tổng quan về chất màu caroten


BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
PH GIA THC PHM
TỔNG QUAN VỀ CHẤT MÀU CAROTENOIDS
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 11 năm 2013

LỜI MỞ ĐẦU
Các bà mẹ thường hay khuyên con mình nên ăn nhiều trái cây và rau xanh với nhiều màu
sắc khác nhau, nhưng lại không hiểu một cách sâu sắc tại sao lại nên như thế. Ngày nay,
các nhà khoa học đã giải thích rõ ràng tại sao “màu sắc” lại có lợi cho sức khoẻ như vậy.
Trái cây và rau xanh là những nguồn dồi dào một loại sắc tố thực vật. Đó là các
carotenoid. Carotenoit là các sắc tố tự nhiên tạo ra màu vàng, da cam, đỏ trong rất nhiều
các loại hoa quả (gấc, chanh, đào, mơ, cam, nho…), rau củ (cà rốt, cà chua, rau dền…),
nấm và hoa. Chúng cũng có mặt trong các sản phẩm động vật như trứng, tôm hùm, cá…
Ngày nay, các hợp chất carotenoit rất được quan tâm nghiên cứu, đã đạt được những kết
quả không chỉ về ảnh hưởng của chúng lên các cơ thể sinh vật mà còn đưa ra một số sản
phẩm thuốc và thực phẩm thuốc bổ sung hàng ngày cho con người. Chính vì vậy, việc
nghiên cứu để sản xuất thuốc có nguồn gốc thảo dược mang một ý nghĩa vô cùng thiết
thực. Cũng nhằm mục đích đó, chúng tôi đã tiến hành điều tra một số hợp chất carotenoit
trong thực vật Việt Nam.

MỤC LỤC


 !
"#$%
&'(
&)$*+,
&-.

/01.23'
/456789:'-::2
/489:
 $!
+!
!;<
<=>$%
%?@(
(=?@A@BC(
,D?A:28C,
E?@,
?@
/FG?6H 6I
JKL6H 
/"6H &$M5$)2@N
$)
JKL6H OP&Q

 @N2
!N/
<RS$6*2TUP@N2
D2$)!
!VN$)(
1. Tổng quan về Carotenoids
Carotenoids là nhóm chất màu hòa tan trong chất béo làm cho quả và rau có màu da cam,
màu vàng và màu đỏ. Nhóm này gồm từ 65 tới 70 chất màu tự nhiên, tiêu biểu là
carotene, licopene , xanthophylls , capsanthin,… Carotenoids có trong đa số cây ( trừ một
số nấm ) và hầu như có trong tất cả cơ thể động vật.
1.1. Công thức cấu tạo chung
Carotenoids là hợp chất cấu tạo bởi 8 đơn vị isoprenoid ( ip ). Các đơn vị nối với nhau từ

“ đầu đến đuôi ”, nhưng trật tự này bị nghịch chuyển tại giữa phân tử .

H.1: Cấu trúc chung của carotenoids.
1.1. Phân loại và danh pháp
1.1.1. Danh pháp
Tên carotenoids thường dựa theo tên nguồn sinh vật (biological source) lần đầu tiên được
dùng để tách chúng.
Ví dụ: beta-carotene được tách đầu tiên từ carrot.
Tuy nhiên, một hệ thống tốt hơn là danh pháp bán hệ thống đã được phát triển để thiết lập
mối quan hệ giữa tên gọi và cấu trúc .
Một số tiêu chuẩn trong danh pháp bán hệ thống :
* Hệ thống đánh số :

H.2: hệ thống đánh số carbon của carotenoids theo IUPAC .
* Những kí tự Hi Lạp dùng đề mô tả nhóm kết thúc , vòng no, vòng không no ( H.3 )
Type Loại
Prefix
Prefix
Formula Công
thức
Structure Cơ cấu
tổ chức
Acyclic Acyclic y y C
9
H
15
C
9
H
15

III III
Cyclohexene Cyclohexen b, e b, e C
9
H
15
C
9
H
15
IV, V IV, V
Methylenecyclohexane
Methylenecyclohexane
g g C
9
H
15
C
9
H
15
VI VI
Cyclopentane Cyclopentan k k C
9
H
17
C
9
H
17
VII VII

Aryl Aryl f, c f, c C
9
H
11
C
9
H
11
VIII, I VIII, I
Bảng 1 : Các kí tự Hi Lạp dùng để mô tả nhóm kết thúc .

