tổng quan về phẩm màu

Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TPHCM
Khoa Công Nghệ Thực Phẩm
Bộ môn Phụ Gia Thực Phẩm
Đề Tài:
Tổng quan về chất tạo màu
Carotenoid trong thực phẩm
TpHCM, 11/2013.
Mục lục
Lời mở đầu 3
Tổng quan về Carotenoid Phụ gia thực phẩm
I) Tổng quan về phẩm màu
1) Phẩm màu là gì? 4
2) Có mấy loại phẩm màu? 4
II) Carotenoid
1) Phân bố 4
2) Cấu tạo 5
3) Tính chất vật lí 5
4) Tính chất hóa học 6
5) Ứng dụng 6
6) Phân loại 6
7) Các biến đổi trong quá trình chế biến của Carotenoid 8
III) Ưu nhược điểm và các điều cần lưu ý khi sử dụng Carotenoid
1) Ưu điểm 11
2) Nhược điểm 11
3) Các điều cần lưu ý khi sử dụng Carotenoid 11
Tài liệu tham khảo 13
Bảng phân công công việc 14
Lời mở đầu
Trong thực phẩm, màu sắc là mật nhân tố không thể thiếu. Từ xa xưa con người đã biết sử
dụng các màu sắc có trong tự nhiên để tạo màu sắc cho thực phẩm. Màu sắc là một
trong những tính chất đầu tiên được giác quan cảm nhận và là yếu tố không thể bỏ qua

trong việc xác định và chấp nhận thực phẩm của người tiêu dùng hiện đại. Nếu màu
sắc của một thực phẩm nào đó không quen thuộc với người tiêu dùng thì khó ảnh
2
Tổng quan về Carotenoid Phụ gia thực phẩm
hưởng đến hành vi mua sản phẩm của họ. Ví dụ màu của quả cam rất rõ rệt và đặc
trưng, do đó nhà sản xuất nước ngọt hương vị cam phải cố gắng làm cho sản phẩm của
họ có màu cam giống như trái cam tự nhiên. Để thực hiện được mục đích này, các nhà
sản xuất thực phẩm từ lâu đã sử dụng các hợp chất tạo màu có trong tự nhiên bổ sung
vào thực phẩm.
Với các sản phẩm chiết xuất từ nguồn gốc tự nhiên, chúng còn có thể chứa các thành
phần tạo mùi vị, tùy thuộc vào bản chất hóa học của chúng. Các hợp chất tạo màu này
chia thành nhiều nhóm khác nhau như: Carotenoid, Curcumin, Anthoxyanin…trong
đó các hợp chất thuộc nhóm carotenoid là được ứng dụng nhiều và rộng rãi nhất.
I) Tổng quan về phẩm màu:
Có rất nhiều chất được sử dụng làm phẩm màu. Tuy nhiên chỉ những chất ít độc,
dễ thải loại ra khỏi cơ thể con người và không bị biến chất, phân huỷ trong quá trình
chế biến (đun nóng, lên men…), không lẫn các loại tạp chất độc hại, mới được sử
dụng trong chế biến thực phẩm.
1) Phẩm màu là gì?
3
Tổng quan về Carotenoid Phụ gia thực phẩm
Phẩm màu thực phẩm là một nhóm những chất có màu được dùng làm phụ gia
thực phẩm, để tạo ra hay cải thiện màu sắc của thực phẩm, nhằm làm tăng tính hấp
dẫn của sản phẩm.
2) Có mấy loại phẩm màu?
Các phẩm màu chia làm hai loại chính:
a. Phẩm màu tự nhiên:
Là các chất màu được chiết xuất ra hay được chế biến từ các nguyên liệu hữu cơ
(thực vật, động vật) có sẵn trong tự nhiên.
Ví dụ: Caroten tự nhiên được chiết xuất từ các loại quả có màu vàng, Curcumin được

