Chất màu tự nhiên trong thực phẩm

1.Ý nghĩa của chất màu trong sản xuất thực phẩm42.Chất màu hữu cơ trong tự nhiên52.1.Chlorophyll52.2.Carotenoit72.3.Các chất màu nhóm flavonoit103.Ưu nhược điểm và ứng dụng của chất màu tự nhiên143.1.Nhược điểm143.2.Ưu điểm143.3.Ứng dụng trong sản xuất thực phẩm15Tài liệu tham khảo16Từ xưa con người đã biết tận dụng các sắc tố màu trong tự nhiên để đưa vào chế biến món ăn, thực phẩm. Ngày nay, nhu cầu của con người về thực phẩm càng cao, thực phẩm phải đáp ứng cả giá trị dinh dưỡng, an toàn và giá trị cảm quan. Trong đó màu sắc là một trong những yếu tố quan trọng quyết định tính chất cảm quan. Ngoài việc chiết xuất các sắc tố này trong tự nhiên, người ta có thể tổng hợp hóa học các hợp chất từ những sắc tố tự nhiên này. Tuy nhiên, nếu lạm dụng nhiều phụ gia là các chất màu tổng hợp nhân tạo vào trong thực phẩm sẽ gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người. Vì thế việc sử dụng các chất màu tự nhiên trong chế biến thực phẩm có ý nghĩa rất quan trọng, vừa tạo màu sắc tự nhiên, tăng màu sắc đặc trưng của sản phẩm, tảng giá trị cảm quan và đặc biệt là an toàn cho sức khỏe người tiêu dùng.Chính vì những lí do trên nhóm chúng em quyết định chọn đề tài “ Chất màu tự nhiên trong thực phẩm”.

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

ĐỀ TÀI: CHẤT MÀU TỰ NHIÊN TRONG THỰC PHẨM

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – NĂM 2013

LỜI MỞ ĐẦU

Từ xưa con người đã biết tận dụng các sắc tố màu trong tự nhiên để đưa vào chế biến món ăn, thực phẩm Ngày nay, nhu cầu của con người về thực phẩm càng cao, thực phẩm phải đáp ứng cả giá trị dinh dưỡng, an toàn và giá trị cảm quan Trong đó màu sắc là một trong những yếu tố quan trọng quyết định tính chất cảm quan Ngoài việc chiết xuất các sắc tố này trong tự nhiên, người ta có thể tổng hợp hóa học các hợp chất từ những sắc tố tự nhiên này Tuy nhiên, nếu lạm dụng nhiều phụ gia là các chất màu tổng hợp nhân tạo vào trong thực phẩm sẽ gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người Vì thế việc sử dụng các chất màu tự nhiên trong chế biến thực phẩm có ý nghĩa rất quan trọng, vừa tạo màu sắc tự nhiên, tăng màu sắc đặc trưng của sản phẩm, tảng giá trị cảm quan và đặc biệt là an toàn cho sức khỏe người tiêu dùng

Chính vì những lí do trên nhóm chúng em quyết định chọn đề tài “ Chất màu tự nhiên trong thực phẩm”

Trong bài tiểu luận có thể còn nhiều thiếu sót mong thầy góp ý thêm để bài tiểu luận đạt hiệu quả

Xin chân thành cám ơn thầy!

MỤC LỤC

1 Ý nghĩa của chất màu trong sản xuất thực phẩm 4

2 Chất màu hữu cơ trong tự nhiên 5

2.1 Chlorophyll 5

2.2 Carotenoit 7

2.3 Các chất màu nhóm flavonoit 10

3 Ưu nhược điểm và ứng dụng của chất màu tự nhiên 14

3.1 Nhược điểm 14

3.2 Ưu điểm 14

3.3 Ứng dụng trong sản xuất thực phẩm 15

Tài liệu tham khảo 16

1 Ý nghĩa của chất màu trong sản xuất thực phẩm

Chất lượng của các sản phẩm thực phẩm không những bao hàm giá trị dinh dưỡng mà còn bao hàm cả giá trị cảm quan của chúng nữa Màu sắc là một chỉ số quan trọng của giá trị cảm quan Màu sắc của các sản phẩm thực phẩm không chỉ

có giá trị về mặt hình thức mà còn có tác dụng sinh lý rõ rệt Màu sắc thích hợp sẽ giúp cơ thể đồng hóa thực phẩm đó dễ dàng Vì vậy trong kỹ thuật sản xuất thực phẩm người ta không những bảo vệ màu sắc tự nhiên mà còn cho thêm chất màu mới, tạo ra những màu sắc thích hợp với tính chất và trạng thái của sản phẩm