H.3: Những kí tự Hi Lạp dùng đề mô tả nhóm kết thúc, vòng no, vòng không no.
1.1.2. Phân loại
Có 2 hệ thống chính được dùng để phân loại carotenoids
1. Theo cấu trúc hóa học: có 2 lớp là: carotenes và xanthophylls.
2. Theo chức năng ( functionality ): nhóm carotenoids cơ bản ( primary
carotenoids ) và nhóm carotenoids chuyển hóa ( secondary carotenoids )

Bảng 2 : Phân loại carotenoids .
H.7 : Công thức cấu tạo và màu của một số chất thuộc nhóm carotenoids
1.2. Tính chất của carotenoid
Phân loại carotenoid
Cách phân loại Các nhóm chất Tiêu biểu
Dựa trên cấu tạo hóa học
Carotenes : là hidrocarbon .
Al-carotene , beta-carotene,
b-cryptoxanthin .
Xanhthophyll : có chứa các
nhóm hidroxyl và keto .
Lutein , zeaxanthin ,

violaxanthin
, neoxanthin , fucoxanthin .
Dựa trên chức năng
Nhóm carotenoid cơ bản
beta-carotene , neoxanthin
, violaxanthin , zea xanthin .
Nhóm carotenoid chuyển hóa
Al-carotene , capsanthin,
lycopene, Bixin .

1.2.1. 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- 2200C
• Có độ hòa tan cao,không tan trong nước. 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.
• Màu sắc của carotenoid được tạo ra nhờ sự có mặt của hệ các nối đôi liên hợp
trong phân tử . Phần lớn các nối đôi này có cấu hình dạng trans . Khả năng hấp thụ
sóng mạnh nhất ở những bước sóng khác nhau của hệ nối đôi liên hợp được sử
dụng để phân tích cấu trú , định tính cũng như định lượng carotenoid .
• Tính hấp thụ ánh sáng:chuỗi polyne 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 các 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 với cùng 1
loại.Khả năng hấp thụ ánh sáng mạnh,chỉ cần 1 gam cũng thấy bằng mắt thường.

MÀU Tên màu
Tính bền
Nhiệt độ Ánh sáng Acid

Carotene Tốt Tốt Tốt
Beta - carotene
E160a
Tốt Tốt Tốt
Annatto Baxin
E160b
Tốt Tốt Tốt
Annatto Nor
Baxin E160b
Tốt Tốt Tốt
Curcumium Tốt Kém Tốt
Lutein Tốt Tốt Tốt
Bảng 3: Độ bền với ánh sáng, nhiệt độ, acid của một số chất thuộc carotenoids.
1.2.2. Tính chất hóa học
• Carotenoids nhạy cảm với oxi và ánh sáng . Khi các tác nhân này bị loại bỏ,
carotenoid trong thực phẩm rất bền, kể cả ở nhiệt độ cao.
• Một trong những đặc điểm của carotenoit là có nhiều nối đôi luân hợp tạo nên
những nhóm mang màu của chúng. Màu của chúng phụ thuộc vào những nhóm
mang màu này.
• 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 oxy hóa:
 Làm giảm chất lượng thực phẩm.
 Làm thay đổi màu sắc của thực phẩm.
 Tạo ra nhiều chất mùi. (hợp chất có mùi thơm như aldehide không no
hoặc ketone đóng vai trò tạo hương thơm cho tràC
• Rất nhạy đối với acid và chất oxi hóa, bền vững với kiềm.Do có hệ thống nối đôi
liên hợp nên nó dễ bị oxy hóa mất màu hoặc đồng phân hóa, hydro hóa tạo màu
khác.

