CHƯƠNG 1: TONG QUAN 1. TONG QUAN VE CHẤT MAU 1. Giới thiệu chung về chất màu 1. Phan loại Hiện nay chat màu chủ yếu gdm hai loại: chat màu tự nhiên và chat mau tong hop.
Chất màu tự nhiên: là các chất màu được chiết xuất hoặc được chế biến từ các nguyên liệu hữu cơ (thực vật, động vật) sẵn có trong tự nhiên. Chất màu tong hợp là các phẩm mau được tạo ra bằng các phản ứng hóa hoc [1]. Chat màu tong hợp thường dat độ bền cao, bên theo thời gian, ánh sáng hay nhiệt độ nhưng chúng có thể gây ngộ độc nếu dùng loại không nguyên chất. Các chất màu tổng hợp có thé gây ung thư và có tác dụng không tốt cho cơ thé con người; còn chất màu tự nhiên thường không gây độc hại do được chiết xuất từ các thành phân thiên nhiên.
Vì vậy, các phương pháp chiết tách chất màu tự nhiên và ứng dụng vào trong ngành công nghiệp thực phẩm và các ngành khác là điều rất can thiết [1]. Phan loai chất mau tự nhiên dựa theo cấu trúc hóa hoc [2]. NHÓM CHÍNH NHÓM NHỎ Dẫn xuất Isoprenoid Carotenoids, Xanthophyll Chlorophyll, Porphyrin, Heme, Dẫn xuất tetrapyrole 7 Bilin - „ Anthocyanin, Flavone, Dan xuât benzopyran Flavonoid, Tannin Dan xuat Artefact Melanoidin, Caramel Iso-allorazine, Phenalone, Dẫn xuất khác Betalain, Anthraquinone, Carbon, Inorganic 1. Độ bên Các phân tử màu hấp thụ vùng ánh sáng nhìn thay, có hệ thống nối đôi liên hợp vì vậy dé bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ, ánh sáng, pH [3].
| Các nối đôi liên hợp thể hiện phản ứng hóa học tương tự như các ankene, nhưng với một số khác biệt quan trọng. Cau trúc cộng hưởng của hệ liên hợp làm cho chúng 6n định hon và nhiệt độ hydro hóa thấp hon một hệ thống không liên hợp tương ứng [4]. Trong tất cả các chất chống oxy hóa trong tự nhiên, carotenoids có khả năng vô hoạt oxy hóa đơn mạnh nhất, năng lượng dư của oxy đơn được chuyển cho carotenoids. Oxy đơn được chuyển thành trạng thái bình thường trong khi carotenoids được chuyến sang trang thái kích thích.
Các carotenoids này chuyến sang trạng thái bình thường bang cách phát năng lượng dư thừa mà nó nhận được từ oxy đơn phân ra môi trường bên ngoài. Khả năng vô hoạt oxy đơn phân phụ thuộc vào số liên kết đôi có trong mạch C của nó. Mỗi phân tử carotenoids có khả năng oxy hóa 1000 oxy đơn phân trước khi tham gia vào các phản ứng hóa học và bị bién đôi thành các hợp chất khác [5]. Nhóm mau carotenoids 1.
Giới thiệu chung về ho mau carotenoids Carotenoids là một dang sac tố hữu co có tự nhiên trong thực vật và các loài sinh vật quang hợp khác như là tảo, một vài loài nắm và một số loài vi khuẩn. Hiện nay, đã tìm được 600 loại carotenoids, sắp xếp theo hai nhóm: xanthophyll và carotene [6]. Con người không thé tự tong hợp ra carotenoids mà sử dung carotenoids từ việc ăn các thực phẩm tự nhiên như trái cây và rau quả. Carotenoids giúp chống lại các tác nhân oxy hóa từ bên ngoài [7].
Với 600 loại carotenoids khác nhau, trong đó có 50 loại carotenoids hiện diện trong thực phẩm. Có 15 loại trong máu của người, chúng đang được chứng minh là đóng vai trò quan trọng đối với đời sống con người [8]. Carotenoids là những chat màu vàng, da cam, đỏ phân bố rộng trong giới thực vật và động vật. Còn gọi là chất màu lipocromic (mau tan trong lipid) vì chúng tan trong chất béo.
