Anthocynin và những nguyên liệu

Trường Đại học Kỹ Thuật Công Nghệ TP.HCM
Khoa Công nghệ Thực Phẩm
BỒ MỒN Công Nghê Thưc Phẩm

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
Công Nghệ Thực Phẩm
(MSMH: 20471014)

ĐÈ TÀI:
ANTHOCYANIN VÀ NHỮNG NGUYÊN LIỆU CHỨA ANTHOCYANIN

GVHD: Cô Trần Thị Cúc Phương
SVTH: 1. Huỳnh Thị Thanh Tuyền_0851100344
2. Trần Thị Xuân Hồng_ 0851100091 Ngành:
Công Nghệ Thực Phẩm


Năm học: 2011


Mục ỉục
I...........................................................................................................Tổng quan về Anthocyanin3

1. Giới thiệu...............................................................................................................................4
2. Cấu trúc hóa học của Anthocyanin........................................................................................4

3. Tính chất của Anthocyanin ...................................................................................................5
Công dụng .....................................................................................................................................7

4. Sự phân bố của Anthocyanin................................................................................................. 8
5. Qúa trình sinh tổng hợp Anthocyanin................................................................................... 8

5.1. Con đường sinh tổng hợp Anthocyanin trong tế bào thực vật ....................................9
5.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sinh tổng hợp .....................................................9

6. Sự chuyển đổi cấu trúc của Anthocyanin trong môi trường lỏng.......................................9
7. Một số yếu tố ảnh hưởng đến độ màu của Anthocyanin.....................................................11
7.1. Cấu trúc..........................................................................................................................12
7.1.1 Cấu trúc chuyển hóa.................................................................................................................13

7.1.2...............................................................................................................................Cấu
trúc hóa học ............................................................................................................14
7.2. PH..................................................................................................................................15


7.3. Nhiệt độ.........................................................................................................................16
7.4. Oxy................................................................................................................................17
7.5. Enzyme..........................................................................................................................19

7.6. Ánh sáng........................................................................................................................20

7.7. Đường và các sản phẩm biến tính của chúng...............................................................22

7.8. Các ion kim loại............................................................................................................25

7.9. Sunphurdioxide(S02)................................................................................................28
30
7.10. Acid Ascorbic


7.11.
8. Khả năng ứng dụng và các nguôn nguyên liệu trong sản xuât Anthocyanin hiện nay.. 34

9. Vai trò của các hợp chất Anthocyanin................................................................................37
9.1. Đối với thực vật ...........................................................................................................40
9.2. Đối với sức khỏe con người ........................................................................................12
9.2.1...........................................................................................................................................Hoạt
tính chống oxy hóa .............................................................................................................13

9.2.2...........................................................................................................................................Hoạt
tính chống ung thư..............................................................................................................14

9.2.3...........................................................................................................................................Hoạt
tính chống các bệnh tim mạch............................................................................................15
Kết luận ................................................................................................................................16
II. Các nguyên liệu có chứa Anthocyanin...............................................................................17
1. Bắp cải tím ..........................................................................................................................19

1.1. Tổng quan......................................................................................................................20
1.2. Thành phần hóa học....................................................................................................22

Giới thiệu về phương pháp trích ly............................................................................................25

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly............................................................................28


1.3. Quy trình công nghệ chiết tách Anthocyanin từ bắp cải tím........................................30
Tiến hành thí nghiệm ................................................................................................................14

Phương pháp thí nghiệm............................................................................................................15

Mục đích thí nghiệm..................................................................................................................16

Chuẩn bị thí nghiệm...................................................................................................................17

Bố trí thí nghiệm........................................................................................................................19
Phương pháp nghiên cứu...........................................................................................................20
Kết quả nghiên cứu....................................................................................................................22

1.4. Kết luận..........................................................................................................................25
2. Gạo nếp than.........................................................................................................................19
2.1. Tổng quan......................................................................................................................20

2.2. Thành phần hóa học......................................................................................................22

2.3. Quá trình và tinh chế Anthocyanin từ gạo nếp than ...................................................30


2.4. Nhận xét và kết luận......................................................................................................15

3. Dâu tây.................................................................................................................................19

3.1. Tổng quan......................................................................................................................20

3.2. Thành phần hóa học......................................................................................................22

3.3. Phưomg pháp nghiên cứu.............................................................................................30
3.3.1..............................................................................................................Nguyên liệu 14
3.3.2..............................................................................................................Phương pháp15
3.3.3................................................................................................Tiến hành thí nghiệm16

