Chất màu carotenoid trong thực phẩm

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC- THỰC PHẨM

TIỂU LUẬN
CHẤT MÀU CAROTENOID

GVHD: Lê Văn Nhất Hoài
Lớp : DHTP10C – N4DT2

TP.HCM, tháng 9, năm 2016


Lời cảm ơn
Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sự tri ân sâu sắc đối với các thầy cô của
trường Đại học Công nghiệp Tp.HCM đặc biệt là các thầy Lê Nhất Hoài đã nhiệt tình
hướng dẫn để chúng em có thể hoàn thành bài tiểu luận này. Trong quá trình học tập,
cũng như là trong quá trình làm bài báo cáo khó tránh khỏi sai sót, rất mong các Thầy, Cô
bỏ qua. Đồng thời do trình độ lý luận cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên bài
báo cáo không thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được ý kiến đóng góp
Thầy, Cô để em học thêm được nhiều kinh nghiệm và sẽ hoàn thành tốt hơn bài báo cáo
tốt nghiệp sắp tới.
Em xin chân thành cảm ơn!


Nhận xét của giảng viên hướng dẫn


Danh mục các sơ đồ, hình
Hình

Nội dung

Trang

Hình 1.1

Quang phổ hấp phụ một số chất nhóm carotenoid

3

Hình 1.2

sự biến đổi của carotenoid

4

Hình 1.3

Thực phẩm giàu β – carotene

5

Hình 1.4

Cấu tạo carotene

5

Hình 1.5

Thực phẩm giàu lycopene

6

Hình 1.6

Cấu tạo lycopene

6

Hình 1.7

Cấu tạo xanthophyll

6

Hình 1.8

Thực phẩm giàu xanthophyll

7

Hình 1.9

Thực phẩm giàu capsaicin

7

Hình 1.10

Cấu tạo capsaicin

7

Hình 1.11

Thực phẩm giàu astaxanthin

7

Hình 1.12

Cấu tạo astaxanthin

8

Hình 2.1

sự thay đổi màu sắc của cà chua khi bảo quản
ở nhiệt độ khác nhau

10

Hình 4.1

Nguồn thực vật chứa carotenoid

12

Hình 4.2

Nguồn động vật chứa carotenoid

13

Hình 4.3

Vi khuẩn quang hợp Deuteromycetes chứa carotenoid
Sản phẩm màu carotenoid: bột gấc sấy khô

13

Hình 5.2

Sản phẩm màu carotenoid: tinh bột nghệ

17

Hình 5.3

Sản phẩm màu carotenoid: chiết suất bột xoài

17

Hình 5.1

16

MỤC LỤC


MỞ ĐẦU
Chất màu thực phẩm không có nhiều ý nghĩa trong giá trị dinh dưỡng nhưng nó là một
trong những phụ gia không thể thiếu trong chế biến thực phẩm. Thế nhưng ở nước ta việc
buôn bán phẩm màu hiện nay chưa được quản lý chặt chẽ. Rất nhiều loại phẩm màu hoặc
không rõ xuất xứ hoặc không được phép sử dụng trong thực phẩm lại bán rất nhiều, tự do
ở các chợ. Điều đó đã dẫn đến khá nhiều vụ ngộ độc thực phẩm do các chất màu gây ra,
mới đây nhất là vụ rất nhiều người ở Tam Đảo - Vĩnh Phú ăn xôi gấc có pha màu bị ngộ
độc hàng loạt. Ngoài ra còn rất nhiều trường hợp chưa được xác định hoặc thống kê.
Theo thống kê của Chi cục quản lý thị trường TPHCM, hiện nay có hàng chục vụ kinh
doanh bột màu trái phép mà điển hình là các vụ như ở 34 Kim Biên - Quận 5 phát hiện
đang bán 1.000kg bột màu các loại không rõ xuất xứ hay tại 121/3 Lò Siêu - Quận 11 phát
hiện 1.740kg bột màu công nghiệp Trung Quốc và không có nhãn hiệu. Đây là số liệu
được thống kê "chính thống". Còn bao nhiêu kg bột màu kiểu như thế đang còn thả nổi
trên thị trường? Nếu lượng bột màu đó không được phát hiện - đem bán ra thị trường sẽ
rất nguy hiểm cho người tiêu dùng. Điều đó trở thành mối lo ngại, nỗi ám ảnh của người
tiêu dùng khi phải sử dụng những sản phẩm có sử dụng đến chất màu. Mới đây Trung tâm
y tế dự phòng có tổ chức đợt thanh tra cho thấy trong 203 mẫu nguyên liệu gồm 9 loại
màu thì 100% màu xanh dương, màu lá cẩm, tím nho, màu hồng đều là những màu không
nằm trong danh mục, 2 trong số 32 mẫu màu xanh lá cây nằm trong danh mục cho phép.
Từ số liệu trên cho thấy việc buôn bán, sử dụng bột màu phải được báo động và phải
được quản lý hết sức chặt chẽ, kiểm soát việc buôn bán, sử dụng màu trong chế biến thực
phẩm phải được đặt đúng mức như việc kiểm soát các chất phụ gia độc hại khác.
Carotenoid là một dạng sắc tố hữu cơ có tự nhiên trong thực vật và các loài sinh vật
quang hợp khác như là tảo, một vài loài nấm và một vài loài vi khuẩn. Hiện nay người ta
đã tìm được 600 loại carotenoid. Khác với cây cỏ, con người không thể tự tổng hợp ra
carotenoid mà sử dụng carotenoid từ việc ăn thực vật nhằm bảo vệ bản thân mình.
Carotenoid giúp chống lại các tác nhân oxy hóa từ bên ngoài. Thiên nhiên có đến khoảng

