1. CHẤT MÀU ANTHOCYANIN 1.1. Khái niệm - Anthocyanin là những glucozit do gốc đường glucose, glactose . Kết hợp với gốc aglucon có màu (anthocyanidin). - Anthocyanin là một chất màu hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên, thuộc nhóm flavonoid có màu đỏ hay tím. - Chúng là các sắc tố được cung cấp qua màu sắc của các loại thực vật và trái cây như nho,bắp cải tím,dâu tây,…. 1.2. Cấu tạo - Một loại glycoside cơ bản của anthocyanidin. - Gồm các phân tử đường đơn như glucose,galactose, arabinose hay đường phức tạp rutinose và sambubiose gắn với anthocyanidin ở vị trí 3,5 hoặc 7-hydroxyl CẤU TẠO 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. 1.3. Tính chất - 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. - Có bước sóng hấp thụ trong miền nhìn thấy, hấp thụ cực đại tại bước sóng 510÷540 nm. - Thường có màu đỏ hoặc xanh - Khi đun nóng lâu trong nước, anthocyanin bị phá hủy một phần Các yếu tố ảnh hưởng tới tính chất của anthocyanin 1.3.1.pH  PH >7 có màu xanh  PH < 7 có màu đỏ.  PH = 1 thường ở dạng muối oxonium màu cam đến đỏ.  PH= 4÷5 có thể chuyển về dạng baze cacbinol hay baze chalcon không màu.  PH= 7÷8 lại về dạng baze quinoinal anhydro màu xanh. 1.3.2.Nhiệt độ  Nhiệt độ càng cao thì màu của anthocyanin dễ bị phân hủy và mất màu. 1.3.3.Các yếu tố khác - Sự có mặt của oxy,acid ascorbic, hydro peroxid,sulfur dioxide. Chúng sẽ phản ứng với athocyanin tạo phức không màu 1.4. Phân loại Căn cứ vào vị trí và số nhóm đường gắn vào anthocyanin 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. • Penlargonidin • Cyanidin • Peonidin • Delphinidin • Petunidin • Malvidin MỘT SỐ LOẠI THỰC VẬT CÓ ANTHOCYANIN - Cyanidin-3-glucoside, Cyanidin-3-lactoside, Cyanidin-3-diglucoside, peragorindin-3- glucoside - Cyanidin-3-sophoroside-5-glucoside cacyl hóa với malonoyl - Cyanidin,Peonidin, Delphinidin, Petunidin 2. CHẤT MÀU CAROTENOID 2.1. Khái niệm - Carotenoid là một dạng sắc tố hữu cơ chất màu, tạo ra đa phần các màu vàng, da cam, đỏ trong rất nhiều các loại hoa quả (gấc, chanh, đào, mơ, cam, nho…), rau (cà rốt, cà chua…), nấm và hoa. Chúng cũng có mặt trong các sản phẩm động vật như trứng, tôm hùm, cá…. - Nó có tự nhiên trong thực vật và các sinh vật quang hợp khác, con người thì không thể tự tổng hợp ra được. - Nhóm chất màu hòa tan trong chất béo mà không tan trong nước có màu từ vàng nhạt đến đỏ sậm tùy cấu trúc phân tử. - Có khoảng 600 loại carotenoid khác nhau trong đó có 50 loại hiện diện trong TP - Carotenoid giúp chống các tác nhân oxy hóa bên ngoài - Thường được dung như một chất phụ gia bổ sung màu cho thực phẩm 2.2. Cấu tạo - Tất cả hợp chất Carotenoid có thể được xem như dẫn xuất của lycopen - Hợp chất carotenoid( C40) bị mất 1 nhóm đầu thì gọi là Apocarotenoid. - Đây là những chất màu quan trọng. - Đặc điểm cấu trúc nổi bật nhất, đặc trưng cho màu thấy được của caroteinoid là chuỗi polyen liên hợp. - Các carotenoid được cấu tạo từ 8 đơn vị isoprene liên tiếp nhau ở trung tâm phân tử tạo nên cấu trúc đối xứng hợp chất Hydro carotenoid như Keto, methoxyl, epoxy, acid được gọi chung là Xantophin - Đa số là vòng 6 cạnh