Tài liệu Quy trình tách chiết chlorophyll và anthocyanin từ nguyên liệu thực vật và ứng dụng trong công nghệ thực phẩm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ------------o0o------------ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH TÁCH CHIẾT CHLOROPHYLL VÀ ANTHOCYANIN TỪ NGUYÊN LIỆU THỰC VẬT VÀ ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM GVHD: Th.S Trần Quốc Tuấn SVTH : Hồ Thị Ngọc Anh MSSV : 106110002 Tp. HCM, tháng 8 năm 2010 LỜI CÁM ƠN Em xin chân thành cám ơn thầy Ths. Trần Quốc Tuấn đã tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện tốt nhất giúp em hoàn thành luận văn tốt nghiệp. Em xin chân thành cám ơn các thầy cô trong bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm – trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ đã dạy dỗ và truyền đạt cho em những kiến thức quý báu trong suốt thời gian thực hiện luận văn. Cám ơn tất cả các bạn cùng khóa và các bạn sinh viên trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên đã nhiệt tình giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn này. Tp. HCM,15/08/2010 HỒ THỊ NGỌC ANH ii TÓM TẮT ĐỒ ÁN Hiện nay, xu hướng thế giới đang quan tâm nghiên cứu để khai thác các chất màu có nguồn gốc tự nhiên từ rau, hoa quả, củ, lá… để dùng trong công nghệ thực phẩm, vì những chất màu tự nhiên thường không độc, an toàn cho người sử dụng. Trong bài luận văn này, chúng tôi tiến hành nghiên cứu quá trình thu nhận chất màu chlorophyll và anthocyanin từ nguyên liệu là chồi dứa và hoa hồng. - Với chồi dứa, là phế phụ liệu không được dùng đến của nguyên liệu trái dứa, nên có thể tận thu nguồn phế phụ liệu này làm nguyên liệu chiết tách chất màu chlorophyll. Với điều kiện ly trích chlorophyll là: 10g chồi dứa cần 0,4g NaOH pha trong 50ml nước đun cách thủy ở 90oC trong 90 phút cho hàm hượng chlorophyll thu được là cao nhất. Chế phẩm có thể bổ sung thêm CuSO4 0,1 % (với 0,2 ml cho10g chồi dứa) để giữ màu xanh của sản phẩm. Chế phẩm Chlorophyll thu được khá bền nhiệt ở nhiệt độ, tan tốt trong nước. Hiệu suất thu nhận chế phẩm chlorophyll đạt 13,17% so với nguyên liệu tươi - Với hoa hồng, có thể dùng hoa hồng tươi ở các vườn hoa hoặc hoa đã trở thành phế liệu ở các chợ hoa làm nguyên liệu chiết tách chất màu anthocyanin. Dung môi thích hợp chất cho quá trình chiết xuất anthocyanin: C2H5OH : HCl 1% với tỉ lệ thể tích tương ứng 35 : 15. Chế phẩm anthocyanin thu được hiệu quả tốt nhất với diều kiện tách chiết ở 60oC trong 90 phút. - Chế phẩm màu thu được đã được ứng dụng trong nhuộm màu một số thực phẩm như: rau câu, kẹo dẻo, cho màu đẹp. Kết quả nhận được là đáng khả quan trong việc sử dụng nhuộm màu thực phẩm. Hơn nữa việc sử dụng màu tự nhiên là nhu cầu cấp thiết trong việc nhuộm màu thực phẩm hiện nay. - Với nguồn nguyên liệu dồi dào, chi phí thu mua nguyên liệu không quá cao là điều kiện thuận lợi để thu nhận chất màu, hạ giá thành sản phẩm. Mặt khác sản phẩm chất màu chúng tôi thu được đáp ứng các yêu cầu vệ sinh an toàn thực phẩm, có màu sắc tự nhiên, điều này chứng tỏ việc ứng dụng các chất màu tự nhiên trên được trong việc nhuộm màu thực phẩm là hết sức khả quan. iii MỤC LỤC Đề mục Trang Trang bìa .............................................................................................................................................. i Nhiệm vụ đồ án Lời cám ơn .......................................................................................................................................... ii Tóm tắt ...............................................................................................................................................iii Mục lục .............................................................................................................................................. iv Danh sách hình ................................................................................................................................... v Danh sách bảng biểu .......................................................................................................................... vi Danh sách biểu đồ, đồ thị .................................................................................................................vii GIỚI THIỆU.............................................................................................. 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ..................................................................... 3 1.1. TỔNG QUAN VỀ CHẤT MÀU 1.1.1. Ý nghĩa của chất màu thực phẩm trong sản xuất ................................................................ 3 1.1.2. Phân loại chất màu .............................................................................................................. 3 1.1.3. Một số chất màu tự nhiên và tổng hợp dùng trong thực phẩm ........................................... 8 1.1.4. Cơ sở lý thuyết cơ bản về màu sắc ..................................................................................... 9 1.1.5. Danh pháp các chất màu ................................................................................................... 10 1.1.6. Sắc tố thực vật .................................................................................................................. 12 1.1.7. Vài công dụng sắc tố thực vật trong các lĩnh vực ............................................................ 14 1.2. TỔNG QUAN VỀ DỨA (THƠM) VÀ CHẤT MÀU CHLOROPHYLL iv 1.2.1. Dứa (thơm) ....................................................................................................................... 16 1.2.2. Chất màu Chlorophyll ..................................................................................................... 16 1.2.2.1. Giới thiệu ....................................................................................................................... 