Chương 7 chất màu ẩm thực

CHẤT MÀU THỰC PHẨM
-------------------------------I. CÁC KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÀU TP :
o Ý nghóa của chất màu trong sản xuất thực phẩm :
Chất lượng sản phẩm thực phẩm không những bao gồm giá trò dinh dưỡng mà
còn bao gồm giá trò cảm quan nữa. Một sản phẩm có màu sắc đẹp, hợp lý sẽ góp
phần lôi kéo sự chú ý của khách hàng do đó màu sắc là một chỉ số quan trọng
của giá trò cảm quan.
Màu sắc còn có tác dụng tâm sinh lý rất rõ rệt. Thực phẩm có màu sắc thích
hợp sẽ giúp người ăn ngon miệng và cơ thể đồng hoá thực phẩm đó dễ dàng hơn.
Trong kỹ thuật sản xuất thực phẩm, người ta không chỉ bảo vệ màu sắc có
sẵn mà còn cho thêm chất màu để bổ sung khi màu tự nhiên của nguyên liệu bò
giảm đi trong quá trình chế biến hay tạo ra những màu sắc mới phù hợp với tính
chất và trạng thái của sản phẩm.
Luật pháp của những nước khác nhau sẽ quy đònh những màu dành cho thực
phẩm khác nhau. Tại mỗi quốc gia, các loại màu này lại được giới hạn tuỳ theo
loại thực phẩm. Liều lượng tối đa đối với mỗi loại màu cũng khác nhau. Do đó
khi muốn sử dụng một loại màu nào vào sản xuất thực phẩm trước tiên cần phải
tham khảo quy đònh về việc sử dụng màu.
Việc chọn màu còn tuỳ thuộc vào tính chất và thành phần của sản phẩm, hàm
lượng nước, hàm lượng lipid, độ pH, … Sự có mặt của protein và tannin cũng làm
giới hạn việc sử dụng một số màu.
Ngoài ra ta còn phải chú ý đến điều kiện của quá trình chế biến như nhiệt độ,
thời gian, phương pháp đóng gói có hay không có O 2 , điều kiện tàng trữ, bảo
quản, khả năng phối trộn giữa các màu với nhau.
o Tình hình sử dụng màu thực phẩm tại Việt Nam :
Ở nước ta, Bộ Y Tế mới ban hành quyết đònh số 3742/2001/QĐ-BYT ngày
31/8/2001 về “quy đònh các chất phụ gia được phép sử dụng trong thực phẩm ”
trong đó liệt kê các màu cho phép sử dụng và giới hạn sử dụng của các loại màu
đó. Quy đònh này vẫn chưa được tất cả các nhà sản xuất và người tiêu dùng biết
đến rộng rãi, nên vẫn còn nhiềi nhà sản xuất sử dụng màu không nằm trong
danh mục cho phép hoặc trong danh mục cho phép nhưng vượt quá liều lượng.

Thạm chí họ còn dùng màu trong công nghệ nhuộm dệt cho vào thực phẩm bất

1


kể sức khoẻ người tiêu dùng. Vì vậy đã có những vụ ngộ độc gây chết người do
màu thực phẩm ở Hà Giang, Vónh Phú, Quảng Nam Đà Nẵng,…
Hiện nay đa số màu thực phẩm sử dụng ở nước ta là màu tổng hợp nhập từ
Châu Âu, Ấn Độ, Nhật, Úc, Trung Quốc, Thái Lan,… Theo các điều tra của viện
dinh dưỡng Hà Nội năm 1995 thì số lượng phẩm màu không đạt tiêu chuẩn rất
cao, lên đến hơn 90%. Điều tra của Trung tâm Y Tế Dự Phòng TPHCM thực
hiện năm 1997 và 2000 cho thấy các khu vực doanh nghiệp lớn, sản xuất cộng
nghiệp đều sử dụng màu có trong danh mục của Bộ Y Tế, còn khu vực các xí
nghiệp sản xuất nhỏ, cá thể, thủ công và đặc biệt là các quán hàng rong, tỷ lệ
màu sử dụng ngoài danh mục rất cao. Trong số 224 mẫu thực phẩm có màu từ
các quán hàng rong đem thử nghiệm có 75% mẫu đã sử dụng màu không nằm
trong danh mục cho phép. Khi thử nghiệm 203 mẫu màu nguyên liệu bán ở chợ
trong các ống nhỏ, bao gói thì 63,6% số mẫu nằm ngoài danh mục. Đặc biệt là
màu xanh dương, tím nho 100% không đạt chất lượng. Màu xanh lá chỉ đạt 6,3%.
Màu chocolate, caphê đạt 12,5%, màu đỏ, cam đạt 84,4%.
Mặc dù đã có những khuyến cáo của các cơ quan có chức năng nhưng do màu
thực phẩm thường có giá bán khá cao, ý thức của các nhà sản xuất nhỏ, cá thể
chưa cao, đồng thời hiểu biết về an toàn dinh dưỡng của người tiêu dùng cũng
hạn chế do đó rất khó cải thiện tình trạng sử dụng màu thực phẩm bừa bãi này.
o Phân loại màu TP :
a. Chất màu dạng bột hay lỏng được bổ sung trực tiếp vào sản phẩm thực
phẩm để tăng cường màu tự nhiên của nguyên liệu hay tạo ra một màu
mới cho sản phẩm.
Tổ chức quốc tế FACC (Food Additives and Contaminants Committee) đã
đưa ra danh mục các chất màu được phép sử dụng trong công nghệ thực

