Đề tài Các hợp chất màu và mùi từ rau trái

là: pelargonidin, cyanidin và delphinidin Cyanidin (màu xanh) Delphinidin Tính chất của anthocyanine: Nói chung các anthocyanine hòa tan tốt trong nước và trong dịch bão hòa. Khi kết hợp với đường làm cho phân tử anthocyanine càng hòa tan hơn. Màu sắc của các anthocyanine luôn luôn thay đổi phụ thuộc vào nhiệt độ, các chất màu có mặt và nhiều yếu tố khác…Khi tăng số lượng nhóm -OH trong vòng benzene thì màu xanh càng xanh đậm (trong vòng benzene có thể có 1-2 hoặc 3 nhóm OH). Mức độ methyl hóa các nhóm -OH ở trong vòng benzene càng cao thì màu càng đỏ. Nếu nhóm -OH ở vị trí thứ 3 kết hợp với các gốc đường thì màu sắc cũng sẽ thay đổi theo số lượng các gốc đường được tính vào nhiều hay ít. Các anthocyanine cũng có thể tạo phức với các kim loại để cho các màu khác nhau: chẳng hạn muối kali sẽ cho với anthocyanine màu đỏ máu, còn muối calci và magie sẽ cho với anthocyanine phức có màu xanh ve. Hoặc người ta cũng thấy phúc bồn tử đen sẽ chuyển thành màu xanh, còn anh đào thì chuyển thành màu tím khi có mặt thiếc, anh đào cũng sẽ cho màu tím khi có mặt nhôm, nhưng nhôm lại không ảnh hưởng đến màu của nho đỏ. Các anthocyanine của nho đỏ chỉ thay đổi đáng kể khi có Fe, Sn, hoặc Cu. Điểm đáng chú ý là màu sắc của các anthocyanine phụ thuộc rất mạnh vào pH của môi trường. Thông thường Khi pH > 7 các anthocyanine cho màu xanh Khi < 7 các anthocyanine có màu đỏ Chẳng hạn, rubrobacinin clorua là anthocyanine của bắp cải đỏ, là một triglucoside của cyanidin. Khi pH = 2,4 – 4,0 thì có màu đỏ thắm pH = 4 – 6 thì có màu tím pH = 6 thì có màu xanh lam pH là kiềm thì có màu xanh lá cây Hoặc như cyanin có trong hoa hồng, màu sắc sẽ thay đổi khi pH của dịch bào thay đổi. Màu sắc của anthocyanine còn có thể thay đổi do hấp thụ ở trên polysaccharide. Khi đun nóng lâu dài các anthocyanine có thể phá hủy và mất màu, đặc biệt là các anthocyanin của dâu tây, anh đào, củ cải. Ngược lại, các anthocyanine của phúc bồn tử đen cũng trong điều kiện đó lại không bị thay đổi. Nhìn chung khi gia nhiệt, các chất màu đỏ dễ dàng bị phá hủy, còn chất màu vàng thì khó hơn. Các màu sắc khác nhau của hoa có được là do tổ hợp các anthocyanin và các ester methylic của chúng với acid và base. Tóm lại, trong môi trường acid, các anthocyanine là những base mạnh (oxonium) và có thể tạo muối bền vững với acid. Anthocyanine cũng có khả năng cho muối với base. Như vậy chúng có tính chất amphote. Muối với acid thì có màu đỏ, còn muối với base có màu xanh. Trong sản xuất đồ hộp, để bảo vệ các màu sắc tự nhiên, người ta có thể cho thêm chất chống oxy hóa, ví dụ, thêm rutin để bảo vệ màu của anh đào và mận, thêm tannin, acid ascorbic để bảo vệ màu của dâu và anh đào. Một biện pháp khác có thể bảo vệ được màu tự nhiên của các đồ hộp rau quả là thêm enzyme glucooxydase, chẳng hạn như thêm glucooxydase để giữ màu tự nhiên của nước quả đục… Bảng 13: Hàm lượng anthocyanine trong một số rau quả Quả Hàm lượng Anthocyanins mg/100g food Cà tím 750 Mâm xôi 100-400 Việt quất 25-500 Nho đen 30-750 Sơ ri 35-450 Dâu 15-75 Bắp cải đỏ 25 Mận 2-25 II.3.3 Biến đổi của flavonoid II.3.3.1 Trong sản phẩm Fresh-cut Flavonoid là một chất tan trong nước nên trong quá trình rửa thì một phần các chất này sẽ bị tan vào trong dung dịch nước rửa làm nhạt màu của rau quả. Flavonoid có cấu tạo từ các polyphenol nên rất dễ bị oxy hóa. Các tác động vật lý như cắt gọt, bóc vỏ cắt và dát mỏng làm phá vỡ màng tế bào tạo điều kiện cho enzyme oxy hóa tiếp xúc với các chất flavonoid tạo hợp chất flobafen có màu nâu hay đen. Ví dụ: quả táo lúc mới cắt có màu vàng sáng, để ra không khí một thời gian ngắn sẽ hóa nâu. Các biện pháp hạn chế tác động của oxy hóa trong sản phẩm Fresh-cut: Gọt vỏ, cắt miếng, xắt lát, yêu cầu dụng cụ phải bén, dụng cụ chứa bằng nhựa hay inox sạch; nếu quả bị nâu thì phải ngâm vào nước không hoặc có phèn chua. Rửa lại bằng nước sạch để loại bỏ những tế bào bề mặt, và làm khô bề mặt để tránh tiếp xúc với oxy, vi khuẩn… Sử dụng các chất chống oxy hóa như: vitamin C, SO2, shock nhiệt 60OC, 3-5 phút để tiêu diệt vi sinh vật và vô họat enzyme. Yêu cầu của bao gói: có thể sử dụng các biện pháp MA hoặc CA Thành phần khí quyển chứa oxy (2-8%) và CO2 cao : để giảm tốc độ phản ứng sinh hóa, chậm quá trình chín Thành phần CO2 (5-10%) , oxy <5% sẽ làm chậm quá trình hóa nâu, giữ độ mềm, màu xanh của rau. II.3.3.2 Trong rau quả được xử lý nhiệt Sự thay đổi khác nhau của màu anthocyanine xảy ra trong suốt quá trình đun nóng sẽ sản sinh ra các màu vàng nhạt hoặc nâu nhạt. Trong quá trình chế biến, anthocyanine thường bị mất màu. Những màu của anthocyanine thường trở lại trong quá trình làm mát. Những phá hủy về vật lý như gọt, bóc vỏ, cắt và dát mỏng làm phá vỡ màng tế bào làm cho enzyme có thể tiếp xúc với các thành phần của rau quả mà trước đó bị tách rời. Các enzyme bị vô hoạt trong quá trình gia nhiệt. Sự khác nhau về tính ổn định trong các màu anthocyanine liên quan đến mức độ và họ của rau quả. Ví dụ: trong bắp cải anthocyanin thì ổn định hơn các màu flavonoid khác. Chúng thường có một dãy hấp thụ từ 560-600nm và từ 600-640nm trong acid yếu và các dung dịch trung tính. Điều này có nghĩa là những hợp chất này dế có màu ở pH >4 nơi mà các hợp chất không phải anthocyanin thì gần như không có màu. Một số trường hợp màu của flavonoid sau khi mất sẽ trở lại khi nguội. Dâu tươi Dâu đông lạnh bằng phương pháp IQF Hình 22: Sự thay đổi màu sắc của dâu sau khi bảo quản lạnh đông II.4 Betalain Betalain có tạo nên sắc tố vàng, tím, đến đỏ cho thực vật. Betalain là hợp chất tan trong nước, tạo nên sắc tố vàng và tím cho các loại cây thuộc họ Caryophyllales (thay cho anthocyanin), đặc biệt có nhiều trong củ cải đường.. Betalain được chuyển hoá từ acid betalamic. Cấu trúc phân tử của betalain có chứa nguyên tử N. Betalain gồm 2 dạng: - Betacyanin : tạo sắc tố từ đỏ đến tím - Betaxanthin: tạo sắc tố vàng. Hình 23: Củ cải đường có chứa sắc tố betalain Hình 24: Cấu trúc hoá học của anthocyanins (delphinidin), betacyanins (betanidin) và betaxanthins. Hình 25: Sự tổng hợp các betalanin Bethaxanthin được hình thành bởi sự ngưng tụ của một amino acid hoặc một amine với nhóm aldehyde