tiểu luận CHẤT màu CAROTENOID từ THỰC vật và VI SINH vật, NGUỒN gốc, đặc TÍNH và CHIẾT SUẤT

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TPHCM VIỆN CƠNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM BỘ MƠN: HĨA SINH THỰC PHẨM TIỂU LUẬN CHẤT MÀU CAROTENOID TỪ THỰC VẬT VÀ VI SINH VẬT, NGUỒN GỐC, ĐẶC TÍNH VÀ CHIẾT SUẤT GVHD : NGUYỄN THỊ MAI HƯƠNG LỚP : DHTP8B NHÓM TH : 19 TRẦN THỊ HỒNG 12137821 PHẠM THỊ TUYẾT LIÊU 12143771 HUỲNH ĐẶNG ÁNH NHỰT 12132561 TP HCM, THÁNG 06 NĂM 2014 BẢNG PHÂN CƠNG CƠNG VIỆC DANH SÁCH NHĨM NHIỆM VỤ Tìm tài liệu, lập dàn ý TRẦN THỊ HỒNG Làm phần nguồn gốc chiết suất carotenoid PHẠM THỊ TUYẾT LIÊU HUỲNH ĐẶNG ÁNH NHỰT Tìm tài liệu, làm phần giới thiệu chung ứng dụng carotenoid Tìm tài liệu, làm phần đặc tính, tính chất carotenoid, tơng hợp MỤC LỤC I PHẦN MỞ ĐẦU II PHẦN NỘI DUNG GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CAROTENOID 1.1 Khái niệm 1.2 Phân loại 1.3 Vai trò 1.4 Một số carotenoid tiêu biểu NGUỒN GỐC CỦA CAROTENOID 2.1 Từ thực vật 10 2.2 Từ vi sinh vật 10 ĐẶC TÍNH, TÍNH CHẤT CỦA CAROTENOID 11 3.1 Tính chất vật lý 11 3.2 Tính chất hóa học 11 3.3 Hoạt tính sinh học 12 3.3.1 Tính chất chống oxy hóa carotenoid 12 3.3.2 Hoạt tính phòng chống xơ vữa động mạch 12 3.3.3 Hoạt tính phòng chống ung thư 12 3.3.4 Hoạt tính bảo vệ mắt 13 3.3.5 Hoạt tính bảo vệ da 13 3.3.6 Hoạt tính chống viêm khớp 13 CHIẾT SUẤT CAROTENOID TỪ THỰC VẬT VÀ VI SINH VẬT 14 4.1 Phương pháp sắc kí cột 14 4.2 Sắc ký mỏng 14 4.3 Sắc ký lỏng hiệu cao 15 4.4 Sắc ký cột lọc gel 15 4.5 Ngâm chiết 15 4.6 Phương pháp ly trích carotenoid 15 4.7 Chiết suất carotenoid từ trầu 16 4.8 Chiết suất carotenoid từ cà chua 19 4.9 Sản xuất carotenoid theo trình chuyển gen E.coli 20 ỨNG DỤNG CỦA CHẤT MÀU CAROTENOID 21 5.2 Dùng làm thực phẩm 22 5.1.Tạo màu cho sản phẩm 23 KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO I PHẦN MỞ ĐẦU 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 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 khơng bảo vệ màu sắc tự nhiên mà thêm chất màu tạo màu sắc thích hợp với tính chất trạng thái sản phẩm Chất màu sử dụng nhiều loại màu khác clorofil chất màu xanh cây, carotenoid màu da cam màu vàng màu đỏ, flavonoid màu đỏ xanh vàng, chất màu vô cơ…được chiết suất từ nhiều nguồn gốc khác từ thực vật, vi sinh vật Trong chất màu carotenoid có nguồn gốc, chiết suất từ thực vật vi sinh vật chất có màu da cam, màu vàng đơi màu đỏ Là nhóm chất màu biết đến từ lâu ứng dụng phổ biến sản xuất thực phẩm Đất nước ta với nhiều loại thực vật phong phú miền nhiệt đới nguồn tài nguyên đa dạng để tìm kiếm thêm loại carotenoid mới, làm nguyên liệu đẻ sản xuất carotenoid cung cấp cho nhu cầu sử dụng làm thuốc, thực phẩm chức năng, mỹ phẩm, phẩm màu, phụ gia thực phẩm… Để hiểu thêm chất màu carotenoid nhóm chúng em tìm hiểu đề tài “chất màu carotenoid từ thực vật vi sinh vật, nguồn gốc, đặc tính chiết suất” II PHẦN NỘI DUNG GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CAROTENOID 1.1 Khái niệm Carotenoids nhóm chất màu hòa tan chất béo làm cho rau có màu da cam, màu vàng màu đỏ Loại chất màu khơng tìm thấy thực