Sản xuất chất màu từ phế liệu rau quả

Chất màu từ phế liệu rau trái GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt I Giới thiệu chung: Màu sắc mang lại nét đẹp cho đời sống tinh thần người Thiên nhiên tự tạo cho mn sắc màu rực rỡ việc thưởng thức sắc màu đem lại nguồn cảm hứng vô tận Từ lâu, người quan tâm đến việc đem sắc màu thiên nhiên vào nguồn thực phẩm để làm cho chúng thêm hấp dẫn Ngày nay, màu sắc tiêu quan trọng định chất lượng sản phẩm thực phẩm Trong tiêu để đánh giá chất lượng cảm quan thực phẩm, màu sắc chiếm vai trò quan trọng Tuy khơng có giá trị mặt dinh dưỡng lại góp phần làm tăng cảm giác ngon miệng Từ năm 1956, màu tổng hợp đời, chúng chiếm ưu nhờ chủ động sản xuất với số lượng lớn, màu sắc đa dạng, tươi đẹp, bền rẻ Tuy nhiên, vòng 20 năm trở lại đây, y học ghi nhận khơng có loại chất màu tổng hợp an toàn tuyệt đối cho sức khỏe người Chúng tác động lên hệ miễn dịch, hệ thần kinh gây dị ứng, tiêu chảy nhất với trẻ em Ngồi ra, chất màu cịn có khả tích tụ lại thể gây ung thư, suy thận ảnh hưởng lên bào thai Chính quốc gia hạn chế việc dùng màu tổng hợp đưa danh mục chất màu tổng hợp phép sử dụng Do vậy, người ta quan tâm nghiên cứu chất màu thiên nhiên để đưa vào thực phẩm, chủ yếu chất màu trích từ thực vật chúng khơng ảnh hưởng xấu cho sức khỏe Nước ta nằm vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa nên loại thực phẩm phát triển phong phú đa dạng, có loại thực vật có nhiều màu sắc đẹp, trích ly để đưa vào sản phẩm thực phẩm Đây thuận lợi lớn cho nhà nghiên cứu nước Thế thực tế nước ta đa số chất màu dùng ngành thực phẩm phải nhập từ nước luợng màu sản xuất nước ít, khơng đủ cung cấp cho nhu cầu sử dụng Vài năm gần đây, việc nghiên cứu sản xuất chất màu tự nhiên từ nguồn nguyên liệu sẵn có nước sim, củ nghệ, củ dền, cẩm… quan tâm nghiên cứu nhiều đạt số kết bước đầu đáng ghi nhận Tuy nhiên, việc tiêu thụ cịn gặp khó khăn, hạn chế giá thành cao so với chất màu tổng hợp Trong tình vậy, việc đầu tư nghiên cứu để giúp tối ưu đa dạng hóa trình sản xuất màu thực phẩm từ nguồn nguyên liệu tự nhiên sẵn có nước điều cấp thiết Màu tự nhiên : Trong tự nhiên có nguyên liệu cho nhiều sắc màu phong phú đa dạng màu diệp lục tố chlorophyll dứa, bồ ngót , gừng, màu vàng curcumin nghệ, màu hồng tím cẩm , màu đỏ cam gấc… Ưu điểm màu tự nhiên an tồn cho người sử dụng chúng có nguồn gốc sinh học Ở khía cạnh điều khơng phải hồn tồn Thật vậy, người ta phải tiến hành nghiên cứu liều lượng sử dụng an toàn màu tự nhiên cho người tiêu dùng Chẳng hạn liều dùng tối đa nghệ 0,5 mg/kg thể trọng người/ngày Phức hợp chlorophyll - đồng 0,15mg/kg thể trọng người/ngày Ngoài vấn đề không chất màu thu từ nguồn gốc nào, có cấu trúc hóa học mà cịn hóa chất sử dụng để tách chất màu chất , có hại người hay khơng? Các q trình thu nhận tinh chế chất màu có tồn xuất lượng chất gây hại hay Chất màu từ phế liệu rau trái GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt không Đây vấn đề cần lưu ý tiến hành phương pháp thu nhận chất màu tự nhiên Màu rau phụ thuộc vào hợp chất chứa màu Các chất màu chia bốn nhóm  Chlorophylls: diệp lục hay chất màu xanh  Carotenoids: có lục lạp, cho rau màu vàng, cam màu đỏ  Flavonoids: có khơng bào, có màu đỏ , xanh, vàng  Betalains: có không bào, tạo sắc tố vàng đỏ Các sắc tố tạo màu chiếm ưu rau trái CÁC SẮC TỐ CHÍNH TRONG RAU TRÁI MÀU ĐỎ SẮC TỐ RAU TRÁI Anthocyanins Dâu, Raspberry, Cherry, Cranberry, Lựu, Táo, Nho đỏ Lycopene Betacyanins CAM XANH/TÍM VÀNG XANH LÁ CÂY ĐEN Cà chua, Bưởi đỏ, Dưa hấu Củ cải đường Beta-carotene Cà rốt, Xồi, Mơ, Cantelope, Bí