của acid betalamic. Cấu trúc này đóng vai trò tạo nên màu vàng đậm hoặc màu vàng cam trong rau quả, bước sóng hấp thu cực đại từ 470-486 nm. Hình 26: Cấu trúc hoá học của betalamic acid , betaxanthin (indicaxanthin từ Opuntia ficus-indica) và betacyanins (betanin từ Beta vulgaris). Tất cả các protein amino acid và 220 non-protein amino acid được tìm thấy trong thực vật có thể được tìm thấy trong cấu trúc phân tử betaxanthin. Do đó, hầu hết các betaxanthin được tìm thấy trong thực vật, nhưng chỉ có một số là biểu hiện đầy đủ tính chất của betaxanthin, còn lại chỉ biểu hiện một vài tính chất. Sự phân loại betaxanthin dựa vào amino acid hay amine gắn vào cấu trúc. Cấu trúc được tìm thấy đầu tiên là indicaxanthin từ trái Cactus pear (Opuntia ficus-indica) (Piattelli et al, 1964) Bảng 14: Các amino acid và các loại betaxanthin tương ứng Betacyanin được hình thành do sự kết hợp của betalamic acid với nguyên tử cyclo-DOPA (cyclo-dihydroxy-phenylalanin) (Wyler and Dreiding, 1961). Tất cả các betacyanin đều cần hai nguyên tử tyrosine như là tiền chất. Betacyanin đơn giản nhất là non-glycosylated betanidin hoặc isobetanidin chromophores được tạo thành do sự ngưng tụ của cyclo-DOPA với betalamic acid (Wyler et al., 1963). Các phân tử này được phân biệt bởi nguyên tử C-15. Hình 27: Betanidin và Isobetanidin được phân biệt bởi C-15 Các betacyanin khác được chuyển hoá từ hai isomer từ nhóm hydroxyl của cyclo-DOPA bằng liên kết O-glycoside. Nếu liên kết ở vị trí C5 thì gọi là betanin, betanin tạo nên sắc tố đỏ. Vài betacyanin khác có liên kết glycoside ở vị trí C6 như gomphrenin. « Biến đổi của Betalain trong bảo quản và chế biến Betalanin có thể bị phân huỷ thành betalamic acid và cyclo-DOPA-5-O-b-D-glucoside do: Điều kiện bình thường Màng tế bào bị phá huỷ Xúc tác của enzyme a b-glucosidase Ảnh hưởng của bảo quản lạnh đến hàm lượng betalain được thấy trong vỏ của củ cải đường. Lượng betanin giảm trong 140 ngày trữ ở 5oC , sau đó lại bắt đầu tăng trong suốt 46 ngày tiếp theo. Điều này là hợp lý vì phản ứng giảm sắc tố của betalain và phản ứng tái tổng hợp trong suốt thời gian bảo quản đó là thuận nghịch. III. Các chất màu hình thành trong quá trình gia công kỹ thuật Trong nguyên liệu đưa vào chế biến thực phẩm, thường chứa một tổ hợp các chất khác nhau. Trong quá trình gia công cơ nhiệt, chúng sẽ tương tác với nhau để tạo thành những chất có màu mới có ảnh hưởng tốt hoặc xấu đến sản phẩm. Các phản ứng tạo màu trong thực phẩm thường phức tạp và đa dạng. Chúng thường là những phản ứng oxy hóa hoặc những phản ứng do enzyme xúc tác gồm: Phản ứng Maillard Phản ứng Caramen hóa Phản ứng oxy hóa Polyphenol III.1 Phản ứng Maillard Đây là phản ứng giữa acid amin với đường khử tạo melanoidin. Tốc độ phản ứng phụ thuộc vào: bản chất acid amin, bản chất của đường khử, nồng độ chất khô nói chung trong dung dịch, nhiệt độ, pH và một loạt yếu tố khác. Tuy nhiên, nhiệt độ xảy ra phản ứng là khá cao so với nhiệt độ xử lý nhiệt trong chế biến, các sản phẩm rau quả nên phản ứng này có ảnh hưởng không nhiều đến các sản phẩm rau quả chế biến. Nhìn chung phản ứng tạo màu melanoidin là phản ứng không mong muốn trong các sản phẩm rau quả chế biến. III.2 Phản ứng Caramel hóa Đây là phản ứng dehydrate hóa đường. Phản ứng xảy ra mạnh mẽ ở nhiệt độ nóng chảy của đường ( khoảng > 140oC). Phản ứng này có ảnh hưởng lớn đối với màu sắc của các sản phẩm giàu đường. Sản phẩm của phản ứng này đều có vị đắng và không mong muốn trong sản phẩm rau quả chế biến. Tuy nhiên, nhiệt độ xảy ra phản ứng này cũng khá cao và hàm lượng đường khử trong rau quả cũng không nhiều nên phản ứng này hầu như xảy ra rất ít. III.3 Phản ứng oxy hóa Polyphenol Khả năng tạo màu mạnh hay yếu phụ thuộc vào một trong những phản ứng làm thay đổi màu của sản phẩm rau quả quan trọng. Vì vậy, trong các quá trình gia công người ta thường tìm các biện pháp để khống chế phản ứng. Ta thấy các hợp chất màu đều là những cơ chất phenol (có chứa vòng benzen). Dưới tác dụng của enzyme polyphenoloxydase thì các polyphenol bị oxy hóa tạo các quinon. Các phản ứng tạo màu bắt đầu từ đây mà không cần có enzyme tham gia. Các chất màu tạo thành (gọi chung là flobaphen) thường có màu nâu, hoặc các gam màu trung gian như hồng, đỏ, nâu, xanh đen… Cơ chế tạo màu từ quinon: Polyphenol + O2 polyphenoloxydase orcoquinon n (Octoquinon) ngưng tụ Flobafen (nâu hoặc nâu đen) Như vậy cần phải vô hoạt enzyme polyphenoloxydase. Người ta có thể sử dụng các phụ gia có tính khử để chuyển hóa các quinon thành diphenol, như thế sẽ làm chậm hoặc ngăn cản sự sẫm màu. Một số chất thường dùng là: Vitamin C Acid Citric: có tác dụng giảm pH của môi trường làm chậm phản ứng sẫm màu SO2 và bi sunfit: tác dụng trực tiếp đến polyphenoloxydase nên có tác dụng ức chế phản ứng sẫm màu. Các chất phụ gia tạo màu được sử dụng trong rau quả chế biến Màu của các sản phẩm rau quả chế biến là do màu tự nhiên có sẵn trong rau quả , hoặc nhờ các phụ gia được sử dụng sau khi chế biến. Việc sử dụng phụ gia nhằm: Tạo màu cho sản phẩm mà sau khi chế biến bị nhạt đi hoặc bị mất đi màu tự nhiên nhằm tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm. Hạn chế sự sẫm màu hay ổn định các màu tự nhiên trong sản phẩm. Như đã nêu ở trên, các quá trình chế biến làm cho màu tự nhiên trong sản phẩm rau quả có khuynh hướng bị biến đổi so với lúc đầu hoặc bị mất đi. Trong thực tế, sau khi chế biến người ta sử dụng chất màu tự nhiên hoặc tổng hợp để thêm vào sản phẩm được sử dụng nhiều hơn cả là màu đỏ hay màu vàng. IV.1 Màu tự nhiên Chlorophyll: Từ loại rau xanh có lá. Mô tả: màu thay đổi từ vàng lục hay xanh lục Dạng hợp chất: Pheophytin và magie chlorophyll Tên khác: CI Natural green 3 Carotene tự nhiên (chiết xuất từ thực vật) Tên khác: CI Food orange 5 Chất chiết xuất từ Annatto Annatto là chất màu chiết xuất từ loại thực vật Bixa orellana. Màu lấy được từ lớp vỏ nhựa bọc bên ngoài hạt, và được hình thành từ hai chất màu thuộc nhóm carotenoid là bixin, norbixin và các ester của chúng. Màu vàng cam của Annatto có cùng nguồn gốc hóa lý với màu cam của β- carotene. Annatto cũng có tính chất chống oxy hóa. Dạng thường gặp của màu này là dạng bột hoặc dạng paste. ADI: 0-0,065 