phẩm. Theo danh mục này có ba loại màu được công nhận.
• Chất màu tự nhiên (natural colours) : được trích chiết từ các nguyên liệu
trong tự nhiên như thực vật (hoa, quả, lá, thân cây có màu), động vật
(huyết tương) hay vi sinh vật (vi khuẩn, nấm men, nấm mốc, tảo). Màu
tự nhiên thường có cường độ màu thấp hơn màu tổng hợp và thường kék
bền với nhiệt độ, pH môi trường và ánh sáng.
• Chất màu tổng hợp (synthetic colours) : không tồn tại trong tự nhiên,
được sản xuất bằng tổng hợp hoá học (sunset yellow, carmoisine,
tartrasine,…)
• Chất màu tổng hợp giống tự nhiên (nature-identical colour) : được sản
xuất bằng phương pháp hoá học nhưng bản chất giống hệt các chất màu
tự nhiên (β-carotene,riboflavin, canthaxanthin, anthocyanin,…). Hiện nay

2


loại màu này được sử dụng nhiều nhất vì mức độ độc hại thấp hơn so
với màu tổng hợp. Màu sắc giống màu tự nhiên nhưng cường độ màu và
độ bền màu cao hơn nhiều.
b. Chất màu tạo thành trong quá trình chế biến : trong quá trình gia công
chế biến thực phẩm đặc biệt là quá trình gia công nhiệt, một số chất trong
nguyên liệu sẽ biến đổi tạo ra màu cho thực phẩm. Màu này có khi có lợi
nhưng cũng có khi bất lợi cho sản phẩm. Thí dụ như màu caramen, màu do
phản ứng Melanoidin, màu sản phẩm chiên rán, nướng,
Khi khai thác màu cần chú trọng các yêu cầu : hàm lượng màu trong nguyên
liệu, tính chất hoà tan của sắc tố đó.
II. CÁC CHẤT MÀU TỰ NHIÊN :
o Màu từ ĐV : màu cánh kiến từ con cánh kiến; carmin đỏ từ loại rệp son; màu
đỏ chiết từ loài sâu Kerme.
o Màu từ TV :

− Thân cây: gỗ huyết giác cho màu hacmatoxicline; cây vang cho màu
braxilin.
− Lá: tùng lam cho màu indician; chàm cho màu indigotin; lá cam; lá dứa, lá
bồ ngót; lá cẩm; lá gai.
− Hoa: hoa pensée cho màu violanine, hoa rum cho màu cartamine đỏ.
− Quả: quả lý cho màu cyanidine; nho đen cho màu oenis; quả gấc cho chất
màu β-carotene.
− Rễ: rễ cây thiên thảo cho chất màu alizarine; củ nghệ cho chất màu
curcumin.
− Vỏ cây: vỏ cây mẻ rìu cho chất màu querbarcho, vỏ cây canhkina cho màu
quinotanine.
− Rêu tảo : đòa y cho màu orceine.
o Màu từ VSV : màu carotenoid từ Rhodotorula sp.
Đa số màu tự nhiên đều đi từ nguồn thực vật với ba nhóm màu chính là
chlorophyll, carotenoid và flavonoid.
1. CHLOROPHYLL (CHL) :
CHL cho màu xanh lục của lá cây và các loại quả xanh. Màu xanh của CHL che
mờ các loại màu khác. Chỉ khi màu CHL bò phân huỷ thì các màu khác mới nổi
lên (TD. Quá trình chín của quả; cam xanh thành cam vàng)
Ở cây xanh, CHL chiếm khoảng 1% chất khô, phân tán trong nguyên sinh chất ở
hạt diệp lục (lục lạp). CHL đóng vai trò quan trọng trong quá trình quang hợp của
cạy xanh. Loài người và các loài động vật vì không có CHL nên không thực hiện
được quá trình này.

3


1.1. Cấu tạo :
CHL có 2 dạng :
CHL a (C55H72O5N4Mg)

CHL b (C55H70O6N4Mg)
CHL a có màu đậm hơn CHL b
Trong thực vật, CHL a / CHL b = 3 / 1.
1.2. Tính chất :
a. Chlorophyll (xanh lá) + 2HX

Feophityll (xanh đọt chuối) + MgX2

Khi chòu tác dụng của nhiệt độ và acid, protein trong tế bào bò đông tụ, liên kết
giữa protein và CHL bò đứt nên CHL dễ dàng tham gia phản ứng và bò mất màu.
b. Chlorophyll + NaOH

Chlorophyllat Na + CH3OH + rượu phitol
(Chlorophyllin )(xanh đậm)
Trong một số cây còn có E. Cholophyllase, có trong sắc lạp, khá bền và được hoạt
hoá trong quá trình chín. E. này có thể thuỷ phân được liên kết ester của CHL tạo
metanol và phitol.
Chlorophyll, Feophityll tan trong dung môi kỵ nước. Chlorophyllin, Chlorophyllic
tan tốt trong nước.
c. CHL có thể bò oxy hoá do oxy và ánh sáng tạo ra feophityll. Phản ứng này
tăng nhanh khi có etylen và chậm đi khi có CO2
d. Mg trong cấu trúc của CHL có thể bò thay thế bằng Fe, Sn, Al, Cu tạo ra các
màu sắc khác nhau : nâu (Fe), xám (Sn,Al), xanh sáng (Cu)
Các biện pháp giữ màu CHL rau trong sản xuất đồ hộp :
- Gia nhiệt nhanh trong một lượng nước sôi lớn (3-4L/kg) để giảm hàm lượng
acid.
- Gia nhiệt rau xanh trong nước cứng, nước tro hay dung dòch bicarbonat loãng.
- Sử dụng phụ gia bền màu là glutamat natri.
2. CAROTENOID (CAR) :
Nhóm carotenoid là những sắc tố tự nhiên phân bố rộng rãi trong các loại cây và

