TỔNG QUAN VỀ CAROTENOID

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ NHỒ CHÍ MINH VIỆN CƠNG NGHỆ SINH HỌC - THỰC PHẨM TIỂU LUẬN MÔN HỌC: PHỤ GIA THỰC PHẨM Đề tài: CHẤT MÀU CAROTENOID GVHD: LÊ VĂN NHẤT HOÀI Lớp: DHTP16BTT Nhóm 1: Nguyễn Quang Đại - 20022581 Bùi Trương Diệu Linh - 20025861 Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 22 tháng 08 năm 2022 BẢNG PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC STT Họ tên MSSV Nguyễn Quang Đại 20022581 Bùi Trương Diệu Linh 20025861 Phân công nhiệm vụ MỤC LỤC MỞ ĐẦU Trong chế biến thực phẩm, màu sắc thực phẩm góp phần khiến cho ăn trở nên đẹp mắt sinh động hơn, màu sắc thực phẩm đóng vai trị quan trọng làm tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm đó, sản phẩm đươc sản xuất theo quy mô công nghiệp Chất lượng sản phẩm thực phẩm bao hàm giá trị dinh dưỡng mà bao hàm giá trị cảm quan Màu sắc thực phẩm khơng có giá trị mặt hình thức mà cịn có tác dụng sinh lý rõ rệt Màu sắc thích hợp giúp cho thể đồng hóa thực phẩm dễ dàng Vì kỹ thuật sản xuất không bảo vệ màu sắc tự nhiên mà thêm chất màu tạo màu sắc thích hợp với tính chất trạng thái sản phẩm Chất màu thực phẩm phụ gia thiếu thực phẩm.Theo thống kê Chi cục quản lý thị trường TPHCM,hiện có hàng chục vụ kinh doanh bột màu trái phép mà điển hình vụ 34 Kim Biên - Quận phát bán 1.000kg bột màu loại khơng rõ xuất xứ hay 121/3 Lị Siêu - Quận 11 phát 1.740kg bột màu công nghiệp Trung Quốc khơng có nhãn hiệu Qua đó, việc bn bán, sử dụng phẩm màu cần quản lí chặt chẽ Carotenoid dạng sắc tố hữu có tự nhiên thực vật lồi sinh vật quang hợp khác tảo, vài loài nấm vài loài vi khuẩn Hiện người ta tìm 600 loại carotenoid, xếp theo hai nhóm: xanthophylls carotene Carotenoid nhóm chất màu hịa tan chất béo, khơng tan nước, có màu từ vàng nhạt tới đỏ sậm tùy cấu trúc phân tử Khác với cỏ, người tự tổng hợp carotenoid mà sử dụng carotenoid từ việc ăn thực vật nhằm bảo vệ thân Carotenoid giúp chống lại tác nhân oxy hóa từ bên Nhiều nghiên cứu chứng minh carotenoid có lợi cho sức khỏe người giảm nguy ung thư, giảm nguy bệnh tim, giảm nồng độ cholesterol máu, giảm tác hại ánh nắng mặt trời da NỘI DUNG TỔNG QUAN VỀ CAROTENOID 1.1 Khái niệm - Định nghĩa Nhóm carotenoid dạng sắc tố hữu có tự nhiên thực vật loài sinh vật quang hợp khác tảo, vài loài nấm vài lồi vi khuẩn Chúng chất màu khơng độc, tạo màu vàng, da cam, đỏ cho nhiều loại thực phẩm Hình 1.1 Thực phẩm giàu Carotenoid Carotenoid tên nhóm có hợp chất có cơng thức cấu tạo tương tự, tác dụng bảo vệ thể tương tự với Carotenoid quen thuộc với β-caroten hay gọi tiền chất vitamin A Trong năm gần người ta cịn nói nhiều đến carotenoid khác Lycopen, Lutein Zeaxanthin 1.2 Tính chất: 1.2.1 Tính chất vật lý * Trong thực vật, động vật dạng tinh thể chất rắn vơ định hình * Nhiệt độ nóng chảy cao: 130 - 220 * Carotenoid khơng tan nước mà chúng tan dung môi hữu chất béo, dung môi chứa clor dung môi không phân cực khác làm cho hoa có màu vàng, đỏ, da cam * Tính hấp thụ ánh sáng: Chuỗi polyene liên hợp đặc trưng cho màu thấy carotenoid Dựa vào quang phổ hấp thu nó, người ta