600 loại carotenoid khác nhau, trong đó có 50 loại carotenoid hiện diện trong thực phẩm.
Thế nhưng trong máu của người có khoảng 15 loại được tìm thấy và chúng đang được
chứng minh là đóng vai trò quan trọng đối với đời sống con người. Carotenoid không phải
là tên riêng của một chất nào mà là tên của một nhóm các hợp chất có công thức cấu tạo
tương tự nhau và tác dụng bảo vệ cơ thể cũng tương tự nhau. Carotenoid khá quen thuộc
với chúng ta là bêta-caroten hay còn gọi là tiền chất của vitamin A. Trong mấy năm gần
đây người ta còn nói nhiều đến các carotenoid khác như lycopen, lutein và zeaxanthin.
Carotenoid là sắc tố được phân bố rộng rãi trong tự nhiên sau chlorophyll. Hàm lượng
carotenid trong lá xanh chiếm khoảng 0.07% - 0.2% chất khô, trong trường hợp hạn hữu
người ta thấy nồng độ carotenoid rất cao. Người ta ước tính lượng carotenoid tạo được
trong tự nhiên hàng năm là 10^8 lần (theo Weedon 1971). Ngày nay, hơn 650 loại
carotenoid đã được nhận biết và phân lập từ nguồn tự nhiên, và hơn 100 loại đã được tìm
thấy trong rau trái (theo Britton và Hornero-Mensdez 1997). Trong trái cây và hoa, vai trò
chính của carotenoid là thu hút động vật để đảm bảo sự phân tán của hạt giống và phấn
6


hoa (theo Bartley và Scolnik 1995). Carotenoid cũng có một vai trò rất quan trọng nữa là
bảo vệ chơ chlorophyll và cơ quan quang hợp. Trong cây, carotenoid có mặt và được tích
lũy ở các hạt plastid, cụ thể là nằm trong lục lạp liên kết với chlorophyll và trong sắc lạp
(theo Goodwin và Britton 1988). Trong lục lạp, carotenoid tồn tại dưới dạng phức
chlorophyll – carotenoid – protein nằm trong màng thylakoid. Tại đây, carotenoid đóng
vai trò thu nhận ánh sáng, nhờ vào phổ hấp thu ánh sáng của carotenoid mà chúng có thể
hấp thu được những photon mà chlorophyll không hấp thu. Sắc lạp của quả chín, hoa, và
một số rễ là nơi tích lũy rất nhiều carotenoid với cấu trúc hóa học cực kì đa dạng. trong
sắc lạp, carotenoid thường được tích lũy trong các cấu trúc giàu báo gọi là plastoglobule.
Trong một số trường hợp nhất định như cà chua, cà rốt và mận, các carotenoid cũng tồn
tại dưới dạng tinh thể carotenoid, chủ yếu là carotene nằm trong chất nền (thao Sitte và
cộng sự 1980).

7


NỘI DUNG
1. TỔNG QUÁT VỀ CAROTENOID
1.1.

Khái niệm- Định nghĩa
Nhóm carotenoid là các sắc tố hữu cơ tự nhiên được tìm thấy trong thực vật và một số cơ
thể sinh vật quang hợp, tảo, nấm mốc, nấm men và vi khuẩn. Chúng là nhứng chất màu
không độc, tạo màu vàng, da cam, đỏ cho nhiều loại thực phẩm.

