CHẤT MÀU CAROTENOID

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

Bài tiểu luận:

“CHẤT MÀU CAROTENOID”

Giáo viên hướng dẫn: LÊ VĂN NHẤT HOÀI.
NHÓM thực hiện:
LỚP

NHÓM 2.
:

DHTP7B.

Tháng 10 năm 2013.


DANH SÁCH NHÓM 2:
1/ ĐỖ MINH LONG 11241911
2/ LÊ THANH TÙNG 11223591
3/ NGUYỄN HỮU CAM 11251181
4/ HUỲNH TƯỜNG HUY 11228351
5/ VÕ TỪ HUY 11083091


CAROTENOID
Lời nói đầu…………………………………………………1
I.

CAROTENOID…………………………………….2
1. Khái Niệm:
2. Cấu Tạo:
3. Tính Chất Vật Lý:
4. Tính Chất Hóa Học:
5. Phân Loại:
II. ỨNG DỤNG CAROTENOID TRONG THỰC
PHẨM…………………………………………......14
III. NGUỒN KHAI THÁC VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP
SẢN XUẤT CAROTENOID…………………….16
IV. TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………….20


LỜI NÓI ĐẦU
---o0o--Trong chế biến thực phẩm hiện nay để nguyên vật liệu sau khi chế biến còn
nguyên bản chất màu sắc như ban đầu là rất khó nguyên nhân chủ yếu là do dưới tác
dụng của nhiệt độ sẽ làm cho sản phẩm thực phẩm bị biến đổi làm cho các hợp chất
và các sắc tố màu sắc bị bay hơi hay thay đổi cấu trúc làm cho máu sắc của các sản
phẩm thực phẩm bị thay đổi.
Để khắc phục tình trạng này và đáp ứng yêu cầu khó khăn của con người thì cần
có sự can thiệp của con người cho các sản phẩm thực phẩm bằng các chất tạo màu cho
thực phẩm (phụ gia thực phẩm) được thêm vào nhằm cải thiện màu sắc cho thực
phẩm.
Các chất tạo màu cho thực phẩm không có giá trị về dinh dưỡng nhưng là một
trong những yếu tố quan trọng làm tăng giá trị cảm quan cho thực phẩm và không
được dùng để che đậy khuyết điểm cho thực phẩm.
Việc sử dụng các chất tạo màu có ý nghĩa rất lớn trong sản xuất thực phẩm. Nhờ
đó mà sản phẩn thực phẩm trỡ nên bắt mắt hơn, hấp dẫn người tiêu dùng hơn. Tuy
nhiên nếu sử dụng không cẩn thận sẽ gây nên nguy hiểm cho người tiêu dùng. Và hiện

nay có hơn khoảng 80 loại chất màu đang được sử dụng trong thực phẩm và dược
phẩm.
Chính vì vậy nên nhóm chúng em thực hiện nghiên cứu chất màu cho thực phẩm
cụ thể là chất tạo màu carotenoide hiện đang được sử dụng phổ biến trong các sản
phẩm thực phẩm để làm tăng giá trị cảm quan thực phẩm.

1|Page


Phần I :

CAROTENOIDE
---o0o---

1. KHÁI NIỆM:
- Carotenoid là một dạng sắc tố hữu cơ chất màu
chính tạo ra các màu vàng, da cam trong tự nhiên.
- Nó có tự nhiên trong thực vật và các sinh vật quang
hợp khác, con người thì không thể tự tổng hợp ra
được.
- Nhóm chất màu hòa tan trong chất béo mà không
tan trong nước có màu từ vàng nhạt đến đỏ sậm tùy
cấu trúc phân tử.
- Có khoảng 600 loại carotenoid khác nhau trong đó
có 50 loại hiện diện trong thực phẩm.
- Carotenoid giúp chống các tác nhân oxy hóa bên
ngoài

Hình A: các loại quả chứa
carotenoid

Bảng : sự phân bố và đặc điểm của carotenoid ở sinh vật:
Nguồn gốc
Thực vật

Động vật

đặc điểm


Carotenoid thường tồn tại ở phần diệp lục của mô xanh, màu của chúng bị che
lấp bơi màu của chlorophyll



hàm lượng carotenoid hầu như giống nhau ở các loài lá cây: bêta-caroten (2530%), lulein khoảng 45% ,violaxanthin khoảng 15% trên tổng số lượng
carotenoid. Ngoài ra còn lượng nhỏ anpha –caroten, bêta-crytoxanthin.
Zeaxanthin, atheraxanthin, lutein_5, 6_epoxdide



Carotenoid cũng phân bố trong các mô thường ( không có phản ứng quang hợp)
tạo ta màu vàng, cam, đỏ,.. cho hoa quả như cà chua, cà rốt, bí đỏ….