3.3.4..............................................................................................................................Kết
quả nghiên cứu về các đặc tính của Anthocyanin ................................................17

Nhận xét..................................................................................................................................16
3.4. Kết luận.........................................................................................................................17
III. Các chất Anthocyanin thương mại......................................................................................17

IV. Phương pháp nghiên cứu, bảo vệ màu đỏ của Anthocyanin.............................................19
1. Phương pháp nghiên cứu.....................................................................................................20


Sơ đồ nghiên cứu...........................................................................................................................22
2. Bảo vệ màu đỏ của Anthocyanin.........................................................................................22

Mục Lục_Bảng:

Bảng 1 .Các Anthocyanin trong một số nguồn thực vật..................................................................17

Bảng 2. Thành phần hóa học của bắp cải ........................................................................................19

Bảng 3. Ảnh hưởng của dung môi đến hàm lượng và độ màu của Anthocyanin............................20

Bảng 4. Tỷ lệ dung môi và hàm lượng Anthocyanin.......................................................................17

Bảng 5. Thành phần hóa học của gạo nếp than................................................................................19

Bảng 6. Thành phần dinh dưỡng của quả dâu tây............................................................................20

Bảng 7. Ket quả hàm lượng Anthocyanin theo độ chín của quả dâu..............................................17

Bảng 8. Phần trăm màu còn lại theo thời gian ở 95°c tại các PH khác nhau của

Anthocyanin thô chiết trong dung môi nước Sulíite và etanol/IĨ 20 ..............................................19

Mục Lục_Hình:

Hình 1. Cấu trúc của một số Anthocyanin tự nhiên.........................................................................17

Hình 2. Con đường sinh tổng hợp Anthocyanin .............................................................................19

Hình 3. Sự chuyển hóa cấu trúc của phân tử Anthocyanin trong môi trường lỏng........................20

Hình 4. Cấu trúc chuyển hóa của Anthocyanin trong nước............................................................17
Hình 5. Anh hưởng của PH lên tốc độ thủy phân của quả dâu được đun nóng tại 45°c trong trường
họp có Oxygen hoặc Nitrogen .............................................................................................................19

Hình 6. Sự biến tính của Anthocyanin 3,5_diglucoside tại PH 3,7.................................................20

Hình 7. Sự biến tính của Anthocyanin với phản ứng oxy hóa Catechol.........................................20

Hình 8. Phản ứng ngưng tụ của a) Cyanidin và íuríural và b) cyanidin ketobase và

fiưfural...............................................................................................................................................17


Hình 9. Sơ đồ Jurd đối với phản ứng thuận nghịch giữa SƠ2 va Anthocyanin ............................19

Hình 10. Sự chuyển hóa Malvin thành Malvone bởi H2O2 tạo thành sự oxy hóa

vitamin c............................................................................................................................................ 20

Hình 11. Fla-2-ene được tạo thành từ phản ứng giữa vitamin c và A.............................................17

Hình 12. Sự tạo phức giữa Cyanidin và DNA .................................................................................19

Hình 13. Bắp cải tím.........................................................................................................................20

Hình 14. Công thức cấu tạo của Cyanidin 3,5_diglucoside............................................................20

Hình 15. Qúa trình trích ly một đoạn...............................................................................................20

Hình 16. Qúa trình trích ba đoạn giao dòng.....................................................................................17

Hình 17. Qúa trình trích nhiều đoạn nghịch dòng...........................................................................19


Hình 18. Sơ đồ quy trình công nghệ chiết tách Anthocyanin từ bắp cải tím..................................20

Hình 19. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của các hệ dung môi............................................................20

Hình 20. Anh hưởng của tỷ lệ dung môi (Etanol-nước ) đến hàm lượng Anthocyanin ... 19

Hình 21. Hạt nếp than......................................................................................................................20

Hình 22. Qủa dâu tây........................................................................................................................20

Hình 23. Ket quả hàm lượng Anthocyanin ở các nồng độ SƠ 2 khác nhau....................................20


Hình 24. Ket quả hàm lượng Anthocyanin ở các nhiệt độ khác nhau

Anthocyanin:

I. Tổng quan về

20

1. Giới thiệu:
Các Anthocyanin hiện thuộc nhóm các chất màu tự nhiên tan trong nước lớn nhất trong thế giới thực vật.
Thuật ngữ anthocyanin bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp, trong đó Ảnthocyanin là sự kết hợp giữa Anthos - nghĩa là
hoa và Kysanesos - nghĩa là màu xanh. Tuy nhiên, không chỉ có màu xanh, anthocyanin còn mang đến cho
thực vật nhiều màu sắc rưc rỡ khác như hồng, đỏ, cam và các gam màu trung gian. Các anthocyanin khi mất
hết nhóm đường được gọi là anthocyanidin hay aglycon. Mỗi anthocyanỉdỉn có thể bị glycosyl hóa acylate
bởi các loại đường và các acid khác tại các vị trí khác nhau. Vì thế lượng anthocyanin lớn hơn anthocyanidin
từ 15-20 lần.

2. Cấu trúc hóa học của Ânthocyanirr.

Anthocyanỉn thuộc nhóm các hợp chất flavonoỉd, có khả năng hòa tan trong nước và chứa trong các
không bào.

về

bản chất, các Anthocyanin là những họp chất gỉycoside của các dẫn xuất polyhydroxy và

polymethoxy của 2-phenylbenzopyrylỉum hoặc muối ýỉavyỉium. Cho đến nay, người ta đã xác định được 18
loại agỉycon khác nhau, trong đó 6 loại phổ biến nhất là pelargonidin, cyanidin, delphinidin, peonỉdin,

petunỉdỉn và maldỉvỉn.
Trong tự nhiên, Anthocyanỉn rất hiếm khi ở trạng thái tự do (không bị gỉycosyỉ hỏa). Nhóm hydroxy tự
do ở vị trí C-3 làm cho phân tử anthocyanỉdỉn trở nên không ổn định và làm giảm khả năng hòa tan của nó so
với anthocyanỉn tương ứng. Vì vậy, sự gỉycosyỉ hỏa luôn diễn ra, đầu tiên ở vị trí nhỏm 3-hydroxy. Nếu có

thêm một phân tử đường sữa, vị trí tiếp theo bị gỉycosyỉ hỏa thường gặp nhất là ở C-5. Ngoài ra, sự gỉycosyỉ

hỏa còn có thể gặp ở các vị trí C- 7, C-3’, C-5 ’.
Loại đường phổ biến nhất là glucose, ngoài ra cũng có một vài loại monosaccharỉde (như gaỉactose,

rammose, arabinose), các loại disaccharỉde (chủ yếu là rutỉnose, sambubỉose hay sophorose) hoặc
trisaccharide tham gia vào quá trình glycosyl hóa.
Sự methoxyl hóa các anthocyanin và các glucosỉde tương ứng diễn ra thông thường nhất là ở vị trí C-

3 ’ và C-5 cũng có thể gặp ở vị trí C-7 và C-5. Tuy nhiên, cho đến nay, người ta vẫn chưa tìm thấy môt họp
chất nào bị glycosyl hóa hay bị methoxyỉ hóa trên tất cả các vị trí C-3, - 5, -7 và -4’ do cần thiết phải còn ít
nhất một nhóm hydroxyl tự do ở C-5, -7 hay -4’ để hình


thành dạng cấu trúc quinonoidaỉ base (dạng cấu trúc của anthocyanin thường tồn tại trong không bào thực vật
có pH từ 2,5 - 7,5).

Hình 1: Cẩu trúc của một số Anthocỵanidin tư nhiên. Các Anthocỵanin tương ứng luôn
được glycosyl hóa ở nhóm hydroxy C-3
Sự acyl hóa cũng có thể xảy ra ở vị trí C-3 của phân tử đường hay ester hóa ở nhóm hydroxy C-6. Các
nhóm acyỉ hóa chính là các phenolic acid như p-coumeric, caffeic, /erulỉc hay sinapỉc acid và một loạt các
acid như acetic, malic, malonic, axalỉc và succinic.
3. Tính chất của Anthocyanin:
Anthocyanin tỉnh khiết ở dạng tinh thể hoặc vô định hình là họp chất khá phân cực nên tan tốt trong dung
môi phân cực.

Anthocyanin hòa tan tốt trong nước và trong dịch bão hòa. Khi kết họp với đường là cho phân tử
anthocyanỉn hòa tan hơn.

Màu sắc anthocyanin thay đổi phụ thuộc vào nhiệt độ, các chất màu và nhiều yếu tố khác,... Khi tăng số

lượng nhóm OH trong vòng bemene thì màu càng xanh đậm.