vật mà tế bào vi khuẩn, nấm, tảo động vật Nhóm gồm từ 65 tới 70 chất màu tự nhiên, tiêu biểu carotene, licopene , xanthophylls , capsanthin,… đến người ta tìm 500 loại carotenoid Carotenoid là nhóm tetraterpenoid, tạo nên đơn vị isoprencce Carotenoid tên riêng chất mà tên nhóm hợp chất có cơng thức cấu tạo tương tự 1.2 Phân loại Theo cấu trúc hóa học: có lớp là: carotenes xanthophylls + Carotenes : hidrocarbon ,α-carotene , β-carotene, b-cryptoxanthin + Xanhthophyll : có chứa nhóm hidroxyl keto, Lutein, zeaxanthin, violaxanthin, neoxanthin , fucoxanthin Theo chức ( functionality ): nhóm carotenoids ( primary carotenoids ) nhóm carotenoids chuyển hóa ( secondary carotenoids ) + Nhóm carotenoid beta-carotene, neoxanthin, violaxanthin , zea xanthin + Nhóm carotenoid chuyển hóa: α-carotene , capsanthin, lycopene, Bixin 1.3 Vai trò Carotenoid có chất tự nhiên: ngồi tác dụng tạo màu, carotenoid có đặc tính sinh học quý giá Các –carotene chuyển thành vitamin A vào thể; lycopen, lutein chất chống oxy hóa mạnh, xem yếu tố “vàng” sức khỏe Chúng không bị màu sản phẩm không chứa acid ascorbic so với việc sử dụng hợp chất màu tổng hợp Carotenoid tạo thuận lợi cho việc sản xuất, kinh doanh xem an toàn Carotenoid phổ biến nhiều loại thực vật có nhiều chức 1.4 Một số carotenoid tiêu biểu 1.4.1 Carotenes: Carotenes chất màu thuộc nhóm màu carotenoid Có hoạt tính tiền vitamin A: gồm hợp chất carotene mà bật - carotene, hợp chất có tiền vitamin A mạnh Khơng có hoạt tính tiền vitamin A: gồm hợp chất lycopene, annatto, extract ( dịch chiết từ loại hạt gọi achiote, có nhiều châu Mỹ, chứa hợp chất bixin dẫn xuất norbixin), paprika extract ( dịch chiết từ loại ớt đỏ Ấn Độ, chứa hợp chất tạo màu thuộc carotenoids) Carotene có cà rốt, mơ, có màu da cam đặc trưng Caroten thường dạng đồng phân : α – Caroten, , γ – Caroten, β – Caroten Trong đó, β – Caroten quan trọng tìm thấy nhiều rau củ.Có màu vàng, có nhiều cà rốt, trái có màu vàng, màu xanh đậm.Chính màu vàng β – Caroten làm cho màu xanh diệp lục tố đậm loại rau nghèo β – Carotene Tác dụng: β – Carotene chất chống oxi hóa mạnh, ngăn chặn tế bào ung thư, chống hình thành cục máu đơng thành mạch máu Khi hấp thu vào thể, β – Carotene chuyển hóa thành vitamin A giúp bảo vệ niêm mạc mắt, tăng cường miễn dịch thể Trong thí nghiệm cho 300mg, β – Carotene ngày làm tăng tỉ lệ ung thư phổi ung thư tuyến tiền liệt người hút thuốc người có tiền sử với chất gây nghiện 1.4.2 Licopen Licopen carotene màu đỏ tươi, có cà chua số khác Màu đỏ cà chua chín chủ yếu có mặt licopen cà chua có loạt Carotenoit khác như: fitoflutin, αCaroten, γ – Caroten, β – Caroten Là hidrocacrbon khơng bão hòa, tetraterpene lắp ráp từ tám đơn vị isoprene, hoàn toàn bao gồm carbon hydro Trong q trình chín, hàm lượng licopen tăng lên 10 lần Tuy nhiên chất khơng có hoạt tính vitamin Là chất trung hòa chất hóa học gây lão hóa da Ở thực vật, tảo sinh vật quang hợp khác, lycopen chất trung gian quan trọng việc sinh tổng hợp nhiều carotenoid Bằng cách tạo thành vòng đầu hai đầu phân tử licopen đồng phân α, β, γ – caroten Tất carotene tự nhiên khác dẫn xuất