TỔNG QUAN về CHẤT CHẤT MÀU TỰ NHIÊN

1 GIỚI THIỆU VỀ CHẤT MÀU TỰ NHIÊN Chất lượng sản phẩm thực phẩm gồm có giá trị dinh dưỡng mà bao hàm giá trị cảm quan chúng Màu sắc số quan trọng giá trị cảm quan thực phẩm Màu sắc thực phẩm có giá trị hình thức có tác dụng sinh lý rõ rệt Có thể tạo màu cho sản phẩm theo cách:  Bảo vệ tối đa màu sắc sẵn có nguyên liệu TP  Nhuộm màu thực phẩm màu trích ly sẵn từ nguyên liệu thực vật hay màu tổng hợp nhân tạo  Dùng kỹ thuật thích hợp để tạo nên màu từ hợp phần có sẵn nguyên liệu thực phẩm Các chất màu tự nhiên tìm thấy rộng rãi tự nhiên từ sinh vật đơn giản Procaryotic Cyanobacteria, khắp họ nấm, thực vật động vật Hầu hết chất màu thực phẩm tự nhiên đến từ phận Magnoliophyta giới thực vật Tuy nhiên, chất màu tự nhiên từ nguồn khác lớp vỏ côn trùng , nấm mốc, nấm sợi vi khuẩn lam [1] PHÂN LOẠI CHẤT MÀU TỰ NHIÊN Mặc dù cấu trúc đa dạng từ nhiều nguồn gốc khác nhau, màu thực phẩm tự nhiên nhóm lại thành nhiều nhóm khác nhau, ba nhóm quan trọng số là: carotenoid, chlorophyll, flavonoid [1]  Chlorophyll chất quan trọng tetrapyrrols, tìm thấy tất thực vật bậc cao.[1]  Carotenoid tetraterpenoids phổ biến chất diệp lục, chúng c ng phần máy quang hợp Chúng c ng cung cấp sắc tố màu vàngcam-đỏ cho nhiều loại trái [1]  nthocyanins nhóm flavonoid cung cấp màu đỏ-tím nhiều loại trái cây, quả, cụ thể dâu tây, cơm cháy, nho đen Ngoài vài lớp màu thực phẩm anthraquinon betalains.[1] 3 CAROTENOID 3.1 Giới thiệu nguồn gốc Carotenoid số sắc tố màu quan trọng tự nhiên.Carotenoid có vai trò việc quy định màu sắc số loại thực vật: trái cây, rau, hoa, nấm đặt biệt số loại trái như: loại trái thuộc họ cam, đào, dưa hấu Quy định màu sắc số động vật: tôm hùm cá hồi Ngoài mục đích tạo ánh vàng màu đỏ s m màu thực phẩm, carotenoid c ng chất tiền vitamin , giúp hấp thụ ánh sáng, vận chuyển oxy chức n ng khác chưa tìm th i điểm Carotenoid hòa tan dung dịch dầu thực vật mỡ động vật, tạo trạng thái keo lipid, kết hợp với protein pha nước Các carotenoid khác tách cột sắc ký khảo nghiệm quang phổ học khác [2] Carotenoid nguồn gốc màu vàng, cam đỏ sắc tố thực vật, phân bố rộng rãi tự nhiên Hiện chúng có mặt hầu hết tất sinh vật sống, từ vi khuẩn, nấm men, tảo đến cao thực vật động vật Các hợp chất nhóm 700 sắc tố tự nhiên Hầu hết chúng tìm thấy thực vật , đặc biệt họ lá, hoa, trái Động vật khả n ng tổng hợp carotenoid nên phải hấp thu qua chế độ n uống ví dụ da thịt cá hồi chuyển hóa chúng để sử dụng chức n ng sinh lý [3] 3.2 Tính chất carotenoid Về mặt tính chất, carotenoid không tan nước tan chất b o, nhạy với axit chất oxy hóa lại bền với kiềm Carotenoid có nhiều nối đôi liên hợp tạo nên nhóm mang màu riêng biệt màu sắc sinh vật phụ thuộc vào nhóm mang màu Nhóm chất có từ 65-70 chất tự nhiên, tiêu biểu lycopene, carotene, xanthophyll, capxanthin, xitroxanthin, hầu hết chất thuộc nhóm carotenoid d n xuất lycopene [4] 3.3 ng d ng carotenoid Carotenoid có hiệu tốt sức khỏe ngư i, chẳng hạn chất tiền vitamin , chất chống oxy hóa, chống ung thư, có tác dụng chống b o phì đồng hóa hợp chất xương Hiện nay, carotenoid sử dụng thương mại chất phụ gia thức n ch n nuôi, chất màu thực phẩm tự nhiên, bổ sung chất dinh dưỡng thực phẩm Và gần hơn, carotenoid sử dụng lĩnh vực mỹ phẩm dược phẩm [3] 3.4 Phân loại carotenoid phổ biến 3.4.1 Carotene Các loại carotene thư ng tổng hợp từ nguồn là: thực vật, Dunaliella Salina, Blakeslea Trispora Carotene tự nhiên có nguồn gốc từ số thực vật cà rốt, dầu thực vật, cỏ linh l ng tầm ma Nguồn carotene tự nhiên dồi cọ dầu, vỏ có loại dầu giàu carotene Các carotene tồn dầu với nồng độ khoảng 30 Các loại carotene chủ yếu thư ng gặp -Carotene, -carotene, -carotene, -carotene, -carotene đa phần và - carotene) [1] Cấu tạo -Carotene, -carotene, -carotene-carotene, -carotene đa phần giống nhau, có công thức tổng quát C40H56, hidrocacbon có vị trí số nối đôi khác [1] Hình 1: công thức cấu tạo cảu loại Carotene Chúng ta phát 690 carotene báo cáo y học, 477 tìm thấy -caroten, 1,4,4--carotene, 4,3--carotene, 2,2--carotene 4--carotene, 310 loại carotene