chiết xuất từ củ nghệ, màu Caramen được chế biến từ đường… Nhóm phẩm màu có
nguồn gốc tự nhiên có nhược điểm là độ bền kém, sử dụng với lượng lớn nên giá
thành sản phẩm cao…
b. Phẩm màu tổng hợp hoá học:
Là các phẩm màu được tạo ra bằng các phản ứng tổng hợp hoá học.
Ví dụ: Amaranth (đỏ), Sunset yellow (vàng cam), Tartazine (vàng chanh).
Các sản phẩm màu tổng hợp thường đạt độ bền cao, với một lượng nhỏ đã cho màu
đạt với yêu cầu đặt ra, nhưng chúng có thể gây ngộ độc nếu dùng loại không nguyên
chất, không được phép dùng trong thực phẩm.
II) Carotenoid:
1) Phân bố:
_Ở thực vật: tồn tại trong lạp thể tế bào, bị che lấp bởi màu chlorophyl, phân bố
trong các mô thường tạo màu vàng, cam, đỏ. Hầu hết màu vàng của hoa quả là do
xantophyl, lutein.
_Ở động vật: tạo màu vàng, đỏ cho lông cánh các loài chim.
_Vi sinh vật: là chất màu nội bào.
_Có trong đa số cây (trừ một số nấm), hầu như có trong tất cả cơ thể động vật.
2) Cấu tạo:
_Tất cả dẫn xuất Carotenoid có thể xem như dẫn xuất của licopen.
4
Tổng quan về Carotenoid Phụ gia thực phẩm
_Hợp chất của Carotenoid (C40) bị mất 1 nhóm đầu thì gọi là Apocarotenoid. Đây
là những chất màu quan trọng.
_Đặc điểm, cấu trúc nổi bật nhất, đặc trưng cho màu thấy được của Carotenoid là
chuỗi polyen liên hợp.
_Các Carotenoid được cấu tạo từ 8 đơn vị isoprene liên tiếp nhau ở trung tâm phân
tử tạo nên cấu trúc đối xứng của hợp chất Hydro Carotenoid như: Keto, methoxyl,
epoxy, axit được gọi chung là xantophin.
_Đa số là vòng 6 cạnh hay 5 cạnh ở 1 đầu hay 2 đầu.
3) Tính chất vật lý:

_Kết tinh ở dạng tinh thể, hình kim, hình khối lăng trụ, đa diện, dạng lá, hình thoi.
_Nhiệt độ nóng chảy cao: 130- 220
o
C.
_Hoà tan trongchấtbéo, các dung môi chứa Clo và các dung môi không phân cực
khác làm cho hoa quả có màu da cam, màu vàng, đỏ.
_Tính hấp thụ ánh sáng: chuỗi polyen liên hợp đặc trưng cho màu thấy được của
Carotenoid. Dựa vào quang phổ hấp thu của nó, người ta thấy khả năng hấp thu ánh
sáng phụ thuộc vào nhóm C9 mạch thẳng hay mạchvòng, cũng như vào nhóm chức
gắn trên vòng. Ngoài ra mỗi dung môi hoà tan khác nhau, khả năng hấp thụ ánh sáng
tối đa cũng khác nhau với cùng một loại. Khả năng hấp thu ánh sáng mạnh chỉ cần 1g
cũng có thể nhìn thấy bằng mắt thường.
Carotenoid Số nối đôi liên hợp Bước sóng (nm)/ dung môi ether
Ảnh hưởng của nối đôi liên hợp
Phytoene 3 275 285 296
Phytophluene 5 331 348 367
ɛ-carotene 7 378 400 425
Neurosprene 9 416 440 470
Licopene 11 446 472 505
Ảnh hưởng của vòng
γ- carotene 11 431 462 495
β-carotene 11 425 454 483
5
Tổng quan về Carotenoid Phụ gia thực phẩm
Bảng 1.Khả năng hấp thụ ánh sáng của 1 số carotenoid.
4) Tính chất hoá học:
_Không hoà tan trong nước, rất nhạy đối với axit và chất oxi hoá, bền vững với
kiềm. Do có hệ thống nối đôi liên hợp nên nó dễ bị oxi hoá mất màu hay đồng phân
hoá, hydro hoá tạo màu khác.
_Các tác nhân ảnh hưởng đến độ bền màu: nhiệt độ, ánh sáng, phản ứng oxi hoá