mg/kg thể trọng một ngày. Hình 28: Bixin Hình 15: Norbixin Chất chiết xuất từ vỏ nho Công thức cấu tạo chất chiết xuất từ vỏ nho ADI: 0-25mg/kg thể trọng một ngày. Nhóm chất màu: Anthocyanicarotenoid Canthaxanthine ADI:0-0,03 mg/kg thể trọng một ngày Tên khác : CI Food Orange 8 Nhóm chất màu: Carotene Curcumin (vàng nghệ): ADI: 0-0,1mg/kg thể trọng một ngày Tên khác CI Natural Yellow 3 Carmines Carmines dễ được tẩy trắng bằng SO2 ADI: 0-5mg /kg thể trọng một ngày Tên khác:CI Natural Red 4 Nhóm chất màu: Anthraquinone Indigotine ( xanh chàm ) Indigotine còn gọi là Indigo. Hiện nay hầu hết các chế phẩm này được sản xuất từ Trung Quốc. Mô tả: Bột hay những hạt nhỏ màu xanh đậm ADI: 0-5mg/kg thể trọng một ngày Tên khác: CI Food Blue 1, Indigocamine, E 132, Acid Blue 74, FD&C Blue Bo.2 Nhóm chất màu: Indigo Quang phổ hấp thu bước sóng: 608nm IV.2 Màu tổng hợp Tartrazine: màu vàng chanh được dùng để tạo màu trong sản phẩm mứt, bột tan. Công thức phân tử : C16H9N4Na3O9S2 Tên khác: CI Food Yellow 4; FD&C Yellow No. 5, Colorant alimentaire E 102, Acid Yellow 23. Quang phổ hấp thụ ở bước sóng: 426nm ADI: 0-7,5 mg/kg thể trọng một ng ày Nhóm chất màu: Monoazo Quinoline ( vàng) Dạng bột vàng, tạo thành từ sulfinating 2-(2-quinolyl) indan-1,3-dione. Vàng quinoline chứa các chất cần thiết là muối natri, hỗn hợp disulfonate (chủ yếu), monosulfonate và trisulfonate và các chất màu bổ sung cùng với NaCl hoặc Na2SO4. Công thức phân tử: C18H9Na2O8S2 Tên khác: CI Food Yellow 13, E 104, Acid Yellow 3, FD&C Yellow No.10 Khối lượng phân tử: 477,38 g/mol ADI: 0-10mg/ kg thể trọng trong một ngày Nhóm chất màu: Quinophthalone Sunset FCF (vàng) Là chất màu đỏ cam , dạng bột gồm có các chất thiết yếu: disodium 2-hydroxy-1-(4 sulfonatophenylazo), naphtalnene-6-sulfonate và chất màu phụ cùng với NaCl hay Na2SO4. Công thức phân tử: C16H10N2Na2O7S2 Tên khác: CI Food Yellow 3; FD & C Yellow No. 6, Crelborange S, E 110 Khối lượng phân tử ADI: 0-2,5mg/ kg th ể trọng trong một ngày Nhóm chất màu: Monoazo Carmoisine Công thức phân tử: C16H10N2Na2O7S2 Tên khác: CI Food Red 3, E 122, Azorubine Khối lượng phân tử ADI: 0-4 mg/ kg thể trọng trong một ngày Nhóm chất màu: Monoazo Đỏ Amaranth: Tạo màu cho đồ uống , mứt quả, mứ kẹo,mứt nhừ Tên khác:CI Food Red 9, Cpchineal Red A, New Coccine, E 103 Khối lượng phân tử ADI: 0-0,5 mg/ kg thể trọng trong một ngày Nhóm chất màu: Monoazo Đỏ Ponceau 4R Tên khác: CI Food Red 7, Naphtol Rot S, E 124, Acid Red 18 ADI: 0-4mg/ kg thể trọng một ngày Nhóm chất màu: Monoazo Vàng đỏ cherry Erythoxine: đỏ anh đào tạo màu cho quả, mứt nhừ Công thức phân tử: C20H6O5I4Na2 Tên khác: CI Food Red 14, Red #3Azorubine ADI: 0-0,1 mg/ kg thể trọng trong một ngày Nhóm chất màu: Xanthene Xanh Brilliant FCF Xanh xám, chủ yếu phối hợp màu vàng để nhuộm màu cho mứt kẹo, đồ uống Công thức phân tử: C20H6O5I4Na2 Tên khác: CI Food Blue 2; FD & C Blue No.1, E 133, Brilliant Blue FCF, Acid Blue 9 ADI: 0-12,5 mg/ kg thể trọng trong một ngày Nhóm chất màu: : Triarylmethane Green S: Công thức phân tử: C27H25N2NaO7S2 Tên khác: : CI Food Green 4; Food Green S ADI : chưa quy định Nhóm chất màu: : Triarylmethane Đen Brilliant PN Bột màu đen Công thức phân tử: : C28H17N5Na4O14S4 Tên khác: CI Food Black 1 ADI : 0-1 mg/ kg thể trọng trong một ngày Nhóm chất màu: Bisazo Phần 2: CÁC CHẤT MÙI TRONG RAU QUẢ Sơ lược về các chất mùi I.1 Giới thiệu chung Mùi là một cảm giác hóa học gây ra bởi tác động của các phân tử chất bay hơi sau khi vào mũi. Có hơn 400.000 hợp chất hữu cơ gây mùi. Hầu hết, các phân tử hữu cơ hay vô cơ có trọng lượng phân tử trong khoảng 30 – 800D đều là những chất có mùi. Đặc trưng của một chất mang mùi là cường độ mùi và nồng độ mùi Các nhóm mang mùi: carbonyl, hydroxy, carboxyl, terbutyl,…. Các nguyên tố tạo mùi: S, N, P, As, Se,… I.2 Thuyết hóa học về mùi Các chất mùi sau khi vào mũi bị hòa tan vào chất lỏng của niêm dịch mũi và tác động đến những cơ quan thụ cảm nằm trên các lông mao luôn rung động của màng nhầy khứu giác. Màng nhầy có diện tích 2 – 3cm2 được thấm ướt bởi niêm dịch. Lông mao luôn được đổi mới trong 24 giờ. Khả năng nhận biết và cường độ mùi phụ thuộc trực tiếp vào nồng độ chất bay hơi chứa trên bề mặt chất mang và tốc độ dòng khí được hít vào mũi (thở bình thường: tốc độ 1ml/s, lưu lượng 100ml/s; thở mạnh: tốc độ 10ml/s). Thuyết Amoore (1962): hình dạng lập thể của phân tử chất mùi liên hệ với mùi của chất đó. Có 7 mùi cơ bản: - mùi băng phiến : dạng cầu - mùi xạ hương : hình dĩa - mùi hoa : hình dĩa dài - mùi bạc hà : hình cái chêm - mùi ether : hình gậy - mùi cay : ion + - mùi thối : ion - Tế bào khứu giác có các rãnh khe có hình dáng, kích thước tương ứng với các mùi cơ bản. Khi có cấu tử mang mùi lọt vào khe, xung thần kinh sẽ được truyền tín hiệu về não giúp ta nhận ra mùi. L‎ý thuyết này đã giải thích được nhiều hiện tượng về mùi: - những mùi khác mùi cơ bản. - cá thể này có thể nhận được mùi này mà cá thể khác thì không. - hiện tượng bão hòa mùi. - phối hương. Các chất mùi trong rau quả I.1 Sự hình thành các chất mùi trong rau quả Chất thơm thiên nhiên rất phong phú, rất phức tạp và đa dạng. Người ta chỉ có thể cảm nhận mùi của những chất mà phân tử lượng của nó nhỏ hơn 400 đvC và có một áp suất hơi đủ để tương tác lên các thụ quan của ô khứu giác. Các chất thơm thiên nhiên nguồn gốc thực vật có cấu trúc thay đổi rất lớn. Nhịp độ và cường độ thay đổi này có thể làm phát sinh sinh học của hầu hết các chất mang mùi. Thông thường, chúng được hình thành theo một số con đường chuyển hóa sau: II.1.1 Sản phẩm chuyển hóa của lipid và acid amin Các aldehyde, ceton, ester, lacton… mạch thằng và các hợp chất liên quan chiếm phần lớn nhất trong các chất mùi thiên nhiên, chúng là thành phần chính của chất thơm hoa quả. Nhiều hợp chất như vậy kết hợp lại thành tinh dầu hoa quả. Hình 29: Dãy enzyme chuyển hóa tạo thành các aldehyde C6, C9 và các alcol từ acid linoleic Các hợp chất mạch thẳng có mùi thơm được tạo thành qua ba đường chính: xúc tác oxy hóa lipid bằng enzyme (lipoxygenase) chuyển acid béo nhiều liên kết đôi thành các aldehyde C6, C9 và các chất liên quan, thành các oxo – acid C12 và C9. Chuyển các acid béo qua sự oxy hóa a, b