các chất màu thực phẩm

HÓA HỌC THỰC
PHẨM

CHƯƠNG 7

CHẤT MÀU TP


KHÁI NIỆM CHUNG
Phân loại màu TP
1. Chất màu dạng bột hay lỏng được bổ sung trực tiếp
Chất màu tự nhiên
Thực vật (hoa, quả, lá, thân cây có màu),
Động vật (huyết tương)
Vi sinh vật (vi khuẩn, nấm men, nấm mốc, tảo);
Cường độ màu thấp,
Kém bền với nhiệt độ, pH môi trường và ánh sáng

Chất màu tổng hợp
Sản xuất bằng tổng hợp hoá học
(sunset yellow, carmoisine, tartrasine,…)

Chất màu tổng hợp giống tự nhiên
Sản xuất bằng phương pháp hoá học
Bản chất giống chất màu tự nhiên
(β-carotene,riboflavin,canthaxanthin, anthocyanin,…)
Mức độ độc hại thấp hơn so với màu tổng hợp
Màu sắc giống màu tự nhiên
Cường độ và độ bền màu cao hơn nhiều

KHÁI NIỆM CHUNG

Phân loại màu TP
2. Chất màu tạo thành trong quá trình chế
biến
Màu do phản ứng caramel,
Màu do phản ứng Maillard,
Màu do phản ứng oxy hóa


CÁC CHẤT MÀU TỰ NHIE

Màu từ ĐV
Màu cánh kiến từ con cánh
kiến;
Màu carmin đỏ từ loại rệp son;
Màu đỏ chiết từ loài sâu Kerme;
Màu đỏ do hợp chất Hem

Màu từ VSV
Màu carotenoid từ Rhodotorula sp.


CÁC CHẤT MÀU TỰ NHIE
Màu từ TV
Thân cây:
Lá:

gỗ huyết giác cho màu hacmatoxicline;
cây vang cho màu braxilin.

tùng lam u 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

Trái:

lý cho màu cyanidine;
nho đen cho màu oenis;
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
vỏ cây canhkina cho màu quinotanine.

Rêu tảo :

đòa y cho màu orceine


CÁC CHẤT MÀU TỰ NHIE

Hợp chất Heme


CÁC CHẤT MÀU TỰ NHIE
Hợp chất Heme
Myoglobin (Mb)
Protein dạng cầu, do 1 chuỗi polypeptid tạo thành
M = 16800, 153acid amin. gọi là globin
Gốc mang màu là vòng porphyrin gọi là Hem
Mb là phức của Hem và globin gắn tại gốc histidin
Tồn tại trong các mô cơ tạo màu cho các phần đó


Hợp chất Heme

CÁC CHẤT MÀU TỰ NHIE

Myoglobin (Mb)
Mb - màu đỏ tía
Oxymyoglobin (MbO2) – mang Oxy – màu đỏ tươi
Metmyoglobin (MMb) - Bò oxy hóa, chuyển Fe2+ thành Fe3+
tạo màu đỏ nâu
Mb không còn khả năng kết hợp với
oxy
Màu của thòt tươi là hỗn hợp của 3 màu này.
Mb + NO thành nitrosil Mb – màu đỏ không bền, chuyển
tiếp thành nitrosilhemochrome bền có màu hồng thòt nấu.
Màu Mb nhạy cảm với ánh sáng, T, độ ẩm kk, pH,…
Chất chống oxh: vit C, vitE, BHA, TBHQ ,…

Hợp chất Heme

CÁC CHẤT MÀU TỰ NHIE

Hemoglobin (Hb)
Tạo nên màu đỏ cho máu
Hb = 4Mb gắn lại với nhau
Tại phổi, Hb tạo phức với Oxy và vận chuyển Oxy đến các
cq
Tại các cq, Mb sẽ tiếp nhận oxy từ Hb, tham gia qtrình TĐC


CÁC CHẤT MÀU TỰ NHIE
Chlorophyll
Màu xanh lục
Cường độ mạnh.
Chiếm khoảng 1% chất khô
Tập trung tại lục lạp - quá trình quang hợp của cây xanh

Cấu tạo
Có 2 dạng : Chl. a (C55H72O5N4Mg) và Chl. b (C55H70O6N4Mg)
Chl. a có màu đậm hơn Chl. b
Trong thực vật, Chl. a / Chl. b = 3 / 1
X

CH=CH2

CH3

N

CH=CH2

N
Mg

CH3

N

N

CH3
O

C20H39OOC - CH2 - CH2
COOCH3

X = CH3

: Chlorophyll a

X = CHO

: Chlorophyll b


CÁC CHẤT MÀU TỰ NHIE
Chlorophyll



Tan trong dầu



Khi trái chín, chlo. bò thủy phân thành các chất không màu



Màu xanh do ion Mg2+ gắn vào vòng porphirin



Không bền nhiệt và acid: Mg tách khỏi nhân, thế bằng H tạo
pheophytyl có màu vàng úa



→ bảo vệ màu xanh rau quả phải chế biến nhiệt trong môi
trường kiềm hoặc thay thế Mg2+ bằng Cu2+ hay Zn2+