Mức độ methyl hóa các nhóm OH ở vòng bemene càng cao thì màu càng đỏ. Nếu nhóm OH ở vị trí thứ
ba két họp với các gốc đường thì màu sắc cũng sẽ thay đổi theo số lượng các gốc đường được đính vào nhiều
hay ít.

Các Anthocyanin cũng phụ thuộc rất mạnh vào pH của môi trường:

>

Khi pH > 7 các Anthocyanin có màu xanh và khi pH < 7 các Anthocyanin có màu đỏ.

>

Ở pH = 1 các Anthocyanin thường ở dạng muối oxonium màu cam đến đỏ.

>

>

Ở pH = 4-^5 chúng có thể chuyển về dạng bazơ Cacbỉnoỉ hay bazơ Chaỉcon không màu.

Ở pH = 7-^8 lại về dạng bazơ Quinoidal Anhydro màu xanh.

Màu sắc của anthocyanỉn còn có thể thay đổi do hấp thụ ở trên polysaccharide. Khi đun nóng lâu dài các

anthocyanin có thể phá hủy và mất màu.
Anthocyanin có bước sóng hấp thụ trong miền nhìn thấy, khả năng hấp thụ cực đại tại bước sóng
51(H540nm. Độ hấp thụ là yếu tố liên quan mật thiết đến màu sắc của các anthocyanin chúng phụ thuộc vào

pH của dung dịch, nồng độ anthocyanin: thường pH thuộc vùng acid mạnh có độ hấp thụ lớn, nồng độ

anthocyanỉn càng lớn độ hấp thụ càng mạnh.


Tóm lại, trong môi trường acid, các anthocyanin là những bazơ mạnh và có thể tạo muối bền vững với
acid. Anthocyanỉn cũng có khả năng cho muối với bazơ. Như vậy chúng có tính chất amphote. Muối với acid
thì có màu đỏ, còn muối với kiềm thì có màu xanh.

* Công dụng:

Anthocyanin là chất màu thiên nhiên được sử dụng khá phổ biến và an toàn trong thực phẩm, tạo ra
nhiều màu sắc hấp dẫn cho mỗi sản phẩm.

Anthocyanỉn là họp chất có nhiều hoạt tính sinh học quí như:

>

Khả năng chống oxy hóa cao nên được sử dụng để chống lão hóa, hoặc chống oxy hóa các sản phẩm
thực phẩm, chống viêm, chống các tia phóng xạ...

>

Hạn chế sự suy giảm sức đề kháng, sự phát triển của các tế bào ung thư.

>

Ngoài ra, Athocyanỉn còn có vai trò thu hút côn trùng giúp cho sự thụ phấn của cây diễn ra tốt hơn.

4. Sự phân bố của Anthocyanin:

anthocyanỉn tập trung ở những cây hạt kín và những loài ra hoa, phần lớn nằm ở hoa và quả, ngoài ra cũng có ở lá
và rễ. Trong những loại thưc vật này, anthocyanin được tìm thấy chủ yếu ở các lớp tế bào nằm bên ngoài như
biểu bì.

Các hợp chất anthocyanin xuất hiện rộng rãi trong khoảng ít nhất 27 họ, 73 loài và trong vô số giống thực
vật sử dụng làm thực vật (Bridle và Timberlake, 1996). Các họ thực vật như vitaceae (nho) và


rosaceae (cherry, dâu tây, mâm xôi, táo,...) là các nguồn anthocyanin chủ yếu. Bên cạnh đó còn có các họ
thực vật khác như solanceae ( cà tím), saxỉýragaceae (quả lý đỏ và đen), ericaceae (quả việt quốc) và

brassicaceae (bắp cải tím). Các loại anthocyanin phổ biến nhất là các glucoside của cyanidin, kế đến là
pelargonidin, peonidin và deỉphỉnỉdỉn, sau đó petuidin và maldivin. số lượng các 3-glucoside nhiều
gấp 2,5 lần các 3,5-gỉucoside. Loại anthocyanin hay gặp nhất chính là Cyaidin-3-gỉucoside.
Bảng 1 : Các Anthocyanin trong môt số nguồn thực vật

Tên thực vật

Tên thông thường

Allium cepa

Củ hành đỏ

Loại Anthocyanin
Cy-3-glucoside, 3-galactoside, 3- diglucoside và
3-laminarriobioside, Pn-3-glucoside

Brassica oleraea

Bắp cải tím (red cabbage)

