HÓA HỌC THỰC PHẨM - CHƯƠNG 7 - CHẤT MÀU TP

HOÙA HOÏC THÖÏC PHAÅM

CHÖÔNG 7

CHAÁT MAØU TP

KHAÙI NIEÄM CHUNG Phaân loaïi maøu TP 1. Chaát maøu daïng boät hay loûng ñöôïc boå sung tröïc tieáp 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 (β-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

KHAÙI NIEÄM CHUNG Phaân loaïi maøu TP 2. Chaát maøu taïo thaønh trong quaù trình cheá bieán Maøu do phaûn öùng caramel, Maøu do phaûn öùng Maillard, Maøu do phaûn öùng oxy hoùa

CAÙC CHAÁT MAØU TÖÏ NHIEÂN

Maøu töø ÑV Maøu caùnh kieán töø con caùnh kieán; Maøu carmin ñoû töø loaïi reäp son; Maøu ñoû chieát töø loaøi saâu Kerme; Maøu ñoû do hôïp chaát Hem

Maøu töø VSV Maøu carotenoid töø Rhodotorula sp.

CAÙC CHAÁT MAØU TÖÏ NHIEÂN Maøu töø TV Thaân caây: goã huyeát giaùc cho maøu hacmatoxicline; Laù:

caây vang cho maøu braxilin. tuøng lam u indician; chaøm cho maøu indigotin; laù cam; laù döùa, laù boà ngoùt; laù caåm; laù gai.

Hoa:

hoa penseùe cho maøu violanine, hoa rum cho maøu cartamine ñoû

Traùi:

lyù cho maøu cyanidine; nho ñen cho maøu oenis; gaác cho chaát maøu β-carotene

Reã:

reã caây thieân thaûo cho chaát maøu alizarine; cuû ngheä cho chaát maøu curcumin

Voû caây:

voû caây meû rìu voû caây canhkina cho maøu quinotanine.

Reâu taûo :

ñòa y cho maøu orceine

CAÙC CHAÁT MAØU TÖÏ NHIEÂN Hôïp chaát Heme

Hôïp chaát Heme

CAÙC CHAÁT MAØU TÖÏ NHIEÂN

Myoglobin (Mb) Protein daïng caàu, do 1 chuoãi polypeptid taïo thaønh M = 16800, 153acid amin. goïi laø globin Goác mang maøu laø voøng porphyrin goïi laø Hem Mb laø phöùc cuûa Hem vaø globin gaén taïi goác histidin Toàn taïi trong caùc moâ cô taïo maøu cho caùc phaàn ñoù

Hôïp chaát Heme

CAÙC CHAÁT MAØU TÖÏ NHIEÂN

Myoglobin (Mb) Mb - maøu ñoû tía Oxymyoglobin (MbO2) – mang Oxy – maøu ñoû töôi Metmyoglobin (MMb) - Bò oxy hoùa, chuyeån Fe2+ thaønh Fe3+ taïo maøu ñoû naâu Mb khoâng coøn khaû naêng keát hôïp vôùi oxy Maøu cuûa thòt töôi laø hoãn hôïp cuûa 3 maøu naøy.

Mb + NO thaønh nitrosil Mb – maøu ñoû khoâng beàn, chuyeån tieáp thaønh nitrosilhemochrome beàn coù maøu hoàng thòt naáu.

Maøu Mb nhaïy caûm vôùi aùnh saùng, T, ñoä aåm kk, pH,…

Chaát choáng oxh: vit C, vitE, BHA, TBHQ ,…

Hôïp chaát Heme

CAÙC CHAÁT MAØU TÖÏ NHIEÂN

Hemoglobin (Hb) Taïo neân maøu ñoû cho maùu Hb = 4Mb gaén laïi vôùi nhau Taïi phoåi, Hb taïo phöùc vôùi Oxy vaø vaän chuyeån Oxy ñeán caùc cq Taïi caùc cq, Mb seõ tieáp nhaän oxy töø Hb, tham gia qtrình TÑC

CAÙC CHAÁT MAØU TÖÏ NHIEÂN Chlorophyll Maøu xanh luïc Cöôøng ñoä maïnh.

Chieám khoaûng 1% chaát khoâ Taäp trung taïi luïc laïp - quaù trình quang hôïp cuûa caây xanh

Caáu taïo

Coù 2 daïng : Chl. a (C55H72O5N4Mg) vaø Chl. b (C55H70O6N4Mg) Chl. a coù maøu ñaäm hôn Chl. b Trong thöïc vaät, Chl. a / Chl. b = 3 / 1

CAÙC CHAÁT MAØU TÖÏ NHIEÂN Chlorophyll

Tan trong daàu

Khi traùi chín, chlo. bò thuûy phaân thaønh caùc chaát khoâng maøu

Maøu xanh do ion Mg2+ gaén vaøo voøng porphirin

Khoâng beàn nhieät vaø acid: Mg taùch khoûi nhaân, theá baèng H taïo pheophytyl coù maøu vaøng uùa

→ baûo veä maøu xanh rau quaû phaûi cheá bieán nhieät trong moâi tröôøng kieàm hoaëc thay theá Mg2+ baèng Cu2+ hay Zn2+

CAÙC CHAÁT MAØU TÖÏ NHIEÂN Carotenoid Taïo ra maøu vaøng, cam vaø ñoû Coù khoaûng hôn 600 loaïi carotenoid toàn taïi trong töï nhieân 38 trong soá ñoù coù hoaït tính tieàn vitamin A