thành các acid mạch ngắn, aldehyde, ceton và các chất chuyển hóa liên quan. Chuyển các acid amin thành các dẫn xuất acyl Cn-1 tương ứng qua transamin hóa và decarboxyl hóa. Hình 30 : Con đường sinh tổng hợp của các aldehyde, alcohol và ester mạch ngắn từ acyl CoA II.1.2 Các phenylpropanoid và vaniline Đặc điểm cấu trúc bộ khung C6 – C3 của chất thơm xuất thân từ phenylalanine hay tyrosine qua con đường thứ cấp. Enzyme PAL (phenyl alanin amonialyase) loại amoniac của phenylamine để tạo thành acid trans cinnamic và chính enzyme này bảo đảm cho sự chuyển đổi chúng từ sự chuyển hóa thứ nhất sang chuyển hóa thứ hai trong các thực vật. Vaniline là một họ rất lớn của các chất mùi phenylpropanoid, chúng phổ biến trong các cây Vanilla và Orchis và rất được quan tâm trong sinh tổng hợp. II.1.3 Mono- và sesquiterpenoid Các monoterpenoid tạo nên một nhóm chất rất lớn của các sản phẩm thiên nhiên, chúng có đặc tính thơm. Monoterpenoid là những thành phần thứ yếu của mùi thơm hoa quả và thực vật nói chung, nhưng là thành phần chủ yếu của tinh dầu các loài Citrus, trong một số thảo mộc. Nhiều cây sản sinh monoterpen và tích lũy các chất trao đổi dễ bay hơi này trong các tuyến tinh dầu đặc biệt hay các ống nhựa. Sesquiterpenoid (C15) có nhiều hơn một đơn vị isopren so với monoterpen, do đó có rất nhiều thay đổi trong cách sắp xếp cấu trúc. Các hợp chất có mùi thơm trong tinh dầu là kết hợp một số giới hạn các khung carbon. Tất cả các sesquiterpenoid được tạo ra từ tiền sinh chất trans-farnesyl pyrophosphate. Chúng được tạo ra bằng cách cộng hợp một đơn vị isopren vào geranyl pyrophosphate qua enzyme prenyl transterase. II.2 Phân loại các hợp chất mùi II.2.1 Theo nguồn gốc a. Chất thơm tự nhiên Chất thơm thực vật là một trong các pheromen kỳ diệu nhất và quan trọng nhất của quá trình chuyển hóa chất trong thực vật. Thực vật thơm có tinh dầu ở hết các bộ phận của nó. Tinh dầu của hoa: nhài, bưởi, sen, ngọc lan, hồng… Tinh dầu của quả: cam, qu‎ýt, chanh, xoài, đào, mơ, mận, mít, dứa, chuối, dừa... Tinh dầu của hạt: tiêu, sa nhân,… Tinh dầu của lá: sả, bạch đàn, bạc hà, chanh, cam,… Tinh dầu từ vỏ: quế,.. Tinh dầu Tinh dầu là sản phẩm thu được từ các nguyên liệu thiên nhiên bằng phương pháp cất hơi nước. Tinh dầu không tan hay ít tan trong nước. Mỗi tinh dầu có các hằng số vật l‎ý đặc trưng như tỷ trọng (d), chiết suất (n), độ quay cực (a) và các chỉ số hóa học như chỉ số acid, chỉ số alcohol và alcohol toàn phần, chỉ số ester, chỉ số carbonyl. Qua các hằng số vật l‎ý và chỉ số hóa học mà người ta đánh giá sơ bộ tinh dầu. Thành phần chủ yếu của tinh dầu là tiêu chuẩn chính để đánh giá tinh dầu. Thành phần chính theo quy ước chung là thành phần có hàm lượng trên 1%. Thành phần có hàm lượng 0,1 – 1% gọi là thành phần phụ. Vết là thành phần có hàm lượng không quá 0,1% trong toàn bộ tinh dầu. Để phân tích định tính và định lượng các thành phần của tinh dầu, ngày nay người ta dùng phương pháp sắc k‎ý mao quản kết hợp với phương pháp khối phổ (GC – MS). Tinh dầu chanh (Citras limon Burun) Chanh có nhiều loại: Citras aurantifolia Swingle, Citras litifolia Tanaka. Tinh dầu chanh có mùi đặc trưng, ngọt sắc có phần giống citral và gây ấn tượng, kích thích dịch vị. Nó tham gia nhiều thành phần chất thơm. Sản xuất tinh dầu chanh theo phương pháp cất với nước hay ép lạnh, bộ phận sử dụng là vỏ xanh của quả chanh già. Tùy theo loài chanh và cùng khí hậu, đất trồng mà các hằng số vật lý, chỉ số hóa học của tinh dầu chanh có sự thay đổi nhỏ. Hằng số vật lý: d20= 0,846-0,854; aD20=: 56-66o nD20: 1,402- 1,476; L9620 :1:1 Chỉ số hóa học : chỉ số cacbonyl ( tính theo citral 2,7-3,9%) Thành phần chính của tinh dầu chanh: limonen 50-71%, g-terpinen 7-10,5%; β-pinen 8-12,7% a-pinen 1-2%, myrxen 1-2,5%, geranial 0,8-2,2% , a-tecpineol 1-1,4%, terpinen-4-ol 0,2-1,2% Tinh dầu qu‎ýt (Citrus reticulata Blanco) Tinh dầu quýt có mùi đặc trưng, êm và nhẹ, có ấn tượng, ngọt. Sản xuất theo phương pháp cất hơi nước hay ép. Bộ phận sử dụng là vỏ quả Hằng số vật lý: d20= 0,846-0,856; alo20=: 56-66o nD20: 1,402- 1,479; L96lo :1:1 Chỉ số hóa học: aldehyt 0,5-1,2% ( decanal) Thành phần chính: limonen 6-9,4%, g-terpinen 19-20%; a-pinen 0,7-2,37%, myrxen 1,5-2,03%, terpinolen 0,4-1% , a-tecpineol 0,1-0,44%, decanal 0,09-0,9% Tinh dầu cam đỏ (Citrus sinensis L.) Tinh dầu quýt có mùi đặc trưng, êm và nhẹ, có ấn tượng, ngọt. Sản xuất theo phương pháp cất hơi nước hay ép. Bộ phận sử dụng là vỏ quả Hằng số vật lý: d20= 0,850-0,860; alD20=: 85-90 o nD20: 1,471- 1,479; L9680 :1:1 Chỉ số hóa học: aldehyt 1-1,7% ( decanal) Thành phần chính: limonen 92,3-95,5%, myrxen 1,79-1,89 matyl acetat 0,81- 0,89% Tinh dầu bưởi (Citrus paradisis Macfa) Tinh dầu quýt có mùi đặc trưng, êm và nhẹ, có ấn tượng, ngọt. Sản xuất theo phương pháp cất hơi nước hay ép. Bộ phận sử dụng là vỏ quả Hằng số vật lý: d20= 0,846-0,851; aD20: 89-1000 nD20: 1,469- 1,477; L90150 :1:1 Chỉ số hóa học: aldehyt 1,5- 2,5% ( decanal) Thành phần chính: limonen 83-93%, myrxen 1,4-1,6%,b-xiaryophyllen 02-2,7%, nootkaton 0,1-1%,octanon 0,1-0,3%. Octanol 0,2-0,2% Tinh dầu húng quế (Ocinum basilicum L) Bộ phận được sử dụng là lá và thu hoạch hằng năm. Tinh dầu húng quế dùng phổ biến trong gia vị như chế biến c thịt và chất thơm giấm. Thành phần chính: metylchaniol, lianalool, eugenol. Thành phần này thay đổi tùy vùng lãnh thổ, ví dụ, tinh dầu húng quế của Nhật Bản có lượng linalool rất ít , còn metylchanoiol. Ngoài ra còn có một ít eugenol 3,4%-19,2%. Tinh dầu cà rốt (Daneus Carota L.) Là chất lỏng màu vàng trong, dùng cho dịch chiết gia vị, tan vào EtOH 90% tỷ lệ 1/2 . Thành phần chính: a,b -pinen, limonen, bergamotten, cargophyllen, bisubolen, geraniol, dancol, carotol và genyl axetat. Tinh dầu cần tây (Apium graciolen L.) Cần tây có thân thảo dùng tươi hoặc khô cho nấu hoặc ăn sống… Trong thân thảo tươi chứa 0,1% tinh dầu, trong quả 2,5 % tinh dầu. Thành phần chính : limonen, myrxen, và cis-oximen. Trong tinh dầu quả cây tần limonen chiếm tới 50-60%, b- xelinen 20%, terpinen-4-ol, a- santalol và một số chất khác. Tinh dầu đinh hương (Syzygium aromaticum Mer. Et Perry) Đinh hương được trồng nhiều ở Indonesia, Madagasca… Bộ phận chủ yếu là nụ hoa, hàm lượng tinh dầu có khi lên đến 20%. Thành phần chính: eugenol 70-90%, acetyl eugenol khỏang 10% và một số thành phần khác caryophyllen, fufurol, metyl, dionetylfufurol, ancol bexylic, heptanol-2, nonanol-2… Tinh dầu rau mùi (Coriandrum Cutivum L.) Rau mùi là cây phổ biến ở Việt Nam, Trung Âu, Nga , các nước Nam Mỹ , Bắc Mỹ.. Bộ phận sử dụng là cây và quả, hàm lượng tinh dầu 1-2 %. Tinh dầu rau mùi là chất lỏng hầu như không màu, tan trong EtOH 70% tỷ lệ 1:2 hay 1:3. Thành phần chính: linalool 60-70%, camphor, bomeol, geraniol, citronellol, terpinen-4-ol, linalyl và geranyl acetat. Tinh dầu tỏi (Allium sativum L.) Bộ phận sử dụng là củ tươi hay bột khô, cất hay chiết. Nó được dùng trong chế biến thịt, rau quả hay nướoc uống ... Thành phần chính: alliin, metyl, etyl, n-butyl, xicloallin. Tinh dầu gừng (Zingiber officinal Roscoe) Bộ phận sử dụng là rễ, thân, quả, cây. Nó được dùng cho công nghiệp bánh kẹo, thực phẩm đóng gói, rau quả, nước uống. Hàm lượng tinh dầu 0,5-3%. Thành phần chính: zingiberen 35-40% hay hơn, Ar-curcumen 18%, farnesen, b- sesquiphellandren, cis và trans-b - sesquiphellandrol, zingiberol… Tinh dầu ngải cứu (Artemisia valgaris L.) Bộ phận sử dụng là toàn cây. Nó được dùng trong xử lý thịt cá và công nghiệp nước uống Hàm lượng tinh dầu 0,03-0,2%.Nó là chất lỏng màu vàng sáng, có mùi đặc trưng giống mùi thuyon. Thành phần chính: 1,8- xineol, terpin-4-ol, campor, a,b- thuyon, các monoterpen thông dụng… Tinh dầu hành (Allium cepa L.) Bộ phận sử dụng là củ và lá tươi, Thành phần chính: một số dẫn xuất sulfur có acid amin, metyl, propyl,propenyl disulfit, ngoài ra còn có protein, flavonoid, đường , acid ascorbic, các vitamin B1, B2. Tinh dầu ớt (Capsicum annuum L.) Bộ phận sử dụng là quả chín. Thành phần chính : 2-metoxy-3isobutylpyrazin, một số hỗn hợp steroit, saponin gọi là capsicidin… b. Chất thơm tổng hợp Các chất có mùi không có trong thiên nhiên mà do con người tổng hợp gọi là chất thơm tổng hợp. Người ta bắt chước mùi của thiên nhiên. Sau khi phân tích chi tiết thành phần hóa học hàm lượng các chất, người ta pha chế các thành phần và chất gần như mùi thiên nhiên được một mùi gọi là mùi tổng hợp. Sau đó, người ta thay đổi thành phần làm cho mùi thu được không những gần giống mùi thiên nhiên mà còn có sắc thái riêng, hấp dẫn và quyến rũ. II.2.2 Theo thành phần hóa học a. Đơn hương Một chất nguyên chất có mùi đặc trưng thì gọi là đơn hương. Như vậy, đơn hương có thành phần phân tử, công thức cấu tạo, cấu hình phân tử, các hằng số vật l‎ý, các tính chất hóa học và mùi xác định. Đặc tính mùi quyết định tính chất của hương liệu. Bảng 15 : Đặc tính mùi của một số đơn hương phổ biến STT Hợp chất Mùi đặc trưng 1 Dodecalaton Đào 2 Decalaton Dừa 3 Isobutyl acetat chuối 4 Butyl acetat Dứa 5 n- butyl-n butyrat Dâu 6 Etyl isovalerat Táo 7 Limonen Chanh 8 Metyl antranilat Bưởi 9 Xinnamandehyt Quế 10 Antol Hồi 11 Vanillin Vani 12 Benzyl butyrat Mận 13 Acid Isobutyric Bơ 14 Eugenol Đinh huơng 15 Capsalxin Ớt 16 Mentol Bạc hà 17 Linalool Rau mùi 18 Propenyl disunfur Hành b. Tổ hợp hương Tổ hợp hương là hỗn hợp nhiều cấu tử mang mùi, tạo ra nhiều hiệu quả mùi khác nhau. Tất cả các mùi có nguồn gốc tự nhiên, hoặc hình thành trong quá trình chế biến đều là tổ hợp của hàng trăm loại đơn hương khác nhau. Nghiên cứu tổ hợp hương giúp sáng tạo ra những mùi mới, hoặc pha chế thành những mùi giống hệt mùi tự nhiên. Người pha chế hương phải có hiểu biết về hương liệu, các tính chất của chất thơm, về tổ hợp thơm, về các tương tác xảy ra khi pha chế và đặc biệt là phải có sự nhạy cảm đối với các biến đổi của mùi thơm. Có 3 thành phần chính cấu tạo thành tổ hợp mùi Chất nền: Là cấu tử giữ vai trò tạo mùi chính. Có thề là đơn mùi, có thể là hỗn hợp nhiều đơn mùi. Thí dụ: ionon : hoa tử đinh hương Ethlacetate: dầu chuối Chất điều hương Hợp chất có khả năng làm thay đổi cường độ mùi, đặc tính mùi của một hương liệu gọi là chất điều hương. Điều hương có thể là một đơn chất hay một hỗn hợp các hợp chất. Hầu hết các điều hương là chất có mùi, nên có nhiều chất vừa là đơn hương vừa là điều hương. Thường chỉ là lượng nhỏ, có mùi khó chịu khi đứng một mình 9 Indol, Sacrtol…) Chất định hương Những chất có khả năng giữ được mùi của hương liệu làm cho hương liệu thơm lâu hơn, bền hơn gọi là chất định hương. Chất định hương vừa có khả năng giữ được các thành phần có mùi của hương liệu làm cho chúng chậm bay hơi để kéo dài thời gian có mùi vừa có khả năng liên kết chặt chẽ với môi trường sử dụng hương liệu bằng cách trộn lẫn hoàn toàn vào đó và kéo theo sự trộn lẫn của hương liệu vào môi trường, do đó sản phẩm cuối cùng tốt hơn. Thường là các hợp chất cao phân tử như nhựa benzoic, musk, vanilline… có tác dụng hấp phụ các phân tử mùi trên bề mặt, làm chúng khó bay hơi…. Bảng 16: Một số hợp chất thơm trong trái cây nhiệt đới Trái cây Chuối Đu đủ Dứa Hợp chất thơm Isopentyl acetate Isobutyl acetate 3-methyl-1 butanol 2-pentanol 2-methyl-1 proponol Hexanol Linalool 2-pentanol 2-petanone b-Ionone Terpene hydrocarbon Linalool Phenylacetonitrile Benzyl isothiocyanate Monoterpene 2,6-dimethyl-octa-1,7 diene-3,6 –diol Terpene linalool Terpinen-4 ol Methyl butanoate Ehtyl butanotate Linalool, a- terpineol terpinen-4-ol Ethyl-2-methelbutaboate Methyl-2-methylbutanoate d- decalactone 1-(E,Z) -3,5 –undecatriene Biến đổi của các chất mùi trong chế biến và bảo quản rau quả Hiện nay chưa có tài liệu nói rõ về sự biến đổi chung của tinh dầu trong quá trình chế biến, bởi vì mùi thơm của tinh dầu là do ester, phenol, aldehyd, ceton, và các hợp chất hữu cơ khác quyết định nên khi có sự biến đổi cúa các chất này thì mùi thơm tự nhiên của sản phẩm rau quả cũng bị ảnh hưởng (mất đi do hoặc chuyển thành mùi khác ). Có thể tạm chia biến đổi của chất mùi tự nhiên thành ba nhóm: Bị oxy hóa bởi oxy không khí Dưới tác dụng của oxy không khí, các hợp chất monoterpene dễ dàng bị oxy hóa chuyển thành sản phẩm dạng nhựa. Bị oxy hóa do nhiệt độ Dưới tác dụng của nhiệt độ, một số chất mùi bị bay hơi làm giảm mùi thơm trong quá trình chế biến: Riêng các hợp chất diterpene không bị bay hơi cùng với nước. Bị chuyển hóa thành các chất khác trong quá trình chế biến Một số chất thơm