hoặc 5 cạnh ở 1 đầu hoặc 2 đầu. 2.3. Tính chất 2.3.1.Tính chất vật lý - Màu sắc: carotenoid tự do tạo màu kem, vàng, cam , hồng, đỏ, không có màu. Dạng carotenoprotein tạo dãy màu từ xanh lá, tím, xanh dương, và đen khi đun nóng sẽ chuyển sang màu đỏ do protein bị biến tính - Kết tinh ở dạng tinh thể, hình kim, hình khối lăng trụ, đa diện, dang lá hình thoi. - Nhiệt độ nóng chảy cao: 130- 2200C - Hấp thụ ánh sáng mạnh : chuỗi polyene liên hợp đặc trưng cho màu thấy được của caroteinoid . Dựa vào quang phổ hấp thu của nó, người ta thấy khả năng hấp thụ ánh sáng phụ thuộc vào nối đôi liên hợp, phụ thuộc vào nhóm C9 mạch thẳng hay mạch vòng, cũng như vào nhóm chức gắn trên vòng. Ngoài ra trong mỗi dung môi hoà tan khác nhau, khả năng hấp thụ ánh sáng tối đa cũng khác nhau với cùng 1 loại. Khả năng hấp thụ ánh sáng mạnh, chỉ cần 1 gam cũng có thể thấy bằng mắt thường. - Hòa tan trong chất béo, các dung môi chứa clor và các dung môi không phân cực khác (trừ Bixin, Astaxanthin, Crocin) làm cho hoa quả có màu da cam, màu vàng và màu đỏ. - Carotenoid trong tự nhiên ở dạng đồng phân trans ổn định hơn. Dạng đồng phân trans sẽ xoắn 180o dưới ảnh hưởng của nhiệt độ, ánh sáng và bức xạ. 2.3.2.Tính chất hóa học - Không hòa tan trong nước, rất nhạy đối với axit và chất oxi hóa, bền vững với kiềm. Do có hệ thống nối đôi liên hợp nên nó dễ bị oxi hóa mất màu hoặc đồng phân hóa, hydro hóa tạo màu khác. - Các tác nhân ảnh hưởng đến độ bền màu: nhiệt độ, ánh sáng, phản ứng oxi hóa trực tiếp, tác dụng của ion kim loại, enzym, nước. - Dễ bị oxi hóa trong không khí => cần bảo quản trong khí trơ, chân không. Ở nhiệt độ thấp nên bao kín tránh ánh sáng mặt trời. - Carotenoid khi bị oxyhoá tạo hợp chất có mùi thơm như các aldehide không no hoặc ketone đóng vai trò tạo hương thơm cho trà 2.3.3.1 số yếu tố ảnh hưởng đến độ bền màu của carotenoid - Yếu tố hóa học - Nhiệt độ - Ánh sáng 2.3.4.Biến đổi của carotenoid trong quá trình gia công chế biến thực phẩm - So với chlorophyl, carotenoid bền vững hơn nhiều đối với tác động của nhiệt độ và môi trường chế biến - Carotenoid lại không tan trong nước nên hầu như không bị tổn thất khi ngâm rửa rau quả. Vì vậy trong điều kiện chế biến bình thường, màu của các sản phẩm tạo nên bởi các carotenoid không bị biến đổi. - Do tính hòa tan trong chất béo nên khi xào rán những loại rau quả có chứa nhiều carotenoid như cà rốt, cà chua, ớt… thì một phần carotenoid trong thực phẩm sẽ hòa tan trong chất béo có màu vàng da cam, làm tăng màu sắc hấp dẫn của món ăn vừa làm cho khả năng hấp thu của cơ thể đối với carotenoid. - Carotene khá bền với nhiệt độ nhưng nhiệt độ cao bị phá hủy gián tiếp thông qua sự oxy hóa các acid béo chưa no. 2.3.5.Bảo vệ màu vàng carotenoid - Xây dựng một quy trình kỹ thuật gia công nguyên liệu và bán thành phẩm để bảo toàn được tối đa các màu tự nhiên có sẵn nguyên liệu. - Tách ra, cô đặc và bảo quản các chất màu từ chính thực vật đó hoặc từ các nguyên liệu khác giàu màu, các chất màu tự nhiên cô đặc có thể dùng để nhuộm màu chính ngay nguyên liệu mà từ đó ta thu được chất màu hoặc cho những dạng nguyên liệu hoàn toàn