Cy-3-sophoroside-5-glucoside cacyl hóa với
malonoyl, p-coumaroyl, di- pcoumarol,feruloyl, diíeruloyl, sinapoyl và
disinapoyl

Fragaria spp

Dâu tây (strawberry)

Pg và Cy-3-glucoside

Glycine maxima

Đậu nành (vỏ)

Cy và Dp-3-glucoside

Hibicus sabdariffa L

Hoa bụt dấm

Cy, Pn, mono- và biosides

Raphanus sativus

Củ cải đỏ (rễ)
Pg và Cy-3-sophoroside-5-glucoside acyl hóa với
p-coumaroyl, feruloyl, caíĩeoyl.

Vitis spp

Nho
Cy, Pn, Dp, Pt và Mv mono và diglucoside; dạnh
tự do và dạng acyl hóa

Cy = cyanidin, Pg= pelagorindin, Pn= peonidin, Dp= delphinidin, Pt = petunidin, Mv= malvidin


5. Quá trình sinh tổng hợp Anthocyanin:
5.1.Con đường sinh tổng họp Anthocyanin trong tế bào thực vật:

Anthocyanin thường nằm trong các mô hoa và quả, trong các lớp tế bào biểu bì và dưới biểu bì
của lá và thân thực vật. Trước đây, có người cho rằng quá trình sinh tổng họp anthocyanin diễn ra trong
các bào quan hình cầu nằm bên trong không bào, được gọi là các anthocyanopỉast. Các bào quan này xuất
hiện rộng rãi ở cả các cây một lá mầm và cây hai lá mầm. Tuy nhiên, theo nghiên cứu cho thấy quá trình
sinh tổng họp anthocyanin có thể không diễn ra trong các anthocyanoplast do ở đây có hàm lượng

anthocyanin cao và pH thấp, trong khi đó pH tối thích của tất cả các enzyme được biết tham gia vào con
đường sinh tổng họp /lavonoid là pH trung tính.

Quá trình sinh tổng họp anthocyanỉn được điều hòa bởi một hệ thống các gen. Anthocyanin chỉ
xuất hiện ở các loài thực vật trên cạn mà không có ở các loài động vật, vi sinh vật hay thực vật dưới nước.
Nguyên nhân do quá trình sinh tổng hợp anthocyanin đòi hỏi phải có vật liệu khải đầu đi từ quá trình
quang họp. Dưới tác dụng của emzyme Chaỉcone synthase, Chaỉcone được tạo thành thông qua phản
ứng ngưng tụ giữa 1 phân tử acỉd cỉnammỉc hoạt hỏa (coemyme A của 4-coumaric acid hay ít gặp hơn
là của j'erulỉc, caffeìc, 5-hydroxy ýerulỉc hay sỉnapỉc acỉd) và 3 phân tử maỉonyỉ-CoA. Acỉd

cỉnammỉc hoạt hỏa được lấy từ L-phenyỉaỉanine qua con đường sinh tổng họp phenylpropanoid{gồm

các enzyme Phenylalanỉne-ammonỉalyase, Cỉnammate-4- Hydroxyỉase, 4-Coumarat-CoA ỉỉgasè).

Maỉonyỉ-CoA được tạo thành từ Acetyỉ-CoA qua phản ứng xúc tác bởi enzyme Acetyỉ-CoA
carboxyỉase. Tiếp theo, phân tử Chaỉcone được đóng vòng thông qua phản ứng xúc tác bởi emyme
Chaỉcone ỉsomerase hình thành các/lavanone đồng phân (như narỉngenỉrì). Sau đó, chính các họp chất
này được chuyển hóa thành các dihydroxỵ/ỉavanol ựỉanva-3-oỉ) bởi enzyme flavanone-3-hydroxyỉase,
đồng thời có thể kết họp với cả emyme 2- hydroxyỉase và một enzyme dehydratase. Các

dihydroxyflavonol được xem là các tiền chất của anthocyanỉdỉn. Các enzyme xúc tác cho quá trình
chuyển hóa từ các dihydroxy/ỉavonoỉ thành các anthocyanỉdỉn cho đến nay vẫn chưa được xác định rõ
ràng, có thể là các

oxydo-reductase với các họp chất trung gian là flavan-3,4-dioỉ

(ỉeucoanthocyanidin). Sự khác nhau ở nhóm thế vòng B có thể bắt đầu ở giai đoạn cỉnammỉc acid,
nhưng chủ yếu diễn ra ở giai đoạn hình thành các họp chất trung gian C]5 (như chaỉcone/ýỉavanone) sau
đó.