thấy khả hấp thụ ánh sáng phụ thuộc vào nối đôi liên hợp, phụ thuộc vào nhóm C9 mạch thẳng hay mạch vịng, vào nhóm chức gắn vịng Ngồi dung mơi hịa tan khác nhau, khả hấp thụ ánh sáng tối đa khác cới loại Khả hấp thụ ánh sáng mạnh, cần gam thấy mắt thường 1.2.2 Tính chất hóa học * Tính chất hóa học carotenoid nối đôi liên hợp tạo nên nối đôi liên hợp làm cho carotenoid không bền * Không hòa tan nước, nhạy axit chất oxy hóa, bền vững với kiềm * Các tác nhân ảnh hưởng đến độ bền màu: nhiệt độ, ánh sáng, phản ứng oxy hóa, enzyme, nước * Dễ bị oxy hóa khơng khí cần bảo quản khí trơ, chânkhơng Ở nhiệt độ thấp nên bao kín tránh ánh sáng mặt trời * Carotenoid bị oxy hóa tạo hợp chất có mùi thơm aldehide khơng xetone đóng vai trị tạo hương cho trà 1.3 Phân loại Carotenoid ● Dựa vào phần cấu tạo ta chia làm loại: - Loại chứa C, H α-carotene, β-carotene, lycopene - Loại có chứa nhóm chức có mặt O lutenin, xanthophyll Trong -carotene loại quan trọng ● Dựa vào chức - Nhóm carotenoid bản: -carotene - Nhóm carotenoid chuyển hóa AI-carotene: capxathin, lycopene 1.3.1 Carotene * Khái niệm: » Carotene chất màu thuộc nhóm carotenoid, -carotene loại quan trọng tìm thấy nhiều rau củ: cà rốt, bí đỏ, đu đủ, xồi loại rau có màu xanh đậm » Chính màu vàng -carotene làm nên cho màu xanh diệp lục tố đậm loại rau giàu -carotene Hình 1.2 Trái giàu carotene Hình 1.3 Thực phẩm giàu -carotene * Cấu tạo: Carotene (C40H56) hydratcacbon chưa bão hòa, bao gồm 18 nguyên tử cacbon hình thành hệ thống liên kết đơn, đơi xen kẽ, có nhóm chức CH3 mạch nhánh * Phân loại: Có loại carotene quan trọng -carotene, -carotene, -carotene Hình 1.4 Cấu tạo loại carotene * Tính chất: - Carotene dễ bị oxi hóa ngồi khơng khí - Khơng tan nước tan lipit dung môi hữu Carotene nguyên chất tinh thể đen có màu đỏ sáng đồng ánh kim loại, dung dịch carotene có màu đỏ cam * Tác dụng: - -carotene chất chống oxy hóa mạnh, ngăn chặn tế bào ung thư, chống hình thành cục máu đông thành mạch máu - Khi hấp thụ vào thể, -carotene chuyển háo thành vitamin A giúp bảo vệ niêm mạc mắt, tăng cường miễn dịch thể 1.3.2 Lycopene * Khái niệm: » Lycopene sắc tố caroten có màu đỏ tươi hóa chất thực vật tìm thấy nhiều loại trái hay rau củ : đu đủ, cà rốt, dưa hấu ( khơng có dâu tây) Hình 1.5 Trái giàu lycopene * Cấu tạo: Giống tất carotenoid, lycopene hydrocacbon khơng bão hịa, tetraterpene lắp ráp từ đơn vị isopren, hoàn toàn bao gồm cacbon hydro Hình 1.6 Cấu tạo Lycopene * Tính chất: - Không tan nước tan lipid dung mơi hữu - Nếu lycopene bị oxy hóa làm cho liên kết đôi nguyên tử cacbon bị phá vỡ, tách phân tử loại bỏ chromophore * Công dụng: - Là chất đóng vai trị trung hịa chất hóa học gây lão hóa da - Đối với thực vật tảo, sinh vật quang hợp khác, lycopene chất trung gian quan trọng việc sinh tổng hợp nhiều carotenoid 1.3.3 Xanthophyll * Khái niệm: - Xanthophyll sắc tố màu vàng sẫm xuất rộng rãi tự nhiên tạo thành hai phận nhóm carotenoid, cơng thức phân tử chung phân tử C40H56n ( n từ 1-6) Hình 1.7 Cấu tạo Xanthophyll - Xanthophyll thực vật bậc cao tảo kèm với carotene ( thường carotene có xanthophyll) Thông