TIỂU LUẬN PHỤ GIA THỰC PHẨM TÌM HIỂU CHẤT TẠO MÀU TỰ NHIÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM
……

TIỂU LUẬN MÔN HỌC
PHỤ GIA THỰC PHẨM

ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU CHẤT TẠO MÀU
TỰ NHIÊN

Thành Phố Hồ Chí Minh, tháng 04, năm 2023
1


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM
……

TIỂU LUẬN MÔN HỌC
Thành Phố Hồ Chí Minh, tháng 03, năm 2023
PHỤ GIA THỰC PHẨM
ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU CHẤT TẠO MÀU TỰ NHIÊN
GVHD: TS. Nguyễn Đình Thị Như Nguyện
Nhóm sinh viên thực hiện:
Thành viên nhóm:
1. Trịnh Lê Thanh Hải - 2041210108 (nhóm trưởng)
2. Ngơ Mạnh Duy - 2041210128
3. Huỳnh Huyền My - 2041214047
4. Trần Xuân Mai - 2041214043
5. Nguyễn Hà Khánh Minh - 2041214046

Thành Phố Hồ Chí Minh, tháng 04, năm 2023
i


LỜI CAM ĐOAN
Chúng em xin cam đoan đề tài tiểu luận “Tìm hiểu chất tạo màu tự nhiên” là
do nhóm em nghiên cứu và thực hiện.
Chúng em đã kiểm tra dữ liệu theo quy định hiện hành.
Kết quả của bài làm đề tài “Tìm hiểu chất tạo màu tự nhiên” là trung thực và
không sao chép từ bất kỳ bài tập của nhóm khác.
Các tài liệu được sử dụng trong tiểu luận có nguồn gốc, xuất xứ rõ ràng.
Tp.Hồ Chí Minh, tháng 04, năm 2023

ii


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành đề tài tiểu luận này, nhóm em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến:
Ban giám hiệu trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm TP.HCM vì đã tạo điều kiện để
chúng em được học tập và hoàn thành học phần này.
Xin cảm ơn giảng viên bộ mơn Phụ gia thực phẩm - TS. Nguyễn Đình Thị Như
Nguyện đã giảng dạy tận tình, chi tiết để chúng em có đủ kiến thức và vận dụng chúng
vào bài tiểu luận này.
Do chưa có nhiều kinh nghiệm làm đề tài cũng như những hạn chế về kiến thức,
trong bài tiểu luận chắc chắn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được
sự nhận xét, ý kiến từ phía Cơ để bài tiểu luận được hồn thiện hơn.
Lời cuối cùng, nhóm em xin kính chúc cơ nhiều sức khỏe, luôn gặt hái được
nhiều thành công trong công việc.
Tp.Hồ Chí Minh, tháng 04, năm 2023

iii


DANH MỤC PHÂN CÔNG & ĐÁNH GIÁ
STT

Họ & tên - Mssv

Nhiệm vụ

Mức độ
hồn thành

Chương 1, Kết Luận, TLTK

100%

Ngơ Mạnh Duy - 2041210128

Tìm nội dung Chương 5

100%

3

Huỳnh Huyền My - 2041214047

Tìm nội dung Chương 3

100%

4

Trần Xuân Mai - 2041214043

Tìm nội dung Chương 4

100%

5

Nguyễn Hà Khánh Minh - 2041214046

Tìm nội dung Chương 2

100%

1

Trịnh Lê Thanh Hải - 2041210108

2

iv


MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................... ii
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................iii

DANH MỤC PHÂN CÔNG & ĐÁNH GIÁ ................................................................ iv
MỤC LỤC ...................................................................................................................... v
DANH MỤC BẢNG BIỂU .........................................................................................viii
PHẦN MỞ ĐẦU ........................................................................................................... ix
PHẦN NỘI DUNG ......................................................................................................... 1
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU ..............................................................................................1
1.1. Giới thiệu đề tài ....................................................................................................1
1.2. Mục đích đề tài .....................................................................................................1
1.3. Phạm vi nghiên cứu ..............................................................................................2
CHƯƠNG 2. PHÂN LOẠI CHẤT TẠO MÀU TỰ NHIÊN ..........................................3
2.1. Chất tạo màu hữu cơ trong tự nhiên ....................................................................5
2.2. Chất tạo màu vô cơ trong tự nhiên .......................................................................8
CHƯƠNG 3. CHẤT TẠO MÀU HỮU CƠ TRONG TỰ NHIÊN .................................9
3.1 Các loại chất tạo màu hữu cơ tự nhiên, nguồn gốc và cơ chế hoạt động ..............9
3.2. Ưu nhược điểm của chất tạo màu hữu cơ trong tự nhiên ...................................15
3.3. Chất tạo màu hữu cơ trong quá trình chế biến ...................................................17
CHƯƠNG 4. CHẤT TẠO MÀU VÔ CƠ TRONG TỰ NHIÊN ..................................20
4.1 Chất tạo màu vô cơ trong tự nhiên, nguồn gốc và cơ chế hoạt động. .................20
4.2 Trạng thái và đặc tính hịa tan của chất tạo màu vơ cơ .......................................21
4.3. Ứng dụng của chất tạo màu vô cơ trong sản xuất thực phẩm ............................23
4.4. Phương pháp và điều kiện bảo quản để duy trì tính chất trong sản xuất. ..........24
CHƯƠNG 5. LIÊN HỆ TRONG SẢN XUẤT THỰC PHẨM .....................................25
5.1. Liên hệ giữa chất tạo màu và các phụ gia khác trong sản xuất ..........................25
v


5.2. Tác động tính chất, hình thái, màu sắc và hương vị của thực phẩm. .................26
5.3. Những thách thức và giải pháp trong việc sử dụng chất tạo màu trong sản xuất
thực phẩm. .....................................................................................................................27
KẾT LUẬN .................................................................................................................. 29

TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................ 30

vi


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Chương 2
Hình 2. 1.Cấu trúc 3D Chất hữu cơ β-Carotene ............................................................. 3
Hình 2. 2. Các sắc tố chính dùng để sản xuất phẩm màu thực phẩm tự nhiên ............... 5
Hình 2. 3. Carotenoids có mặt trong các loại trái cây, rau của....................................... 5
Hình 2. 4. Anthocyanins có mặt trong các loại trái cây, rau củ ..................................... 6
Hình 2. 5. Chlorophyll có mặt trong các loại trái cây .................................................... 7
Hình 2. 6. Hình dạng Titanium dioxide (INS 171) ........................................................ 8
Chương 3
Hình 3. 1. Hình Màu vàng Beta-carotene dầu thực vật ................................................ 11
Hình 3. 2. Màu tím Anthocyanin trong sản phẩm nước giải khát ................................ 12
Hình 3. 3.Những Màu xanh phổ biến của chlorophyll ................................................. 15
Hình 3. 4.Ớt đỏ Ấn Độ (paprika extract 1), Hạt achiote (anatto extract 2) .................. 16
Hình 3. 5. Màu đỏ (paprika extract),(anatto extract) phổ biến ..................................... 16
Hình 3. 6. Màu melanoidin cụ thể ................................................................................ 17
Hình 3. 7. Màu Caramel phổ biến ................................................................................ 18
Chương 4
Hình 4. 1.Hình dạng thực tế Titanium dioxide ............................................................. 20
Hình 4. 2. Hình dạng thực tế chất tạo màu vơ cơ ......................................................... 23
Hình 4. 3. Minh họa cách pha lỗng dung dịch khi trộn .............................................. 24
Chương 5
Hình 5. 1. Màu sắc thực tế thành phẩm bánh Panna Cotta ........................................... 25
Hình 5. 2. Màu sắc thực tế thành phẩm màu Caramel ................................................. 26
Hình 5. 3. Màu sản phẩm Sting thực tế ........................................................................ 27

vii


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2. 1.Các chất tạo màu tự nhiên được đưa vào danh sách an toàn sử dụng trong thực
phẩm [1] .............................................................................................................................. 3
Bảng 2. 2. Các chất phụ gia tạo màu tự nhiên được đưa vào danh sách an toàn sử dụng
trong thực phẩm( dùng làm thức ăn cho gia súc) [1] .......................................................... 4
Bảng 3. 1. Các hợp nhất điểm hình thuộc nhóm caorotene và xanthophyll.[2] ................ 10
Bảng 3. 2. Cấu trúc cơ bản của các hợp chất thuộc nhóm anthocyanidin [2] .................. 13
Bảng 3. 3. Sự thay đổi màu anthcyanins theo pH [2] ....................................................... 13
Bảng 3. 4. Các loại caramel được sử dụng làm phụ gia thực phẩm [2] ............................ 19

Bảng 4. 1. Trạng thái và đặc tính hịa tan của các chất tạo màu tự nhiên có trên thị trường
hiện nay [2]........................................................................................................................ 22

viii


PHẦN MỞ ĐẦU
Màu sắc của thực phẩm không chỉ tạo nên vẻ đẹp, hấp dẫn mà cịn góp phần quan
trọng trong việc tạo nên giá trị dinh dưỡng và chất lượng của sản phẩm. Trong thực phẩm,
các chất tạo màu có vai trị quan trọng trong việc tạo ra màu sắc đa dạng cho các sản phẩm.
Nhưng vấn đề ở đây đó là, trong những năm gần đây, sự quan tâm đến các chất tạo màu tự
nhiên đã tăng lên do sự phát triển của ngành thực phẩm hữu cơ và nhu cầu của người tiêu
dùng về các sản phẩm thực phẩm an tồn và tự nhiên hơn.
Đề tài "Tìm hiểu chất tạo màu tự nhiên" của nhóm chúng em nhằm nghiên cứu các
tính chất của các chất tạo màu tự nhiên cũng như khả năng sử dụng của chúng trong sản
xuất thực phẩm. Chúng em rất mong muốn đưa ra các giải pháp nhằm khai thác và sử dụng
các chất tạo màu tự nhiên hiệu quả, tạo ra sản phẩm thực phẩm an toàn và giúp bảo vệ sức

khỏe người tiêu dùng.

ix


PHẦN NỘI DUNG
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU
1.1. Giới thiệu đề tài
Trong ngành công nghiệp thực phẩm, chất tạo màu là một thành phần quan trọng
giúp cải thiện màu sắc và tính thẩm mỹ cho sản phẩm. Tuy nhiên, nhiều chất tạo màu
hóa học gây ra các tác hại cho sức khỏe nếu được sử dụng q nhiều hoặc khơng đúng
cách. Vì vậy, việc tìm kiếm các chất tạo màu tự nhiên là một hướng đi quan trọng và
tiên tiến trong lĩnh vực này.
Đề tài "Tìm hiểu chất tạo màu tự nhiên" do nhóm chúng em thực hiện, nhằm
mục đích tìm hiểu về các loại chất tạo màu có nguồn gốc tự nhiên và khả năng sử dụng
chúng trong sản xuất thực phẩm. Đề tài này sẽ trình bày các tính chất, ứng dụng và tiềm
năng của các chất tạo màu tự nhiên nhưng chưa được áp dụng phổ biến trong sản xuất
tại Việt Nam.
Bên cạnh đó, đề tài cũng sẽ đưa ra những giải pháp và đề xuất về cách sử dụng
các chất tạo màu tự nhiên để thay thế cho các chất tạo màu hóa học gây hại cho sức
khỏe. Nhóm em tin rằng chất tạo màu tự nhiên có ý nghĩa rất lớn cho ngành thực phẩm
và sức khỏe con người.
Tóm lại, đề tài "Tìm hiểu chất tạo màu tự nhiên" có tính cấp thiết cao và tiềm
năng phát triển trong tương lai, giúp tăng cường sự an toàn và chất lượng của sản phẩm
thực phẩm, đồng thời bảo vệ sức khỏe của người tiêu dùng.
1.2. Mục đích đề tài
Đề tài "Tìm hiểu chất tạo màu tự nhiên" của nhóm chúng em nhằm mục đích tìm
hiểu nghiên cứu kiến thức và đánh giá các tính chất của các loại chất tạo màu tự nhiên
dựa trên những gì nhóm em tìm hiểu sưu tầm được, từ đó đưa ra các giải pháp nhằm
khai thác và sử dụng, áp dụng chúng một cách hiệu quả trong sản xuất thực phẩm. Nhóm

