Tiểu luận phụ gia thực phẩm ( chất màu carotenoid

Những hợp chất này tan được trong dầu và tạo màu vàng cho thực phẩm, chúng được ứng dụng trong các sản phẩm như sữa, bánh cake, súp và mứt kẹo.. Cấu tạo chất màu beta-carotene 6.2.Annatt

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM



TIỂU LUẬN PHỤ GIA THỰC PHẨM ( Chất màu Carotenoid )

GVHD: Lê Văn Nhất Hoài

Lớp: DHTP17BTT

Nhóm: 8

Thành viên gồm:

+ Trương Anh Kiệt - 21108601

+ Lê Đăng Vũ - 21115321

+ Nguyễn Đình Hào - 21112441

+ Nguyễn Tiến Thành - 21091011

Họ và tên Nhiệm vụ được phân

công

Trương Anh Kiệt Khái niệm, cấu tạo, tính

chất, phân loại

những biến đổi xảy ra trong quá trình chế biến

Nguyễn Tiến Thành Nguồn khai thác và các

phương pháp sản xuất, các nội dung có liên quan

Mục lục

Phần I : CAROTENOIDE 1

1 Khái niệm: 1

2.CẤU TẠO: 2

3.TÍNH CHẤT VẬT LÝ: 2

4.TÍNH CHẤT HÓA HỌC: 3

5.PHÂN LOẠI: 3

6.Một số loại carotenoid : 3

7.Biến đổi của carotenoid trong quá trình chế biến: 9

PHẦN II: ỨNG DỤNG CAROTENOID TRONG THỰC PHẨM: 9

1.Ứng dụng Carotenoid trong thực phẩm 9

2.Quy Định nhà nước về Carotenoid: 11

PHẦN III: NGUỒN KHAI THÁC VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT CAROTENOID 12

1:Nguồn khai thác 12

2: Phương pháp sản xuất carotenoid 14

* Tài liệu tham khảo: 15

Phần I : CAROTENOIDE

1.KHÁI NIỆM:

- Carotenoid là một dạng sắc tố hữu cơ chất màu

chính tạo ra các màu vàng, da cam trong tự nhiên

- Nó có tự nhiên trong thực vật và các sinh vật quang

hợp khác, con người thì không thể tự tổng hợp ra

được

- Nhóm chất màu hòa tan trong chất béo mà không

tan trong nước có màu từ vàng nhạt đến đỏ sậm tùy

cấu trúc phân tử

- Có khoảng 600 loại carotenoid khác nhau trong đó

có 50 loại hiện diện trong thực phẩm

Carotenoid giúp chống các tác nhân oxy hóa bên ngoài

Bảng : sự phân bố và đặc điểm của carotenoid ở sinh vật:

Nguồn gốc Đặc điểm

Thực vật Carotenoid thường tồn tại ở phần diệp lục của mô xanh, màu của chúng bị

che lấp bơi màu của chlorophyll

àm lượng carotenoid hầu như giống nhau ở các loài lá cây: bêta-caroten (25-30%), lulein khoảng 45% ,violaxanthin khoảng 15% trên tổng số lượng carotenoid Ngoài ra còn lượng nhỏ anpha –caroten,

bêta-crytoxanthin Zeaxanthin, atheraxanthin, lutein_5, 6_epoxdide

Carotenoid cũng phân bố trong các mô thường ( không có phản ứng quang hợp) tạo ta màu vàng, cam, đỏ, cho hoa quả như cà chua, cà rốt,

bí đỏ…

Động vật Carotenoid tạo màu vàng, đỏ cho lông cánh các loài chim: tạo màu lông

và da vàng cho gà con, tôaj màu đỏ cho lòng trứng

Hình A: các loại quả chứa carotenoid

Trong số động vật biển như tôm hùm, cua,, tồn tại một dạng phức hợp giữa caroteoid và protein gọi là caroenoprotein lúc còn sống có màu xanh

lá, tím hoặc xanh dương, nhưng khi nấu chín thì protein bị biến tính thì màu của carotenoid mới hiện ra

Vi sinh vật Carotenoid là chất nội bào của một số loài vi sinh vật như: vi khuẩn

(Brevibacterium tạo canthaxanthin, lavobacterium tạo zeaxanthin) nấm men ( Rhodotorula sp.) ,nấm mốc (Neurospora Crassa, Mucorals choanophoracea), tảo (Dunadiella)

2.CẤU TẠO:

-Tất cả hợp chất Carotenoid có thể được xem như dẫn xuất của licopen

- Hợp chất carotenoid( C40) bị mất 1 nhóm đầu thì gọi là Apocarotenoid

- Đây là những chất màu quan trọng

- Đặc điểm cấu trúc nổi bật nhất, đặc trưng cho màu thấy được của

caroteinoid là chuỗi polyen liên hợp

- Các carotenoid được cấu tạo từ 8 đơn vị isoprene liên tiếp nhau ở trung tâm phân tử tạo nên cấu trúc đối xứng hợp chất Hydro carotenoid như Keto, methoxyl, epoxy, acid được gọi chung là Xantophin

- Đa số là vòng 6 cạnh hoặc 5 cạnh ở 1 đầu hoặc 2 đầu

3.TÍNH CHẤT VẬT LÝ:

-Kết tinh ở dạng tinh thể, hình kim, hình khối lăng trụ, đa diện, dang lá hình thoi -Nhiệt độ nóng chảy cao: 130- 220 C0

-Hòa tan trong chất béo,các dung môi chứa clor và các dung môi không phân cực khác làm cho hoa quả có màu da cam, màu vàng và màu đỏ

-Tính hấp thụ ánh sáng : chuỗi polyene liên hợp đặc trưng cho màu thấy được của caroteinoid Dựa vào quang phổ hấp thu của nó, người ta thấy khả năng hấp thụ ánh sáng phụ thuộc vào nối đôi liên hợp, phụ thuộc vào nhóm C9 mạch thẳng hay mạch vòng, cũng như vào nhóm chức gắn trên vòng Ngoài ra trong mỗi dung môi hoà tan khác nhau, khả năng hấp thụ ánh sáng tối đa cũng khác nhau với cùng 1 loại Khả năng hấp thụ ánh sáng mạnh, chỉ cần 1 gam cũng có thể thấy bằng mắt thường

-Carotenoid trong tự nhiên ở dạng đồng phân trans ổn định hơn Dạng đồng phân trans

sẽ xoắn 180 dưới ảnh hưởng của nhiệt độ, ánh sáng và bức xạ.o

4.TÍNH CHẤT HÓA HỌC:

-Không hòa tan trong nước, rất nhạy đối với axit và chất oxi hóa, bền vững với kiềm Do có hệ thống nối đôi liên hợp nên nó dễ bị oxi hóa mất màu hoặc đồng phân hóa, hydro hóa tạo màu khác

- Các tác nhân ảnh hưởng đến độ bền màu: nhiệt độ, ánh sáng, phản ứng oxi hóa trực tiếp, tác dụng của ion kim loại, enzym, nước

- Dễ bị oxi hóa trong không khí => cần bảo quản trong khí trơ, chân không

Ở nhiệt độ thấp nên bao kín tránh ánh sáng mặt trời

- Carotenoid khi bị oxyhoá tạo hợp chất có mùi thơm như các aldehide không no hoặc ketone đóng vai trò tạo hương thơm cho trà

5.PHÂN LOẠI:

Có 2 cách để phân loại carotenoid

+ Dựa vào nguyên tố tạo thành chia carotenoid thành 2 loại:

- Loại chỉ chứa C, H như α, β_carotene, lycopen

- Loại có chứa nhóm chức có mặt O như lutein, xanthophyll

+ Còn nếu dựa vào 6 C ở 2 đầu phân tử ta có các nhóm carotenoid không chứa vòng, chứa 1 vòng và chứa 2 vòng

6.Một số loại carotenoid :

6.1.Beta-Carotene

Beta carotene là loại carotenoid phổ biến nhất trong tự nhiên, đặc biệt là trong nguyên liệu thực vật Nguồn carotenoid chủ yếu là trong dịch chiết xuất từ cà rốt và từ tinh dầu hạt cọ Những hợp chất này tan được trong dầu và tạo màu vàng cho thực phẩm, chúng được ứng dụng trong các sản phẩm như sữa, bánh cake, súp và mứt kẹo Beta carotene là tiền tố của vitamin A có chứa thành phần chống oxy hóa trong quá trình chế biến giúp phòng chống ung thư và các bệnh khác Vì vậy beta carotene thường được bổ sung thêm trong các sản phẩm bổ dưỡng cho sức khoẻ, ví dụ như thực phẩm chức năng hoặc nutraceutical