Tính chất
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: 130-220ºC
- Hòa tan trong chất béo, các dung môi chứa clor và các dung môi không phân cực
khác làm cho hoa quả có màu da cam, màu vàng, màu đỏ
- Tính hấp thu ánh sáng: chuỗi polyene liên hợp đặc trưng cho màu thấy được của
carotenoid. Dựa vào quang phổ hấp thu của nó, người ta thấy khả năng hấp thụ ánh
sáng phụ thuộc vào nối đôi liên hợp, phụ thuộc vào nhóm C9 mạch thẳng hay mạch
vòng, cũng như vào nhóm chức gắn trên vòng. Ngoài ra trong mỗi dung môi hòa tan
khác nhau, khả năng hấp thụ ánh sáng tối đa cũng khác nhau cới cùng một loại. Khả
năng hấp thụ ánh sáng mạnh, chỉ cần 1 gam cũng có thể thấy bằng mắt thường.
1.2.2. Tính chất hóa học
- Không hòa tan trong nước, rất nhạy đối với axit và chất oxy hóa, bền vững với kiềm.
- hệ thống nối đôi liên hợp-> dễ bị oxy hóa mất màu hoặc đồng phân hóa, hydro hóa
tạo màu khác
- Các tác nhân ảnh hưởng đến độ bền màu: nhiệt độ, ánh sáng, phản ứng oxy hóa trục
tiếp, tác dụng của ion kim loại, enzyme, nước

- Dễ bị oxy hóa 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 hóa tạo hợp chất có mùi thơm như các aldehide không no hoặc
xetone đóng vai trò tạo hương cho trà.
1.2.
1.2.1.

Hình 1.1. Quang phổ hấp thụ của một số chất nhóm carotenoid
8


Hình 1.3.2.2 sự biến đổi của carotenoid
1.3.
-

Phân loại carotenoid
• Dựa vào phần cấu tạo, chia làm 2 loại:
Loại chỉ chứa C, H như α-carotene, β-carotene, lycopene.
Loại có chứa nhóm chức có mặt O như lutenin, xanthophyll.
Trong đó, beta carotene là loại quan trọng nhất.
• Dựa vào chức năng
Nhóm carotenoid cơ bản:β-carotene
Nhóm carotenoid chuyển hóa Al-carotene:
 Một số chất màu tiêu biểu

1.3.1.
-

capxathin, lycopene

Carotene
Carotene là chất màu thuộc nhóm màu carotenoid, trong đó β-carotene là loại quan trọng
nhất và được tìm thấy nhiều trong rau củ.
β-carotene có màu vàng, có nhiều trong cà rốt, các trái cây có màu vàng và rau có màu
xanh đậm. Chính màu vàng của β-carotene làm nền cho màu xanh của diệp lục tố đậm
hơn ở các loại rau giàu β-carotene.

9


-

Hình 1.3 Thực phẩm giàu β-carotene
Cấu tạo: là một hidratcacbon chưa bão hòa, gồm 18 nguyên tử cacbon hình thành hệ
thống các liên kêt đơn, đôi xen kẽ, có 4 nhóm CH3 mạch nhánh.
Phân loại: các loại carotene quan trọng là α-carotene, β-carotene, γ-carotene.

α-carotene

γ-carotene
Hình 1.4 Cấu tạo của carotene
-

Tính chất:
+ Là chất chổng oxi hóa mạnh.
+ Không tan trong nước chỉ tan trong lipid và các dung môi hữu cơ.
+ β-carotene khi hấp thu vào cơ thể sẽ chuyển hóa thành vitamin A giúp bảo vệ niêm mạc
mắt và hệ miễn dịch
.
10

1.3.2.
-

-

Lycopene
Là một carotene màu đỏ tươi, được tìm thấy trong cà chua, các loại quả màu đỏ như dưa
hấu, đu đủ (nhưng không tìm thấy trong dâu tây).

Hình 1.5 Thực phẩm giàu lycopene
Cấu tạo: giống như các carotenoid, lycopene là một hidrocacbon không bão hòa đa (một
anken không thế), là một tetraterpene được hình thành từ tám đơn vị isoprene.

Lycopene
Hình 1.6 Cấu tạo lycopene
Tính chất:
+ Không tan trong nước chỉ tan trong lipid và các dung môi hữu cơ.
+ Là chất chống oxi hóa cực mạnh, chống lão hóa, làm đẹp da.
1.3.3. Xanthophyll
- Là nhóm sắc tố màu vàng sẫm, công thức phân tử chung C40H56On (n từ 1-6).
-

Xanthophyll
Hình 1.7 Cấu tạo xanthophyll
11


-

Là dẫn xuất của carotene, trong đó Lutenin là dẫn
xuất của α-carotene, Lutenin thường có nhiều trong
lòng đỏ trứng gà.
Hình 1.8 Thực phẩm giàu xanthophyll

1.3.4.
-

Capsaicin
Là chất màu vàng có trong ớt, chiếm 7/8 màu của ớt.
Là dẫn xuất của carotene nhưng màu mạnh hơn carotenoid khác gấp 10 lần. trong ớt đỏ
nhiều hơn ớt xanh 35 lần.

Hình 1.9 Thực phẩm giàu capsaicin
-

CTCT: C40H56O3

Capsaicin
Hình 1.10 Cấu tạo capsaicin
1.3.5.
-

Astaxanthin
Là dẫn xuất của carotene có màu vàng đỏ.
Có trong các loài giáp xác, trong thành phần của mai cua, tôm.