chúng em mong muốn tìm hiểu về nguồn gốc, thành phần, cách sử dụng và ứng dụng,
sự tác động của các chất tạo màu tự nhiên. Qua đề tài tiểu luận này mục đích thứ nhất
nhằm góp phần nâng cao kiến thức và sự hiểu biết về các loại chất tạo màu tự nhiên cho
sinh viên ngành quản trị kinh doanh thực phẩm chúng em.
Không chỉ dừng lại ở việc bổ sung kiến thức mà mục đích thứ 2 của nhóm em đó
là, vận dụng từ các kiến thức cơ bản mà chúng em đã tìm hiểu được để đánh giá các tính
chất của các chất tạo màu tự nhiên, đưa ra các giải pháp nhằm tăng cường an toàn thực
phẩm, giảm thiểu sự sử dụng các chất tạo màu hóa học trong sản xuất thực phẩm và tạo
ra sản phẩm thực phẩm an toàn và chất lượng cao. Ngoài ra, đề tài của nhóm chúng em
cũng mong muốn đưa ra các khuyến cáo và hướng dẫn sử dụng các chất tạo màu tự
nhiên hiệu quả.
1


Với đề tài này, nhóm chúng em hy vọng sẽ đóng góp vào việc nâng cao kiến thức
và hiểu biết về các chất tạo màu tự nhiên cho sinh viên trong ngành quản trị kinh doanh
thực phẩm, giúp cho những ai làm việc ngành sản xuất thực phẩm sử dụng chúng một
cách hiệu quả và đáp ứng được nhu cầu của thị trường, đồng thời tạo ra sản phẩm thực
phẩm an tồn và chất lượng cao, góp phần bảo vệ sức khỏe của người tiêu dùng.
1.3. Phạm vi nghiên cứu
1.3.1.Thu thập dữ liệu thư viện:
Nhóm chúng em sẽ tìm hiểu và đánh giá các tài liệu tham khảo, bao gồm các
sách, bài báo, bài viết trên các tạp chí khoa học, các tài liệu từ các tổ chức và cơ quan
liên quan đến lĩnh vực chất tạo màu tự nhiên, nhằm cung cấp các thơng tin cần thiết cho
q trình nghiên cứu.
1.3.2.Phương pháp phỏng đốn:
Nhóm chúng em sẽ sử dụng các phương pháp phỏng đoán để đánh giá tiềm năng
sử dụng của các chất tạo màu tự nhiên trong sản xuất thực phẩm.
1.3.3.Phương pháp phân tích thống kê:
Nhóm chúng em sẽ sử dụng phương pháp phân tích thống kê để đánh giá kết

quả nghiên cứu và đưa ra những kết luận hợp lý và chính xác.
Tất cả các phương pháp nghiên cứu trên sẽ được áp dụng một cách phù hợp và
kết hợp để đảm bảo tính chính xác và đầy đủ cho đề tài tiểu luận.

2


CHƯƠNG 2. PHÂN LOẠI CHẤT TẠO MÀU TỰ NHIÊN
Chất tạo màu tự nhiên được chia làm 2 nhóm gồm các phụ gia có nguồn gốc tự
nhiên hoặc phụ gia tổng hợp có bản chất giống tự nhiên [1]. Chất tạo màu tự nhiên có
nguồn gốc từ động- thực vật và các hợp chất khoáng trong tự nhiên. Thu được các chất
màu từ quy trình chế biến thực phẩm tự nhiên [1].
Đầu những năm 1950, các nhà khoa học đã khám phá và tìm ra và tổng hợp được
hợp chất tạo màu 𝛽 − 𝑐𝑎𝑟𝑜𝑡𝑒𝑛𝑒 có trong các loại rau, củ, quả... Từ đó, đã tìm ra và tổng
hợp được các hợp chất tạo màu có bản chất tự nhiên khác. ở thời điểm hiện tại vẫn còn
nhiều tranh cãi về tính an tồn của chất tạo màu tự nhiên.

Hình 2. 1.Cấu trúc 3D Chất hữu cơ β-Carotene
Theo FDA, chất tạo màu tự nhiên được liệt kê ở bảng 2.1( được phép sử dụng
trực tiếp) và bảng 2.2(được sử dụng cho động vật)
Bảng 2. 1.Các chất tạo màu tự nhiên được đưa vào danh sách an toàn sử dụng
trong thực phẩm [1]
Phụ gia tạo màu

Giới hạn a

Số CI

Số EEC

Annatto extract

75120

E160b

𝛽-Apo-8 '-carotenal

40820

E160c

<15mgb

Beets, dehydrated (beet powder)
Canthaxanthin
Caramel

40850

E162
E161
E150

<30mgb

𝛽-Carotene

75130

E160a

75470

E120

Carrot oil
Cochineal exfract; carmine
Cottonseed flour, toasted, partially
defatted
Ferrous gluconate