các loại động vật và vi sinh vật. Chúng là những chất màu tự nhiên không độc, tạo
ra màu vàng, cam và đỏ cho nhiều loại thực phẩm. Một số trong chúng còn có giá
trò dinh dưỡng vì là provitamin A. Có khoảng hơn 600 loại carotenoid tồn tại trong
tự nhiên và 38 trong số đó có hoạt tính tiền vitamin A.
2.1. Danh pháp :
Có hai cách gọi tên carotenoid :
• Tên truyền thống : Các loại carotenoid tự nhiên được gọi tên theo nguồn
gốc mà loại carotenoid đó được trích chiết đầu tiên.
• Tên hệ thống : Hệ thống danh pháp chia các carotenoid làm hai phần. Hai
nhóm đầu phân tử được đặt tên bằng các chữ cái Hy Lạp . Có 7 nhóm :

4


(5.2 / 142)

Các tiếp đầu ngữ, tiếp vỹ ngữ được sử dụng để chỉ mức độ hydro hóa và sự
hiện diện của các nhóm chức thay thế.
Hợp chất carotenoid C40 bò mất đi một nhóm đầu thì được gọi là apo–
carotenoid. Một vài loại apo–carotenoid là những chất màu thực phẩm quan
trọng.
Do hệ thống nối đôi liên hợp trong phân tử, mỗi loại carotenoid đều có thể tồn
tại ở những dạng đồng phân lập thể khác nhau. Hầu hết dạng carotenoid tự
nhiên đều ở dạng all-Z (all-trans). Dạng cis thường có số lượng nhỏ và dễ dàng
tạo thành từ dạng all-trans.
Sau đây là bảng đối chiếu giữa hai cách gọi tên carotenoid :
Một số thí dụ về hệ thống danh pháp carotenoid
Tên truyền thống
Actinioerythrol
Antheraxanthin

Astaxanthin
Bixin
Canthaxanthin
Capxanthin
Capsorubin
α-carotene
β-carotene
γ-carotene
δ-carotene
ε-carotene
ζ-carotene
Citranaxanthin
Crocetin
α-cryptoxanthin
β-cryptoxanthin
Isocryptoxanthin
Isozeaxanthin
Lactucaxanthin
Lutein
Lutein-5,6-epoxyde

Tên hệ thống
3,3’-dihydroxy-2,2’-dinor-β,β-carotene-4,4’-dione
5,6-epoxy-5,6-dihydro-β,β-carotene3,3’-diol
3,3’-dihydroxy-β,β-carotene-4,4’-dione
Methylhydrogen 9’-cis-6,6’-diapocarotene-6,6’-dioate
β,β-carotene-4,4’-dione
3,3’-dihydroxy-β,κ-carotene-6’-one
3,3’-dihydroxy-κ,κ-carotene-6,6’-dione
β,ε-carotene

β,β-carotene
β,ψ-carotene
ε,ψ-carotene
ε,ε-carotene
7,8,7’,8’-tetrahydro-ψ,ψ-carotene
5’,6’-dihydro-5’-apo-18’-nor-β-carotene-6’,-one
8,8’-diapocarotene-8,8’-dioic acid
β,ε-carotene-3-ol
β,β-carotene-3-ol
β,β-carotene-4-ol
β,β-carotene-4,4’-diol
ε,ε-carotene-3,3’-diol
β,ε-carotene-3,3’-diol
5,6-epoxy-5,6-dihydro-β,ε-carotene-3,3’-diol

5


Lycopen
Neoxanthin
Neurosporene
Norbixin
Phyotene
Phytofluene
Violaxanthin
Violerythrin
α-Zeacarotene
β-Zeacarotene
Zeaxanthin

ψ,ψ-carotene
5’,6’-epoxy-6,7-didehydro-5,6,5’,6’-tetrahydro-β,β-carotene3,5,3’-triol
7,8-dihydro-ψ,ψ-carotene
6,6’-diapocarotene-6,6’-dioic acid
7,8,11,12,7’,8’,11’,12’-octahydro-ψ,ψ-carotene
7,8,11,12,7’,8’-hexahydro-ψ,ψ-carotene
5,6,5’,6’-diepoxy-5,6,5’,6’-tetrahydro-β,β-carotene-3,3’-diol
2,2’-dinor-β,β-carotene-3,4,3’,4’-tetrone
7’,8’-dihydro-ε,ψ-carotene
7,8-dihydro-β,ψ-carotene
β,β-carotene3,3’-diol

2.2. Cấu tạo :
Các carotenoid được cấu tạo bằng 8 đơn vò isoprene liên tiếp nhau ở trung tâm của
phân tử tạo nên cấu trúc đối xứng.
Các hydrocarbon carotenoid được gọi chung là các carotene.
Các dẫn xuất có nhóm chức chứa oxy (hydro, keto, epoxy, methoxy, acid) được
gọi chung là xanthophyll.
Có vài loại carotenoid mạch thẳng (lycopen), nhưng đa số là những hợp chất có
vòng 6 cạnh (hoặc vòng 5 cạnh) ở một đầu hay cả hai đầu phân tử.
Cấu tạo của hai hợp chất carotenoid mạch thẳng và vòng gốc : lycopene và βcarotene được biểu diễn như sau :