licopen carotene Chúng tạo thành cách đưa nhóm hydroxyl, cacbonyl metoxy vào mạch, nhờ phản ứng hydro hóa oxy hóa 1.4.3 Xantofil: Là dẫn xuất có chứa oxygen, có nhóm keto, hydroxyl epoxy nên chúng có độ phân cực lớn Các hợp chất xantofil bật zeaxanthin, lutein, canthaxanthin, cryptoxanthin… Xantifil có cơng thức C40H56O2 có cách gắn thêm hai nhóm hydroxyl vào phân tử α – caroten, có tên 3,3– dihydroxy - α – caroten Xantofil nhóm sắc tố màu vàng sẫm màu sáng caroten chứa nối đơi Trong lòng đỏ trứng gà có xantofil dihydroxyl - α caroten dihydroxyl – β – caroten với tỷ lệ : Xantofil với caroten chứa rau xanh với caroten licopen có cà chua, rau dền, củ dền, cải tím,… 1.4.4 Capxantin: Capxantin có cơng thức C40H58O3 Capxantin chất màu vàng có ớt đỏ Capxantin chiếm 7/8 chất màu ớt Chất màu dẫn xuất caroten, có màu mạnh carotenoit khác 10 lần Trong ớt đỏ có carotenoit nhiều ớt xanh 35 lần… NGUỒN GỐC CỦA CAROTENOID Nhóm carotenoid phong phú số lượng màu sắc nên chất màu carotenoid tìm thấy từ nhiều nguồn khác thiên nhiên 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 lậpđược lồi Phycomyces blakesleanus, Blakesleatripora có khả tổng hợp 10 + Làm giảm chất lượng thực phẩm + Làm thay đổi màu sắc thực phẩm Tạo nhiều chất mùi (hợp chất có mùi thơm aldehide khơng no ketone đóng vai trò tạo hương thơm cho trà) Rất nhạy acid chất oxi hóa, bền vững với kiềm.Do có hệ thống nối đơi liên hợp nên dễ bị oxy hóa màu đồng phân hóa, hydro hóa tạo màu khác 3.3 Hoạt tính sinh học 3.3.1 Tính chất chống oxy hóa carotenoid Carotenoid chất chống oxy hóa tự nhiên có khả bắt giữ oxy đơn phân tử (oxy singlet) gốc tự Có khả bảo vệ quang hóa Carotenoid có khả hạn chế tác hại gốc oxy tự β – Carotene cóa khả bảo vệ tế bào nhờ khả ức chế q trình oxy hóa chất béo gốc tự gây 3.3.2 Hoạt tính chống xơ vữa động mạch Nguyên nhân chứng xơ vữa động mạch tạo thành cholesterol LDL oxy hóa Carotenoid có khả ngăn chặn tạo thành LDL oxy hóa peroxide chất béo 3.3.3 Hoạt tính chống ung thư Carotenoid có khả ngăn chặn khởi phát, tăng sinh tế bào ung thư tiến triển bệnh Cơ chế nhờ khả làm tăng điều hòa trao đổi thơng tin tế bào làm tăng biểu gen kết nối p53, bảo vệ AND khỏi công gốc tự tăng điều hòa chức miễn dịch β – Carotene có khả tiêu diệt chất bạch sản (leukoplakia), chất gây tổn thương tiền ác tính ung thư vòm họng, đồng thời việc bổ sung β – Carotene làm tăng lượng nhân tố tiêu diệt khối u TNF – α huyết tương 12 Lycopene carotenoid có tác dụng phòng chống nhiều bệnh ung thư, đặc biệt ung thư tuyến tiền liệt, ung thư phổi ung thư dày Lycopene có khả ngăn chặn phát triển u ngực, có tác dụng ức chế tăng sinh tế bào ung thư màng Giúp phòng chống số bệnh: ngăn ngừa ung thư tiền liệt tuyến, ung thư phổi Giải độc, bảo vệ gan, đặc biệt chống ung thư gan, ung thư vú, ung thư cổ tử cung có nguy cao phụ nữ độ tuổi 30- 45; giúp chống đột quỵ; chống oxy hố, có tác dụng chống bệnh tim mạch người không hút thuốc (Nghiên cứu Manfed Engger Folr (chương trình nghiên cứu dinh dưỡng DSM )); giảm chứng viêm khớp Bảo vệ da Có tác dụng tăng sức đề kháng cho thể cải thiện trí nhớ, tác động đến não 3.3.4 Hoạt