biến đổi của chất màu qua các điều kiện xử lý

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỐ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

BÁO CÁO HÓA HỌC THỰC PHẨM
BIẾN ĐỔI CỦA CHẤT MÀU QUA
CÁC ĐIỀU KIỆN XỬ LÝ

GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt
SVTH: HC07TP

TPHCM, 06/2010
1
MỤC LỤC
A. CÁC PHẢN ỨNG LÀM THAY ĐỔI MÀU SẮC THỰC PHẨM TRONG CHẾ BIẾN
I. Phản ứng caramen hoá đường Trang 2
II. Phản ứng tạo màu mới do phản ứng melanoidin Trang 4
III. Phản ứng oxy hoá các polyphenol Trang 10
V. Phản ứng Tyrosine melanin (hiện tượng thâm đen ở đầu, thịt tôm)Trang 11
B. CÁC SẮC TỐ TỰ NHIÊN
I. Chlorophyll Trang 13
II. Carotenoid Trang 15
III. Các chất màu nhóm Flavonoid Trang 16
2
Màu sắc của thực phẩm khơng những có giá trị về hình thức và còn có tác dụng sinh lý rõ rệt, vì
màu sắc thích hợp giúp cho cơ thể đồng hố được dễ dàng. Vì vậy trong kỹ thuật sản xuất thực
phẩm khơng những chỉ bảo vệ màu sắc tự nhiên, mà người ta còn tạo ra những chất màu mới thích
hợp với tính chất và trạng thái sử dụng của thực phẩm.

A. CÁC PHẢN ỨNG LÀM THAY ĐỔI MÀU SẮC THỰC PHẨM

TRONG CHẾ BIẾN
Các ngun liệu đưa vào chế biến thực phẩm thường chứa một thành phần gồm nhiều chất khác
nhau. Do đó, trong q trình gia cơng nhiệt, chúng sẽ tương tác với nhau tạo thành những màu mới
có ảnh hưởng tốt hoặc xấu tới thành phẩm.
Các phản ứng tạo màu thường rất đa dạng và phức tạp. Chung quy lại đó là các phản ứng hố
học và những phản ứng có hay khơng có enzym xúc tác. Thường gồm các loại phản ứng:
- Phản ứng dehydrat hố các đường hay là phản ứng caramen hố
- Phản ứng giữa đường và acid amin (phản ứng melanoidin)
- Phản ứng oxy hố các polyphenol
- Phản ứng giữa octoquinon và acid amin (phản ứng quinonamin)
I. Phản ứng caramen hố đường
- Xảy ra khi cacbonhydrate trong thức ăn bò nung nóng, kết quả tạo ra các sản phẩm có màu
từ nhạt đến đậm, đồng thời tạo ra những mùi vò mới. PƯ Caramel đóng vai trò quan trọng
3
trong công nghiệp chế biến thực phẩm, chẳng hạn như SX caffee hay tao ra các chế phẩm
caramel thương mại (tạo màu, mùi cho thức ăn). Thường gặp trong sản xuất bánh, kẹo,
mứt…
- Phản ứng không cần enzym. Điều kiện phản ứng:
+ xảy ra trong môi trường axit hoặc bazơ
+ t
o
> 120
o
+ 3 < pH< 9
- Phản ứng caramel xảy ra theo 6 bước, làm biến đổi đường đơn giản thành hợp chất màu
khác, phá vỡ các phân tử dài thành các phân tử ngắn hơn và sắp xếp chúng lại. Các bước
gồm:
+ enol hoá
+ dehydrat hóa
+ tạo dicacboxylic

+ phản ứng hồi adol
+ phản ứng ngưng tụ adol
+ phản ứng gốc
C
12
H
22
O
11
C
12
H
20
O
10
C
12
H
18
O
9
C
36
H
50
O
25

( caramelan ) ( caramelen )

C
36
H
48
O
24
C
96
H
102
O
51
( C
3
H
2
O )
x
( caramelin )( chất màu humin )
Phản ứng caramen xảy ra ở nhiệt độ nóng chảy của đường: glucose (146 – 150 C),
fructose (95 – 100
0
C) saccarose ( 160-180
o
C), lactose (223- 252
0
C). Nhưng còn tuỳ
nồng độ đường, pH, thời gian đun nóng, caramen hố có thể xảy ra ở nhiệt độ thấp
hơn, như saccarose có thể bắt đầu ở 135
0

C.
- Do sự caramel hoá fructose xảy ra ở nhiệt độ thấp nhất nên tốc độ đổi màu của
fructose là nhanh nhất. Điều này giải thích tại sao các món nướng có mật ong hoặc xi-rô
fructose có màu sậm hơn các loại đường khác.
Với saccharose: phản ứng caramen hố xảy ra theo sơ đồ phản ứng:
• Tạo các anhydrit khơng màu:
C
12
H
22
O
11
– H
2
O → C
6
H
10
O
5
+ C
6
H
10
O
5
Saccharose glucozan levulozan
• Đến 185-190
0
C sẽ tạo thành izosaccharozan:

Glucozan + levulozan → izosaccharozan
C
6
H
10
O
5
+ C
6
H
10
O
5
→ C
12
H
20
O
10
4
-H
2
O -H
2
O
-H
2
O -H
2
O -H

2
O
• Khi nhiệt độ cao hơn sẽ mất đi 10% nước và tạo thành caramelan (C
12
H
18
O
9
hoặc C
24
H
36
O
18
) có màu vàng:
2C
12
H
20
O
10
– 2H
2
O → (C
12
H
18
O
9
) hoặc C

24
H
36
O
18
Izosaccharozan caramelan
• Khi mất đi 14% nước sẽ tạo thành caramelen:
C
12
H
20
O
10
+ C
24
H
36
O
18
– 3H
2
O → C
36
H
48
O
24
.H
2
O

• Và khi mất đi 25% nước sẽ tạo thành caramelin có màu nâu đen, khi nóng
quá mới trở thành màu đen humin.
Phản ứng caramel hóa bắt đầu ở 120
o
C, tăng nhanh và tạo màu đen ở 160 – 200
o
C, ở
400
o
C thì cháy thành than. Hầu như tất cả các sản phẩm caramen hố đều có vị đắng.