Carotenoid tạo màu vàng, đỏ cho lông cánh các loài chim: tạo màu lông và da
vàng cho gà con, tôaj màu đỏ cho lòng trứng.



Trong số động vật biển như tôm hùm, cua,, tồn tại một dạng phức hợp giữa
caroteoid và protein gọi là caroenoprotein lúc còn sống có màu xanh lá, tím hoặc
xanh dương, nhưng khi nấu chín thì protein bị biến tính thì màu của carotenoid
mới hiện ra.

2|Page


Vi sinh vật



Carotenoid là chất nội bào của một số loài vi sinh vật như: vi khuẩn
(Brevibacterium tạo canthaxanthin, lavobacterium tạo zeaxanthin) nấm men
( Rhodotorula sp.) ,nấm mốc (Neurospora Crassa, Mucorals choanophoracea), tảo
(Dunadiella)

Hình 1: ớt đỏ

Hình 3: trứng gà (eggs)

hình 2: nấm blakeslea trispora
(loài nấm có carotenoid)

hình 4: Gấc đỏ(red beet)

2. CẤU TẠO:

-Tất cả hợp chất Carotenoid có thể được xem như dẫn xuất của licopen

- Hợp chất 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
caroteinoid 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 hợp chất Hydro carotenoid như
Keto, methoxyl, epoxy, acid được gọi chung là Xantophin
- Đa số là vòng 6 cạnh hoặc 5 cạnh ở 1 đầu hoặc 2 đầu.
3|Page


3. TÍNH CHẤT VẬT LÝ:

- Kết tinh ở dạng tinh thể, hình kim, hình khối lăng trụ, đa diện, dang lá
hình thoi.
- Nhiệt độ nóng chảy cao: 130- 2200C
- 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 và màu đỏ.
- Tính hấp thụ ánh sáng : chuỗi polyene liên hợp đặc trưng cho màu thấy
được của caroteinoid . 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 hoà tan khác nhau, khả năng hấp thụ
ánh sáng tối đa cũng khác nhau với cùng 1 loại. Khả năng hấp thụ ánh
sáng mạnh, chỉ cần 1 gam cũng có thể thấy bằng mắt thường.
- Carotenoid trong tự nhiên ở dạng đồng phân trans ổn định hơn. Dạng đồng
phân trans sẽ xoắn 180o dưới ảnh hưởng của nhiệt độ, ánh sáng và bức xạ.

- Khả năng hấp thụ:
Khả năng hấp thụ ánh sáng của mốt số carotenoid

Carotenoid
Số nối đôi Bước sóng
liên hợp
(nm)/ dung môi
ether
A/ Ảnh hưởng của nối đôi liên hợp
Phytoene
3
275 28 296
5
Phytofluene
5
331 348 367
ε –carotene
7
378 400 42
5
Neurosprene
9
416 440 470
Lycopene
11
446 472 50
5
B/ Ảnh hưởng của vòng
γ –carotene
11
431 462 49
5
β –carotene

11
425 45 483
4

4|Page


4. TÍNH CHẤT HÓA HỌC:

- Không hòa tan trong nước, rất nhạy đối với axit và chất oxi hóa, bền
vững với kiềm. Do có hệ thống nối đôi liên hợp nên nó dễ bị oxi 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
oxi hóa trực tiếp, tác dụng của ion kim loại, enzym, nước.
- Dễ bị oxi 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 oxyhoá tạo hợp chất có mùi thơm như các aldehide
không no hoặc ketone đóng vai trò tạo hương thơm cho trà .
5. PHÂN LOẠI:
Có 2 cách để phân loại carotenoid .
+ Dựa vào nguyên tố tạo thành chia carotenoid thành 2 loại:
- Loại chỉ chứa C, H như α, β_carotene, lycopen
- Loại có chứa nhóm chức có mặt O như lutein, xanthophyll...
+ Còn nếu dựa vào 6 C ở 2 đầu phân tử ta có các nhóm carotenoid không chứa
vòng, chứa 1 vòng và chứa 2 vòng.

