Đề tài Tổng quan về các nguyên liệu chứa màu anthocyanin

MỤC LỤC Trang: I. ANTHOCYANIN 1 I.1. GIỚI THIỆU CHUNG 1 I.2. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN MÀU SẮC VÀ ĐỘ BỀN CỦA ANTHOCYANIN 5 I.2.1. Cấu trúc 5 I.2.2. pH 8 I.2.3. Nhiệt độ 9 I.2.4 Oxy 10 I.2.5. Enzyme 11 I.2.6. Ánh sáng 12 I.2.7. Đường và các sản phẩm biến tính của chúng 13 I.2.8. Các ion kim loại 14 I.2.9. Sunphurdioxide (SO2) 15 I.2.10. Acid ascorbic 16 I.3. CÁC CHẤT MÀU ANTHOCYANIN THƯƠNG MẠI 17 II. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU, BẢO VỆ MÀU ĐỎ ANTHOCYANIN 18 II.1 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18 II.2 BẢO VỆ MÀU ĐỎ ANTHOCYANIN 20 II.2.1. Các phương pháp giữ màu 20 II.2.2. Bảo vệ màu đỏ anthocyanin 20 GIỚI THIỆU VỀ ANTHOCYANIN I. ANTHOCYANIN I.1. GIỚI THIỆU CHUNG Anthocyanin là những hợp chất glycoside của anthocyanidin hiện có trong thiên nhiên bao gồm các dẫn xuất polyhydro và polymethoxy của 2 – phenylbenzopyrylium hoặc muối flavylium. Sự khác nhau giữa các anthocyanin được xác định bởi sự khác nhau giữa số lượng và vị trí của nhóm hydroxyl trong phân tử; mức độ methyl hóa của nhóm hydroxyl; bản chất, vị trí của các nhóm đường gắn vào phân tử; bản chất số nhóm acid mạch thẳng hay mạch vòng gắn vào phân tử. Hình I.1. Cation Flavylium (R1 và R2 là OH, H hoặc OCH3, R3 là glucosyl hoặc H, R4 là OH hoặc Glucosyl) Các anthocyanin khi bị mất hết các nhóm đường được gọi là anthocyanidin hay aglycone, mỗi anthocyanindin có thể bị glycosyl hóa và acyl hóa bởi các loại đường và các acid khác nhau tại những vị trí khác nhau nên số lượng anthocyanin lớn hơn 10-20 lần so với số lượng anthocyaninidin Sự glycosyl hóa các anthocyanin có thể xảy ra ở vị trí 7, 3’, 4’, 5’ đối với nhóm hydroxyl.Tuy nhiên, do án ngữ không gian nên sự glycosyl hóa không thể xảy ra ở vị trí 3’ và 4’.; Căn cứ vào vị trí và số nhóm đường gắn vào anthocyanidin mà người ta phân loại anthocyanin thành 18 nhóm trong đó có dạng thông dụng nhất là 3- monoside,3- bioside, 3,5 – diglycoside và 3,7- diglycoside. Các loại đường thông thường nhất liên kết với anthocyanidin là glucose, các mono saccharide (rhamnose, galactose, xylose, arabinose), các disaccharide (rutinose, sabubiose,sophorose, ít thông dụng hơn là lathyrose, gentiobiose hoặc laminariobiose). Ngoài ra, các trisacchride cũng có thể liên kết với anthocyaninidin. Bảng I.1:Các anthocyanidin hiện có trong tự nhiên Tên Nhóm thể Màu 3 5 6 7 3’ 4’ 5’ Appigeninidin(AP) H OH H OH H OH Cam Lutcolinidin(Lt) H OH H OH OH OH H Cam Tricitinidin(Tr) H OH H OH OH OH OH Đỏ Pel argonidin(Pg) OH OH H OH H OH H Cam Auratinidin(Au) OH OH OH OH H OH H Đỏ cam Cyannidin(Cy) OH OH H OH OH OH H Đỏ cam Peonnidin(Pn) OH OH H OH OMe OH H Đỏ Rosinidin(Rs) OH OH H OMe OMe OH H Đỏ ánh xanh Delphinidin(Dp) OH H OH OH OH OH OH Đỏ ánh xanh Pettunidin(Pt) OH OH H OH OH OH OH Đỏ ánh xanh Pulchellidin(Pl) OH OMe H OH OH OH OH Đỏ ánh xanh Europinidin(Eu) OH OMe H OH OH OH OH Đỏ ánh xanh Malvidin(Mv) OH OH H OH OMe OMe OMe Đỏ ánh xanh H irsutidin(Hs) OH OH H OMe OH OH OMe Đỏ ánh xanh Canensindin(Cp) OH OMe H OH OH OH OMe Đỏ ánh xanh 6- Hydyoxyanidin (6- O HcY) OH OH OH OH OH OH H Đỏ OH OMe H OH OH OH H Đỏ cam Hình I.1 cho thấy ,sự methyl hóa các anthocyanin và những hợp chất glycoside của chúng thường xảy ra ở vị trí C-3’ và C-5’, đôi khi cũng xảy ra ở