tính bảo vệ mắt β – Carotene tiền chất vitamin A Carotenoid đóng vai trò chất bảo vệ quang hóa, bảo vệ protein mắt khỏi oxy hóa Có chức bảo vệ mắt Lutein zeaxanthin hấp phụ phổ ánh sáng có lượng cao có hại ánh sáng mặt trời, kìm hãm việc hoạt hóa gốc tự do, ngăn chặn phản ứng kích hoạt ánh sáng, bảo vệ thị giác 3.3.5 Hoạt tính bảo vệ da Carotenoid, đặt biệt lycopene, tính chất bảo vệ quang hóa, tác nhân hữu hiệu phản ứng nhạy quang, nên có tác dụng bảo vệ, phòng cống ung thư da Carotenoid thiên nhiên có tác dụng kích thích hình thành sắc tố melanin chống lại gốc tự Vitamin A giúp tạo lập tế bào lympho làm tăng khả đề kháng thể, hạn chế bệnh nhiễm trùng đặc biệt nhiễm trùng da Lycopen có tác dụng quan trọng sắc đẹp Giúp q trình chuyển hố chất tế bào làm đẹp da, tóc, tăng sức đề kháng cho da, chống lão hố da 3.3.6 Hoạt tính chống viêm khớp 13 Nhiều nghiên cứu khẳng định khả giảm viêm sưng nhóm chất carotenoid Các điều tra dịch tễ học cho thấy mức tiêu thụ trung bình β – cryptoxanthin zeaxanthin bệnh nhân viêm khớp thấp từ 20-40% so với người khỏe mạnh Những người tiêu thụ β – cryptoxanthin zeaxanthin nhiều có nguy mắc bệnh viêm đa khớp nửa so với nhóm tiêu thụ Lutein ly copene lại khơng có hoạt tính CHIẾT SUẤT CAROTENOID TỪ THỰC VẬT VÀ VI SINH VẬT Một số phương pháp chiết xuất tinh chế carotenoid: 4.1 Phương pháp sắc kí cột Sắc ký cột phương pháp mà chất nhồi (là pha tĩnh: hấp phụ, trao đổi ion, phân gen) nhồi vào cột, dùng để phân chia chất hỗn hợp tinh chế chất Phương pháp sắc ký dựa vào phân bố khác chất hai pha động tĩnh Cách tiến hành:  Nút kín bình bên cột sắc kí 600 × 40–mm len thủy tinh  Đặt cột sắc kí hệ thống lọc chân khơng, dung bình lọc lit 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 hoàn toàn 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 rửa giải carotene carotenoid tách biệt thành dải riêng biệt thu nhận vào bình 4.2 Sắc ký mỏng Lượng 0,1gr cao khô mẫu thực vật chứa carotenoid hòa tan lại với 1ml hệ dung môi sắc ký đem ly tâm 40C để loại bỏ cặn không tan, thu 14 lại cao bốc cách thủy Cao hòa tan lại với 1ml dung môi sắc ký để chấm lên sắc ký silicagel tráng sẵn 4.3 Sắc ký lỏng hiệu cao Pha động: acetonitrine:methanol:chloroform = 55:23:22 (v/v/v) Tốc độ dòng 0,85 ml/phút, thời gian chạy 20 phút Nhiệt độ 300C, pH 2-8 Pha tĩnh: cột silical gep C18, máy HPLC-10Av, Shimazu 4.4 Sắc ký cột lọc gel Cột lọc gel Pharmacia Biotech chiều dài 40 cm, đường kính 1.5 cm Pha tĩnh hạt silicagel (Merck) có kích thước 0.063 x 0.2 mm Pha động hệ dung môi rửa giải ether dầu hoả : acetone pha theo tỷ lệ tương ứng 90:10 Nhiệt độ: 300C Cân 20 g silicagel ngâm hệ dung môi rửa giải 24 giờ, sử dụng để nhồi cột Mẫu chứa carotenoid đưa lên cột chuẩn bị sau: cân gr mẫu thực vật, hoà tan với 10 ml ether dầu hoả : acetone (95/5, v/v), để lắng, sau lọc bỏ cặn thu phần dịch phía khoảng ml Tốc độ dòng chạy bơm nhu động 20 ml/giờ, thu phân đoạn 2ml chất cột đẩy hết Các phân đoạn đo mật độ quang phổ với bước sóng hấp phụ cực đại tương ứng với chất Các phân đoạn có độ hấp phụ quang học giống nhau, giống với chất chuẩn gộp lại thu dịch chứa carotenoid