Cấu tạo chất màu beta-carotene

6.2.Annatto

Annatto là một carotenoid có màu vàng cam có nguồn gốc từ vỏ của hạt giống thuộc nhóm cây bụi Bixa orellana, có thể được tìm thấy ở các nước nhiệt đới như Brazil, Mexico, Peru, Jamaica, và Ấn Độ Ước tính mỗi năm có khoảng 7.000 tấn hạt annatto được sử dụng để sản xuất chất màu thực phẩm trên toàn thế giới, với thị trường chính là Hoa Kỳ và Tây Âu

Không giống như các carotenoid khác, annatto khá bền với sự thay đổi của pH, nhiệt độ

và không khí Tuy nhiên, nó lại không bền khi tiếp xúc với ánh sáng cường độ mạnh Màu annatto kết tủa trong điều kiện acid và cũng bị mất màu khi tiếp xúc với natri dioxide tương tự như với anthocyanin

Annatto, về cơ bản, là hỗn hợp của hai hợp chất: bixin và norbixin Bixin, là mono-methyl ester của dicarboxyliccarotenoid, chiếm tỉ lệ lớn trong hỗn hợp Đây cũng là một hợp chất tan trong dầu và được chiết tách từ hạt annatto với dầu ăn Cường độ màu của bixin tương đương với của beta carotene, tạo màu cam cho các sản phẩm thực phẩm chứa chất béo như sữa, bơ thực vật, pho mát, kem, và bánh nướng Hợp chất bixin còn được sử dụng kết hợp với các chất màu thực phẩm khác để tạo đa dạng màu sắc khác nhau Ví dụ, bixin sử dụng kết hợp với tinh dầu chiết xuất từ ớt (paprika oleoresin) tạo màu đỏ trong sản xuất pho mát Ngoài ra, bixin có thể kết hợp với tinh dầu nghệ để tạo màu vàng xậm khi cần thiết

Thủy phân bixin trong môi trường kiềm tạo sản phẩm là các acid norbixin tự do,đây cũng

là chất được tìm thấy trong annatto Norbixin tan trong nước được chiết xuất từ hạt annatto bằng cách sử dụng dung môi là dung dịch kiềm Norbixin được sử dụng trong các sản phẩm như cá hun khói, pho mát, bánh nướng, các sản phẩm từ thịt (ví dụ, xúc xích Frankfurter), các loại thực phẩm ăn nhẹ, và các loại kẹo mứt dẻo

Cấu tạo của chất màu annatto

6.3.Saffron

Saffron là chất phụ gia đầu tiên được con người sử dụng Đây là loại sắc tố tan trong nước, được chiết xuất từ nhụy hoa Crocus sativus và đây cũng là nguồn chính để sản xuất màng vàng nghệ thương mại Ngoài ra loại sắc tố này cũng có thể thu được từ các loài hoa C albifloris, C lutens, toona Cedrela, Nyctasthes arbortristes, Verbascum

phlomoides, và Gardenia jasminoides

Cấu tạo của chất màu saffron Nhiều nghiên cứu về độ bền của màu vàng nghệ saffron cũng đã được tiến hành Không giống như các chất chiết xuất annatto, các chất chiết từ nghệ tây khá nhạy với sự thay đổi của pH và dễ bị oxy hóa, nhưng lại bền với nhiệt Các chất chiết từ nghệ tây được tạo thành từ crocin tan trong nước và crocetin tan trong chất béo Thành phần chính của chất chiết từ nghệ tây là crocin, là digentiobioside ester của crocetin Crocetin, cũng như bixin, là một carotenoid dicarboxylic Ngoài crocin và crocetin, zeaxanthin, beta carotene

và một vài các hợp mùi vị (chủ yếu là picrocrocin và safranal) cũng được tìm thấy trong dịch chiết xuất từ nghệ tây Các hợp chất mùi vị cũng tạo vị cay vì vậy nên hạn chế việc

sử dụng dịch chiết từ nghệ tây như màu thực phẩm

Thông thường, phải mất khoảng 140.000 nhụy hoa của cây nghệ tây để sản xuất khoảng

1 kg bột nghệ Vì chi phí sản xuất cao nên bột nghệ tây là một trong những chất màu thực phẩm có giá đắt nhất (vào khoảng 1.000 USD/kg) Bột nghệ chỉ được bổ sung vào thực phẩm có vị cay là vị chủ đạo, đồng thời tăng cường màu vàng cho các sản phẩm này, chẳng hạn như cà ri, súp, thịt và một vài loại kẹo mứt dẻo