vị trí C-5 và C-7, Tuy nhiên thực tế cho thấy không có anthocyanin mà sự glycosyl hóa hoặc methoxyl hoa xảy ra đồng thời ở các vị trí C-3, -5,-7 và -4’, Nhóm hydroxyl ở một trong các vị tríC-5, V-7 hoặc C-4’ thì thích hợp choviệc hình thành cấu trúc quinonoidal (anhydro) base. Các anthocyanin thường bị acyl hóa bởi acid p-coumaric, cafeic, ferulic, hoặc những acid sinapic, đôi khi anthocyanin cũng bị acyl hóa bởi các acid như : p-hydroxybenoic, malonic, hoặc acetic. Sự thay thế nhóm acyl thường xảy ra ở vị trí C-3 của nhóm hydroxyl đối với đ ường Bảng I.2. Một số antoxianin phổ biến Antoxianin Antoxianidin Đường Có ở cây Pelargonin Xianin Ceraxianin Prunixianin Idain Delfin Malvin Peo nin Enin Hirsutin Pelargonidin Xianidin Xianidin Xianidin Delfinidin Xirinhidin (este dimetyl của denfinidin) Peonidin Enidin Hirsutidin Hai glucoza Hai glucoza Glucoza, rarnnoza Galactoza Ramnoza, glucoza Hai glucoza Hai glucoza Glucoza Hai glucoza Cúc tây (Asier), mỏ cò (polargonium) Hoa hồng Quả anh đào (Cerasus) Quả mận (Prunus domestica) Quả việt quất (Vaccinium Vitis idaca Hoa cẩm quỳ (malva ) Hoa mẫu đơn (Paconia officinalis) Quả nho Hoa anh thảo, hoa ngọc trâm (primula) Anthocyanin tinh khiết ở dạng tinh thể hoặc vô định hình là hợp chất khá phân cực nên tan tốt trong dung môi phân cực. Màu sắc của anthocyanin luôn thay đổi phụ thuộc vào pH, các chất màu có mặt và nhiều yếu tố khác, tuy nhiên màu sắc của anthocyanin thay đổi mạnh nhất phụ thuộc vào pH môi trường. Thông thường khi pH 7 thì có màu xanh. 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 cacbinol hay bazơ chalcon không màu, ở pH = 7 ¸ 8 lại về dạng bazơ quinoidal anhydro màu xanh . Anthocyanin có bước sóng hấp thụ trong miền nhìn thấy, khả năng hấp thụ cực đại tại bước sóng 510¸540nm. 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 anthocyanin càng lớn độ hấp thụ càng mạnh. Ngoài tác dụng là chất màu thiên nhiên được sử dụng khá an toàn trong thực phẩm, tạo ra nhiều màu sắc hấp dẫn cho mỗi sản phẩm, anthocyanin còn là hợp 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, hạn chế sự suy giảm sức đề kháng; có tác dụng làm bền thành mạch, chống viêm, hạn chế sự phát triển của các tế bào ung thư; tác dụng chống các tia phóng xạ. Những đặc tính quí báu của anthocyanin mà các chất màu hóa học, các chất màu khác hình thành trong quá trình gia công kỹ thuật không có được đã mở ra một hướng nghiên cứu ứng dụng hợp chất màu anthocyanin lấy từ thiên nhiên vào trong đời sống hàng ngày, đặc biệt trong công nghệ chế biến thực phẩm. Điều đó hoàn toàn phù hợp với xu hướng hiện nay của các nước trên thế giới là nghiên cứu khai thác chất màu từ thiên nhiên sử dụng trong thực phẩm, bởi vì chúng có tính an toàn cao cho người sử dụng. Trong các chất màu thực phẩm có nguồn gốc tự nhiên thì anthocyanin là họ màu phổ biến nhất tồn tại trong hầu hết các thực vật bậc cao và tìm thấy được trong một số loại rau, hoa, quả, hạt có màu từ đỏ đến tím như: quả nho, quả dâu, bắp cải tím, lá tía tô, hoa hibicut, đậu đen, quả cà tím, gạo nếp than, gạo đỏ... Nguồn anthocyanin nhiều nhất là từ vỏ quả nho, bắp cải đỏ và bông dâm bụt.Hàng năm theo ươc tính tại các nước châu Âu khoảng 10000 tấn vỏ quả nho được trích để thu được khoảng 50 tấn anthocyanin. Các phẩm màu gốc anthocyanin có thể là dung dịch cô đặc hoặc dạng bột có chứa các phụ gia khác. I.2. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN MÀU SẮC VÀ ĐỘ BỀN CỦA ANTHOCYANIN So với đa số các chất màu thiên nhiên, anthocyanin 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 anthocyanin có thể xảy ra trong quá trình trích và tinh chế chúng, đồng thời sự phân hủy này còn xảy ra trong quá trình sử lý và bảo quản các sản phẩm thực phẩm. Độ bền của các anthocyanin phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: cấu trúc hóa học của anthocyanin, pH, nhiệt độ, sự có mặt cua copigment, ion kim loại, oxy, acid ascorbic, SO2, ánh sáng, enzyme, đường và các sản phẩm biến tính của chúng. Vì vậy, nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền của anthocyanin là điều cần thiết trước khi ứng dụng nó như một chất màu thực phẩm. I.2.1. Cấu trúc a. Cấu trúc chuyển hóa Trong môi trường nước các anthocyanin 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 anthocyanin và aglycone: quinonoidal (anhydro) bazo (A) màu xanh, cation flavylium (AH+ ) màu đỏ, carbinol pseudobase (B), và chalcone (C) không màu. Hình I.2 Cấu trúc chuyển hoá của anthocyanin trong nước Khi pH <2.0, các anthocyanin tồn tại chủ yếu dạng cation flavylium màu đỏ (R3=0-đường) hoặc màu vàng (R3= H).Khi pH tăng, sự mất prôton xảy ra nhanh thành dạng quinononidal màu xanh dương hoặc màu đỏ.Dạng quinonoidal thường tồn tại như một hỗn hợp vì pKa của nhóm OH ở vị trí 4’,7 và 5 (nếu có) là tương tự.Khi để yên, sự chuyển hóa hơn nữa sẽ xảy ra đó là sự tách nước của cation flavylium cho dạng carbinol không màu hay pseudobase (hemiacetal), Dạng này cân bằng với dạng chalcone vòng mở không màu. 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 bình thường bởi chung có nhóm chức carbonyl ở cạnh vòng B, trong đó chalcone bình thường có nhóm carbonyl ở kế cận vòng A. b. Cấu trúc hóa học Các pigment anthocyanin thường co độ bền thấp trong tế bào sống của chúng. Như đã trình bày ở trên, độ bền của các anthocyanin phụ thuộcvào rất nhiều yếu tố: Cấu trúc hóa học của anthocyaninm, pH, nhiệt độ,sự có mặt của co – pigment, ion kim loại, oxy, acid ascorbic, SO2, ánh sang, enzyme, đường và các sản phẩm biến tính của chúng. 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. *Vd: bước sóng hấp thu cực đại trong dung dịch HCL 0,01% MeOH là 520 nm (cam) đối với pelgonidin, 535 nm (đỏ cam) đôi với cyaniding, 545 nm (đỏ xanh) đối với dephinidin.các nhóm methoxyl thay thế cá nhóm hydroxyl cho kết quả ngược lại. Nhóm hydroxyl tại vị trí C-3 đặc biệt có ý nghĩa quan trọng vì nó dịch chuyển từ màu cam vàng đến màu đỏ nhưng 3 – deoxyanthocyanin : luteolinidin và tricetinidin có màu vàng; 3 – deoxyanthocyanidin bền hơn 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 bền hóa dạng có màu thông qua sự ngăn cản các phản ứng hydrat hóa đẫn đến dạng không màu. Khi mức độ hydroxyl hóa các aglycone tăng, tínhbền 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 bên hóa đáng kể các pigment, trong khi đó, sự methoxyl hoa 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 nhóm OH tự do làm tăng tính bền của anthocyanin. Vì vậy, các diglucoside bền hơn các monogluside của cùng một anthocyanin. *Vd: thời gian bán sống 9giảm 50% độ hấp thu tại bước song hấp thu cực đại)của các cianidin 3 – utinoside là 65 ngày tại nhiệt độ phòng trong dung dịch acid citric 0,01M, pH = 2,8. Trong khi đó anthocyanidintự do trong cùng điều kiện có thời gian bán sống chỉ có 12h. Anthocnin có chứa 2 hay nhiều nhóm acyl (như ternatin, platyconin, cinerarrin, gntiodenphin và zebrrinin) là bền trong môi trường trung tính hoặc acid yếu do lien kết hydro giữa các nhóm 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 sandwich nhờ sự tương tác giữa vòng anthocyanin và 2 nhóm acyl vòng thơm. I.2.2. 