đỏ, Khoai tây Betacryptoxanthin Cam, Quýt Anthocyanins Blueberry, Mận, Cà, Nho xanh Lutein, Zeaxantin Bắp, Bơ Curcumin Chlorophyll Củ nghệ Bông cải xanh, Cải xoăn, Rau bina, Cải bắp, Măng tây, Trà xanh Thearubigens Trà đen Anthocyanins Blackberry Ngày nay, chất màu tự nhiên sử dụng rộng rãi trình chế biến thực phẩm nước giải khát bên cạnh chất màu tổng hợp Năm chất màu tự nhiên sử dụng rộng rãi sản phẩm thực phẩm là: Annatto, Anthocyanin, Beetroot, Turmeric, Carmine Trong màu Anthocyanin biết đến nhiều II Nguồn ngun liệu: Nhóm thực phẩm giàu Carotenoid: Chất màu từ phế liệu rau trái GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt a) Dưa hấu: Dưa hấu loại trái có hàm lượng lycopene nhiều loại rau trái khác Nó sắc tố có loại có màu đỏ cà chua, dưa hấu bưởi tía Lycopene chất có khả chống oxi hoá mạnh ngăn ngừa bệnh Nó có tác dụng loại bỏ gốc tự gây hại cho tế bào lành Trước cà chua sử dụng việc nghiên cứu lycopene gần người ta khám phá dưa hấu có nhiều lycopene Nguồn nguyên liệu giàu lycopene dưa hấu, cà chua, bưởi đỏ ổi Hình 1: Các loại dưa hấu Dưa hấu có thịt đỏ chứa khoảng 6300-6800 g lycopene/100g thịt Dưa hấu có ruột vàng chứa 370-420 g lycopene/100g thịt Hàm lượng lycopene tập trung cao vào thời điểm ngày trước chín ngày sau chín Trong sản xuất nhỏ, dưa hấu cắt hàm lượng lycopen giảm 10% sau 7-10 ngày trữ 2oC b) Cà chua: Trong cà chua thường có sắc tố thuộc nhóm carotenoid carotene, lycopene, xantophyll Ở xanh có Chất màu từ phế liệu rau trái GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt chlorophyll Tùy theo mức độ chín mà sắc tố tăng dần nên màu trở nên đậm hơn: Thành phần sắc tố cà chua Sắc tố cà chua Lycopene Carotene Xantophyll Còn xanh 0.11 0.16 0.02 Nửa chín 0.84 0.43 0.05 Chín 7.85 0.73 0.06 c) Ổi: Trong số ổi ruột hồng, màu hồng có mặt lycopene ( C40H50), sắc tố thuộc nhóm carotenoid d) Xoài: Thành    phần tạo màu cho xoài chín carotenoid: carotenoid : 50,6% phytofluence : 11,7% phytoene : 6,3% Chất màu từ phế liệu rau trái GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt  auroxanthin : 11,4%  cis – violanthin : 7,1%  carotenoid khác Một số loại xoài có màu đỏ có anthocyanin, peonidin – – galactoside Xoài chứa tiền vitamin A đáng kể: 12.5mg carotenoid/100g thịt Cis --carotene có xoài chín,  - carotene có tất giai đoạn chín xoài Thành phần xanthophyll có xoài chưa chín mutatoxanthin (9.44%) Thành phần cryptoxanthin giảm dần trình chín, lượng zeaxanthin có đáng kể xoài chín phần chín hoaøn toaøn Epoxy carotenoid : 5,6 – monoepoxy - -caroten, mutatochrome, cis – violaxanthin, luteoxanthin, auroxanthin có tất giai đoạn chín Trong trình chín, carotenoid tăng lên nhiều Tăng đến cực đại xoài bảo quản nhiệt độ thường, khoảng 16mg/100g thịt Nếu giữ 200C 16 23 ngày sau để chín nhiệt độ thường carotenoid 22 53% Sự tạo thành carotenoid trình chín bị ức chế nhiều bảo quản liên tục nhiệt độ thấp, thường 7; 15 200C lượng carotenoid 30; 34 51% so với chín nhiệt độ thường Bảo quản 25 0C ảnh hưởng đến tạo hương cho e) Cà rốt: Cà rốt không thiết phải có màu cam, cà rốt có nhiều màu khác có nhiều nhóm màu khác Chất màu từ phế liệu rau trái GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt  Phía bên trái: cà rốt có màu cam truyền thống Màu hàm lượng -carotene chủ yếu phần -carotene  Phía bên trái: cà rốt màu vàng, chứa nhiều xanthophyll  Phía cuối bên trái: cà rốt đỏ, chủ yếu hàm lượng lycopene, &-carotene  Phía bên phải: cà rốt tím màu anthocyanins  Phía bên phải: cà rốt trắng, chất tạo màu Nhóm nguyên liệu giàu Flavonoid: a) Dâu tây: Chất màu chủ yếu có dâu tây