thường Xanthophyll dẫn xuất carotene, đó: Lutenin dẫn xuất -carotene Lutein có nhiều rau xanh: rau chân vịt cải xoăn Zeaxanthin dẫn -carotene, zeaxanthin lần chiết từ hạt ngơ đặc biêt có nhiều lịng đỏ trứng Hình 1.8 Lịng đỏ trứng gà ( Thực phẩm giàu Xanthophyll) 1.3.4 Capsaicin * Khái niệm: » Là chất lấy từ ớt, chất tạo vị cay ăn ớt, chiếm 7/8 màu ớt Là dẫn xuất carotene nhƣng màu mạnh carotenoid khác gấp 10 lần ớt đỏ nhiều ớt xanh 35 lần Hình 1.9 Thực phẩm giàu Capsaicin Cơng thức phân tử chung: C40H56O3 Hình 1.10 Cấu tạo Capsaicin * Tính chất: Hịa tan cồn mỡ, khơng hịa tan mơi trường nước * Công dụng: Diệt vi trùng để bảo quản thực phẩm giữ cho thực phẩm lâu tránh bị hư hỏng 1.3.5 Astaxanthin * Khái niệm: » Astaxanthin sắc tố màu đỏ thuộc nhóm carotenoid, tổng hợp tự nhiên từ cá hồi, vi tảo, nấm men tơm, đặc biệt astaxanthin tìm thấy nhiều vi tảo Haematococcus pluvialis nấm men Xanthophyllomyces dendrorhous » Astaxanthin cịn thuộc nhóm lớn gọi tecpen Astaxanthin dẫn xuất carotene có tên gọi 3,3’- dihidroxy-4,4-dixeto- - carotene Hình 1.11 Thực phẩm giàu Astaxanthin Cơng thức cấu tạo chung: C40H52O4 Hình 1.12 Cấu tạo Astaxanthin * Tính chất: Hịa tan lipid giống nhiều carotenoid NGUỒN GỐC CỦA CAROTENOID 2.1 Từ thực vật » Các carotenoid tồn phần diệp lục mô xanh, thường bị che lấp sắc tố chlorophyll sắc tố chlorophyll bị màu carotenoid trái chín màu xanh bị dần màu đỏ, vàng, cam carotenoid Còn carotenoid phân bố mơ thường (khơng có chlorophyll) tạo màu vàng, cam hay đỏ cho 2.2 Từ vi sinh vật » Carotenoid chất nội bào số loài vi sinh vật như: vi khuẩn: giống Brevibacterium tạo canthaxanthin, Flavobacterium tạo zeaxanthin; nấm men: Rhodotorula; nấm mốc: Neurospora crassa, Penicillium sclerotiorum, Mucorals choanophoracea,…; tảo: Dunadiella Ngày với phát triển công nghệ gen, người ta phân lập loài Phycomyces blakesleanus, Blakesleatripora có khả tổng hợp 10 carotene Dưới tác dụng tress, áp suất cao, nhiệt độ cao, nồng độ muối, khoáng cao,… giống tảo Dunadiella Haemotococcus chuyển từ màu xanh sang màu cam lượng lớn carotenoid tạo lục lạp tích lũy thành tế bào dạng giọt béo: Dunadiella tạo -carotene; Haemotococcus tạo astaxanthin NHỮNG BIẾN ĐỔI XẢY RA TRONG QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN VÀ BẢO QUẢN 3.1 Sự biến đổi Carotenoid trình chế biến 3.1.1 Sự oxi hóa 3.1.1.1 Sự oxi hóa khơng enzyme ● Carotenoid tiếp xúc với khơng khí bị oxi hóa lại nối đơi tạo thành hợp chất có màu nâu nhƣ hydroperoxide, carbonyl Sản phẩm dạng bột sấy khô dễ bị oxi hóa ● Tỷ lệ carotenoid bị oxi hóa khơng phụ thuộc vào lượng oxi mà phụ thuộc nhiệt độ, ánh sáng Hầu hết carotenoid nhạy cảm với ánh sáng mặt trời Carotene bền với nhiệt độ, nhiệt độ cao lại bị phá hủy gián tiếp thơng qua oxi hóa acid béo chưa no Ví dụ: Sau 3h 65C có 15% lycopene bị đi, 100C 25% ● Khi giữ bao bì khơng thấm nước, chân khơng hay khí nito mát nhỏ Khi có mặt oxi ánh sáng dường hàm lượng caroteniod bị giảm Do việc tăng nhiệt độ làm tăng thêm trình biến đổi trình oxi hóa 3.1.1.2 Sự oxy hóa enzyme ● Trong tế bào, carotenoid ổn định tạo thành phức hợp carotenoid – protein Carotenoid bị công enzyme oxi hóa chất béo:  ● Lipoxidase tạo thành gốc tự từ acid béo không no sau bắt đầu oxi hóa carotenoid  ● Lipoperoxidase hoạt động có mặt acid béo khơng no bị oxi hóa Lipoxidase ● Sự oxi hóa với chất béo carotenoid quan sát qua biến đổi màu sản phẩm Sự màu ứng dụng chế biến bột mì Sự đổi màu tiêu từ đỏ sang nâu phần lớn phản ứng Maillard trước tiên oxi hóa capsaicin 3.1.2 Sự ảnh hưởng pH ● Ở pH trung tính kiềm, nhiệt độ phá hủy carotenoid cách dễ dàng Thông thường thịt chế phẩm từ thịt có pH thấp bảo vệ phần carotenoid không bị 3.1.3 Sự đồng phân hóa Carotenoid ● Carotenoid tự nhiên dạng đồng phân trans ổn định Dạng đồng phân trans xoắn 1800 ảnh hưởng nhiệt độ, ánh sáng, xạ Đồng phân cis bền hơn, hấp thu ánh sáng bước sóng ngắn có màu sáng ● Đồng phân hóa nhiệt độ thay đổi xảy suốt trình sản xuất thực phẩm Ở nhiệt độ cao, sản phẩm dễ bị màu, nhiệt độ cao hay thấp ảnh hƣởng nhiều việc cung cấp nhiệt 3.1.4 Sự nhiễm bẩn kim loại Carotenoid ● Một vài ion kim loại xúc tác làm giảm chất lượng carotenoid khơng có chất béo Ví dụ Cu làm giảm chất lượng lycopene 3,5 lần so với tỉ lệ bình thường Cu2+ chất xúc tác cho việc tạo thành gốc tự 3.2 Sự biến đổi Carotenoid trình bảo quản ● Trong q trình bảo quản xảy màu hay tổng hợp carotenoid tùy vào loại rau điều kiện bảo quản (nhiệt độ, ánh sáng,…) Sự màu carotenoid diễn suốt thời gian lão hóa chậm chlorophyll Thành phần carotenoid thay đổi suốt q trình lão hóa, hình thành nên xantophyly ester epoxyde ● Trong bảo quản lạnh đông, hàm lượng carotenoid ổn định, có khơng có biến đổi màu đồng phân hóa Tuy nhiên oxi ánh sáng có ảnh hưởng đến ổn định carotenoid suốt q trình lạnh đơng Vì trước đóng gói rau củ để bảo quản lạnh đông cần loại bỏ ánh sáng khơng khí để giữ màu carotenoid tốt Thơng thường ngƣời ta vô hoạt enzyme lipoxygenase trước bảo quản lạnh đơng Ngồi ra, việc màu carotenoid cịn phụ thuộc nhiều vào chủng loại rau có chần hay không chần trước làm lạnh ỨNG DỤNG 4.1 Các ứng dụng thực phẩm Carotenoid ● Theo Tổ chức Food Additives and Contaminants Committee (FACC) chấp nhận cho sử dụng chất màu vào thực phẩm đưa danh mục chất màu sử dụng thực phẩm Các loại carotenoid ly trích chứa carotenoid ứng dụng để làm chất tạo màu cho sản phẩm  ● Các carotenoid dùng làm chất phụ gia cho nhiều thực phẩm chất tạo màu cho thực phẩm nước uống Năm 1954, β-carotene tổng hợp đưa vào thị trường Roche Nó dùng làm màu cho kem, bơ, nƣớc ép trái với tính an toàn cao nhiều so với chất màu nhân tạo Đồng thời carotenoid khác làm chất phụ gia cho thức ăn gia súc, tạo màu đỏ cho lòng đỏ trứng gà trứng loại gia cầm khác, tạo màu cho thịt cá động vật ni  ● Ngồi , số hợp chất carotenoids xanthophylls, astaxanthin, Zeaxanthin sản phẩm công nghiệp tổng hợp phương pháp hóa học bổ sung vào thức ăn vật nuôi Tuy nhiên, gần đây, sản phẩm tổng hợp hóa học khơng chấp nhận làm chất phụ gia cho thực phẩm thức ăn vật ni hậu khơng an tồn cho sức khỏe Do đó, khuynh hướng phát triển trình tạo hợp chất carotenoid từ thiên nhiên  ● Ứng dụng β-carotene công nghiệp thực phẩm chăn nuôi gia