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 thsy đổi theo sự thay đổi của ph. Sự thay đổi cấu trúc của anthocyanin khi pH thay đổi đã dược đề cập trong phần cấu trúc chuyển hóa. Hinh 1.3 Ảnh hưởng của pH lên tốc độ thủy phân của quả dâu được đun nóng tại 450c trong Oxygen và Nitrogen Ở pH<2.0, dung dịch nthocyanin có màu hầu như đỏ ( R3= O- đường)hoặc vàng ( R3=H ) Khi tăng pH của dung dịch, màu của các anthocyanin nhạt dần. Khi pH trong khoảng 4.0 – 6.0, hầu hết các anthocyanin đều có dạng không màu. Nếu tiếp tục tăng pH, dung dịch sẽ có màu tím hoặc xanh dương và màu này có thể chuyển sang màu vàng nếu để yên hoặc xử lý nhiệt. Sự biến tính của các anthocyanin tăng mãnh liệt với sự tăng của pH trong môi trường có oxy. Chẳng hạn : rubrobraxinin clorua là các anthocyanin của băp cải đỏ, là một triglucozit của xianidin Khi pH = 2,4 - 4,0 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 I.2.3. Nhiệt độ Hầu hết, các phản ứng hóa học liên quan đến độ bền anthocyanin và tốc độ phân hủy chúng đều phụ thuộc vào nhiệt độ. Sự tăng theo hàm số logarith của các anthocyanin ứng với sự phân hủy anthocyanin ứng với sự tăng đại số của nhiệt độ. Tính bền nhiệt của các anthocyanin phụ thuộc vào cấu trúc của chúng, pH, sự có mặt của oxy, và sự tác động qua lại giữa các thành phần. Hình I.4 Sự biến tính của Anthocyanin 3,5 – di Glucoside tại pH 3,7 Khi một cấu trúc của anthocyanin bền với sự gia tăng của pH thì nó cũng bền với sự gia tăng của nhiệt độ. Sự hydroxyl hóa các aglycone làm giảm tính bền của anthocyanin, trong khi sự methxyl hóa, glycosyl hóa, acyl hóa sẽ cho kết quả ngược lại. *Vd: anthocyanin 3- glycoside có độ bền nhiẹt lớn nhất tại pH = 1.8 - 2.0 với sự có mặt của oxy trong khi anthocyanidin 3,5-diglycoside có độ bền nhiệt lớn nhất tại pH = 4.0 – 5.0. Cơ chế của sự phân hủy nhiệt xảy ra không những phụ thuộc vào nhiệt độ mà còn phụ thuộc vào bản thân anthocyanin đó. Drazdina cho rằng coumarin glycoside là sản phẩm phân hủy phổ biến của anthocyanin 3,5 – diglycoside và cơ chế của sự phân hủy là: đầu tiên, cation flavylium chuyển thành dạng quinônidal base, tiếp theo là hình thành nhiều dạng sản phẩm trung gian và cuối cùng thu đựơc dẫn xuất coumarin và thành phần tương ứng với vòng B của anthocyanidin, Sự biến tính này không những được xúc tiến bởi nhiệt độ mà còn bị ảnh hưởng bởi oxy. Anthocyanidin 3 – glycoside thì không hình thành những dẫn xuất coumrin mà bước đầu tiên của sự phân hủy bao gồm sự chuyển hóa của dạng carbinol pseudobase không màu,sau đó là sự mở vòng pyrylium để hình thành dạng chalcone trước khi thủy phân liên kếtglycoside (hình 6-5) Adams cho rằng, các anthocyanidin 3-glycoside khi được nung nóng ở pH = 2.0- 4.0 đầu tiên sẽ bị thủy phân liên kết glycoside (ở 100oC) sau đó là sự biến đổi aglycone thành chalcone. Sự biến tính hơn nữa dẫn đến hình thành dạng sản phẩm màu nâu đặc biệt là với sự có mặt của oxy. Khi đun nóng lâu dài