HÓA HỌC CÁC HỢP CHẤT TỰ NHIÊN

PHẦN A: DỊCH BÀI BÁO1. GIỚI THIỆUAnthocyanin bao gồm một nhóm các sắc tố tự nhiên chịu trách nhiệm về màu xanh, đỏ, tím, tím và đỏ tươi của hầu hết các loài trong vương quốc thực vật. Các chất polyphenolic này là các glycosides của các chất anthocyanin, polyhydroxy và polymethoxy của các muối 2phenylbenzopyrylium hoặc flavylium. Số lượng lớn các nhóm glycosyl và acyl có thể liên kết với mười sáu anthocyanidins tự nhiên khác nhau (Timberlake và Bridle 1975) đã góp phần vào hơn 247 sắc tố anthocyanin khác nhau đã được báo cáo trong tài liệu. Sự đa dạng về cấu trúc của các sắc tố này, ngoài tính chất phản ứng cao và lưỡng tính của chúng, đã làm cho việc nhận dạng và định lượng của chúng tẻ nhạt và khó khăn. Các phương pháp định tính và định lượng được sử dụng để phân tích anthocyanin đã được một số tác giả xem xét (Markakis 1974; Shrikhande 1976; Timberlake 1980; Francis 1982).Sự an toàn của các chất màu tổng hợp đã được đặt câu hỏi trong một số năm, dẫn đến sự quan tâm tiến bộ trong việc sử dụng các hợp chất màu tự nhiên trong chế biến và sản xuất thực phẩm (Francis 1984). Tuy nhiên, một vấn đề lớn là sự mất ổn định vốn có của họ, đặc biệt là trong các hệ thống phức tạp như thực phẩm. Các anthocyanin cho thấy sự ổn định lớn nhất trong điều kiện có tính axit, nhưng nói chung là không ổn định và bị phân hủy bởi một trong nhiều cơ chế có thể để tạo thành các sản phẩm màu nâu không màu, sau đó không hòa tan. Những thay đổi này có thể xảy ra trong điều kiện xử lý và lưu trữ thông thường. Do đó, kiến thức về các yếu tố điều chỉnh tính ổn định của anthocyanin, và các cơ chế có thể làm thoái hóa, là điều quan trọng nếu các sắc tố này được sử dụng làm nguyên liệu trong sản xuất các sản phẩm có độ giữ màu tối đa trong suốt giá đời sống.Một số yếu tố ảnh hưởng đến sự ổn định sắc tố anthocyanin bao gồm pH và nhiệt độ, cũng như sự hiện diện của axit ascorbic, đường, ion kim loại và các chất sao chép. Một số đánh giá toàn diện đã được công bố (Jurd 1972a; Adams 1973a; Markakis 1974; Shrikhande 1976; Francis 1977; Eskin 1979; Hrazdina 1974, 1981) giải quyết sự ổn định và màu sắc của anthocyanin bị ảnh hưởng bởi các yếu tố này. Bài viết này sẽ xem xét các yếu tố ảnh hưởng đến màu sắc và sự thoái hóa của anthocyanin và những nỗ lực đã

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH VIỆN CƠNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM BÀI TIỂU LUẬN HÓA HỌC CÁC HỢP CHẤT TỰ NHIÊN Đề tài: ANTHOCYANINS LÀ CHẤT MÀU THỰC PHẨM GVHD: NGUYỄN THỊ NGẦN NHĨM: LỚP: ĐHTP11B TP Hồ Chí Minh, 14 tháng 11 năm 2018 DANH SÁCH NHÓM STT HỌ VÀ TÊN MSSV ĐÁNH GIÁ PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ LÊ THỊ NGỌC BÍCH 15094641 Copigmentation Hồn thành NGÔ VĂN CƯỜNG 15088701 Giới thiệu, cấu trúc Hoàn thành anthocyanin TRẦN THỊ HẰNG 15101111 KIỀU THỊ THÚY 15094411 HẬU Hoàn thành PH Stabilization of Hoàn thành anthocyanins and their use as food colors NGUYỄN THỊ KIM Metal complexing Hoàn thành Nhiệt độ Hoàn thành Đường, SO2 Hoàn thành 15053161 Ascorbic acid Hoàn thành 15069171 Enzymatic degradation Hoàn thành 15089181 Oxygen and Hydrogen Hoàn thành HỒNG LÊ THỊ KIM NGÂN LƯ PHAN KHẢ TÚ NGUYỄN PHƯƠNG 15076611 QUYÊN TRẦN THỊ YẾN OANH 10 NGUYỄN THỊ THANH THÚY Peroxide ( Nhóm trưởng) Tổng hợp PHẦN A: DỊCH BÀI BÁO GIỚI THIỆU Anthocyanin bao gồm nhóm sắc tố tự nhiên chịu trách nhiệm màu xanh, đỏ, tím, tím đỏ tươi hầu hết loài vương quốc thực vật Các chất polyphenolic glycosides chất anthocyanin, polyhydroxy polymethoxy muối 2-phenylbenzopyrylium flavylium Số lượng lớn nhóm glycosyl acyl liên kết với mười sáu anthocyanidins tự nhiên khác (Timberlake Bridle 1975) góp phần vào 247 sắc tố anthocyanin khác báo cáo tài liệu Sự đa dạng cấu trúc sắc tố này, ngồi tính chất phản ứng cao lưỡng tính chúng, làm cho việc nhận dạng định lượng chúng tẻ nhạt khó khăn Các phương pháp định tính định lượng sử dụng để phân tích anthocyanin số tác giả xem xét (Markakis 1974; Shrikhande 1976; Timberlake 1980; Francis 1982) Sự an toàn chất màu tổng hợp đặt câu hỏi số năm, dẫn đến quan tâm tiến việc sử dụng hợp chất màu tự nhiên chế biến sản xuất thực