khác. 2.4. Phân loại 2.4.1.Theo cấu trúc hóa học - Loại chỉ chứa C, H như α, β_carotene, lycopen - Loại có chứa nhóm chức có mặt O như lutein, xanthophyll . Carotenes Cấu tạo Minh họa Carotenes mạch hở (acyclic carotenes) Lycopene Cà chua,gấc đỏ, dưa hấu… Phytoene Khoai lang, cam… Phytofluene Khế , khoai lang , cam… Carotene một vòng (monocyclic carotenes) γ caroten Cà rốt, cà chua , một số loài rong biển,… β- Zeacaroten Tồn tại ít trong thực vật có màu vàng hay đỏ… Carotene hai vòng (Bicyclic carotene) α – carotene Cà rốt , bí ngô , ngô ,quýt , cam …. β – carotene Trong rau sống màu xanh thẵm, và rau quả có màu đỏ ,cam ,vàng,… XANTHOPHYLLS Minh họa Hợp chất hydroxy Xanthophyll lòng đỏ trứng gà, rau xanh, cà chua. Zeaxanthin Zeaxanthin có nhiều trong bắp. Lutein Lutein có nhiều trong lòng đỏ trứng, rau bina, tỏi tây… Hợp chất keto Capsanthin trong ớt đỏ Astarxan thin Trong mai và giáp của cua, tôm Canthaxan thin nấm, động vật thân mềm ở biển. Hợp chất epoxide Violaxanthin Violaxathin có mặt trong nước ép cam và cũng có trong lá xanh Mutatoxan thin Mutatoxanthin cũng có nhiều trong cam. Lucaxanthin Lucaxanthin chính là thành phần carotenoid chính của quả cam Auroxanthin Tạo màu vàng, cam cho thực phẩm Neoxanthin Tạo màu vàng, cam trong thực phẩm Hợp chất di carboxylic a cid và ester Crocetin Chất này tạo nên màu vàng của cây nghệ tây Bixin Bixin là chất màu đỏ có trong quả cây nhiệt đới là Bixaorellana. 2.4.2.Theo chức năng - Carotennoids cơ bản - Carotennoids chuyển hóa CHLOROPHYLL(E140) 1.Định nghĩa: Chlorophyll là sắc tố màu lục ở thực vật, đặc biệt là ở lá , giúp cây sử dụng ánh sáng mặt trời trong quá trình quang hợp, cho phép lá cây tạo tinh bột từ dioxyt cacbon và nước. Chlorophyll có khả năng chuyển năng lượng mặt trời (quang năng) thành năng lượng hóa học ( hóa năng). 2.Cấu tạo: Chlorophyll là dẫn xuất của porphyrin có khung cơ bản là porphin và các dẫn xuất : dihydroporphin và tetrahydroporphin.Porphin gồm 4 vòng pyrol nối với nhau bởi cầu nối methyl –CH= Phân tử diệp lục không đối xứng, nó còn có thêm 1 vòng phụ pentanol gồm các nhóm carbonyl và carboxyl liên kết với methanol. Trong phân tử Chlorophyll,các nhóm thế được gắn vào các vòng pyrol và một nguyên tử Mg ở vị trí trung tâm liên kết với 4 nguyên tử nitrogen,được định vị nhờ 2 liên kết cộng hóa trị và 2 liên kết cho nhận. Do đó, Chlorophyll là một hợp chất Mg – porphyrin. 3.Phân loại: Trong tự nhiên, Chlorophyll tồn tại ở 2 dạng : • Chlorophyll a: C 55 H 72 O 5 N 4 Mg • Chlorophyll b: C 55 H 70 O 6 N 4 Mg Tỷ lệ: C hlorop h yll a C hlorop h yll b = 3 1 , tỉ lệ này có thể thay đổi dựa vào nhiều yếu tố như:loài,trạng thái,môi trường(độ sáng,độ ẩm,nhiệt độ,chất khoáng… ). Màu của Chlorophyll a đậm hơn màu của chloropyll b. Chlorophyll a gốc R là CH3 còn chlorophyll b gốc R là CHO (andehyde) .số tính chất riêng. Ngoài ra 2 loại này còn khác nhau về hàm lượng oxi, hydro và 1 Ngoài hai dạng chlorophyll a và b còn có các dạng khác như: c,d,e được tìm thấy ở tảo. • Chlorophyll a: C 55 H 72 O 5 N 4 Mg - Phân tử lượng M = 893,48 - Có màu lam tinh thể hình lá dày. - Không tan trong nước,tan