Hàng năm có khoảng 7000 tấn chất màu dùng trong thực phẩm, sản lượng chất màu tự nhiên chỉ đáp ứng được 1/3 nhu cầu sử dụng và chất màu nhân tạo vẫn là sự lựa chọn của không ít các doanh nghiệp thực phẩm. Chất màu nhân tạo sẽ mất an toàn nếu không tuân thủ các quy định về chủng loại cũng như liều lượng cho phép. An toàn là yêu cầu hang đàu của sản phẩm thực phẩm. Bởi vậy nhu cầu sử dụng chất màu tự nhiên ngày càng trở nên cần thiết.
Xu hướng sản xuất chất màu thực phẩm là chiết tách chất màu từ thực vật cho chất lượng rất tốt. Đây là hướng nghiên cứu được đặc biệt quan tâm, bởi chất màu thu được thường có tính an toàn cao, giá thành hạ. Nhiều chất màu đã được sản xuất và đưa vào ứng dụng (Chất nhuộm màu tím thu từ vỏ quả Nho, chất nhuộm màu đỏ thu từ hoa của cây Điều nhuộm, chất indigotine nhuộm màu xanh thu từ lá cây Chàm...)
Nghiên cứu bán tổng hợp chất nhuộm màu từ các hợp chất thu nhận từ thực vật. Đây là hướng nghiên cứu có nhiều triển vọng, có thể sản xuất nhiều chất màu khác nhau. Tuy nhiên giá thành sản phẩm cao và đòi hỏi công nghệ phức tạp. Mặc dù vậy, hiện nay nhiều chất màu đang sử dụng được sản xuất theo hướng này (Beta Carotenal, Beta- apro- carotenal...). Các chất nhuộm màu thực phẩm bán tổng hợp thường thuộc họ Carotene hoặc nhóm monoazo.
Nghiên cứu sản xuất chất nhuộm màu thực phẩm bằng công nghệ sinh học.
Theo hướng nghiên cứu này, thử nghiệm thu nhận chất nhuộm màu từ nuôi cấy mô một số loài thực vật (Aralia armata,...). Từ khi EU cho phép sử dụng trong thực phẩm beta – caroten được tổng hợp từ nấm sợi blackeslea trispora thì xu hướng nay phát triển mạnh mẽ. Nghiên cứu của các nhà khoa học Đan Mạch (2010) cho biết có thể tổng hợp được rất nhiều màu sắc khác nhau từ nấm ascomycestous, hay như gạo lên men màu đỏ từ nấm mốc moascus cho sắc tố đỏ có độ bền nhiệt cao an toàn cho sức khỏe.
Tổng hợp các chất vô cơ không có độc tính để nhuộm màu cho thực phẩm.
Đây là hướng nghiên cứu được tiến hành từ lâu. Mặc dù vậy, các chất vô cơ có thể sử dụng cho thực phẩm còn rất hạn chế.
Một vài sản phẩm trong số đó như "Cutch", là nước chiết sấy khô của cây Acacia catechu. Lượng sản xuất hàng năm trên thế giới của Cutch khoảng 6.000 -
9.000 tấn/ năm trong đó lượng được xuất, nhập khẩu giữa các nước khoảng 1.500 tấn/ năm. Ngoài Cutch ra, còn có một sản phẩm tự nhiên khác cũng được sản xuất và sử dụng với số lượng lớn, đó là Annatto (được lấy từ cây Điều nhuộm- Bixa orellana). Lượng sản phẩm trên thế giới hàng năm khoảng 10.000 tấn, lượng sản phẩm tham gia mậu dịch khoảng 7.000 tấn. Một số cây khác được trồng để làm nguyên liệu sản xuất các chất màu thực phẩm là: Indigofera tinctoria, Tagetes erecta, Lawsonia inermis, Curcuma longa, Crocus sativus, Gardenia jasminoides, Medicago sativa...
Năm 1995, Ajinomoto đã cho ra một phương pháp điều chế màu đỏ tự nhiên bằng cách nuôi cây mô sần của các cây thuộc chi Aralia (loài cho kết quả tốt nhất là Aralia cordata). Chất màu này được tổng hợp trong bóng tối, chất màu được tiết ra môi trường nuôi cấy. Năm 1995, Kondo T đưa ra phương pháp sản xuất anthraquinone từ một số cây thuộc họ cà phê (Rubiaceae). Tế bào được nuôi trong môi trường có nguồn Cacbon (C), muối vô cơ và muối Canxi (Canxi chloride hoặc Canxi nitrate) với nồng độ 5 - 90mM/l. Lá Rubia akane được cắt thành những mảnh nhỏ và đưa vào một môi trường nuôi cấy có pH 5,8, các muối vô cơ (3 mM/l CaCl2), vitamin, kinetin, đường mía và thạch... Sản lượng lớn anthraquinone được sản xuất ra ở các nồng độ CaCl2 từ 5 - 90 mM/l.
Narisu - Keshohin (1991) đưa ra phương pháp sản xuất chất màu bằng cách nuôi cấy mô của lá cây Oải hương (Lavandula angustifolia). Nuôi tế bào trong điều kiện có ánh sáng thì cho hiệu suất cao hơn. Với phương pháp này sản phẩm được tạo ra ở dạng vảy lớn với hiệu suất cao.