phẩm (Francis 1984) Tuy nhiên, vấn đề lớn ổn định vốn có họ, đặc biệt hệ thống phức tạp thực phẩm Các anthocyanin cho thấy ổn định lớn điều kiện có tính axit, nói chung khơng ổn định bị phân hủy nhiều chế để tạo thành sản phẩm màu nâu không màu, sau khơng hòa tan Những thay đổi xảy điều kiện xử lý lưu trữ thơng thường Do đó, kiến thức yếu tố điều chỉnh tính ổn định anthocyanin, chế làm thối hóa, điều quan trọng sắc tố sử dụng làm nguyên liệu sản xuất sản phẩm có độ giữ màu tối đa suốt giá đời sống Một số yếu tố ảnh hưởng đến ổn định sắc tố anthocyanin bao gồm pH nhiệt độ, diện axit ascorbic, đường, ion kim loại chất chép Một số đánh giá toàn diện công bố (Jurd 1972a; Adams 1973a; Markakis 1974; Shrikhande 1976; Francis 1977; Eskin 1979; Hrazdina 1974, 1981) giải ổn định màu sắc anthocyanin bị ảnh hưởng yếu tố Bài viết xem xét yếu tố ảnh hưởng đến màu sắc thối hóa anthocyanin nỗ lực thực để ổn định sắc tố anthocyanin ánh sáng khả sử dụng làm chất màu nhiều hệ thống thực phẩm khác Anthocyanin bao gồm nhóm sắc tố tự nhiên chịu trách nhiệm màu xanh, đỏ, tím, tím đỏ tươi hầu hết loài vương quốc thực vật Các chất polyphenolic glycosides chất anthocyanin, polyhydroxy polymethoxy muối 2-phenylbenzopyrylium flavylium Số lượng lớn nhóm glycosyl acyl liên kết với mười sáu anthocyanidins tự nhiên khác (Timberlake Bridle 1975) góp phần vào 247 sắc tố anthocyanin khác báo cáo tài liệu Sự đa dạng cấu trúc sắc tố này, ngồi tính chất phản ứng cao lưỡng tính chúng, làm cho việc nhận dạng định lượng chúng tẻ nhạt khó khăn Các phương pháp định tính định lượng sử dụng để phân tích anthocyanin số tác giả xem xét (Markakis 1974; Shrikhande 1976; Timberlake 1980; Francis 1982).Một số yếu tố ảnh hưởng đến ổn định sắc tố anthocyanin bao gồm pH nhiệt độ, diện axit ascorbic, đường, ion kim loại ẢNH HƯỞNG CỦA CẤU TRÚC Factors affecting anthocyanin color and stability ( yếu tố ảnh hưởng màu chất lượng anthocyanin ) Sắc tố anthocyanin phổ biến giới thực vật Chúng có đặc điểm cấu trúc cách sở hữu xương carbon C & c6, điều này, coi hợp chất flavonoid (Geissman 1962) Tuy nhiên, có nguồn gốc sinh tổng hợp tương tự flavonoid tự nhiên khác (Harborne 1967; Grisebach 1982), anthocyanin khác với hợp chất cách hấp thụ mạnh ánh sáng khả kiến (Brouillard 1982) Màu sắc tính ổn định anthocyanin chức cấu trúc phân tử vốn có chúng, ngồi yếu tố bên ngồi khác Các anthocyanins tự nhiên glycosides chủ yếu sáu anthocyanidins, dẫn xuất polyhydroxy polymethoxy muối 2-phenylbenzopyrylium (flavylium) (Hình 1) Tuy nhiên, điều khơng thể giải thích biến thể màu vơ hạn quan sát thấy mô cao (Asen 1976) Phản ứng cao phân tử aglycone chủ yếu chịu trách nhiệm cho thay đổi cấu trúc khác mà anthocyanin trải qua môi trường axit (Timberlake Bridle 1967a; Brouillard 1982) Bản chất thành phần đường, nhóm acyl methoxy ảnh hưởng đến phản ứng gây thay đổi cấu trúc (Timberlake 1980), vị trí gắn kết chúng phân tử sắc tố có ảnh hưởng sâu sắc Theo Asen (1976), sửa đổi cấu trúc khác thường che khuất, chưa xác định, chúng giả định chịu trách nhiệm phạm vi màu sắc liên quan đến anthyocyanins Các anthocyanins tự nhiên ln glycosyl hóa vị trí C-3 (Harborne 1958a) (Hình 1) Phân tử glycosyl số monosaccharide khác (chủ yếu glucose, rhamnose, galactose, xylose arabinose), disaccharides (chủ yếu rutinose, sambubiose sophorose; lathyrose, gentiobiose laminariobiose xảy thường xuyên hơn) trisaccharides; Tuy nhiên, glucose phổ biến Vì anthocyanidin nói chung khơng ổn định hòa tan mơi trường nước anthocyanin (Timberlake Bridle 1966), glycosyl hóa giả định mang lại ổn định độ hòa tan cho phân tử sắc tố (Harborne 1979) Mất phân tử glycosyl vị trí kèm với phân hủy nhanh chóng aglycone hệ thống mơ hình, với màu khơng thể đảo ngược (Jurd 1972a) Nếu trang web thứ hai phân tử anthocyanin glycosyl hóa, thường nằm vị trí (Brouillard 1982) Mỗi thay glycosyl có liên quan đến dịch chuyển đặc trưng, khác biệt hấp thụ tối đa anthocyanidin-3-glycosides anthocyanidin-3,5diglycosides sử dụng phương tiện để phân biệt phương pháp phổ (Harborne 1958b) Dựa vị trí gắn kết số lượng đường, Harborne (1963) phân loại anthocyanin thành 18 nhóm (tức 3-monosides, 