(5.1/142)

2.3. Phân bố :
Carotenoid thường được coi như là những chất màu thực vật nhưng thật ra chúng
cũng hiện diện rộng rãi trong các loài vi khuẩn, nấm, tảo, và cả trong các loài
động vật, đặc biệt là chim, cá, động vật không xương sống.
2.3.1. Thực vật :
Trong thực vật, carotenoid thường tồn tại ở phần diệp lục của mô xanh, màu của

chúng bò che lấp bởi màu của chorophyll.
Hàm lượng carotenoid hầu như giống nhau ở các loại lá cây : β-carotene (25 –
30% tổng lượng); lutein (khoảng 45%); violaxanthin (15%); neoxanthin (15%).

6


Ngoài ra còn một lượng nhỏ α-carotene, α và β-cryptoxanthin,
zeaxanthin,atheraxanthin, lutein-5,6-epoxdide.
Carotenoid cũng phân bố trong các mô thường (không có phản ứng quang hợp),
tạo ra màu vàng, cam và đỏ cho hoa quả.
Chúng còn hiện diện trong nhiễm sắc thể, xanthophyll cũng có thể tồn tại ở dạng
phức hợp với ester của acid béo.
Carotenoid thường ít gặp trong rễ ( ngoại trừ cà rốt, khoai lang), trong hạt ( trừ
zeaxanthin trong hạt bắp, hoặc bixin trong annatto)
Hầu hết các màu vàng của hoa là do xanthophyll, lutein tạo thành.
2.3.2. Động vật :
Carotenoid tạo màu vàng, đỏ cho lông cánh cho các loài chim, tạo màu lông và da
vàng cho gà con, cũng như tạo màu đỏ cho lòng đỏ trứng.
Trong một số động vật biển như tôm hùm, cua,… tồn tại một dạng phức hợp giữa
carotenoid và protein gọi là carotenoprotein. lúc còn sống thì có màu xanh lá, tím
hoặc xanh dương, nhưng khi nấu chín, protein bò biến tính, màu đỏ của carotenoid
mới hiện ra.
2.3.3. Vi sinh vật :
Carotenoid là chất màu nội bào của một số các loài vi sinh vật như vi khuẩn, nấm
men (Rhodotorula sp., ), nấm mốc (Neurospora crassa, Penicillium sclerotiorum,
Mucorals choanophoracea,… ), tảo (Dunadiella). Trước đây các giống vi sinh vật
này không được ứng dụng vì hiệu suất màu thấp.
Ngày nay do kết quả của công nghệ gen, người ta đã tạo ra được loài Phycomyces
blakesleanus (25mg β-carotene %SKK) và Blakeslea tripora (30-35 mg β-carotene

%SKK).
Dưới tác dụng của stress, áp suất cao, nhiệt độ cao, nồng độ muối, khoáng cao,…
các giống tảo Dunadiella và Haematococcus chuyển từ màu xanh sang màu cam vì
một lượng lớn carotenoid đã được tạo ra ở ngoài lục lạp, tích lũy trên thành tế bào
hay ở những giọt béo. Dunadiella tạo β-carotene (10% SKK) và Haematococcus
tạo astaxanthin (1-2%/SKK). Các loài tảo này đang được trồng trên diện tích lớn ở
các nước có khí hậu thích hợp như Israel, Australia, cung cấp một lượng lớn sinh
khối khô giàu β-carotene rẻ tiền. Năng suất cao đã cho phép người ta nghó đến
việc ứng dụng vi sinh vật để sản xuất carotenoid.
Một vài loài vi khuẩn cũng tạo được màu carotenoid như giống Brevibacterium
(tạo canthaxanthin), Flavobacterium (tạo zeaxanthin). Gần đây bằng phương pháp
gen phân tử người ta đã thu được carotenoid từ loài vi khuẩn Escherichia không có
khả năng tạo màu trước đó. Hướng nghiên cứu này đang được chú ý.
2.4. Tính chất và chức năng :
Tính chất và chức năng của carotenoid do hệ thống nối đôi liên hợp tạo thành. Hệ
thống này giúp cho các hợp chất carotenoid có khả năng hấp thụ ánh sáng tạo
màu sắc, đồng thời rất dễ bò oxy hóa.

7


2.4.1. Tính chất :
• Carotenoid kết tinh ở dạng tinh thể. Tinh thể carotenoid có nhiều dạng khác
nhau và kích thước của chúng cũng rất khác nhau. Thí dụ hình kim dài
(lycopene, δ-carotene), hình khối lăng trụ đa diện (α-carotene), dạng lá
hình thoi (β-carotene), kết tinh vô đònh hình (γ-Carotene).[merck index]
• Nhiệt độ nóng chảy cao, khoảng 130 – 220oC.
• Độ hòa tan :
Tinh thể carotenoid có độ hòa tan thấp, không tan trong nước, tan rất kém
trong dầu thực vật, tan tốt trong các dung môi chứa chlor (chloroform,