Có thể thực hiện điều đó bằng những cách sau:

được tối đa các chất màu có sẵn trong nguyên liệu

hoặc từ các nguyên liệu khác giàu màu sắc ấy Sau đó từ các chất màu tự nhiên đã cô đặc này có thể nhuộm màu cho chính nguyên liệu mà từ đó ta

đã thu được chất màu hoặc cho những dạng nguyên liệu hoàn toàn khác

phẩm rồi dùng chúng để nhuộm màu cho các sản phẩm khác mà ở dạng tự nhiên không đủ mạnh hoặc bị mất màu ban đầu do quá trình chế biến

chiều tạo ra những chất màu mới từ những hợp phần có trong nguyên liệu

Dựa vào quá trình hình thành có thể chia các chất màu thành hai loại:

Các chất màu tự nhiên thông thường gặp chủ yếu trong các nguyên liệu thực vật, có thể chia thành 3 nhóm chính:

Chlorophyll, diệp lục hay chất màu xanh lá cây;

Các carotenoid có trong lục lạp, cho quả và rau có màu cam, màu vàng và đôi khi màu đỏ

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

2 Chất màu hữu cơ trong tự nhiên

2.1 Chlorophyll

Chlorophyll là chất có màu xanh lục trong thực vật Chất màu này đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong quá trình quang hợp – quá trình chủ yếu tạo ra các chất hữu cơ và tạo ra nguồn oxy tự do cho trái đất Chlorophyll không những cho màu xanh mà còn che mờ các chất màu khác Trong

các thành phần của cây xanh chiếm khoảng 1%

chất khô

Chlorophyll có hai dạng:

Chlorophyll a có công thức: C55H72O5N4Mg

Chlorophyll b có công thức: C55H70O6N4Mg

Tỷ lệ chlorophyll trong tực vật khoảng 3 : 1

Tính chất

Dưới tác dụng của nhiệt độ và acid của dịch bào màu xanh bị mất đi, một mặt

là do protein bị đông tụ làm vỏ tế bào bị phá hủy, mặt khác là do liên kết giữa protein và cholorophyll bị đứt làm cho chlorophyll dễ dàng tham gia phản ứng:

Khi cho tác dụng với các kiềm nhẹ như cacbonat kiềm, kiềm thổ thì chúng sẽ trung hòa acid và muối acid của dịch tế bào và tạo nên môi trường kiềm làm cho chlorophyll bị xà phòng hóa cho rượu phetol, metanol, và acid chlorophylinic Chlorophyll a + kiềm  (C32H30ON4Mg) (COONa)2 + CH3OH + rượu phitol Chlorophyll b + kiềm  (C32H28O2N4Mg) (COONa)2 + CH3OH + rượu phitol Các acid (C32H30ON4Mg) (COONa)2 và (C32H28O2N4Mg) (COONa)2 thu được do

xà phòng hóa thu được do xà phòng hóa chlorophyll a và b gọi là chlorofinin hoặc chlorofilit Các acid cũng như muối của chúng đều cho màu xanh đậm

Trong một số cây còn có enzyme chlorophylase cũng có thể thủy phân được các liên kết este này để giải phóng ra phitol và metanol Enzyme này thường được định trong các sắc lạp, khá bền với nhệt và chỉ được hoạt hóa trong thời gian chín

Chlorophyll cũng có thể bị oxy hóa do oxy và ánh sáng (quang oxy hóa), do tiếp xúc với các lipit bị oxy hóa hoặc do tác dụng của enzyme lipoxydase Các quá trình oxy hóa này có thể xảy ra trong các rau (nhất là rau sấy) bảo quản ở độ ẩm tương đối dưới 30%, còn khi độ ẩm tương đối của không khí cao hơn thì chlorophyll lại bị biến đổi thành feofitin Một số hợp chất bay hơi có thể làm tăng hay làm chậm sự biến hóa của chlorphyll

Dưới tác dụng của Fe, Sn Al, Cu thì Mg trong chlorophyll sẽ bị thay thế và cho các màu sắc khác sau:

Trong sản xuất thực phẩm, đặc biệt là trong sản xuất đồ hộp rau, người ta thường sử dụng các biện pháp sau đây để bảo vệ màu xanh diệp lục:

lượng acid Aicd lúc này sẽ bị bay đi cùng hơi nước

phần aicd của dịch bào

một ít dinatriglutamat Hoặc để nhuộm màu xanh cho đậu vàng người ta dùng chlorofin (chlorophyll + kiềm) Chlorophyll dễ dàng bị hấp thu trên

bề mặt của hạt đậu và giữ được bền màu và làm cho màu hạt rất đẹp

2.2 Carotenoit

màu da cam, màu vàng và màu đỏ Nhóm này từ 65 đến 70 chất màu tự nhiên, tiêu biểu là β – caroten , xantofil, capxatin và xitroxatin Carotenoit có trong đa số cây (trừ một số nấm) và hầu như có trong tất cả cơ thể động vật Hàm lượng carotenoit trong lá xanh chiếm khảng 0.07 – 0.2% chất khô, trong trường hợp hữu hạn người

ta thấy nồng độ carotenoit rất cao ví dụ trong bao phấn loài hoa loa kèn có nhiều xantofin và anteraxantin

Tất cả carotenoit đều không tan trong nước, rất nhạy với acid và chất oxy hóa, nhưng lại bền vững với kiềm Một trong những đặc điểm của carotenoit có nhiều nối đôi luân hợp tạo nên những nhóm màu mang màu của chúng Màu của chúng phụ thuộc vào những nhóm này

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

2.2.1 Licopen

yếu do có mặt của licopen mặc dầu trong cà chua còn một loạt các carotenoit khác nữa như:

Trong quá trình chín, hàm lượng licopen trong cà chua tăng lên gấp 10 lần Tuy nhiên, chất màu này không có hoạt tính vitamin Licopen có cấu tạo như sau:

Bằng cách tạo thành vòng ở một đầu hoặc cả

hai đầu của phân tử licopen thì sẽ được các đồng

phân α, β, γ – caroten Màu da cam của cà rốt, mơ

chủ yếu là do caroten Caroten có cấu tạo như

sau:

Tất cả carotenoit tự nhiên khác đều là dẫn xuất của licopen và caroten Chúng được tạo thành bằng cách đưa nhóm hydroxyl, cacbonyl hoặc metoxy vào mạch nhờ phản ứng hydro hóa hoặc oxy hóa

2.2.2 Xantofil

hydroxyl vào phân tử α – caroten, do đó có tên 3.3’ – dihydroxy – α – caroten

Xantofil là chất màu vàng nhưng màu

sáng hơn caroten vì chứa ít nối đôi hơn

Trong lòng đỏ trứng gà có hai xantofil là

hydroxy – α – caroten và hydroxy – β –

caroten với tỷ lệ 2:1 Xantofil cùng với

carroten có chứa trong rau xanh và cùng

với caroten và licopen trong cà chua

2.2.3 Capxantin

Capxantin có công thức C40H58O3 là chất màu vàng có trong ớt đỏ Capxantin chiếm 7/8 tất cả chất màu của ớt Capxantin là dẫn xuất của caroten, nhưng

có màu mạnh hơn các carotenoit khác 10 lần Trong ớt đỏ chứa carotenoit nhiều hơn trong ớt xanh 35 lần

2.2.4 Criptoxantin

Criptoxantin có công thức C40H56O3 (3 – hoặc 4 hydroxyl – β caroten) Màu

da cam cảu quýt, cam chủ yếu do criptoxantin

2.2.5 Birxin

Birxin là chất màu đỏ có trong quả cây nhiệt đới tên là Bixa oerllana, birxin

được dùng để nhuộm màu dầu, margarin và các sản phẩm thực phẩm khác Birxin là sản phẩm oxy hóa của các carotenoit có 40 nguyên tử cacbon

2.2.6 Xitroxantin

Xitroxantin có công thức C40H50O Xitroxantin có trong vỏ quả chanh Xitroxantin có được khi kết hợp vào phân tử β – caroten một nguyên tử oxy để tạo thành cấu trúc furanoit:

2.2.7 Astarxantin

Astarxantin cũng là dẫn xuất của caroten và có tên gọi là 3,3’ – dihydroxy – 4,4 – dixeto β – caroten

Trong trứng của loài giáp xác có chất màu xanh ve gọi là ovoverdin có thể coi như là muối dạng endiol của astarxantin và nhóm amin của protein (kết hợp của protein và astarxatin)

Trong mai và giáp của cua, tôm astarxatin cũng tham gia vào thành phần của lipoprotein gọi là xianin

Trong quá trình gia nhiệt do protein bị biến tính và astarxantin bị tách ra dưới dạng chất màu đỏ

2.3 Các chất màu nhóm flavonoit

Các chất màu này hòa tan trong nước và chứa trong các không bào Trong rau, quả và hoa, số lượng cũng như tỷ lệ các flavonoit khác nhau, do đó làm cho chúng có nhiều màu sắc khác nhau, từ màu đỏ đến màu tím Flavonoit là những dẫn xuất của croman và cromon ngưng tụ với một vòng phenol nữa thì được dẫn xuất có tên là flavan

