Biểu đồ biểu diễn hàm lượng anthocyanin có trong các loại nguyên liệu 50

Hình 3.5: Biểu đồ thể hiện mật độ quang của dịch chiết từ các loại nguyên liệu tại λmax sau 3 ngày khảo sát 51

MỞ ĐẦU

1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Chất màu thực phẩm là một phụ gia thực phẩm (PGTP) quan trọng, được sử dụng rộng rãi không chỉ trong chế biến thực phẩm mà còn được sử dụng cả trong công nghệp mỹ phẩm ( kem trang điểm, thuốc nhuộm tóc,…), dược phẩm và trong nhiều ngành công nghiệp khác Nhu cầu về chất màu thực phẩm rất lớn và gia tăng không ngừng trong những năm gần đây

Chất màu thực phẩm là một trong những nhóm chất có màu được dùng làm phụ gia thực phẩm, nhằm tạo hoặc cải thiện màu sắc của thực phẩm với mục đích tăng tính hấp dẫn về mặt cảm quan cho thực phẩm Thế nhưng ở nước ta việc buôn bán phẩm màu hiện nay chưa được quản lý chặt chẽ Vì vậy có rất nhiều loại phẩm màu hoặc không rõ xuất xứ hoặc không được phép sử dụng lại được buôn bán với số lượng lớn một cách tự do ở các khu chợ Với những mục đích khác nhau các chất màu tổng hợp hóa học không đảm bảo tiêu chuẩn an toàn thực phẩm ngày càng được sử dụng phổ biến, chính điều này đã dẫn đến khá nhiều vụ ngộ độc thực phẩm do các chất màu gây

ra, có ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe người tiêu dùng

Từ rất xa xưa, người ta đã biết sử dụng các chất màu thực vật tự nhiên để tạo màu cho thực phẩm Ngoài chất màu, các chất màu thực phẩm tự nhiên còn chứa các thành phần hoạt tính sinh học khác như: các vitamin, các axit hữu cơ, glycozit, các chất thơm, các nguyên tố vi lượng Chính vì vậy, khi sử dụng chất màu tự nhiên để nhuộm màu chẳng những cải thiện được hình thức bên ngoài mà lại còn làm tăng giá trị đinh dưỡng của thực phẩm

Trong công nghiệp thực phẩm, các chất nhuộm màu có nguồn gốc tự nhiên chỉ chiếm 6% trong tổng số các chất được sử dụng để tạo màu

Như vậy, giải pháp cho chúng ta đó chính là sử dụng các chất màu tự nhiên an toàn Do đó, mà việc tìm ra các chất màu thực phẩm có nguồn gốc tự nhiên không gây nguy hại là rất thiết thực đồi với xã hội hiện nay Một trong những chất màu phổ biến

và đáp ứng được điều đó chính là anthocyanin thuộc nhóm flavonoid

Do vậy, chúng tôi chọn đề tài “ Xác định hàm lượng anthocyanin trong một số nguyên liệu rau quả bằng phương pháp pH vi sai” như là một bước khởi đầu cho

toàn quá trình sản xuất ra loại chất màu này từ các loại rau quả tự nhiên

2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Mục tiêu của đề tài này chúng tôi tiến hành theo các hướng nghiên cứu sau:

- Khảo sát ảnh hưởng của hệ dung môi đến quá trình chiết tách chất màu anthocyanin từ mẫu nghiên cứu là vỏ nho tươi

- Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi đến qua trình chiết tách chất màu anthocyanin từ vỏ quả nho

- Xác định hàm lượng anthocyanin trong các mẫu nguyên liệu bằng phương pháp pH vi sai

- Nghiên cứu độ bền màu của chất màu anthocyanin có trong dịch chiết theo thời gian

Đề tài này chúng tôi tiên hành các thí nghiệm khảo sát trong điều kiện thường, bỏ qua sự ảnh hưởng của các yếu tố khác như: nhiệt độ, ánh sáng, oxy không khí,…Riêng với thí nghiệm khảo sát độ bền màu chúng tôi tiến hành bảo quản mẫu trong bóng tối

3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

Đối tượng nghiên cứu là các mẫu rau quả: nho, cà tím, lá tía tô được thu thập từ chợ Đại học Vinh- thuộc địa bàn thành phố Vinh

4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Với thời gian và phạm vi của một đồ án tốt nghiệp, phương pháp chủ yếu là thu thập tổng quan tài liệu và tiến hành nghiên cứu thực nghiệm Xác định nồng độ dịch chiết bằng máy UV- Vis tại các giá trị pH = 1 và pH =4,5 rồi tiến hành tính toán xác định được hàm lượng anthocyanin theo phương pháp pH vi sai

Chương 1 TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung về chất màu thực phẩm

Chất màu thực phẩm được chia làm 3 loại chính đó là: chất màu hữu cơ tổng hợp, chất màu vô cơ và chất màu tự nhiên

1.1.1 Chất màu tổng hợp[3]

Chất màu tổng hợp là chất màu được tạo ra bằng các phản ứng tổng hợp hóa học như là: amaranth (đỏ), brilliantbule (xanh), sunset yellow (vàng cam), tartazine (vàng chanh),…thường được dùng trong công nghiệp nhuộm vải, làm mực in,…rất ít khi dùng cho thực phẩm

Tuy nhiên, trong công nghiệp thực phẩm, chất màu nhân tạo vẫn là sự lựa chon

số một do sản lượng chất màu tự nhiên không đáp ứng được nhu cầu sử dụng

Tuy nhiên, màu nhân tạo sẽ không an toàn nếu như không tuân thủ các quy định

về chủng loại cũng như liều lượng cho phép có mặt trong các sản phẩm thực phẩm.[19]

Ưu, nhược điểm của chất màu tổng hợp:

- Màu sắc đẹp, độ bền màu cao, giá thành rẻ

- Có thể tạo màu phù hợp với yêu cầu và thị hiếu Có 3 phương pháp thường được sử dụng để phối màu:

- Nếu lạm dụng (sử dụng với liều lượng vượt quá liều lượng cho phép) thì có thể gây ngộ độc