Phương pháp sản xuất màu đỏ hoa rum bằng nuôi trồng mô sần Hồng hoa (Carthamus tinctorius), Mitsui - Eng. Màu đỏ hoa rum được điều chế bằng cách nuôi mô sần hoa rum trong môi trường kiềm, chất màu được tiết vào môi trường nuôi cấy. Chất màu này là màu tự nhiên, có màu sắc đẹp và ổn định .
Hiện nay, chỉ có 31% chất màu được sử dụng là chất màu tự nhiên. Do đó, xu hướng nghiên cứu tìm ra phương pháp chiết xuất chất màu từ vi sinh vật , thực vật hướng đi tiềm năng và an toàn cho ngành công nghiệp phụ gia thực phẩm.
2.6.2. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam
Thay thế chất màu tổng hợp bằng các chất màu có sẵn từ thực vật trong chế biến thực phẩm không những giúp chúng ta có được màu sắc hấp dẫn cho phẩm mà còn tăng giá trị dinh dưỡng của thực phâm, từ xưa nhân dân ta đã biết sử dụng các loại thực vật tự nhiên để tăng tính hấp dẫn cho món ăn và còn là văn hóa đặc sắc
riêng của mỗi dân tộc riềng. Dựa trên nguồn thực vật phong phú kết hợp với kho kinh nghiệm dân gian quý giá của các dân tộc các nhà khoa học đã tiến hành chiết tách các chất nhuộm màu thực phẩm từ thực vật.
Về điều tra cơ bản mang tính liệt kê các loài thực vật cho màu nhuộm có công trình. Lưu Đàm Cư, Trần Minh Hợi (1995) đã sơ lược đánh giá các cây nhuộm màu nói chung thường gặp ở nước ta, và ghi nhận ở Việt Nam có trên 200 loài cây cho chất nhuộm màu thuộc 57 chi, thuộc 28 họ. Gần đây, Lưu Đàm Cư và cs (2002) đã điều tra phát hiện 114 loài cây được hoặc có thể sử dụng để nhuộm màu thực phẩm ở Việt Nam. Với hệ thực vật ở Việt Nam đa dạng và phong phú (ước tính có khoảng 11.000 đến 12.000 loài) chắc chắn đây sẽ là nguồn nguyên liệu cho chất nhuộm màu đa dạng và phong phú về chủng loài. Vì vậy, đây mới chỉ là bước nghiên cứu khởi đầu. Công trình nghiên cứu “Bảo tồn và lưu trữ nguồn gen cây nhuộm màu thực phẩm của đồng bào vùng núi phía bắc” của Luân Thị Đẹp và cộng sự cho thấy tại 6 tình vùng núi phía bắc có 31 loài cây nhuộm màu thực phẩm thừơng xuyên được bà con sử dụng. Công trình nghiên cứa “Cây nhuộm màu truyền thống của người thái đen tại huyện Thuận Châu, Sơn La” của Lưu Đàm Ngọc Anh và công sự cho thấy có 30 loài thực vật dùng nhuộm màu thuộc 22 họ.
Các nghiên cứu về kỹ thuật và công nghệ chiết tách chất màu từ thực vật, đáng lưu ý là công trình “Xây dựng quy trình công nghệ chiết tách và tổng hợp chất màu thực phẩm” (Nguyễn Thị Thuận, 1995), “Xây dựng quy trình công nghệ chiết tách cumarin từ củ nghệ” (Phạm Đình Tỵ, 2001), “Khả chiết tách chất màu thực phẩm từ cây Mật mông” (Nguyễn Thị Phương Thảo, Lưu Đàm Cư, 2003). Ngoài ra, đã có một số công bố về thành phần hóa học của dịch chiết từ cây Lá diễn và hạt Dành dành (Giang Thị Sơn và cs, 2001). “ Nghiên cứu xây ựng quy trình công nghệ chiết tách phẩm màu annatto quy mô 10kg/ mẻ bằng dung dịch KOH”
(Nguyễn Đắc Đạt,và cs, 2013), công trình “Nghiên cứu qui trình chiết tách chất màu tự nhiên từ cây cẩm (Peristrophe bilvalvis(l.)Merr)” của Nguyễn Thị Thanh Hương và công sự trên tạp chí Khoa học và công nghệ 74(12). “Khảo sát ảnh hưởng của hệ dung môi, phương pháp và nhiệt độ trích ly đến mật độ và độ bền màu của anthocyanin từ bắp cải tím” (Trịnh Kim Vẹn và cs, 2008), “ Xác định hàm lượng anthocyanin trong một số nguyên liệu rau quả bằng phương pháp pH vi sai” (Huỳnh Thị Kim Cúc và cs, 2013)
Các công trình nghiên cứu nói trên đã thu được những kết quả rất khả quan, chứng minh một cách khoa học về khả năng thực tế có thể sản xuất chất nhuộm màu thực phẩm từ nguyên liệu thực vật của nước ta.