5.1) Carotenes:
5.1.1) carotenes mạch hở (acyclic carotenes)
- Licopene:

5|Page


Lycopene có trong quả cà chua và một số quả khác. Màu đỏ của cà chua chín chủ yếu do có mặt
licopen mặc dù trong cà chua còn có mặt một loạt các carotennoid khác ữa như:
-α-caroten: 0,42mg/quả.
- β-caroten:1mg/quả.
- γ-caroten: 0,29mg/quả.
- Licopene: 5,66mg/quả.
Trong quá trình chín hàm lượng licopene trong cà chua tăng lên 10 lần. tuy nhiên chất màu này
không có hoạt tính vitamin



-

Phytoene

-

Phytofluene

5.1.2) Carotene một vòng (monocyclic carotenes):
γ caroten

6|Page




β Zeacaroten



5.1.3) Carotene hai vòng (Bicyclic carotene):
α carotene



β carotene

7|Page


5.2) Hợp chất xanthophylls
5.2.1) Hợp chất hydroxy


Xanthophyll

Xantophyll có công thức phân tử C40H56O2 và có được bằng cách gắn thêm hai nhóm hydroxyl
vào phân tử alpha-caroten, do đó nó có tên: 3,3’- dihidroxy - alpha-caroten.
Xantophyll là chất màu vàng nhưng có màu sáng hơn carotene vì nó chứa nhiều nối đôi hơn.
Xantophyll có trong lòng đỏ trứng gà, rau xanh, cà chua.
8|Page




Zeaxanthin

Zeaxanthin có nhiều trong bắp.



Lutein

Lutein có nhiều trong lòng đỏ trứng, rau bina, tỏi tây…Khi chế biến, để hấp thụ tốt loại
carotenoid này ta nên nấu chín. Bởi vì khi nấu thành tế bào sẽ vỡ ra và giải phóng lutein.

5.2.2) Hợp chất keto


Capxanthin

9|Page


Capsanthin có công thức phân tử: C4H58O3, nó là một loại dẫn xuất của carotene.
Capsanthin có trong ớt đỏ: chiếm 7/8 tất cả các chất màu của ớt.
Capsanthin có cường độ màu mạnh hơn caroten trung bình gấp 10 lần, và trong ớt đỏ, có các
carotenoid nhiều hơn trong ớt xanh 35 lần thì gấp 34 lần.



Astarxanthin

Trong trứng của loài giáp xác có chất màu xanh ve gọi là ovoverdin có thể coi như là muối
dạng endiol của astarxanthin và nhóm amin của protein.
Trong mai và giáp của cua, tôm thì astarxanthin cũng tham gia vào thành

phần của lipoprotein gọi là xyanyn. Trong quá trình gia nhiệt do protein bị biến
tính và astarxanthin bị tách ra dưới dạng chất màu đỏ.


Canthaxanthin
10 | P a g e


Canthaxanthin có nhiều trong nấm, động vật thân mềm ở biển.

5.2.3) Hợp chất epoxide
Violaxanthin

Violaxathin có mặt trong nước ép cam và cũng có trong lá xanh.



Mutatoxanthin

11 | P a g e


Mutatoxanthin cũng có nhiều trong cam.


Lucaxanthin

Lucaxanthin chính là thành phần carotenoid chính của quả cam.


Auroxanthin



Neoxanthin

12 | P a g e


5.2.4) Hợp chất dicarboxylic acid và ester:
13 | P a g e




Crocetin

Chất này tạo nên màu vàng của cây nghệ tây. Nó không toàn tại trong cây dưới dạn
g diester và tạo liên kết glycoside với discaccharide gentiobiose. Vì vậy mà diester này,
còn gọi là crocin có thể hoà tan trong nước.



Bixin

Bixin là sản phẩm oxi hóa của các carotenoid có 40 nguyên tử C.
Bixin là chất màu đỏ có trong quả cây nhiệt đới là Bixaorellana.
Bixin được dùng để nhuộm màu dầu margarin và các sản phẩm thực phẩm khác.