3biosides, 3-triosides, 3,5dimonosides, 3-bioside-5-monosides, -bioside-7-monosides, v.v.) Hình 1: Ngồi vị trí 5, glycosyl hóa xảy vị trí 7, 3, ’và( ) 5’ (Brouillard 1982) Tuy nhiên, trở ngại vơ tính thường loại trừ glycosyl hóa vị trí 'và 4' phân tử sắc tố Brouillard (1982) lưu ý khơng có anthocyanin báo cáo nơi glycosyl hóa methyl hóa xảy tất vị trí 3, 5, ' Một nhóm hydroxyl tự vị trí 5, cần thiết cho hình thành quinoidal Bên cạnh vị trí 5, glycosyl hóa xảy vị trí 7,3, 'và ( hoặc) 5' (Brouillard 1982 ) Tuy nhiên, trở ngại vơ tính thường loại trừ glycosyl hóa vị trí 'và 4' phân tử sắc tố Brouillard (1982) lưu ý khơng có anthocyanin báo cáo nơi glycosyl hóa methyl hóa xảy tất vị trí 3, 5, ' Một nhóm hydroxyl tự vị trí 5, 'nào cần thiết cho hình thành quinoidal (anhydrobase) (Brouillard 1982) Cấu trúc có nguồn gốc từ dạng cation flavylium anthocyanin, hydro hydroxyl có tính axit, thường pH (Hình 2) Cấu trúc quinoidal anthocyanins chủ yếu chịu trách nhiệm cho sắc tố hoa (Jurd Asen 1966; Asen cộng 1970, 1972, 1975, 1977) mô trái (Scheffeldt Hrazdina 1978; Williams Hrazdina 1979) Các flavylium cation, từ cấu trúc quinoidal có nguồn gốc, tương đối ổn định điều kiện axit pH 1-3) Cation mô tả cation carboxonium dị vòng, tích điện dương phân bố tồn cấu trúc dị vòng, tạo nên sáu dạng cộng hưởng góp phần (Hình 3) (Ingold 1969; Brouillard 1982) Theo Ben & et al (1967), chi phí dương tính cao phần xảy vị trí cation flavylium Sự ổn định cation phụ thuộc nhiều vào công nucleophilic hai vị trí, hợp chất nước ion sulfite (Ben & et al 1% 7; Brouillard El Hage Chahine 198Oa) Ngồi ra, proton nhóm hydroxyl vị trí 5, 'có thể dễ dàng loại bỏ với gia tăng nhẹ pH ẢNH HƯỞNG CỦA PH pH có ảnh hưởng đáng kể đến màu sắc dung dịch anthocyanin Anthocyanin hoạt động giống số pH tính chất lưỡng tính chúng Dưới pH 3, dung dịch anthocyanin hiển thị màu đỏ mạnh chúng Khi pH dung dịch tăng lên, màu đỏ chúng thường mờ dần đến điểm chúng xuất không màu khoảng pH từ đến Tăng thêm pH làm dung dịch anthocyanin có màu tím xanh, sau lưu trữ xử lý nhiệt, quan sát thấy thay đổi sắc tố xanh da trời sang màu vàng Trước nghiên cứu thực Brouillard cộng (Brouillard Dubork 1977; Brouillard Delaporte 1977; Brouillard er al 1978), thay đổi quan sát sắc tố với biến thiên pH phương trình phản ứng cân trình bày phương trình (1) Trong sơ đồ này, điều kiện axit, có trạng thái cân cation flavyium (AH +) dạng carbinol pseudobase (B) anthocyanin, với tồn dạng tạm thời, cấu trúc anhydrobase quinoidal (A) thu deprotonation flavylium cation (Sondheimer 1953; Timberlake Bridle 1966; 1967a; Harper 1968; Jurd 1963, 1972a) Các dung dịch sắc tố pH 7, tổ chức cho perior mở rộng nhiệt độ cao, cho thay đổi sắc tố từ xanh sang vàng kết gián tiếp hình thành cấu trúc chalcone (C) thơng qua phân hạch vòng anhydrobase (A) (Hrazdina 1974) Sự tồn cấu trúc chalcone Markakis et al (1957) Adams (1972, 1973b) nghiên cứu suy thối nhiệt anthocyanin Chalcone mơ tả hợp chất không màu (Timberlake 1980); nhiên, dạng ion hóa có liên quan với màu vàng nhạt (Brouillard 1982) Dạng ion hóa khơng đặc biệt ổn định, đó, màu vàng quan sát có xu hướng biến theo thời gian, tùy thuộc vào pH dung dịch (Brouillard 1982) Hrazdina (1971) chứng minh hình thành 3,5-di- (O- & D-glucosy1) -7hydroxycoumarin từ anthocyanidin-3,5-diglucosides dung dịch nước nóng pH đến 7, có lẽ chuyển đổi cấu trúc anhydrobase (Hình 4) Tuy nhiên, tính hợp lệ chế đề xuất đặt câu hỏi biến đổi cấu trúc anthocyanin (Hình 2) ủng hộ hình thành chalcone nhiệt độ cao (Brouillard Delaporte 1977) Vì vậy, tham gia trực tiếp chalcone, dẫn xuất nó, base carbinol, đề xuất hình thành dẫn xuất coumarin từ anthocyanidin-3,5-diglucosides Cần lưu ý anthocyanidin-3-glucosides không tạo thành dẫn xuất coumarin (Hrazdina Franzese 1974) Đề án minh họa phương trình (1) Brouillard Dubois (1977) đặt câu hỏi sở (a) thiếu chứng cho hình thành anhydrobase ngưỡng axit (pH 3-4), (b) thực tế cân flavylium cationcarbinol hiển thị tồn cation thiếu nhóm hydroxyl Sử dụng phục hồi methap hóa học, Brouillard Dubois (1977) cho thấy cân carbinol dạng sở quinoidal malvin xảy độc quyền cách sử dụng