các anthocyanin có thể bị phân huỷ và mất màu, đặc biệt là các anthocyanin của dây tây, anh đào, củ cải. Ngược lại các anthocyanin 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 phân huỷ, còn các chất màu vàng thì khó hơn. I.2.4 Oxy Oxy và nhiệt độ được xem là những tác nhân đặc trưng xúc tiến sự phân hủy của anthocyanin, từ đó sinh ra những dạng sản phẩm không màu hoặc màu nâu. Sự kết tủa và đóng váng trơng nước trái cây có thể gây ra từ ự oxy hóa trực tiếp dạng carbinol pseudobase. Oxy oxy hóa mãnh liệt các anthocyanin khi nung nóng. Oxy và nhiệt độ là những tác nhân xúc tiến đăc biệt nhất trong nước ép của blueberry, cherry (anh đào), currant, nho, raspberry và dâu. Lượng anthocyanin còn lại của dâu sẽ lớn hơn khi đóng chai dưới điều kiện chân không hoặc nitrogen ( Baravingas và Cain, 1965). Độ bền của các pigment của nho côncrd, được sử dụng như là chất màu ở nước giải khát được tăng lên khi đóng hộp với nitrogen. I.2.5. Enzyme Nhiều enzyme nội sinh trong tế bào của cây có khả năng làm mất màu anthocyanin. Những enzyme này được gọi chung là anthocyanase. Dựa vào đăc tính của các enzyme mà người ta phân làm 2 nhóm; Glycosidase và polyphenol oxidase (PPO). Các enzyme này thu được từ nấm (fugal). +Glycosidase: là enzyme thủy phân liên kết glycoside của anthocyanin tạo ra đường tự do và aglycone này kem bền hơn rất nhiều và mất màu rất nhanh khi có mặt của catecol(Huang 1955). +Polyphenol oxidase (PPO): tác dụng lên anthocyanin với sự có mặt của O – diphenol thong qua cơ chế oxy hóa kết hợp ( h 6-6 ). TheoGromeck và Markakis, ự thêm vào glycosidase và PPO xúc tác cho quá trình peroxide hóa phân hủy anthocyanin. Hình 1.5 Sự biến tính anthocyanin với phản ứng oxy hoá catechol Peng và Markakis đã đề nghị một cơ chế mà trong đó O – quinine được tạo thành bởi sự oxy hóa anthocyanin ( H-17 ). Blom phân lập được enzyme anthocyanin – glycosidase từ Aspergillus Niger và chỉ ra ảnh hưởng của nó trong quá trình thủy phân liên kết glycoside của anthocyanin. PPO là enzyme có ảnh hưởng yếu lên anthocyanin dạng quinonoidal base dễ bị thủy phân bởi PPO hơn dạng cation flavylium. Tốc độ phân hủy bởi PPO phụ thuộc vào sự thay thế mô hình của vòng B và mức độ glycosyl hóa. I.2.6. Ánh sáng Các anthocyanin thường không bền khi tiếp xúc với tia tử ngoại, ánh sang thấy được, và các nguồn pháp xạ khác. Ánh sang có 2 ảnh hưởng đến anthocyanin: +Tăng cường cho quá trình sinh tổng hợp. +Xúc tiến sự biến tính của chúng. Những quả táo giống đỏ sẽ không chín đỏ mà xanh trong bóng tối (Siegenman, 1964 ). Vanburen và cộng sự (1948) tường trình rằng các diglycoside được acyl hóa và methyl hóa là các diglycoside không bị acyl hóa là ít bền hơn và monoglycoside là kém bền nhất, Palamidis và Markakis (1975) đã tìm thấy rằng ánh sáng thúc đẩy quá trình phân hủy anthocyanin trong nước giải khát có CO2 được phối màu với anthocyanin từ xác nho. Macccarone và cộng sự đã nghiên cứu sự quang hóa của anthocyanin và chỉ ra rằng , anthocyanin di glycosyl hóa tại vị trí C-3 và C-5 là bền hơn các anthocyanin mono glycoyl hóa tại vị trí C-3 đồng thời chúng bền hơn so với các aglycone tương ứng. I.2.7. Đường và các sản phẩm biến tính của chúng Ở nồng độ 100 ppm,đường và các sản phẩm phân hủy của chúng có tác dụng thúc đẩy sự phân hủy sự phân hủy các anthocyanin. Fructose, arabinose,lactose và sorbose