ít trong ether dầu hỏa, tan trong etanol,aceton,benzen… - T nc (nhiệt độ nóng chảy) = 117 – 120 0 C. • Chlorophyll b: C 55 H 70 O 6 N 4 Mg - Phân tử lượng M = 907,46 -Bị phân hủy nhanh hơn Chlorophyll a -Bột vi tinh thể xanh lá cây. - Không tan trong nước,tan ít trong ether dầu hỏa, tan trong etanol,aceton,benzen… - T nc (nhiệt độ nóng chảy) = 120 – 130 0 C. Ngoài ra còn có chlorophyll c và chlorophyll d: • Chlorophyll c: Không tan trong nước,ít tan trong ether dầu hỏa , tan trong ethanol, aceton, ethylaceton… • Chloropyll d: Không tan trong nước, ít tan trong ethanol, aceton, benzen… 4.Tính chất: 4.1. Tính chất vật lý -Chlorophyll hấp thu mãnh liệt ánh sáng có bước sóng từ đỏ đến xanh (chàm). -Chlorophyll có màu xanh lá cây, nó thường che các sắc tố khác như carotenoids, anthocyanin… -Rất dễ biến màu khi thực vật biến đổi sinh lý (thay đổi mùa, sau thu hoạch…). - Không tan trong nước, nhưng khi đứt nối phytol nó trở thành tan. Tan trong dung môi hữu cơ phân cực. - Khó giữ ổn định trong bảo quản. - Khi tế bào sống chlorophyll ở dạng phức chất với protein, khi tế bào chết protein biến tính, chlorophyll tách ra và dễ tham gia phản ứng hóa học. 4.2. Tính chất hóa học: -Trong quá trình chế biến và bảo quản rau quả diệp lục tố thường mất đi. Diệp lục dễ bị chuyển hóa hoặc thoái biến cả trong và ngoài tế bào thành 1 loạt các dẫn xuất nâu và xanh oliu hoặc thành các phân tử ko màu có khả năng phát huỳnh quang hoặc không do quá trình làm mất màu diệp lục bằng hóa chất hay ánh sáng. +Các sản phẩm có màu nâu oliu gồm: pheophytin, pheophorbide, pỷopheophytin và pyropheophorbide. +Các sản phẩm màu xanh oliu: chlorophyllide, pyrochlorophyll và đồng phân của chlorophyll là hydroxychlorophyll.  Tác dụng của nhiệt độ và acid Dưới tác dụng của nhiệt độ và môi trường acid của dịch bào, màu xanh bị mất đi. Một mặt là do protein bị đông tụ làm vỏ tế bào bị phá hủy, mặt khác là do liên kết giữa chlorophyll và protein bị đứt làm chlorophyll dễ bị hydro thay thế tại vị trí Mg để thành lập chất pheophytin có màu olive. Chlorophyll b bền nhiệt hơn chlorophyll a. Chlorophyll + 2HX → MgX 2 + Pheophytin (màu sẫm olive) Vì vậy những sản phẩm thực phẩm chua như lá me bị mất màu xanh và có màu oliu ngay trong quá trình trần. Chlorophyll (màu xanh) → Pheophytin (màu olive) Trong môi trường acid mạnh, đun nóng, pheophytin có thể bị thủy phân liên kết este với rượu phytol tạo thành hợp chất pheophorbide.  Dưới tác dụng của kiềm nhẹ: Khi cho tác dụng với kiềm nhẹ (carbonat kiềm và kiềm thổ) thì chúng sẽ trung hoà acid và muối acid của dịch bào và tạo nên môi trường kiềm làm chlorophyll bị xà phòng hoá cho sản phẩm có màu xanh đậm, đó là các muối phức tạp có Mg gọi là chlorophylin hay chlorophylic. Chloropyll a + 2 NaOH C 32 H 30 ON 4 Mg(COONa) 2 + CH 3 OH + rượu phitol. Chlorophilin Chloropyll b + 2 NaOH C 32 H 28 O2N 4 Mg(COONa) 2 + CH 3 OH + rượu phitol. Chlorophilic Các hợp chất muối hay acid có Mg ở trung tâm còn giữ màu xanh lá cây. Tuy nhiên pH cao sẽ làm cho các vitamin như B1, C bị hư hỏng nhanh chóng.  