Đặt vấn đề Chất màu tự nhiên là những chất màu sẵn có trong thực vật tự nhiên, không gây độc và khi sử dụng không nhất thiết tuân theo những chỉ số nêu trên. Ngoài ra chất màu tự nhiên lại dễ kiếm, giá thành rẻ, cách sử dụng không phức tạp và không gây ra những mùi vị lạ cho sản phẩm. Nhưng lâu nay các nhà chế biến mới chỉ sử dụng chủ yếu các chất màu tổng hợp mà ít quan tâm, tận dụng các chất màu sẵn có trong tự nhiên. Mà hầu hết chỉ quan tâm tới phẩm mầu công nghiệp.
Phẩm mầu công nghiệp là chất phụ gia thực phẩm được sử dụng trong chế biến thực phẩm. Nó là một trong 5 chỉ tiêu đánh giá chất lượng cảm quan thực phẩm và góp phần làm tăng cảm giác ngon miệng, kích thích sự thèm ăn, mặc dù nó không phải là thực phẩm có giá trị dinh dưỡng. Đã không ít trường hợp do quá lạm dụng gây hại tới sức khỏe thậm trí ngộ độc nguy hại tới tính mạng con người. Vì vậy nghiên cứu cây nhuộm mầu thực phẩm và các chất mầu từ chúng có ý nghĩa rất lớn đối với kinh tế xã hội của đất nước ta.
Làm phẩm mầu thực phẩm từ cây cỏ là một truyền thống có từ lâu đời của người dân Việt nói chung cũng như cộng đồng các dân tộc thiểu số nói riêng. Đây là sản vật, đồng thời là "bí quyết" lâu đời của người dân địa phương để làm ra đặc sản dùng tạo màu cho món nấu để màu góp cùng hương, vị tạo nên những tác phẩm ẩm thực đầy ấn tượng và rất riêng cho quê hương Việt. Vừa có thẩm mỹ cao và giá trị dinh dưỡng, là nét văn hoá riêng trong ẩm thực của các cộng đồng dân tộc. Hiện nay số lượng loài cây được sử dụng làm phẩm mầu thực phẩm rất phong phú và đa dạng ở các vùng miền, để góp phần bổ xung vào tập đoàn cây làm phẩm mầu thực phẩm tại các tỉnh phía Bắc Việt Nam chúng tôi tiến hành nghiên cứu chuyên đề: "Nghiên cứu đặc điểm hình thái và sinh thái các loài cây làm phẩm màu thực phẩm tại huyện Bình Gia_Tỉnh Lạng Sơn”.
Mục đích nghiên cứu Đề tài góp phần làm cơ sở cho việc bảo tồn, lưu giữ được các nguồn gen các cây nhuộm màu thực phẩm và bảo tồn đa dạng sinh học. Mục tiêu nghiên cứu - Xác định được các loài cây nhuộm màu thực phẩm tại huyện Bình Gia tỉnh Lạng Sơn. - Xác định đặc điểm, hình thái,tình trạng và mức độ sử dụng các loài cây nhuộm màu thực phẩm tại khu vực nghiên cứu. Ý nghĩa của đề tài - Trong học tập: + Tăng cường năng lực nghiên cứu, đào tạo của Trường Đại học Nông Lâm - Đại học Thái Nguyên.
Đề tài góp phần tạo điều kiện cho các cán bộ trẻ, sinh viên tham ra nghiên cứu khoa học, tạo ra sản phẩm phục vụ phát triển kinh tế xã hội khu vực miền núi phía Bắc. Góp phần sử dụng hiệu quả hệ thống thiết bị nghiên cứu của trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên. + Kết quả nghiên cứu sẽ là ứng dụng cho các nghiên cứu tiếp theo sản xuất chất nhuộm mầu thực phẩm có nguồn gốc thực vật ở qui mô công nghiệp. + Nguồn gen cây nhuộm mầu thực phẩm lưu giữ sẽ là ngân hàng cho các nghiên cứu về đa dạng sinh học và các nghiên cứu khác trong công nghệ sinh học.