có khả năng phân hủy anthocyanin mạnh hơn glucose,sucrose,và maltose. Tốc độ phân hủy của anthocyanin liên quan đến tốc độ phân hủy của đường. Các sản phẩm phân hủy của đường gồm có:furfural,5 – hydroxymethyl furfural và acctaldehyde thude từ phản ứng Mailard hoặc từ sự oxy hóa của acid ascorbic,polyuronic hoặc ở bản thân các anthocyanin. Những sản phẩm phân hủy này dễ dàng ngưng tụ với các anthocyanin hình thành những hợp chất phức tạp có màu nâu sẫm. Sự phân hủy anthocyanin với sự có mặt của furfural và HMF trực tiếp phụ thuộc vào nhiệt độ và rõ nét nhất là trong nước trái cây sự có mặt của õy làm tăng them hiệu quả phân hủy của tất cả các loại đuờng và các dẫn xuất của chúng. Hình 1.6 Phản ứng ngưng tụ của a)Cyanidin và furfural b) Cyanidin ketobase và furfural I.2.8. Các ion kim loại Một số ion kim loại đa hóa trị có thể tương tác với các anthocyanin có nhóm OH ở vị trí ortho gây ra hiệu ứng sâu màu ( bathocromic ). Hiện tượng này xảy ra khi kim loại tiếp xúc với anthocyanin trong quá trình chế biến rau quả hoặc sự cho them các muối kim loại vào trong thực phầm. Sistrunk và Cash đã chứng minh rằng có thể bền hóa màu của dịch trích dâu bằng cách thêm vào đó muối thiếc. Francis (1977) công bố rằng, các ion Ca, Fe, Al tạo thêm sự bảo vệ cho anthocyanin của nước ẻp trái man việt quất (cranberry ), nhưng sự biến đổi màu xảy ra là do sự tạo phức giữa ion kim loại và tannin,kết quả sau cùng là không có lợi. Trong công nghiệp đồ hộp, sự mất màu của những trái cây có chứa anthocyanin là do có phản ứng với thiếc của đổ hộp ( Culpepper và caldwell, 1972 ). Trong phản ứng với thiếc, anthocyanin đóng vai trò như chất khử cực catod hoặc anod. Chất khử cực catod có thể bị khử bởi hydro mới sinh từ phản ứng giữa kim loại và acid, còn chất khử cực anod thường là các anthocyanin có ít nhất 2 nhóm hydroxyl ở vị trí ortho. I.2.9. Sunphurdioxide (SO2) Các anthocyanin thường bị mất màu khi có mặt của SO2. Hiện tượng này thường xảy ra trong quá trình xử lý các sản phẩm thựcphẩm có chứa anthocyanin bằng SO2.Quá trình khử này có thể là thuận nghịch hoặc bất thuận nghịch. Trái cây và nước quả được xử lý bằng một lượng trung bình SO2 (500 – 2000 ppm), làm mất màu các anthocynin của chúng trước khi chế biến, hơn nữa, chúng được desunfit hóa và màu anthocyanin được phục hồi. Jurd đã đề nghị sơ đồ phản ứng thuận nghịch giữa SO2 và anthocyanin trong đó, dạng có màu flavylium phản ứng với ion bisulphate tạo thành chromene – 2 – (hoặc 4 ) – sulphonic acid Hình 1.7 Sơ đồ Jurd đối với phản ứng thuận nghịch giữa SO2 và anthocyanin SO2 ở nồng độ rất thấp (khoảng 30 ppm ) có thể ức chế sự biến tính do enzyme của anthocyanin trong quả anh đào nhưng không làm mất màu chúng (Goodman và Markakis, 1965 ). Sự tẩy màu bất thuận nghịch xảy ra trona quá trình tẩy quả với lượng lớn SO2 (0.8 – 1.5% ) và soda (0.4 – 1.0%) được dung trong quá trình tẩy quả. Phản ứng bất thuận nghịch này chưa được biết hoàn toàn. I.2.10. Acid ascorbic Nhiều nhà khảo sát (Beatic và cộng sự 1943; Pederson và cộng sự 1947; Kertesz 1952; Meschter 1953; Markakis và cộng sự 1957; Starr và Francis 1968 ) quan sát sự biến mât đồng thời của acid ascorbic và anthocyanin trong nước trái cây tồn trữ và đề nghị một tương tác có thể có giữa 2 hợp chất này. Acid ascorbic hiện diện trong hầu hết các sản phẩm trái cây,vitamin này bị oxy hóa