Hình 1.11 Thực phẩm giàu astaxanthin
12

-

Tham gia vào thành phần của lipoprotein gọi là xianin.
Cấu tạo:

Astaxanthin
Hình 1.12 Cấu tạo astaxanthin
2. NHỮNG BIẾN ĐỔI XẢY RA TRONG QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN VÀ BẢO QUẢN
2.1.
2.1.1.
2.1.1.1.
-

-

-

-

-

2.1.1.2.

-

Sự biến đổi của carotenoid trong quá trình chế biến.
Sự oxi hóa
Sự oxi hóa không do enzyme

Carotenoid khi tiếp xúc với không khí dần dần bị oxi hóa lại nối đôi tạp 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 oxi hóa.
Thông thường carotene khá bền với nhiệt độ nhưng ở nhiệt độ cao nó lại bị phá hủy gián
tiếp thông qua sự oxi hóa các acid béo chưa no.
Tỷ lệ carotenoid bị mất đi do oxi hóa không chỉ phụ thược vào lượng oxi mà còn phụ
thược nhiệt độ, ánh sáng. Tất cả các 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 3h ở 650C chỉ có 15% lycopene bị mất đi, ở 1000C là 25%
Khi giữ thịt ở 00C hay dưới 00C, mặc dù vẫn tồn tại những phản ứng hóa sinh chậm ở bên
trong và oxi hóa một phần bên ngoài nhưng carotenoid chỉ bị 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 trong các bao bì không thấm nước, trong chân không hay trong khí nito thì sự mất
mát rất nhỏ. Nhìn chung carotenoid không bền với nhiệt độ khi có cả oxi và ánh sáng.
Như vậy việc tăng nhiệt độ chỉ làm tăng thêm quá trình biến đổi nhất là quá trình oxi hóa.
Sự oxi hóa giảm đi khi có sự kết hợp sắc tố trong dầu. Dầu tạo thành hàng rào bảo vệ khỏi
sự tấn công của oxi. Ngoài ra người ta cũng dùng các chất chống oxi hóa như vitamin C,
vitamin E, hydroquinone,…thêm vào sản phẩm như chất bảo vệ. Vitamin C nhường
hydro trực tiếp cho peroxide. Trong quá trình này vitamin E là chất trung gian.
Sự oxi hóa bởi enzyme
Trong tế bào, carotenoid ổn định hơn khi tạo thành các phức hợp carotenoid – protein.
Carotenoid bị tấn công bởi các enzyme oxi hóa chất béo:
Peroxidase làm giảm lượng chất béo trên cơ chế:
peroxidase
5,6-epoxide

acid thực vật
5,8-epoxide

13

carotenoid


-

Lipoxidase tạo thành các gốc tự do từ acid béo không no sau đó bắt đầu oxi hóa các
carotenoid.

-

Lipoperoxidase chỉ hoạt động khi có mặt acid béo không no bị oxi hóa bởi Lipoxidase.

-

Sự oxi hóa cùng với chất béo của carotenoid có thể quan sát được qua sự biến dổi màu
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 do sự oxi hóa của
capsaicin.

-

Những sản phẩm có mùi cũng được hình thành trong quá trình oxi hóa của carotenoid
được ứng dụng trong làm mứt. Ngoài ra, rượu vang được cất giữ lâu năm cũng có mùi đặc
trưng do sự oxi hóa astaxanthin và một số carotenoid khác thành 1,2-dihydro-1,1,6trimethyl naphthalene.

2.1.2. Sự đồng phân hóa

Carotenoid trong tự nhiên ở dạng đồng phân trans ổn định hơn. Dạng đồng phân trans sẽ

xoắn 1800 dưới ảnh hưởng nhiệt độ, ánh sáng, bức xạ. Đồng phân cis ít bền hơn, hấp thu
ánh sáng ở bước sóng ngăn 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, sản phẩm dễ bị
mất màu, nhiệt độ cao hay thấp ảnh hưởng nhiều hơn là việc cung cấp nhiệt.
2.1.3. Sự nhiễm bẩn của kim loại

Một vào ion kim loại có thể xúc tác làm giảm chất lượng của carotenoid khi không có
chất béo
VD: người ta chứng tỏ được rằng Cu làm giảm chất lượng của lycopene 3,5 lần so với tỉ
lệ bình thường. Ion đồng là chất xúc tác cho việc tạo thành gốc tự do.
2.1.4. Sự ảnh hưởng của pH

Ở pH trung tính và kiềm, nhiệt độ sẽ phá hủy dễ dàng các loại vitamin trong đó có
vitamin A và carotenoid. Thông thường thịt và các chế phẩm từ thịt đều có phH acid do
đó bảo vệ được ít nhiều vitamin.
Sự biến đổi của carotenoid trong quá trình bảo quản

2.2.