14 | P a g e

PHẦN II:

ỨNG DỤNG CAROTENOID TRONG
THỰC PHẨM:

Các carotenoid được dùng làm chất phụ gia cho nhiều thực phẩm như chất tạo màu
cho các thực phẩm và nước uống. năm 1954, carotene tổng hợp được đưa vào thị
trường đầu tiên bởi Roche.nó cũng được dùng làm màu cho kem, bơ nước ép trái
cây… với tính an toàn cao hơn rất nhiều so với các chất màu nhân tạo. đồng thời các
carotenoid khác cũng được làm chất phụ gia cho thức ăn gia súc,tạo màu đỏ cho lòng
đỏ trứng gà cũng như trứng các loại gia cầm khác , và tạo màu cho thịt của cá và động
vật nuôi …
Trước đây, một số hợp chất carotenoids như xanthophylls, astaxanthin, zeaxanthin…
là sản phẩm công nghiệp được tổng hợp bằng phương pháp hóa học và đã 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 phẩmvà 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 hơp
chất carotenoid từ thiên nhiên.
Hợp chất carotenoid đã được các nhà nghiên cứu dùng để sản xuất các loại thực
phẩm và dược phẩm phục vụ nhu cầu phòng bệnh và chữa bệnh . ví dụ như sản xuất
một số chế phẩm làm thuốc chữa bệnh 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 đề phòng và phòng chống một số căn bệnh ung thư và carotenoid còn dùng trong
mỹ phẩm.

Quá trình oxy hóa với chất béo của carotenoid có thể quan sát được qua sự
biến đổi màu của sản phẩm. Sự mất màu của sản phẩm được ứng dụng trong
chế biến bột mì.

15 | P a g e


Sự đổi màu của tiêu từ đỏ sang nâu trước tiên là do sự oxy hóa của
capsanthin mặc dù phần lớn là phản ứng melanoidin.

Capsanthin
Những sản phẩm có mùi cũng được hình thành trong quá trình oxy hóa
của carotenoid và được ứng dụng trong quá trình làm mứt.
Rượu vang được cất giữ lâu năm cũng có mùi đặc trưng do sự oxy hóa
neoxanthin và một số carotenoid khác thành 1,2-dihydro-1,1,6-trymethyl
naphthalene.
Hợp chất carotenoid đã được các nhà nghiên cứu dùng để sản xuất các loại thực
phẩm và dược phẩm phục vụ nhu cầu phòng bệnh và chữa bệnh . sản xuất một số
chế phẩm làm thuốc chữa bệnh 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
đề phòng và phòng chống một số căn bệnh ung thư
Carotenoid còn dùng trong mỹ phẩm như thuốc nhuộm.

16 | P a g e


NGUỒN KHAI THÁC VÀ CÁC
PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT
CAROTENOID.

PHẦN III:

Sự phân bố các carotenoit trong động vật và thực vật không tuân theo quy luật tự

nhiên nào. Trong rau xanh (rau ngót) có các β-carotenoit và các xantophyl như lutein,
neoxanthin. Lycopen có nhiều trong cà chua. Trong gấc và cà rốt có α-caroten, βcaroten. Capsanthin là sắc tố đỏ của ớt, đặc biệt là trong ớt cựa gà (paprika). Màu vàng
của lòng đỏ trứng là do có mặt lutein, zeaxanthin và 1 lượng nhỏ β-caroten. Thịt của cá
hồi (saumon) là do màu hồng của astaxanthin. Tuỳ theo từng đối tượng nguyên liệu cụ
thể mà lựa chọn dung môi chiết suất thích hợp.

17 | P a g e


Nguyên liệu

Nghiền

n-hexan

Chiết tách

MgCO3

Trung hòa

Lọc

Bã

Cô đặc

KOH

Xà phồng hóa

carotenoid

Sơ đồ : sản xuất carotennoid

Các dung môi và hệ dung môi hữu cơ thường được sử dụng là axeton, axeton : nhexan (4:6), n-hexan : izopropanol (3:2). EtOH : n-hexan (4:3) là hệ dung môi rất hiệu
quả để tách chiết các từ cà chua (Lin và Chen, 2003). Người ta cũng thường sử dụng nhexan và dietyl ete làm dung môi để chiết lutein và zeaxanthin từ hoa cúc vạn thọ.