súc, bột β-carotene theo phƣơng pháp vi sinh sử dụng để làm chất tạo màu, chất chống oxy hóa, chất phụ gia sản xuất loại mỳ, mỳ ăn liền, kem, mỹ phẩm, nước uống, thuốc viên nang, viên nén Ngoài bột β-carotene tinh khiết, khô nấm sợi B.trispora chứa β-carotene đƣợc bổ sung vào thức ăn ngƣời thức ăn cho gia cầm  ● Chất tạo hương: thường sử dụng vanilla, mùi cam, mùi sầu riêng, dâu, chocolate, cà phê….chúng đƣợc trích ly từ thực vật sản xuất phương pháp tổng hợp Làm phụ gia cho thực phẩm: tạo màu thực phẩm 4.2 Sử dụng Carotenoid chế biến thực phẩm ● Carotenoid sử dụng làm chất màu thực phẩm để tạo màu cho bơ thực vật, kem, sản phẩm mai khác, đồ uống, nước sốt, thịt, bánh kẹo sản phẩm bánh mì » Chiết xuất từ thực vật : Annato chiết xuất dầu dung dịch nước màu vàng từ bột bụi Raku Orleans Bixa orellana Các sắc tố annato bixin(XVIII) norbixin, hai tạo axit dicacboxylic thủy phân Oleoresin từ ớt bột chất chiết xuất từ dầu, màu đỏ có chứa khoảng 50 sắc tố khác Chiết xuất nước nghệ tây ( xác từ nhụy hoa Crocus sativus) có chứa crocin (XVII) thành phần Nó sử dụng để tạo màu cho bánh mì mỹ phẩm ● Dầu cọ thơ bên có chứa 0,05 - 0,2% carotenoid với - -carotenes, theo tỷ lệ 2:3 thành phần chính, sử dụng đặc biệt chất tạo màu cho bơ thực vật » Các hợp chất riêng lẻ: -Carotenes, Canthanxanthin, -apo8’-carotenal, acid cacboxylic etyl este có nguồn gốc từ axit sau tổng hợp để sử dụng để tạo chất màu chất béo dầu ăn Các Carotenoid kết hợp với chất hoạt động bề mặt có sẵn lượng vi nhũ tương làm cho thực phẩm tạo màu với cách che tạo nên độ ẩm cao 4.3 Quy trình sản xuất thực phẩm có thêm chất màu Carotenoid Hình 4.1 Sơ đồ quy trình sản xuất nước ép cà chua -carotene ( tổng hợp) bổ sung vào giai đoạn phối chế Theo TCVN 5660:2010 Tiêu chuẩn chung phụ gia thực phẩm, hàm lượng -carotene ( tổng hợp) bổ sung vào nước ép cà chua 100mg/kg NGUỒN KHAI THÁC VÀ PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT 5.1 Nguồn khai thác 5.1.1 Thực vật Thực vật nguồn cung cấp carotenoid phổ biến Các Carotenoid quen thuộc thực vật là: ● -Carotene: sắc tố màu đỏ/ cam tìm thấy nhiều loại trái rau tươi khác nhau, cịn đại diện tiêu biểu Carotenoid hoạt động Vitamin A Thực phẩm có lượng tương đương -carotene cao loại rau củ có màu vàng, xanh, cam, Sắc tố màu cam cà rốt (Mỗi 1g cà rốt cung cấp 83g β-carotene), bí ngơ, đào, khoai lang (chứa đến 226 microgram β-carotene gram.Những loại khoai có thịt màu cam nhạt chứa lượng β-carotene thấp từ 11,8 microgram đến 29,8 microgram), mơ, dưa vàng, , loại rau có màu xanh đậm cải xoắn (Cứ 100 gram cải xoắn cung cấp 5,9 miligam β-carotene), rau bi na (Trong 100 gram rau bina sống, có 5,6 mg β-carotene), xà lách (Trong gram xà lách có 52 microgram βcarotene), rau mầm ● Lutein: tổng hợp thực vật, giống xanthophylls khác thấy chúng số lượng lớn loại rau xanh rau bina, cải xoăn, cà rốt vàng ● Lycopene: sắc tố carotenoid màu đỏ tươi hóa chất thực phẩm tìm thấy nhiều loại rau có màu đỏ cà chua, đu đủ, dưa hấu, ổi đỏ, bưởi đỏ gấc (hàm lượng lycopene có gấc 2.227mg/1g gấc tươi) cho thấy lượng lycopene có gấc cao gấp 70 lần cà chua