2.3.1 Antoxian

Antoxian hay antoxianozit là mono hay

diglucozit có gốc đường glucose, galactose hoặc

ramonza kết hợp với aglucon có màu gọi là

antoxianidin (antoxianidol) Do đó khi thủy

phân antoxian thì được đường và antoxianidin

Antoxian hòa tan trong nước, còn antoxianidol

thì không hòa tan trong nước Các antoxianidol

và antoxian là những chất tạo nên màu sắc cho hoa và quả Các antoxianidol cá màu đỏ, xanh, tím hoặc những gam màu trung gian

Tất cả antoxianidol đều có chứa trong vòng piran oxy hóa tự do Tuy nhiên người ta chưa biết được chắc chắn nguyên tử nào oxy hay cacbon mang điện tích dương tự do

Nhờ điện tích dương tự do này mà các antoxianidol trong dung dịch acid tác dụng như những cation và tạo muối được với các acid Còn trong dung dịch kiềm thì antoxianidol

Thường gặp 3 antoxianidol chính sau: pelargonidol, xianidol và delfinidol Còn apigenidol thì ít gặp hơn

Tính chất của antoxian

Nói chung các antoxian, hòa tan tốt trong nước và trong dung dịch bão hòa Khi kết hợp với đường làm cho phân tử antoxian càng hòa tan hơn

Màu sắc của các antoxian luôn luôn thay đổi phụ thuộc vào nhiệt độ, các chất màu có mặt và nhiều yếu tố khác,… Khi tăng số lượng nhóm OH trong vòng benzen thì màu càng xanh đậm ( trong vòng benzen có thể có 1-2 hoặc 3 nhóm OH)

Mức độ metyl hóa các nhóm OH ở trong vòng benzen càng cao thì màu sắc càng đỏ Nếu nhóm OH ở vị trí thứ 3 kết hợp với các gốc đường thì màu sắc cũng

sẽ thay đổi theo số lượng các gốc đường được đính vào nhiều hay ít

Các antoxian cũng có thể tạo phức

với các ion kim loại để cho các màu khác

nhau: chẳng hạn muối kali sẽ cho với

antoxian màu đỏ máu, còn muối canxi và

magie sẽ cho với antoxian phức màu xanh

ve Hoặc người ta cũng thấy phúc bồn tử

đen sẽ chuyển sang màu xanh, còn anh đào sẽ chuyển sang màu tím khi có mặt thiếc, anh đào cũng sẽ cho màu tím khi có mặt nhôm, nhưng nhôm lại không ảnh hưởng dến màu của nho đỏ Các antoxian của nho chỉ thay đổi đáng kể khi có Sn,

Fe hoặc Cu Điểm đáng chú ý là màu sắc của các antoxian phụ thuộc rất mạnh vào

pH môi trường

Thông thường, khi pH > 7 các antoxian cho màu xanh và khi pH < 7 các antoxian cho màu đỏ

Chẳng hạn: rubrobraxinin clorua là antoxian của bắp cải đỏ, là 1 triglucozit của xianidin

pH = 4,0 – 6,0 thì có màu tím

pH = 6 có màu xanh lam pH là kiềm thì có màu xanh lá cây hoặc như xianin có trong hoa hồng, màu sắc sẽ thay đổi khi pH của dịch bào thay đổi

Màu sắc của antoxian còn có thể thay đổi do hấp phụ ở trên polysaccharide Khi đun nóng lâu dài các antoxian có thể phá hủy và mất màu, đặc biệt là các antoxian của dâu tây, anh đào, củ cải Ngược lại, các antoxian của phúc bồn tử đen cũng trong diều kiện đó lại không bị thay đổi Nhìn chung khi gia nhiệt, các chất màu đỏ dễ dàng bị phá hủy, còn chất màu vàng thì khó hơn

Các màu sắc khác nhau của hoa có được là do tổ hợp các antoxianidin và các este metylic của chúng với acid và base

Tóm lại, trong môi trường acid, các antoxian là những base mạnh (axonium)

và có thể tạo muối bền vững với acid Antoxian cũng có khả năng cho muối với base Như vậy, chúng có tính chất amphote Muối với acid thì có màu đỏ, còn muối với kiềm thì có màu xanh

Trong sản xuất đồ hộp, để bảo vệ các màu sắc tự nhiên, người ta có thể cho thêm chất chống oxy hóa, ví dụ, thêm rutin để bảo vệ màu của anh đào và mận, thêm tanin, acid ascorbic để bảo vệ màu của dâu, anh đào Một biện pháp khác có thể bảo vệ được màu tự nhiên của các đồ hộp rau quả là thêm enzyme glucooxyldase