cation flavylium, trái với báo cáo trước (Jurd Ckissmann 1963; Jurd Asen 1966; Timberlake and Bridle 1967a; Harper Chandler 1967; Jurd 1972a) sở quinoidal khơng hydrat hóa Hình Cơ chế phân hủy anthocyanidin-3, diglucosides, pH 3.7 (a) Dẫn xuất coumarin (b) Một cấu trúc tương tự cấu trúc gốc anthocyanin Brouillard Delaporte (1977) chứng minh dung dịch axit (pH 1-6) 25OC, malvidin-3-glucosidee xisted bốn hình thức cân bằng: base quinoidal (A), cation flavylium (AH +), carbinol pseudobase (B) chalcone (C) Các chế biến đổi chung liên quan minh họa hình Các cation flavylium chứng minh để mang lại sở quinoidal thông qua proton Việc bổ sung nucleophilic nước vào cation tạo cấu trúc carbinol tồn trạng thái cân tautomeric cân nước mạch vành với dạng chalcone anthocyanin Sự trao đổi proton cation dung môi tỏa nhiệt, hydrat hóa cation mở vòng pyrylium nhiệt độ kết hợp với thay đổi tích cực (Brouillard Delaporte 1977) Do đó, gia tăng nhiệt độ tạo thuận lợi cho hình thành chalcone với tiêu tốn dạng quinoidal, flavylium carbinol anthocyanin cụ thể Điều phù hợp với cơng trình trước Markakis et al (1957) Adams (1972, 1973b) Timberlake (1980) Brouillard (1982) cho phân bố bốn cấu trúc anthocyanin khác pH cụ thể, điều kiện cân bằng, dẫn đến số kết luận thú vị Nghiên cứu Brouillard Delaporte (1978) Brouillard et al (1982) môi trường axit trung bình (pH 0.5), cation flavylium đỏ tồn dạng trạng thái cân (Hình 5) Với gia tăng độ pH dung dịch, hàm lượng dạng sắc tố dung dịch giảm, cation hydrat hóa đến gốc carbinol khơng màu Hình Phân bố bốn cấu trúc anthocyanin khác với ph điều kiện cân Malvidin-3-glucoside: 25 "C AH+ = flavylium cation đỏ, B = carbinol pseudobase không màu, C = chalcone không màu, A = quinoidal anhydrobase màu xanh (adapted from Timberlake 1980) pH từ đến Tăng thêm pH làm dung dịch anthocyanin có màu tím xanh, sau lưu trữ xử lý nhiệt, quan sát thấy thay đổi sắc tố xanh da trời sang màu vàng Theo Brouillard cộng thay đổi quan sát sắc tố với biến thiên pH phương trình phản ứng cân trình bày phương trình (1) Trong sơ đồ này, điều kiện axit, có trạng thái cân cation flavyium (AH +) dạng carbinol pseudobase (B) anthocyanin, với tồn dạng tạm thời, cấu trúc anhydrobase quinoidal (A) thu deprotonation flavylium cation Trong nghiên cứu suy thoái nhiệt anthocyanin chalcone mơ tả hợp chất khơng màu nhiên dạng ion hóa có liên quan với màu vàng nhạt khơng ổn định màu vàng quan sát có xu hướng biến theo thời gian, tùy thuộc vào pH dung dịch Hình Cơ chế phân hủy anthocyanidin-3, diglucosides, pH 3.7 (a) Dẫn xuất coumarin (b) Một cấu trúc tương tự cấu trúc gốc anthocyanin Bất kỳ gia tăng nhiệt độ tạo thuận lợi cho hình thành chalcone với tiêu tốn dạng quinoidal, flavylium carbinol anthocyanin 37 Hình Phân bố bốn cấu trúc anthocyanin khác với ph điều kiện cân Malvidin-3-glucoside: 25 "C AH+ = flavylium cation đỏ, B = carbinol pseudobase không màu, C = chalcone không màu, A = quinoidal anhydrobase màu xanh (adapted from Timberlake 1980) Sự hình thành chalcone khơng màu anhydrobase quinoidal màu xanh độ pH thấp tương ứng với đặc trưng pK cân cation flavyloium base carbinol (khi có lượng tương đương dạng).Tỷ lệ sở chalcone, quinoidal carbinol tiếp tục tăng pH tăng (nói chung pH 4,5) với tiêu tốn flavylium cation màu đỏ Trong khoảng pH từ đến 5, hàm lượng hai dạng anthocyanin màu có xu hướng nhẹ, tổng hiệu ứng chúng góp phần vào sắc tố dung dịch Tỷ lệ suy thoái anthocyanin cho phụ thuộc vào pH Giảm độ pH khoảng từ đến làm tăng khả giữ lại anthocyanin nước ép dâu tây, với ổn định tối đa quan sát pH 1,8 Có tồn trạng thái cân ion hydronium anthocyanin, pelargonidin-3-glucoside, dạng flavylium cation đỏ pseudobase không màu, ngậm nước khoảng pH từ 1,2 đến 4,0 Tỷ lệ phá hủy pelargonidin-3-glucoside diện oxy có liên quan trực tiếp đến lượng sắc tố dạng pseudobase, tỉ lệ nghịch với số lượng flavylium cation đỏ, phá hủy anthocyanin gia tăng diện oxy pH đến Ngược 38 lại, phá hủy anthocyanin chứng minh phụ thuộc vào pH phạm vi pH từ 2,0 đến 4,5 trường hợp khơng có oxy SỰ TRÙNG HỢP VÀ PHẢN ỨNG NGƯNG TỤ Markakis (1974) lưu ý màu xanh anthocyanin sản phẩm thực vật ảnh hưởng