số loại rau khác Ngoài nghiên cứu điều tra hợp chất Carotenoid số thực vật Việt Nam Hà Thị Bích Ngọc, Trần Thị Huyền Nga, Võ Văn Mùi (2006) cho biết hàm lượng -carotene có nhiều đu đủ (57,059%), rau sam (55,311%), Lá rau dệu (52,915%), rau ngót ( 50,049%), rau dền cơm (50,688%) Hàm lượng Lutein chứa nhiều đinh lăng (50,762%), hành (33,326%), hàm lượng lycopene chứa nhiều Cà chua (22,483%).Những thực vật có ba chất với hàm lượng cao rau dền cơm, bí ngơ, hoa điệp, hoa hồng vàng, cà chua 5.1 Bảng hàm lượng % chất carotenoid thực vật 5.2.Thực vật chứa nhiều -carotene, lutein, lycopene 5.1.2 Động vật Carotenoid tạo thành phức với protein mà biết caroteneprotein , phức phổ biến loài động vật biển Có mặt lồi tơm hùm, có nhiều phức astaxanthin-protein tồn Đầu tiên crustacyanin, sắc tố màu lam xám đen tìm thấy phần vỏ mai tơm hùm Thứ hai cruschrin sắc tố màu vàng tìm thấy lớp ngồi phần vỏ mai tơm hùm Cuối lipoglycoprotein ovoerdin tạo thành sắc tố màu xanh lục sáng mà thường diện lớp ngồi phần vỏ mai trứng tơm hùm Ngồi Carotenoid đặc biệt carotene có chứa nhiều gan cá Thu gan loại động vật khác như: gà, vịt, heo, cá, tôm, Trong thịt cá hồi màu hồng astaxanthin tạo nên, màu vàng lòng đỏ trứng có mặt lutein, zeaxanthin có lượng nhỏ -carotene Nguồn động vật chứa carotenoid 5.3.Nguồn động vật có chứa Carotenoid 5.1.3 Vi sinh vật Vi khuẩn quang hợp, tảo, nấm, thực vật tạo carotenoid thơng qua sinh tổng hợp Một số tảo, vi khuẩn, vi nấm nấm men chứa hợp chất carotenoid hạt sắc tố nằm tế bào chất như: Tảo lam ( Dunaliella salina ), nấm Ascomycetes Zygomycetes, nấm men đỏ Rhodotorulla vi khuẩn quang hợp Cyanobacteria, Deuteromycetes HÌNH ẢNH 5.2 Phương pháp sản xuất 5.2.1 Kỹ thuật chiết xuất Carotenoid 5.2.1.1 Chiết xuất thông thường Chiết dung môi phương pháp tiêu biểu sử dụng rộng rãi Điều xảy thuận tiện, dung mơi cung cấp chất mang vật lý để chuyển hóa hợp chất có giá trị pha khác ( ví dụ: rắn,lỏng, ) théo đặc điểm hóa lý chúng ( độ hịa tan tính bay ) Nên chiết tách carotenoid từ nguyên liệu tươi Một yếu tố quan trọng để chiết xuất dung môi sử dụng để chiết tách Dung môi hữu thường sử dụng diclometan, hexan, metanol, etanol, đimetyl este, dietyl este, toluen, 2-propanol, n-butanol, heptan, axetonitril, tetradecan, dodecan, hexadecan, tetrahydrofyran Các dung môi phân cực hexan ete dầu mỏ, thường sử dụng để chiết xuất carotenes không phân cực -caroten Hexan dung môi sử dụng rộng rãi công nghiệp để chiết xuất -caroten, có lực cao với carotenoid Các dung mơi cực axetan, etanok etyl axetat đucowj sử dụng để chiết xuất carotenoid bán cực lutein (Saini & Keum, 2018 ) 5.2.1.2 Nhược điểm chiết xuất thông thường * Phương pháp không đe dọa đến môi trường người * Đòi hỏi thời gian chiết xuất lâu * Tốn lượng lớn dung môi * Carotenoid dễ bị oxy hóa enzyme, nhiệt độ cao tiếp xúc với ánh sáng Do đó, việc tách phải thực thời gian ngắn 5.2.2 Phương pháp trích ly - lập tinh chế Carotenoid từ nguyên liệu thực vật tự nhiên Phương pháp trích ly, cô lập tinh chế Carotenoid từ nguyên liệu thực vật tự nhiên, phương pháp thực dựa nguyên liệu có từ tự nhiên