dichloromethane). Sự hòa tan rất chậm, và tốc độ hòa tan tăng khi đun nóng.
Hầu như tất cả carotenoid đều tan trong chất béo và các dung môi không phân
cực, ngoại trừ 3 loại :
[1] Bixin : tan trong nước nhờ các nhóm carboxyl.
[2] Astaxanthin : tan trong nước nhờ nhóm keto enol.
[3] Crocin : được ester hóa bởi đường.[natural colours]
Độ hòa tan của carotenoid trong các dung môi hoàn toàn không giống nhau.
• Màu sắc : ngày nay lượng carotenoid tìm thấy trong tự nhiên lên đến 600
loại với những màu sắc và cường độ khác nhau từ không màu đến màu đen.
Các carotenoid tự do tạo màu kem, vàng, cam, hồng, đỏ, tùy theo loại
carotenoid, thể mang màu, nguồn nguyên liệu, điều kiện nuôi trồng, thời
tiết, …
Một số hợp chất có cấu tạo carotenoid không có màu nhưng vẫn được xếp
vào loại carotenoid.
Dạng carotenoprotein tạo dãy màu từ xanh lá, tím, xanh dương và đen. Khi
đun nóng sẽ chuyển sang màu đỏ do protein bò biến tính.
• Độ bền : do hệ thống nối đôi liên hợp nên carotenoid dễ bò oxy hóa mất
màu, hoặc đồng phân hóa, hydro hóa tạo màu khác. Carotenoid tinh khiết
rất bền khi ở dạng huyền phù hoặc dung dòch với dầu thực vật, đặc biệt khi
có chất chống oxy hóa là α-tocopherol. Phản ứng tạo peroxyd của acid béo
không no cũng có thể tăng cường phản ứng oxy hóa phân hủy carotenoid.
Các tác nhân ảnh hưởng đến độ bền màu là nhiệt độ, phản ứng oxy hóa trực
tiếp hoặc gián tiếp, ion kim loại, ánh sáng, tác dụng của enzym
(peroxidase, lipoxidase, lipoperoxidase), ảnh hưởng của nước,…
Carotenoid rất dễ bò oxy hóa khi để trong không khí, nên chúng phải được
bảo quản trong không khí trơ hoặc trong chân không ở nhiệt độ thấp.
2.4.2. Chức năng :
Chức năng của carotenoid chưa được xác đònh rõ ràng :
 Trong hoa, quả và một số động vật, chức năng của carotenoid chỉ đơn giản
là tạo ra màu sắc.

8


 Trong các mô cây xanh, carotenoid giữ chức năng quan trọng trong quá
trình quang hợp. Các carotenoid, chủ yếu là xanthophyll, tồn tại ở các màng
membrane thylakoid trong lục lạp và ở dạng phức hợp protein – màu trong
hệ thống quang hóa. Ở đây chúng giữ nhiệm vụ thu nhận ánh sáng.
 Carotenoid cũng là những chất bảo vệ lại các phản ứng oxy hóa quang học
dưới tác dụng của [O]. Khi lượng ánh sáng thu nhận từ diệp lục lớn hơn nhu
cầu quang hợp, vài phân tử chlrophyll sẽ bò kích thích chuyển hóa thành
3
CHL, một dạng năng lượng thấp nhưng tồn tại lâu ở dạng kích thích. Năng
lượng của 3CHL có thể chuyển oxy thành [O], [O] lại nhanh chóng phá hủy
lipid, màng và mô. Carotenoid trong phức hợp màu - protein, đặc biệt là βcarotene, có thể ngăn chận sự tạo thành [O] do có thể dập tắt năng lượng
của 3CHL và cũng có thể dập tắt cả năng lượng của [O] nếu chúng có tạo
thành.
 Tương tự như vậy, carotenoid còn có thể bảo vệ các chất không quang hóa,
các mô chống lại sự oxy hóa quang học khi có mặt của [O].Thí dụ, có một
số người bò bệnh nhạy ánh sáng, do có một lượng porphiryl tự do tích lũy
dưới da. Porphiryl rất nhạy sáng, có thể tạo [O] ở dưới da, đốt cháy da, mô,
…
2.5. Sinh tổng hợp :
o Trong cây cỏ, sự sinh tổng hợp carotenoid xảy ra ở lục lạp. Carotenoid cũng
là những chất mang màu trong các loại hoa nở hay quả chín. Thành phần và
hàm lượng của nó trong thực vật ảnh hưởng bởi môi trường và điều kiện
dinh dưỡng, đặc biệt khi xử lý với một số loại hóa chất như các amin.
o Tốc độ sinh tổng hợp nhanh chóng carotenoid đã được xác đònh không chỉ ở
loài vi khuẩn ưa sáng mà còn ở các cơ thể sống khác. Một vài loại nấm, tảo,
vi khuẩn cũng có khả năng sinh tổng hợp carotenoid rất cao.

o Động vật không thể sinh tổng hợp carotenoid mặc dù chúng có thể chuyển
hóa và thay đổi cấu trúc của một vài loại carotenoid trong thực phẩm.
Carotenoid là một loại hợp chất isoprenoid được sinh tổng hợp từ acetyl coezymeA qua acid mevalonic. Giai đoạn này là giai đoạn chung để tạo thành các hợp chất
isoprenoid. Sơ đồ tổng hợp isoprenoids :

9


(5.3/146)

Giai đoạn tạo các carotenoid bắt đầu với sự tạo thành hợp chất C40 đầu tiên,
phyotene, từ hai phân tử geranylgeranyl diphosphate (GGDP). Các giai đoạn chính
sinh tổng hợp carotenoid như sau :

(5.4/147)

Trong thực vật, phyotene tạo thành ở dạng đồng phân 15Z, có 3 nối đôi liên hợp,
không có màu, sẽ chuyển hóa tiếp tục bằng những phản ứng dehydro hóa, tạo sản
phẩm cuối cùng là lycopene. Sơ đồ chuyển hóa :