Tác dụng của enzyme Enzyme chlorophylase xúc tác thủy phân chlorophyll tạo thành chlorophyllide và giải phóng rượu phytol.Enzyme này thường được định vị trong các sắc lạp, khá bền với nhiệt và chỉ được hoạt hóa trong thời gian chín.Nhiệt độ tối thích của enzyme này là 600C – 820C, độ hoạt động giảm ở nhiệt độ trên 800C và vô hoạt ở 1000C.Độ hoạt đông của chlorophyllase còn tùy thuộc tuổi của thực vật. Enzyme chlorophyllase bị ức chế bởi phosphatidyglycerol và phosphatidylcholine; tuy nhiên khi có sự hiện diện của ion magie thì sự ức chế này sẽ bị đình chỉ. Chlorophyllide tạo thành có thể bị thay thế magie ở trung tâm bằng hydro trong môi trường acid tạo thành pheophorbide.  Tác dụng với kim loại Dưới tác dụng của sắt, thiếc, đồng, nhôm thì magie trong chlorophyll sẽ bị thay thế và cho các màu khác nhau: - Với sắt sẽ cho màu nâu - Với thiếc và nhôm sẽ cho màu xám - Với kẽm, đồng sẽ cho màu xanh sáng.  Dưới tác dụng của ánh sáng và oxy: Chlorophyll cũng có thể bị oxy hóa do oxy và ánh sáng (quang oxy hóa), do tiếp xúc với các lipit đã bị oxy hóa hoặc do tác dụng của enzyme lipooxidase. Các quá trình này có thể xảy ra trong rau quả nhất là quá trình sấy rau bảo quản ở độ ẩm tương đối dưới 30%.Còn khi độ âm tương đối của không khí cao hơn thì thì chloropyll biến thành feofitin. Một số hợp chất bay hơi có thể làm tăng (etylene) hoặc giảm (khí CO 2 ) sự biến đổi của chlorophyll 4.3. Tính chất quang hóa của chlorophyll -Mỗi loại sắc tố khác nhau sẽ có 1 phổ hấp thu duy nhất. Chloropyll a và b có phổ hấp thu mạnh nhất pử 600 – 675 nm và 400 – 475 nm .Phổ hấp thu mạnh nhất của các peak phụ thuộc vào tính phân cực của dung môi. -Màu xanh của chloropyll a và b là do kêt quả hấp thu ở vùng quang phổ đỏ và xanh lam. Nói chung cả 2 loại chlorophyll a và b đều không hoặc hấp thu rất ít ánh sáng màu xanh, điều này giải thích màu xanh của diệp lục. Thực ra màu xanh của diệp lục không phải là màu xanh thuần khiết mà là kêt quả ở vùng quang phổ xanh lam (430 nm) và đỏ (662 nm). Ngoài ra màu của diệp lục còn phụ thuộc và nhân Mg trong phân tử. -Nếu nhân Mg trong phân tử chloropyll bị thay thế bởi 1 số ion kim loại khác thì màu của chlorophyll sẽ thay đổi.Ví dụ: +Với Fe: Cho màu nâu +Với Sn, Al : cho màu xám +Với Cu cho màu xanh sáng. -Ở đây hợp chất của chlorophyll với Cu có khả năng xà phòng hóa,cải thiện tính tan trong nước và bền hơn nhưng do không tồn tại trong tự nhiên nên không được coi là chloropyll tự nhiên. Hiện tượng huỳnh quang của diệp lục: Khi điện tử bị kích động, diệp lục có thể phát ra năng lượng dạng không bức xạ ( dạng nhiêt) hay bức xạ (dạng huỳnh quang và lân quang). • Huỳnh quang: sự phát sáng ngắn hạn dưới tác động của năng lượng, hết tác động là hết phát sáng. • Lân quang: sự phát sáng dài hơn, hết tác động vẫn còn phát sáng được 1 thời gian nữa rồi mới tắt. 4.4. Sự mất màu của chloropyll . nước. Thực phẩm chế biến và phát triển sản phẩm mới đòi hỏi các thành phần như các chất tạo gel để xây dựng một hệ thống cấu trúc mong muốn trong thực phẩm. . chất lưu biến. Gel thực phẩm là chất viscoelastic và gel hóa một số sản phẩm được sản xuất trên toàn thế giới. Gel hình thành trong thực phẩm thường là polysaccharides