Trong thực vật va động vật carotenoids ton tại 6 dạng:ơ_ carotenoids: dung dịch nhũ tương với chất béo. Ø_ carotenoids: phân tán trong môi trường dâu béo. y_ carotenoids: liên kêt với protein. ó_ carotenoids: ester hóa với acid béo [2].
Các carotenoids phố biến nhất bao gồm lycopene và các Ø-carotene là tiền chất của vitamin A [9]. Ở thực vật, các lutein và zeaxanthin là các carotenoids pho biến nhất va nó có vai trò trong việc ngăn ngừa bệnh về mat. Lutein va các sắc tố carotenoids khác có nhiều trong lá (lá chín và rụng) có mảu vàng, đỏ, và cam là của carotenoids. Đối với lá còn xanh thì thành phan carotenoids không chiếm ưu thế do còn chất diệp lục.
Vì thế, màu sắc carotenoids thường chiếm ưu thế trong trái cây chín (ví dụ: cam, cà chua, chuối.), hiện diện sau khi các chất diệp lục không còn [2I. Cau tạo và phán loại Carotenoids là hợp chất thuộc nhóm tetraterpene, cầu tạo từ 4 đơn vị terpene (8 đơn vị isoprene liên kết theo kiểu đầu đuôi nhưng thứ tự liên kết bị đảo ngược ở trung tam) [10]. Đa số các carotenoids trong tự nhiên déu có cau hình lập thé ở dang trans [11]. Trong đa số các carotenoids có vòng, sự liên kết giữa vòng cuối và dãy trung tâm được tiễn hành qua một nối đơn.
Tuy nhiên, nhờ có dehydrogen hóa, có thể chuyền liên kết đó thành một nối đôi. Khi đó, tên các hợp chat đó có tiếp đầu ngữ [10]. Carotenoids chia thành 2 nhóm [1,12]: Carotenoids hydrocarbon (carotene): là một loại hidrocacbon bão hòa trong phân tử không chứa oxy, tan trong dung môi phân cực kém như hexane, ether dau hỏa, toluen,. WON ON ON NSN ON Hình 1.
B - Carotene Nhóm xanthophyll là các dẫn xuất oxy của carotene. Những hợp chat đó là hydroxyl, keton, epoxy, methoxy hoặc carboxylic acid nhóm này tan trong ethanol, aceton,.Xanthophyll có thé phân loại như sau: Các carotenoids hydrocarbon bão hòa như cryptoxanthin, lutein và zeaxanthin. Nhóm hydroxyl này có thể ở dạng tự do hoặc ester hóa [6,12]. Tinh chất của carotenoids Carotenoids là tinh thé kết tinh ở dang hinh kim, khói lăng trụ, đa diện, dạng lá hình thoi.
Không tan trong nước, chúng chỉ hòa tan được trong các dung môi hữu cơ như acetone, alcohol, ethylether, chloroform va ethyl acetate. Ngoại trừ một số carotenoids có chứa nhóm phân cực mạnh tan được trong nước như norbixin, các sulphat carotenoids [10]. Mau sac của carotenoids được tạo ra nhờ sự có mặt của hệ các nối đôi liên hợp trong phân tử. Phan lớn các nối đôi này có cau hình dang trans [11].
Kha năng hấp thụ mạnh ở những bước sóng khác nhau của hệ nỗi đôi liên hợp được sử dụng dé phân tích cau trúc, định tính cũng như định lượng carotenoids [10]. Khả năng hấp thu ánh sảng. Hệ thống liên kết đôi liên hợp trong cấu trúc phân tử của carotenoids tạo thành nhóm mang màu có khả năng hấp thụ ánh sáng. Nhóm này tạo cho carotenoids có những màu sac hấp dẫn và từ đó xác định được các phổ hap thu ánh sáng có ý nghĩa quan trọng trong việc nghiên cứu carotenoids.
Sự mất màu hay thay đôi màu sắc ở bat kỳ thời điểm nào trong suốt quá trình phân tích, cho biết dau hiệu của sự biến tính hay thay đổi cau trúc của hop chat đang nghiên cứu [13]. Trong cấu trúc của các carotenoids có chứa nhiều nối đôi liên hợp, nên dễ bị đồng phân hóa dưới tác dụng của nhiệt độ, ánh sáng, acid.và dễ bị oxy hóa dưới tác dụng của oxy khi có sự hiện diện của các yếu tố kích hoạt như ánh sang, enzyme, chat béo không no, vét kim loại. Vi vậy cân có các chê độ bảo vệ hoạt chất tránh khỏi các tác nhân trên để giữ được các hoạt tính sinh học có giá trị của nó [13]. Carotenoids dễ bị oxy hóa trong không khí làm giảm chất lượng thực phẩm, làm thay đổi màu sắc của thực phẩm, tạo ra nhiều chất mùi (hợp chất có mùi thom như aldehyde không no hoặc keton đóng vai trò tạo hương cho trà), cần bảo quản trong khí tro và chân không [14].