6.4.Lycopene

Đây là một trong số các carotenoid đang được quan tâm sử dụng làm chất màu mới cho thực phẩm Hợp chất carotenoid này có màu đỏ thẫm, được tìm thấy trong dưa hấu và

bưởi chum đỏ (grapefruit) Tuy nhiên, cà chua là nguồn chính cung cấp sắc tố này Sự ổn định của hợp chất lycopene trong cà chua trong suốt quá chế biến theo tiêu chuẩn công nghiệp đã ngụ ý đây là một hợp chất màu tự nhiên tiềm năng có thể sản xuất thương mại Lyconpen là hợp chất tan trong nước và trong một số dung dịch không phân cực Những ứng dụng tiềm năng của lycopene bao gồm đồ uống, bánh kẹo, kẹo cứng, bánh mì, và bánh ngọt (cake)

Cấu tạo của chất màu licopen Hợp chất chiết xuất từ ớt đỏ Capsicum annum (paprika) là hợp chất có khả năng tan trong dầu, có màu đỏ cam Hợp chất này không nhạy với ánh sáng và ổn định với nhiệt

độ cao Các hợp chất carotenoid chính được tìm thấy trong dịch chiết từ capsanthin và capsorubin, cũng như beta carotene Tương tự như các chất chiết xuất từ nghệ tây, chất chiết xuất từ ớt cũng chứa một số hợp chất mùi vị tạo mùi vị hăng cay đặc trưng cho thực phẩm Màu sắc đặc trưng của paprika được sử dụng trong các sản phẩm như nước sốt màu, mứt dẻo, salad trộn, các sản phẩm từ thịt, xúc xích và bánh nướng

Ở Việt Nam, chất chiết suất từ màng của hạt gấc cũng là tiềm năng trong sản xuất chất màu này

6.5.Betalain

Centrospermae là một loại thực vật thuộc họ củ cải đường, là nhóm thực vật duy nhất được sử dụng để sản xuất betalain Betalain có thể được chia thành hai nhóm sắc tố là betacyanin và betaxanthin Betacyanin là sắc tố màu đỏ được chiết xuất từ củ cải đường

đỏ Beta vulgaris, thành phần chính của nhóm sắc tố này là betanin Betaxanthin là sắc tố màu vàng thu được từ rễ củ cải vàng Beta vulgaris var lutea Các thành phần chính được tìm thấy trong nhóm sắc tố này là vulgaxanthine I và II Vì hàm lượng betalain có trong

củ cải đường rất lớn nên nhóm thực vật này được xem như là một nguồn chất màu thực phẩm có giá trị cao Sản xuất thương mại betalain là một qui trình chiết xuất ngược lỏng/rắn Tiếp đó là quá trình lên men hiếu khí sử dụng chủng Candidautilis để loại bỏ lượng lớn đường có mặt trong đó

Vì hàm lượng betalain có trong củ cải đường rất lớn nên nhóm thực vật này được xem như là một nguồn chất màu thực phẩm có giá trị cao Sản xuất thương mại betalain là một

qui trình chiết xuất ngược lỏng/rắn Tiếp đó là quá trình lên men hiếu khí sử dụng chủng Candidautilis để loại bỏ lượng lớn đường có mặt trong đó

Betanin, thành phần chính của betacyanin, được chiết xuất từ rễ cây củ cải đỏ Các nghiên cứu về đặc tính của cả betanin và vulgaxanthine xác định mức độ phù hợp của hai loại này khi được sử dụng như chất màu thực phẩm Nghiên cứu về độ bền của betanin với pH, ánh sáng, nhiệt độ, và không khí đã được thực hiện bởi von Elbe và cộng

sự (1974) Các nghiên cứu về tỷ lệ biến đối của vulgaxanthine I với pH, nhiệt độ và oxy cũng đã được thực hiện bởi Singer và cộng sự (1993) Hai nghiên cứu đã cho thấy betanin

và vulgaxanthine đều bền nhất ở khoảng pH từ 4 đến 6 Cả hai hợp chất này đều khá nhạy với không khí và không bền với nhiệt Ngoài ra còn có những phát hiện khác như betanin nhạy với ánh sáng, trong điều kiện có ánh sáng tỉ lệ bị biến đổi (degradation) tăng lên khoảng Như vậy, có thể thấy cả betanin và vulgaxanthine đều chỉ có thể sử dụng trong các loại thực phẩm có hạn sử dụng ngắn hoặc trong các sản phẩm thực phẩm không trải qua quá trình xử lý nhiệt kéo dài