E579

Fruit juice
3

Oliu chín


Grape color extract

E163

Grape skin extract (enocianina)
Oxid sắt, tổng hợp

77400

E163

E172

Paprika

E160C

Paprika oleoresin
Riboflavin

E101

Saffron
Titanium dioxide

75100
77891

E171

Turmeric
Turmeric oleoresin

75300
75300

E100

Không phải nước giải
khát
Nước giải khát

Tào màu vỏ xúc xích

1%c

Dịch chiết rau
khơng vượt q
b
trên pound hoặc pint
c
trên khối lượng Ngn: 21 C.F.R.§73 (1996); Marmion (1979); Rayner (1991); Jukes
(1996),von Elbe and Schwartz (1996).
a

Bảng 2. 2. Các chất phụ gia tạo màu tự nhiên được đưa vào danh sách an toàn sử
dụng trong thực phẩm( dùng làm thức ăn cho gia súc) [1]
Phụ gia tạo màu

Số CI

Algae meal, dried
Astaxanthin
Canthaxanthin

Số

Thức ăn cho động

EEC

vật

Gà
Cá hồi
Gà

Corn endosperm oil
Iron oxide, synthetic
Tagetes (Aztec marigold) meal and extract
Ultramarine blue

Gà
Mèo, chó
Gà
Sử dụng chung

Nguồn. 21 C.F.R §73 (1996); Marmion (1979); Rayner (1991); von Elbe and
Schwartz (1996).
2.1. Chất tạo màu hữu cơ trong tự nhiên
Ở tự nhiên, các loại hoa, rau, củ, quả đều có màu sắc khác nhau và chúng đều
thuộc hợp chất tạo màu hữu cơ tạo màu và được gọi là sắc tố. Từ xa xưa, tổ tiên của
4


chúng ta đã tận dụng các hợp chất màu hữu cơ để sử dụng trong chế biến món ăn. Được
sử dụng để tạo màu cho các món ăn hằng ngày. Người ta chia nhỏ hợp chất này thành 4
nhóm: carotenoids, anthocynins, betalains và chlorophylls. Carotenoids là nhóm được
biết đến rộng rãi nhất và được ứng dụng.

Hình 2. 2. Các sắc tố chính dùng để sản xuất phẩm màu thực phẩm tự nhiên
2.1.1. Carotenoids
Là hợp chất hữu cơ có trong tự nhiên bao gồm 08 đơn vị isoprenoid, có màu sắc

từ vàng đến đỏ. Là hợp chất không tan trong nước và dầu. Có trong phần thịt quả của
trái cây, rau, một số lồi hoa, nấm mốc và động vật. Có khoảng 300 hợp chất carotenoid
được tìm thấy trong tự nhiên.

Hình 2. 3. Carotenoids có mặt trong các loại trái cây, rau của
* Carotenes: bao gồm nguyên tử carbon và hydrogen hợp chất có tính phân cực thấp.
Carotene bao gồm các phân nhóm nhỏ hơn :
• Có hoạt tính tiền vitamin A: gồm các hợp chất carotene mà nổi bật là β-carotene.
• Khơng có hoạt tính tiền vitamin A: gồm các hợp chất lycopene, annatto extract, paprika
extract.
5


* Xanthophylls: Là các dẫn xuất có chứa oxygen, trong đó có nhóm keto,
hydroxyl hoặc epoxy. Các hợp chất xanthophyll nổi bật là zeaxanthin, lutein,
canthaxanthin,...
Khi chín các loại rau, củ carotenoids sẽ tăng lên. tỷ lệ giữa các hợp chất carotene
và xanthophyll cũng gia tăng. -carotene và lycopene là các hợp chất màu rất phổ biến
trong rau quả. Sự phân bố các hợp chất carotenes trong rau quả phụ thuộc vào các yếu
tố như: giống, độ chín, vùng, thời tiết, điều kiện canh tác,...
Carotenoids chỉ tan trong dung môi hữu cơ, khơng tan trong nước. Dễ bị oxy hóa
do trong phân tử sự. Khi oxy hóa tăng mạnh có sự hiện diện của sulfite và ion kim loại
có nối đơi. Dễ bị mất màu khi phản ứng với gốc tự do, H2O2 và nhóm halogen.
Trong q trình chế biến thực phẩm có chứa các hợp chất carotenes, oxygen trong
khơng khí và nhiệt độ là nguyên nhân chuyển dạng trans- thành dạng cis-. Các enzyme
oxy hoá như lypoxygenase làm mất màu các carotene trong rau quả. Carotene được ổn
định trong môi trường ít O2 và việc chần nguyên liệu sẽ giúp tiêu diệt các enzym oxy
hóa. Lạnh đơng ít ảnh hưởng đến q trình biến màu các hợp chất carotene.
Nhóm này được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm nhằm bảo quản
sản phẩm hay tăng màu sắc tạo giá trị cảm quan cho sản phẩm. Những ản phẩm có

carotenoids là bơ, margarine, dầu, phô mai, kem, sữa chua, sản phẩm thịt, snacks... [2].
2.1.2. Anthocyanins
Anthocyanidin( INS 163) là chất tan trong nước, có trong mơ thực vật. Thuộc họ
flavonoid có trong hoa, lá và rau củ. Là nguyên liệu quan trọng trong việc sản xuất rượu
nho.