18 | P a g e


Nên chiết suất carotenoit từ nguyên liệu tươi, nếu là nguyên liệu khô thì nên hydrat hoá
lại trước khi chiết. Đồng nhất mẫu chiết bằng phương pháp nghiền hoặc nghiền kết hợp
với giã. Đối với các loại lá và các nguyên liệu khó chiết khác nên ngâm nguyên liệu
vào dung môi chiết 15-30 phút trước khi nghiền để làm mềm thành tế bào, đồng thời
tránh cho carotenoit khỏi bị đồng phân hoá và bị phân huỷ trong quá trình nghiền. Có
thể bổ sung MgCO3 và các tác nhân trung hoà khác để trung hoà các axit hữu cơ có
trong mẫu nhằm tránh sự phân huỷ và đồng phân hoá nếu việc chiết suất được tiến hành
nhanh chóng ngay sau khi xử lý mẫu thì không những ngăn chặn được sự oxy hoá bởi
xúc tác của ezim mà còn không cần thiết phải bổ sung tác nhân trung hoà.
Việc lọc dịch chiết được thực hiện bằng phễu lọc thuỷ tinh (porosity 3, kích
thước lỗ 20-30 μm) hoặc dùng phễu Buchner. Bã lọc được chiết lại cho đến khi mất
màu, thường tiến hành chiết 3 lần.
Tiến hành tách nước và dung môi khỏi dịch chiết bằng cách bổ sung ete dầu hoả
(điểm sôi 35-60oC), dietyl ete, n-hexan, diclorometan hoặc hỗn hợp của chúng.
Xà phòng hoá bằng KOH, có bổ sung chất oxy hoá BHT (butyl hydroxytoluen)
để loại clorophyl và các chất béo khác, thu carotenoit tổng.
Để tách từng hợp chất carotenoit tinh khiết, người ta thường sử dụng phương
pháp sắc ký cột mở (OCC) và HPLC điều chế.

Phân tích carotenoit
Sắc ký bản mỏng là một phương pháp đơn giản, dễ thực hiện để phân tích định
tính các hợp chất carotenoit dựa vào giá trị Rf trên sắc ký đồ bằng cách so sánh với sắc
ký chuẩn.
Sắc ký lỏng cao áp HPLC là phương pháp phân tích cho độ chính xác cao. Loại
cột HPLC thường dùng để phân tích carotenoit là C18 nghịch đảo pha, dung môi chính
thường dùng là axetonotrin và metanol. Một số dung môi khác cũng được sử dụng là
19 | P a g e


THF (tetrahydrofuran), etyl axetat, hexan, axeton và nước. Để nhận biết các carotenoit,
người ta thường dựa vào thời gian lưu và phổ UV tương ứng của các pic trong sắc ký đồ
HPLC. Hầu hết các carotenoit đều có 3 đỉnh hấp thụ cực đại, chất nào trong phân tử có
số nối đôi liên hợp càng nhiều thì các đỉnh hấp thụ cực đại càng ở bước sóng lớn hơn

!!!!Lưu ý khi tiến hành:
Việc tách chiết sắc tố carotenoid là một điều khó khăn vì cần phải tránh sự tiếp xúc với
ánh sáng, oxi, và nhiệt đô cao. Do đó cần phải tiến hành trong điều kiện ánh sáng mờ
mờ và phải bảo quản sản phẩm trung gian trong bóng tối. Nếu có thể thì tiến hành trong
điều kiện chân không hoặc trong môi trường khí trơ. Tránh để mẫu tiếp xúc với nhiệt độ
cao, nên làm lạnh mẫu khi tiến hành bị gián đoạn.
- Mẫu cần phải được khử nước trước khi tiến hành trích xuất. Bởi vì dư nước sẽ làm hạn
chế sư trích xuất carotenoid. Việc sử dụng các chất lỏng để trích xuất cũng rất quan
trọng và phụ thuộc vào loại carotenoid cần kiếm. Sử dụng hỗn hợp hexane/acetone làm
chất lỏng trích xuất rất thuận tiện vì nó cũng được sử dụng trong quá trình kết tinh.
- Một khi carotenoid đã được trích ly và cô lập, chúng có xu hướng không bền vững, khi
các chất chống oxi hóa tự nhiên và các chất bảo vệ bị lấy đi.
- Có thể thêm vào một chất chống oxi hóa THPQ, hỗn hợp tocopheron...) để tăng tính
bền vững của carotenoid. Sự hiện diện của kim loại và chất diệp lục cũng ảnh hưởng
đến tính ổn định của sắc tố, nhưng vấn đề này đã được giải quyết nhờ dung dịch tách

muối.
- Sự khử muối có thể tạo ra các chất kết tủa, có thể loại bỏ được bằng phương pháp lọc
và rửa lại cặn lọc bằng chất dùng trích ly để thu hồi triệt để sắc tố.
- Khi mẫu đi qua cột sắc kí, thì sắc tố được phân lập bằng một hỗn hợp dung môi
(hexane/acetone). Hỗn hợp này được sử dụng cho việc tạo tinh thể sau khi làm bão hòa
bằng quá trình bốc hơi.

20 | P a g e


PHẦN IV: NGUỒN THAM KHẢO
• SÁCH phụ gia và bao bì thực phẩm trang 61.
• />• />• />• />• />• />• />
21 | P a g e