tinh Dung dịch đem bốc cách thủy để thu carotenoid dạng tinh khiết, khơ, có màu đặc trưng 4.5 Ngâm chiết Lượng 10gr bột khô mẫu thực vật chứa carotenoid trộn với 100ml dung môi ether dầu hỏa (acetone), ngâm bình kín, tối màu, qua đêm (2448h) Dung dịch ngâm lọc qua phễu có giấy lọc để thu dịch trong, đem cô hệ thống cô quay thu hồi dung môi để thu cao chiết 4.6 Phương pháp ly trích carotenoid Ly trích (chiết) phương pháp dùng dung môi (đơn hay hỗn hợp) để tách lấy chất hay nhóm chất từ hỗn hợp cần nghiên cứu Trường hợp thường gặp chiết hoạt chất từ dung dịch nước vào dung mơi hữu 15 Dung mơi có tỷ trọng nhỏ lớp như: eter, benzene, hyđrocacbua,… dung mơi có tỷ trọng lớp lớp như: chloroform, tetracloriccacbon, dicloetan,… trộn lẫn pha nước dung môi hữu với pha khuếch tán sang pha pha nước pha dung môi hữu Chúng ta dùng dung mơi hexane (hoặc hexane/acetone) để ly trích sắc tố carotenoid Cách tiến hành:  Nguyên liệu khử nước bình trích ly 500 ml  Thêm vào ba lần thể tích dung dịch trích ly (hexane/acetone 1:1(v/v) hexane) sau trộn vòng 15 phút “máy trộn trục chống nổ” để huyền phù dung dịch 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 chất ly vào bã vừa lọc, tiến hành lọc quan sát không thấy rõ màu phần dịch chiết  Phần dịch chiết cô đặc khoảng 40ml Thiết bị bốc quay kèm máy bơm chân không nhiệt độ ≤ 55°C  Thêm vào 3ml dung dịch xà phòng hóa khuấy khoảng 45 phút 56°C  Chuyển phần dịch chiết xà phòng hóa sang phễu chiết 125ml thêm vào lượng dung dich khử muối thể tích dịch chiết  Phần đáy lại rửa nước để lấy cách tối đa dịch chiết  Thêm vào g Na2SO4 sau tiến hành lọc giấy lọc whatman cất giữ phần dịch lọc 4.7 Chiết suất carotenoid từ trầu 16 Nguyên liệu : Trầu gọi trầu khơng có tên khoa học Piper betle L, thuộc họ hồ tiêu (Piperaceae) trồng rải rác để thu hoạch Phương pháp: Lá trầu tươi đem chưng cất theo nước tách tinh dầu Bã đen xà phòng hóa với dung dịch NaOH cồn Trích carotenoid dịch cồn ete dầu Dịch ete dầu đem tinh chế cách rửa với hỗn hợp CH3OH 85% bão hòa KOH, rửa nước, rửa CH3OH 80% Cô cạn dịch ete dầu sản phẩm tinh thể carotenoid hình kim màu vàng Các yếu tố ảnh hưởng đến trình tách chiết carotenoid khảo sát là: thời gian, lượng kiềm, thể tích cồn sử dụng để xà phòng hóa bột lá, lượng ete dầu để trích carotenoid Bằng cách đo độ hấp thu A dịch ete λ = 475nm A lớn lượng carotenoid trích nhiều Quy trình thực nghiệm: 17 Thuyết minh qui trình: Cân 200g trầu xay nhuyễn Ngâm 500ml dung dịch NaCl 10% khoảng ½ giờ.Tiến hành chưng cất theo nước có hồi lưu Tách tinh dầu Lọc hỗn hợp Phần bã đem xà phòng hóa dung dịch NaOH /cồn (15g NaOH, 500ml cồn 2giờ 50oC) Lọc hỗn hợp Dịch cồn thu đem cạn khoảng 50% thể tích áp suất thấp Tách chiết carotenoid với ete dầu hỏa (nhiệt độ sôi 45 – 65oC) khoảng lần, lần 200ml có khuấy trộn khoảng 30 phút nhiệt độ thường Thêm nước vào hỗn hợp để phân lớp rõ Tách dịch ete dầu , rửa kiềm Rửa dịch ete hỗn hợp CH3OH 85% bão hòa KOH rửa nước rửa lần với CH3OH 80% Các lần rửa cần khuấy trộn, để lắng tách lớp rõ Dịch ete qua tinh chế cô cạn chân khơng Chất rắn thu hòa tan ete etylic để bốc dung môi tự nhiên có tinh