(5.5/148)

Sau cùng, lycopene tiếp tục đóng vòng ở một hoặc hai đầu tạo ra các sản phẩm
carotene như γ-carotene, δ-carotene (đơn vòng), β-carotene, α-carotene, εcarotene (hai vòng) :

10


5.6/149

Các hợp chất carotenoid chứa nhóm chức chứa oxy như hydroxyl, epoxy,
methoxy,.. thường tổng hợp vào giai đoạn cuối cùng. Ngoài ra, cũng có thể xảy ra
phản ứng cắt một phần đầu phân tử carotene để tạo thành apocarootenoid.
2.6. Sự hấp thụ và chuyển hóa :
Carotenoid thường được hấp thu cùng với lipid. Những loài động vật khác nhau có
khả năng hấp thu và chuyển hóa carotenoid khác nhau :
o Người có thể hấp thu tốt tất cả các loại carotenoid.
o Một số động vật có vú như mèo, chuột, chuột đồng, cừu,… lại hấp thu và
chuyển hóa carotenoid rất kém.
o Bò cái chỉ hấp thu β-carotene mà không hấp thu xanthophyll. β-carotene tồn
tại trong chất béo và tích tụ trong hoàng thể (buồng trứng) với nồng độ cao,
do đó có thể duy trì khả năng sinh sản của bò cái.
o Loài chim hấp thu kém β-carotene nhưng lại hấp thu được một lượng lớn
xanthophyll và chuyển vào lòng đỏ trứng. Chúng còn có thể tạo màu cho da
gà con, màu lông,…thí dụ như loài Hồng hạc cần cung cấp carotenoid để duy
trì màu hồng của bộ lông.
o Mặc dù các loài chim, cá và động vật không xương sống không thể tổng
hợp carotenoid, nhưng trong nhiều trường hợp, chúng có thể thay đổi cấu
trúc của các loại carotenoid trong thức ăn. Một số cơ chế chuyển hóa oxy
hóa khử đã được dùng để giải thích sự chuyển biến của carotenoid trong cơ
thể sống, quan trọng nhất là phản ứng kết hợp nhóm chức có oxy vào vòng
β-ionone tạo ra astaxanthin.
o Đa số các trường hợp không có cơ chế chuyển hóa trực tiếp các chất, không
có một loại enzyme nào được tách ra. Thí dụ, ở cá Hồi không có quá trình
chuyển hóa nào, do đó màu hồng của thòt cá chỉ có thể giải thích là
astxanthin được cung cấp từ thức ăn.
o Sau quá trình hấp thu là sự chuyển hóa β-carotene và các chất có vòng βionone không thay thế ở một đầu phân tử thành vitamin A (retinol). Quá
trình diễn ra chủ yếu ở ruột non, gan, thận. Cơ chế chuyển hóa là βcarotene bò phân cắt ở giữa mạch carbon trung tâm thành hai phân tử retinal
nhờ enzyme 15,15’-dioxygenase. Retinal tiếp tục được chuyển hóa bởi
enzyme thành retinol. Retinol tạo thành sẽ được vận chuyển nhờ liên kết

với protein đến các cơ quan cần thiết hoặc đến gan, là nơi tích lũy vitamin A
dưới dạng acyl ester. Quá trình chuyển hóa carotenoid thành vitamin A được
kiểm soát nên không tạo thành lượng dư vitamin có độc tính cao.
o Các Carotenoid không chuyển hóa, cũng được các lipoprotein trong máu
vận chuyển đến các mô. β-carotene và các loại carotene khác sẽ kết hợp

11


với lipoprotein tỉ trọng thấp, còn các loại xanthophyll lại được vận chuyển
bởi các lipoprotein tỷ trọng cao.

α-carotene

15

β-carotene

'

15

O
15
15

O

'
15,15'-peroxy-β-carotene

CHO

CH2OH

retinal (2 phân tử)

retinol (vitamin A)

Chuyển hóa β -carotene thành vitA

o Khi lượng carotenoid dư nhiều, sẽ dẫn đến việc chúng sẽ phân bố tại nhiều
loại mô, và nếu nồng độ đạt mức độ đủ thì có thể gây ra màu cam vàng cho
da, nhất là ở tay và chân. Hiện tượng này thường gặp ở những người tiêu
thụ một lượng lớn carotenoid nguyên chất, hoặc ở những người ăn quá
nhiều thức ăn chứa nhiều carotenoid như cà rốt, cam,… Có một vài trường
hợp do tiêu thụ lượng lớn canthaxanthin (200mg/ngày) thì không những gây
ra màu đồng cho da mà còn làm xuất hiện những tinh thể canthaxanthin
trong mắt.
o Với lượng canthaxanthin thấp ( microgram) nguy cơ ảnh hưởng hầu như
không có. Sự hấp thu các loại carotene, nhất là β-carotene, không có hại
cho cơ thể.
o Sự hấp thu carotenoid dễ dàng hơn khi có mặt của chất béo, như lecithin là
chất tạo nhũ.
o Không có cơ chế phân hủy carotenoid trong cơ thể người. Carotenoid có thể
tồn tại ở cơ thể người trong một khoảng thời gian đáng kể. β-carotene có
chu kỳ bán hủy trong vài ngày, nhưng với lượng lớn canthaxanthin có thể
tồn tại từ 6 tháng đến 12 tháng.
2.8. Chiết :