thực vật hai mầm, 122 loại thực vật mầm, 76 loại tảo, 44 loại thực vật hạt trần, 22 loại họ dương xỉ, loại địa y, loại nấm, vi khuẩn 42 loại côn trùng [5] Carotene sử dụng để tạo màu chất b o sản phẩm dầu, bơ thực vật, trình mát, lòng đỏ trứng đông lạnh khô, hỗn hợp nước p trái Ngoài việc sử dụng chất tạo màu, carotene c ng sử dụng cho mục đích dinh dưỡng chất tiền vitamin ví dụ, bơ thực vật, nơi chúng c ng cung cấp màu sắc) bổ sung chế độ n uống Trong y học, -caroten biết đến chất oxy chống hóa mạnh loại carotenoid, hoạt động tác nhân ng n ngừa, chống lại bệnh ung thư [3] 3.4.2 Lycopene Lycopene tiền chất sinh tổng hợp -carotene, lycopene tìm thấy thực vật có chứa -carotene, thư ng nồng độ thấp phát hiện) Các nguồn tốt biết đến lycopene cà chua, dưa hấu, ổi, bưởi hồng Màu đỏ cà chua chín chủ yếu có mặt lycopene số chất nhóm carotenoid tạo nên [4] Bảng 1: Hàm lượng chất màu cà chua Fitoflutin 0,29 mg/quả α- caroten 0,42 mg/quả β-caroten 1,00 mg/quả γ-caroten 0,29 mg/quả Lycopene 5,66 mg/ Trong trình chín cà chua, hàm lượng lycopene t ng gấp 10 lần nhiên lycopene lại hoạt tính vitamin[4] Cấu tạo lycopene: Hình 2: Lycopen Lycopene chất tan dung môi hữu không phân cực, có 40 nguyên tử carbon, không no, hydrocacbon mạch thẳng chứa 11 liên kết đôi liên hợp liên kết đôi không liên hợp Các đồng phân trans lycopene thành phần chủ yếu cà chua tươi hình thức nhiệt động ổn định Mặc dù nghiên cứu khác cho đồng phân cis lycopene ổn định so với đồng phân trans[6] Mỗi liên kết đôi liên hợp trải qua đồng phân hóa để cấu thành nên đồng phân cis khác nhau, đặc biệt thực phẩm chế biến bảo quản Việc có nhiều liên kết đôi liên hợp lycopene giúp cho có khả n ng chống oxy hóa mạnh Bằng cách tạo vòng hai đầu lycopene đồng phân α,β,γ-carotene [6] Không giống carotenoid khác α,β -carotene, lycopene chất tiền vitamin hoạt động thiếu cấu trúc vòng không no carotenoid phổ biến khác Mặc dù thiếu hoạt động tiền vitamin , lycopene lại biết đến chất chống oxy hóa mạnh Loại phản ứng oxy hóa ROS (9)) biết có mối quan hệ quan trọng phát triển số bệnh mãn tính ung thư bệnh tim mạch Những phản ứng oxy hoá ROS tạo nhiều nội sinh phân tử thông qua hoạt động trao đổi chất Chúng phản ứng với thành phần tế bào, xảy oxy hóa gây thiệt hại nghiêm trọng đến phân tử sinh học tế bào lipid, protein DN Chất chống oxy hóa chất phản ứng phòng ngừa làm bất hoạt ROS Do đó, làm chậm tr đáng kể ng n chặn thiệt hại oxy hóa liên quan đến nguy mắc bệnh mãn tính Lycopene chất chống oxy hóa mạnh số carotenoid chế độ n uống giúp giảm nguy bệnh mãn tính ung thư bệnh tim [6] 3.4.3 Lutein Lutein carotenoid với nhiều tính chất đặc trưng riêng biệt Lutein gọi "progesterone thực vật" sắc tố phổ biến loại rau, hoa, trái số loại tảo sắc tố tự nhiên Trong cải xanh, đậu tuyết, đậu Hà Lan, chi đậu cô ve, cải Brussel, bắp cải tím, cải xo n, rau chân vịt, rau diếp, kiwi loại rau xanh khác, đa phần diện lutein trái tồn dạng este Trong xoài, đu đủ, đào, mận, hạt d , loại bí mùa đông cam loại trái màu vàng, cam khác c ng có nhiều lutein Lutein có loại trái rau tồn dạng este với axit myristic số axit b o axit lauric, acid palmitic, Sau n thực phẩm này, lutein dạng este thủy phân tạo lutein, sau thể hấp thụ chuyển hóa [7][8] Lutein carotenoid có chứa nguyên tố O, c ng tương tự với catorenoid khác có cấu trúc giống nhau: có 18 cặp nguyên tử cacbon liên hợp vòng sáu cạnh kết nối với chuỗi dài, khác có gắn thêm gốc hydroxyl vòng [8] Hình 3: Lutein Lutein dạng este ổn định nhiệt độ cao tia cực tím Bởi phân tử lutein chất có cấu trúc cao phân tử không bão hòa, nên ổn định nhiệt tia cực tím Ngoài lutein hòa tan dung môi hữu cơ, hấp thụ tương đối tốt Lutein chất kháng oxy hóa tốt, nh vào cấu trúc cực k bền vững với 11 chuỗi liên kết đôi liên hợp với vòng cạnh không no [8] Lutein chất chống oxy hóa tự nhiên tuyệt đối chống lại gốc tự thể ngư i gây thiệt hại cho tế bào quan, từ ng n ngừa thể lão hóa gây xơ cứng tim mạch , bệnh tim mạch vành ung thư Lutein zeaxanthin hai loại số carotenoid có khả n ng phòng ngừa vấn đề liên quan đến tuổi mắt tầm nhìn khu