pH, mà lên men tạo phức kim loại Anthocyanin chứng minh hình thành phức hợp yếu với số hợp chất gallotannin, flavonoid khác (đặc biệt quercetin ruth) polysaccharides (Asen et al 1972) thông qua trùng hợp phân tử, với chất tạo thành phần sắc tố anthocyanin phân tử thông qua trùng hợp nội phân tử Cơ chế liên kết anthocyanin chất trùng hợp cho liên quan đến liên kết hydro (Timberlake Bridle 1975; Asen 1976) Theo Brouillard (1982), trùng hợp nội phân tử (tức acyl hóa) hiệu việc ổn định anthocyanin so với trùng hợp liên phân tử Các anthocyanin acetyl hóa thường cho thấy phản ứng nhỏ phản ứng trùng hợp so với sắc tố không khử ion (Hrazdina 1981) Hiệu ứng trùng hợp xảy kết hợp với kim loại phức tạp, trường hợp đặc biệt trùng hợp nội phân tử (Jurd Asen 1966; Van Teeling et al 1971), theo Nakayama Powers (1972), điều thường ngoại lệ so với quy tắc Asen et al (1972) báo cáo trùng hợp gây thay đổi bathochromic với cation flavylium sở quinoidal, tăng độ ổn định màu Hiệu ứng có xu hướng rõ rệt nồng độ anthocyanin, tỷ lệ chất trùng hợp với anthocyanin, tăng lên (Asen cộng 1972; Asen 1974, 1976; Timberlake 1980) Khi nồng độ sắc tố trở nên tương đối cao, thân anthocyanin đóng vai trò chất trùng hợp (Nakayama Powers 1972) Tăng màu cách trùng hợp tăng cường, giảm gia tăng tương ứng nồng độ anthocyanin Theo Timberlake Bridle (1982a), ảnh hưởng tự kết hợp, có xu hướng xảy mức độ pH thấp trùng hợp, bật pH cao hơn, xảy đồng thời nồng độ anthocyanin tăng lên Kết màu sắc tăng tỷ lệ để tập trung sắc tố Timberlake (1980) Timberlake Bridle (1982a) đó, nhấn mạnh tầm quan trọng việc ngăn chặn anthocyanin thơng qua pha lỗng suy thối q trình xử lý, điều dẫn đến màu sản phẩm tương đối lớn Ngoài nồng độ anthocyanin (Scheffeldt Hrazdina 1978; Asen 1976; Asen cộng 1971, 1972), loạt 39 yếu tố khác ảnh hưởng đến hiệu ứng trùng hợp (Osawa 1982) Bản chất anthocyanin chứng minh có ảnh hưởng lớn đến thay đổi sắc tố (xanh da trời) Williams Hrazdina (1979) lưu ý thay đổi cường độ màu dung dịch anthocyanin không đồng phạm vi pH từ đến 7, bị ảnh hưởng mẫu thay vòng B chất nhóm vị trí Bản chất chất trùng hợp (Asen et al 1972) nồng độ (Asen et al 1971, 1972; Asen 1976) chứng minh ảnh hưởng đến hiệu ứng trùng hợp (Asen er al 1972; Yazaki 1976) pH ảnh hưởng không dạng anthocyanin có sẵn để tham gia vào phản ứng trùng hợp, mà chất ion (các) chất trùng hợp Nước ép trái thu từ loại mọng xử lý men mơ tả có màu cao so với nước ép khơng xử lí enzyme thành phần tế bào khác chẳng hạn flavonoid, alkaloids, axit amin nucleotide hoạt động chất trùng hợp với mức độ khác (Asen cộng sự, 1972; Timberlake Bride 1977; Osawa 1982) phân tách q trình, có sẵn để kết hợp với sắc tố anthocyanin ) Chất flavonoid polymer anthocyanin đóng vai trò quan trọng việc tạo màu nho rượu vang đỏ (Somers 1966b, 1967, 1971; McCloskey Yengoyan 1981) Một số phản ứng ngưng tụ chứng minh nghiên cứu với muối flavylium tổng hợp Các muối dễ dàng ngưng tụ với phloroglucinol (Jurd Waiss 1965) catechin (Jurd 1% 7) dung dịch nước để tạo thành flavanylphloroglucinol 4flavanyl-flavylium muối, tương ứng Phản ứng nhị trùng hóa cho liên quan đến ngưng tụ ban đầu muối flavylium Như Jurd (1972a), muối flavylium chứng minh dễ dàng ngưng tụ với axit amin, phioroglucinol, catechin nucleophile khác để tạo flav-2enes thay thế, phản ứng trải qua thay đổi tùy thuộc vào chất nhóm (Jurd Waiss 1965; Jurd 1967) Cuối cùng, màu anthocyanin quan sát Sự ngưng tụ axit anthocyanin-ascorbic ví dụ phản ứng khử màu (Jurd 1972a; Poei-Langston Wrolstad 1981) Hiện tượng trùng hợp, số phản ứng ngưng tụ có liên quan, đưa giải thích cho biến thể màu vơ hạn xuất mô thực vật phạm vi pH, vị trí anthocyanin đơn lẻ khơng màu (Asen et al 1972) Việc áp dụng ngày cao enzym vào dịch chiết dẫn đến tăng hiệu 40 ứng trùng hợp kết trực tiếp phân tách, giúp nước ép trái nhiều màu sắc hấp dẫn Quá trình điều chỉnh chứng minh làm giảm hiệu ứng khử màu acid ascorbic (Shrikhande Francis 1974) Có lẽ, ngưng tụ anthocyanin với flavonol ngăn cản hình thành phức chất anthocyanin acid ascorbic PHỨC HỢP KIM LOẠI Dung dịch anthocyanin xuất không màu điều kiện sinh lý bình thường (pH 37) bất ổn