thể hình kim tạo thành 18 4.8 Chiết suất carotenoid từ cà chua Chuẩn bị nguyên liệu: Nên chiết suất carotenoid từ nguyên liệu tươi Đồng mẫu chiết: phương pháp nghiền kết hợp với giã Các dung môi hệ dung môi thường sử dụng là: acetone, acetone : nhexane (4:6), n-hexane : isopropanol (3:2), người ta thường dùng n-hexane diethyl ether làm dung môi đẻ tách chiết carotenoid từ cà chua Có thể bổ sung MgCO3 tác nhân trung hòa khác để trung hòa acid hữu có mẫu để tránh phân hủy đồng phân hóa Lọc dịnh chiết phễu lọc thủy tinh dùng phễu Buchner Tiến hành tách nước dung môi khỏi dịch chiết cách bổ sung ete dầu hỏa, dietyl ete, diclorometan hỗn hợp chúng Xà phòng hóa KOH, có bổ sung chất chống oxy hóa BHT, để loại chlorophyl chất béo khác, thu carotenoid tổng Để tách carotenoid tinh khiết người ta thường sử dụng phương pháp sắc ký cột, HPLC điều chế 19 4.9 Sản xuất carotenoid theo trình chuyển gen E.coli  Escherichia coli vật chủ thể chức biểu gen gen sinh tổng hợp carotene để phân tích chức enzyme tương ứng Thêm vào đó, vi khuẩn biểu gen khác lồi enzym sinh tổng hợp carotene riêng biệt giống protein chức cho lọc truyền lại đặc tính sinh hóa chúng Escherichia coli vật chủ thuận tiện việc sản xuất carotenoid từ vi sinh vật khác loại Nhờ sinh sơi nhanh chóng dễ dàng với số lượng đáng kểmột plasmid mang gen cần thiết để thu carotenoid trung gian định mang gen khác để thay đổi hệ thống cấu trúc Có thể nói E coli làm tăng linh hoạt để xây dựng đường sinh tổng hợp carotenoid mong muốn Một số plasmid khác biểu gen định nhằm tăng cường khả trao đổi chất E coli để cung cấp tiền chất carotenoid  Phần lớn vi khuẩn, bao gồm E coli, hình thành pyrophosphates prenyl, mà tiền thân carotenoids, hình thành thơng qua chuỗi phản ứng khác với chu trình mevalonate (đường trao đổi chất sinh vật nhân chuẩn vài lồi vi khuẩn) Nó gọi chu trình 1deoxyxylulose-5-phosphate, sản phẩm trung gian đầu tiên, chu trình 2-C-methyl-D-Erythritol-4-phosphate, sản phẩm chuyển đổi thành prenyl pyrophosphate  Sản phẩm điểm phân nhánh để tạo thành isopentenyl pyrophosphate(IPP) pyrophosphate dimethylallyl (DMAPP) đường riêng biệt Sự cung cấp tiền thân gen sinh caroten tăng lên E coli biểu gen enzyme giới hạn chu trình deoxyxylulose-5-phosphate phản ứng Pyrophosphates prenyl gen sinh carotene cung cấp biến đổi enzyme 20 1-deoxy-D-xylulose-5-phosphate synthase, 1-deoxy-D-xylulose-5-phosphate reductoisomerase IPP isomerase mã hóa gen promoter mạnh Vì geranylgeranyl pyrophosphate chất trực tiếp để hình thành carotenoid trình mức độ tương đối thấp E coli, mức độ biểu gen cao enzyme synthase pyrophosphate geranyl quan trọng gen sinh tổng hợp carotene Một lối hẹp cho việc sinh tổng hợp chất carotenoid E coli giải biểu gen enzyme synthase phosphoenolpyruvate mã hóa (một enzyme phân hủy pyruvat) Bằng biểu gen tổ hợp gen khác nêu trên, cho sản lượng carotenoid cuối 1,5 mg / g trọng lượng khơ đạt Kết - Escherichia coli vi sinh vật đưa vào trình sinh tổng hợp carotenoid Các tế bào sinh caroten thu tổ hợp gen từ lồi Erwinia phân tích chức Sự biểu gen riêng rẽ dẫn đến tích lũy sản phẩm cuối zeaxanthin diglucoside