tạo thành H2 O2 và chính H2O2 làm mất màu anthocyanin. Hình1.8 Sự chuyển hoá malvin thành malvone bởi H2 O2 tạo thành từ sự oxy hoá vitamin C Shrikhande và Francis đã tìm thây rằng các ion đồng xúc tiến và các flavonoid làm giảm sự phân hủy của cả hai acid ascorbic và anthocyanin.Những sản phẩm không màu ( hình I.10 ). Acid dehyroascorbic cũng có thể làm mât màu anthocyanin nhưng tại tốc độ thấp hơn acid ascorbic. Hình 1.10 Fla-2-ene được tạo thành từ phản ứng giữa vitamin C và anthocyanin I.3. CÁC CHẤT MÀU ANTHOCYANIN THƯƠNG MẠI Encolor liqid DS (công ty Reggianna, Antociani, Italy ) là dịch tr ích vỏ nho cô đặc. Redberry liqid 88-01 được sản xuất bởi công ty Gillette Food Inc,là dịch trích quả của alderberry, blackberry,blueberry, blackcurrant. Sambucus NR 54 được sản xuất bởi công ty Gilette Food Inc,là dịch trích anthocyanin từ elderberry. San Red Liqid RC-EX được sản xuất bởi công ty San Ei Chemical Industries ( Nhật ) là dịch cô dặc từ bắp cải đỏ mà chúng chứa anthocyanin diacyl hóa. Powdered San Red PC được sản xuất bởi công ty San Ei Chemical Industries là bột sấy khô của dịch tr ích từ bắp cải đỏ. Powdered San Red PC được sản xuất bởi công ty San Ei Chemical Industries là bột sấy khô của dịch trích từ bắp cải tím. II. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU, BẢO VỆ MÀU ĐỎ ANTHOCYANIN II.1 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Sơ đồ nghiên cứu : Nghiên cứu tách và nhận danh chất màu thực phẩm anthocyanin từ dịch trích quả dây tây Nguyên liệu Ngâm trích Lọc Cô đặc Hấp phụ Giải hấp Cô đặc Sắc ký giấy Khảo sát ảnh hưởng của pH Biến tính nhiệt tại 30oC -95oC HPLC 1% HCOOH – EtOH 15:85 ToC <= 30oC p chân không Nguyên liệu : Chọn những quả thật chín, có màu đỏ tươi, hơi dập một chút cũng được. Trươc khi ngâm phải cắt bỏ cuống,rửa sơ lượt bằng nước cho sạch, để ráo. Ngâm(Trích) : Cho nguyên liệu vào nước, (sử dụngbình hay lọ có nắp đậy kín ) nguyên liệu nên làm dập trước khi bỏ vào để cho qúa trình trích tiến hành tốt hơn. Dung môi trích 1%HCOOH-Etoh (15 :85) được đưa vào theo tỉ lệ 1 :1 với nguyên liệu. Nhiệt độ trich 16oC và để trong 3 ngày, trong khi tríc ta có thể khuấy đảo cho đều và tránh ánh sáng. Khi trích xong ta tiến hành lọc . Lọc : Lọc sơ bộ bằng vải lọc trước để loại bã sau đó lọc bằng lọc hút chân không vài lần cho thật sạchvà đem dịch trích cô đặc. Cô đặc : Cô đặc bằng máy cô dặc chân không Heidoph VV2000 ở nhiệt độ 30oC. Lấy 200ml dịch trích cô đặc khoảng 60ml là được. Nếu cô đặc tốt thì sẽ thuận lợi cho qua trình hấp thụ. Hấp thụ : Cho dịch trích đã cô đặc hấp thụ trên cột Silicagen nhằm loại đường có trong dịch trích, Anthocyanin bị giữ lại và dùng EtOH để giải hấp thụ.Dịch qua hấp thụ thường rât loãng do đó phải cô đặc lại. Sau khi có được dịch trích ta tiến hành : -Khảo sát ảnh hưởng của pH -Biến tính nhiệt tại 30oC,95oC ở pH3 -Chạy sắc ký giấy và sắc ký lỏng cao áp. II.2 BẢO VỆ MÀU ĐỎ ANTHOCYANIN Màu của các sẩn phẩm thực phẩm từ nguyên liệu thực vật phụ thuộc vào tính chất của cac chất màu chưa trong đó tưc là các sắc tố.Những săc tô thường gặp trong các nguyên liệu thực vật được chia làm 3 nhóm chính : anthocyanin làm hoa quả có màu đỏ và xanh lam, carotenoit : vàng, clorofil : xanh lá cây.Tất cả chung là những hợp chất hoá học phức tạp và được tạo nên trong quá trình sống thích ứng với các loại thực