anthocyannin:  Cyanindin  Pelargonidin Chất màu từ phế liệu rau trái GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt b) Nho: Quả nho gồm vỏ mọng 5-12%, thịt 80-95%, hạt chiếm 0-4% khối lượng Vỏ nho có chất chát, chất màu, chất thơm Ngoài có protein, chất khoáng, canxi oxalat, chất sáp, tartrat Chất màu hoà tan nước nho ép Hạt nho có acid, nhựa dầu hoà tan c) Việt quaát: Đến nay, bã ép việt quất, sản phẩm phế thải q trình trích ly nước ép trái việt quất, xem nguồn cung cấp màu đỏ, vị đắng chát làm khả sử dụng bị hạn chế đến mức thấp Do đó, người ta dùng phương pháp trao đổi ion để tách hợp chất màu từ dịch ép việt quất, nhựa trao đổi ion Những đề tài khác đưa dùng methanol acid hóa ethanol dung mơi tách tốt nước Chất màu chủ yếu việt quất là:  Delphinidin  Malvidin  Petunidin Chất màu từ phế liệu rau trái GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt Nhóm nguyên liệu giàu Chlorophyll: Chủ yếu từ loại rau xanh như: cải xanh, cải xoăn, rau bina, cải bắp, măng tây, trà xanh… Nhóm nguyên liệu khác: a) Củ nghệ: Chất màu chủ yếu củ nghệ curcumin b) Củ cải đỏ (Beetroot): Chất màu chủ yếu củ cải đỏ betanin vulgaxanthin III Quy trình sản xuất: Từ nguyên liệu giàu Carotenoid: Chất màu từ phế liệu rau trái GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt a) Từ bã cà chua:  Sơ đồ quy trình cơng nghệ: Bã cà chua Tách hạt 90-980,2h Dầu thực vật Dung mơi Trích ly Bã Lọc 550-560mmHg Dung mơi Bã Trích ly Trích ly Cơ đặc chân khơng Lọc 30-40 phút Trộn trì Màu licopen  Cách thực hiện: e ly có chứa chất màu licopene (đồng phân Một phần thịt cà chua phân β- carotene), có cơng thức C40H56, chất tạo màu đỏ cà chua Ở dạng tinh khiết, licopene chất màu đỏ, có cấu trúc tinh thể lăng trụ hình kim dài Hàm lượng licopene cà chua dao động từ 1,3-13,2 mg% Chất màu từ phế liệu rau trái GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt Ở nhà máy liên hợp sản xuất vitamin vùng Cratnođa (Voronen cộng sự) sản xuất thịt cà chua thu sau ép ly tâm chất màu thực phẩm lý hiệu KMT, dùng vào sản xuất magarine thay cho carotene Người ta chiết sắc tố từ thịt cách hịa tan dầu thực vật Để khai thác chất màu thực phẩm, người ta cho thịt vào chai thủy tinh dung tích khoảng lit đem trùng nồi hấp cho vào thùng gỗ có cho thêm 10% NaCl 0,5% natri benzoat Mitxen phần lỏng có hịa tan chất màu từ thiết bị trích ly vào thùng chứa quay thiết bị trích ly để gia nhiệt đến 90-95 0C Người ta cho thêm thịt vào thiết bị trích ly làm bốc nhiệt độ tăng dần đến 95-98 0C độ chân khơng 550-560 mmHg Q trình chuẩn bị, tức giai đoạn việc hòa tan sắc tố, thường kéo dài 25-30 phút, giai đoạn thứ hai xảy với điều kiện giống kéo dài 85-90 phút Sau kết thúc trích ly, dung dịch dầu chuyển bơm ly tâm lọc máy ép lọc khung đến thu thành phẩm Bã lại máy ép lọc thổi khơng khí nén đến không thấy mitxen chảy Người ta cho bã vào thiết bị trích ly để trích ly sắc tố dung mơi dạng mitxen lỗng lấy từ thiết bị trích ly sang Việc trích ly lần hai tiến hành tương tự vài Huyền phù tạo ra, lọc lần hai máy lọc ép Bã lại máy lọc ép sau thổi khơng khí cho chảy thiết bị trích ly 3, cịn mitxen lần hai cho chảy thùng chứa làm dung môi để tiến hành trích ly lần đầu Sau trích ly lần thứ ba thu mitxen thứ ba dùng để trích ly lần hai Cặn máy ép lọc đem tách hết dầu chuyển thành phế liệu Chất màu thành phẩm chứa licopene ( mitxen sau lần trích ly đầu) lọc nguội lần thứ hai máy lọc ép chuyển thùng trộn, trộn 30-40 phút để thu sản phẩm màu đồng đều, tức màu da cam thẫm, sau đóng gói vào thùng kín  Mục đích cơng nghệ:  Tách hạt: - Loại bỏ hợp chất polyphenol