 Ví dụ: C13-norisoprenoid (grasshooper ketone ) có ở thực vật, khi bị oxi hóa sẽ

chuyển thành một chất mùi, do đó làm đổi mùi khi đun nóng trái cây trong quá
trình sản xuất nước quả hay hay mứt quả. Hay như 1,2-dihydro-1,1,6-trimetyl
naphtalen có mùi dầu lửa được tạo ra trong quá trình phân hủy neoxanthin và
những carotenoid khác trong quá trình bảo quản rượu vang.
1.2.3. Hoạt tính sinh học và vai trò của carotenoid
Carotenoid là tiền vitamin A.
Carotenoid là chất hống oxy hóa tự nhiên có khả năng bắt giữ oxy đơn phân tử.
Có chức năng bảo vệ mắt:
 Lutein và zeaxanthin hấp phụ những phổ ánh sáng có năng lượng cao và có
hại nhất của ánh sáng mặt trời, kìm hãm việc hoạt hóa các gốc tự do, ngăn
chặn phản ứng kích hoạt của ánh sang => bảo vệ thị giác.
Giúp phòng chống một số bệnh:
Ngăn ngừa ung thư tiền liệt tuyến, ung thư phổi. Giải độc, bảo vệ gan, đặc
biệt là chống ung thư gan, ung thư vú, ung thư cổ tử cung có nguy cơ cao ở phụ nữ
độ tuổi 30- 45.
 Giúp chống đột quỵ.
 Chống oxy hoá, có tác dụng chống các bệnh tim mạch ở những người
không hút thuốc (Nghiên cứu của Manfed Engger do Folr (chương trình
nghiên cứu về dinh dưỡng DSM )).
 Giảm chứng viêm khớp.
 Bảo vệ da.
 Có tác dụng tăng sức đề kháng cho cơ thể cải thiện trí nhớ, tác động đến bộ
não.
 Lycopen có tác dụng cực kỳ quan trọng đối với sắc đẹp. Giúp quá trình
chuyển hoá chất trong tế bào làm đẹp da, tóc, tăng sức đề kháng cho da,

chống lão hoá da.
1.3. Ưu, nhược điểm của nhóm chất màu carotenoid
1.3.1. Ưu điểm
Một trong nhứng ưu điểm lớn nhất của carotenoid là có bản chất tự nhiên: ngoài tác dụng