Hình 2. 4. Anthocyanins có mặt trong các loại trái cây, rau củ

Anthocyanidin bao gồm 6 nhóm phổ biến nhất là pelargonidin, cyanidin,
peonidin, delphinidin, petunidin, malvidin. Các nhóm này khác nhau ở mức độ hydroxyl
và methoxyl hóa vịng có chứa nhóm R, R. Trong cấu trúc hóa học của anthocyanin có
6


chứa vịng benzopyran dễ bị ion hóa nên độ bền của màu phụ thuộc nhiều vào pH của
môi trường. Anthocyanidin là chất chỉ thị cho độ pH. Màu của các hợp chất anthocyanin
có độ bền cao ở pH 3,5 và nhạt màu đi khi pH4,5. Ở môi trường rất kiềm, gần như khơng
màu do bị khử hồn tồn. Là chất không bền và bị ảnh hưởng bởi các yếu tố nhiệt độ,
ánh sáng, O2 , pH, sắt, đồng, thiếc hoặc acid ascorbic. Khi kết hợp với các cation, đặc
biệt là cation hóa trị 2 và 3, có thể gây kết tủa các hợp chất màu anthocyanin. Tránh tiếp
xúc với Cu2+, Fe2+ hoặc chứa sản phẩm trong bao bì có tráng verni, để bảo vệ màu sắc
tự nhiên của sản phẩm [2].
2.1.3. Chlorophyll
Chlorophyll( INS 140/141) là chất có màu xanh lục trong thực vật. Chlorophyll
được phân tán trong nguyên sinh chất, chiếm khoảng 1% hàm lượng chất khơ của cây
xanh.

Hình 2. 5. Chlorophyll có mặt trong các loại trái cây
Là các hợp chất porphyrin có chứa vịng tetrapyrrole cơ bản mà một trong số
vịng pyrrole đó bị khử. Bốn vịng pyrrole cùng kết hợp với ion Mg2+. Các chlorophyll

tìm thấy trong thực vật bậc cao ở các dạng a, b chlorophyll và theo tỉ lệ chlorophyll
a : chlorophyll b = 3:1. Chlorophyll a: màu xanh đậm sáng, C55H72O5N4Mg
Chlorophyll b: màu xanh vàng, C55H70O6N4Mg . biến màu/mất màu do: nhiệt, pH (acid
hoặc kiềm), acid béo không no, enzyme, O2, ánh sáng …Trong q trình chế biến và
bảo quản thực phẩm, chlorophyll khơng còn màu xanh đặc trưng khi chúng bị chuyển
thành các dẫn xuất khơng có ion Mg2+ bao gồm pheophytins, pheophorbides,
pyropheophytins and pyropheophorbides. pH đóng vai trị khá quan trọng trong phản
ứng giữ màu. Khi gia nhiệt trong môi trường acid, chlorophyll. Pheophytin có màu xanh
olive. Trong mơi trường kiềm, chất này sẽ bị xà phịng hóa giữ được màu xanh lá cây
để bảo vệ màu xanh: Mg(OH)2, Ca(OH)2. Chlorophyll có thể tạo phức với Zn2+ và Cu2+
. Dạng phức Cu-chlorophyll có trong danh mục PGTP của Codex và được nhiều nước
cho phép sử dụng để tạo màu trong chế biến thực phẩm [2].

7


2.2. Chất tạo màu vô cơ trong tự nhiên
Các nguyên tố kim loại hoặc oxide kim loại… thu được từ các nguồn khoáng tự
nhiên. Codex hiện nay, các hợp chất tạo màu vơ cơ gồm có: vàng, bạc, bột nhơm
(aluminum powder), titanium dioxide (TiO2) và một số muối oxide sắt; trong đó TiO2
là hợp chất được sử dụng phổ thơng nhất. Chất tạo màu hữu cơ không được sử dụng
nhiều trong các sản phẩm thực phẩm. [4].
2.2.1. Titanium dioxide (INS 171)
Là hợp chất tạo màu trắng đục tồn tại ở nhiều dạng tinh thể khác nhau, dạng tinh
thể anatase được sử dụng làm phụ gia tạo màu. Tạo màu trắng cho lớp phủ (áo) bề mặt
các sản phẩm bánh kẹo (kẹo dạng viên), viên thuốc…

Hình 2. 6. Hình dạng Titanium dioxide (INS 171)
do có tính chất cản ánh sáng (cản quang) và tạo mờ rất tốt. Phân tán tốt để phát
huy được khả năng tạo màu đầy đủ. Là một hợp chất rất bến với ánh sáng , oxy hóa và

sự thay đổi pH. Được sử dụng cùng với các loại màu lake khác để tạo lớp áo màu kiểu
mờ đục cho các sản phẩm dạng viên. Các hợp chất tạo màu hữu cơ hoặc vô cơ chỉ được
phép dùng trong các ngành công nghiệp sản xuất các sản phẩm, vật dụng...không được
sử dụng trực tiếp trong thực phẩm. Không được phép dùng trong bao bì tiếp xúc trực
tiếp với thực phẩm nếu chúng có thể bị thơi nhiễm ra thực phẩm ở một mức độ khơng
an tồn cho người sử dụng [4].

8


CHƯƠNG 3. CHẤT TẠO MÀU HỮU CƠ TRONG TỰ NHIÊN
Nói về chất tạo màu hữu cơ trong tự nhiên thì Trong chúng có chứa các hợp chất
hữu cơ tạo màu được gọi là sắc tố, ví dụ như: màu của cà rốt, cả chua, rau xanh; màu
của các loại hoa, trái cây,... Từ xưa, con người đã biết tận dụng các sắc tố trong tự nhiên
này để dựa vào chế biển trong các món ăn, thực phẩm của mình. Hiện nay, ngoài việc
chiết xuất các sắc tố này trong tự nhiên, khoa học có thể tổng hợp hóa học nhiều hợp
chất trong số chúng. Với các sản phẩm chiết xuất từ nguồn tự nhiên, ngoài thành phần
hợp chất tạo màu, chúng cịn có thể chứa các thành phần tạo mùi vị. Các hợp chất tạo
màu hữu cơ nguồn gốc thực vật được sử dụng với vai trò là phụ gia tạo màu cho thực
phẩm được phân loại thành nhiều nhóm khác nhau, tùy thuộc vào bản chất hóa học của
chúng, nhưng chủ yếu thuộc bốn nhóm: carotenoids, anthocyanins, betalains,
chlorophylls. Trong số này, các hợp chất thuộc nhóm carotenoids, là được ứng dụng
nhiều và rộng rãi nhất.[2]
3.1 Các loại chất tạo màu hữu cơ tự nhiên, nguồn gốc và cơ chế hoạt động
3.1.1 Chất tạo màu carotenoids
Carotenoids là một họ có chứa nhiều nhóm hợp chất tự nhiên quan trọng, được
hình thành bằng việc nối 8 đơn vị isoprenoid hay 4 đơn vị tapen, chứa 40 nguyên tử
carbon và chúng có màu sắc được thể hiện từ vàng đến đó. Các hợp chất này, nhìn chung,
là khơng tan trong nước, tan trong dầu và được tìm thấy trong phân vỏ, thịt quả của trái
cây, rau, một số loài hoa, nấm mốc và động vật. Có khoảng 300 hợp chất carotenoid