Trong quá trình bảo quản có thể xảy ra sự mất màu hay tổng hợp carotenoid tùy vào loại
rau quả và điều kiện bảo quản (nhiệt độ, ánh sáng,…).
-

Sự mất màu của carotenoid cũng diễn ra trong suốt thời gian lão hóa của cây nhưng chậm
hơn chlorophyll. Thành phần carotenoid cũng có thể thay đổi trong suốt quá trình lão hóa,
hình thành nên các xantophyly ester và epoxyde (Biswal, 1995).
14


VD: + về sự giảm hàm lượng carotenoid: ở ớt ngọt nhiệt độ càng cao carotenoid trong

nguyên liệu càng bị phá hủy nhanh. Ớt ngọt bảo quản trong 9 ngày ở 70 0C hàm lượng
carotenoid mất 20%, còn khi bảo quản ở 150C là 60%, 170C là 80%.
+ về sự tổng hợp carotenoid: nhiệt độ thích hợp để bảo quản cà chua là 20-25 0C. dưới
100C hay trên 300C sự phát triển sẽ bị ngăn chặn. Sau 7 ngày cà chua sẽ bị ngả vàng vì
trên 300C sự tổng hợp lycopene bị ngăn chặn nhưng sự tổng hợp β-carotene vẫn tiếp tục.

Hình 2.1 Sự thay đổi màu sắc của cà chua khi bảo quản ở nhiệt độ khác nhau
+ Trong bảo quản lạnh đông: hàm lượng carotenoid trong quá trình bảo quản lạnh đông
khá ổn định, có rất ít hoặc không có sự biến đổi màu và đồng phân hóa.
VD: làm lạnh và bảo quản khoai lang ở -17 0C trong 6 tháng không có sự thay đổi nhiều
trong hàm lượng và màu sắc của từng đồng phân carotene.
-

Tuy nhiên oxi và ánh sáng có ảnh hưởng đến sự ổn định của carotenoid trong suốt quá
trình lạnh đông. Vì vậy trước khi đóng gói rau củ quả để bảo quản lạnh đông cần loại bỏ
ánh sáng và không khí để giữ màu carotenoid tốt hơn. Thông thường người ta vô hoạt
enzyme lipoxygenase trước khi bảo quản lạnh đông.
Việc mất màu carotenoid phụ thuộc nhiều vào chủng loại rau quả, có chần hay không
chần trước khi làm lạnh
VD: + Trong bảo quản lạnh đông cà rốt:
Có chần: bảo quản trong 12 tháng trong -200C hàm lượng carotene giảm rất ít
Không chần: hàm lượng carotene giảm đáng kể
+ Trong bảo quản cà chua: hàm lượng carotenoid giảm liên tục, làm màu đỏ nhạt dần
trong thời gian bảo quản 24 tháng ở -200C và -250C.

3. ỨNG DỤNG
15


-

-

-

-

Tổ chức Food Additives and Contaminants Committee (FACC) đã chấp nhận cho sử dụng
các chất màu vào thực phẩm và đưa ra danh mục các chất màu được sử dụng trong thực
phẩm. Các loại carotenoid và ly trích chứa carotenoid đã được ứng dụng để làm chất tạo
màu cho sản phẩm. Carotenoid cũng có nhiều ứng dụng trong lĩnh vực dược phẩm, trị
liệu.
Ứng dụng của β-carotene trong công nghiệp thực phẩm và chăn nuôi gia súc bột βcarotene theo phương pháp vi sinh được sử dụng để làm chất tạo màu, chất chống oxy
hóa, chất phụ gia trong sản xuất các loại mỳ, mỳ ăn liền, kem, mỹ phẩm, nước uống,
thuốc viên nang, viên nén. Ngoài ra bột β-carotene tinh khiết, khô nấm sợi B.trispora chứa
β-carotene được bổ sung vào thức ăn người và thức ăn cho gia cầm. hội đồng khoa học
châu âu về thực phẩm, sức khỏe đã cho phép sử dụng β-carotene chiết xuất từ sinh khối
nấm sợi B.trispora theo phương pháp lên men chìm có sục khí như là một vi chất dinh
dưỡng có hoạt tính sinh học cao và không giới hạn liều lượng sử dụng ( trên 5% trong
thực đơn thức ăn ) như đối với các chất màu tổng hợp.
Trước đây, một số hợp chất carotenoid như xanthophylls, astaxanthin, zeaxanthin… là sản
phẩm công nghiệp được tổng hợp bằng phương pháp hóa học và được bổ sung vào thức
ăn vật nuôi. Tuy nhiên, gần đây, các sản phẩm tổng hợp hóa học không được chấp nhận
làm chất phụ gia cho thực phẩm và thức ăn vật nuôi do hậu quả không an toàn cho sức
khỏe. Do đó, khuynh hướng hiện nay là phát triển quá trình tạo các hợp chất carotenoid từ
thiên nhiên.
Ứng dụng trong y học như chúng ta đã biết carotenoid là chất tiền vitamin A và được đưa
vào cơ thể theo con đường ăn uống. trong cơ thể nó chuyển thành Vitamin A có vai trò
xúc tác cho nhiều phản ứng diễn ra trong tế bào, đặc biệt nó như là đồng enzyme, như là
thành phần cấu tạo nên hệ hocmon và dễ cố định các gốc tự do. Carotenoid và Vitamin A