R R

β-

γ-

ε-

κ-

φ-

χ-

ψ-

Tan trong daàu

Heä noái ñoâi lieân hôïp, khoâng beàn vôùi caùc taùc nhaân oxy hoaù nhö nhieät ñoä, oxy khoâng khí, aùnh saùng, …

Thöôøng gaëp laø carotene, licopene, xanthophyll

CAÙC CHAÁT MAØU TÖÏ NHIEÂN

[1] β-Carotene

o

Coâng thöùc phaân töû laø C40H56 , M = 536,85.

o

Nhieät ñoä noùng chaûy laø 176 – 183oC,

o

Tan toát trong chloroform, benzen, CS2.

o

Tan trung bình trong ether, ether petrol, daàu thöïc vaät.

o

Tan raát haïn cheá trong methanol, ethanol.

o

Khoâng tan trong nöôùc, acid, hôïp chaát alkane.

CAÙC CHAÁT MAØU TÖÏ NHIEÂN

[1] β-Carotene

o

Keát tinh töø dung moâi benzen-methanol hình laêng truï 6 maët maøu tím ñaäm.

o

Töø dung moâi ether petrol laø tinh theå daïng laù hình thoi gaàn nhö vuoâng coù maøu ñoû. Dung dòch loaõng coù maøu vaøng.

o

Haáp thu cöïc ñaïi/chloroform taïi 497 nm vaø 466 nm

o

Coù hoaït tính tieàn vitamin A maïnh nhaát.

o

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

o

ÖÙng duïng: taïo maøu vaøng tieàn vitamin A, choáng oxy hoùa.

CAÙC CHAÁT MAØU TÖÏ NHIEÂN Carotenoid [2] Licopene:

Licopene coù nhieàu trong quaû caø chua (5,66mg/quaû) vaø moät soá quaû khaùc. Trong quaù trình chín, löôïng licopene taêng 10 laàn, nhöng khoâng coù hoaït tính vitamin.

Caùc loaïi carotenoid khaùc ñeàu laø daãn xuaát cuûa licopene vaø carotene.

Caáu taïo

Caùc Car. ñöôïc caáu taïo baèng 8 ñôn vò isoprene lieân tieáp nhau ôû trung taâm cuûa phaân töû taïo neân caáu truùc ñoái xöùng.

Caùc hydrocarbon carotenoid ñöôïc goïi chung laø caùc carotene.

Caùc daãn xuaát coù nhoùm chöùc chöùa oxy (hydro, keto, epoxy, methoxy, acid) ñöôïc goïi chung laø xanthophyll.

Coù vaøi loaïi Car. maïch thaúng (lycopene), nhöng ña soá laø nhöõng hôïp chaát coù voøng 6 caïnh (hoaëc voøng 5 caïnh) ôû moät ñaàu hay caû hai ñaàu phaân töû.

Caáu taïo cuûa hai hôïp chaát Car. maïch thaúng vaø voøng goác : lycopene vaø β-carotene ñöôïc bieåu dieãn nhö sau :

Phaân boá Thöïc vaät

Car. thöôøng toàn taïi ôû phaàn dieäp luïc cuûa moâ xanh, maøu cuûa chuùng bò che laáp bôûi maøu cuûa chorophyll.

Haøm löôïng carotenoid haàu nhö gioáng nhau ôû caùc loaïi laù caây: β-carotene (25 – 30% toång löôïng); lutein (khoaûng 45%); violaxanthin (15%); neoxanthin (15%). Ngoaøi ra coøn moät löôïng nhoû α-carotene, α vaø βcryptoxanthin, zeaxanthin, atheraxanthin, lutein-5,6-epoxdide.

Carotenoid cuõng phaân boá trong caùc moâ thöôøng (khoâng coù phaûn öùng quang hôïp), taïo ra maøu vaøng, cam vaø ñoû cho hoa quaû.

Ñoäng vaät

Car. taïo maøu vaøng, ñoû cho loâng caùnh cho caùc loaøi chim, taïo maøu loâng vaø da vaøng cho gaø con, taïo maøu ñoû cho loøng ñoû tröùng.

Trong moät soá ñoäng vaät bieån nhö toâm huøm, cua,… toàn taïi moät daïng phöùc hôïp giöõa Car. vaø protein goïi laø carotenoprotein. luùc coøn soáng thì coù maøu xanh laù, tím hoaëc xanh döông, nhöng khi naáu chín, protein bò bieán tính, maøu ñoû cuûa Car. môùi hieän ra.

Vi sinh vaät

Car. laø chaát maøu noäi baøo cuûa moät soá caùc loaøi vi sinh vaät nhö vi khuaån, naám men (Rhodotorula sp.), naám moác (Neurospora crassa, Penicillium sclerotiorum, Mucorals choanophoracea,… ), taûo (Dunadiella).

Ngaøy nay do keát quaû cuûa coâng ngheä gen, ngöôøi ta ñaõ taïo ra ñöôïc loaøi Phycomyces blakesleanus (25mg β-carotene %SKK) vaø Blakeslea tripora (30-35 mg β-carotene %SKK).