được tìm thấy trong tự nhiên và chúng thuộc hai nhóm chính sau đây (Bảng 3.1)
Carotenes: Nhóm này bao gồm nhiều hợp chất khác nhau, là một trong các nhóm
phổ biến nhất trong thế giới thực vật. Phân tử của chứng chỉ bao gồm ngun tử carbon
và hydrogen nên chúng có tính phân cực thấp, do đó chúng hịa tan tốt trong dầu. Nhóm
carotene tiếp tục được phân loại, bao gồm các phân nhóm nhỏ hơn sau đây:
- Có hoạt tính tiền vitamin A: gồm các hợp chất carotene mà nỗi bật là B-carotene,
một hợp chất có hoạt tính tiền vitamin A
- Khơng có hoạt tính tiền vitamin A: gồm các hợp chất lycopene, annatto extract
(là dịch chiết từ một loại hạt gọi là achiote, có nhiều ở châu Mỹ, chứa các hợp chất bixin
và dẫn xuất norbixin), paprika extract (là dịch chiết từ một loại ớt đỏ Ấn Độ, chứa các
hợp chất tạo màu thuộc họ carotenoids).
Xanthophylls: bao gồm các dẫn xuất có chứa oxy, trong đó có nhóm keto, hydroxyl hoặc
epoxy nên chúng có độ phân cực lớn hơn, do đó khả năng tan trong dầu kém hơn nhóm
carotene. Các hợp chất xanthophyll nổi bật là cryptoxanthin,... là zeaxanthin, lutein,
canthaxanthin,...
9


Trong q trình chín của rau quả, các hợp chất carotene gia tăng, tỷ lệ giữa các
hợp chất carotene và xanthophyll cũng gia tăng. B-carotene và lycopene là các hợp chất
tạo màu rất phổ biến trong rau quả. Sự phân bố các hợp chất carotenes trong rau, quả
phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: giống, độ chín, vùng, thời tiết, điều kiện canh tác,...
Bảng 3. 1. Các hợp nhất điểm hình thuộc nhóm caorotene và xanthophyll.[2]
Tên bản chất

Mã INS

β-carotenes

160a

Luteins

161b

Lycopenes

160d

Annatto extracts
(bixin)

Cấu tạo hóa học

160b

Zeaxanthins

161h

Cantha- xanthin

161g

Do các hợp chất carotenoid tan trong chất béo và các dung môi hữu cơ, không
tan trong nước nên không cần xem xét ảnh hưởng của pH đến độ bền của chúng. Ảnh
hưởng chủ yếu đến độ bền của các hợp chất này là chúng rất dễ bị oxy hóa do trong phân
10

tử có nối đơi và cơ ché oxy hóa này tương tự với acid béo không no. Kết quả của chuỗi
phản ứng gốc tự do này làm các hợp chất carotenoid bị mất màu. Điển hình cho tình
trạng này là sự mất màu của ß-carotene trong dầu ăn.

Hình 3. 1. Hình Màu vàng Beta-carotene dầu thực vật
Sự oxy hóa tăng mạnh khi có sự hiện diện của nhiều yếu tố, trong đó có các ion
kim loại. Các hợp chất H2O2 và nhóm halogen cũng có thế làm mất màu các hợp chất
carotenoid.
Trong q trình chế biến thực phẩm có chứa các hợp chất carotene, oxy trong
khơng khí và nhiệt độ là nguyên nhân chủ yếu gây ra sự oxy hóa của chúng. Các enzym
oxy hóa như lypoxygenase cũng là nguyên nhân làm mất màu các hợp chất carotene
trong rau quả, do đó việc chần nguyên liệu sẽ giúp tiêu diệt các enzym oxy hóa. Các hợp
chất carotene có thể ổn định trong mơi trường ít O2, và trong điều kiện này chúng có vai
trị của chất chống oxy hóa; ngược lại, trong điều kiện hàm lượng oxy cao chúng có thể
trở thành tiền chất oxy hóa (pro-oxidant). Nhiệt độ thấp, ví dụ lạnh đơng, là yếu tố thuận
lợi để làm bền màu các hợp chất carotene, vì nó ức chế q trình oxy hóa. Sự chiếu xạ
cũng ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến độ bền của các hợp chất carotene, tuy cơ
chế ảnh hượng này còn nhiều ý kiến khác nhau. [2]
Các hợp chất tạo màu thuộc họ carotenoid được sử dụng rất phổ biến trong công
nghiệp thực phẩm, chủ yếu tạo màu sắc làm tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm, trong
đó phổ biến nhất là -carotene. Nhiều sản phẩm dầu ăn trên thị trường đã sử dụng Bcarotene để chuẩn hóa màu cho sản phẩm. Một sản phẩm có bổ sung B-carotene khá
quen thuộc là margarine (thường gọi là bơ thực vật), tạo ra màu vàng đậu trưng của
chúng. Trong danh mục phụ gia thực phẩm của Codex và Danh mục 24, các hợp chất
carotenoids được phép bổ sung vào rất nhiều thực phẩm, như bơ, dầu mỡ và các sản
phẩm dầu mỡ, phô mai, kem, sữa chua, ngũ cốc và sản phẩm từ ngũ cốc, rau củ quả, các
11