bị chuyển thành chất khác trong quá trình chế biến làm mất mùi mong muốn của sản phẩm. Các chất mùi hình thành trong quá trình chế biến Phản ứng Maillard Hexose + pentose + acid amin Fufurol, oxymetylfurfurol, các loại aldehyd Fufurol có mùi táo và do đường pentose tạo thành. Oxymetylfufurol có mùi dễ chịu và được tạo thành từ đường hexose. Ngòai fufurol và oxymethylfufurol ,các aldehyd khác được tạo thành cũng tạo ra hương thơm cho sản phẩm. Acid amin- Acid Ascorbic Các aldehyd có thể được hình thành nên do tương tác của acid amin với acid ascorbic khi có mặt catechin ( polyphenol), Ion Cu 2+ hoặc khi gia nhiệt đến 80oC- 90oC Các aldehyd tạo thành là thành phần tạo hương cho sản phẩm. Các chất mùi tổng hợp trong rau quả IV. 1. Khái quát về hương liệu tổng hợp Trong công nghiệp tổng hợp hương liệu: người ta thường sử dụng tinh dầu trích từ các hợp chất tự nhiên là nguyên liệu và quá trình tổng hợp dựa vào cấu trúc các chất mùi cò sẵn. Những chất sử dụng trong hương liệu thông thường thuộc các họ : alcol, ete ,lacton, ester, phenol, aldehyd, ceton… Đa số là những hợp chất đơn chức. Sự chồng chất nhiều nhóm chức không thuận lợi cho sự phát triển mùi. Một số gố hydrocacbon như isopropyl, ter-butyl lại làm tăng mùi đáng kể. Thông thường người ta có thể thay nhóm này bằng nhóm khác nhưng vẫn giữ được mùi tương tự. Ví dụ: thay nhóm –CHO bằng -NO2 hay –CN thì vẫn giữ được mùi ban đầu của vani Tuy nhiên khả năng thay thế như trên không phải bao giờ cũng đúng. Ví dụ: mùi hạnh nhân của benzaldehyd C6H5CHO vẫn còn khi thay –CHO bằng -NO3 hoặc –CN , nhưng lại mất mùi khi thay –CHO bằng COCH3. Sự thay đổi vị các nhóm chức cũng làm thay đổi mùi một cách đáng kể. Ví dụ: trong vani, 2 nhóm –OH và –CHO ở vị trí para hoặc ortho nhưng nếu 2 nhóm này ở vị trí meta ( isovani ) thì hợp chất lại không có mùi. Vani isovani Vị trí của nối đối cũng ảnh hưởng rất lớn đến mùi. Ví dụ : a- ionon có mùi hoa tím đặc trưng trong khi b-ionon có mùi rất yếu α-ionon β-ionon Sự bão hòa nối đôi nhiều khi làm mất mùi. Ví dụ: eudenol có mùi đinh hương mạnh, còn dihydroeugenol với mạch nhánh bão hòa nối đôi không có mùi. Eugenol Dihydroeugenol Các đồng phân quang học và đồng phân lập thể đôi khi cho những màu rất khác nhau. Các mùi giống nhau chưa hẳn có cấu trúc giống nhau. Ví dụ: xạ hương thiên nhiên và xạ hương nhân tạo có mùi giống nhau nhưng cấu trúc khác nhau. Musc thiên nhiên Musc nhân tạo Alcol pinacolic CH3-(CHOH)2-C- CH3 có mùi long não nhưng cấu trúc hòan toàn khác với sampho C10H16O IV.2. Giới thiệu một số mùi tổng hợp IV.2.1. Đơn hương Alylphenoxyacetate Mùi trái cây, mùi thơm dứa Công thức hóa học Resorinoldimethylether Mùi thơm hắc, mùi trái cây Công thức hóa học Anisylaceton Mùi thơm ngọt của hoa trái Công thức hóa học Piperonylizonbutyrat Mùi thơm ngọt của quả mọng Công thức hóa học IV.2.2. Tổ hợp hương Hương táo Amyl valerat 300 Etyl malonat 200 Acetatandehyt 100 Clorofiorm 50 Geranyl butyrat 45 Etyl acetat 200 Vanillin 5 Glycerin 100 1000 Hương nho Amyl butyrat 100 Etyl acetat 300 Etyl octanoat 200 Etyl pelagmat 30 Etyl format 50 Metyl salicilat 10 Acetandehyt 50 Acid sucinic 30 Octyl valerat 10 Vanillin 5 Glycerin 120 1000 Hương dâu Etylbutyra 200 Etyl acetat 300 Etylmetylphenylete 20 Glyxidat 100 Etyl belargonat 100 Etyl format 100 Benzylaceton 30 Etylbenzoat 100 Metyl naphtylceton 10 Metyl salicylat 20 Tinh daàu queá 10 Coumarin 10 1000 Hương chuối Isoamyl acetat 300 Amyl butyrat 100 Benzandehyt 15 Benzyl propinat 40 Etylbutyrat 200 Etyl sebacat 100 Dầu đinh hương 20 Dầu hạnh nhân 20 Vanillin 5 1000 Hương đào γ-Undecalacton 500 Amylacetat 150 Amyl format 50 Benzandehyt 10 Benzyl xinnamat 40 Etyl ocnantat 50 Etyl butyrat 50 Etylvalerat 50 Vanillin 100 1000 Hương mơ Etyl butyrat 200 Etyl valerianat 300 Amyl bentyrat 70 Etyl salycilat 50 Etylocnantat 30 Cloroform 50 γ-Undecalacton 10 Vanillin 10 Tinh chất nhaøi 20 Glycerin 110 1000 Hương mận Acetandehyt 250 Etyl acetat 250 Etyl butyrat 100 Etyl format 50 Etyl ocnantat 200 Benzandehyt 20 γ-Nonalacton 5 Tinh dầu quít 10 Vanillin 5 Glycerin 110 1000 PHỤ LỤC CHIẾT ANTHOCYANIN TỪ QUẢ DÂU BẰNG NƯỚC SULFURED VÀ MỘT SỐ ĐẶC TÍNH CỦA CHÚNG EXTRACTION OF ANTHOCYANINS FROM MULBERRY BY SULFURED WATER AND ITS PROPERTY HUỲNH THỊ KIM CÚC Trường Cao đẳng Lương thực Thực phẩm LÊ VĂN HOÀNG – LÊ THỊ LỆ HƯỜNG Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng TÓM TẮT Trong bài báo này, chúng tôi trình bày phương pháp chiết anthocyanin thô từ quả dâu trong nước SO2, đồng thời xác định một số đặc tính của chúng, bao gồm: độ màu, hàm lượng màu polyanthocyanin, độ bền màu tại các giá trị pH và nhiệt độ khác nhau. Kết quả cho thấy đối với quả dâu quá chín hàm lượng anthocyanin cao hơn so với quả chưa chín; Tại nồng độ SO2 1100ppm và nhiệt độ 600C cho hàm lượng anthocyanin tương đối cao; Khi chiết trong nước SO2 thì hàm lượng anthocyanin thấp hơn, nhưng độ bền màu cao hơn chiết trong dung môi etanol/nước (50/50). Từ kết quả nghiên cứu chúng tôi ứng dụng màu anthocyanin thô làm chất màu trong sản xuất kẹo cứng dâu. ABSTRACT In this article, we present a method of extracting anthocyanin from mulberry by sulfured water, at the same time we study its properties including: color density; polyanthocyanin color; color stability at different pH and temperature (0t). The results obtained are as follows: for well ripe mulberries the anthocyanin content is higher than unripe mulberries; at SO2 concentration of 1100ppm and temperature 600C, the highest anthocyanin content is found. When extracted by sulfured water the anthocyanin content is lower but color stability is higher than extracted by ethanol/water (50/50). From the results of this research, we have applied anthocyanin pigment to producing mulberry fruit candy. 1. Mở đầu Anthocyanin là hợp chất màu hữu cơ thiên nhiên, thuộc nhóm flavonoid có màu đỏ, đỏ tía, xanh hiện diện trong một số rau quả. Ngoài việc cho màu sắc đẹp, an toàn, anthocyanin còn có những hoạt tính sinh học tốt đối với con người, vì vậy anthocyanin có khả năng giúp cơ thể chống và chữa một số bệnh như: chống ung thư, chống oxi hoá, chống tia tử ngoại và chống viêm. Việc chiết anthocyanin từ thực vật có thể thực hiện với nhiều loại dung môi khác nhau, trong bài báo này chúng tôi trình bày một phương pháp chiết anthocyanin từ quả dâu tằm, trong nước SO2, và một số đặc tính của chúng. 2. Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu 2.1. Nguyên liệu Quả dâu tằm của Hội An, bắp cải tím mua tại Đà Nẵng. 2.2. Phương pháp nghiên cứu 2.2.1. Xác định hàm lượng anthocyanin: Theo phương pháp pH vi sai [4] 2.2.2. Xác định mật độ màu và hàm lượng màu polyanthocyanin [6] Nguyên tắc: anthocyanin sẽ kết hợp với bisulfite (Na2S4O8) tạo ra sản phẩm cộng không có màu. Anthocyanin-tanin là dạng polyme hoá (có màu) chống lại sự tẩy màu của bisulfite. Còn dạng monome thì cho phản ứng tẩy màu xảy ra nhanh chóng. Tiến hành: Dịch chiết anthocyanin thô pha loãng trong nước cất, chuẩn bị như sau: + Mẫu 1: 5,6ml mẫu thêm 0,4 ml nước cất. Đo độ hấp thụ tại 420nm, 700nm và max. Mật độ màu được tính theo công thức: (3) + Mẫu 2: 5,6ml mẫu thêm 0,4 ml bisulfite Natri. Đo độ hấp thụ tại 420nm, 700nm và max. Màu polyanthocyanin được tính: (4) Phần trăm màu polyanthocyanin được tính theo công thức (5): (%) (5) 2.2.3. Phương pháp đo màu sắc: Dùng máy đo màu sắc Minolta Chroma mater CT-310. (Lightness) là độ sáng của màu, càng nhỏ thì màu càng đậm và ngược lại, = 0 đặc trưng cho màu đen tuyệt đối và =100 đặc trưng cho màu trắng tuyệt đối. Góc màu Theta (Hue angle) H=arctg(b*/a*), giá trị này càng gần 0o hay 360o thì màu đỏ càng nhiều. (chroma) đặc trưng cho độ bão hoà hay độ thuần khiết được tính bằng =[2]. 2.2.4. Phương pháp nghiên cứu độ bền màu anthocyanin Để nghiên cứu độ bền màu của anthocyanin tách từ quả dâu, chúng tôi tiến hành đo độ hấp thụ tại bước sóng hấp thụ cực đại của mẫu trước và sau khi gia nhiệt. Độ bền màu được thể hiện bằng phần trăm màu còn lại so với ban đầu, xác định theo công thức (3.1) % Màu còn lại = .100% (3.1) (Trong đó: A là độ hấp thụ của mẫu tại thời điểm đo xác định; A1 là độ hấp thụ của mẫu tại bước sóng hấp thụ cực đại ban đầu với mỗi mẫu nghiên cứu) 3. Kết quả và thảo luận 3.1. Ảnh hưởng của độ chín đến màu sắc và hàm lượng anthocyanin trong quả dâu Quả dâu được loại bỏ tạp chất và những quả dập nát, phân loại theo độ chín sau đó tiến hành đo màu bằng máy đo Minolta, xác định hàm lượng anthocyanin bằng phương pháp pH vi sai, kết quả được thể hiện ở bảng 3.1 sau: Bảng 3.1. Kết quả đo độ màu sắc và hàm lượng anthocyanin theo độ chín của dâu Loại Dâu Mô tả trạng thái L* C* H (o) Hàm lượng anthocyanin (%) Chưa chín Màu hồng nhạt, cứng 30,34 20,56 23,31 0,147 Gần chín Màu đỏ hồng, cứng 27,25 24,21 17,56 0,474 Vừa chín Màu tím đen, cứng 18,09 16,69 13,17 0,994 Quá chín Màu đen sẫm, mềm 12,72 6,09 5,86 1,287 Theo độ chín tăng dần thì giá trị L* giảm dần điều đó có nghĩa là màu đậm dần; Giá trị H giảm dần nên màu đỏ càng nhiều; Độ chói C* ở quả gần chín là cao nhất, quả quá chín thấp nhất; Hàm lượng anthocyanin tăng dần, ở quả vừa chín và quá chín hàm lượng anthocyanin tương đối cao, so với quả chưa chín cao hơn khoảng từ 6 đến 9 lần. Như vậy có thể nói quả dâu quá chín có nhiều màu đỏ nhất, độ chói ít nhất, độ đậm màu nhiều nhất, hàm lượng anthocyanin cao nhất. Dựa vào kết quả nghiên cứu trên, chúng tôi thấy rằng khi thu hoạch quả dâu chỉ nên thu hái những quả vừa chín và quá chín. Còn những quả chưa chín và gần chín thì không nên thu hái vì hàm lượng anthocyanin trong chúng còn rất thấp. Hình 3.1: Ảnh hưởng của nồng độ SO2 đến hàm lượng anthocyanin 3.2. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ SO2 đến hàm lượng anthocyanin Tiến hành chiết anthocyanin thô với các dung môi có nồng độ SO2 là 500ppm, 700ppm, 900ppm, 1100ppm và 1500ppm, bổ sung 1% HCl, nhiệt độ 30oC, thời gian chiết 30 phút. Kết quả được thể hiện ở hình 3.1. Qua kết quả trên cho thấy hàm lượng anthocyanin trong quả dâu tăng lên khi tăng nồng độ SO2 và đạt giá trị cao ở nồng độ SO2 1100ppm, sau đó giảm dần. Điều này được giải thích dựa vào lý thuyết ưu trương và nhược trương (tức áp suất thẩm thấu liên quan đến sự chuyển khối của chất màu vào trong dung môi). Ở nước có nồng độ SO2 thấp, tế bào của nguyên liệu ở dạng ưu trương, thậm chí có thể gây ra sự hấp thụ nước, khi tiếp tục tăng nồng độ đến một giá trị nhất định tùy thuộc vào đặc điểm của nguyên liệu thì lúc đó tế bào sẽ trương nở cực đại và vỡ ra đồng thời giải phóng các chất màu nằm trong phần không bào. Tuy nhiên, nếu tiếp tục tăng nồng độ SO2 thì trạng thái nhược trương lại hình thành làm cho tế bào bị mất nước đồng thời cứng lại, làm giảm khả năng thấm của màng tế bào dẫn đến anthocyanin vẫn bị giữ nguyên trong phần không bào và quá trình chuyển khối xảy ra khó khăn hơn. Theo kết quả nghiên cứu [5] chiết anthocyanin từ quả lý chua đen (black currant) trong nước SO2 thì hàm lượng anthocyanin đạt giá trị lớn nhất tại nồng độ SO2 10001200ppm. Điều đó cho thấy có thể ở nồng độ SO2 1100ppm thì hầu như các tế bào của các nguyên liệu chứa anthocyanin bị trương nở tối đa nên đã giải phóng lượng anthocyanin nhiều. Vì vậy chúng tôi chọn nồng độ nước SO2 là 1100ppm để tiến hành một số nghiên cứu tiếp theo. 3.3. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ chiết đến hàm lượng anthocyanin Hình 3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ chiết đến hàm lượng anthocyanin h Tiến hành khảo sát tại các nhiệt độ chiết khác nhau: 30oC; 40oC; 50oC; 60oC và 70oC; Nồng độ SO2: 1100 ppm; Thời gian chiết: 30 phút. Sau khi phân tích và tính toán hàm lượng anthocyanin, kết quả được trình bày ở hình 3.2. Khi tăng nhiệt độ sẽ làm giảm độ nhớt đồng thời tăng vận tốc khuếch tán do đó tạo điều kiện thuận lợi cho việc chuyển động của chất hòa tan từ nguyên liệu vào dung môi vì vậy mà hàm lượng anthocyanin tăng dần. Trong công nghệ thực phẩm nhiệt độ là yếu tố giới hạn bởi vì khi nhiệt độ tăng, các thành phần có trong thực phẩm rất dễ bị biến đổi. Hàm lượng anthocyanin đạt cao nhất tại 600C, điều này phù hợp với tính chất đặc trưng của anthocyanin là tan tốt trong nước ấm. Tại 700C hàm lượng anthocyanin bắt đầu giảm do ở nhiệt độ cao các anthocyanin bị thoái biến. Để giảm hàm lượng bị thoái biến do nhiệt đến mức thấp nhất người ta thường tiến hành chiết ở nhiệt độ thường. 