Döôùi taùc duïng cuûa stress, aùp suaát cao, nhieät ñoä cao, noàng ñoä muoái, khoaùng cao,… caùc gioáng taûo Dunadiella vaø Haematococcus chuyeån töø maøu xanh sang maøu cam vì moät löôïng lôùn carotenoid ñaõ ñöôïc taïo ra ôû ngoaøi luïc laïp, tích luõy treân thaønh teá baøo hay ôû nhöõng gioït beùo. Dunadiella taïo βcarotene (10% SKK) vaø Haematococcus taïo astaxanthin (1-2%/SKK).

Moät vaøi loaøi vi khuaån cuõng taïo ñöôïc maøu carotenoid nhö gioáng Brevibacterium (taïo canthaxanthin), Flavobacterium (taïo zeaxanthin).

Tính chaát

Car. keát tinh ôû daïng tinh theå. Tinh theå Car. coù nhieàu daïng vaø kích thöôùc raát khaùc nhau. Thí duï hình kim daøi (lycopene, δ-carotene), hình khoái laêng truï ña dieän (α-carotene), daïng laù hình thoi (βcarotene), keát tinh voâ ñònh hình (γ-Carotene).

Nhieät ñoä noùng chaûy cao, khoaûng 130 – 220oC. Tinh theå Car. coù ñoä hoøa tan thaáp, khoâng tan trong nöôùc, tan toát trong caùc dung moâi chöùa chlor (chloroform, dichloromethane).

Haàu nhö taát caû Car. ñeàu tan trong chaát beùo vaø caùc dung moâi khoâng phaân cöïc, ngoaïi tröø 3 loaïi: [1] Bixin: tan trong nöôùc nhôø caùc nhoùm carboxyl.

[2] Astaxanthin: tan trong nöôùc nhôø nhoùm keto enol.

[3] Crocin: ñöôïc ester hoùa bôûi ñöôøng. Ñoä hoøa tan cuûa Car. trong caùc dung moâi hoaøn toaøn khoâng gioáng nhau.

Maøu saéc: Caùc carotenoid töï do taïo maøu kem, vaøng, cam, hoàng, ñoû, tuøy theo loaïi carotenoid, theå mang maøu, nguoàn nguyeân lieäu, ñieàu kieän nuoâi troàng, thôøi tieát, …Moät soá hôïp chaát khoâng coù maøu nhöng vaãn ñöôïc xeáp vaøo loaïi Car. Daïng carotenoprotein taïo daõy maøu töø xanh laù, tím, xanh döông vaø ñen. Khi ñun noùng seõ chuyeån sang maøu ñoû do protein bò bieán tính. Ñoä beàn: do heä thoáng noái ñoâi lieân hôïp neân carotenoid deã bò oxy hoùa maát maøu, hoaëc ñoàng phaân hoùa, hydro hoùa taïo maøu khaùc.

Chöùc naêng

Chöùc naêng cuûa carotenoid chöa ñöôïc xaùc ñònh roõ raøng: Trong hoa, quaû vaø moät soá ÑV, chöùc naêng cuûa Car. chæ ñôn giaûn laø taïo ra maøu saéc.

Trong caùc moâ caây xanh, Car. giöõ nhieäm vuï thu nhaän aùnh saùng trong quaù trình quang hôïp.

Car. cuõng laø nhöõng chaát baûo veä teá baøo choáng laïi caùc phaûn öùng oxy hoùa quang hoïc döôùi taùc duïng cuûa [O]. Thí duï, coù moät soá ngöôøi bò beänh nhaïy aùnh saùng, do coù moät löôïng porphiryl töï do tích luõy döôùi da. Porphiryl raát nhaïy saùng, coù theå taïo [O] ôû döôùi da, ñoát chaùy da, moâ,…

Söï haáp thuï vaø chuyeån hoùa

Car. thöôøng ñöôïc haáp thu cuøng vôùi lipid. Nhöõng loaøi ñoäng vaät khaùc nhau coù khaû naêng haáp thu vaø chuyeån hoùa Car. khaùc nhau : Ngöôøi coù theå haáp thu toát taát caû caùc loaïi Car. Moät soá ÑV coù vuù nhö meøo, chuoät, cöøu,… laïi haáp thu vaø chuyeån hoùa Car. raát keùm.

Boø caùi chæ haáp thu β-carotene maø khoâng haáp thu xanthophyll. βcarotene toàn taïi trong chaát beùo vaø tích tuï trong hoaøng theå (buoàng tröùng) vôùi noàng ñoä cao, do ñoù coù theå duy trì khaû naêng sinh saûn cuûa boø caùi.

Loaøi chim haáp thu keùm β-carotene nhöng laïi haáp thu ñöôïc moät löôïng lôùn xanthophyll vaø chuyeån vaøo loøng ñoû tröùng. Chuùng coøn coù theå taïo maøu cho da gaø con, maøu loâng,…thí duï nhö loaøi Hoàng haïc

α-carotene

15 15

β-carotene

'

O 15 15

'

O 15,15'-peroxy-β-carotene CHO

CH2OH

retinal (2 phaâ n töû )

retinol (vitamin A)

Khi löôïng carotenoid dö nhieàu, seõ phaân boá taïi nhieàu loaïi moâ, vaø neáu noàng ñoä ñaït möùc ñoä ñuû thì coù theå gaây ra maøu cam vaøng cho da, nhaát laø ôû tay vaø chaân. (ngöôøi aên quaù nhieàu thöùc aên chöùa nhieàu carotenoid nhö caø roát, cam,…), hoaëc vaøng maét (tieâu thuï löôïng lôùn canthaxanthin, 200mg/ngaøy).

Khoâng coù cô cheá phaân huûy carotenoid trong cô theå ngöôøi.