CÁC CHẤT MÀU TỰ NHIE
Carotenoid
Tạo ra màu vàng, cam và đỏ
Có khoảng hơn 600 loại carotenoid tồn tại trong tự nhiên
38 trong số đó có hoạt tính tiền vitamin A

R

R

β -

γ -




ε -

κ -

φ -

χ -

ψ -

Tan trong dầu
Hệ nối đôi liên hợp, không bền với các tác
nhân
oxy hoá như nhiệt độ, oxy không khí, ánh
sáng, …


CÁC CHẤT MÀU TỰ NHIE
[1] β-Carotene

o

Công thức phân tử là C40H56 , M = 536,85.

o

Nhiệt độ nóng chảy là 176 – 183oC,

o

Tan tốt trong chloroform, benzen, CS2.

o

Tan trung bình trong ether, ether petrol, dầu thực vật.

o

Tan rất hạn chế trong methanol, ethanol.

o

Không tan trong nước, acid, hợp chất alkane.


CÁC CHẤT MÀU TỰ NHIE
[1] β-Carotene

o

Kết tinh từ dung môi benzen-methanol hình lăng trụ 6 mặt màu
tím đậm.

o

Từ dung môi ether petrol là tinh thể dạng lá hình thoi gần như
vuông có màu đỏ. Dung dòch loãng có màu vàng.

o

Hấp thu cực đại/chloroform tại 497 nm và 466 nm

o

Có hoạt tính tiền vitamin A mạnh nhất.

o

1 IU = 0.6 µg β-carotene = 0,3 µg vit A

o

Ứng dụng: tạo màu vàng tiền vitamin A, chống oxy hóa.


CÁC CHẤT MÀU TỰ NHIE
Carotenoid
[2] Licopene:

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
không có hoạt tính vitamin.
Các loại carotenoid khác đều là dẫn xuất của licopene và
carotene.


Cấu tạo
Các Car. 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 Car. mạch thẳng (lycopene), 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 Car. mạch thẳng và vòng gốc :
lycopene và β-carotene được biểu diễn như sau :


Phân bố
Thực vật
Car. 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%). 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.

Động vật
Car. tạo màu vàng, đỏ cho lông cánh cho các loài chim, tạo màu lông
và da vàng cho gà con, tạo màu đỏ cho lòng đỏ trứng.
Trong một số động vật biển như tôm hùm, cua,… tồn tại một dạng
phức hợp giữa Car. 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 Car. mới hiện ra.


Vi sinh vật
Car. 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).
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 (12%/SKK).
Một vài loài vi khuẩn cũng tạo được màu carotenoid như giống
Brevibacterium (tạo canthaxanthin), Flavobacterium (tạo zeaxanthin).


Tính chất
Car. kết tinh ở dạng tinh thể. Tinh thể Car. có nhiều dạng và kích
thước 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).

Nhiệt độ nóng chảy cao, khoảng 130 – 220oC.
Tinh thể Car. có độ hòa tan thấp, không tan trong nước, tan tốt
trong các dung môi chứa chlor (chloroform, dichloromethane).
Hầu như tất cả Car. 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.
Độ hòa tan của Car. trong các dung môi hoàn toàn không giống
nhau.
Màu sắc: 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 không có
màu nhưng vẫn được xếp vào loại Car.
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


Chức năng
Chức năng của carotenoid chưa được xác đònh rõ ràng:
Trong hoa, quả và một số ĐV, chức năng của Car. chỉ đơn giản
là tạo ra màu sắc.
Trong các mô cây xanh, Car. giữ nhiệm vụ thu nhận ánh sáng
trong quá trình quang hợp.
Car. cũng là những chất bảo vệ tế bào chống lại các phản
ứng oxy hóa quang học dưới tác dụng 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,…
Sự hấp thụ và chuyển hóa
Car. thường được hấp thu cùng với lipid. Những loài động vật
khác nhau có khả năng hấp thu và chuyển hóa Car. khác nhau :
Người có thể hấp thu tốt tất cả các loại Car.
Một số ĐV có vú như mèo, chuột, cừu,… lại hấp thu và chuyển
hóa Car. rất kém.
Bò cái chỉ hấp thu β-carotene mà không hấp thu xanthophyll. βcarotene 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.
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


α-carotene

15
15

β-carotene

'

O
15
15

O

'
15,15'-peroxy-β-carotene
CHO

CH2OH

retinal (2 phaâ
n töû
)

retinol (vitamin A)


Khi lượng carotenoid dư nhiều, 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. (người ăn quá nhiều
thức ăn chứa nhiều carotenoid như cà rốt, cam,…), hoặc vàng
mắt (tiêu thụ lượng lớn canthaxanthin, 200mg/ngày).
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.




Anthocyanne


Màøu đỏ thẫm đến tím



Thuộc nhóm màu flavonoid –
glycoside với aglucon là
anthocyanidin



Tan trong nước



Kém bền nhiệt



Biến màu khi tiếp xúc với
kim loại