Các dẫn xuất của cromon đáng chú ý hơn cả là flavanon và flavonol

2.3.2 Flavanon

So với các flavonoid khác thì các flavonon ít gặp

hơn Hesperidin và narringin là 2 flavonon có trong vỏ

cam quýt bên cạnh các catesin có hoạt tính vitamin P Aglucon của các glucoside này là hesperetol và naringenol

Naringin là diholoside thường gây ra vị đắng của bưởi nhất là ở bưởi trước khi chín Naringin là 1 flavonoid không màu, ít tan trong nước, dễ dàng kết tủa dưới dạng các tinh thể nhỏ do đó, gây ra khó khăn cho sản xuất nước quả cũng như purê cam quýt Khi quả chín enzym naringinase phân cắt liên kết glucosade – ramnosade do đó mất vị đắng

2.3.3 Flavonol

Flavonol là glucoside làm cho rau quả và hoa có màu vàng và da cam Khi flavonol bị thủy phân thì giải phóng ra aglucon màu vàng Các glucoside nhóm flavonol rất nhiều, nhưng thường gặp hơn cả là những aglucon dẫn xuất sau đây:

Kempherol R = R’ = H Querxetol R = OH, R’ = H Mirixetin R = R’ = OH

Astragalin là 3 – glucoside của

kempherol có trong hoa tử vân anh, hoa dẻ

ngựa, trong lá chè và trong hoa hồng

querxetol có trong vỏ sồi, lá chè, táo, nho,

thuốc lá, hoa huplong

Rutin là 3 – ramnoglucoside của querxetol, rất thường gặp ở trong cây Rutin được ứng dụng rộng rãi trong thuốc bổ mao mạch

Các flavonol đều hòa tan trong nước Cường độ màu của chúng phụ thuộc vào vị trí nhóm OH: màu xanh nhạt khi OH ở vào vị trí Octo

Flavonol tương tác với Fe cho ta phức màu xanh lá cây, sau chuyển sang màu nâu Phản ứng này thường xảy ra khi gia nhiệt rau quả tronh thiết bị bằng Fe hoặc bằng sắt tráng men bị dập

Với chì acetat, flavonol cho phức màu vàng xám Trong môi trường kiềm, flavonol rất dễ bị oxy hóa và sau đó ngưng tụ tạo thành sản phẩm màu đỏ

3 Ưu nhược điểm và ứng dụng của chất màu tự nhiên

3.1 Nhược điểm

Nhìn chung các hợp chất màu hữu cơ trong tự nhiên không có độ bền với các các tác nhân hóa học, vật lý như ánh sáng , nhiệt độ, pH, một số yếu tố hóa học khác…do đó chúng dễ bị biến màu trong ngay trong quá trình sản xuất và trong thời gian lưu hành sản phẩm đặc biệt với sản phẩm cần hạn sử dụng dài

Ngoài ra chúng còn một hạn chế rất bất lợi là độ hòa tan Các hợp chất carotenoit được xếp vào loại hòa tan trong chất béo nhưng khả năng hòa tan của chúng cũng khá giới hạn Để khắc phục điều này, các hợp chất này như carotenoit được chuyển thành dạng vi hạt và cho phân tán trong dầu thực vật khi sử dụng người ta cho vào thực phẩm và nó dễ dàng hòa tan ở nhiệt của quá trình chế biến Khoa học thực phẩm cũng đã phát triển được các kỹ thuật để chuyển các carotenoit thành dạng vi hạt để chúng có thể phân tán vào nước

Vì nguồn gốc, bản chất tự nhiên của chúng và các kỹ thuật khá phức tạp, nên sản xuất các chế phẩm này đòi hỏi gía thành khá cao Một nhược điểm khác cũng cần lưu ý là những chế phẩm này có thể còn lẫn mùi vị của nguyên liệu chiết xuất

ra chúng Do đó nếu so sánh với chất tạo màu tổng hợp nhân tạo thì các vấn đề trên có thể xem là nhược điểm khá lớn dẫn đến việc hạn chế sử dụng chúng trong công nghiệp thực phẩm

3.2 Ưu điểm

Trước những nhược điểm khá lớn ở trên, thì một số ưu điểm vượt trội của màu tự nhiên cũng được tính đến Một trong những ưu điểm lớn nhất của màu tự nhiên là bản chất tự nhiên của chúng Ngoài tác dụng tạo màu, rất nhiều hợp chất màu tự niên có đặc tính sinh học quý giá Ví dụ, β – caroten chuyển thành vitamin