vật. Mức độ bền của chúng khác nhau và trong qua trình bảo quản , chế biến vầcc gia công khác làm thay đổi theo những cach khac nhau và đó chính là nguyên nhân tại sao thực phẩm ở dạng tươi co màu sắc đẹp nhưng sau khi chế biến màu sắc kém đi một phần hay mất hẳn làm giảm giá trị mặt hàng , giá trị dinh dưỡng giảm , giảm giá trị sinh lý. Vd Khoai tây có màu xám sau khi gọt vỏ hay nấu chín Táo có màu xám đen sau khi gọt vỏ II.2.1. Các phương pháp giữ màu + Xây dựng một quy trình kỹ thuật gia công nguyên liệu và bán thành phẩm đẻ bảo toàn tối đa màu tự nhiên có sẵn. + Tách ra , cô đặc và bảo quản các chất màu từ chính thực vật đó hoặc từ các nguyên liệu khác giàu màu, các chât màu tự nhiên cô đặc có thể dùng để nhuộm màu chính ngay nguyên liệu đó từ đó ta thu được chất màu + Tạo nên các chất màu tổng hợp nhân tạo giống tự nhiênvà dùng nó để nhuộm màu + Phối hợp sử dụng các phương pháp trên II.2.2. Bảo vệ màu đỏ anthocyanin Các sắc tố anthocyanin là những hợp chất hoa học phức tạp trong nhóm glucozit. Trong tự nhiên có nhiều hợp chât loại này, có trong rau quả vơi số lượng , tỷ lệ khác nhau và các bộ phận khác của thực vật làm cho chúng có những màu sắc khác nhau. Gồm có 4 loại : pelacgoniđin, xianidin, denfinidin, apigenidin. Có màu đỏ, xanh lam và các màu sắc tương tự của rau quả là các ester của các anthocyanin này Anthocynin rất nhạy cảm với môi trường. Như chất màu của bắp cải đỏ rubrobraxin clorit : pH 2,4 – 4 màu đỏ thắm, pH 4 – 6 tím, pH= 6 xanh lam, còn trong môi trương kiềm thì co màu xanh lá cây.Sự thay đổi màu này là quá trình thuận nghịch, nếu thấy màu không thuận lợi trong đồ hộp bắp cải đỏ thì có thể thay đổi bằng cách cho thêm lượng nhỏ acid axetic Đặc biệt bảo vệ màu đỏ củ cải đường đỏ khó trong chế biến ,đồ hộp. Anthocynin của củ cải đỏ - betamin là một monoglucozit khi thuỷ phân cho ra ạgluconbetanidin C20H19-23O7N2Cl.3H20. Bởi vì ngoài sắc tố đó còn có các sắc tố khác khá bền vớinhiệt độ, quá trình oxy hoá, khi chần và thanh trùng đồ hộp, thường màu đỏ củ cải đường bị biến thành màu hồng, nâu bền tuỳ theo mức độ sắc tố đó bị phá huỷ. Để bảo vệ màu tôt hơn, nên sử dụng ít nươc khi gia công, trước khi gọt hay thái nhỏ nên nhúng vào dung dịch acid xitric 10-15% hoặc chần bằng hơi. Khi đó các protit của củ bị đông tụ trong quá trình chần sẽ hấp phụ các chât màu ,giữ lại màu. Ngoài ra còn có phương pháp thanh trùng bằng cách chiếu các tia ion hoá : tia γ của Coban phóng xạ 60 giúp giữ được màu sáng và đậm hơn Khi sản xuất các loại đồ hộp từ rau quả có màu đỏ đóng trong hộp sắt hay lọ thuỷ tinh nắp sắt, cần tìm cách khắc phục sự xuất hiện một số chất mới trong đồ hộp làm cho nước đường và quả nhuộm có màu tím chứ không phải là màu ban đầu của rau quả. Hiện tượng này là do các kết quả phản ứng giữa anthocyanin và kim loại. Màu xanh tím xuất hiện nhanh trở thành nguyên nhân hư hỏng hàng loạt đồ hộp. Đối với loại này chỉ được dùng các hộp có nắp sắt hoặc nhôm có tráng vecni. Những hư hỏng tương tự cũng có thể xảy ra khi chế biến các loại rau quả có màu đỏ trên bàn bằng sắt, nghiền bằng các máy làm từ nhôm. Để bảo vệ tốt màu tự nhiên ta thêm một ít chất chống oxy hoá vào sản phẩm. Cho rufin vào thì Anh Đào, Mận giữa màu tốt hơn, cho axít ascobic (350mg cho 1kg sản phẩm kể cả nước đường) vào đồ hộp Mơ, Anh Đào thì sản phẩm có màu, mùi, độ chắc quả tốt hơn.