sản phẩm trung gian phytoene, lycopene, _-carotene, and zeaxanthin Những carotenoid khác hình thành từ cách tổ hợp gen vi sinh vật khác Dựa vào cấu trúc lượng carotenoid tạo thành thấy đựơc thay đổi rõ sắc tố E.coli từ màu vàng đến màu cam màu đỏ - Các gen dùng để sản xuất carotenoid E.coli khơng có vi khuẩn mà có nấm, tảo thực vật bậc cao Ban đầu ba enzyme mã hóa gen vi khuẩn (crtE, crtB, and crtI) xúc tác hình thành lycopene Sau đó, enzyme monocyclase từ nấm Al-2 thay thế, hình thành _- carotene Trong phân tử này, enzyme hydroxylase từ thực vật (Bhy) làm xuất nhóm 3-hydroxy.Do chức tất enzym vi sinh vật khác E.coli, hình thành nên sản phẩm cuối 3-hydroxy-carotene Sự tổng hợp carotenoid lạ trình chuyển gen từ sinh vật khác hoạt động dựa chất đặc trưng enzyme, enzyme khơng cần phải nhận tồn phân tử chất, mà cần nhận khu vực phân tử chất phù hợp cho việc chuyển đổi Phương pháp tổ hợp gen sản xuất đựơc carotenoid cách hoàn toàn ỨNG DỤNG CỦA CHẤT MÀU CAROTENOID - Ngoài nguốn carotenoid từ thực phẩm, hoa quả; nha khoa học, khuyên dùng sản phẩm bổ sung (Thực phẩm chức năng, ) số trường hợp thiếu hụt 21 - Từ khả chống oxy hóa lutein β-caotene, lycopene nhà nghiên cứu tọ sô sản phẩm chức với mục đích đưa sản phẩm có tác dung bổ sung dinh dưỡng cho mắt, bảo vệ mắt khỏi tia UV ánh sáng mặt trời, tăng cường hoạt động điểm vàng Đây hướng thu hút nhiều quan tâm nhà nghiên cứu giới, đặt biệt Việt Nam, nước phát triển với tài nguyên dồi - Tổ chức Food Additives and Contaminants Committee (FACC) chấp nhận cho sử dụng chất màu vào thực phẩm,kèm theo danh mục chất màu sử dụng - Các loại carotenoid ly trích chứa carotenoid sử dụng để làm chất tạo màu cho sản phẩm Carotenoid có nhiều ứng dụng lĩnh vực dược phẩm, trị liệu 5.1.Tạo màu cho sản phẩm: Bằng cách gián tiếp trực tiếp - Gián tiếp: Carotenioid nguyên liệu hay ly trích trộn với thức ăn gia súc làm đậm thêm màu vàng, đỏ lông, da, trứng, thịt gia súc, gia cầm Ví dụ: lúc trước người ta trộn cỏ linh lăng bắp có chứa zeaxanthin lutein vào thức ăn gà lòng đỏ trứng đậm Sau người ta cho 22 chất màu chiết chất màu tổng hợp vào thức ăn súc vật mang lại hiệu cao hơn, quy trình đơn giản - Trực tiếp: Nếu bổ sung gián tiếp không mang lại lợi ích nhiều kinh tế, lợi nhuận tính đồng sản phẩm, nên người ta tiềm biện pháp bổ sung trực tiếp Người ta tạo dạng bột màu sấy phun, phân tán tốt nước nóng lạnh, bền màu Canthaxthin dạng bột sấy kho giữ khoảng 93100% cường độ màu năm Các dạng thương phẩm thông dụng dạng nhũ tương (beta – carotene), dạng bột tang nước (beta – carotene canthaxanthin) 5.2 Dùng làm thực phẩm: - Các carotenoid có vòng beta – ionone đầu phân tử chuyển hóa thành Vitamin A nên gọi Provitamin A Beta – carotene có hoạt tính Provitamin A cao có nhóm beta – ionone đầu Trong 600 loại carotenoid có khoảng 38 loại có hoạt tính vitamin Khi bổ sung chúng vào thể, chúng tích lũy tế bào gan, cần thiết chúng chuyển hóa thành Vitamin A (C20) - Vitamin A giữ vai trò quan trọng thể người Nó bảo vệ biểu bì mơ, tham gia tạo rhodopsin trì tính nhạy ánh sáng mắt, vận chuyển oxy nhờ hệ nối đôi liên hợp, tham gia trao đổi