Carotenoid coù theå toàn taïi ôû cô theå ngöôøi trong moät khoaûng thôøi gian ñaùng keå. β-carotene coù chu kyø baùn huûy trong vaøi ngaøy, nhöng vôùi löôïng lôùn canthaxanthin coù theå toàn taïi töø 6 thaùng ñeán 12 thaùng.

Anthocyanne

Maøøu ñoû thaãm ñeán tím

Thuoäc nhoùm maøu flavonoid – glycoside vôùi aglucon laø anthocyanidin

Tan trong nöôùc

Keùm beàn nhieät

Bieán maøu khi tieáp xuùc vôùi kim loaïi (Sn→ →xanh lô; Al → tím; Fe, Cu → ñen)

Anthoxanthin

Maøøu traéng (boâng caûi, khoai taây, haønh

Thuoäc nhoùm maøu flavonoid

Tan trong nöôùc

Betalaine

Maøu ñoû (cuû caûi ñöôøng, cuû caûi

Tan trong nöôùc

Flavonoid (Fla.) Fla. hoaø tan toát trong nöôùc vaø chöùa trong caùc khoâng baøo, taïo caùc maøu töø ñoû ñeán tím tuyø theo haøm löôïng vaø loaïi hôïp chaát.

Caáu taïo

Fla laø nhöõng daãn xuaát cuûa cromal vaø cromon, caùc phenypropan.

Khi cromal vaø cromon ngöng tuï vôùi moät voøng phenol thì ñöôïc daãn xuaát flaval.

Döïa vaøo möùc ñoä oxyhoaù hay möùc ñoä khöû cuûa dò voøng ta coù theå chia caùc hôïp chaát Fla thaønh caùc nhoùm anthocyanne, flavanol, flavanon, …

O

C ro m a n

O

C ro m on

O

O

F la v a n

Anthocyane

Coøn goïi laø anthocyanoside vì laø mono hay diglucoside cuûa goác ñöôøng glucose, galactose hay ramnose keá hôïp vôùi anthocyanidin (anthocyanidol) taïo maøu ñoû, xanh, tím vaø caùc maøu trung gian.

Catechin Leucoanthocyanne Anthocyanidol (khoâng maøu) (khoâng maøu) (ñoû, xanh) Taát caû anthocyanidol ñeàu coù chöùa hoaù trò töï do, nhöng chöa theå xaùc ñònh chaéc chaén taïi vò trí naøo, do ñoù anthocyanidol thöôøng ñöôïc bieåu dieãn nhö laø moät hôïp chaát coù tính löôõng tính, coù theå tham gia phaûn öùng vôùi acid vaø kieàm:

Coù nhieàu loaïi hôïp chaát anthocyane, thöôøng gaëp nhaát laø pelargonidol, cyanidol vaø definidol

Perlargonidol Cyannidol (maøu xanh) Peonidol

Apigenidol (ít gaëp) Delfinidol Xirinhidol

Haàu heát caùc loaïi anthocyane hoaø tan toát trong nöôùc. Khi keát hôïp vôùi ñöôøng ñoä hoaø tan taêng.

Maøu saéc thay ñoåi theo nhieät ñoä, loaïi hôïp chaát vaø haøm löôïng. Khi taêng soá löôïng nhoùm OH trong voøng benzene maøu caøng xanh ñaäm; Taêng möùc ñoä methyl hoaù caùc nhoùm OH thì maøu caøng ñoû; Soá löôïng caùc goác ñöôøng lieân keát cuõng laøm ñoåi maøu.

Caùc anthocyane coù theå taïo phöùc vôùi kim loaïi cho maøu khaùc nhau.

Haàu heát caùc loaïi anthocyane hoaø tan toát trong nöôùc. Khi keát hôïp vôùi ñöôøng ñoä hoaø tan taêng.

Maøu saéc thay ñoåi theo nhieät ñoä, loaïi hôïp chaát vaø haøm löôïng.

Khi taêng soá löôïng nhoùm OH trong voøng benzene maøu caøng xanh ñaäm; Taêng möùc ñoä methyl hoaù caùc nhoùm OH thì maøu caøng ñoû; Soá löôïng caùc goác ñöôøng lieân keát cuõng laøm ñoåi maøu.

Caùc anthocyane coù theå taïo phöùc vôùi kim loaïi cho maøu khaùc nhau.

Flavanon

Tham gia hôïp chaát glucoside taïo chaát ñaéng cho caùc nguyeân lieäu rau quaû. Caùc flavonon thöôøng laø aglucon gaén vôùi goác ñöôøng Hesperestol – Hespiridin : laø caùc flavonon trong voû cam quyùt.

Naringenol – Naringin : khoâng maøu, ít tan trong nöôùc, taïo vò ñaéng cho böôûi xanh. Khi böôûi chín E. naringinase thuûy phaân lieân keát glucoside laøm böôûi heát ñaéng.

Narigenol Narigin Flavonol

- Cuõng taïo glucoside taïo maøu vaøng vaø ñoû da cam cho rau quaû vaø hoa.

R ≡ R’ ≡ H : Kempherol (hoa töû vaân anh, laù traø, hoa hoàng,..)

R ≡ OH ; R’ ≡ H : Quecetol (voû soài, taùo, nho, thuoác laù, hoa houblon,..)