Các hợp chất anthocyanidin tự nhiên sẽ được gỉycosyỉ hóa ngay lập tức ở nhóm hydroxy C- 3
do chứng không bền trong môi trường lỏng. Quá trình glycosyl hóa tiếp theo, nếu có, sẽ xảy ra theo dạng
bậc thang, bắt đầu từ việc gắn các phân tử đường vào gốc 3-gỉycosyỉ và hoặc nhóm 5- hydroxy. Các

uridine diphosphat (UDP)-ăuờng đóng vai trò là chất cho glycosyl cho tất cả các enzyme glycosyltransferase. Quá trình acyl hóa Anthocyanin có thể xảy ra sau quá trình glycosyl hóa, xúc tác bởi các
emyme acyỉtransferase.
5.2.Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sinh tổng họp:
Quá trình sinh tổng họp anthocyanin bị tác động bởi các yếu tố môi trường như: ánh sáng, nhiệt
độ, các hormone thực vật, nguồn dinh dưỡng, những tác động cơ học và sự tấn công của các loài gây bệnh.
Trong đó, ánh sáng chính là yếu tố quan trọng nhất. Ánh sáng hồng ngoại hoạt hóa các phytocrome màu,
là chất cảm ứng cho các enzyme trong con đường ýỉavone-gỉucoside và từ đó, giúp tổng họp

uv bên cạnh các phytocrome hoạt động để
cảm ứng các enzyme. Trong môi trường nuôi cấy tế bào Hapỉopappus gracỉỉỉs, chỉ có tia uv có bước
sóng nhỏ hon 345nm mới kích thích được quá trình tổng họp anthocyanin. Dưới tác dụng của tia uv, hoạt
anthocyanin trong tế bào. Ngoài ra, cũng thường cần đến tia

tính của các emyme phenylalanỉne- ammonỉa-ỉyase, chaỉcone, synthase và chaỉcone ỉsomerase tăng
lên đáng kể.


Quá trình tích tụ Anthocyanỉn trong lá cây còn liên quan đến mức độ phát triển của
lá, sự thiếu hụt các chất khoáng đa lượng nhu N, p, mức độ tiếp xúc của lá với tia uv.
Ngoài ra, sự tổng họp anthocyanỉn cũng có thể là một phản ứng của thực vật chống
lại sự tấn công của các loài ăn cỏ cũng nhu của các loài nấm mốc.Quang hợp

r

CHO

7

HCOH

HCOH

c------OP

CH2OP

/

CH2

Shikimik acid pathvvay

ị

Flavan - 3 - ol

Flavanone

Anthocyanidin

L-phenylalanine \
General
Phenylpropanoid
Metabolism

Chalcone

CoASH ATP
Coenzyme A-Esters

3 acetyl - CoA
3COz
3 - Malonyl - CoA

co2

+

H2O


•A Quinonoidaỉ (anhydro) base (A)\ màu hơi tím ■S
Cation/lavyỉỉum (Atì1)\ màu đỏ ■A Carbinoỉ pseudobase (hay
hemiacetal) (B)\ không màu ■S Chalcone ©: không màu ❖ Phương
trình chuyển hóa:

AH+ A + H+

AH+ + H20

B

B+

c

Sự chuyển đổi cấu trúc của Anthocyanỉn trong nước là do hoạt tính cao của gốc aglycone (Anthocyanidin). Gốc
đường, nhỏm methoxyỉ cũng như các nhóm acyl hỏa cũng ảnh hưởng đáng kể đến sự chuyển hóa trên.

1Sự chuyển đổi cấu trúc của Anthocyanin trong môi trường lỏng:
Trong môi trường lỏng, dưới tác động của các giá trị pH khác nhau của môi trường, cấu trúc của phân tử
Anthocyanin sẽ trải qua một số chuyển hóa. Ở một giá trị pH xác định, diễn ra sự cân bằng giữa 4 cấu trúc
Anthocyanin:


Hình 3: Sự chuyển hỏa cấu trúc của phân tử Anthocyanin trong môi trường lỏng
Dạng quinonoidaỉ base đươc tạo thành thông thường ở pH > 3. Cation flavyỉỉum tương đối bền ở môi

trường acid (như pH < 3). Trong môi trường trung tính hay acid yếu, Anthocyanin tồn tại chủ yếu ở các dạng
không màu. Vì vậy, sự ổn định của các dạng mang màu, đặc biệt là dạng quỉnonoỉdaỉ base, một phần là do sự
xuất hiện của các gốc acid gắn vào phân tử đường, hay còn gọi là sự co-pỉgment hóa nội phân tử. Sỡ dĩ sự copìgment hóa nội phân tử giúp tăng độ bền của phân tử anthocyanin là do sự xếp chồng của vòng thơm trong gốc
acid với vòng pyrylium của phân tử anthocyanin, giảm bớt khả năng bị các phân tử nước tấn công hình thành
các họp chất carbinol, chaỉcone không màu. Ngoài ra, hiệu ứng copỉment hóa ngoại phân tử cũng có thể giúp
làm bền các cấu trúc quỉnoỉdaỉ base hay ỉon ýỉavyỉium do sự có mặt của những phức chất không màu, như các
flavone,flavonoỉ. Trong quá trình xử lý nhiệt và ánh sáng, quá trình copigment hóa ngoại phân tử giữ vai trò
quan trọng, ngăn chặn sự mất màu có thể xảy ra. Cơ chế phân hủy do nhiệt nói chung do sự chuyển hóa thuận


nghịch của các ion ỳỉavyỉium thành các dạng chaỉcone. Chalcone là chất trung gian trong cả hai quá trình
phân hủy do nhiệt và ánh sáng của anthocyanin. Theo các nghiên cứu gần đây (Davỉs và cộng sự, 1983;

Mazza và Brouỉỉỉard,1990) hiệu ứng co-pigment hóa chính là cơ chế làm bền màu chính của anthocyanỉn
trong thực vât do nó làm giảm tỉ lệ giữa dạng không mang màu ( chalcone) và dạng mang màu thông qua việc
tạo phức với dạng mang màu, ngăn chặn quá trình chuyển hóa từ dạng mang màu sang dạng không mang màu.
Trong dung dịch, Anthocyanỉn dạng không acyl hóa hay acyl hóa một đơn vị đóng vai trò như một chất
chỉ thị pH, tồn tại ở dạng acid hay base tùy thuộc vào giá trị pH. Ở pH acid (pH < 3), dung dịch anthocyanỉn
cho màu đỏ đậm. Khi pH tăng, màu sắc của dung dịch sẽ nhạt dần và chuyển sang không màu và cuối cùng có
màu tím hay xanh dương ở pH cao (pH >6).

7. Một số yếu tố ảnh hưởng đến độ màu của Anthocyanin:
So với đa số các chất màu thiên nhiên, anthocyanỉn là chất màu có độ bền kém hơn, nó chỉ thể hiện tính
bền trong môi trường acid. Ngoài ra, nó có thể phân hủy tạo thành dạng không màu và sản phẩm cuối cùng của
sự phân hủy có dạng màu nâu cộng với những sản phẩm không tan.
•

Sự phân hủy anthocyanỉn có thể xảy ra trong quá trình trích và tinh chế chúng, đồng thời sự phân hủy
này còn xảy ra trong quá trình xử lý và bảo quản các sản phẩm thực phẩm.

•

Độ bền của các anthocyanỉn phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: cấu trúc hóa học của anthocyanin, pH,
nhiệt độ, sự có mặt của copigment, ion kim loại, oxy, acỉd ascorbic, SỠ2, ánh sáng, enzyme, đường
và các sản phẩm biến tính của chúng.

7.1.Cấu trúc:
7.1.1.

cấu trúc chuyển hóa:


R

R

OH
Trong môi trường nước các anthocyanỉn tự nhiên giống như chất chỉ thị pH. Đỏ ở pH thấp, đỏ xanh ở pH
trung gian, và không màu ở pH cao. Tại pH đã cho, tồn tại một cân bằng giữa 4 cấu trúc của anthocyanỉn
và aglycone: quỉnonoỉdal {anhyd.ro') bazo (A) màu xanh, catỉon f ìavylium (AH+ ) màu đỏ, carbỉnol

pseudobase (B), và chalcone (C) không màu.

A

c
Hình 4: cấu trúc chuyển hoả của anthocyanỉn trong nước
Khi pH < 2.0, các anthocyanin tồn tại chủ yếu dạng cationýlavyỉỉum màu đỏ (R3=0-đường) hoặc
màu vàng (R3=H). Khi pH tăng, sự mất prôton xảy ra nhanh thành dạng quỉnononỉdaỉ màu xanh dương
hoặc màu đỏ. Dạng quinonoidal thường tồn tại như một hỗn họp vì pKa của nhóm OH ở vị trí 4’,7 và 5 là

tương tự.

Khi để yên, sự chuyển hóa xảy ra : có sự tách nước của cation /lavylỉum cho ra dạng pseudobase
(hemiacetal), Dạng này cân bằng với dạng chalcone vòng mở không màu.

Hai dạng Cis (CE) và trans-chalcone-{Cz) được tạo thành từ carbinol pseudobase bởi phản ứng
mở vòng nhanh và isomer hóa chậm. Cả 2 chalcone này khác nhau so với chaỉcone bình thường là bởi


R

R

chúng có nhỏm chức carbonyỉ ở cạnh vòng B, trong đó chaỉcone bình thường có nhóm carbonyỉ ở kế cận
vòng A. ỉ. Cấu trúc hóa học:

Độ bền màu và cường độ màu của các anthocyanin phụ thuộc vào vị trí và số lượng của các
nhóm hydroxyl, methoxyl, đường và các đường được acyl hóa. Khi số nhóm hydroxyl trong vòng B tăng,
cực đại hấp thu ở vùng thấy được dịch chuyển về phía có bước sóng dài hơn và màu thay đổi từ cam đến
xanh dương.
Ví dụ: Bước sóng hấp thu cực đại trong dung dịch HCL 0,01% MeOH đối với:
• pelgonidin: Ằmax = 520 nm (cam


• )cyaniding: Ằmax = 535 nm (đỏ cam)
• dephinidin: Àmax = 545 nm (đỏ xanh)
Khi nhóm methoxyl thay thế nhóm hydroxyl thì ta thu được kết quả ngược lại. Nhóm hydroxyl tại vị trí C-3 có
ý nghĩa quan trọng vì dung dịch Anthocyanin chuyển từ màu cam vàng đến màu đỏ, Điều này giải thích sự
khác nhau giữa Anthocyanin có màu đỏ trong khi đó 3 - deoxyanthocyanin : apigenidin, luteolinidin và
tricetinidin có màu vàng nhưng 3 - deoxyanthocyanidin bền hom các anthocyanidin khác (Mazza và

Brouillard, 1987; Iacobucci và Sưêny, 1983).
Sự có mặt của nhóm hydroxyl tại vị trí C-5 và nhóm thế ở vị trí C-4, cả 2 biến hóa dạng có màu
thông qua sự ngăn cản các phản ứng hydrat hóa đẫn đến sự tạo thành dạng không màu.
Khi mức độ hydroxyl hóa các aglycone tăng, tính bền của các anthocyanin sẽ giảm. Tuy nhiên khi
tăng sự methoxyl hóa, sẽ thu được kết quả ngược lại.
Ví dụ: sự có mặt của nhóm OH ở vị trí 4’ và 7 trong phân tử làm bền hóa đáng kể các pigment,
bong khi đó, sự methoxyl hóa có nhóm hydroxyl này làm giảm độ bền.
Các anthocyanin được glycosyl hóa và acyl hóa sẽ cho dạng màu xanh, Sự glycol hóa những
nhỏm OH tự do làm tăng tính bền của anthocyanin. Vì vậy, các diglucoside bền hom các monogluside của
cùng một anthocyanin.
Anthocnin có chứa 2 hay nhiều nhỏm acyl (như tematin, platyconin, cinerarrin, gntiodenphin và
zebrrinin) là bền trong môi trường trưng tính hoặc acid yếu do liên kết hydro giữa các nhỏm hydroxyl của
các nhân phenolic trong anthocyanin và acid vòng thơm. Brouillard (1981-1982) và Goto cùng với cộng
viên (1982-1983) khảo sát rằng các anthocnin diacylate hóa được bền hóa bởi sự liên kết chặt kiểu
sandwich nhờ sự tương tác giữa vòng anthocyanin và 2 nhỏm acyl vòng thơm.

7.2.PH:
Trong môi trường nước, pH có ảnh hưởng đáng kể lên màu sắc của anthocyanin (Brouillard
1984,Mzza và Brouillard 1987). cấu trúc, độ bền màu, màu sắc của anthocyanin thay đổi theo sự thay
đổi của ph. Sự thay đổi cấu trúc của anthocyanin khi pH thay đổi đã được đề cập trong phần cấu trúc
chuyển hóa.