tương đối anhydrobase Theo Markakis (1974), loại chelate muối kim loại (metallo-anthocyanins) thường gây dịch chuyển giống đồng nhiễm sắc tố, từ màu đỏ sang màu xanh tím ổn định Không giống đồng nhiễm sắc tố, nhiên, anthocyanin có nhóm orthodiphenolic B-ring có khả phức tạp với ion kim loại (Geissman et al 1953) Do phân biệt anthocyanin phổ biến có nhóm (cyanidin-, delphinidin- petunidin-glycosides) Cyanidin-3,5diglucoside thể Bayer et al (1966) không ổn định phức hợp màu xanh với kim loại hóa trị hai coban, niken, canxi, magiê bari phạm vi pH từ đến Cyanidin-3-glucoside tạo thành phức hợp màu sắc bền vững với diện ion nhơm, với hình thành phức tạp tối đa xảy pH 5.5 (Jurd Asen 1966) Trong phạm vi hẹp (pH 3.0 đến 3.5) thay đổi độ pH nhẹ 0,1 đơn vị thay đổi màu sắc nhơm chelates từ màu đỏ sang màu xanh tím (Asen et al 1969) Các phức hợp cyanidin-3-glucoside nhơm có màu đỏ độ pH 3.0, thay đổi thành màu xanh lam lên đến pH 3,5 giữ lại màu độ pH 3.5 (Asen et al 1969) Các kim loại hoạt động cách chelating anthocyanin cấu trúc quinoidal ổn định giá trị pH từ đến (Nakayama Powers 1972), độ pH thông thường nước ép thực vật ASCORBIC ACID 41 Beattie et al (1943) nhà nghiên cứu quan sát biến đồng thời axit ascorbic anthocyanin loại nước ép trái lưu trữ, đề xuất tương tác có hai hợp chất Các nghiên cứu Sondheimer Kertesz (1953) cho mát tối đa anthocyanins xảy điều kiện thuận lợi oxy hóa acid ascorbic Sondheimer Kertesz (1952) chứng minh mát đáng kể màu sắc diện Hz02 bổ sung nước ép dâu tây Pratt et al (1954) sau hạn chế tham gia acid ascorbic phân tích anthocyanin đề xuất tham gia riboflavin phản ứng Markakis et al (1957) chứng minh tác dụng hiệp đồng axit ascorbic oxy suy thoái sắc tố Starr Francis (1968) tương tự quan sát thấy sắc tố tối đa cocktail nam việt quất xảy mức độ cao nồng độ oxy axit ascorbic thêm vào nước ép Một tương tác anthocyanin acid ascorbic ghi nhận mơ hình hệ thống anthocyanin dâu tây, oxy (MarMs et al 1957) Jurd (1972a) đề xuất phản ứng ngưng tụ anthocyanin acid ascorbic tương tự muối flavylium dimedone Wrolstad et d (1970) tìm thấy ảnh hưởng axit ascorbic đến chất lượng màu dâu tây đông lạnh không đáng kể điều kiện bảo quản nhiệt độ thấp Trong khoảng thời gian 24 50 ° C, Sistrunk Cash (1970) quan sát thấy tác dụng axit ascorbic (đã thêm ppm) màu đỏ (CDM a) dâu tây xay nhuyễn Màu sắc công bố cải thiện nửa đầu thời gian cách thêm axit ascorbic ĐƯỜNG VÀ SẢN PHẨM THỐI HĨA CỦA ĐƯỜNG Fructose, arabinose, lactose sorbose chứng minh tác dụng phân hủy lớn nhiều sắc tố glucose, sucrose maltose Oxy tăng cường tác dụng phân hủy 42 tất loại đường Theo Meschter (1953), có mặt đường, tỷ lệ phân tích sắc tố có liên quan đến tốc độ mà đường suy thoái thành hợp chất dạng furfural Các hợp chất này, furfural (có nguồn gốc chủ yếu từ aldo-pentoses) hydroxymethylfurfural, hình thành thơng qua phản ứng Maillard, q trình oxy hóa axit ascorbic, axit polyuronic chí anthocyanins Những sản phẩm phân hủy ngưng tụ với anthocyanin để hình thành phức tạp hợp chất màu nâu (Debicki-Pospisil et al 1983) Một số lượng lớn nhà nghiên cứu phát furfural HMF đẩy nhanh thoái hóa anthocyanin, nồng độ thấp Nói chung, sản phẩm xuống cấp đường cao cấp (levulinic axit formic) khơng phản ứng gần nhanh chóng với anthocyanin furyl aldehyd mẹ Sulphur dioxide, thường sử dụng chất bảo quản ngành công nghiệp thực phẩm, tìm thấy để ổn định anthocyanin số loại mọng nồng độ thấp rõ ràng hiệu kết hợp với axit ascorbic rutin Mặc dù điều ổn định hiệu quả, nhiên, việc áp dụng thực tế điều trị hạn chế hiệu ứng decolorizing sulfite sắc tố (axit hóa đến khoảng pH cần thiết để phục hồi màu đỏ) (Jurd 1964a) Jurd (1964a) đề xuất anthocyanin dạng cation flavylium tham gia vào phản ứng đảo ngược với ion bisulfite để tạo thành axit flaven-4-sulfonic không màu, xác nhận phần giả thuyết cách chứng minh hình thành phức tạp sulfur dioxide cation muối flavylium, anthocyanidin, anthocyanin tỷ lệ mol 1: Brouillard El Hage Chahine (1980b) bổ sung nucelophilic hydrogen sulfite vào muối flavylium cyanin dẫn đến hình thành chất ổn định cao, không màu Phụ gia kiểu Meisenheimer Các giá trị lớn số hình thành