R ≡ R’ ≡ OH : Miricetin - Caùc flavonol ñeàu tan trong nöôùc, cöôøng ñoä maøu tuøy thuoäc nhoùm OH. - Deã bò oxy hoùa trong moâi tröôøng kieàm nheï thaønh saûn phaåm maøu ñoû.

- Taïo phöùc maøu xanh laù caây ñeán naâu vôùi Fe ; maøu vaøng xaùm vôùi acetat Pb

MAØU TAÏO THAØNH TRONG QUAÙ TRÌNH CHEÁ BIEÁN

Phaûn öùng Caramel Phaûn öùng dehydrat hoùa Cô chaát: ñöôøng Nhieät ñoä: noùng chaûy cuûa ñöôøng Glucose : Fructose : Saccharose : Lactose:

146 95 160 223

– – – –

1500C 1000C 1800C 2520C

Phaûn öùng coù 2 giai ñoaïn : Taïo aldehyd : khoâng maøu Phaûn öùng truøng hôïp : maøu naâu Saûn phaåm caramel ñeàu coù vò ñaéng

MAØU TAÏO THAØNH TRONG QUAÙ TRÌNH CHEÁ BIEÁN

Phaûn öùng Caramel

C12H22011

C6H10O5

Saccharose

Glucose

C6H10O5 Glucose

+

C6H10O5

185 - 190oC

Fructose

2 C12H22010

+

C12H20010

C6H10O5

+

H2O

Fructose

C12H20010 Isosaccharosal

To

(C12H18O9)2

+

2H2O (10%)

Caramelal (vaø ng)

Isosaccharosal C12H20010

+

To

C36H48O24.H2O Caramelen (naâ u)

+

3H2O (14%)

MAØU TAÏO THAØNH TRONG QUAÙ TRÌNH CHEÁ BIEÁN

Phaûn öùng Caramel

MAØU TAÏO THAØNH TRONG QUAÙ TRÌNH CHEÁ BIEÁN

Phaûn öùng Maillard Acid amin – glucid: nhoùm carbonyl (=C=O) vaø nhoùm amino (-NH2) Nhieät ñoä xaûy ra phaûn öùng: > 0oC Coù 3 giai ñoaïn lieân tieáp nhau:

GÑ1 :

phaûn öùng ngöng tuï carbonylamin Phaûn öùng chuyeån vò amadori

Taïo SP khoâng maøu, khoâng haáp thu UV

GÑ2 :

Phaûn öùng khöû nöôùc cuûa ñöôøng Phaûn öùng phaân huûy ñöôøng vaø caùc hôïp chaát amin

Taïo SP khoâng maøu, vaøng, haáp thu maïnh UV

GÑ3 :

Phaûn öùng ngöng tuï aldol Phaûn öùng ngöng tuï aldehydamin Phaûn öùng taïo hôïp chaát dò voøng chöùa nitô

Taïo SP coù maøu saäm, ban ñaàu tan ñöôïc trong nöôùc maøu saãm, caøng veà sau caøng khoù tan, maøu saãm ñen

MAØU TAÏO THAØNH TRONG QUAÙ TRÌNH CHEÁ BIEÁN

Phaûn öùng Maillard Ñieàu kieän tieán haønh phaûn öùng

Tyû leä a.a / ñöôøng = 1/3 ÷ 1/2 Noàng ñoä beù: phaûn öùng cuõng xaûy ra Taêng tyû leä ñöôøng SP caøng deã tan trong nöôùc Löôïng nöôùc: nöôùc caøng ít phaûn öùng caøng maïnh Nhieät ñoä: < 00C: phaûn öùng khoâng xaûy ra Chaát kìm haõm, taêng toác: Kìm haõm: -CHO, hydroxylamin, bisulfit Na, K, SO2, SO3, H2SO3 Taêng toác: a. acetic, phosphate

ÖÙùng duïng cuûa phaûn öùng Maillard SX SX SX SX SX

baùnh mì: maøu saéc voû baùnh mì. bia: Sx malt (ñen, vaøng) röôïu: toån thaát ñöôøng, tinh boät, kìm haõm hoaït ñoäng cuûa E thuoác laù: quaù trình leân men sôïi thuoác laù ñöôøng: saãm ñöôøng.

MAØU TAÏO THAØNH TRONG QUAÙ TRÌNH CHEÁ BIEÁN

Phaûn öùng Maillard

MAØU TAÏO THAØNH TRONG QUAÙ TRÌNH CHEÁ BIEÁN

Phaûn öùng oxy hoaù Polyphenol Cô chaát phenol - hôïp chaát chöùa voøng benzen coù 1 hay nhieàu nhoùm OH

OH

CH2

HO

CH

COOH

OH

NH2

HO

[2] Dihydroxyphenylalanin

[1] Pyrocatechol

OH OH

HO

HO

CH2

CH2

NH2

HO

COOH

[3] Dihydroxyphenyl

[4] Acid galic

HOÙA SINH THÖÏC PHAÅM

CHÖÔNG 7

CHAÁT MAØU – CHAÁT MUØI TP

Toân Nöõ Minh Nguyeät

CHAÁT MAØU CHAÁT MAØU CHAÁT MAØU CHAÁT MAØU

Phân loại chất màu

KHAÙI NIEÄM CHUNG Phaân loaïi maøu TP 1. Chaát maøu daïng boät hay loûng ñöôïc boå sung tröïc tieáp Chaát maøu töï nhieân Thöïc vaät Ñoäng vaät Vi sinh vaät