protein, glucid, lipid, muối khống… Ngồi tác dụng cung cấp Provitamin A, bổ sung loại carotenoid (lycopene, beta – carotene, astaxanthin, phyotene, phyoteofluence) vào thức ăn có tác dụng ức chế tăng sinh tế bào ung thư vú nội mạc tử cung Cơ chế chống tác nhân gây ung thư chống oxy hóa hợp chất caotenoid Beta – carotene dùng để trị liệu làm giảm biến chứng bệnh nhạy với ánh sáng Tác dụng chống oxy hóa beta – carotene bảo vệ da, giảm đau đớn Chất màu carotenoid sử dụng dược phẩm đơn giản giản để tạo màu cho loại thuốc viên nén, nhộng, thuốc nước… 23 Dùng để sản xuất chế phẩm làm giảm nồng độ LDL toàn phần, giảm kích thước mảng lắng đọng cholesterol độ dày thành mạch máu; cải thiện bệnh lý tim mạch Tia cực tím ánh nắng mặt trời tạo nhiều gốc tự gây tổn hại tế bào da Các vitamin dưỡng chất có khả chống oxy hóa thường tập trung nhiều da, β – Caroten , vitamin E C Sử dụng chế phẩm β – Caroten làm tăng đáng kể nguồn dự trữ β – Caroten da, giúp bảo vệ da Chế phẩm β – Caroten làm tăng hoạt động tế bào tiêu diệt tự nhiên, thúc đẩy hoạt động tế bào hệ miễn dịch 24 KẾT LUẬN Qua đề tài chúng em hiểu rõ thêm chất màu carotenoid có vai trò quan trọng thực phẩm Cũng bữa ăn ngày nhờ có chất màu góp phần tạo nên màu sắc sặc sỡ, bách mắt cho người dùng cảm thấy ngon miệng hơn, làm tăng giá trị cảm quan thực phẩm Qua đó, nhận biết nguồn gốc tự nhiên chất màu nào, đươc lấy từ tự nhiên không gây hại đến sức khỏe, giúp chọn lựa chất màu thu hồi từ tự nhiên làm thực phẩm trở nên ngon Và ứng dụng chất màu nói chung, carotenoid nói riêng góp phần cho ngành cơng nghệ thực phẩm ngày phong phú đặc sắc Tuy nhiên, sử dung liều lượng không quy định gây ngộ độc bệnh gan, suy thận, rối loạn chuyển hóa, uung thư… Như vậy, chất màu, việc làm tăng cảm quan thực phẩm ngun nhân vấn đề sức khỏe nghiêm trọng Vì cần sử dụng liều lượng cho phép chon lựa chất có sẵn tự nhiên cách hợp lí để sử dụng an tồn cho sức khỏe 25 TÀI LIỆU THAM KHẢO Hóa sinh cơng nghiệp, Lê Ngọc Tú Hóa học cơng nghệ thực phẩm, Lê Văn Nhương Phụ gia thực phẩm Đàm Sao Mai, Nguyễn Thị Hoàng Yến, Bùi Đặng Khuê PGS.TS Nguyễn Duy Thịnh (2004), "Các chất phụ gia dùng sản xuất thực phẩm" Đại học Bách Khoa Hà Nội Nelis, H.J., A.P de Leenheer Microbial sources of carotenoid pigments used in foods and feeds J Appl Bacteriol 70:181–191, 1991 Goodwin, T.W The Biochemistry of the Carotenoids: Vol I Plants, 2nd ed London:Chapman and Hall, 1980 Tách tinh dầu carotenoid từ trầu - Đại học Bách Khoa, Tp Hồ Chí Minh Thưviện Khoahoc.com, Caroten 26 ... xanh vàng, chất màu vô cơ…được chiết suất từ nhiều nguồn gốc khác từ thực vật, vi sinh vật Trong chất màu carotenoid có nguồn gốc, chiết suất từ thực vật vi sinh vật chất có màu da cam, màu vàng... carotenoid từ thực vật vi sinh vật, nguồn gốc, đặc tính chiết suất II PHẦN NỘI DUNG GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CAROTENOID 1.1 Khái niệm Carotenoids nhóm chất màu hòa tan chất béo làm cho rau có màu da cam, màu. .. Một số carotenoid tiêu biểu NGUỒN GỐC CỦA CAROTENOID 2.1 Từ thực vật 10 2.2 Từ vi sinh vật 10 ĐẶC TÍNH, TÍNH CHẤT CỦA CAROTENOID 11 3.1 Tính chất vật lý