Vulgaxanthin I và II, thành phần chính của betaxanthin, trích ly từ rễ cây củ cải vàng Các nghiên cứu về một số thành phần có trong thực phẩm có thể bảo vệ betanin trước ánh sáng và oxy Người ta đã tìm thấy thông tin từ sự thay đổi màu sắc trong các sản phẩm xúc xích, gel protein, protein đậu nành có bổ sung betanin và nhận thấy rằng thành phần bảo vệ betanin chính là protein Như vậy betanin được sử dụng chủ yếu trong các sản phẩm thực phẩm có hàm lượng protein cao, ví dụ như xúc xích thịt gia cầm, các sản phẩm từ protein đậu nành, các món tráng miệng từ gelatin và các sản phẩm từ sữa (sữa chua, kem)

Một số thực vật của Việt Nam cũng cho hàm lượng betalain rất tốt, và là tiềm năng cho công nghiệp sản xuất chất màu tự nhiên Màu chiết từ vỏ thanh long là một minh chứng cho điều này Màu từ vỏ thanh long bền và đẹp có thể ứng dụng dễ dàng trong công nghiệp thực phẩm

6.6.Turmeric

Màu nghệ (turmeric) có màu vàng sáng được chiết xuất từ rễ cây nghệ, với giống Curcuma longa là nguồn sản xuất thương mại chủ yếu Dịch chiết xuất từ nghệ gồm 3 hợp chất màu: curcumin, demethoxycurcumin và bisdemethoxycurcumin, trong đó sắc tố chính là curcumin, là hợp chất tan trong nước

Nhược điểm của curcumin khi sử dụng trong thực phẩm cũng tương tự như màu vàng của nghệ tây (được trình bày ở trên), đó là các hợp chất mùi vị có trong dịch chiết xuất Curcumin không bền trong điều kiện có mặt ánh sáng và trong môi trường kiềm Vì những lý do trên mà việc sử dụng nó trong thực phẩm khá hạn chế Tuy nhiên sau khi được khử mùi vị, màu nghệ thương mại được ứng trong trong các loại thực phẩm như súp, mù tạt, các sản phẩm muối chua, mứt dẻo, các sản phẩm đóng hộp và trong một số thực phẩm khác có độ pH thấp

Curcumin có màu vàng da cam Người ta thu chất này từ củ nghệ và có thể đạt được nồng

độ 99% Trong nghệ có chứa khoảng 0,3% chất màu curcumin

Cấu tạo của chất màu curcumin

7.Biến đổi của carotenoid trong quá trình chế biến:

-Carotenoid bền vững hơn nhiều đối với tác động của nhiệt độ và môi trường chế biến Carotenoid lại không tan trong nước nên hầu như không bị tổn thất khi ngâm rửa rau quả

Vì vậytrong điều kiện chế biến bình thường, màu của các sản phẩm tạo nên bởi các carotenoid không bị biến đổi

-Tuy nhiên, do tính chất hoà tan trong chất béo của cáccarotenoid, nên khi xào rán những loại rau quả có chứa nhiều carotenoid như càrốt, cà chua,ớt… thì một phần carotenoid trong thực phẩm sẽ hòa tan trong chất béo và làm cho chất béo có màu vàng

da cam Đối với một số món ăn để carotenoid hoà tan trongchất béo vừa làm tăng màu sắc hấp dẫn của món ăn vừa làm cho khả năng hấp thu của cơ thể đối với carotenoid Trong quá trình chế biến nhiệt các loại tôm cua… thành phần protein của chất xianin có ở

vỏ tôm cua bị biến tính Do đó, astacxanthin được tách ra dưới dạng sắc tố màu vàng đỏ Khi luộc cua, rang tôm tép… đều thấy hiện tượng của sản phẩm này xuất hiện màu đỏ

PHẦN II: ỨNG DỤNG CAROTENOID TRONG

THỰC PHẨM:

1.Ứng dụng Carotenoid trong thực phẩm.

-Beta carotene là tiền tố của vitamin A có chứa thành phần chống oxy hóa trong quá trình chế biến giúp phòng chống ung thư và các bệnh khác Vì vậy beta carotene thường được

bổ sung thêm trong các sản phẩm bổ dưỡng cho sức khoẻ, ví dụ như thực phẩm chức năng hoặc nutraceutical

- Annatto, về cơ bản, là hỗn hợp của hai hợp chất: bixin và norbixin

+ Cường độ màu của bixin tương đương với của beta carotene, tạo màu cam cho các sản phẩm thực phẩm chứa chất béo như sữa, bơ thực vật, pho mát, kem, và bánh nướng Hợp chất bixin còn được sử dụng kết hợp với các chất màu thực phẩm khác để tạo đa dạng