dễ bị oxy hóa, ảnh hưởng đến q trình trích ly bảo quản - Tăng hiệu suất trình lọc  Trích ly: - Tách carotenoid phế liệu cà chua vào dung mơi hịa tan (dầu thực vật)  Lọc: - Tách bã rắn không tan khỏi dung mơi hịa tan  Cơ đặc chân khơng: - Tăng hàm lượng chất khô sản phẩm - Thực áp suất chân không để giảm nhiệt độ cô đặc, tránh làm biến đổi chất màu  Trộn trì: - Đồng màu sản phẩm, tăng giá trị sử dụng b) Bã cà rốt:  Sơ đồ quy trình cơng nghệ: 10 Chất màu từ phế liệu rau trái GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt b) Bã việt quất:  Sơ đồ quy trình cơng nghệ: Bã việt quất Trộn Nghiền Trích ly Ly tâm Lọc tinh Thẩm thấu ngược Cô đặc chân không Sấy phun Dạng lỏng Dạng bột 16 Chất màu từ phế liệu rau trái GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt  Cách thực hiện: Quy trình nâng cao suất trích ly chất màu việt quất hạn chế tối thiểu chất chát vị đắng Bã ép việt quất, tốt trữ kho đông lạnh -18 0C, sẵn sàng để dùng Bã ép đông lạnh nguyên liệu lý tưởng cho quy trình này, nhiên không thiết phải sử dụng bã ép đông lạnh, mà trữ lạnh, 27 0C, trước sử dụng, để ức chế phát triển vi sinh vật Bã ép việt quất tốt chứa phần nhỏ vỏ trấu gạo để hỗ trợ trình ép lọc, vỏ bắp vỏ lúa mì tẩy trắng, hay giấy sạch, vỏ khơng chứa tinh bột, hay mảnh vỏ sị thay cho vỏ trấu Thông thường vỏ trấu mảnh vỏ sử dụng lượng vừa đủ để gộp bã ép sử dụng hàm lượng nhỏ (khối lượng khô) bã ép, tiêu biểu khoảng 15% đến 45% , tốt 25% đến 35% Quá trình nghiền quy cách bã ép việt quất, nghiền khơng có lượng nước thêm vào đáng kể, phần rắn bã ép việt quất vỏ trấu mảnh vỏ hợp giảm kích thước để hỗ trợ trình trích ly lỏng bã rắn việt quất, vỏ trấu thứ tương đương để lại nguyên vẹn để hỗ trợ trình tách xa sau trình lọc dịch chiết từ phần dư bã ép thải Phát minh khơng địi hỏi sử dụng chất hịa tan, acid hay bases q trình trích ly, làm giảm giá thành, có khả đưa quy trình trực tiếp thiết bị trích ly nước ép thời Sau nghiền bã ép, tốt phối trộn với chất trợ lọc, trích ly nước, với khối lượng chất trợ lọc thêm vào bã ép 4:1 đến 15:1 nhiệt độ 20 oC– 70oC, tốt khoảng 45 – 600C, tốt khoảng 550C, khoảng thời gian từ – 60 phút tùy thuộc vào trạng thái q trình trích ly Q trình trích ly sử dụng nước nóng Tuy nhiên dùng dung mơi khác ethanol acid hóa, acid, nước chứa SO2 Sự trích ly kiểm sốt máy trộn 30 gallon Vì kích thước nồi, q trình trích ly gồm mẻ, chứa hỗn hợp 8:1 nước/ bã ép Mỗi mẻ khuấy trộn 10’ trước phân tách Sau hòa trộn mẻ, dịch chiết tách qua thiết bị ly tâm, dịch sệt chất rắn thêm vào bã ép nén đầy vào túi lọc tốc độ chảy nước lọc chậm đáng kể Tổng cộng khoảng 81 gallon (675 pound) dịch chiết màu thu từ mẻ chứa trống 50 gallon giữ qua đêm kho lạnh nhiệt độ khoảng 0C để tránh hư hỏng Dịch chiết chứa 0.48% chất rắn Màng siêu lọc sử dụng để tách bã rắn thành phần chất keo cao phân tử, thành phần protopectin từ rượu liquor sau sản phẩm siêu lọc đưa trực tiếp vào bồn cung cấp cho giai đoạn cuối quy trình q trình thẩm thấu ngược Các lỗ membrane màng membrane siêu lọc có kích thước từ 0.5 đến 3.0 micron Ở kích thước lỗ lớn micron, vài pectin qua màng membrane Ở kích thước lỗ thấp, vị dụ nhỏ 0.5 micron, màu bị phần Nhiệt độ dịch chiết qua màng siêu lọc khoảng 20 0C – 60 0C, tốt 500C Áp lực đầu vào dịch chiết qua màng membrane khoảng – bars, áp lực đầu từ – bars Những phần thấm qua màng siêu lọc chịu thẩm thấu ngược Màng membrane để thẩm thấu ngược bao gồm hỗn hợp polyamide, polyether, polyether 17 Chất màu từ phế liệu rau trái GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt urea, polyamide hay không dạng hỗn