- Hoàn toàn không có giá trị về dinh dưỡng, chỉ được bổ sung vào thực phẩm với mục đích cảm quan, kích thích thị hiếu người tiêu dùng

1.1.1.1 Nhóm chất màu vàng [17] [18]

● Tatrazin: là dẫn xuất của axit pyrazol cacbonxylic, có màu vàng chanh

Tên hóa học: Trinatri pyrazol-3-carboxylat

5-hydroxy-1-(4-sulfonphenyl)-4-(4-sulfonphenylazo)-H-Công thức hóa học: C16H9N4Na3O9S2

Khối lượng phân tử: 534,37

Công thức cấu tạo:

Liều dùng: ADI = 0 - 7,5 mg/kg thể trọng

Sản phẩm chứa tartrazine thường bao gồm: bánh kẹo, kẹo bông, nước giải khát,

đồ uống năng lượng, xúc xích, tăng hương vị cho hạt ngũ cốc, bánh trộn, bánh ngọt, bột sữa trứng, bỏng ngô vàng, súp, nước sốt, một số cơm (như cơm thập cẩm, cơm Ý, vv), kem, bánh kẹo, kẹo singum, bánh hạnh nhân, mứt, thạch, mứt, mù tạt, sữa chua, dưa chua và các sản phẩm muối khác, bánh quy và nhiều loại thực phẩm tiện lợi cùng với các sản phẩm glycerin, chanh và mật ong,…

Ngoài ra, Tartrazine còn được sử dụng trong xà phòng, mỹ phẩm, dầu gội và các sản phẩm chăm sóc tóc, kem dưỡng ẩm, bút màu, sơn móng tay, mực và thuốc nhuộm con dấu

● Quinolein vàng: là muối natri của axit monosulphonic và disulphonic của

quinolphtalein và quinolyindanedion, có màu vàng

Tên hóa học: Dinatri 2-(1,3-dioxo-2-indanyl)-6,8-quinolin sulfat; dinatri quinolyl)-indan-1,3-dion disulfonat

2-(2-Công thức hóa học: C18H9NNa2O8S2

Khối lượng phân tử: 477,38

Công thức cấu tạo:

Quinolein vàng được dùng trong sản xuất bánh kẹo, thực phẩm tráng miệng, mứt, rượu, trứng cá muối, tôm, vỏ ngoài phomat, vỏ ngoài thịt chín,

● Vàng da cam S ( Sunset yellow CFC): là muối natri của axit naphtol-sunphonic,

và thuốc theo toa Sunset yellow thường được sử dụng kết hợp với E123 để tạo ra một màu nâu sôcôla và caramel

Khối lượng phân tử: 604,48

Công thức cấu tạo:

Amaranth được dùng trong sản xuất trứng cá muối, nước quả, rượu nho và làm màu sắc trong mỹ phẩm

● Đỏ rệp: là muối của 3 nguyên tử natri của axit naphol- đisunphonic, có màu đỏ

giống màu đỏ giống màu đỏ của axit cacminic (chất màu tự nhiên) Được dùng trong sản xuất bánh kẹo, thực phẩm tráng miệng, rượu, mứt,trứng cá muối, tôm, vở ngoài phomat, vỏ ngoài thịt chín

● Đỏ 2G (E128): là màu azo đỏ tổng hợp, có màu đỏ ánh xanh, được dùng để tạo

màu cho mứt kẹo

Tên hóa học: Dinatri naphthalendisulfonat

8-acetamido-1-hydroxy-2-phenylazo-3,6-Công thức hóa học: C18H13N3Na2O8S2

Khối lượng phân tử: 509,43

Công thức cấu tạo:

● Erythrosin (E127): Erythrosin, còn được gọi là Red No.3, là một hợp chất

organoiodine, cụ thể là một dẫn xuất của fluorone Nó là màu tổng hợp hồng anh đào, chủ yếu được sử dụng làm màu thực phẩm

Tên hóa học: muối dinatri isoxanthon monohydrat

●Azorubin: là muối natri của axit naphtol- sunphonic, có màu đỏ

Tên hóa học: Dinatri-4-hydroxy-3-[(E) - (4 - sulfonato-1-naphthyl) diazenyl] naphthalene-1-sulfonate

Khối lượng phân tử: 502,43 g.mol-1

Công thức hóa học: C20H12Na2O7S2

Công thức cấu tạo:

Azorubin được dùng trong sản xuất bánh kẹo, siro, nước giải khát Ngoài ra còn được sử dụng trong công nghiệp nhuộm và in

● Carmoisine(E122): có màu đỏ ánh xanh, dùng để tạo màu cho đồ uống, mứt

kẹo, kem, mứt quả

Tên hóa học: dinatri 4-hydroxy-3-(4-sulfon-1-naphthylazo)-1-naphthalensulfonat Công thức hóa hoc: C20H12N2Na2O7S2

Khối lượng phân tử: 502,44 g/mol

Công thức cấu tạo:

Carmoisine dùng để tạo màu cho đồ uống, mứt kẹo, kem, mứt quả

1.1.1.3 Nhóm chất màu xanh

● Màu xanh lợ V: là muối canxi của dẫn xuất triphenylmetan, có màu xanh nhạt

Được sử dụng trong sản xuất bánh kẹo, thực phẩm tráng miệng, mứt, rượu, trứng

cá muối, tôm, vỏ ngoài phomat, vỏ ngoài thịt chín

Công thức phân tử: C27H31N2NaO7S2

Khối lượng phân tử: 582.66 g/mol

Công thức cấu tạo:

● Xanh lơ sáng CFC : là một muối đinatri, có màu xanh lơ

Brilliant Blue FCF là thường tìm thấy trong kem, đậu Hà Lan đóng hộp, gói súp, màu thực phẩm đóng chai, nước ngọt ướp lạnh, sản phẩm có hương vị màu xanh của quả mâm xôi, các sản phẩm từ sữa sản phẩm Nó cũng được sử dụng trong xà phòng, dầu gội, nước súc miệng và các ứng dụng mỹ phẩm và vệ sinh khác