vực điểm vàng võng mạc lượng lutein điểm vàng thấp), tổn thương mắt điểm mù bảo vệ chức n ng lutein Lutein zeaxanthin ng n ngừa oxi hóa, ức chế hình thành gốc tự gây hại Sự có mặt gốc tự bắt nguồn hai trư ng hợp võng mạc: - Hoạt động trao đổi chất tốt trao đổi n ng lượng - Hoạt động võng mạc trình trao đổi chất, tức n ng lượng vào tín hiệu não trình trao đổi chất lúc Phần võng mạc nằm bên tế bào que võng mạc nên nhạy cảm d bị oxy hóa tổn thương Vì nh có lutein bảo vệ phòng ngừa oxi hóa [8] 3.4.4 Xanthophyll Công thức xanthophyll 3,3’-dihydroxy-α-caroten ) C40H56O2 hình thành cách gắn thêm hai nhóm hydroxyl vào phân tử β-carotene Xanthophyll có màu vàng sáng carotene chứa nối đôi [4] Hình 4: Xantofil Trong lòng đỏ trứng gà có hai xanthophyll dihydroxy-α-caroten dihydroxy-β-carotene với tỉ lệ 2:1 [4] Xanthophyll có vai trò quan trọng cấu trúc chức n ng tổng hợp ánh sáng quang hợp từ tảo thực vật có mạch nhựa cây) Sự giải phẩu di truyền xanthophyll có tảo xanh Chlamydomonas reinhardtii cho thấy chức n ng cụ thể xanthophyll việc hấp thụ n ng lượng ánh sáng dư thừa, đo lư ng dập tắt nonphotochemical[9] 3.4.5 Capxanthin Công thức cấu tạo capxanthin C40H58O3 chất màu vàng có ớt đỏ chiếm 7/8 tất màu ớt Capxanthin d n xuất caroten có màu đậm carotenoid khác gấp 10 lần [4] Công thức cấu tạo capxanthin: Hình 5: Capxanthin Capxanthin lần phân lập từ ớt đỏ dạng tinh thể Philip Francis 1971) báo cáo capxanthin ớt bột lên tới 35 tổng carotenoid [10] Nhiều báo cáo capxanthin bước sinh tổng hợp capxanthin, thay đổi số lượng carotenoid ớt đỏ khô, động học carotenoid bột màu ớt đỏ phản ứng este hóa Từ điều chỉnh tỉ lệ chất phản ứng nhằm hạn chế thoái hóa động học capxanthin ớt bột để ứng dụng vào ngành công nghệ thực phẩm [10] Giá trị hàm lượng chất thuộc nhóm carotenoid gia cầm thư ng biến động đáng kể, đồng th i chúng c ng tổng hợp chất Để đạt màu sắc c ng giá trị dinh dưỡng cao, ngư i ta thư ng kết hợp vào thức n gia cầm chất màu đỏ capxanthin Hiệu hàm lượng sắc tố thuộc nhóm carotenoid t ng lượng đáng kể, làm cho thịt gà có màu đỏ tươi giá trị dinh dưỡng cao hơn[11] 3.4.6 Cryptoxanthin Cryptoxanthin carotenoid, nguồn tiền vitamin , thư ng đứng sau β –carotene [12], cryptoxanthin có mặt loại trái cam, quýt, đu đủ, xoài, dưa hấu, β-cryptoxanthin c ng tìm thấy số sản phẩm động vật có màu vàng lòng đỏ trứng bơ [13] β-Cryptoxanthin có công thức nguyên C40H56O (3- 4-) hydroxy-βcarotene)[4] Hình 6: Cryptoxanthin Như carotenoid khác, β-cryptoxanthin chất chống oxy hóa giúp ng n ngừa c ng hỗ trợ hồi phục tổn thương oxy hóa DN [14] Những phát gần mối liên quan nghịch β-cryptoxanthin nguy ung thư phổi cho thấy β-cryptoxanthin khả n ng hoạt động tác nhân ng n ngừa ung thư chống lại bệnh ung thư phổi Những ngư i bổ sung đủ lượng cryptoxanthin giảm đến 30 nguy mắc ung thư phổi so với ngư i mà thể đủ lượng cryptoxanthin cần thiết [15] 3.4.7 Bixin Bixin carotenoid tìm thấy nnatto, màu thực phẩm tự nhiên lấy từ hạt Achiote [16] Annatto hạt chứa khoảng chất màu, bao gồm 70-80% bixin[17] Bixin chất màu đỏ có nhiệt đới tên Bixa 10 Orellana vùng nhiệt đới hay cận nhiệt đới toàn giới Không giống βcarotene, chất màu gốc bixin tiền chất vitamin A [18] Birxin sản phẩm oxy hóa carotenoid có 40 nguyên tử cacbon [4] Bixin có công thức cấu tạo sau: Hình 7: Bixin Bixin hòa tan chất b o không hòa tan nước Khi tiếp xúc với kiềm, methyl este thủy phân để tạo thành norbixin , d n xuất tan nước Tính chất vừa tan nước vừa tan dung môi không phân cực carotenoid [19] Trong thực phẩm chất màu bixin thư ng dùng để nhuộm màu cho sản phẩm chất b o sữa, phô mai, bơ, margarin, lạp xưởng, mì tôm, kem, đồ tráng miệng, thực phẩm nướng bánh snack, Về mặt y học, bixin tìm thấy hạt điều nhuộm khả n ng chống oxy hóa chống lại ảnh hưởng nhân tố gây ung thư thể ngư i [20] 3.4.8 Xitroxanthin Xitroxanthin có vỏ chanh.[4] Xitroxanthin có công thức cấu tạo C40H50O Xitroxanthin có kết hợp vào phân tử β-Carotene nguyên tử oxi để tạo thành cấu trúc Furanoit.