hợp cellulose cellulose tái sinh, poly sulfone, hỗn hợp membrane tốt Filmtech F.T 30 ( kiểu polyamide hỗn hợp có loại nồng độ muối 99.2%) Trong q trình thẩm thấu ngược, nhiệt độ dịch chiết khoảng 25 đến 60 0C tốt khoảng 50 0C, áp suất nạp liệu khoảng rộng từ 300 – 900 psig.Quá trình thẩm thấu ngược giữ lại 10% rắn, đến 25% Phần giữ lại chứa tổng cộng lượng anthocyanin 520 mg/ l Sản phẩm đặc từ q trình thẩm thấu ngược, cịn đặc sấy tùy thuộc điều kiện sử dụng mong muốn trình bày mẫu Sản phẩm lỏng dịch chiết nhớt, chứa lượng cô đặc nhỏ cacbohydrate cao phân tử pectin, protein polyphenolic Sản phẩm khử đắng phần có khả cung cấp dung dịch màu đỏ, không sủi bọt Tuy nhiên, dịch chiết chứa đựng tất thành phần hữu có lợi tìm thấy nước ép việt quất acid tự nhiên, đường, amino acid, peptide có khối lượng phân tử thấp, muối anthocyanin  Mục đích cơng nghệ:  Trộn: - Hỗ trợ, làm tăng hiệu suất trình nghiền  Nghiền: - Làm giảm kích thước bã rắn, phá vỡ cấu trúc màng tế bào hỗ trợ cho q trình trích ly  Trích ly: - Tách anthocyanin từ bã việt quất vào dung môi  Ly tâm: - Tách bã rắn cịn sót lại dịch chiết sau q trình trích ly - Tăng hiệu suất q trình lọc  Lọc tinh: - Tăng độ tinh chất màu thành phẩm - Tăng giá trị thương phẩm - Tách số hợp chất không mong muốn (chất chát, chất đắng)  Thẩm thấu ngược: - Tăng độ tinh chất màu thành phẩm - Tăng giá trị thương phẩm - Tách số hợp chất không mong muốn  Cô đặc chân không: - Thực áp suất chân không nhằm tạo nhiệt độ thấp, tránh làm biến đổi chất màu, tăng giá trị sử dụng - Tăng hàm lượng chất khô sản phẩm  Sấy phun: - Tăng thời gian bảo quản - Tạo hình cho sản phẩm - Hồn thiện sản phẩm - Giảm chi phí vận chuyển 18 Chất màu từ phế liệu rau trái GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt Từ nguyên liệu giàu Chlorophyll:  Sơ đồ quy trình cơng nghệ: Lá xanh Xay Trích ly Lọc sơ Ly tâm Lọc tinh Cô đặc chân không Sấy phun Bột màu  Cách thực hiện: Lá băm thái nhỏ (xay), ngâm ướt xanh với khoảng 500g nước cất/ kg xanh Trong nghiên cứu gần đây, phế liệu cần phải thấm ướt trước trộn Việc ngâm ướt bước khác nên thực làm mềm phần phế liệu 19 Chất màu từ phế liệu rau trái GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt rắn làm gia tăng khả trích ly carotenoid Thường nước cất sử dụng Ngoài ra, phế liệu rau trái băm nhỏ trước trộn Việc nhằm gia tăng khả trích ly carotenoid Ví dụ, phế liệu rắn cắt, nghiền trộn Việc chuẩn bị nhằm cung cấp (độ ổn định) cho phế liệu Sau trình chuẩn bị này, phế liệu có đủ hàm lượng nước cho q trình trích ly Sau trích ly, dịch trích lọc sơ đưa vào thiết bị ly tâm tiến hành ly tâm 10’ Thiết bị ly tâm có tốc độ 5000 vịng/phút Dịch chiết lọc tiếp tục với thiết bị lọc tinh (màng membrane…) Sau đem đặc sấy tùy điều kiện sử dụng mong muốn  Mục đích cơng nghệ:  Xay : - Nghiền nhỏ nguyên liệu, chuẩn bị cho q trình trích ly  Trích ly: - Hịa tan trích ly chất màu chlorophyll dung mơi dầu  Lọc sơ bộ: - Tách phần dịch chiết lỏng khỏi bã rắn không tan  Ly tâm: - Do dịch trích cịn nhiều bã mịn nên cần tiến hành ly tâm để bã mịn lắng xuống tạo điều kiện cho việc lọc tinh thực nhanh dễ dàng  Lọc tinh: - Để loại bỏ hoàn toàn cặn bã cịn sót lại dung dịch màu, tăng độ tinh chất màu thành phẩm  Cô đặc chân không: - Thực áp suất chân không nhằm tạo nhiệt độ thấp, tránh làm biến đổi chất màu, tăng giá trị sử dụng - Tăng hàm lượng chất khô sản phẩm  Sấy phun: - Làm cho phần lượng nước dịch màu bay để thu màu dạng bột - Tăng thời gian bảo quản - Tạo hình cho sản phẩm - Giảm chi phí vận chuyển Từ ngun liệu khác: Ngồi ngun liệu từ nhóm màu kể trên, ta