cần thiết cho sinh sản và phản triển của tế bào, tham gia vào việc hình thành các tổ chức
mô, khung xương, làm chức năng màng bảo vệ cho các niêm mạc. Ngoài ra còn được
dùng làm thuốc bổ trị suy dinh dưỡng cho trẻ em và một số bệnh về mắt, phòng chống lão
hóa, thuốc bồi dưỡng cho phụ nữ có thai và sau khi sinh, thuốc để phòng và điều trị một
số bệnh ung thư.
Ngoài ra, các carotenoid cũng là nguồn nguyên liệu phong phú cho công nghiệp mỹ
phẩm.
Chất tạo hương: thường sử dụng vanilla, mùi cam, mùi sầu riêng, dâu, chocolate, cà
phê….chúng được trích ly từ thực vật hoặc sản xuất bằng phương pháp tổng hợp.

4.1.
-

Làm phụ gia cho thực phẩm: tạo màu thực phẩm
4. NGUỒN KHÁI THÁC
Thực vật
Lycopene có nhiều trong cà chua, dưa hấu, gấc…có nhiều lycopene
carotene có nhiều trong cà rốt ( 0.098 mg/g ), xoài, bí đỏ ( 0.018 mg/g ), khoai lang…;
xanthophyll có nhiều trong ớt đỏ, cam quýt…
β-carotenoit và các xantophyl như lutein, neoxanthin có trong rau xanh ( rau ngót).
Capsanthin là sắc tố đỏ của ớt đặc biệt là trong ớt cựa gà (paprika).
Lutein,zeaxanthin và 1 lượng nhỏ β-caroten có trong long đỏ trứng gà
Ngoài ra còn nhiều loại rau củ và trái cây chứa hợp chất carotenoid.
16


Hình 4.1 nguồn thực vật chứa carotenoid
4.2.

Động vật

Carotenoid đặc biệt carotene có nhiều trong gan cá, nhất là ở gan cá Thu và ở gan của các
động vật như: gà, vịt, heo, cá, tôm... Thịt của cá hồi (saumon) là do màu hồng của
astaxanthin, màu vàng của lòng đỏ trứng là do có mặt lutein,zeaxanthin và 1 lượng nhỏ
β-caroten.

Hình 4.2 nguồn động vật chứa carotenoid
4.3.

Vi sinh vật
17


Một số tảo, vi khuẩn, vi nấm và nấm men chứa hợp chất carotenoid trong các hạt sắc tố
nằm trong tế bào chất như: Tảo lam (Dunaliella salina), nấm Ascomycetes và
Zygomycetes, nấm men đỏ Rhodotorula và vi khuẩn quang hợp Cyanobacteria,
Deuteromycetes, một số nấm sợi thuộc bộ Mucorales họ Choanephoraceae bao gồm
Blakeslea, Choanophora, Parasitella, Phycomycetes và Pilaria.

Hình 4.3 vi khuẩn quang hợp Deuteromycetes chứa carotenoid
5. PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT

Phương pháp trích ly- cô lập và tính chế carotenoid từ nguyên liệu thực vật
Gần đây, các loại máy móc và thiết bị công nghệ thực đã đạt được những kết tuyệt vời
trong việc cô lập, đồng nhất hóa và tinh chế các sắc tố tự nhiên trong đó có cả carotenoid.
Các sắc tố này vừa mang giá trị dinh dưỡng vùa được ứng dụng trong sản xuất thuốc
nhuộm và có khả năng tăng cường sức đề kháng cho cơ thể. Trong bài viết này mô tả cách
trích ly, cô lập và tinh chế carotenoid một cách thực tiễn từ nguyên liệu thực vật. Phương
pháp này được thực hiện chủ yếu đựa trên những nguyên liệu tự nhiên có chứa carotenoid
và mức độ trích xuất phụ thuộc vào tính phân cực và độ hòa tan của dung môi đem sử
dụng . Ngoài ra, để thực hiện chỉ cần những thiết bị thí nghiệm và dung môi thông thường