tạo màu, carotenoid có đặc tính sinh học quý giá. Ví dụ, – carotene chuyển thành vitamin
A khi đi vào cơ thể; lycopen, lutein là các chất chống oxy hóa rất mạnh, được xem là các
yếu tố “vàng” đối với sức khỏe. Nhận thức của khoa học và người tiêu dùng hiện nay
càng ngày càng hướng tới việc sử dụng các thực phẩm không chứa phụ gia hoặc loại phụ
gia đó phải tự nhiên và thân thiện vói sức khỏe, cộng với việc gần đây có nhiều thông tin
khoa học nghi ngờ về tính an toan của nhiều hợp chất màu tổng hợp nhân tạo. Do đó,
thực phẩm nếu chứa nhiều màu tự nhiên chắc chắn sẽ được người tiêu dùng ưu tiên lựa
chọn. Vì nó được xem là an toàn nên hiện nay hầu hết các nước trên thế giới đều có các
quy định quản lý thông thoáng đối với carotenoid tạo ra sự thuận lợi cho việc sản xuất,
kinh doanh và sử dụng các hợp chất này.
Ngoài ra, còn có một ưu điểm đáng lưu ý là chúng không bị mất màu trong các sản phẩm
không chứa acid ascorbic so với việc sử dụng các hợp chất màu tổng hợp nhóm azo.
1.1.1. Nhược điểm
Bên cạnh những ưu điểm kể trên, carotenoid cũng có những hạn chế như không có độ
bền cao đối với các tác nhân hóa học, vật lý như ánh sáng, nhiệt độ, pH, một số yếu tố
hóa học do đó chúng dễ bị biến màu ngay trong quá trình sản xuất và trong thời hạn lưu
hành sản phẩm (đặc biệt với sản phẩm cần hạn sử dụng dài). Ngoài ra chúng còn một hạn
chế rất bất lợi là độ hòa tan. Các hợp chất carotenoid được xếp vào loại hòa tan trong chất
béo nhưng khả năng hòa tan của chúng cũng khá giới hạn. Để khắc phục điều này, các
hợp chất ví dụ – carotene được chuyển thành dạng vi hạt và cho phân tán vào trong dầu
thực vật. Khi sử dụng, người ta dùng chế phẩm này cho vào thực phẩm và nó dễ dàng hòa
tan nhờ nhiệt của quá trình chế biến. Khoa học thực phẩm cũng đã phát triển được các kỹ
thuật để chuyển các carotenoid thành các dạng vi hạt để chúng có thể phân tán trong
nước. Vì nguồn gốc bản chất tự nhiên của carotenoid và các kỹ thuật khá phức tạp, nên

việc sản xuất ra các chế phẩm này đòi hỏi giá thành cao. Một nhược điểm rất cần lưu ý là
một số chế phẩm màu trong tự nhiên này có thể còn lẫn mùi vị của nguyên liệu mà chúng
được chiết xuất. Ví dụ, các chế phẩm màu chiết xuất từ hạt achiote (anatto extract), chiết
xuất từ ớt đỏ Ấn Độ (paprika extract).
Do đó nếu so sánh với các hợp chất màu tổng hợp nhân tạo thì các vấn đề nói trên là các

nhược điểm khá lớn làm hạn chế việc sử dụng nhóm chất màu carotenoid trong công
nghiệp thực phẩm.
Biến đổi trong quá trình chế biến của carotenoid
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, enzyme, nước.
− Sự oxy hóa
+ Sự oxy hóa không do enzyme
Carotenoid khi tiếp xúc với không khí dần dần bị oxy hóa lại nối đôi tạo 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 oxy hóa.
Thông thường carotene khá bền với nhiệt độ nhưng ở nhiệt độ cao nó lại bị phá hủy gián
tiếp thông qua sự oxy hóa các acid béo chưa no.
Tỷ lệ carotenoid bị mất đi do oxy hóa không chỉ phụ thuộc lượng oxy mà còn phụ thuộc
nhiệt độ và 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 3 giờ ở
65
0
C chỉ có 15% lycopen bị mất đi ;ở 100
0
C là 25% lượng lycopen bị mất đi.
Khi giữ thịt ở nhiệt độ thấp, 0
0
C hay dưới 0
0
C, mặc dù vẫn tồn tại những phản ứng hóa
sinh chặm ở bên trong và oxy 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 nhiệt 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 oxy và ánh
sáng. Như vậy việc tăng nhiệt độ chỉ làm tăng thêm quá trình biến đổi nhất là quá trình