Tên hóa học: Dinatri 3-[N-ethyl-N-[4-[[4-[N-ethyl-N-(3-sulfonbenzyl)-amino] phenyl] (2-sulfonphenyl)methylen]-2,5-cyclohexadien-1-yliden] amonimethyl] benzensulfonat

Công thức hóa học: C37H34N2Na2O9S3

Khối lượng phân tử: 792,86

Công thức cấu tạo:

● Indigocacmin: là muối natri của axit indigotin disunphonic, có màu xanhlam

Sử dụng trong sản xuất kem, bánh kẹo, mứt, quả ngâm đường

Công thức hóa học: C16H8N2O2(SO3Na)2

Công thức cấu tạo:

● Xanh lục sáng BS: là muối natri của dẫn xuất fusinic, có màu xanh lục sáng,

thường được dùng hỗn hợp với các màu xanh khác để tạo màu xanh lục

Sử dụng trong sản xuất quả ngâm đường, sirô, nước giải khát, rượu [22]

1.1.1.4 Nhóm chất màu đen

● Màu đen sáng BN: là muối 4 natri tectrasulphonic, có màu đen sáng

Công thức phân tử: C28H17N5Na4O14S4

Khối lượng phân tử: 867,68 g/mol

Công thức cấu tạo:

Thường sử dụng trong sản xuất bánh kẹo, thực phẩm tráng miệng, mứt, rượu, trứng cá muối, tôm, vỏ ngoài phomat, vỏ ngoài thịt chín

Tính độc hại của chất màu tổng hợp:

Hầu hết các chất màu tổng hợp đều độc hại với sức khỏe con người nên khi sử dụng phải đặc biệt lưu ý liều lượng cho phép có mặt trong thực phẩm, và tuyệt đối

phải tuân theo những chỉ dẫn trong tài liệu kỹ thuật

Bảng 1.1.1: Liều lượng cho phép của một số chất màu tổng hợp

1.1.2 Chất màu vô cơ

Các chất màu vô cơ chủ yếu dùng để trang trí thực phẩm, sử dụng các loại bột nhẹ để chống dính ở bền mặt

Ví dụ như:

● FeO, Fe2O3 có màu đỏ dùng để trang trí bề mặt thực phẩm như mứt, bánh kẹo

● Vàng, đá quý đặt trên các loại bánh dành cho giới thượng lưu nhằm tạo ấn tượng và độ phản quang tốt

Phần lớn các chất màu vô cơ đều có tính độc vì vậy cần thận trọng khi sử dụng

Bảng 1.1.2: Thống kê một số chất màu vô cơ thường được sử dụng trong thực

phẩm:[17]

trọng

Ví dụ: Caroten tự nhiên được chiết suất từ các loại quả có màu vàng, Curcumin được chiết suất từ củ nghệ, màu Caramen được chế biến từ đường, anthocyanin được chiết xuất từ các loại quả nho, dâu, bắp cải tím,

Chất màu tự nhiên thường gặp chủ yếu ở trong các nguyên liệu thực vật, và có thể chia ra 3 nhóm chính được chia làm 3 loại :

- Clorophill (màu xanh) còn gọi là diệp lục tố hay chất màu xanh lá cây

- Carotenoit (màu da cam, vàng, đôi khi có màu đỏ), chất này có trong lục lạp

- Flavanoit (có màu đỏ, xanh, vàng…), chất này có trong các gian bào

Tất cả các sắc tố này là những hợp chất hóa học phức tạp và được tạo nên trong quá trình sống thích ứng với các loại thực vật

Mức độ bền của chúng rất khác nhau vì vậy sẽ có những sự thay đổi màu theo những cách khác nhau trong quá tình bảo quản, chế biến nhiệt, cũng như các gia công khác

Các chất màu được chiết xuất từ tự nhiên, không gây độc cho con người nên rất

an toàn khi được sử dụng làm phụ gia thực phẩm Tuy nhiên, màu tự nhiên thường

không bền, sau khi chế biến thì màu sắc sẽ bị kém đi một phần hoặc mất hẳn do đó sẽ làm giảm đi giá trị mặt hàng cũng như giá trị sử dụng do mất đi giá trị cảm quan của thực phẩm

1.1.3.1 Clorophill [17] [18]

Có 2 dạng:

+ Clorophill A: công thức phân tử là C55H72O5N4Mg

+ Clorophill B: công thức phân tử là C55H70O6N4Mg

Công thức cấu tao:

Tỷ lệ clorophill A và clorophill B trong thực vật là 3:1

Cả 2 dạng này đều tạo nên màu xanh của thực vật nhưng clorophill B có màu xanh nhạt hơn, chúng còn được gọi là hạt diệp lục, đóng vai trò vô cùng quan trọng trong quá trình quang hợp Hàm lượng clorophill trong cây xanh chiếm 1% hàm lượng chất khô

Clorophill hấp thu mạnh ánh sáng xanh dương, đỏ, vì vậy mà màu của các mô chứa chất diệp lục giống màu của lá cây

Trong cơ thể sống clorophill tạo phức với polypeptide, phức nàycó khả năng liên kết với caroten và tocopherol (vitamin E) Carotennoid và tocopherol có chức năng giữu năng lượng hoạt hóa clorophill và oxy đơn phân tử

Chức năng của clorophill là phân tách phân tử nước, một số hợp chất vô cơ đơn giản mà thực vậy lấy từ đất để tạo ra hydro, oxy, hình thành ATP và NADPT, cung cấp dinh dưỡng cho thực vật

Clorophill được chiết xuất dễ dàng từ các loại cây: lá dâu, rau mùi, vỏ bí đao, cỏ linh lăng, các loại tảo,…thậm chí là phân tằm bằng các loại dung môi thích hợp

Hiện nay, có hơn 75% các chế phẩm từ clorophill được sử dụng trong thực phẩm, dược phẩm và mỹ phẩm Clorophill sử dụng cho các sản phẩm thực phẩm như: bánh kẹo, súp, sốt, các sản phẩm từ trái cây, các sản phẩm sữa, rau muối chua và nước chấm, mứt, thức uống và các thức ăn danh cho thú kiểng