có chứa carotenoid mức độ trích xuất phụ thuộc vào tính phân cực độ hào tan dung mơi đem sử dụng Ngoài để thực cần thiết bị thí nghiệm dung mơi thơng thường sẵn có 5.2.2.1 Giai đoạn trích ly Khái niệm Trích ly (chiết) phương pháp dùng dung môi ( đơn hay hỗn hợp ) để tách lấy chất hay nhóm chất từ hợp cần nghiên cứu Trường hợp thường gặp chiết hoạt chất từ dung dịch nước vào dung môi hữu Dung mơi có tỷ trọng nhỏ lớp như: eter, benzene, hydrocacbua, dung môi có tỷ trọng lớn lớp như: chloroform, tetracloricacbon, dicloetan, trộn lẫn pha nước dung mơi hữu với pha khuếch tán sang pha pha nước pha dung môi hữu Ở dùng dung mơi hexane ( acetone) để trích ly sắc tố carotenoid Bước Tiến hành: Đầu tiên nguyên liệu khử nước bình trích ly 500ml Thêm vào lần thể tích dung dịch trích ly ( hexane/acetone 1:1 (v/v) hexane ) sau trộn vịng 15 phút “ máy trộn trục chống nổ” để huyền phù dung dịch Chú ý: không gia nhiệt Kết hợp hệ thống lọc chân không với giấy lọc Whatman để lọc dung dịch thu hồi dịch lọc Phần dịch lọc loại chất bẩn giấy lọc trích ly thêm lần cách thêm vào lần thể tích chất trích ly vào bã vừa lọc, tiến hành lọc quan sát không thấy rõ đucowj màu phần dịch chiết Phần dịch chiết cô đặc khoảng 40ml Thiết bị bốc quay kèm máy bơm chân không nhiệt độ 55 Thêm vào 3ml dung dịch xà phịng hóa khuấy khoảng 45 phút 56 Chuyển phần dịch chiết xà phòng hóa sang phễu chiết 125ml thêm vào dó lượng dung dịch khử muối thể tích dịch thiết Phần đáy lại rửa nước để lấy cách tối đa dịch chiết Thêm vào 3g Na2SO4 sau tiến hành lọc giấy lọc Whatman cà cất giữ phần dịch lọc 5.2.2.2 Giai đoạn cô lập Carotenoid A) Giới thiệu phương pháp sắc ký cột Sắc ký kỹ thuật phân tích chất khai thác khác biệt phân bố pha động pha tĩnh để tách thành phần hỗn hợp Các thành phần hỗn hợp tương tác với pha tĩnh dựa điện tích, độ tan tương đối tính hấp phụ Trong kĩ thuật sắc kí, hỗn hợp chuyên chở chất lỏng khí thành phần tách phân bố khác chất tan chúng chảy qua pha tĩnh rắn hay lỏng Nhiều kĩ thuật khác dùng để phân tích hợp chất phức tạp dự lực tính khác chất mơi trường động khí lỏng mơi trường hấp phụ trường hấp phụ tĩnh mà chúng di chuyển qua, giấy, gelatin hay gel magnesium silicate Phương pháp sắc ký dựa vào phân bố khác chất hai pha động tĩnh Có nhiều nguyên nhân đưa đến phân bố khác chất, lặp lặp lại tượng hấp phụ phản hấp phụ chất dòng pha động chuyển động qua pha tĩnh nguyên nhân chủ yếu việc tách sắc ký B) Tiến hành Nút kín bình bên cột sắc kí 60040 -nm len thủy tinh Đặt cột sắc kí hệ thống lọc chân khơng, dung bình lọc lít để làm bình thu nhận Đặt lớp chất hấp phụ dài khoảng 20cm bên cột San lớp chất hấp phụ rải lên lớp Na2SO4 khan dày khoảng 2cm Rót chất rửa giải carotene vào cột chất rửa giải thấm ướt hồn tồn chất hấp phụ Thay bình thu nhận bình rót phần dịch chiết vào cột Tất chất thấm vào lớp chất hấp phụ sau tiến hành rauwr giải carotene carotenoid tách biệt thành dài rieng biệt thu nhận vào bình Rửa giải sắc tố monohydroxy chất rửa giải MHP để rửa giải sắc tố dihydroxy sắc tố phân cực nhiều dùng chất rửa giải DHP Mỗi loại sắc tố thu nhận bình khác 5.2.2.3 