(hoa, quaû, laù, thaân caây coù maøu) (huyeát töông) (vi khuaån, naám men, naám moác, taûo)

Cöôøng ñoä maøu thaáp Keùm beàn vôùi nhieät ñoä, pH moâi tröôøng vaø aùnh saùng

Phaân loaïi maøu TP

KHAÙI NIEÄM CHUNG

1. Chaát maøu daïng boät hay loûng ñöôïc boå sung tröïc tieáp 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 (β β-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

KHAÙI NIEÄM CHUNG Phaân loaïi maøu TP

2. Chaát maøu taïo thaønh trong quaù trình cheá bieán Maøu do phaûn öùng caramel Maøu do phaûn öùng Maillard Maøu do phaûn öùng oxy hoùa

Chất màu tự nhiên Hợp chất hem Chlorophyll Carotenoid Anthocyanne Anthoxanthin Betalaein

CAÙC CHAÁT MAØU TÖÏ NHIEÂN

Maøu töø ÑV Maøu caùnh kieán töø con caùnh kieán Maøu carmin ñoû töø loaïi reäp son Maøu ñoû chieát töø loaøi saâu Kerme Maøu ñoû do hôïp chaát Hem Maøu töø VSV Maøu carotenoid töø Rhodotorula sp.

CAÙC CHAÁT MAØU TÖÏ NHIEÂN Maøu töø TV Thaân caây: goã huyeát giaùc cho maøu hacmatoxicline caây vang cho maøu braxilin Laù: tuøng lam u indician; chaøm cho maøu indigotin laù cam; laù döùa, laù boà ngoùt; laù caåm; laù gai Hoa:

hoa penseùe cho maøu violanine hoa rum cho maøu cartamine ñoû

Traùi:

lyù cho maøu cyanidine nho ñen cho maøu oenis gaác cho chaát maøu β-carotene

Reã:

reã caây thieân thaûo cho chaát maøu alizarine cuû ngheä cho chaát maøu curcumin

Voû caây:

voû caây meû rìu voû caây canhkina cho maøu quinotanine

Reâu taûo :

ñòa y cho maøu orceine

CAÙC CHAÁT MAØU TÖÏ NHIEÂN

Hôïp chaát Heme Myoglobin (Mb) Protein daïng caàu, 1 chuoãi polypeptid M = 16800, 153acid amin. goïi laø globin Goác mang maøu laø voøng porphyrin goïi laø Hem Mb laø phöùc cuûa Hem vaø globin gaén taïi goác histidin Toàn taïi trong caùc moâ cô taïo maøu cho caùc phaàn ñoù

CAÙC CHAÁT MAØU TÖÏ NHIEÂN

Hôïp chaát Heme Myoglobin (Mb) – maøu ñoû tía Oxymyoglobin (MbO2) – mang Oxy – maøu ñoû töôi Metmyoglobin (MMb) - Bò oxy hoùa, Fe2+ thaønh Fe3+ maøu ñoû naâu Mb khoâng coøn khaû naêng keát hôïp vôùi oxy Maøu cuûa thòt töôi laø hoãn hôïp cuûa 3 maøu naøy Mb + NO thaønh nitrosil Mb – maøu ñoû khoâng beàn, chuyeån tieáp thaønh nitrosilhemochrome beàn coù maøu hoàng thòt naáu Maøu Mb nhaïy caûm vôùi aùnh saùng, T, ñoä aåm kk, pH,…

Chaát choáng oxh: vit C, vitE, BHA, TBHQ ,…

CAÙC CHAÁT MAØU TÖÏ NHIEÂN

Hôïp chaát Heme Hemoglobin (Hb) Taïo neân maøu ñoû cho maùu Hb = 4Mb gaén laïi vôùi nhau Taïi phoåi, Hb taïo phöùc vôùi Oxy vaø vaän chuyeån Oxy ñeán caùc cq Taïi caùc cq, Mb seõ tieáp nhaän oxy töø Hb, tham gia qtrình TÑC

CAÙC CHAÁT MAØU TÖÏ NHIEÂN

Chlorophyll Maøu xanh luïc Cöôøng ñoä maïnh.

Chieám khoaûng 1% chaát khoâ Taäp trung taïi luïc laïp - quaù trình quang hôïp cuûa caây xanh Caáu taïo:

Chl. a (C55H72O5N4Mg) Chl. b (C55H70O6N4Mg) Chl. a coù maøu ñaäm hôn Chl. b Trong thöïc vaät, Chl. a / Chl. b = 3 / 1

CAÙC CHAÁT MAØU TÖÏ NHIEÂN

Chlorophyll

Tan trong daàu Khi traùi chín, chlo. bò thuûy phaân thaønh caùc chaát khoâng maøu Maøu xanh do ion Mg2+ gaén vaøo voøng porphirin Khoâng beàn nhieät vaø acid: Mg taùch khoûi nhaân, theá baèng H taïo pheophytyl coù maøu vaøng uùa → baûo veä maøu xanh rau quaû phaûi cheá bieán nhieät trong moâi tröôøng kieàm hoaëc thay theá Mg2+ baèng Cu2+ hay Zn2+

CAÙC CHAÁT MAØU TÖÏ NHIEÂN

Carotenoid Taïo ra maøu vaøng, cam vaø ñoû Coù khoaûng hôn 600 loaïi carotenoid toàn taïi trong töï nhieân 38 trong soá ñoù coù hoaït tính tieàn vitamin A R R