1.1.3.2 Carotenoid [12] [17]

Carotenoid là nhóm chất màu có khả năng hòa tan trong chất béo làm cho rau qủa có màu da cam, màu vàng và màu đỏ Nhóm này gồm từ 65 đến 70 chất màu tự nhiên như là: caroten, licopen, xantofil, capxantin và xitroxantin Caroten có trong đa

số các loài thực vật (trừ một số nấm) và hầu như có trong tất cả cơ thể động vật

Các carotennoid đều ko hòa tan trong nước, rất nhạy với axit và chất chống oxy hóa, nhưng lại rất bền cững với kiềm

●Licopen:

Có trong quả cà chua và một số loại quả khác Cà chua chín có màu đỏ chủ yếu là

do sự có mặt của licopen và một số carotenoid khác như: fitoflutin, alpha caroten, beta caroten và gama caroten Các chất carotenoid: alpha caroten, beta caroten và lycopen

có nguồn gốc từ thực vật và các vi sinh vật có vai trò như một chất chống oxy hóa giúp ngăn ngừa sự phá hủy do oxy gây ra đối với các cấu trúc AND, protein và chất béo giúp hạn chế quá trình phát triển của các căn bệnh mãn tính như bệnh tim mạch và ung thư

●Xantofil (C40H56O2): là chất màu vàng sáng hơn caroten vì chúng chứa ít nối đôi hơn Có mặt trong lòng đỏ trứng gà, trong rau xanh mà trong quả cà chua

●Capxantin (C40H58O3): là một chất màu vàng có mặt chủ yếu trong ớt đỏ và chiếm tới 7/8 tất cả các chất màu của ớt Capxantin là dẫn xuất của caroten có màu mạnh hơn các carotenoid khác 10 lần và trong ớt đỏ có các carotenoid nhiều hơn 35 lần so với ớt xanh

●Xitroxantin (C40H50O): có nhiều trong vỏ quả chanh Xitroxantin được tạo thành khi có sự kết hợp giữa phân tử caroten và một nguyên tử oxy hình thành cấu trúc furanoid

1.1.3.3 Betalain:

Công thức cấu tạo:

Betalain là 1 trong 5 chất màu được sử dụng rộng rãi nhất trong ngành công nghiệp thực phẩm (Jackman vs Smith, 1996) Các betalain là chất màu chứa nitơ tan trong nước, được tổng hợp từ tyrosin thành 2 cấu trúc: các betacyanin đỏ tím và các betaxanthin vàng –da cam Betalain có mặt trong các loài thực vật Caryophylalles, củ cải đỏ (Chenopodaceae) và một số loài nấm tán Một số loại betalain ăn được là củ cải đường đỏ và vàng, củ cải Thụy Sỹ, hạt hoặc lá rau dền và trái cây xương rồng

Betalain có 2 loại:

● Betacyanins : bao gồm các sắc tố từ đỏ đến tím Các loại rau quả chứa nhiều

betacyanin như: củ cải đường, rau dền, quả lê gai, hoa của cây xương rồng mammirallia,

● Betaxanthins: bao gồm các sắc tố từ vàng đến da cam

1.1.3.4 Flavonoid [17] [18]

Flavonoid là một trong những nhóm hợp chất phân bố rộng rãi nhất trong tự nhiên, ước tính đã có khoảng 2000 flavonoid đã biết rõ cấu trúc (Harbone,1975) Flavonoid đặc trưng cho thực vật bậc cao, cùng với acid hydrõinamic và lignin trong cây Flavonoid có mặt ở hầu hết các bộ phậncủa cây như: hoa, quả, lá, gốc, rễ , và trong các tế bào Flavonoid tham gia vào sự tạo màu sắc của cây, nhất là hoa, đây là một trong những chức năng sinh lý quan trọng của flavonoid đối vơi cây cỏ Flavinoid

có mặt trong một số loại rau quả như: cam, quýt, vỏ và hạt nho, đậu nành

Flavonoid là chất glucozit làm cho rau quả có màu vàng và da cam Khi flavonoid bị

phân hủy cho agglucon màu vàng Các glucozit nhóm flavonoid rất nhiều nhưng thường gặp là những agglucon dẫn xuất sau: kempherol, quercetin, mirixetin

Theo danh pháp IUPAC chúng được phân chia thành các nhóm sau:

● Flavonoids bắt nguồn từ cấu trúc của 2- phenylchromen-4-one (2

phenyl-1,4-benzopyrone)

Ví dụ: Quercetin có trong vỏ sò, lá chè, táo, nho, thuốc lá

Rutin: là 3-grammoglucozit của quercetin, thường gặp trong cây được sử dụng trong y học làm thuốc bổ mao mạch

● Isoflavonoids: bắt nguồn từ cấu trúc của 3 phenylchromen-4-one(3

phenyl-1,4-benzopyrone)

● Neoflavonoids: bắt nguồn từ cấu trúc của 4-phenylcoumarine (4

phenyl-1,4-benzopyrone)

* Tính chất:

Các flavonoid đều tan trong nước, cường độ màu phụ thuộc vào vị trí nhóm – OH:

Có màu xanh nhất khi – OH ở vị trí ortho Flavonoid tương tác với Fe cho phức

có màu xanh lá cây, sau đó chuyển sang màu nâu, phản ứng này ta bắt gặp khi gia nhiệt rau quả trong thiết bị bằng Fe, và cũng cho phức màu xám với chì acetate Trong môi trường kiềm, phức này dễ bị oxy hóa và sau đó ngưng tụ cho ta sản phẩm màu đỏ Cấu tạo của một số flavonoid:

Flavonoid là hợp chất polyphenol gồm 15 nguyên tử cacbon, hai vòng benzen được liên kết với nhau bởi mạch thẳng 3 cacbon, còn gọi là cấu trúc kiểu C6 – C3 – C6 Cấu trúc có thể là vòng kín hoặc hở., tại các vòng có đính một hoặc nhiều nhóm hydroxyl tự do hoặc đã thay thế một phần, vì vậy về bản chất chúng là các polyphenol

Công thức cấu tạo:

Theo nghiên cứu cũng cho thấy curcumin có tính chất chống ung thư, chống ôxi hóa, chống viêm khớp, chống thoái hóa, chống thiếu máu cục bộ và kháng viêm

Khả năng kháng viêm có thể là do sự ngăn chặn tổng hợp sinh học của eicosanoit Curcumin làm vô hiệu hóa tế bào ung thư và ngăn chặn hình thành các tế bào ung thư mới Curcumin giúp cơ thể phòng ngừa và chống ung thư Curcumin là một chất có triển vọng lớn trong điều trị viêm gan B, C và nhiễm HIV

Rất nhiều bằng chứng cho thấy curcumin phát triển chức năng tinh thần, một điều tra trên 1010 người châu Á ăn bột cari vàng ở độ tuổi 60-93 cho thấy những người ăn

ít nhất 1 lần trong 6 tháng cho kết quả trạng thái tinh thần cao hơn so với những người không ăn Theo quan điểm của các nhà khoa học, và một con số rất lớn các nghiên cứu cho thấy curcumin có tác dụng tốt cho não, các notron, giảm stress, trầm cảm, trạng thái lo âu

Bảng 1.1.3 Một số chất màu tự nhiên thông dụng

Anthocyanin Vỏ nho, elderberries, lá cẩm…

Betalain Củ cải đường, cây rau dền tím, vỏ quả thanh long Carotenoid

- Annatto (Bixin)

- Canthaxanthin

- β-.Apocarotenal

Hạt điều Nấm rơm, loài giáp xác, cá

Cam, rau xanh

Một trong những chất màu tự nhiên được quan tâm nhiều trong công nghệ thực phẩm là các anthocyanin

1.2 Giới thiệu về chất màu anthocyanin.[13]

1.2.1 Khái niệm:

Anthocyanin (tiếng Hy Lạp: anthos là hoa; kyanos là màu xanh đậm) là sắc tố tự nhiên thuộc nhóm flavonoid, tạo ra màu từ xanh, tím, tím đỏ, đỏ và da cam trong hoa, trái, lá, thân và rễ của nhiều loài thực vật bậc cao (quả nho, quả dâu, bắp cải tím, lá tía

tô, hoa hibicus, đậu đen, quả cà tím, gạo nếp than, gạo đỏ,…)

Hàm lượng anthocyanin trong các loài thực vật là tương đối lớn

Ví dụ: Hàm lượng anthocyanin trong blackberry khoảng 1,15 g/kg , còn trong đậu

đỏ và đậu đen lên đến 20 g/kg

1.2.2.Cấu trúc hóa học của các anthocyanin

Anthocyanin là các dẫn xuất polyhydroxy hay polymetoxy glycosyl hóa của 2-phenylbenzopyrylium chứa 2 vòng benzoyl (A và B) cách nhau bởi 1 dị vòng (C) (Hình 1.2) Nói cách khác, anthocyanin là các hợp chất của anthocyanindin (tức cation flavylium, hay bộ khung aglycon) với đường (có thể liên kết với các acid hữu

cơ trong trường hợp anthocyanin bị acyl hóa)

Các anthocyanidin tự do ít khi được hình thành trong thực vật bởi vì sự thiếu hụt electron ở cation flavylium làm cho nó rất dễ phản ứng và do đó phân tử này rất kém bền Trong khi đó, ở các anthocyanin, sự có mặt của các phân tử đường ở vị trí C3 (luôn luôn có mặt) và đôi khi là các phân tử đường ở các vị trí C5 và C7 có tác dụng

ổn định điện tích của cation flavylium, do đó các anthocyanin bền hơn các anthocyanidin tương ứng

Hình 1.2 Cấu trúc cơ bản của các anthocyanin

Hiện nay từ thực vật đã phân lập được khoảng 539 anthocyanin khác nhau (Andersen, 2005) Chúng khác nhau do sự khác nhau về các nhóm chức R1 đến R7 có trong phân tử Các nhóm chức này có thể là nguyên tử hydro (-H), nhóm hydroxyl (-OH), metoxyl (-OCH3) hay là các phân tử đường khác nhau gắn với khung aglycon bởi liên kết glycosit Tuy nhiên, chỉ có 6 loại anthocyanidin thường tìm thấy trong thực vật là cyanidin, delphinidin, malvidin, pelargonidin, peonidin và petunidin Các glycosid của 3 loại anthocyanidin không bị metyl hóa (gồm cyanidin, delphinidin và pelargonidin) là phổ biến nhất trong tự nhiên, chúng chiếm 80% sắc tố có trong lá, 69% sắc tố trong quả và 50% sắc tố trong hoa

Bảng 1.2 Các nhóm chính trong các anthocyanin

Apigeninidin - H -OH -H -H -OH -H -OH Cam

Aurantinidin -H -OH -H -OH -OH -OH -OH Cam

Capensinidin OCH3 -OH OCH3 -OH OCH3 -H -OH Đỏ hơi xanh

Cyanidin -OH -OH -H -OH -OH -H -OH Tím đỏ E163a Delphinidin -OH -OH -OH -OH -OH -H -OH Tím xanh E163b Europinidin OCH3 -OH -OH -OH OCH3 -H -OH Đỏ hơi xanh

Hirsutidin OCH3 -OH OCH3 -OH -OH -H OCH3 Đỏ hơi xanh

Luteolinidin -OH -OH -H -H -OH -H -OH Cam

Pelargonidin -H -OH -H -OH -OH -H -OH Cam,đỏ cam E163d Malvidin OCH3 -OH OCH3 -OH -OH -H -OH Tím E163c Peonidin OCH3 -OH -H -OH -OH -H -OH Tím đỏ E163e Petunidin -OH -OH OCH3 -OH -OH -H -OH Tím E163f Pulchellidin -OH -OH -OH -OH OCH3 -H -OH Đỏ hơi xanh

Rosinidin OCH3 -OH -H -OH -OH -H OCH3 Đỏ

Triacetidin -OH -OH -OH -H -OH -H -OH Đỏ

Hình 1.2: Cấu trúc phân tử của các anthocyanidin thường gặp trong tự nhiên

Các anthocyanidin thường liên kết với các đường glucose, galactose, rhamnose hay arabinose bởi liên kết 3-glycosid hay 3,5-diglycosid