ứng dụng quy trình trích ly chất màu hợp chất màu khác, ví dụ: betalain từ beetroot, curcumin từ củ nghệ…Tùy theo chất hòa tan chất màu mà ta sử dụng dung mơi trích ly thích hợp Dung mơi cần đáp ứng yêu cầu sau: 20 Chất màu từ phế liệu rau trái GVHD: Tơn Nữ Minh Nguyệt Phải có tính hịa tan chọn lọc, tức hịa tan tốt chất cần tách mà khơng hịa tan hịa tan chất khác Đây tính chất khơng thể thiếu  Khơng có tác dụng hóa học với cấu tử dung dịch  Nếu trích ly lỏng, yêu cầu khối lượng riêng dung môi khác xa khối lượng riêng dung dịch  Không phá hủy thiết bị  Không bị biến đổi thành phần bảo quản  Không độc thao tác  Không tạo hỗn hợp nổ với khơng khí khó cháy  Rẻ dễ kiếm  Dung mơi phải tách sau q trình trích ly phương pháp đun nóng, chưng cất sấy  Sau tách không để mùi vị lạ, không gây độc cho sản phẩm Các yếu tố ảnh hưởng đến q trình trích ly:  Q trình trích ly trình khuếch tán, chênh lệch nồng độ pha, động lực trình Khi chênh lệch nồng độ lớn, lượng chất trích ly tăng, thời gian trích ly giảm, ta thực cách tăng tỷ lệ dung môi so với nguyên liệu  Với nguyên liệu rắn, cần tăng diện tích tiếp xúc chúng dung mơi Điều thực cách nghiền nhỏ, thái nhỏ băm nhỏ vật liệu Nó cịn làm phá vỡ cấu trúc tế bào, thúc đẩy trình tiếp xúc triệt để dung mơi vật liệu  Tính chất vật liệu ảnh hưởng đến hiệu suất trích ly trích ly dầu độ ẩm nguyên liệu giảm, tốc độ trích ly tăng lên độ ẩm có tác dụng với protein chấg háo nước khác ngăn cản dịch chuyển dung môi thấm sâu vào nguyên liệu, làm chậm trình khuếch tán  Nhiệt độ có tác dụng tăng tốc độ khuếch tán giảm độ nhớt, phần tử chất hòa tan chuyển động dễ dàng khuếch tán giửa phân tử dung môi, nhiên nhiệt độ yếu tố có giới hạn, nhiệt độ q cao xảy phản ứng khơng cần thiết gây khó khăn cho quy trình cơng nghệ hay làm biến tính chất cần thiết  Yếu tố cuối thời gian trích ly Khi thời gian tăng lên, chất khuếch tán tăng, thời gian phải có giới hạn, đạt mức độ trích ly cao nhất, kéo dài thời gian không mang lại hiệu kinh tế  21 Chất màu từ phế liệu rau trái GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt Thiết bị: Máy nghiền Thiết bị trích ly Thiết bị ly tâm Thiết bị lọc khung Thiết bị cô đặc Thiết bị sấy phun 22 Chất màu từ phế liệu rau trái GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt IV Sản phẩm lĩnh vực ứng dụng: Phân loại: a) Theo màu sắc: Người ta phân loại màu thực phẩm dựa màu sắc chất chất màu: Colour Shade Product C L No EEC Annatto Color 75120 E 160b Beet Root Extract 75470 E 162 Curcumin Turmeric Color 75300 E 100 Caramel Color - E 150 a,b,c,d Chorophyll Green Color 75810 E 141 Safflower Extract / Carthamus Extract 75760 - Anthocyanin Color - E 163 b) Theo trạng thái: - Dạng bột - Dạng lỏng 23 Chất màu từ phế liệu rau trái GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt Chất lượng sản phẩm: Chỉ tiêu chất lượng sản phẩm dạng bột Tổng hàm lượng chất màu sản phẩm Tỷ trọng Khả hòa tan Chất phụ gia Hàm lượng chất khơng tan Chì Arsen Kim loại nặng Thủy ngân Cadimi 80% 0.7 120 g/ l 2% 0.02% 10 ppm/ kg ppm/ kg 40 ppm/ kg 0.1 ppm/ kg 0.1 ppm/ kg Lĩnh vực ứng dụng: Từ xa xưa, người ta biết sử dụng chất màu thực vật tự nhiên để tạo màu cho thực phẩm Ngoài chất màu, chất màu thực phẩm tự nhiên cịn chứa thành phần hoạt tính sinh học khác như: vitamin, acid hữu cơ, glycoside, chất thơm, ngun tố vi lượng Chính vậy, sử dụng chất màu tự nhiên để nhuộm màu cải thiện hình thức bên ngồi mà lại làm tăng giá trị đinh dưỡng thực phẩm Trong cơng nghiệp thực phẩm, chất màu có nguồn gốc tự nhiên chiếm 6% tổng số chất sử dụng để tạo màu Tuy nhiên, chất màu tổng