oxy hóa.
Sự oxy hóa càng giảm đi khi có sự kết hợp sắc tố trong dầu. Dầu tạo thành hàng rào bảo
vệ khỏi sự tấn công của oxy. Ngoài ra người ta cũng dùng các chất chống oxy hóa như
vitamin C nhường hydro trực tiếp cho peroxide. Trong quá trình này vitamin E là chất
trung gian.
+ Sự oxy hóa bởi enzyme
Trong tế bào, carotenoid định hơn khi tạo thành phức hợp carotenoid – protein.
Carotenoid bị tấn công bởi các enzyme oxy hóa chất béo:
Peroxidase làm giảm lượng chất béo theo cơ chế:
Peroxidase acid thực vật
Carotenoid 5,6 – epoxide 5,8 – epoxide
Lipoxidase tạo thành gốc tự do từ acid béo không no sau đó bắt đầu
oxy hóa các carotenoid.
Lipoperoxidase chỉ hoạt động khi có mặt acid béo khôn no bị oxy hóa
bởi lipoxidase.
 Ứng dụng: Sự oxy hóa cùng với chất béo của carotenoid có thể quan sát được qua
sự biến đổi màu của sản phẩm. Sự mất màu được ứng dụng trong chế biến bột mì.
Sự đổi màu của tiêu từ đỏ sang nâu hoặc dù phần lớn do phản ứng Maillard nhưng
trước tiên là do sự oxy hóa của capxanthin.
 Những sản phẩm có mùi cũng được hình thành trong quá trình oxy hóa của
carotenoid được ứng dụng trong quá trình làm mứt. Ngoài ra, rược vang được cất
giữ lâu năm cũng có mùi đặc trưng do sự oxy hoá neoxanthin và một số carotenoid
khác thành 1,2 – dihydro – 1,1,6 – trimethyl naphthalene.
− Sự đồng phân hóa
Carotenoid trong tự nhiên ở dạng đồng phân trans- ổn định hơn. Dạng đồng phân trans-
sẽ xoắn 180
0

dưới ảnh hưởng của nhiệt độ, ánh sáng và bức xạ. Đồng phân cis- ít bền
hơn, hấp thu ánh sáng ở bước sóng ngắn 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.

− Sự nhiễm bẩn của ion kim loại
Một vài ion kim loại có thể xúc tác làm giảm chất lượng của carotenoid khi không có
chất béo. Ví dụ như, người ta đã chứng tỏ được rằng Cu làm giảm chất lượng của lycopen
đến 3,5 lần so với tỷ lệ bình thường. Ion đồng là chất xúc tác cho việc tạo thành gốc tự
do.
− 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 pH acid do đó
bảo vệ được ít nhiều vitamin.
Bảo vệ màu vàng của carotenoid:
Vì carotenoid không hòa tan trong nước nên không bị mất đi khi rửa, chần và các quá
trình tương tác khác.Vì carotenoid tan trong dầu mỡ nên khi rán hay đóng hộp carotenoid
trong các loại rau quả sẽ chuyển vào dầu nóng.
2. Các loại carotenoid
1.4. Carotenes:
Có hoạt tính tiền vitamin A: gồm các hợp chất carotene mà nổi bật là - carotene, một hợp
chất có tiền vitamin A mạnh nhất.
Không có hoạt tính tiền vitamin A: gồm các hợp chất lycopene, annatto, extract ( là dịch
chiết từ một loại hạt gọi là achiote, có nhiều ở châu Mỹ, chứa các hợp chất bixin và dẫn
xuất norbixin), paprika extract ( là dịch chiết từ một loại ớt đỏ Ấn Độ, chứa các hợp chất
tạo màu thuộc carotenoids).
Carotene có hoạt tính vitamin.công thức hóa học:
Carotene có trong cà rốt, mơ, có màu da cam đặc trưng. Caroten thường ở các dạng

đồng phân : αCaroten, , γ – Caroten, β – Caroten.Trong đó, β – Caroten quan trọng nhất

và tìm thấy được nhiều trong rau củ.Có màu vàng, có nhiều trong cà rốt, các trái cây có
màu vàng, màu xanh đậm.Chính màu vàng của β – Caroten làm nền cho màu xanh của
diệp lục tố đậm hơn các loại rau nghèo β – Carotene.
Tác dụng:
β – Carotene là chất chống oxi hóa mạnh, ngăn chặn tế bào ung thư, chống sự hình
thành của các cục máu đông trong thành mạch máu.
Khi được hấp thu vào cơ thể, β – Carotene chuyển hóa thành vitamin A giúp bảo vệ
niêm mạc mắt, tăng cường miễn dịch cơ thể.
Trong các thí nghiệm cho rằng 300mg, β – Carotene mỗi ngày làm tăng tỉ lệ ung thư
phổi và ung thư tuyến tiền liệt ở người hút thuốc và những người có tiền sử với chất gây
nghiện.