[4] Công thức cấu tạo Xitroxanthin: Hình 8: Xitroxanthin 3.4.9 Astraxanthin Astraxanthin loại carotenoid tự nhiên tìm thấy tự nhiên chủ yếu sinh vật biển tảo, loại cá hồi, nhuy n thể, tôm, tôm càng, động vật giáp xác [21] Astraxanthin thư ng gặp trứng loài giáp xác có chất màu xanh 11 ve, tồn dạng muối endiol astraxantin nhóm amin protein gọi ovoerdin [21][4] Các vi tảo lục Haematococcus Pluvialis coi nguồn giàu astraxanthin vi tảo khác, chẳng hạn Chlorella, Chlorococcum., Botryococcus Brauni c ng có chứa astaxanthin Nó c ng tìm thấy lông v lông chim cút, chim hồng hạc cò, c ng sáp ong, chất nhựa thu thập ong [21] Astraxanthin c ng d n xuất carotene có tên gọi 3,3-dihydroxy-4,4dixeto-β-carotene [4] Công thức cấu tạo straxanthin Hình 9: Astaxanthin Trong trình gia nhiệt protein biến tính nên astraxanthin bị tách dạng chất màu đỏ [4] Astraxanthin sử dụng rộng rãi ngành công nghiệp nuôi trồng thủy sản đặc biệt thức n bổ sung cá hồi tôm), trình sản xuất mỹ phẩm chế biến thức n [21] FLAVONOID 4.1 Giới thiệu nguồn gốc: Flavonoid sắc tố thực vật tổng hợp từ phenylalanine, màu sắc chất thuộc nhóm quy định màu cánh hoa, phổ biến tế bào thực vật màu xanh Khi bị kích thích ánh sáng cực tím, chất phát ánh sáng hu nh quang [22] Các flavonoid phân loại nhà thực vật học Chúng điều hòa t ng trưởng thực vật cách ức chế exocytosis auxin indolyl axit axetic, c ng cảm ứng biểu gen, ảnh hưởng đến tế bào sinh học khác nhiều cách Flavonoid ức chế tiêu diệt nhiều chủng vi khuẩn, ức chế enzyme quan trọng virus, chẳng hạn trình ch p ngược protease, tiêu diệt 12 Bảng 5: Công thức cấu tạo danh pháp Chlorophyll a Chlorophyll b Các este phytyl d dàng bị thủy phân để cung cấp cho chlorophyllide phytol Quá trình thủy phân di n điều kiện yếu axit kiềm Tóm tại, chlorophyllides chuẩn bị cho trình thủy phân enzyme, trình thủy phân xúc tác chlorophyllase, loại enzyme thư ng tìm thấy mô thực vật có màu xanh Lá nơi có nhiều chlorophyllase, Việc hoàn thành việc chuyển đổi d n xuất phytol tự xác nhận qua kiểm tra không tan ether dầu khí.[29]  Pheophytins a b Pheophytins d n xuất magiê tự clorophyl Pheophytins a b d dàng tổng hợp từ chất diệp lục cách sử dụng axit loãng để loại bỏ magiê Các phản ứng k o dài 1-2 phút, nồng độ HCl sử dụng 13 [29]  Pheophorbides a b Pheophorbides a b bị thủy phân từ chlorophylls phytol chlorophyllides) c ng Magie Vì vậy, họ điều chế từ chlorophyll xử lý axit đậm đặc HCl 30 ) từ chlorophyllides axit hóa.[29]  Allomerized chlorophylls Chlorophyll llomerized bị oxy hóa từ chlorophyll với nguyên tử oxy đặt C-10, hydroxychlorophylls hình thành Các hydroxychlorophylls gọi chlorophyll a-1 chlorophyll b-1.[29] Quá trình đặt tên allomerization Willstaetter sản phẩm oxy hóa có quang phổ hấp thụ trùng với hợp chất gốc Chất diệp lục bị oxy hóa 27 cách tự nhiên oxy không khí dung dịch cồn lại bóng tối, quan sát thấy lần Willstaetter Stoll 1913) llomerized chlorophyll chuẩn bị cách chuyển oxy 72 gi phương pháp methanol chlorophyll Sản phẩm c ng quan sát suốt trình ngâm lá.[29] Chlorophyll tìm thấy gần vết cắt giai đoạn già hóa.[29]  Pyrochlorophyll Các d n xuất Pyro chlorophyll d n xuất chúng hợp chất bị nhóm carbomethoxy - COOCH3 C-10 vòng isocyclic, nhóm thay hydro Chlorophyll a, methyl chlorophyllide a, pheophytin a, methyl pheophorbide a gia nhiệt pyridin 100oC làm t ng đồng phân Pyro cách khử nhóm methoxyl.[29] 5.5 ng d ng  Chất nhuộm màu thực phẩm [30] Bằng cách biến đổi hóa học chất diệp lục tính chất hóa lý d n xuất nghiên cứu Các hợp chất sử dụng thiết kế hệ thuốc nhuộm an toàn với môi trư ng thuốc nhuộm arene sử dụng, sở hữu nguồn n ng lượng tái tạo dựa nguyên liệu Porphyrin Những kết việc sử dụng d n xuất chất diệp lục cho len nhuộm, sợi axetat màu thực phẩm  Tái tạo máu [31] Chất Natri nitrit NaNO2) phản ứng mạnh với Hemoglobin Hb) máu, ảnh hưởng đến trình tạo máu cảm ứng Methemoglobinemia (31) Các hoạt động chống oxy hóa chất diệp lục từ rau ngót làm giảm tỷ lệ Schistocytes mức độ MD Sự gia t ng Hb Ferritin cho thấy tiềm n ng điều trị thiếu máu Haemolityc Vậy nên có khả n ng tái tạo máu cực k hiệu  Một chất kháng sinh [32] Thực vật chất chiết xuất chúng sử