12

Carotenoid cần phải được chiết ra khỏi mô bào càng nhanh càng tốt để giảm thiểu
sự phân hủy do oxy hóa và enzyme. Dung môi thường sử dụng là dung môi hữu cơ
không tan trong nước như aceton, methanol, chloroform,.. đối với carotenoid tan
trong dầu và dung. Nếu là carotenoid tan trong nước thì dung môi thường sử dụng
là nước và cồn. Nếu phẩm vật là mô bào khô thì việc chiết sẽ có hiệu quả hơn khi
được xử lý trước bằng một ít nước.
Trong phòng thí nghiệm, với một lượng nhỏ phẩm vật thì có thể dùng phương
pháp nghiền với cát hay bột thủy tinh, nhưng việc chiết khó hoàn toàn.
Trong công nghiệp, nguyên liệu được qua giai đoạn biến tính protein rồi ngâm
trong thời gian dài với dung môi có khuấy trộn, Dung môi thường dùng ở nhiệt độ
thường hay lạnh, nhưng đôi khi dùng dung môi nóng với thời gian ngắn có thể tạo
hiệu quả tốt hơn. Sau khi lọc, phần rắn lại được tiếp tục chiết bằng dung môi mới.
Cứ thế cho đến khi hết màu (hai hoặc ba lần). Dung dòch chiết được cô đặc trực
tiếp trong chân không.
2.9. Tinh chế và phân tích :
2.9.1. Tinh chế :
 Muốn tinh chế các loại carotenoid, người ta thường dùng sắc ký cột (CC),
sắc ký bản mỏng (TLC) và sắc ký lỏng cao áp (HPLC). Sắc ký khí lỏng
(GLC) không phù hợp vì carotenoid không bền.
 Trước tiên sử dụng TCL để xác đònh sơ bộ các loại carotenoid và số lượng
của chúng. Việc làm này giúp ta chọn phương pháp chiết và dung môi chiết
thích hợp.
 Khi tinh chế lượng lớn carotenoid ta sử dụng sắc ký cộtù. Cột sắc ký thường
dùng là cột oxyt nhôm.
 TLC lại được sử dụng một lần nữa để phân lập và tinh chế riêng từng loại
carotenoid. Có thể dùng bản silica gel, MgO-kieselgur G, rồi trở lại dùng
bản silica gel một lần nữa nhưng với dung môi khác.
 Như vậy oxyt nhôm và silica gel được sử dụng rộng rãi nhất trong sắc ký cột

và sắc ký bản mỏng, ngoài ra còn có thể sử dụng một số hợp chất vô cơ
khác như MgO, Ca(OH)2 để tinh chế carotenoid.
 Việc phân tách trên oxyt nhôm và silica gel dựa vào độ phân cực. Các
carotenoid hấp thụ yếu hơn xanthophyll tùy theo các nhóm chức hiện diện.
Ngược lại, khi sử dụng MgO, Ca(OH)2 quá trình tách lại dựa vào số lượng
và sự sắp xếp các liên kết đôi trong phân tử carotenoid. Các carotenoid có
nhiều nối đôi hơn sẽ hấp thu mạnh hơn (lycopene > neurosporene > ζcarotene). Các carotenoid mạch thẳng hấp thu mạnh hơn các carotenoid
mạch vòng có cùng số nối đôi (lycopene > γ-carotene> β-carotene) và vòng

13


β lại hấp thu mạnh hơn vòng đồng phân ε (β-carotene > α-carotene ;
zeaxanthin > lutein). Các nhóm chức khác không có ảnh hưởng mạnh lắm.
2.9.2. Phân tích :
Muốn phân tích mẫu chiết carotenoid, trước tiên ta phải chuyển sang dung môi
ether, rửa 3 lần với nước rồi cho bay hơi đến khô. Phần chiết sau đó được xà
phòng hóa, dùng dung dòch 6 – 10% KOH trong cồn, ở nhiệt độ thường, trong
bóng tối, khí Nitơ, suốt đêm. Phải loại hết vết acetone trước khi xà phòng hóa để
tránh tạo các sản phẩm ngưng tụ aldol giữa apocarotenal và acetone và tránh phản
ứng polimer hóa acetone.
Chúng ta cũng sử dụng quy trình xử lý tiếp theo giống như quá trình tinh chế ở
trên, sau đó là các phương pháp khác nhau để lựa chọn tùy theo yêu cầu phân tích
: phân tích khối phổ (MS), phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR), sắc ký lỏng cao áp
(HPLC). Trong đó HPLC là phương pháp được sử dụng nhiều nhất hiện nay.
2.11. Một số loại carotenoid điển hình :
2.11.1. β -Carotene :
• β-carotene là một đồng phân quan trọng của loại hydrocarbon carotenoid có
công thức phân tử là C40H56 , M = 536,85.
• Công thức cấu tạo của β-carotene là :

• Nhiệt độ nóng chảy là 176 – 183oC, có kèm theo sự phân hủy.
• Tan tốt trong chloroform, benzen, CS2. Tan trung bình trong ether, ether
petrol, dầu thực vật. Tan rất hạn chế trong methanol, ethanol. Không tan
trong nước, acid, hợp chất alkane.
• Kết tinh từ dung môi benzen-methanol hình lăng trụ 6 mặt màu tím đậm. Từ
dung môi ether petrol là tinh thể dạng lá hình thoi gần như vuông có màu
đỏ. Dung dòch loãng có màu vàng.
• Hấp thu cực đại trong chloroform tại bước sóng 497 nm và 466 nm.
• Vì có cả hai vòng β-ionone ở hai đầu nên β-carotene có hoạt tính tiền
vitamin A mạnh nhất. 1 µg β-carotene có hoạt tính vitamin A là 1,67 U.S.P.
IU/g (1 IU = 0.6 µg β-carotene = 0,3 µg vit A).
• Ứng dụng : tạo màu vàng cho sản phẩm thực phẩm, tăng tính dinh dưỡng
của sản phẩm với tư cách một tiền vitamin A, làm chất chống oxy hóa.
2.11.2. Licopene :
Công thức cấu tạo của licopene là :