1.5. Licopen
Licopen là một carotene màu đỏ tươi, có trong quả cà chua và một số quả khác.
Màu đỏ của cà chua chín chủ yếu do có mặt licopen mặc dầu trong cà chua còn có một
loạt các Carotenoit khác nữa như: ( fitoflutin, αCaroten, γ – Caroten, β – Caroten).
Là một hidrocacrbon không bão hòa, là một tetraterpene lắp ráp từ tám đơn vị
isoprene, hoàn toàn bao gồm carbon và hydro. Trong quá trình chín, hàm lượng của

licopen tăng lên 10 lần. Tuy nhiên chất này không có hoạt tính vitamin.
Là một chất có thể trung hòa các chất hóa học gây lão hóa làn da. Ở thực vật, tảo và
các sinh vật quang hợp khác, lycopen là một chất trung gian quan trọng trong việc sinh
tổng hợp của nhiều carotenoid. Bằng cách tạo thành vòng ở một đầu hoặc cả hai đầu của
phân tử licopen thì sẽ được các đồng phân α, β, γ – caroten.
Tất cả những carotene tự nhiên khác đều là dẫn xuất của licopen và carotene.
Chúng được tạo thành bằng cách đưa nhóm hydroxyl, cacbonyl hoặc metoxy vào mạch,
nhờ phản ứng hydro hóa hoặc oxy hóa.

1.6. Xantofil
Là các dẫn xuất có chứa oxygen, trong đó có nhóm keto, hydroxyl hoặc epoxy nên

chúng có độ phân cực lớn hơn. Các hợp chất xantofil nổi bật là zeaxanthin, lutein,
canthaxanthin, cryptoxanthin…
Xantifil có công thức C
40
H
56
O
2
và có được bằng cách gắn thêm hai nhóm hydroxyl
vào phân tử α – caroten, do đó có tên 3,3
’
– dihydroxy - α – caroten

Xantofil là nhóm sắc tố màu vàng sẫm nhưng màu sáng hơn caroten vì nó chứa ít

nối đôi hơn. Trong lòng đỏ trứng gà có 2 xantofil là dihydroxyl - α - caroten và
dihydroxyl – β – caroten với tỷ lệ 2 : 1. Xantofil cùng với caroten chứa trong rau xanh và
cùng với caroten và licopen có trong cà chua, rau dền, củ dền.
1.7. Capxantin
Capxantin có công thức C
40
H
58
O
3
Capxantin là chất màu vàng có trong ớt đỏ. Capxantin chiếm 7/8 chất màu của ớt.
Chất màu này là dẫn xuất của caroten, nhưng có màu mạnh hơn các carotenoit khác 10
lần. Trong ớt đỏ có các carotenoit nhiều hơn ớt xanh 35 lần.

1.8. Xitroxantin (tinh dầu chanh)


Xitroxantin có công thức C
40
H
50
O
Xitroxantin có trong vỏ quả chanh. Xitroxantin có được khi kết hợp vào phân tử β –
caroten một nguyên tử oxy để tạo thành cấu trúc furanoit.
1.9. Birxin (màu điều)
Birxin là một tapocarotenoid màu đỏ được tìm thấy trong quả cây nhiệt đới tên là
Bixa orellana. Dùng để nhuộm màu dầu, magarin và các sản phẩm thực phẩm khác.
Birxin là sản phẩm oxy hóa của các carotenoid có 40 nguyên tử cacbon. Birxin có công
thức cấu tạo:

1.10. Astarxantin
Astarxantin là dẫn xuất của caroten có tên gọi là 3,3
’
– dihydroxy – 4,4 – dixeto - β
– caroten. Trong trứng của loài giáp xác có chất màu xanh ve gọi là ovoverdin có thể coi
như là muối dạng endiol của astarxantin và nhóm amin của protein (kết hợp của

astarxantin và protein). Trong mai và giáp của con cua, tôm, astarxantin cũng tham gia
vào thành phần của lipoprotein gọi là xianin. Khi gia nhiệt, do protein biến tính và
astarxantin bị tách ra dưới dạng chất màu đỏ.
1.11. Criptoxantin
Criptoxantin có công thức nguyên C
40
H
56
O (3 – hoặc 4 – hydroxyl β – caroten).

Màu da cam của quýt, cam chủ yếu là do criptoxantin.
3. Sản xuất carotenoid theo phương pháp thông thường
1.12. Giới thiệu về phương pháp
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 tiểu luận 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.
1.13. Phương pháp trích ly, cô lập và tinh chế carotenoid
Ban đầu là sự ly trích carotenoid trong mẫu đã được khử nước. Mẫu tiếp tục được xà
phòng hóa để bắt đầu cô lập hỗn hợp carotenoid. Trong suốt quá trình xà phòng hóa các
este được thủy phân và các sắc tố tự do được giải phóng. Sau đó tiếp tục việc phân lập
carotenoid bằng phương pháp sắc kí cột, đây là phương pháp đơn giản và nhanh nhất để
tách rời ba nhóm carotenoid dựa vào sự khác nhau về tính phân cực.
Nguyên liệu:
Nguyên liệu thực vật được khử nước.
Chất trích ly: hexane/acetone 1:1(v/v) hoặc hexane.
Dịch xà phòng hóa: 40% (w/v) KOH / methanol (làm lạnh ở nhiệt độ phòng).

Dung dịch tách muối: 10% (w/v) Na2SO4. Na2SO4 khan (dạng bột).
Chất hấp phụ.
Chất rửa giải carotene: 4% (v/v) acetone /hexane.
Chất rửa giải sắc tố monohydroxy(MHP): 1:9 (v/v) acetone/hexane.
Chất rửa giải sắc tố dihydroxy(DHP): 1:8 (v/v) acetone/hexane.
Bình trích ly 500 ml.
Máy trộn trục chống nổ.

Giấy lọc whatman no.42.
Thiết bị bốc hơi quay đi kèm máy bom chân không.
Bể nước 56°C.
Phễu tách chiết 125 ml.
Len thủy tinh.
Hệ thống lọc chân không.
Cột sắc kí 600 × 40–mm.
Bình lọc 1 lít.
Trích ly carotenoid
Giới thiệu về trích ly
Trích ly (chiết) là phương pháp dung một dung môi (đơn hay hỗn hợp) để tách lấy
Ở đây chúng ta dùng dung môi hexane (hoặc hexane/acetone) để ly trích các sắc tố
carotenoid.
Cách tiến hành
1. Nguyên liệu được khử nước tại bình trích ly 500 ml.
2. 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.
3. Kết hợp hệ thống lọc chân không với giấy lọc Whatman để lọc dung dịch và thu hồi
dịch lọc.
4. 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 chất ly vào bã vừa được lọc, tiến hành lọc

cho đến khi quan sát không thấy rõ được màu của phần dịch chiết.
5. 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.
6. Thêm vào 3ml dung dịch xà phòng hóa và khuấy đều khoảng 45 phút tại 56°C.
7. 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.
8. Phần đáy còn lại được rửa sạch bằng nước để lấy được một cách tối đa dịch chiết.