- Trong thực tiễn sản xuất: + Góp phần đẩy mạnh và phát triển sản xuất cây nhuộm mầu thực phẩm, lưu giữ, bảo tồn và phát huy vốn kiến thức bản địa của người dân vùng núi phía Bắc. + Đa dạng hóa các sản phẩm hàng hóa từ cây trồng bản địa. + Góp xóa đói giảm nghèo cho bà con các dân tộc miền núi phía Bắc và phát triển kinh tế xã hội các tỉnh miền núi phía Bắc nói riêng, toàn quốc nói chung. + Bước đầu định hướng cho công nghiệp thực phẩm trong việc tạo nguồn cung cấp bền vững về phẩm mầu thực phẩm an toàn, gia tăng chất lượng các sản phẩm thực phẩm trong công nghiệp chế biến thực phẩm.
n 3 Phần 2 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 2. Tình hình nghiên cứu trong nước và trên thế giới a. Trên thế giới Thực phẩm truyền thống có thể được xem là một nét văn hóa đặc trưng cho một đất nước, một dân tộc. Chúng được tạo ra nhờ vào sự tìm tòi, sáng tạo của mỗi một dân tộc trên con đường phát triển.
Những món ăn truyền thống còn chứa đựng trong nó những thông điệp, tín ngưỡng và niềm tin của con người. Chất nhuộm màu nói chung và chất nhuộm màu thực phẩm nói riêng đã được người dân các nước trên thế giới sử dụng vào cuộc sống từ thời xa xưa. Một chất màu được sử dụng cho thực phẩm nhất thiết phải hội đủ ba tiêu chuẩn về mặt y tế của chất phụ gia thực phẩm: + Nhuộm thực phẩm thành màu theo mục đích, phù hợp với công nghệ chế biến thực phẩm. + Không có độc tính (gồm cả độc tính cấp, bán cấp và trường diễn).
+ Không là nguyên nhân hoặc tác nhân gây bệnh. Ngoài ra, do yêu cầu riêng của thực phẩm, các chất nhuộm màu trong lĩnh vực này không gây mùi lạ và làm thay đổi chất lượng thực phẩm. Hiện nay, nghiên cứu các chất nhuộm màu cho thực phẩm trên thế giới được tập trung vào các hướng chủ yếu sau đây: - Điều tra, phát hiện và nghiên cứu chiết tách các chất nhuộm màu thực phẩm từ nguyên liệu tự nhiên, nhưng chủ yếu từ thực vật. Đây là hướng nghiên cứu được đặc biệt quan tâm, bởi chất màu thu được thường có tính an toàn cao, giá thành hạ.
Theo hướng nghiên cứu này nhiều chất màu đã được sản xuất và đưa vào ứng dụng (Chất nhuộm màu tím thu từ vỏ quả Nho, chất nhuộm màu đỏ thu từ hoa của cây Điều nhuộm, chất indigotine nhuộm màu xanh thu từ lá cây Chàm. - Nghiên cứu bán tổng hợp chất nhuộm màu từ các hợp chất thu nhận từ thực vật. Đây là hướng nghiên cứu có nhiều triển vọng, có thể sản xuất nhiều n 4 chất màu khác nhau. Tuy nhiên giá thành sản phẩm cao và đòi hỏi công nghệ phức tạp.
Mặc dù vậy, hiện nay nhiều chất màu đang sử dụng được sản xuất theo hướng này (Beta Carotenal, Beta-apro-carotenal. Các chất nhuộm màu thực phẩm bán tổng hợp thường thuộc họ Carotene, hoặc nhóm monoazo. - Nghiên cứu sản xuất chất nhuộm màu thực phẩm bằng công nghệ sinh học: là hướng nghiên cứu đang được triển khai ở một số nước có trình độ kỹ thuật cao, các nhà nghiên cứu đang thử nghiệm thu nhận chất nhuộm màu từ nuôi cấy mô một số loài thực vật (Aralia armata,.), hoặc sử dụng một số hệ men, một số loài vi khuẩn để chuyển hoá hợp chất hữu cơ thành chất màu. Tuy nhiên, hướng nghiên cứu này cho tới nay chưa đạt được kết quả thực tế.
- Tổng hợp các chất vô cơ không có độc tính để nhuộm màu cho thực phẩm. Đây là hướng nghiên cứu được tiến hành từ lâu. Mặc dù vậy, các chất vô cơ có thể sử dụng cho thực phẩm còn rất hạn chế. Hiện nay các chất vô cơ được phép sử dụng cho thực phẩm mới chỉ có một số oxít sắt: FeO(OH)xH2O (màu đỏ), FeO.xH2O (màu vàng),… Xu hướng hiện nay của thế giới là hạn chế các chất nhuộm màu có nguồn gốc vô cơ trong công nghiệp thực phẩm.