hợp khơng an tồn sức khỏe người, đó, người ta nghiên cứu đưa chất màu tự nhiên vào thực phẩm, an tồn sử dụng Tình hình sử dụng chất màu thực phẩm: Ở nước tiên tiến, việc nghiên cứu khai thác sử dụng chất màu tự nhiên quan tâm thực sớm Hiện nay, nước tiên tiến, số lượng chất màu sản xuất từ nguồn gốc thực vật ngày nhiều Tổng giá trị buôn bán phẩm màu tự nhiên thị trường giới năm 1993 500 triệu USD tốc độ tăng trưởng hàng năm lên đến 10% Xu hướng dùng màu thực phẩm trích chiết từ thiên nhiên tăng nhanh nước cơng nghiệp phát triển mà cịn nước phát triển Ấn Độ, Ai Cập… Ở Việt Nam đa số màu thực phẩm sử dụng màu tổng hợp nhập từ nước ngồi thơng qua hai đường : nhập ngạch từ Châu Âu, Ấn Độ, Nhật, Úc… chịu thuế suất 20-25%, nhập tỉểu ngạch từ Trung Quốc, Thái Lan…chịu thuế suất 1% Vài năm gần đây, việc nghiên cứu sản xuất chất màu tự nhiên từ nguồn nguyên liệu có sẵn nước quan tâm nhiều đạt số kết bước đầu.ở viện nghiên cứu khoa học Việt Nam, người ta nghiên cứu sản xuất chất màu xanh từ dâu tằm với kết ban đầu khả quan Xí nghiệp sản xuất hóa chất thuộc sở công nghiệp thành phố nghiên cứu lắp dặt dây chuyền sản xuất chất màu vàng từ nghệ,màu đỏ từ hạt điều màu den từ tái mặc mưa (dùng nhuộm) với sản lượng chung khoảng 2,5 24 Chất màu từ phế liệu rau trái GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt tấn/năm Tuy nhiên giá thành nhiều so với màu tổng hợp nên việc tiêu thụ gặp khó khăn Các ứng dụng chất màu:  Carotenoid: Các hợp chất không tan nước lại tan dung mơi hữu khơng phân cực Nhóm carotenoid gồm khoảng 65 - 70 chất màu thực vật Các carotenoid bền với thay đối pH môi trường chất khử, không bền với tác dụng nhiệt ánh sáng khơng nên sử dụng cho sản phẩm làm từ thịt trình sản xuất phải qua giai đoạn xử lý nhiệt Các chất nhuộm màu vàng annato E 160(B), chiết xuất từ hạt mận châu Mỹ ELOO từ củ nghệ Dạng hòa tan nước E 160(B) sử dụng để nhuộm vỏ tự nhiên cho giò chả, loại thực phẩm quý, bán thành phẩm từ thịt gà, sữa chua đặc làm từ hoa Giới hạn sử dụng E 160(B) 2,5 mg/kg Còn giới hạn sử dụng E100 0,1 mg/kg Dạng tan nước tan mỡ E100 propylen glycol sử dụng để nhuộm màu cho sản phẩm sữa thịt E 160C chất nhuộm màu đỏ tự nhiên chiết xuất từ loại ớt đỏ capsicum annuum trồng châu Âu Bắc Mỹ, dạng hòa tan nước mỡ với hàm lượng chất màu 1,5 % sử dụng để nhuộm màu cho bán thành phẩm từ thịt với nồng độ từ 0, 05 đến 0,1%  Chlorophyll: Dùng làm chất màu thực phẩm (nhuộm màu rượu, nước giải khát, bánh kẹo, mứt, bánh su sê, bánh cốm, kem ) Dùng công nghiệp tiêu dùng: kem đánh (chống hôi miệng, chống sâu ), xà phòng (kháng nấm, kháng khuẩn), nhuộm màu nước hoa, mỹ phẩm Dùng dược phẩm: nguyên liệu làm thuốc (thuốc kem) điều trị lành vết thương, tổn thương da, vết bỏng, đặc biệt khử mùi hôi thối vết thương, nguyên liệu để sản xuất loại thuốc điều trị bệnh tim mạch, huyết áp cao Các chất màu ứng dụng thực phẩm Ở Đức, người ta sản xuất chế phẩm màu acid từ chlorophyll Chế phẩm có màu xanh sáng, không gây mùi vị lạ, bền môi trường acid  Betalain: Betalain E 162 nước ép củ cải đỏ đặc có khả nhuộm màu tốt pH 3,5 - 5,0 ứng dụng chủ yếu chế biến sản phẩm sữa sản xuất đường Chất nhuộm màu eno sản xuất từ nước ép nho đỏ, không sử dụng cho chế biến sản phẩm sữa mơi trường axit tạo màu đỏ, cịn mơi trường trung tính kiềm lại tạo màu xanh  Anthocyanin: 25 Chất màu từ phế liệu rau trái GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt Anthocyanin E163 sản xuất từ nguyên liệu khác như: phúc bồn tử đen, nho, việt quất, cơm cháy, lương trà E 163 sử dụng tốt pH < khơng có ứng dụng cơng nghiệp chế biến thịt Người