β-

γ-

ε-

κ-

φ-

χ-

ψ-

Tan trong daàu Heä noái ñoâi lieân hôïp, khoâng beàn vôùi caùc taùc nhaân oxy hoaù nhö nhieät ñoä, oxy khoâng khí, aùnh saùng, …

Thöôøng gaëp laø carotene, licopene, xanthophyll

CAÙC CHAÁT MAØU TÖÏ NHIEÂN

Carotenoid

CAÙC CHAÁT MAØU TÖÏ NHIEÂN

Carotenoid

Thöïc vaät Dieäp luïc cuûa moâ xanh, che laáp bôûi chorophyll Haøm löôïng carotenoid haàu nhö gioáng nhau ôû caùc loaïi laù β-carotene 25 – 30% toång löôïng lutein 45% violaxanthin 15% neoxanthin 15% α-carotene, α vaø β-cryptoxanthin, zeaxanthin, atheraxanthin, lutein-5,6-epoxdide,…

Trong caùc moâ thöôøng khoâng coù phaûn öùng quang hôïp taïo ra maøu vaøng, cam vaø ñoû cho hoa traùi

CAÙC CHAÁT MAØU TÖÏ NHIEÂN

Carotenoid Ñoäng vaät Maøu vaøng, ñoû cho loâng caùnh cho caùc loaøi chim, Maøu loâng vaø da vaøng cho gaø con Maøu ñoû cho loøng ñoû tröùng Daïïng phöùc hôïp giöõa Car. vaø protein – carotenoprotein Toâm huøm, cua,… luùc coøn soáng thì coù maøu xanh laù, tím hoaëc xanh döông, naáu chín, protein bò bieán tính, taïo maøu ñoû cuûa Car.

CAÙC CHAÁT MAØU TÖÏ NHIEÂN

Carotenoid Vi sinh vaät Laø chaát maøu noäi baøo cuûa moät soá caùc loaøi vi sinh vaät vi khuaån Brevibacterium (taïo canthaxanthin) Flavobacterium (taïo zeaxanthin) naám men (Rhodotorula sp.), naám moác Neurospora crassa, Penicillium sclerotiorum, Mucorals choanophoracea,… taûo (Dunadiella) Coâng ngheä gen Phycomyces blakesleanus (25mg β-carotene %SKK) Blakeslea tripora (30-35 mg β-carotene %SKK).

Dunadiella taïo β-carotene (10% SKK) Haematococcus taïo astaxanthin (1-2%/SKK)

CAÙC CHAÁT MAØU TÖÏ NHIEÂN

Carotenoid Vi sinh vaät

Rhodotorula rubra

Rhodotorula sp.

CAÙC CHAÁT MAØU TÖÏ NHIEÂN

Carotenoid Vi sinh vaät

Brevibacterium linens

Penicillium sclerotiorum van Beyma F 1

CAÙC CHAÁT MAØU TÖÏ NHIEÂN

Carotenoid

β-Carotene o Coâng thöùc phaân töû laø C40H56 , M = 536,85 o Nhieät ñoä noùng chaûy laø 176 – 183oC, o Tan toát trong chloroform, benzen, CS2. o Tan trung bình trong ether, ether petrol, daàu TV o Tan raát haïn cheá trong methanol, ethanol o Khoâng tan trong nöôùc, acid, hôïp chaát alkane

CAÙC CHAÁT MAØU TÖÏ NHIEÂN

Carotenoid β-Carotene o Keát tinh töø benzen-methanol: laêng truï 6 maët maøu tím ñaäm o Keát tinh töø ether petrol: laù hình thoi maøu ñoû o Dung dòch loaõng coù maøu vaøng o Haáp thu cöïc ñaïi / chloroform taïi 497 nm vaø 466 nm o Coù hoaït tính tieàn vitamin A maïnh nhaát o 1 IU = 0.6 µg β-carotene = 0,3 µg vit A o ÖÙng duïng: taïo maøu vaøng tieàn vitamin A, choáng oxy hoùa

CAÙC CHAÁT MAØU TÖÏ NHIEÂN Carotenoid β-Carotene

α - ca r o t en e

15 15

β -c a r o t e n e

'

O 15 15

'

O 1 5 ,1 5'- pe r ox y- β -ca r ot e ne C HO

C H 2O H

r e t i n a l ( 2 p h a ân t ö û)

r et i no l ( vi t a m i n A )

CAÙC CHAÁT MAØU TÖÏ NHIEÂN

Carotenoid Licopene

Nguoàn giaøu licopene: caø chua (5,66mg/traùi), döa haáu Trong quaù trình chín, löôïng licopene taêng 10 laàn Khoâng coù hoaït tính vitamin A Caùc loaïi carotenoid khaùc ñeàu laø daãn xuaát cuûa licopene vaø carotene

CAÙC CHAÁT MAØU TÖÏ NHIEÂN

Anthocyanne

Maøøu ñoû thaãm ñeán tím Thuoäc nhoùm maøu flavonoid – glycoside vôùi aglucon laø anthocyanidin Tan trong nöôùc Keùm beàn nhieät Bieán maøu khi tieáp xuùc vôùi kim loaïi (Sn→ →xanh lô; Al → tím; Fe, Cu → ñen)

CAÙC CHAÁT MAØU TÖÏ NHIEÂN

Anthoxanthin Maøøu traéng (boâng caûi, khoai taây, haønh Thuoäc nhoùm maøu flavonoid Tan trong nöôùc