II. Phản ứng tạo màu mới do phản ứng melanoidin
5
Khi chế biến mứt quả, thưòng thấy xuất hiện màu nâu nhạt. Sữa khi đun nóng q lâu
cũng thấy có màu hơi vàng. Thịt cá chiên hay nướng đều xuất hiện một lợp vỏ màu
vàng nâu. Đó là phản ứng melanoidin.
Đây là phản ứng giữa protein và glucid hay nói rõ hơn là phản ứng giữa đường
khử và acid amin.
Điều kiện để cho phản ứng xảy ra là phải có nhóm carbonyl và chất kia phải có
nhóm amin.
Phản ứng này gồm 3 giai đoạn:
1. Giai đ o ạ n 1: PƯ giữa đường khử (glucose) và acid amine => kết quả: tạo ra các hợp
chất Amadori.
Các hợp chất Amadori có thể bò đồng phân hoá trong 3 cấu trúc khác nhau. Mỗåi cấu trúc lại
phản ứng khác nhau ở các bước kế tiếp. Trong thức ăn có thể tồn tại trên 5 loại đường và 20 loại
acid amine khác nhau. Chỉ trong bước đầu tiên, theo lí thuyết đã có trên 100 sản phảm tạo thành
- Đường có khối lượng càng lớn thì phản ứng càng chậm.
VD: pentose (vd : ribose) sẽ phản ứng nhanh hơn hexose (glucose, fructose) và disaccharide
(lactose)

- Các acid amine có 2 nhóm – NH
2
trở lên (như lysine) thì phản ứng nhanh hơn và gây ra
những màu sậm hơn.
- Các acid amine có nhóm sulphur tạo ra mùi đặc trưng nhưng ít màu.
- Các rượu của đường hay polyol (sorbitol, xylitol) không tham gia PƯ Maillard => các sản
phẩm bánh kẹo được làm ngọt bằng sorbitol thì không hay hiếm khi thay đổi màu sắc trong suốt
quá trình chế biến.
2. Giai đ o ạ n 2: phụ thuộc sự đồng phân hoá các hợp chất Amadori.
_ Giai đoạn này xảy ra sự khử
nước của 1 – amin – 1 – dezoxy
– 2 – xetoza tạo thành các sản
phẩm phân ly khác nhau.
_ Tuỳ vào điều kiện môi
trường, phản ứng có thể diễn ra
bằng nhiều con đường khác
nhau:

6
+Tạo nên các chất mùi quan trong như furfural và hydroxymethyl furfural (HMF)
+Tạo reducton 6C: R – C = C – R
1
OH OH

+Phân huỷ đường: => tạo andehit, axetone, diaxetyl.
+Phân huỷ acid amine.: sự phân huỷ Strecker
3. Giai đoạn 3 : Giai đoạn cuối cùng của phản ứng gồm rất nhiều các phản ứng phức tạp :
_ Phản ứng ngưng tụ adol với sự tạo thành polyme màu nâu không chứa nitơ.
O O O
CH

3
- C + HCH
2
- C CH
3
- CH - CH
2
- C
H H H
OH
andehit axetic andehit axetic aldol
_ Phản ứng trùng hợp hoá aldehitamin với sự tạo thành các hợp chất nitơ dò vòng:

Pirazine Pyridine
_ Giai đoạn cuối cùng của phản ứng Melanoidin sẽ tạo nên đầu tiên là các polyme không no
hoà tan được trong nước , sau đến là các polyme không no và không hòa tan được trong nước,
nhưng đều có màu đậm và có cùng tên gọi chung là melanoidin.
7
Điều kiện tiến hành của phản ứng tạo melanoidin
a. nh hưởng của acid amin và đường
Acid amin là chất xúc tác giai đoạn đầu của phản ứng tạo thành melanoidin, một phần
axit amin tiêu tốn cho phản ứng tạo thành aldehyde và giải phóng NH3. NH3 tương tác
với đường & tạo ra melanoidin.
Các acid amin tham gia phản ứng khác nhau phụ thuộc vào nhiệt độ /pH/lượng nước.
Khả năng phản ứng của acid amin phụ thuộc nhiều vào độ dài mạch C vò trí nhóm amin
so với nhóm cacboxyl(nhóm amin càng xa nhóm cacboxyl thì phản ứng càng mạnh).
Cường độ phản ứng phụ thuộc vào tỉ lệ acid và đường (thường là 1:3)
b. Ảnh hưởng của nước là điều kiện cần thiết tiến hành phản ứng: Để phản ứng đạt
cực đại thì xung quanh mỗi phần tử Protein phải tạo nên lớp đơn phân của nước nồng
độ chất tác dụng càng cao lượng nước càng ít tì tạo thành melanoidin càng mạnh .

Ứng dụng phản ứng melanoidin:
 Trong công nghệ sản xuất bánh mì : quá trình này được tạo điều kiện để phản ứng
này phát triển tối đa. biện pháp kó thuật tương ứng trong quy trình sản xuất lên
8