Ngoài ra, liên kết glycosit còn có thể bị thay đổi do sự acyl hóa bởi các acid hữu cơ hay sự tạo phức với các ion kim loại Một sự thay đổi nhỏ về pH trong tế bào cùng với khả năng tổ hợp màu (co-pigmentation) và sự tạo phức ion cũng có thể dẫn đến sự thay đổi màu sắc rất đa dạng của các anthocyanin

1.2.3 Tính chất vật lý và hóa học của các anthocyanin [13]

1.2.3.1 Sự hấp thụ ánh sáng và màu sắc:

Do phân tử có 8 nối đôi liên hợp nên các anthocyanin có khả năng hấp thụ trong vùng khả kiến Các anthocyanin có cấu trúc đơn giản thường hấp thụ cực đại trong vùng bước sóng từ 500 ÷ 540 nm, tạo ra màu sắc từ đỏ đến tím hồng hay tím xanh

Ví dụ: Trong dung môi metanol-HCl, các pelargonidin có cực đại hấp thụ ở 520

nm nên có màu đỏ; cyanidin và peonidin hấp thụ ở khoảng 532÷ 535 nm tạo nên màu tím hồng; delphinidin, petunidin và malvidin hấp thụ ở 542÷ 546 nm tạo nên màu tím

Ngoài ra, màu sắc của các anthocyanin còn được quyết định bởi cấu trúc phần glucosyl hóa (bản chất phân tử đường liên kết với khung anthocyanidin, mức độ và bản chất của sự este hóa các phân tử đường bởi các acid mạch thẳng hay thơm), nhiệt

độ, ánh sáng, pH dung dịch và sự tổ hợp màu…

1.2.3.2 Tính tan:

Anthocyanin là hợp chất khá phân cực do phân tử chứa nhóm chức phân cực (-

H, -OH, -OCH3) nên tan tốt trong dung môi phân cực như nước, metanol, axeton, etanol,

1.2.3.3 Tính không bền [23]

Độ bền của các anthocyanin được quyết định bởi nhiều yếu tố bao gồm cấu trúc phân tử, nồng độ anthocyanin, pH, nhiệt độ, cường độ và bản chất bức xạ ánh sáng chiếu vào, sự tổ hợp màu, sự có mặt của các ion kim loại, enzym, oxy, acid ascorbic, đường, các sản hẩm phân hủy của chúng và sulfur dioxit (Brouillard, 1982; Mazza & Brouillard, 1990)

a) Ảnh hưởng của cấu trúc phân tử:

Một số anthocyanin bền hơn các anthocyanin khác Nói chung, việc tăng số nhóm -OH trong phân tử làm giảm độ bền của nó, trong khi đó việc tăng số nhóm –

CH3 làm tăng độ bền của phân tử (Brouillard, 1982) Màu sắc của các thực phẩm chứa chất màu anthocyanin có bộ khung pelargonidin, cyanidin hay delphinidin thường kém bền hơn màu của các thực phẩm chứa khung petunidi, malvidin Ngoài ra, các anthocyanin chứa đường galactose thường bền hơn khi chứa đường arabinose Gần đây, một số nghiên cứu còn cho thấy các anthocyanin chứa các nhóm thế acyl hóa thường bền trong quá trình chế biến và bảo quản hơn so với các chất màu tự nhiên khác Sự bền hóa này là do sự giảm khả năng tham gia phản ứng của phân tử anthocyanin với các phân tử nước (tác nhân nucleophile) Màu sắc của anthocyanin sẽ được ổn định hoàn toàn nếu các anthocyanin mang các acid thơm ở vòng –B của cation flavylium thay vì là các acid mạch hở (Giusti & Wrolstad, 2003)

b) Ảnh hưởng của pH:[1]

Các anthocyanin bền trong môi trường acid hơn trong môi trường kiềm Khi pH thay đổi, cấu trúc phân tử anthocyanin thay đổi theo, do đó màu sắc của các anthocyanin thay đổi theo pH (Brouillard, 1982; von Elbe and Schwartz, 1996)

Hình 1.2.3 : Sự thay đổi cấu trúc phân tử và màu sắc của anthocyanin theo pH

pH = 6 ÷ 7: ở dạng anion quinoinoid có màu tím

pH = 7 ÷ 8: ở dạng bazơ quinoidal có màu xanh dương

Vì vậy, màu đỏ của bắp cải tím được tăng cường khi thêm giấm hoặc axit khác Mặt khác, khi nấu bắp cải đỏ trong chảo nhôm sẽ tạo ra môi trường có tính kiềm nhiều hơn do đó màu sắc có thề thay đổi thành tím hay và xanh dương

c) Ảnh hưởng của nhiệt độ:

Nhiệt độ cao thúc đẩy sự phân hủy chất màu anthocyanin Nói chung, ở trên 70°C

sẽ gây ra sự phân hủy và mất màu anthocyanin rất nhanh (Cemeroglu, 1994;Kirca, 2003) Đôi khi nhiệt độ tăng còn dẫn đến phản ứng Maillard của các đường trong anthocyanin cũng diễn ra (đặc biệt khi có mặt oxy), làm anthocyanin biến thành màu nâu (Markakis và cs., 1957) Tuy nhiên, các anthocyanin được acyl hóa thì bền nhiệt hơn các anthocyanin không bị acyl hóa Do vậy, màu của dịch chiết bắp cải đỏ (chứa anthocyanin bị acyl hóa) bền hơn màu của dịch ép quả nho đỏ(chứa anthocyanin không bị acyl hóa) (Dyrby và cs., 2001)

Ngoài ra, mức độ ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự phân hủy và biến đổi màu sắc anthocyanin phụ thuộc vào pH Ví dụ: Ở pH = 2 ÷ 4: nhiệt độ tăng dẫn đến sự mất

màu anthocyanin Nguyên nhân là do đã xảy ra sự thủy phân liên kết glycosyl của anthocyanin tạo ra cation flavylium kém bền và sau đó phân hủy thành chalcone không màu (Adams, 1973)