sẵn có.
5.1.1. Giai đoạn trích ly
5.1.1.1.
Khái niệm
- Trích ly (chiết) là phương pháp dung một dung môi (đơn hay hỗn hợp) để tách lấy một
chất hay một nhóm các chất từ hỗn hợp cần nghiên cứu. Trường hợp thường gặp nhất là
sự chiết hoạt chất từ dung dịch nước vào dung môi hữu cơ. Dung môi có tỷ trọng nhỏ hơn
sẽ ở lớp trên như: eter, benzene, các hyđrocacbua,… dung môi có tỷ trọng lớp hơn sẽ ở
lớp dưới như: chloroform, tetracloriccacbon, dicloetan,… khi trộn lẫn 2 pha nước và dung
môi hữu cơ với nhau pha này có thể khuếch tán một ít sang pha kia nhưng về cơ bản một
pha vẫn là nước và pha kia vẫn là dung môi hữu cơ. Khi lắc 2 pha lại với nhau, thể tích 2
pha khi lắc không bằng đúng như thể tích trước khi lắc. Tuy nhiên để cho đơn giản, giả
thiết rằng thể tích của pha là không đổi khi lắc. Trích ly nhằm mục đích điều chế hay phân
tích.
- Ở đây chúng ta dùng dung môi hexane (hoặc hexane/acetone) để ly trích các sắc tố
carotenoid.
5.1.

18


5.1.1.2.
-

-

-

5.1.2.
5.1.2.1.

-

-

Tiến hành
Nguyên liệu được khử nước tại bình trích ly 500 ml.
Thêm vào ba lần thể tích dung dịch trích ly (hexane/acetone 1:1(v/v) hoặc hexane) sau đó
trộn đều trong vòng 15 phút bằng “máy trộn trục chống nổ” để huyền phù dung dịch. Chú
ý: không được gia nhiệt.
Kết hợp hệ thống lọc chân không với giấy lọc Whatman để lọc dung dịch và thu hồi dịch
lọc
Phần dịch được lọc này loại các chất bẩn bằng giấy lọc. có thể trích ly thêm lần nữa bằng
cách thêm vào 2 lần thể tích chất trích ly vào bã vừa được lọc, tiến hành lọc cho đến khi
quan sát không thấy rõ được màu của phần dịch chiết.
Phần dịch chiết được cô đặc khoảng 40ml bằng Thiết bị bốc hơi quay đi kèm máy bơm
chân không tại nhiệt độ ≤55°C.
Thêm vào 3ml dung dịch xà phòng hóa và khuấy đều khoảng 45 phút tại 56°C.
Chuyển phần dịch chiết đã được xà phòng hóa sang phễu chiết 125ml và thêm vào đó một
lượng dung dich khử muối bằng thể tích của dịch chiết.
Phần đáy còn lại được rửa sạch bằng nước để lấy được một cách tối đa dịch chiết.
Thêm vào 3 g Na2SO4 sau đó tiến hành lọc bằng giấy lọc whatman và cất giữ phần dịch
lọc.
5.1.1.3.
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly
Sự chênh lệch nồng độ giữa 2 pha: khi chênh lệch nồng độ lớn, lượng chất trích ly
tăng, thời gian trích ly giảm.
Diện tích tiếp xúc giữa chất rắn và dung môi.
Tính chất vật liệu: tăng nhiệt độ có tác dụng tăng tốc độ khuếch tán và giảm độ
nhớt, tuy nhiên nhiệt độ là một yếu tố có giới hạn, vì khi nhiệt độ quá cao có thể
xảy ra các phản ứng không cần thiết gây khó khăn cho quy trình công nghệ hay

làm biến tính chất cần thiết.
Thời gian trích ly
Giai đoạn cô lập carotenoid
Giới thiệu về phương pháp sắc ký cột
Sắc kí là một họ các kĩ thuật hoá học phân tích dùng để tách các chất trong một hỗn
hợp. Nó bao gồm việc cho mẫu chứa chất cần phân tích trong "pha động", thường là dòng
chảy của dung môi, di chuyển qua "pha tĩnh." Pha tĩnh trì hoãn sự di chuyển của các
thành phần trong mẫu. Khi các thành phần này di chuyển qua hệ thống với tốc độ khác
nhau, chúng sẽ được tách khỏi nhau theo thời gian, giống như các vận động viên chạy
maratông. Một cách lí tưởng, mỗi thành phần đi qua hệ thống trong một khoảng thời gian
riêng biệt, gọi là "thời gian lưu."
Trong kĩ thuật sắc kí, hỗn hợp được chuyên chở trong chất lỏng hoặc khí và các thành
phần của nó được tách ra do sự phân bố khác nhau của các chất tan khi chúng chảy qua
pha tĩnh rắn hay lỏng. Nhiều kĩ thuật khác nhau đã được dùng để phân tích hợp chất phức
tạp dựa trên ái lực tính khác nhau của các chất trong môi trường động khí hoặc lỏng và
đối với môi trường hấp phụ tĩnh mà chúng di chuyển qua, như giấy, gelatin hay gel
magnesium silicate.
19