cho phức hợp anthocyanin-bisulfit cho thấy nhỏ lượng điơxít lưu huỳnh tự làm giảm số lượng đáng kể anthocyanin, phức hợp anthocyanin-bisulfite ổn định Các bisulfite moiety nguyên nhân gây ngừng hoạt động liên kết đường aglycone, ngăn chặn thủy phân 43 hình thành sau suy thoái nâu sản phẩm ion bisulfit liên kết vị trí 4, muối flavylium chứa metyl gốc phenyl vị trí O2 H2O2 Nebesky et al (1949) gọi oxy nhiệt độ chất tác động đặc hiệu hủy diệt anthocyanins nước trái từ việt quất, nho, anh đào, mâm xôi dâu tây Starr Francis (1968) chứng minh tác động bất lợi oxy anthocyanins có việt quất Oxy gây tác dụng có hại anthocyanins thơng qua chế oxy hóa trực tiếp thơng qua q trình oxy hóa gián tiếp nhờ thành phần bị oxy hóa mơi trường có khả phản ứng với anthocyanins để sản xuất sản phẩm sắc tố không màu sắc tố nâu H202 chứng minh có hại cho anthocyanin Sự phá hủy axit anthocyanin ascorbic gây sản phẩm dâu tây H202 hình thành q trình oxy hóa hiếu khí axit ascorbic H202 chưa phát nước ép dâu tây; nhiên, cho phản ứng với sắc tố anthocyanin để tạo sản phẩm phân hủy dẫn đến hình thành kết tủa nhựa nâu nước trái (Sondheimer Kertesz 1952, 1953) Markakis et ul (1957) thu hồi 85% anthocyanin có nhãn 14C từ kết tủa Lukton et ul (1956) gợi ý kết tủa đục nước nước ép trái hình thành từ q trình oxy hóa trực tiếp dạng pseudobase anthocyanins, thủy phân hình thành hợp chất không tan Hrazdina (1970) rằng, công nucleophilic malvidin-3,5diglucoside với H202 dung dịch nước, vòng dị vòng cắt vị trí để tạo thành este axit acetic 0-benzoyloxyphenyl malvone este axit trihydroxymadelic Các anthocyanidin-3,5diglucosides acyl hóa khác bị oxy hóa với H202 điều kiện có tính axit để estyl hóa este axit o-benzolyphenyl acyl hóa (Hrazdina Franzese 1974) NHIỆT ĐỘ Tỷ lệ suy thoái anthocyanin hệ thống tự nhiên mơ hình bị ảnh hưởng rõ rệt nhiệt độ xử lý lưu trữ (Nebesky, 1949; Meschter 1953; Decareau al 1956; Markakis al 1957; Ponting al 1960; Daravingas Segal Negutz 1969; Hrazdina al 44 1970; Adams Ongley 1973; Polesello Bonzini 1977; Mishkin Saguy 1982; Simard al 1982) Meschter (1953) chứng minh mối quan hệ tuyến tính tỷ lệ log suy giảm màu sắc anthocyanin bảo quản dâu tây nhiệt độ bảo quản Thời gian hủy 50% màu anthocyanin bảo quản dâu tây: 100°C 240 38°C 1300 20°C Đề xuất Adams Ongley (1973) ủng hộ cho thấy phá hủy sắc tố dâu tây đóng hộp khơng đáng kể q trình khử trùng nhiệt độ cao so với trình làm nguội chậm lưu trữ nhiệt độ mơi trường xung quanh Sự phụ thuộc tốc độ suy thối anthocyanin nhiệt độ xác định từ thứ tự đường cong phá hủy nhiệt, cung cấp thơng tin cần thiết để tính tốn thơng số động học lượng kích hoạt (Ea), Ql0 z Các tham số khác có liên quan, phương trình: (2) (3) (Lund 1975): Trong Ea lượng kích hoạt (cal / mol) R số khí phổ quát (1.987 cal / mol K); T nhiệt độ (K) T1 thường thực nhiệt độ 100C TK 45 z độ dốc đường phá hủy nhiệt, 0C nhiệt độ cần thiết để thay đổi thời gian hủy nhiệt hệ số 10 (0C ) Q10 tỷ số tốc độ phản ứng (T+10)0C Bằng cách xếp lại phương trình (2) (3) Labuza Riboh (1982) cho thấy rằng: Dựa vào phương trình trên, Tanchev (1983) chứng minh dựa vào kết chứng minh cho thấy màu anthocyanin ổn định điều kiện xử lý so với suy nghĩ Tỷ lệ biến anthocyanin monomer việt quất điều chỉnh theo phương trình hồi quy bậc 1, tức dường theo động học phản ứng bậc 0, nước bảo quản 10°C (Simard et al 1982) Tuy nhiên, Simard et al (1982) báo cáo tỷ lệ biến sắc tố tương ứng với phương trình hồi quy bậc hai, tức xuất lần đầu tiên, nước trữ 27 37°C Điều lần cho thấy anthocyanin bị thối hóa chế khác bị ảnh hưởng thành phần khác môi trường (Le., flavonoid khác, protein, ion kim loại, vv) Cơ chế phân hủy anthocyanin, trung gian trình gia tăng lưu trữ nhiệt độ, chứng minh phụ thuộc vào chất anthocyanin SỰ SUY THOÁI ENZYME Nhiều enzym nội sinh tế bào thực vật có khả làm màu anthocyanin Nói chung, chúng xác định glycosidases (Huang 1955; Forsyth Quensel 1957) phenolases (Peng Markakis 1963), vậy, Grommeck Markakis (1964) báo cáo thoái hóa anthocyanin enzyme xúc tác peroxidase 46  Glycosidase: thủy phân liên kết glycoside anthocyanin tạo thành đường tự aglycone bền Aglycone ổn