trực tiếp, tác dụng của ion kim loại, enzym, nước.
_Dễ bị oxi hoá trong không khí => cần bảo quản trong khí trơ, chân không. Ở nhiệt
độ thấp nên bao kín tránh ánh sáng mặt trời.
_Carotenoid khi bị oxy hoá tạo hợp chất có mùi thơm như các aldehide không no
hay ketone đóng vai trò tạo hương thơm cho trà.
5) Ứng dụng:
Các hợp chất tạo màu Carotenoid được sử dụng rất phổ biến trong công nghiệp
thực phẩm nhằm bào quản sản phẩm hay tăng màu sắc tạo giá trị cảm quan cho sản
phẩm. Nhiều sản phẩm trên thị trường được bổ sung nhóm màu này là: bơ, margarine,
dầu, phô mai, kem, sữa chua, sản phẩm thịt, snacks…
6) Phân loại:
Chia làm 2 nhóm chính:
_Xanthophylls: là các dẫn xuất có chứa oxygen, trong đó có nhóm keto,
hydroxyl,hay epoxy nên chúng có độ phân cực lớn hơn. Các hợp chất xanthophyll nổi
bật là Zeaxanthin, Lutein, Canthaxanthin, Cryptoxanthin…
_Carotenes: nhóm này có nhiều hợp chất khác nhau, trong đó chỉ bao gồm nguyên
tố carbon và hydrogen nên chúng có tính phân cực thấp. 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 nổi bật nhất là
β-carotene, một hoạt chất có hoạt tính tiền vitamin A mạnh nhất.
• Không có hoạt tính tiền vitamin A: gồm các hợp chất licopene, annatto
extract, paprika extrac…
a) Xanthophyll:
• CTCT: C
40
H
56
O
2
6

Tổng quan về Carotenoid Phụ gia thực phẩm
• Có được bằng cách gắn thêm hai nhóm hydroxyl vào phân tử α- caroten, do đó có tên
3,3’-dihydroxyl-α- caroten.
• Là chất màu vàng nhưng sáng hơn caroten vì chứa ít nối đôi hơn.
• Trong lòng đỏ trứng gà có hai xantofil là: dihyroxy-α- caroten và dihydroxy-β- caroten
( tỉ lệ 2:1).
b) Capsanthin:
• CTCT: C
40
H
58
O
3
Capsanthin (3,3’-dihydroxy-β,κ-caroten-6’-one)
• Là chất màu vàng có trong ớt. Chiếm 7/8 tất cả màu của ớt.
• Là dẫn xuất của caroten nhưng màu mạnh hơn carotenoid khác 10 lần.
• Trong ớt đỏ có nhiều hơn ớt xanh 35 lần.
c) Crocetin:
• Chất này tạo nên màu vàng của cây nghệ tây.
7
Tổng quan về Carotenoid Phụ gia thực phẩm
• Nó không tồn tại trong cây dưới dạng diester và tạo liên kết glycoside với
disaccharide gentiobiose.
• Vì vậy mà diester này còn gọi là crocin có thể hoà tan trong nước.
d) Lutein và Zeaxanthin:
• Có trong bắp, trứng với vai trò quan trọng trong việc bảo vệ điểm vàng của võng mạc
khỏi các tác nhân oxy hoá.
7) Các biến đổi trong quá trình chế biến của Carotenoid:
a) Sự oxy hoá:
 Sự oxy hoá không do enzym:

_Carotenoid khi tiếp xúc với không khí dần dần bị oxy hoá tại nối đôi tạo thành
các hợp chất có màu nâu như hydroperoxide, carbonyl…Sản phẩm ở dạng bột sấy khô
(Có bề mặt tiếp xúc với không khí lớn) đặc biệt dễ bị oxy hoá.
_Thông thường carotene khá bền với nhiệt độ nhưng ở nhiệt độ cao nó lại bị phá
huỷ gián tiếp thông qua sự oxy hoá các acid béo chưa no.
_Tỷ lệ carotenoid bị mất đi do oxy hoá không chỉ phụ thuộc lượng oxy mà còn phụ
thuộc nhiệt độ và ánh sáng. Tất cả carotenoid đều nhạy cảm với ánh sáng mặt trời. Ánh
sáng nhân tạo thì không có tác dụng xúc tác như ánh sáng mặt trời.
Ví dụ: +Sau 3 giờ, ở 65
o
C chỉ có 15% lycopene bị mất đi; ở 100
o
C là 25% lượng
lycopene bị mất đi.
+Khi giữ thịt ở nhiệt độ thấp, 0
o
C hay dưới 0
o
C, mặc dù vẫn tồn tại những
phản ứng hóa sinh chậm ở bên trong và một phần oxy hóa chậm ở bên ngoài nhưng
Carotenoid chỉ biến đổi không đáng kể.
+Nếu bảo quản ở nhiệt độ cao hơn, sau một năm có thể mất đi 10-20%
Carotenoid hòa tan trong mỡ.
+Khi giữ nhiệt trong các bao bì không thấm nước, trong chân không hay
trong khí nitơ thì sự mất mát rất nhỏ. Nhìn chung Carotenoid không bền với nhiệt độ khi
có cả oxy và ánh sáng. Như vậy việc tăng nhiệt độ chỉ làm tăng thêm quá trình biến đổi
nhất là quá trình oxy hóa.
_Sự oxy hóa càng giảm đi tối thiểu khi có sự kết hợp sắc tố trong dầu. Dầu tạo sự
bảo vệ khỏi sự tấn công của oxy. Ngoài ra người ta còn dùng các chất chống oxy hóa như
8

Tổng quan về Carotenoid Phụ gia thực phẩm
vitamin C, vitamin E, hydroquinone… thêm vào sản phẩm để bảo vệ. Vitamin C nhường
hydro trực tiếp cho các peroxide, trong quá trình này vitamin E là chất trung gian.
_Tuy nhiên việc loại trừ không khí giúp cho các Carotenoid ổn định hơn là thêm
chất chống oxy hóa.
 Sự oxy hóa bởi enzym:
_Trong tế bào, các Carotenoid ổn định hơn khi tạo thành phức hợp Carotenoid-
protein. Carotenoid bị tấn công bởi các enzyme oxy hóa chất béo:
+Peroxydase làm giảm lượng chất béo theo cơ chế:

Peroxydase acid thực vật
Carotenoid 5,6- epoxide 5,8- epoxide
+Lipoxydase tạo thành gốc tự do từ acid béo không no sau đó bắt đầu oxy
hóa các Carotenoid.
+Lipoperoxydase chỉ hoạt động khi có mặt acid béo không no bị oxy hóa
bởi lipoxydase.
 Ứng dụng:
_Sự cùng oxy hóa với chất béo của carotenoid có thể quan sát được qua sự biến đổi
màu của sản phẩm. Sự mất màu được ứng dụng trong chế biến bột mì. Sự đổi màu của
tiêu từ đỏ sang nâu mặc dù phần lớn do phản ứng Maillard nhưng trước tiên là do sự oxy
hóa của Capsanthin.
_Những sản phẩm có mùi cũng được hình thành trong quá trình oxy hóa của
Carotenoid ứng dụng trong quá trình làm mứt. Ngoài ra, rượu vang được cất giữ lâu năm
cũng co1 mùi đặc trưng do sự oxy hóa neoxanthin và một số Carotenoid khác thành 1.2-
dihydro-1,1,6-trimethyl naphthalene.
b) Sự đồng phân hóa:
_Carotenoid trong tự nhiên tồn tại ở dạng đồng phân trans ổn định hơn. Dạng đồng
phân trans sẽ xoắn 180
o
dưới ảnh hưởng của nhiệt độ, ánh sáng và bức xạ. Đồng phân cis