9. Thêm vào 3 g Na2SO4 sau đó tiến hành lọc bằng giấy lọc whatman và cất giữ phần
dịch lọc.
1.14. Cô lập carotenoid
1.14.1. Giới thiệu về phương pháp sắc kí cột
Sắc kí là một họ các kĩ thuật hoá học phân tích dùng để tách các chất trong một hỗn hợp.
1.14.2. Cách tiến hành
1. Nút kín bình ở bên dưới của cột sắc kí 600 × 40–mm bằng len thủy tinh.
2. Đặt cột sắc kí trên một hệ thống lọc chân không, dung bình lọc 1 lit để làm bình thu
nhận.
3. Đặt một lớp chất hấp phụ dài khoảng 20cm bên trong cột.
4. San bằng lớp chất hấp phụ và rải lên trên một lớp Na2SO4 khan dày khoảng 2cm.
5. Rót chất rửa giải carotene vào trong cột cho tới khi chất rửa giải thấm ướt hoàn toàn
chất hấp phụ.
6. 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.

7. 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.
H.8 : sử dụng phương pháp sắc kí tách các chất trong nhóm carotenoids
1.15. Tinh chế carotenoid
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 lutein-
zeaxanthin. Nhưng vẫn có thể thu nhận được carotenoid tinh khiết bằng phương pháp sắc
kí TLC và HPLC .
Nguyên liệu:
− 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.
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.
Làm lạnh (0° đến 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.
1.16. Những lưu ý và sự cố 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.
3.1. Kết quả dự kiến và thời gian tiến hành
Sản lựơng sắc tố cần lấy phụ thuộc vào hàm lượng sắc tố đó trong nguyên liệu ban
đầu. Tuy nhiên, sản phẩm thu được sau khi cô lập đạt độ tinh khiết khoảng 50%-70%.
Sau giai đoạn tinh chế bước đầu ở bước kết tinh đơn giản, độ tinh khiết của sản phẩm đạt
khoảng 65% and 85%. Đây cũng là bước quan trọng để thu nhận được carotenoid dạng
tinh khiết. Như đã đề cập ở trên, phương pháp sắc kí cũng làm cho sản phẩm kết tinh và
được làm khô để trở thành dạng tinh khiết.
Để hoàn thành quá trình trích xuất carotenoid mất khoảng từ 3-4 ngày tùy vào phương
pháp khử nước của mẫu. Công đoạn sấy chân không mất khoảng 1 ngày. Quá trình trích
ly, phân lập và tinh chế bước đầu mất them một ngày nữa. Quá trình kết tinh nên để qua
đêm và tiến hành lọc, rửa và làm khô tinh thể vào ngày hôm sau.
4. Bàn luận
Carotenoid là loại sắc tố rất đáng được quan tâm vì tầm quan trọng của nó trong việc
tạo màu của thực phẩm. Schiedt và Liaaen-Jensen đã nghiên cứu rất thành công phương
pháp trích ly, cô lập và tinh chế carotenoid (1995).
Trọng tâm của phương pháp này là thu nhận những carotenoid tự nhiên quan trọng
trong thực phẩm và các loại thực vật. Nó cũng mang một giá trị dinh dưỡng và giá trị
dược phẩm, các sắc tố carotenoid bao gồm: α- and β-carotenes, β cryptoxanthin, lutein,
zeaxanthin, lycopene, capsanthin, and capsorubin và một số sắc tố khác.
Hàm lượng nước ảnh hưởng đáng kể đến việc trích xuất. thông thường mẫu đem đi
trích ly ở dạng khô, điều này sẽ làm giảm sự phức tạp hóa trong quá trình xử lý và thu

nhận carotenoid.
Phương pháp đông khô cũng là một phương pháp thích hợp để loại nước, vì dùng
phương pháp này các sắc tố bị mất mát rất ít. Hàm lượng đường và các hợp chất hòa tan
trong nước cũng ảnh hưởng đến phương pháp đông khô vì vậy cần phải loại bỏ bằng mộy