dụng nhiều kỷ phương pháp chữa trị làm suy giảm bệnh Ngoài chiết xuất chể chống lại nhi m trùng sốt r t vi khuẩn 28 MỘT SỐ C NG NGHỆ ẢN UẤT CHẤT MÀU THỰC PH M NGUỒN GỐC TỰ NHIÊN Sơ đồ 1: Sơ đồ c ng ngh s n u t ch t àu th c ph nguồn g c t nhi n Nguyên liệu thiên nhiên (Đài bụp giấm, tre) Sấy, sơ chế Nguyên liệu sơ chế Bã nguyên liệu Dung môi chiết chất màu Dịch chiết có chất màu Loại bỏ dung môi Chất màu thô Tinh chế loại tạp chất Chất màu thực phẩm tinh khiết Kiểm tra chất lượng Chất màu thực phẩm thành phẩm Đóng gói, dán nhãn Chất màu thực phẩm thương phẩm 29 6.1 Nghiên c u công nghệ sản xuất chất màu Antoxian từ đài B p giấm 6.1.1 Nguyên liệu Chất màu ntoxian có nhiều loại thực vật, điển Bụp giấm Trong lá, hoa, Bụp giấm có chứa nhiều axit amin, caroten, sitosterol, vitamin C, axit hữu cơ, đư ng Galactoza, tinh dầu, Đài hoa Bụp giấm có chứa nhiều polyphenol như: hợp chất Flavonoid thuộc loại ntoxian mang sắc tố màu tím đỏ), axit Galic, axit Tannic, ntoxy amin,.[33] 6.1.2 lí nguyên liệu ban đầu Nguyên liệu đài qua bụp giấm có độ ẩm khoảng 12 , sấy nhiệt độ < 70oC khoảng 30 phút đến độ ẩm đạt khoảng Khi nguyên liệu khô giòn, d dàng xay nhỏ Nếu phơi nắng, độ ẩm nguyên liệu đạt khoảng 10 , nguyên liệu v m dai, khó xay mịn Nhưng sấy nhiệt độ > 70oC ảnh hưởng đến chất lượng màu [33] Nguyên liệu cần xay nhỏ d < 2,5mm) để tạo điều kiện thuận lợi cho tiếp xúc dung môi nguyên liệu 6.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình trích ly màu từ B p giấm Có yếu tố ảnh hưởng đến trình trích ly màu: tỉ lệ nguyên liệu dung môi, nhiệt độ, th i gian trích ly Để lựa chọn thông số công nghệ thích hợp cần nghiên cứu ảnh hư ng cặp yếu tố có ảnh hưởng tương hỗ đến hiệu suất chất lượng màu: số lần trích ly lượng dung môi trích ly, nhiệt độ th i gian trích ly [33] a) L a chọn dung i trích ly Các dung môi khảo sát là: nước, ethanol, methanol hệ dung môi nước-ethanol với tỉ lệ khác Hiệu suất trích ly tính lượng chất màu thu loại hết dung môi, so với tổng lượng chất khô có khối lượng nguyên liệu ban đầu [33] b) Ảnh hưởng s lần trích ly lượng dung Sử dụng ethanol 80 i đến trình trích ly để trích ly chất màu với cách thức điều kiện công nghệ thích hợp, thay đổi số lần trích ly lượng dung môi sử dụng Kết thu thể bảng , số lần trích ly thích hợp lần, lượng dung môi sử dụng có tỷ lệ nguyên liệu /dung môi 1/14 [33] 30 Bảng 7: Ảnh hưởng số lần trích ly lượng dung môi đến trình trích ly Số lần trích ly 2 Lần Lượng dung Hiệu suất trích ly so với trích ly môi (ml) tổng lượng chất khô ) Lần 250 22,6 Lần 250 Lần 300 23,2 Lần 200 Lần 300 Lần 200 25,7 Lần 200 Lần 300 Lần 200 26,1 Lần 200 Lần 150 d) Ảnh hưởng thời gian nhi t độ trích ly Mật độ quang 324 nm nồng độ 1x10-4) 0,340 0,341 0,338 0,332 Màu bụp giấm trích ly ethanol 80 , có khuấy trộn nguyên liệu với số lần trích ly 3, tỷ lệ nguyên liệu/dung môi ¼, thay đổi nhiệt độ th i gian trích ly Kết khảo sát ghi lại bảng Cho thấy hiệu suất trích ly t ng nhiệt độ th i gian trích ly t ng Nhiệt độ trích ly thích hợp 60 oC, th i gian thích hợp 3lần x 3gi Bảng 8: Ảnh hưởng th i gian nhiệt độ trích ly Nhiệt độ Th i gian trích ly, trích ly, o C gi Hiệu suất trích ly so với tổng lượng chất khô ) Mật độ quang 324 nm nồng độ 1x10-4) 30 3x4 25,7 0,338 45 3x4 28,5 0,337 60 3x4 34,9 0,332 60 3x4 34,2 0,336 60 3x4 31,6 0,338 78 3x4 33,4 - Cảm quang chất màu thu Màu sắc trong, tím đỏ đ p, bền màu Màu sắc trong, tím đỏ đ p, bền màu Màu sắc đục, k m bền màu Màu sắc trong, tím đỏ đ p, bền màu Màu sắc trong, tím đỏ đ p, bền màu Màu sắc bị biến đổi, đục không đo mật độ quang e) Ảnh hưởng phương pháp trích ly Tiến hành khảo sát với phương pháp trích ly: trích ly tĩnh ngâm chiết), trích ly động có khuấy trộn nguyên liệu và dung môi), trích ly thiết bị Soxhlet trích ly máy siêu âm Kết thu ghi bảng 31 Vì tính phức tạp công nghệ, nên chọn phương pháp trích ly động có khuấy trộn nguyên liệu) thích hợp [33] Bảng 9: Ảnh hưởng phương pháp trích ly Phương pháp trích ly Hiệu suất trích ly so với tổng lượng chất khô ) Mật độ quang 324 nm nồng độ 1x10-4) Trích ly tĩnh 24,6 0,339 