Sắc ký cột là phương pháp mà chất nhồi (là pha tĩnh: hấp phụ, trao đổi ion, phân gen)
được nhồi vào cột, dùng để phân chia các chất trong hỗn hợp và tinh chế các chất. Thông
thường, người ta hoà tan hỗn hợp chất nghiên cứu vào một dung môi (pha động) với
lượng vừa đủ, rồi nạp lên cột theo cách phù hợp sao cho chất nghiên cứu lan thành một
lớp phẳng lên cột; sau đó, tiến hành rót pha động chảy qua cột sắc kí.
- Phương pháp sắc ký dựa vào sự phân bố khác nhau của các chất giữa hai pha động và
tĩnh. Có nhiều nguyên nhân đưa đến sự phân bố khác nhau của các chất, nhưng chính sự
lặp đi lặp lại hiện tượng hấp phụ phản hấp phụ của các chất khi dòng pha động chuyển
động qua pha tĩnh là nguyên nhân chủ yếu của việc tách sắc ký.
5.1.2.2.

Tiến hành
- Nút kín bình ở bên dưới của cột sắc kí 600 × 40–mm bằng len thủy tinh.
Đặt cột sắc kí trên một hệ thống lọc chân không, dung bình lọc 1 lit để làm bình thu
nhận.
Đặt một lớp chất hấp phụ dài khoảng 20cm bên trong cột.
San bằng lớp chất hấp phụ và rải lên trên một lớp Na2SO4 khan dày khoảng 2cm.
Rót chất rửa giải carotene vào trong cột cho tới khi chất rửa giải thấm ướt hoàn toàn chất
hấp phụ.
- Thay bình thu nhận bằng một cái bình sạch và rót phần dịch chiết vào trong cột.
- Tất cả các chất sẽ được thấm vào lớp chất hấp phụ sau đó tiến hành rửa giải carotene cho
tới khi các carotenoid tách biệt thành từng dải riêng biệt thì thu nhận vào bình.
- Rửa giải các sắc tố monohydroxy bằng chất rửa giải MHP còn để rửa giải các sắc tố
dihydroxy và các sắc tố phân cực nhiều hơn thì dung chất rửa giải DHP. Mỗi loại sắc tố
được thu nhận bằng bình sạch khác nhau.
5.1.3. Tinh chế
5.1.3.1.
Khái niệm
-

Công đoạn kết tinh carotenoid là một bước để tinh chế carotenoid.. Thông thường thì
thường xảy ra hiện tượng đồng kết tinh. Khi tiến hành kết tinh với một cấu tử không phân
cực, α- and β-carotene có thể đồng kết tinh còn với cấu tử phân cực sẽ kết tinh luteinzeaxanthin. Nhưng vẫn có thể thu nhận được carotenoid tinh khiết bằng phương pháp sắc
kí TLC và HPLC .
5.1.3.2.
5.1.3.3.
-

-

Nguyên liệu, thiết bị

Chất rửa giải các carotenoid đã được cô lập.
Dung môi làm kết tủa: 1:1 (v/v) hexane/acetone hoặc hexane (ở nhiệt độ phòng hoặc lạnh
hơn)
Bình 50 hoặc 125 ml.
Thiết bị bay hơi kèm với bơm chân không.
Một bình khí Nito có thể lắp vào thiết bị bay hơi.
Giấy lọc Whatman số 42.
Lò chân không.
Tiến hành
Cho carotenoid đã được cô lập vào bình dung tích 50ml( hoặc 125ml) và cho chất rửa
giải cô đặc vào thiết bị bốc hơi có gắn kèm bơm chân không đến khi gần đến trạng thái
bão hòa. Ở dưới là dòng khí Nito từ bình khí Nitơ.
Thêm từng giọt chất tạo tủa cho tới khi bắt đầu xuất hiện vẩn đục, bắt đầu kết tủa.
20


Làm lạnh (0° to 5°C) dung dịch này và đặt trong bóng tối.
Tiến hành lọc kết tinh bằng phương pháp lọc chân không sử dụng giấy lọc whatman, rửa
kết tinh.
- Làm khô kế1 tinh bằng lò chân không tại nhiệt độ 40°C, thỉnh thoảng phun vào trong
buồng làm khô khí Nitơ.
- Những kết tinh được bao gói lại (kèm theo khí Nitơ, thời gian bảo quản dưới 6 tháng tại
nhiệt độ −20°C.
5.2. Một số hình ảnh của sản phẩm màu carotenoid
-

Hình 5.1 bột gấc sấy khô

Hình 5.2 tinh bột nghệ

21


Hình 5.3 chiết xuất bột xoài

22


Tài liệu tham khảo
[1] Hóa sinh thực phẩm, NXB Đại học quốc gia TP.HCM
[2] />[3] />[4] />[5] />
23