Rất nhạy cảm với acid và chất oxy hóa, bền vững với kiềm. Do có hệ thống nói đôi liên hợp nên carotenoids dé bi oxy hóa mat màu hoặc đồng phân hóa hydro hóa tạo màu khác [13]. Hoạt tính sinh học và vai tro cua carotenoids Carotenoids là chất chống oxy hóa tự nhiên có khả năng bắt giữ oxy đơn phân tử. Có chức năng bảo vệ mắt: lutein và zeaxathin hap phụ những phổ ánh sáng có năng lượng cao và có hại nhất của ánh sáng mặt trời, kìm hãm việc hoạt hóa các sốc tự do, ngăn chặn phản ứng kích hoạt cua ánh sáng, giúp bảo vệ mat [1].
Giúp phòng chống một số bệnh: Ngăn ngừa ung thư tuyến tiền liệt, ung thư phối. Giải độc, bảo vệ gan, đặc biệt là chống ung thư gan, ung thư vú, ung thư cô tử cung có nguy cơ cao đối với phụ nữ độ tuổi từ 30 đến 45 và giúp chống đột quy. Hiện nay, có rất nhiều nguyên liệu có chứa carotenoids như: gac, cà rốt, cà chua, ớt, đu đủ. và một trong số đó có bí đỏ [11].
Bí đỏ là nguồn nguyên liệu cung cấp vitamin A, đóng vai trò quan trọng cho thị giác, tăng trưởng xương, tham gia tong hop protein, điều hòa hệ miễn dịch va bảo vệ da. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết chat màu Quá trình chiết ảnh hưởng bởi rất nhiều yếu tô như bản chất của chat tan, dung môi sử dụng, nhiệt độ, áp suất, cầu tạo màng tế bao,. Tat cả những yếu tổ này ảnh hưởng đến chất lượng và hiệu quả của quá trình chiết. Ngoài ra, kích thước của nguyên liệu cũng ảnh hưởng nhiêu đến hiệu quả chiết xuất.
Có rất nhiều phương pháp chiết như phương pháp chiết lỏng — ran, chiết lỏng- lỏng. Phương pháp làm bên hóa chất màu Hiện nay, có nhiều phương pháp làm bền hóa chất màu như sử dung gelatin để bao bọc chất màu, cho phân tử chất màu chui vào trong phân tử đường. Nhung trong dé tài này sử dụng phương pháp vòng hóa (encapsule) chất mau bằng Ø- cyclodextrin. Phương pháp encapsule và ứng dung Quá trình encapsule chính là quá trình tạo phức giữa phân tử chủ và phân tử khách [15].
Encapsule hóa bắt đầu phát triển từ những năm 1950 khi nghiên cứu sự ảnh hưởng của áp lực lên bề mặt cho sản phẩm giấy copy không than [16]. Cho đến ngày nay, kỹ thuật nay đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực: thực phẩm, dược phẩm, phân bón — thuốc trừ sâu. e Thực phẩm Ứng dụng encapsule hóa nhăm: Duy trì thành phần dễ bay hơi theo điều kiện mong muốn. Tạo chất màu chống hút âm, oxy hóa, tia cực tím,.
Pha trộn các thành phần không tương hợp. Tạo mùi vị ưa thích giúp dễ tiêu hóa hơn. Gây ra tác dụng đặc biệt tương ứng với các cơ chế phóng thích mới lạ [17]. e Nông nghiệp Ứng dụng encapsule để sản xuất phân bón và thuốc trừ sâu, khống chế sự phóng thích có giới han [18].
e© Dược phẩm D’Onofrio và cộng sự nghiên cứu và ứng dụng phương pháp nay để không chế sự phóng thích aspirin. Cải tiến sản phẩm tạo mùi vị cũng như màu sắc, nâng cao chất lượng sản phẩm [18, 20].