Trích ly động 34,2 0,336 28,9 - 34,5 0,335 Trích ly TB soxhlet Trích ly máy siêu âm Hình 30: Thiết bị chiết Soxhlet vị trí Nhận x t cảm quan Màu sắc trong, tím đỏ đ p, bền màu Màu sắc trong, tím đỏ đ p, bền màu Màu sắc bị biến đổi, đục, không đo mật độ quang Màu sắc trong, tím đỏ đ p, bền màu Hình 31: Thiết bị chiết suất kiểu sóng siêu âm CYF-TES 6.1.4.Nghiên c u nâng cao độ bền chất màu từ B p giấm Chất màu thu từ đài hoa Bụp giấm thư ng l n với táp chất khác, làm ảnh hưởng tới độ bền chúng Để nâng cao độ bền chất màu, trình trích ly bổ sung thêm axit Nitric Natri benzoat nước cồn) Tuy nhiên, hòa tan chất màu môi trư ng nước cần phải nghiên cứu thêm sau 30 ngày bảo quản bắt đầu lắng cặn [33] 32 6.1.5 Mô tả công nghệ sản xuất chất màu từ đài B t giấm a) Thiết bị s n u t Sử dụng hệ thống trích ly bốc mỏng Hệ thống phù hợp cho việc chiết tách hoạt chất sinh học nhạy cảm từ nguyên vật liệu b) M t c ng ngh tách chiết ch t àu từ qu bụp gi - Nguyên liệu: kiểm tra chất lượng nguyên liệu đầu vào nhằm đảm bảo tiêu chất lượng qui định độ ẩm khoảng 12 , tiêu cảm quan…) - Sấy nguyên liệu: Nguyên liệu sấy đến độ ẩm khoảng 6-7 lò sấy có thông khí, nhiệt độ 70oC th i gian 1-1,5 gi - Xay nguyên liệu: nguyên liệu xay đến độ mịn d ≤ 2,5mm - Trích ly: trình trích ly đài Bụp giấm khô thực hệ thống thiết bị trích ly có dung tích 150L 10kg nguyên liệu khô /1 m ) Thiết bị gia nhiệt nước gián tiếp áp suất khí Dung môi trích ly cồn etanol >80 Trích ly tiến hành lần với tỷ lệ nguyên liệu dung môi 1:14 Th i gian trích ly gi Nhiệt độ trích ly 55-60oC Sau lần trích ly thứ 3, bã nguyên liệu tháo đáy thiệt bị nạp lại nguyên liệu để tiếp tục qúa trình trích ly sau - Dịch trích ly lọc cất thu hồi cồn điều kiện chân không cô đặc thiết bị bốc màng mỏng áp suất chân không [33] - Nâng cao độ bền sản phẩm: màu Bụp giấm thu sau cô đặc bổ sung acid Xitric Natri benzoat theo tỷ lệ Sản phẩm thu đóng lọ thủy tinh nâu sấy khô ,nút vặn , tránh ánh sáng [33] 6.1.6.Quy trình công nghệ sản xuất Quy trình công nghệ sản xuất chất màu từ đài bụp giấm tóm tắt sơ đồ Sản phẩm chất màu dạng sệt với hàm lượng chất tạo màu khoảng 30 , chứa tinh bột, đư ng, protein hòa tan, [33] Chất màu tinh chế methanol theo phương pháp : hòa tan – lọc cặn – loại bỏ dung môi Hiệu suất thu nhận sản phẩm khoảng 34 so với tổng lượng chất khô nguyên liệu 33 Sơ đồ 2: C ng ngh s n u t ch t àu từ đài qu bụp gi Đài bụp giấm khô độ ẩm = 12 ) Sấy Nguyên liệu sấy độ ẩm = ) Xay, nghiền nhỏ Nguyên liệu xay d < 2.5 mm) Quá trình trích ly động Etanol > 80 % to : 60oC th i gian: lần x h Loại bã Chất màu bụp giấm dung môi Lọc Dịch chiết màu lọc Cất thu hồi cồn Dịch chiết đặc Có đặc chân không Xử lý độ bền màu Sản phẩm màu Đóng gói Chất màu thành phẩm 34 6.2 Nghiên c u công nghệ sản xuất chất màu Chlorophyll từ 6.2.1 Nguyên liệu Để tách chiết chất màu xanh Chlorophyll loại giàu diệp lục họ tre, nứa, vầu, trúc, Đây nguồn nguyên liệu dồi cho việc sản xuất chất màu Chlorophyll [33] 6.2.2 Chọn dung môi trích ly Các dung môi dung để tiến hành trích ly chlorophyll từ tre etanol, axeton, dicloetan, benzen Nhưng etanol dung môi r it độc nên chọn làm dung môi để chiết chlorophyll từ tre [33] 6.2.3 Chọn nồng độ dung môi Dùng ethanol 960 làm dung môi chiết cho màu xanh tươi chiết hết Chlorophyll tre Khi nồng độ ethanol giảm dần khả n ng chiết chlorophyll tre giảm dần theo đến nồng độ ethanol thấp 24o) chiết chlorophyll biểu đồ 4) Biểu đồ: Hàm lượng Chlorophyll tre với thay đổi nồng độ ethanol 6.2.4 Chọn nhiệt độ trích ly Cùng th i gian tiến hành gi ) nhiệt độ sôi chiết triệt để, nước chiết có màu xanh s m, đậm đặc M u chiết nhiệt độ 500C có màu xanh s m, khả n ng chiết cao M u chiết nhiệt độ thư ng có màu xanh tươi Tuy nhiên, 35 Chlorophyll tinh chiết nhiệt độ sôi lại chứa nhiều tạp chất , khó tinh chế, tốn nhiên liệu Mặc dù m u nhiệt độ thư ng thu Chlorophyll nhiệt độ sôi không cần n ng lượng sản xuất an toàn Do nên chọn trích nhiệt độ thư ng t ng th i gian trích ly [33] 6.2.5 Chọn thời gian trích ly: Khi t ng th i gian chiết hàm lượng Chlorophyll t ng theo thể rõ qua việc màu nước chiết đậm dần lên mà lượng dung môi không thay đổi Ở 24 gi chiết, lượng Chlorophyll thu tương đối cao t ng lên 36 gi 48 gi , lượng chlorophyll thu thêm không đáng kể Với 12 gi chiết lượng chlorophyll thu Do khoảng th i gian 24 gi cho lần chiết hợp lý [33] 6.2.6 Mô tả công nghệ sản xuất phẩm màu Chlorophyll từ tre: - Nguyên liệu: họ tre nứa - Hóa chất: cồn 96o, Na2SO4 khan, Dicloetan - Thiết bị sản xuất  Thiết bị trích ly  Thiết bị tách pha lắng gạn)  Thiết bị lọc chân không  Thiết bị cô chân không thu hồi dung môi  Thiết bị cô độc - M t c ng ngh Lá tre tươi lấy rải phơi râm cho se khô dùng tươi), chia thô Để bảo quản nguyên liệu, sấy tre 40-500C gi Lá tre tiếp tục đưa vào thiết bị trích ly, dùng phương pháp chiết thư ng, dung môi cồn 96o, chiết nhiệt độ thư ng 26-300C) , chiết lần, th i gian lần chiết 24 gi Tỉ lệ dùng dung môi lần chiết: tre khô/dung môi v/v)=1/8 lần 1), 1/7 lần 2), 1/6 lần 3) Tiến hành chuyển hóa dịch chiết để thay nhân Mg2+ phân tử Chlorophyll Cu2+ Dịch chiết Chlorophyll lọc, cất thu hồi dung môi điều kiện chân không, thu Chlorophyll thô Tỉ lệ thu hồi dung môi quy cồn 960: 75-85% Rửa Chlorophyll thô loại sắc tố vàng carotenes [33] Tinh chế Chlorophyll dicloetan 36 Loại dung môi dicloetan chưng cất chân không Sản phẩm Chlorophyll cô chân không đến khô hoàn toàn, dạng cao sệt, sánh, d o [33] Đóng gói sản phẩm lọ thủy tinh nấu sấy khô, nút vặn, tránh ánh sáng 6.2.7 Công nghệ sản xuất Sơ đồ 3: C ng ngh s n u t Chlorophyll từ tre Lá tre tươi Rửa sạch, phơi se khô râm, chia thô Lá tre chia thô Chiết lần cồn 96o, to thư ng, 72h Dịch chiết chlorophyll Chuyển hóa dịch chiết Cất chân không thu hồi cồn Dịch chiết Chlorophyll chuyển hóa Chlorophyll thô Loại tạp chất sắc tố vàng Chlorophyll loại tạp chất Tinh chế dicloeten Chlorophyll dung môi Loại dung môi cất chân không Chlorophyll tinh Đóng gói, dán nhãn Thành phẩm Chlorophyll 37 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Alan Mortensen 2006 Carotenoids and other pigments as natural colorants Pure and Applied Chemistry 78:1477-1491 [2] Howard T Gordon, J Christopher Bauernfeind (Retired) & Thomas E Furia 1982 Carotenoids as food colorants C R C Critical Reviews in Food Science and Nutrition 18:59-97 [3] Irwandi Jaswir, Dedi Noviendri, Reno Fitri Hasrinia nd Fitri Octavianti 2011 Carotenoids: Sources, medicinal properties and their application in food and nutraceutical industry Journal of Medicinal Plants Research 5:7119-7131 [4] Lê Ngọc Tú 2002 Các chất màu In: a Sinh C ng Nghi p Lê Ngọc Tú) Nhà xuất khoa học Khoa học Kỹ thuật Pp: 249-288 [5] Jos M Barbosa-Filho, Adriana A Alencar, Xirley P Nunes, Anna C de Andrade Tomaz, Jos G Sena-Filho, Petrônio F thayde-Filho, Marcelo S Silva, Maria F Vanderlei de Souza, Emidio V Leitao da-Cunha 2008 Sources of alpha-, beta-, gamma-, delta- and epsilon-carotenes: a twentieth century review Rev bras farmacogn 18:528-695 [6] Adetayo O Omoni, Rotimi E Aluko 2005 The anti-carcinogenic and antiatherogenic effects of lycopene: a review Trends in Food Science & Technology 16:344-350 [7] Philippe J Blanc 2013 Natural Food Colorant Biotechnology 7:201-213 [8] ZHU Hai-xia, ZHENG Jian-xian 2005 A review: structure distribution, properties and physiological functions of lutein In: China Food Additives (ZHU Hai-xia, ZHENG Jian-xian) 5:48-56 [9] Krishna K.Niyogi, Olle Bjorkman, and Arthur R.Grossman 1997 The roles of specific xanthophylls in photoprotection Plant Biology 94:14162-14167 [10] J.H.Shin, H.L.Chung, J.K Seo, J.H.Sim, C.S.Huh, S.K.Kim and Y.J.Baek 2001 Dgradation Kinetics of Capsanthhin in Paprika ( Capsicum annuum L.) as Affected by Heating Food and Chemistry and Toxicology.66: 15-19 38 [11] Perez-Vendrell, Hernandez, Llaurado, Schierle, and Brufau 2000 Influence of Source and Ratio of Xanthophyll Pigments on Broiler Chicken Pigmentation and Performance Poultry Science 80: 320-326 [12]Thomas Wingerath, Wilhelm Stahl, Helmut Sies 1995 β-Cryptoxanthin Selectively Increases in Human Chylomicrons upon Ingestion of Tangerine Concentrate Rich in