ít bền hơn, hấp thu ánh sáng ở bước sóng ngắn hơn do đó có màu sáng hơn. Đồng phân
hóa do nhiệt độ là thay đổi xảy ra trong suốt quá trình sản xuất thực phẩm. Ở nhiệt độ cao
9
Tổng quan về Carotenoid Phụ gia thực phẩm
sản phẩm dễ bị mất màu, nhiệt độ cao hay thấp ảnh hưởng nhiều hơn là việc cung cấp
nhiệt.
c) Sự nhiễm bẩn của ion kim loại:
_Một vài ion kim loại có thể xúc tác làm giảm chất lượng của Carotenoid khi
không có chất béo.
Ví dụ: kim loại Cu làm giảm chất lượng của lycopene đến 3,5 lần so với tỷ lệ bình
thường. Ion đồng là chất xúc tác cho việc hình thành gốc tự do.
d) Sự ảnh hưởng của pH:
_Ở pH trung tính hay kiềm, nhiệt độ sẽ phá hủy dễ dàng các vitamin trong đó có
vitamin A và Carotenoids. Thông thường thịt và các chế phẩm từ thịt đều có pH acid do
đó bảo vệ được ít nhiều vitamin.
III) Ưu nhược điểm và các lưu ý khi sử dụng Carotenoid trong thực phẩm:
1) Ưu điểm:
Do bản chất tự nhiên của chúng, ngoài tác dụng tạo màu chúng còn có đặc tính
sinh học vô cùng quí giá. Ví dụ như β- carotene chuyển hóa thành vitamin A khi đi vào cơ
thể, Lutein, lycopene… là các chất chống oxy hóa rất mạnh, được xem là các yếu tố vàng
đối với sức khỏe. Nhận thức của khoa học và nhà tiêu dùng hiện nay càng ngày càng
hướng tới việc sử dụng các thực phẩm không chứa phụ gia hay phụ gia đó có phải tự
nhiên và an toàn với sức khỏe hay không. Do đó thực phẩm có chứa chất màu tự nhiên sẽ
được người tiêu dùng ưu tiên hơn. Vì nó được xem là an toàn nên hiện nay, hầu hết các
nước trên thế giới đều có các qui định quản lí thông thoáng đối với nhóm hợp chất màu tự
nhiên nên điều này cũng tạo ra sự thuận lợi cho việc sản xuất, kinh doanh và sử dụng các
hợp chất này.
Chúng không bị mất màu trong các sản phẩm có chứa acid ascorbic so với việc sử
dụng chất màu tổng hợp.
2) Nhược điểm:

Không có độ bền cao với các tác nhân hóa học, vật lý như ánh sáng, nhiệt độ,
pH… do đó dễ bị mất màu ngay trong quá trình sản xuất và lưu hành sản phẩm.
10
Tổng quan về Carotenoid Phụ gia thực phẩm
Các hợp chất Carotenoid được xếp vào loại hòa tan trong chất béo nhưng khả năng
hòa tan của chúng cũng có giới hạn.
Vì nguồn gốc, bản chất tự nhiên của chúng và các kỹ thuật khá phức tạp nên việc
sản xuất ra các chế phẩm màu này đòi hỏi giá thành khá cao.
Có thể còn lẫn mùi vị của nguyên liệu mà chúng được chiết xuất.
3) Các lưu ý khi sử dụng Carotenoid:
_Dạng vật lí cần sử dụng: Dạng lỏng hay dạng bột,…
_Kiểu, tone màu phù hợp với đặc tính cảm quan của thực phẩm, tránh sự cảm nhận
là màu sắc giả tạo hay màu mè.
_Chọn và phối trộn hợp lí.
_Ảnh hưởng của nhiệt độ, pH, có thể tác động lên độ bền màu.
_Khả năng bảo vệ của bao bì, kỹ thuật đóng gói.
_Yêu cầu về thời gian bảo quản của sản phẩm: sản phẩm có hạn sử dụng càng dài
thì khả năng mất, biến màu càng cao.
_Đánh giá độ bền màu sắc trong suốt hạn sử dụng trong điều kiện lưu thông phân
phối ngoài thực tế.
11
Tổng quan về Carotenoid Phụ gia thực phẩm

Tài liệu tham khảo
(1) Nguyễn Phú Đức, Phụ gia thực phẩm.
(2) />option=com_content&view=article&id=29:phammau&catid=5:trangchu
(3) />(4) Bộ Y tế, Thông tư hướng dẫn việc quản lí phụ gia thực phẩm , số 27/2012/TT-
BYT,30/11/2012
12