Nói chung, những yếu tố làm tăng độ bền của anthocyanin theo pH cũng làm tăng

độ bền nhiệt của nó (von Elbe và Schwartz, 1996) Ví dụ: Ở 100oC pelargonidin glucosid bền hơn petunidin 3-glucosid, còn petunidin 3-glucosid lại bền malvidin 3-glucosid (Keith và Powers, 1965) Các arabinose của cyanidin và peonidin bền hơn galactose tương ứng khi xử lý nhiệt (Attoe và von Elbe, 1981)

3-Ngược lại, nhiệt độ thấp làm bền hóa và có thể làm tăng hàm lượng anthocyanin Chẳng hạn, Kalt và cs (1999) nhận thấy rằng hàm lượng anthocyanin trong dịch ép dâu tây tươi tăng lên sau 8 ngày bảo quản ở 0oC Do đó, anthocyanin thường chỉ dùng

để tạo màu cho các thực phẩm bảo quản lạnh như kem, sữa chua, thức uống từ sữa,…

d) Ảnh hưởng của ánh sáng:

Tương tự như nhiệt độ, ánh sáng thúc đẩy sự phân hủy anthocyanin tạo thành cation flavylium, sau đó chuyển hóa thành các dạng carbinol rồi chalcone không màu (Maccarone, 1985) Do vậy, các dịch chiết anthocyanin bền màu hơn khi bảo quản trong bóng tối Tuy nhiên, sự acyl hóa làm tăng độ bền của anthocyanin đối với ánh sáng (Giusti, 1996)

e) Ảnh hưởng của oxy không khí và tác nhân oxy hóa:

Sự có mặt của oxy không khí làm tăng khả năng phá hủy các anthocyanin, đặc biệt khi có mặt acid ascorbic Khác với sự phân hủy nhiệt, các galactosid của anthocyanin bền đối với sự phá hủy bởi oxy hơn so với arabinosid (Starr và Francis, 1968) Ngoài ra, pH càng cao thì sự phân hủy anthocyanin bởi oxy không khí càng mạnh (Markakis, 1982)

Các anthocyanin cũng phản ứng với các gốc tự do chứa oxy (ví dụ gốc peroxid) Trong phản ứng này, anthocyanin đóng vai trò là chất chống oxy hóa Vì vậy, anthocyanin được xem là có tác dụng ngăn ngừa các bệnh tim mạch (Matsufuji và cs., 2003; Garcia-Alonso và cs., 2004; Rossetto và cs., 2004)

f) Ảnh hưởng của acid ascorbic:

Acid ascorbic thường được bổ sung vào nước ép trái cây để bảo bệ chống oxy hóa và tăng giá trị dinh dưỡng của sản phẩm Tuy nhiên, các nghiên cứu cho thấy rằng acid ascorbic thúc đẩy sự phân hủy các anthocyanin (Meschter, 1953; Starr và Francis,

1968; Poei-Langston và Wrolstad, 1981; Marti và cs., 2002) Nguyên nhân là do khi

đó xảy ra các phản ứng polymer hóa, ngưng tụ anthocyanin dẫn đến sự nhạt màu sắc tố (Poei-Langston và Wrolstad, 1981) hay sự phân hủy anthocyanin gây ra bởi H2O2tạo thành trong quá trình oxy hóa acid (Meschter, 1953; Markakis, 1982; Talcott và cs., 2003) Tuy nhiên, độ bền của các anthocyanin acyl hóa tăng lên khi có mặt acid ascorbic (Del Pozo-Insfran và cs., 2004)

g) Ảnh hưởng của đường

Đường có thể có trong hoa quả, dịch chiết anthocyanin tự nhiên hay được bổ sung vào trong quá trình sản xuất, chế biến Nghiên cứu cho thấy đường (ví dụ: saccharose, fructose, glucose, xylose) và các sản phẩm phân hủy của chúng (ví dụ: furfural) làm giảm độ bền của các anthocyanin (Daravingas và Cain, 1968) Phản ứng của anthocyanin với các sản phẩm phân hủy của đường và acid ascorbic dẫn đến sự tạo thành các sắc tố anthocyanin polymer hóa có màu nâu (Krifi và cs., 2000) Tuy nhiên, một số nghiên cứu cho thấy đường cũng có thể bảo vệ màu của các sản phẩm chứa anthocyanin khỏi sự phân hủy trong điều kiện bảo quản lạnh (Wrolstad và cs., 1990)

h) Ảnh hưởng của enzym:

Sự bất hoạt enzym làm tăng độ bền của anthocyanin (Garcia-Palazon và cs., 2004) Các enzym phân hủy anthocyanin thường gặp nhất là glycosidase (làm phá vỡ liên kết cộng hóa trị giữa đường và khung aglycon của anthocyanin), peroxidase và các phenolase (như phenol oxydase, polyphenol oxydase) Trong phản ứng phân hủy anthocyanin bởi enzym, các enzym trước tiên sẽ oxy hóa các hợp chất phenolic có trong môi trường tạo thành các quinon, sau đó các quinon sẽ phản ứng với anthocyanin làm phân hủy chất màu và dẫn đến sự tạo thành các sản phẩm ngưng tụ có màu nâu

i) Ảnh hưởng của sự tổ hợp màu

Màu sắc của các anthocyanin có thể được ổn định hay tăng cường khi có mặt một

số chất không màu hay màu nhạt có trong môi trường Hiện tượng này được gọi là sự

tổ hợp màu (copigmentation) Chất làm ổn định hay tăng cường màu của anthocyanin được gọi là chất tổ hợp màu (copigment) Ví dụ: Màu đỏ của nước ép quả nho chứa sắc tố oenin (tức malvidin 3-glucosid) chuyển sang đỏ hơi xanh khi thêm tannin hay acid gallic (Willstätter và Zollinger, 1916)

Sự tổ hợp màu gây ra sự chuyển dịch cực đại hấp thụ của anthocyanin về phía vùng sóng dài (tương ứng chuyển từ màu đỏ sang xanh) và làm màu đậm hơn (Asen và

cs., 1972) Nguyên nhân của sự tổ hợp màu có thể là do sự tạo thành các phức nội phân tử, phức liên phân tử xảy ra trong dung dịch anthocyanin