loại đồ uống,... Ngồi vai trị tạo màu như một phụ gia thực phẩm, các hợp chất
carotenoid (B-carotene, lycopene, lutein, zeaxanthin,...) là ngun liệu sinh học có vai

trị rất quan trọng trong cơ thể người, giúp hỗ trợ điều trị và phòng ngừa nhiều loại bệnh
tật.
Tuy bản chất tan trong dầu, không tan trong nước, nhưng hiện nay các chế phẩm
tạo màu thương mại có chứa các hợp chất thuộc họ carotenoid đã được chuyển thành
các hệ phân tán nhằm giúp chúng có thể phân tán hoặc “hóa tan” trong môi trường nước
(WSP) để tạo màu cho nhiều loại thực phẩm có hàm lượng nước cao. [2]
3.1.2. Chất tạo màu anthocyanins
Anthocyanin (INS 163) là một nhóm các chất tạo màu hịa tan trong nước
quan trọng nhất, có trong các mơ của thực vật. Trong điều kiện tự nhiên, chúng
có dãy màu trải rộng từ xanh da trời, tím, đỏ đến đen, tùy thuộc vào giá trị pH.
Các hợp chất này thuộc họ flavonoid, có nhiều trong thành phần màu của hoa, lá
và rau quả.

Hình 3. 2. Màu tím Anthocyanin trong sản phẩm nước giải khát
Cho đến năm 2006, có hơn 550 hợp chất anthocyanin được tìm thấy trong tự
nhiên và trong một loại trái cây có thể có một hoặc nhiều hợp chất anthocyanin khác
nhau, ví dụ như trong nho có hơn 15 hợp chất anthocyanin. Một trong những nguồn
nguyên liệu quan trọng nhất từ trước đến nay để sản xuất các hợp chất anthocyanin là
vỏ trái nho, một sản phẩm phụ trong sản xuất rượu nho. Những năm gần đây, việc chiết
xuất anthocyanins từ cải bắp đỏ cũng đã thu được một số thành công nhất định.

12


Bảng 3. 2. Cấu trúc cơ bản của các hợp chất thuộc nhóm anthocyanidin [2]
R

R’

Pelargonidin

Cyaniding

H
OH

H
H

Peonidin

OCH3

H

Dlephinidin
Petunidin

OH
OCH3

OH
OH

Malvidin

OCH3

OCH3

Tên nhóm

Về mặt hóa học, anthocyanins là glycosides của các anthocyanidin (gọi là
aglycone) và 2-phenylbenzopyrylium (flavylium) với đường (phổ biến nhất là glucose).
Các hợp chất cũng có thể chứa một hoặc nhiều các acid phenolic như p-coumaric,
caffeic, ferrulic hoặc các acid aliphatic (phân tử có chứa chuỗi hydrocarbon béo) như
acid acetic được ester hóa với phân tử đường (Hình 3.2). Có 22 hợp chấtanthocyanidin
nhưng chỉ có 6 hợp chất quan trọng với vai trò là chất tạo màu, bao gồm: pelargonidin,
cyanidin, peonidin, delphinidin, petunidin, malvidin. Các hợp chất này khác nhau ở mức
độ hydroxyl và methoxyl hóa vịng có chứa nhóm R, R’.
Trong cấu trúc hóa học của nhóm anthocyanin có chứa vịng benzopyran dễ bị
ion hóa nên độ bền của màu các hợp chất này phụ thuộc nhiều vào pH của mơi trường,
do đó chúng còn được gọi là những chất chỉ thị cho độ pH. Các hợp chất anthocyanin
thu được từ cải bắp đỏ đã thể hiện các màu sắc khác nhau, tùy theo giá trị pH (Bảng
3.3). Màu của các anthocyanin có độ bền cao ở pH= 3,5 và nhạt màu đi khi pH = 4,5. Ở
môi trường rất kiềm, chúng gần như khơng màu do đã bị khử hồn tồn.
Bảng 3. 3. Sự thay đổi màu anthcyanins theo pH [2]
Giá thị pH

Màu thể hiện

1
4
6
8
12
13

Đỏ
Xanh đỏ
Màu tím

Xanh da trời
Xanh lá
Vàng

Các hợp chất tạo màu anthocyanins không bền và bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như cấu
trúc, nhiệt độ, ánh sáng, O2, pH, sắt, đồng, thiếc, acid ascorbic, sự liên kết nội phân tử
13


và liên phân tử với các thành phần khác như đường, protein, các sản phẩm phân hủy của
chúng. Khi kết hợp với các cation, đặc biệt là cation hóa trị 2 và 3, các hợp chất tạo màu
anthocyanin có thể bị kết tủa. Vì thế, cần tránh cho các hợp chất anthocyanin tiếp xúc
với Cu2+, Fe2+ hoặc tránh bao gói thực phẩm có chứa hợp chất anthocyanin trong bao
bì có tráng vecni, để bảo vệ màu sắc tự nhiên của sản phẩm.
Sự acyl hóa phân tử đường càng cao sẽ càng gia tăng sự ổn định của các hợp
chất anthocyanin dưới tác dụng của oxy, dẫn đến sự oxy hóa chậm trong nước. Khi xử
lý nước trái cây bằng enzym có thể làm mất màu các hợp chất anthocyanin do sự hiện
diện của enzyme glucoxidase, sự có mặt của acid amin cũng có thể làm mất màu các
hợp chất anthocyanin.
Dịch chiết của anthocyanins luôn luôn chứa các hợp chất flavonoid, catechin,
acid phenolic và polyphenol. Do vậy, thực tế là không thể biểu thị chính xác thành phần
các hợp chất. Các bản tiêu chuẩn hoặc thông số chất lượng của anthocyanins
(specification) thường chi thể hiện năng lực tạo màu (tinctorial power), độ acid, % chất
rắn, % tro và các tính chất vậy lý khác.
Anthocyanins nhạy với pH và năng lực tạo màu mạnh nhất ở pH = 3,0 - 3,5, do
đó ứng dụng chính của chất tạo màu anthocyanins thu từ vỏ quả nho là sản phẩm nước
uống trái cây vì pH của chúng cũng nằm trong dãy này. Ngoài ra, vì là các chất tạo màu
tan trong nước, các hợp chất anthocyanin thường được dùng trong các sản phẩm chứa
nhiều nước hoặc lượng nước trung bình như: nước giải khát, súp, rau củ quả, sản phẩm
thủy hải sản, đồ hộp, thực phẩm lạnh đông, các sản phẩm sữa, sản phẩm ngũ cốc,... Tuy