14


Licopene có nhiều trong quả cà chua (5,66mg/quả) và một số quả khác. Trong
quá trình chín, lượng licopene tăng 10 lần, nhưng khoông có hoạt tính vitamin.
Các loại carotenoid khác đều là dẫn xuất của licopene và carotene.
2.11.3. Xanthophyll :
Công thức phân tử là C40H56O2 có màu vàng sáng hơn β-carotene, trong lòng đỏ
trứng gà, rau xanh, cà chua.

2.11.4. Capxanthyll :
Công thức C40H58O3 là màu chủ yếu của ớt đỏ. Cường độ màu mạnh hơn 10 lần
so với các carotenoid khác.

2.11.5. Birxine :
Là màu đỏ của quả cây nhiệt đới tên là Bixa orellana, dùng để nhuộm màu dầu,
margarine và các sản phẩm thực phẩm khác. Công thức cấu tạo là :

2.11.6. Citroxanthyll :
Công thức C40H50O là màu trong vỏ chanh.
2.12. Carotenoprotein :
Carotenoid tự do có màu vàng, cam, đỏ, nhưng trong nhiều loại động vật không
xương sống ở biển như tôm, cua, tôm hùm,… có một lượng lớn astaxanthin và các
loại carotenoid khác ở dạng phức hợp carotenoprotein, tạo ra màu xanh lá, xanh
dương, tím. Sự hình thành phức hợp với protein giúp cho cả carotenoid và protein
đều bền vững hơn, và tạo ra những màu sắc khác hơn so với carotenoid nguyên
thủy.
Thí dụ α-crustacyanin là carotenoprotein của astaxanthin trong cua và tôm hùm có
bước sóng hấp thu cực đại ở 630 nm so với bước sóng 480 nm của astaxanthin hay
ovoverdine (dạng endiol của astaxanthyll kết hợp với nhóm amin của protein)
trong trứng các loài giáp xác có màu xanh ve :

15


Tương tác chủ yếu giữa protein và carotene diễn ra tại vòng oxy chức năng của
astaxanthin, đặc biệt ở vò trí C4 và C4’ của nhóm oxo. Tuy vậy cấu trúc trung tâm
của chất màu cũng bò nhiễu loạn trầm trọng.
Phức hợp carotenoprotein tan được trong nước, rất bền (màu bền trong điều kiện
không khí và nhiệt độ phòng hàng năm) và có màu đặc trưng.
Những tương tác này đang được nghiên cứu và nếu chúng ta cũng tạo được những
tương tác phức hợp như thế có nghóa là chúng ta sẽ tạo được một số loại màu xanh
lá, xanh dương, tím tan trong nước và có độ bền cao.
3. FLAVONOID (FLA) :

FLA hoà tan tốt trong nước và chứa trong các không bào, tạo các màu từ đỏ đến
tím tuỳ theo hàm lượng và loại hợp chất.
3.1. Cấu tạo :
FLA là những dẫn xuất của cromal và cromon, các phenypropan. Khi cromal và
cromon ngưng tụ với một vòng phenol thì được dẫn xuất flaval

Dựa vào mức độ oxyhoá hay mức độ khủ của dò vòng ta có thể chia các hợp chất
FLA thành các nhóm có dạng cấu trúc chủ yếu như sau :

3.2. Anthocyane :
3.2.1. Cấu tạo :
Còn gọi là anthocyanoside vì là mono hay diglucoside của gốc đường glucose,
galactose hay ramnose kế hợp với anthocyanidin (anthocyanidol) tạo màu đỏ,
xanh, tím và các màu trung gian.
Tất cả anthocyanidol đều có chứa hoá trò tự do, nhưng chưa thể xác đònh chắc
chắn tại vò trí nào, do đó anthocyanidol thường được biểu diễn như là mõt hợp chất
cá tính lưỡng tính, có thể tham gia phản với acid và kiềm :
16


Có nhiều loại hợp chất anthocyane, thường gặp nhất là pelargonidol, cyanidol và
definidol

3.2..2. Tính chất :
- Tính hoà tan : hầu hết hoà tan tốt trong nước. Khi kết hợp với đường độ hoà
tan tăng.
- Màu sắc : thay đổi theo nhiệt độ, loại hợp chất và hàm lượng.
- Khi tăng số lượng nhóm OH trong vòng benzene màu càng xanh đậm; Tăng
mức độ methyl hoá các nhóm OH thì màu càng đỏ; Số lượng các gốc đường
liên kết cũng làm đổi màu.

- Các anthocyane có thể tạo phức với kim loại cho màu khác nhau :
3.3. Flavanon :
3.4. Flavonol :
III.

MÀU TẠO THÀNH TRONG QUÁ TRÌNH GIA CÔNG CHẾ BIẾN :

o Phản ứng Caramen :
o Phản ứng Melanoidin :
o Phản ứng oxy hoá Polyphenol :

17