ta ý đến loai màu trích từ nho Chất màu gọi enin(C23H24O12) thuộc nhóm sắc tố Anthocyanin Nó dùng để nhuộm màu lọai quả, nước ngọt, nước uống có gas Tìm kiếm chất màu tan tốt nước yêu cầu đặt từ ngành sản xuất bánh kẹo, mứt, kem, nước giải khát…Anthocyanin thuộc nhóm màu flavonoid chất màu có nhiều triển vọng cho ứng dụng sản phẩm thực phẩm Anthocyanin có mặt hầu hết thực vật bậc cao, chúng diện hoa phận khác Athocyanin dùng thay cho phẩm màu khác có ưu điểm sau: 1) Khơng gây hại cho người động vật trích từ ăn 2) Có màu tươi sáng đặc biệt vùng đỏ 3) Tan tốt nước, điều làm đơn giản việc phối trộn chúng số sản phẩm thực phẩm Một số quy trình ứng dụng chất màu thực phẩm: 1) Phối màu vào agar ( rau câu): Bột agar Nước Ngâm Bột màu Nấu Hòa tan Đường Phối trộn Rau câu 26 Nước Chất màu từ phế liệu rau trái GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt 2) Phối màu vào sữa chua uống: Sữa chua uống không màu Bột màu anthocyani n Phối trộn Đồng hóa Rót Tiệt trùng Sữa chua uống có màu 3) Phối màu vào sirô: Nước Mạch nha Đun sôi Đường Khuấy trộn Bột màu Để nguội Hòa tan Phối trộn nước Lọc Sirô dâu 27 Chất màu từ phế liệu rau trái GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt 4) Phối màu bơ: Bơ Đánh bơ Đường xay Đánh bơ Phối trộn Nước Bột màu Hòa tan Kem trang trí 5) Phối màu vào yaourt: Sữa đặc có đường Nước sơi Hịa tan Nước Bột màu Hịa tan nước Làm nguội Phối trộn Ủ 420C yaour t 28 Yaourt Chất màu từ phế liệu rau trái GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt 6) Phối màu kẹo mềm: Đường saccharos e Nha Nấu Làm nguội a.citric Phối trộn Nước Bột màu Hịa tan Tạo hình Kẹo mềm Nơi sản xuất, cung cấp: Encolor liqid DS (công ty Reggianna, Antociani, Italy ) dịch trích vỏ nho cô đặc Redberry liqid 88-01 sản xuất công ty Gillette Food Inc,là dịch trích alderberry, blackberry,blueberry, blackcurrant Sambucus NR 54 sản xuất công ty Gilette Food Inc,là dịch trích anthocyanin từ elderberry San Red Liqid RC-EX sản xuất công ty San Ei Chemical Industries (Nhật) dịch cô dặc từ bắp cải đỏ mà chúng chứa anthocyanin diacyl hóa Powdered San Red PC sản xuất công ty San Ei Chemical Industries bột sấy khơ dịch trích từ bắp cải đỏ Powdered San Red PC sản xuất công ty San Ei Chemical Industries bột sấy khô dịch trích từ bắp cải tím 29 Chất màu từ phế liệu rau trái GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt V Tài liệu tham khảo: [1] Lê Ngọc Tú (Chủ Biên), Lê Văn Chứ, Đặng Thị Thu, Phạm Quốc Thăng, Nguyễn Thị Thịnh, Bùi Đức Hợi, Lưu Duẩn, Lê Doãn Diên, Hoá Sinh Công Nghiệp, nhà xuất khoa học kó thuật Hà Nội-2002 [2] Douglas B MacDougall, Colour in food improving Quality, Woodhead Publishing limited Cambridge England [3] Mircea Enachescu Dauthy, Fruit and vegetable processing [4] W Jongen, Wageningen University, Fruit and vegetable procesing – improving quality [5] www.foodfigures.com [6] www.rohadyachem.com [7] www.freepatentsonline.com 30 ... cứu sản xuất chất màu xanh từ dâu tằm với kết ban đầu khả quan Xí nghiệp sản xuất hóa chất thuộc sở cơng nghiệp thành phố nghiên cứu lắp dặt dây chuyền sản xuất chất màu vàng từ nghệ ,màu đỏ từ. .. Dạng lỏng 23 Chất màu từ phế liệu rau trái GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt Chất lượng sản phẩm: Chỉ tiêu chất lượng sản phẩm dạng bột Tổng hàm lượng chất màu sản phẩm Tỷ trọng Khả hịa tan Chất phụ gia.. .Chất màu từ phế liệu rau trái GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt không Đây vấn đề cần lưu ý tiến hành phương pháp thu nhận chất màu tự nhiên Màu rau phụ thuộc vào hợp chất chứa màu Các chất màu chia