là các hợp chất không bền và dễ bị phá hủy trong quá trình chế biến nhưng anthocyanins
là nhóm chất tạo màu tự nhiên được sử dụng rộng rãi trong nhiều loại thực phẩm.
3.1.3. Chất màu chlorophyll
Chlorophyll (INS 140/141) là phân tử sinh học đặc biệt quan trọng, có vai trị
sống cịn trong cơ chế sinh tổng hợp ánh sáng, cho phép thực vật hấp thu năng lượng từ
ánh sáng. Chlorophyll là nhóm chất tạo màu tự nhiên, khơng hịa tan trong nước, tạo
màu xanh lục trong thực vật. Trong các loại rau quả có lá xanh, chlorophyll che mờ các
màu sắc khác trong thực vật, ví dụ các hợp chất carotenoid. Chlorophyll được phân tán
trong nguyên sinh chất, được gọi là lục lạp hoặc hạt diệp lục và chúng chiếm khoảng
1% hàm lượng chất khô của cây xanh. Chlorophyll là các hợp chất porphyrin có chứa
vịng tetrapyrrole cơ bản mà một trong số vịng pyrrole đó bị khử. Bốn vòng pyrrole
cùng kết hợp với ion Mg2+, trong đó Mg2+ ở vị trí trung tâm. Có 5 hợp chất chlorophyll
tìm thấy trong thực vật bậc cao nhưng chỉ có hai dạng chlorophyll a và b là quan trọng
với vai trò là chất tạo màu, theo tỷ lệ 3:1, trong đó:
Chlorophyll a: có màu xanh đậm sáng, cơng thức hóa học C55H72O5N4Mg
14


Chlorophyll b: có màu xanh vàng, cơng thức hóa học C55H72O5N4Mg
Việc bảo vệ màu xanh trong quá trình chế biến khơng phải lúc nào cũng thành
cơng. Giá trị pH đóng vai trò khá quan trọng trong phản ứng giữ màu, gia tăng pH sẽ
giữ màu tốt hơn (có màu sắc đậm hơn) nhưng sản phẩm có màu sắc khơng ổn định. Các
muối ammonium thường dùng trong phản ứng để làm chậm sự thành lập pheophytin
trong các loại rau quả lạnh đơng qua q trình chần.

Hình 3. 3.Những Màu xanh phổ biến của chlorophyll
Khi gia nhiệt trong môi trường acid, chlorophyll có màu xanh sáng sẽ bị
hydrogen thay thế tại vị trí Mg2+ để chuyển thành pheiphytin có màu xanh olive và khi
tiếp tục bị lấy đi phần phytol, nó sẽ chuyển thành hợp chất pheophorbide có màu nâu.
Trong mơi trường kiềm, chất này sẽ bị xà phịng hóa giữ được màu xanh lá cây. Các

chất thường sử dụng để bảo vệ màu chlorophyll là Mg(OH)2, Ca(OH)2.
Chlorophyll có thể tạo phức với các ion kim loại Zn2+ và Cu2+ bằng cách sử
dụng các muối Cu và Zn để thay thế Mg2+ bằng các ion này, tạo ra các hợp chất bền có
màu xanh sáng. Hiện nay, ngồi chlorophyll (TNS 140), dạng phức Cu-chlorophyll (INS
141) và chlorophylin (INS 141), là muối sodium và potassium của phức Cu-chlorophyll,
có khả năng hịa tan trong nước) có trong danh mục phụ gia thực phẩm của Codex và
được nhiều nước cho phép sử dụng để tạo màu trong chế biến thực phẩm. Phần lớn các
chất tạo màu chlorophyll là ở các dạng tan trong nước và được sử dụng trong các sản
phẩm sữa và từ sữa, sản phẩm bánh kẹo, nước giải khát.
Tuy nhiên, điều cần lưu ý là do chlorophyll là chất nhạy cảm với ánh sáng và
nó có thể trở thành tác nhân tạo nhạy (sensitizer) trong cơ chế oxy hóa chất béo do ánh
sáng, thúc đẩy sự oxy hóa dẫn đến hư hỏng của các sản phẩm chứa chất béo. Vì vậy
trong quá trình tinh luyện dầu thực vật, chlorophyll cần được loại bỏ đến mức rất thấp
(< 1ppm) để bảo vệ dầu trong quá trình bảo quản.
3.2. Ưu nhược điểm của chất tạo màu hữu cơ trong tự nhiên
Nhìn chung các hợp chất màu hữu cơ trong tự nhiên khơng có độ bền cao đối
với các tác nhân hóa học, vật lý như ánh sáng, nhiệt độ, pH, một số yếu tố hóa học,... do
đó chúng dễ bị biến màu ngay trong quá trình sản xuất và trong thời hạn lưu hành sản
phẩm (đặc biệt với sản phẩm cần hạn sử dụng dài). Ngồi ra chúng cịn một hạn chế rất
bất lợi là độ hòa tan. Các hợp chất carotenoid được xếp vào loại hòa tan trong chất béo
15