Do những tiêu chuẩn chặt chẽ về mức độ an toàn, cho tới nay thế giới mới chỉ thừa nhận 73 hợp chất (hoặc dịch chiết, phức chất) là chất nhuộm màu cho thực phẩm. Trong số này một số hợp chất chỉ được phép sử dụng trong một số quốc gia nhất định. Hiện nay có một số loại cây cho chất nhuộm màu thực phẩm được trồng và khai thác với số lượng lớn ở một số nước. Một vài sản phẩm trong số đó như “Cutch”, là nước chiết sấy khô của cây Acacia catechu.
Lượng sản xuất hàng năm trên thế giới của Cutch khoảng 6.000 tấn/năm, trong đó lượng được xuất - nhập khẩu giữa các nước khoảng 1. Nước sản xuất chính là Ấn Ðộ (các nước cũng sản xuất nhưng với số lượng ít hơn là Pakistan, Bangladesh, Myanmar và Thái lan), nước nhập khẩu chính là Pakistan. Trước đây, vào những năm giữa của thập kỷ 70, hàng năm các nhà máy công nghiệp của Ấn Ðộ đã sử dụng tới 63.000 tấn gỗ nguyên liệu. Trong thời gian từ 1988 - 1993, Ấn Ðộ đã xuất sang Pakistan 1.
Ngoài Cutch ra, còn có một sản phẩm tự nhiên khác cũng được sản xuất và sử n 5 dụng với số lượng lớn, đó là Annatto (được lấy từ cây Ðiều nhuộm - Bixa orellana). Lượng sản phẩm trên thế giới hàng năm khoảng 10.000 tấn, lượng sản phẩm tham gia mậu dịch khoảng 7. Nước xuất khẩu chính các sản phẩm Annatto là Peru và Kenya, các nước nhập khẩu chính là Mỹ, Nhật và một số nước Đông Âu. Một số cây khác được trồng để làm nguyên liệu sản xuất các chất màu thực phẩm là: Indigofera tinctoria, Tagetes erecta, Lawsonia inermis, Curcuma longa, Crocus sativus, Gardenia jasminoides, Medicago sativa,.
Riêng ở vùng Andhra Pradesh của Ấn Ðộ các cây sau được trồng với số lượng tương đối nhiều: Bixa orellana (1.200 ha), Indigofera tinctoria (800 ha), Tagetes erecta (120 ha) và Lawsonia inermis (20 ha). Bên cạnh việc sử dụng các chất màu thu được bằng các cách truyền thống thì ngày nay người ta còn áp dụng các kỹ thuật hiện đại để tăng nhanh quá trình tổng hợp tự nhiên. Trên thế giới trong những năm gần đây, nhiều nghiên cứu mới đã áp dụng công nghệ sinh học trong việc nâng cao sản lượng tổng hợp các chất màu tự nhiên. Các phương pháp mới chủ yếu dựa vào việc nuôi cấy tế bào các loài thực vật, vi sinh vật đã xác định là có các thành phần sắc tố được trong công nghiệp thực phẩm, dược phẩm và mỹ phẩm.
Năm 1995, Ajinomoto đã cho ra một phương pháp điều chế màu đỏ tự nhiên bằng cách nuôi cây mô sần của các cây thuộc chi Aralia (loài cho kết quả tốt nhất là Aralia cordata). Chất màu này được tổng hợp trong bóng tối, chất màu được tiết ra môi trường nuôi cấy. Năm 1995, Kondo T đưa ra phương pháp sản xuất anthraquinone từ một số cây thuộc họ cà phê (Rubiaceae). Tế bào được nuôi trong môi trường có nguồn Cac bon I, muối vô cơ và muối Can xi (Canxi chloride hoặc Canxi nitrate) với nồng độ 5-90mM/l.
Lá Rubia akane được cắt thành những mảnh nhỏ và đưa vào một môi trường nuôi cấy có pH 5,8, các muối vô cơ (3 mM/l CaCL2), vitamin, 2,4-D, kinetin, đường mía và thạch. Sản lượng lớn anthraquinone được sản xuất ra ở các nồng độ CaCL2 từ 5-90 mM/l.