định tự thủy phân thành sản phẩm không màu (Huang 1955, 1956a; Forsyth Quesnel 1957) - Sự mát màu sắc quan sát loại nước ép dâu tây kết hoạt động gây ô nhiễm glycosidase (hoặc phenolase) chế phẩm thương mại (Tanchev et al (1969)  Phenolase phổ biến vương quốc thực vật, xúc tác q trình oxy hóa hợp chất phenolic catechol o-dihydroxyphenol khác thành o-quinones Hình: Sự khử màu anthocyanin phenolase thơng qua chế oxy hóa kết hợp - Catechol bị oxy hóa phenolase thành 0-benzoquinone, sau oxy hóa anthocyanin thành sản phẩm không màu (Peng Markakis 1963) Một chế oxy hóa kết hợp tương tự đưa lời giải thích cho hiệu ứng tăng tốc mà axit chlorogenic catechin có suy thối anthocyanin phenolase cà tím (Sakamura Obata 1963; Sakamura cộng 1965) anh đào (Pifferi Cultrera 1974) - Theo tác giả này, anhydrobase anthocyanin, dễ bị tác động trực tiếp gián tiếp phenolase flavylium cation Sakuraba Ichinose (1982) cho tỷ lệ khử sắc tố anthocyanin phenolase phụ thuộc vào mẫu hydroxyl hóa vòng beta mức độ glycosyl hóa Một số phương pháp ức chế tiêu diệt enzym khử chất anthocyanin thử nghiệm 47  Siege1 er al (1971) Shrikhande (1973) sử dụng nước chần anh đào chua 45-60 giây  Goodman Markakis (1965) ức chế hoạt tính phenolase nước ép anh đào chua cách thêm 30 ppm SO2  Na2S2O5, dithiothreitol, phenylhydrazine cysteine chất ức chế hiệu phenolase nước ép nho (Cash er al 1976)  Sakuraba Ichinose (1982) báo cáo gallotannin khử hoạt tính phenolase thơng qua chế ngưng tụ trực tiếp 10 TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA ANTHOCYANIN VÀ SỬ DỤNG CHÚNG TRONG THỰC PHẨM Màu sắc coi thuộc tính chất lượng quan trọng sản phẩm thực phẩm thường tạo thành sở chấp nhận người tiêu dùng (Clydesdale 1978) Mối quan tâm an tồn độc tính thuốc nhuộm tổng hợp sử dụng ngành công nghiệp thực phẩm dẫn đến nhiều quan tâm việc phát triển sắc tố tự nhiên, ổn định để sử dụng làm nguyên liệu thực phẩm Anthocyanin có lẽ chất biết đến nhiều chất màu thực phẩm tự nhiên, tạo loại trái rau đỏ, tím xanh kết trực tiếp diện chúng mô (Shrikhande 1976) Tuy nhiên, nêu trước đây, anthocyanin tương đối không ổn định, hợp chất phức tạp, thực tế mà hạn chế sử dụng rộng rãi họ phụ gia thực phẩm Francis (1977) coi tiêu chuẩn an toàn kép này, cho hợp chất tự nhiên cho hợp chất tổng hợp, phi logic Tuy nhiên, cung cấp nhiều imptus cho phát triển chất thay thế, chất màu tự nhiên phù hợp để bổ sung cho loạt sản phẩm thực phẩm Một số nguồn sắc tố cao sử dụng để khai thác anthocyanin.Rất chất tìm thấy làm chất ổn định thực tế cho anthocyanin 48 Điều quan trọng nghiên cứu hóa học anthocyanin tiếp tục để khai thác mơi trường tự nhiên, sắc tố sửa đổi thành lợi (Timberlake 1980) Như Timberlake (1980) tun bố, "vẫn nhiều điều cần tìm hiểu chế tăng cường màu sắc ổn định anthocyanin, có đủ nỗ lực để làm sáng tỏ hiệu ứng này, dường triển vọng phát triển sắc tố đặc tính cải thiện, thích hợp chất phụ gia màu 49 PHẦN C: ỨNG DỤNG TRONG THỰC PHẨM  Trong lĩnh vực thực phẩm, với khả chống oxy hóa cao, anthocyanin sử dụng để bảo quản thực phẩm, kháng khuẩn, kháng nấm, chống oxy hóa cho thực phẩm  Kết nghiên cứu cho thấy, với lượng nhỏ nguyên liệu vỏ khoai lang (1% khối lượng), khả bảo quản sản phẩm thực phẩm có chứa mỡ kéo dài lâu so sánh với chất chống oxy hóa tổng hợp BHA  Ngồi tác dụng chống oxy hóa, anthocyanin sử dụng chất màu tự nhiên tạo nhiều màu sắc hấp dẫn cho thực phẩm an tồn  Ví dụ: dịch chiết anthocyanin từ loại rau củ có màu đỏ vỏ nho, dâu tây, vỏ khoai lang… dùng để làm chất màu thay màu tổng hợp sản xuất kẹo cứng 50 51 ... tố tự nhiên, ổn định để sử dụng làm nguyên liệu thực phẩm Nhiều chất màu tổng hợp thị trường có đối tác tự nhiên sử dụng chỗ chúng mà khơng làm chất lượng sản phẩm Ngồi màu xanh màu xanh, nhiên, ... (Geissman 1962) Tuy nhiên, có nguồn gốc sinh tổng hợp tương tự flavonoid tự nhiên khác (Harborne 1967; Grisebach 1982), anthocyanin khác với hợp chất cách hấp thụ mạnh ánh sáng khả kiến (Brouillard... này; nhiên, ảnh hưởng trùng hợp không phần quan trọng (Asen er al 1972; Yazaki 1976) pH ảnh hưởng không dạng anthocyanin có sẵn để tham gia vào phản ứng trùng hợp, mà chất ion (các) chất trùng hợp