Tinh chế A) Khái niệm Công đoạn kết tinh Carotenoid bước để tinh chế carotenoid Thơng thường xảy tượng đồng kết tinh Khi tiến hành kết tinh với cấu tử khơng phân cực, - and -carotene đồng kết tinh với cấu tử phân cực kết tinh lutein-zeaxanthin Nhưng thu nhận carotenoid tinh khiết phương pháp sắc kí TLC HPLC Chất rửa giải Carotenoid cô lập Dung môi làm kết tủa 1:1 (v/v) hexane/acetone hexane ( nhiệt độ phòng lạnh ) Bình 50 125ml Thiết bị bay kèm với bom chân khơng Một bình khí Nito lấp vào thiết bị bay Giấy lọc Whatman số 42 Lị chân khơng B) Tiến hành Cho Carotenoid lập vào bình dung tích 50ml ( 125ml ) cho chất rửa giải cô đặc vào thiết bị bốc có gắn kèm bơm chân khơng đến gần đến trạng thái bão hòa Ở dịng khí Nito từ bình khí Nito Thêm giọt chất tạo tủa bắt đầu xuất vẩn đục, bắt đầu kết tủa Làm lạnh ( đến ) dung dịch đặt bóng tối Tiến hành lọc kết tinh phương pháp lọc chân không sử dụng giấy lọc Whatman, rửa kết tinh Làm khơ kết tinh lị chân khơng nhiệt độ 40 phun vào buồng làm khô khí Nito Những kết tinh bao gói lại ( kèm theo khí Nito, thời gian quản tháng nhiệt độ - 20 5.2.2.4 Những lưu ý tiến hành Việc tách chiết sắc tố Carotenoid cần phải tránh tiếp xúc với ánh sáng, oxi, nhiệt độ cao Do đó, tiến hành điều kiện ánh sáng mờ mờ phải bảo quản sản phẩm trung gian bóng tối Nếu tiến hành điều kiện chân khơng mơi trường khí trơ Tránh để mẫu tiếp xúc với nhiệt độ cao, nên làm lạnh mẫu tiến hành bị gián đoạn Có thể thêm vào chất chống oxy hóa THPQ, hỗn hợp tocopheron, để tăng tính bền vững carotenoid 5.3 Một số sản phẩm có màu Carotenoid Hình 5.4 Bột gấc sấy khơ Hình 5.5 Tinh bột nghệ Hình 5.6 Bột cà rốt TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hóa sinh thực phẩm, NXB Đại học quốc gia TP.HCM [2] https://www.slideshare.net/ThanhNguyen114/carotene [3] https://www.sciencedirect.com/topics/agricultural-and-biological-sciences/carotenoid [4] https://doc.edu.vn/tai-lieu/de-tai-cac-hop-chat-mau-va-mui-cua-rau-trai-53081/ [5] Sắc tố sinh học - Wikipedia Tiếng Việt [6] Lutein - Wikipedia [7] Lycopene - Wikipedia Tiếng Việt [8] Astaxanthin - Wikipedia Tiếng Việt [9] Capsaicin - Wikipedia Tiếng Việt [10] Carotenoid - Wikipedia Tiếng Việt [11] https://thuvienphapluat.vn/TCVN/Cong-nghe-Thuc-pham/TCVN-9957-2013-Phu- gia-thuc-pham-Chat-tao-mau-B-caroten-tong-hop-911499.aspx chuẩn quốc gia TCVN 10386:2014 (EN 12136:1997) Nước rau, - Xác định tổng hàm lượng Carotenoid phân đoạn Carotenoid [13] Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 5660:2010 (CODEX STAN 192-1995, Rev.10-2009) Tiêu chuẩn chung phụ gia thực phẩm [12] Tiêu [14] Điều tra hợp chất Carotenoit số thực vật Việt Nam ( Hà Thị Bích Ngọc,Trần Thị Huyền Nga, Nguyễn Văn Mùi http://vci.vnu.edu.vn/upload/15022/pdf/576217037f8b9a408b8b4570.pdf [15] Saini, Ramesh Kumar, and Young-Soo Keum "Carotenoid extraction methods:A review of recent developments." Food chemistry 240 (2018): 90-103 [16] H.-D Belitz W Grosch P.Schieberle “ Food chemistry” ( Springer -Verlag Berlin Heidelberg 2009): 234 - 246 [17] https://www.umalaxmi-organics.com/products/natural-food-colors/