1.2.4 Chức năng sinh học và ứng dụng của anthocyanin [13]

1.2.4.1 Chức năng sinh học

Anthocyanin có một số chức năng sinh học đáng chú ý sau:

a) Đối với thực vật:

Theo nhiều nghiên cứu, anthocyanin là một chất chống oxy hóa có tác dụng bảo

vệ các tế bào thực vật khỏi tác hại của các gốc tự do và tia cực tím Ngoài ra, anthocyanin còn tạo cho các mô thực vật có màu từ đỏ đến tím, tạo nên màu sắc rực rỡ của nhiều hoa, do đó rất quan trọng trong việc thu hút côn trùng Cyaninidin-3- glucozit là một anthocyanin khá phổ biến trong các loài thực vật cũng đã được chứng minh là có tác dụng bảo vệ cây chống lại ấu trùng

b) Đối với người:

- Tác dụng chống oxy hóa:

Các tác nhân oxy hóa trong cơ thể bao gồm các gốc tự do, oxy nguyên tử,

H2O2 và các oxid nitơ sinh ra trong quá trình trao đổi chất Sự dư thừa các tác nhân oxy hóa có thể dẫn đến sự phá hủy và làm rối loạn chức năng của các enzym, màng tế bào và các gen (Stintzing, 2004), do đó có thể gây ra các bệnh viêm nhiễm, tim mạch, ung thư, lão hóa (Allen, 2000) Phân tử anthocyanin chứa nhiều nối đôi liên hợp, đồng thời chứa các nhóm hydroxyl ở các vị trí C-3 của vòng C, C-3’,-4’ và -5’ở vòng B nên rất hiệu quả trong việc bắt giữ gốc tự do và ngắt mạch phản ứng oxy hóa dây chuyền

Vì vậy, các anthocyanin thể hiện hoạt tính chống oxy hóa mạnh

Hoạt tính chống oxy hóa của các anthocyanidin mạnh hơn của các anthocyanin tương ứng và hoạt tính này giảm khi số phân tử đường liên kết với anthocyanidin càng nhiều (Wang, 2008) Hoạt tính chống oxy hóa của nhiều anthocyanin có thể tương đương với các chất chống oxy hóa thương mại nhưtert-butylhydroquinone (TBHQ), butylated hydroytoluene (BHT), butylated hydroxyanisole (BHA) và vitamin E (Seeram, 2001)

- Khả năng ngăn ngừa bệnh tim mạch:

Sự oxy hóa các lipoprotein mật độ thấp (LDL: low-density lipoprotein) tạo ra các mảng bám cholesterol bị oxy hóa trên thành mạch máu, do đó dẫn đến chứng xơ vữa động mạch và kết quả là gây ra các bệnh tim (Aviram, 2000) Các nghiên cứu của

Gracia và cs (1997) đã chứng minh các anthocyanin có khả năng ngăn ngừa sự oxy hóa các lipoprotein cũng như làm giảm sự keo tụ các phân tử cholestrol trên thành động mạch, do vậy có tác dụng ngăn ngừa các bệnh tim mạch

-Khả năng ngăn ngừa bệnh ung thư:

Hoạt tính ngăn ngừa ung thư của các anthocyanin liên quan đến khả năng chống oxy hóa, chống tăng sinh tế bào ung thư, tác dụng kháng viêm, Nhiều nghiên cứu trên động vật đã cho thấy anthocyanin có hiệu quả ngăn ngừa nhiều loại ung thư như ung thư đường tiêu hóa (bao gồm ung thư dạ dày, ung thư ruột, ung thư vòm họng, ung thư thực quản), ung thư cột sống,…

1.2.4.2 Ứng dụng của anthocyanin

a) Trong công nghiệp thực phẩm:

Anthocyanin là sắc tố tự nhiên có khả năng tạo ra nhiều màu sắc hấp dẫn cho các sản phẩm Chúng đã được chứng minh là vừa an toàn cho người sử dụng vừa có lợi cho sức khỏe Do đó, anthocyanin ngày càng được sử dụng nhiều để làm chất tạo màu (mã số E 163) trong nhiều loại thực phẩm như nước giải khát, rượu, thạch rau câu, kem…

b) Trong y học:

Anthocyanin còn là hợp chất có nhiều hoạt tính sinh học quí giá nên nó không chỉ

để tạo màu trong thực phẩm mà còn được sử dụng trong y học

Từ lâu, các anthocyanin đã được đưa vào thành phần của các bài thuốc cổ truyền của người da đỏ Bắc Mỹ, người châu Âu, Trung Quốc dưới dạng lá, quả, rễ cây hay hạt phơi khô Các dịch chiết hay hỗn hợp giàu anthocyanin (tuy không phải ở dạng tinh khiết) cũng đã được dùng để chữa các bệnh cao huyết áp, sốt, rối loạn chức năng gan, kiết lỵ, tiêu chảy, các bệnh về hệ bài tiết như sỏi thận, nhiễm khuẩn đường tiết niệu và các chứng cảm lạnh thông thường Một số nghiên cứu còn cho thấy việc sử dụng các dịch chiết anthocyanin giúp cải thiện thị lực, tăng cường tuần hoàn máu (Konczak, 2004), chống ung nhọt (Cristoni, 1987), bảo vệ các mô khỏi tác hại của tia

tử ngoại (Sharma, 2001) và có tác dụng hữu hiệu trong việc điều trị bệnh tiểu đường loại 2 (Jayaprakasam và cs., 2005)

1.3 Giới thiệu về nguyên liệu

1.3.1 Giới thiệu về nho [21] [22]

Nho là một từ để chỉ loại quả mọc trên các cây dạng dây leo thân gỗ hoặc để chỉ chính các loài cây này Các loài cây này thuộc về họ Vitaceae Quả nho mọc thành chùm từ 6 đến 300 quả, chúng có màu đen, lam, vàng, lục, đỏ-tía hay trắng Khi chín,