3.4. Kết quả xác định một số chỉ tiêu của anthocyanin thô khi chiết trong các dung môi khác nhau Tiến hành chiết anthocyanin thô từ quả dâu tằm với lượng nguyên liệu 10g trong 100ml dung môi nước SO2 có nồng độ 1100ppm và etanol/nước (50/50) đều bổ sung 1% HCl; Nhiệt độ chiết 30oC; Thời gian 30 phút. Sau đó pha loãng 10 lần dịch chiết và tiến hành phân tích, đo độ hấp thụ tại bước sóng 510nm. Kết quả được thể hiện ở bảng 3.2. Bảng 3.2. Kết quả phân tích một số chỉ tiêu của anthocyanin thô khi chiết trong nước SO2 và etanol/nước Chỉ tiêu Dung môi chiết Mật độ màu Độ màu polyme Phần trăm màu polyme (%) Hàm lượng anthocyanin (%) Nước SO2 0,65 0,40 61,54 1,200 Etanol/nước (50/50) 8,61 0,96 11,14 1,264 Theo kết quả ở bảng 3.2 ta thấy khi chiết trong nước SO2 thì hàm lượng anthocyanin, mật độ màu và độ màu polyme thấp hơn, nhưng phần trăm màu polyme lại nhiều hơn so với mẫu chiết trong dung môi etanol/nước (gấp 12,25 lần). Nguyên nhân là trong dung dịch, phân tử anthocyanin ở dạng monome và polyme, nước SO2 trong quá trình tiếp xúc với nguyên liệu đã khử một phần anthocyanin ở dạng monome, nhưng không khử được dạng polyme nên màu còn lại trong mẫu chiết bằng nước SO2 chủ yếu là chất màu ở dạng polyanthocyanin, vì vậy phần trăm màu polyme tăng lên. 3.5. Kết quả nghiên cứu độ bền màu anthocyanin thô ở nhiệt độ 30oC. Tiến hành pha loãng dịch chiết anthocyanin thô trong các dung dịch đệm citrat-photphat có pH từ 3,0 đến 6,0, sau đó đo phần trăm màu còn lại tại bước sóng hấp thụ cực đại (510nm) ở 30oC, theo thời gian, kết quả được trình bày ở hình 3.4. (a) (b) (c) (d) Hình 3.4. Phần trăm màu còn lại theo thời gian ở 30oC tại các pH khác nhau của anthocyanin thô chiết từ quả dâu tằm (a): pH=3,0; (b); pH=4,0; (c): pH=5,0; (d): pH=6,0 Với kết quả ở hình 3.4 ta nhận thấy: + Ở cùng một giá trị pH, cùng một nhiệt độ, độ bền màu giảm dần theo thời gian, anthocyanin chiết trong nước SO2 có độ bền màu cao hơn khi chiết trong dung môi là etanol/nước. Điều đó có nghĩa là anthocyanin thô chiết trong dung môi nước SO2 tương đối bền hơn chiết trong dung môi etanol/nước. + Ở pH = 4; 5 và 6 độ bền của anthocyanin kém hơn ở pH = 3. Sau 50 ngày, tại pH = 3 phần trăm màu còn lại của anthocyanin chiết trong nước SO2 là 76,717%, trong khi đó tại pH=6,0 là 65,27%. Nhưng với anthocyanin thô chiết trong dung môi etanol/nước là 71,76% và 57,35%. 3.6. Kết quả nghiên cứu độ bền màu anthocyanin thô ở nhiệt độ 95oC Tiến hành giống như nghiên cứu ở 3.5, nhưng nhiệt độ khảo sát là 95oC, thời gian gia nhiệt đến 60 phút, kết quả được trình bày ở bảng 3.3. Bảng 3.3. Phần trăm màu còn lại theo thời gian ở 95oC tại các pH khác nhau của anthocyanin thô chiết trong dung môi nước sulfite và etanol/nước Thời gian pH = 3,0 pH = 4,0 PH = 5,0 pH = 6,0 Nước SO2 Etanol nước Nước SO2 Etanol nước Nước SO2 Etanol nước Nước SO2 Etanol nước Ban đầu 100 100 100 100 100 100 100 100 15 phút 97,54 96,36 96,36 94,47 95,84 92,65 94,82 91,30 30 phút 96,21 95,37 94,47 91,50 92,91 91,76 90,46 87,62 45 phút 94,12 89,79 91,63 86,81 90,71 88,82 88,56 84,95 60 phút 91,61 85,50 88,66 82,57 86,30 85,59 83,65 80,26 Khi gia nhiệt đến 95oC, ở các pH khác nhau, độ bền nhiệt của anthocyanin giảm dần theo thời gian và theo chiều tăng của pH. Ở cùng nhiệt độ và pH độ bền màu của anthocynin chiết trong nước SO2 cao hơn khi chiết trong etanol/nước. Ở 950C anthocyanin tương đối bền nhiệt khi gia nhiệt trong khoảng thời gian 60 phút, sau 60 phút, pH = 3 phần trăm màu vẫn còn 91,61% (chiết trong nước SO2 ) còn 85,50% (chiết trong etanol/nước), phần trăm màu còn lại thấp nhất tại pH=6,0, sau 60 phút gia nhiệt là 80,26%. So với các giá trị pH = 4; 5 và 6, tại pH = 3 anthocyanin ít bị thoái biến do nhiệt hơn. 3.7. Kết quả nghiên cứu ứng dụng màu anthocyanin thô trong sản xuất kẹo cứng dâu Từ các kết quả nghiên cứu trên chúng tôi tiến hành nghiên cứu ứng dụng màu anthocyanin thô chiết từ quả dâu thay thế màu tổng hợp trong sản xuất kẹo cứng dâu, và tiến hành theo dõi sự biến đổi màu của sản phẩm trong thời gian bảo quản, bằng phương pháp đo màu sắc (2.3.2). Kết quả được trình bày ở bảng 3.4. Bảng 3.4. Kết quả đo màu sắc của mẫu kẹo cứng dâu ở 30oC, theo thời gian bảo quản Các thông số Thời gian L* C* H Ban đầu 28,9 5,70 14,12 05 ngày 32,32 5,87 14,25 10 ngày 35,18 6,54 14,82 15 ngày 36,21 7,79 14,87 20 ngày 36,36 7,91 14,87 25 ngày 36,39 8,21 16,31 30 ngày 36,47 8,53 16,38 35 ngày 36,52 8,65 16,43 45 ngày 37,10 8,72 16,51 Theo thời gian bảo quản ở điều kiện nhiệt độ thường, giá trị L* tăng dần chứng tỏ độ đậm màu giảm dần, độ chói C* tăng dần, góc màu H tăng dần từ 14,1216,51 nghĩa là màu đỏ giảm dần, tuy nhiên mức độ giảm chậm. 4. Kết luận Đã nghiên cứu được ở quả dâu quá chín có màu đậm nhất, cho hàm lượng màu anthocyanin cao nhất; Với nước SO2 ở nồng độ 1100ppm và nhiệt độ 600C cho hàm lượng anthocyanin tương đối cao; Khi chiết trong nước SO2 thì hàm lượng anthocyanin, mật độ màu, độ màu polyme ít hơn, nhưng phần trăm màu polyme lại nhiều hơn so với mẫu chiết trong dung môi etanol/nước; Độ bền màu của anthocyanin chiết trong nước SO2 cao hơn khi chiết trong etanol/nước; Ở pH=3,0 anthocyanin bền hơn so với pH=4; 5 và 6; Khi gia nhiệt đến 950C anthocyanin tương đối bền trong khoảng thời gian 60 phút; đã nghiên cứu ứng dụng màu anthocyanin thô làm chất màu thay thế màu tổng hợp trong sản xuất keo cứng dâu. Từ kết quả này chúng tôi tiến hành các nghiên cứu sâu hơn về ứng dụng màu tự nhiên anthocyanin trong chế biến các sản phẩm thực phẩm. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Tôn Nữ Minh Nguyệt, Bài giảng môn Hóa học thực phẩm, Trường Đại học Bách Khoa TPHCM, 2005. 2. Lê Ngọc Tú, Hoá học Thực phẩm, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 1994. 3. Văn Ngọc Hướng, Hương liệu và ứng dụng, NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội, 2003. 4. Douglas B. MacDougall, Colour in food, Woodhead Publishing Limited, Cambridge England, 2002, 378 trang. 5. Ralf Gunter Berger, Flavour and Fragrances, University Hannover, Germany, 2006. 6. Dr. Kurt Bauer, Dorothea Garbe, Dr. Horst Surburg, Common Fragrance and Flavor Materials, Germany, 2001. 7. Xavier Nicolay, Odor in the Food Industry, Springer, Iceland, 2006. 8. 9. 10. 11. MỤC LỤC