β-Cryptoxanthin Esters Archives of Biochemistry and Biophysics 324: 385-390 [13] Diane Kraft, Ara DerMarderosian 2016 The A–Z Guide to Food as Medicine CRC Press publishing 347 pages [14] Dominguez, ndrew R Collins 2008 The carotenoid β-cryptoxanthin stimulates the repair of DNA oxidation damage in addition to acting as an antioxidant in human cells Carcinogenesis 30: 308–314 [15] Lian Fuzhi, Hu Kang-Quan, Russell Robert M, Wang Xiang-Dong 2006 βCryptoxanthin suppresses the growth of immortalized human bronchial epithelial cells and non-small-cell lung cancer cells and up-regulates retinoic acid receptor b expression International Journal of Cancer 119: 2084–2089 [16] Michael J Scotter 1995 Characterisation of the coloured thermal degradation products of bixin from annatto and a revised mechanism for their formation Food Chemistry 53: 177-185 [17]Priyanka Gupta 2016 Bixa Orenalla: A Review on its Phytochemistry, Traditional and Pharmacological uses Atom and Cell Publishers publishing 520 pages [18] Florence Bouvier, Odette Dogbo, Bilal Camara 2003 Biosynthesis of the Food and Cosmetic Plant Pigment Bixin (Annatto) Science 300: 2089-2091 [19]Frank E Lancaster , James F Lawrence 1996 High-performance liquid chromatographic separation of carminic acid, α- and β-bixin, and α- and βnorbixin, and the determination of carminic acid in foods Journal of Chromatography A 732: 394-398 [20] Irobi, M Moo-Young , W A Anderson 1996 Antimicrobial Activity of Annatto (Bixa orellana) Extract International Journal of Pharmacognosy 34: 87-90 [21] Jian-Ping Yuan, Juan Peng, Kai Yin and Jiang-Hai Wang 2011.Potential healthpromoting effects of astaxanthin: A high-value carotenoid mostly from microalgae, Mol Nutr Food Res 55 Pp 150-165 39 [22] Bent H Havsteen 2002 The biochemistry and medical significance of the flavonoids Pharmacology & Therapeutics 96: 67-202 [23] Gary R.Beecher 2003 Overview of Dietary Flavonoids: Nomenclature, Occurrence and Intake Proceedings of the Third International Scientific Symposium on Tea and Human Health: Role of Flavonoids in the Diet 133: 32483254 [24] L H Yao, Y M Jiang, J Shi, F A TomasBarberan, N Datta, R Singanusong and S S Chen 2004 Flavonoids in Food and Their Health Benefits Plant Foods for Human Nutrition 59:113–122 [25] Mark O.Downey, John S.Harvey And Simon P Robinson 2003 Synthesis of flavonols and expression of flavonol synthase genes in the developing grape berries of Shiraz and Chardonnay Synthesis of flavonols & flavonol synthase gene expression Australian Journal of Grape and Wine Research 9:110-121 [26] K Herrmann 1976 Flavonols and flavones in food plants: a review J Fd Technol 11:433-448 [27] Muhammad Kamran Khan Zill-E-Huma Olivier Dangle 2013 A comprehensive review on flavanones, the major citrus polyphenols Journal of Food Composition and Analysis 13: 5-38 [28] H.-D.Belitz, W.Grosch, P.Schieberle.2009 Fruit and Fruit Products.In: Food Chemistry ( H.D.Belitz,W.Grosch,P.Schieberle) Le-tex oHG, Leipzig Services Publishing Pp: 807-859 [29] Jeana Gross 1991 Chlorophylls In: Pigments in Vegetables: Chlorophylls and Carotenoids (Jeana Gross) 1:3-74 [30] hlem Guesmi, N ji Ladhari, Naoufel Ben Hamadi, Moncef Msaddek, Faouji Sakli 2013 First application of chlorophyll-a as biomordant: sonicator dyeing of wool with betanin dye Journal of Cleaner Prodution 39:97-104 [31] Suparmi, Sampurna, Nur Anna C.S, Alvenia Meilina Ednisari, Galuh Dea Urfani, Iqrommatul Laila, Heavin Rakhmat Saintika Jul-Aug, 2016 Anti-anemia Effect of Chlorophyll from Katuk (Sauropus androgynus) Leaves on Female Mice Induced Sodium Nitrite Pharmacognosy Journal 8:374-379 40 [32] H J Carlson Aim Harriet G Douglas 1947 Screening Methods For Determining Antibiotic Activity Of Higher Plants Determination Of Plant Antibiotic Activity 55:235-240 [33] PGS TS Nguy n Thị Ngọc Tú, TS Nguy n Hồng Khánh Tháng 10 n m 2005 Đề tài Nghi n c u tri n hai c ng ngh s n u t s n ph P P : Chitofood nto ian Chlorophyll nguồn g c t nhi n d ng phụ gia th c ph an toàn tr n đ i bàn t nh ồng Nai Pp 49-61 41