Betalaine Maøu ñoû (cuû caûi ñöôøng, cuû caûi) Tan trong nöôùc

Phản ứng Caramel Phản ứng Maillard Phản ứng oxy hóa Polyphenol

MAØU TAÏO THAØNH TRONG QUAÙ TRÌNH CHEÁ BIEÁN

Phaûn öùng Caramel Phaûn öùng dehydrat hoùa Cô chaát: ñöôøng Nhieät ñoä: noùng chaûy Glucose : 146 – 1500C Fructose : 95 – 1000C Saccharose : 160 – 1800C Lactose: 223 – 2520C Phaûn öùng coù 2 giai ñoaïn :

Taïo aldehyd : khoâng maøu Phaûn öùng truøng hôïp : maøu naâu Saûn phaåm caramel ñeàu coù vò ñaéng

MAØU TAÏO THAØNH TRONG QUAÙ TRÌNH CHEÁ BIEÁN

Phaûn öùng Caramel C12H22011

C6H10O5

+ C6H10O5 +

Saccharose

Glucose

Fructose

C6H10O5

+ C6H10O5

Glucose

Fructose

2 C12H22010

185 - 190oC

+

C12H20010

C12H20010 Isosaccharosal

To

(C12H18O9)2

+

2H2O (10%)

Caramelal (vaøng)

Isosaccharosal C12H20010

H2O

To

C36H48O24.H2O Caramelen (naâu)

+

3H2O (14%)

MAØU TAÏO THAØNH TRONG QUAÙ TRÌNH CHEÁ BIEÁN

Phaûn öùng Caramel

MAØU TAÏO THAØNH TRONG QUAÙ TRÌNH CHEÁ BIEÁN

Phaûn öùng Maillard A.amin – glucid: nhoùm carbonyl (=C=O) vaø nhoùm amino (-NH2) Nhieät ñoä xaûy ra phaûn öùng: > 0oC Coù 3 giai ñoaïn lieân tieáp nhau: GÑ1 : phaûn öùng ngöng tuï carbonylamin Phaûn öùng chuyeån vò amadori Taïo SP khoâng maøu, khoâng haáp thu UV GÑ2 : Phaûn öùng khöû nöôùc cuûa ñöôøng Phaûn öùng phaân huûy ñöôøng vaø caùc hôïp chaát amin Taïo SP khoâng maøu, vaøng, haáp thu maïnh UV GÑ3 : Phaûn öùng ngöng tuï aldol Phaûn öùng ngöng tuï aldehydamin Phaûn öùng taïo hôïp chaát dò voøng chöùa nitô Taïo SP coù maøu saäm, ban ñaàu tan ñöôïc trong nöôùc maøu saãm, caøng veà sau caøng khoù tan, maøu saãm ñen

MAØU TAÏO THAØNH TRONG QUAÙ TRÌNH CHEÁ BIEÁN

Phaûn öùng Maillard Ñieàu kieän tieán haønh phaûn öùng Tyû leä a.a / ñöôøng = 1/3 ÷ 1/2 Noàng ñoä beù: phaûn öùng cuõng xaûy ra Taêng tyû leä ñöôøng SP caøng deã tan trong nöôùc Löôïng nöôùc: nöôùc caøng ít phaûn öùng caøng maïnh Nhieät ñoä: < 00C: phaûn öùng khoâng xaûy ra Chaát kìm haõm, taêng toác: Kìm haõm: -CHO, hydroxylamin, bisulfit Na, K, SO2, SO3, H2SO3 Taêng toác: a. acetic, phosphate

MAØU TAÏO THAØNH TRONG QUAÙ TRÌNH CHEÁ BIEÁN Phaûn öùng Maillard ÖÙùng duïng SX baùnh mì SX bia Sx malt SX thuoác laù Taùc haïi SX röôïu toån thaát ñöôøng, tboät, kìm haõm hñoäng E SX ñöôøng saãm maøu ñöôøng

MAØU TAÏO THAØNH TRONG QUAÙ TRÌNH CHEÁ BIEÁN Phaûn öùng oxy hoaù Polyphenol Cô chaát phenol - chöùa voøng benzen coù 1 hay nhieàu nhoùm OH OH

CH2

HO

CH

COOH

OH

NH2

HO

[2] Dihydroxyphenylalanin

[1] Pyrocatechol

OH OH

HO

HO HO

CH2

CH2

NH2

[3] Dihydroxyphenyl

COOH

[4] Acid galic

MAØU TAÏO THAØNH TRONG QUAÙ TRÌNH CHEÁ BIEÁN Phaûn öùng oxy hoaù Polyphenol Cô chaát phenol - chöùa voøng benzen coù 1 hay nhieàu nhoùm OH OH HO

O CH

CH

C

O

OH

[5] Acid chlorogenic

OH

OH

[6] Catechin

O

HO

OH OH

HO HO

OH

C

O O HO

HO HO

COOH

[7] Tannin

MAØU TAÏO THAØNH TRONG QUAÙ TRÌNH CHEÁ BIEÁN Phaûn öùng oxy hoaù Polyphenol Saûn phaåm

melanin hay flobafen maøu naâu, ñen gam maøu trung gian nhö hoàng, ñoû, naâu, xanh ñen

OH

O

OH

O

OH

K hoâ n g E.

E. Hydroxyl hoù a R Phenol

R Orthodiphenol

R O rthoquinon

Polimer coù maø u saãm