17 1.2.2.2. Thành phần hóa học của lục lạp .................................................................................... 17 1.2.2.3. Cấu trúc hóa học của Chlorophyll ................................................................................. 18 1.2.2.4. Tính chất vật lý của Chlorophyll ................................................................................... 19 1.2.2.5. Tính chất hóa học của Chlorophyll ............................................................................... 20 a. Tác dụng với acid .......................................................................................................... 20 b. Tác dụng với base .......................................................................................................... 20 c. Tác dụng với kim loại .................................................................................................... 21 d. Quá trình oxy hóa chlorophyll ....................................................................................... 21 1.2.2.6. Tính chất quang hóa của chlorophyll ........................................................................... 21 1.2.2.7. Vai trò của chlorophyll ................................................................................................ 24 1.3. TỔNG QUAN VỀ HOA HỒNG VÀ CHẤT MÀU ANTHOCYANIN 1.3.1. Hoa hồng .......................................................................................................................... 25 1.3.2. Chất màu Anthocyanin ..................................................................................................... 26 1.3.2.1. Tình hình sử dụng ...................................................................................................... 26 1.3.2.2. Cấu trúc Anthocyanin ................................................................................................ 27 1.3.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền của Anthocyanin .................................................. 28 a. Cấu trúc hóa học của anthocyanin ................................................................................. 28 b. pH .................................................................................................................................. 28 c. Nhiệt độ ......................................................................................................................... 29 d. Oxyae, hydrogenperoxide và acid ascorbic ................................................................... 29 iv e. Ánh sáng ........................................................................................................................ 29 f. Enzyme .......................................................................................................................... 29 g. Kim loại ......................................................................................................................... 30 h. Sự ngưng tụ ................................................................................................................... 30 1.3.2.4. Vai trò của anthocyanin ............................................................................................. 30 a. Đối với thực vật ............................................................................................................. 30 b. Đối với con người .......................................................................................................... 31 CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........... 33 2.1. VẬT LIỆU 2.1.1. Nguyên liệu để thu nhận Chlorophyll .............................................................................. 33 2.1.2. Nguyên liệu để thu nhận Anthocyanin. ............................................................................ 33 2.2. PHƯƠNG PHÁP 2.2.1. PHƯƠNG PHÁP TÁCH CHIẾT CHLOROPHYLL TỪ CHỒI DỨA 2.2.1.1. Xác định phổ hấp thu ánh sáng của chlorophyll ........................................................ 33 2.2.1.2. Xác định hàm lượng chlorophyll trong nguyên liệu .................................................. 34 2.2.1.3. Phương pháp chiết tách chlorophyll từ nguyên liệu................................................... 34 2.2.2. THU NHẬN CHẾ PHẨM CHLOROPHYLL TỪ CHỒI DỨA 2.2.2.1. Khảo sát lượng NaOH tối ưu cho quá trình tách chiết chlorophyll ......................... 35 2.2.2.2. Khảo sát thời gian tối ưu cho quá trình tách chiết chlorophyll ................................ 35 2.2.2.3. Khảo sát tỉ lệ thể tích nước với nguyên liệu tối ưu cho quá trình tách chiết chlorophyll ............................................................................................................... 35 2.2.2.4. Thu nhận chế phẩm chlorophyll từ nguyên liệu......................................................... 36 2.2.1.5. Xác định hiệu suất thu chế phẩm chlorophyll so với lượng nguyên liệu tươi ........... 36 iv 2.2.2.6. Xác định một số chỉ tiêu của chế phẩm chlorophyll .................................................. 36 a. Xác định độ ẩm chế phẩm chlorophyll......................................................................... 36 b. Xác định hàm lượng chlorophyll trong chế phẩm. ...................................................... 37 c. Xác định hiệu suất thu nhận chlorophyll trong chế phẩm so với hàm lượng chlorophyll trong nguyên liệu. .................................................................................... 37 d. Xác định độ bền nhiệt của chế phẩm chlorophyll. ...................................................... 38 2.2.2.7. Khảo sát sự thay thế Cu vào nhân Mg của chlorophyll ............................................. 38 2.2.3. THU NHẬN CHẾ PHẨM ANTHOCYANIN TỪ HOA HỒNG 2.2.3.1. Xác định hệ dung môi thích hợp để chiết xuất Anthocyanin ..................................... 39 2.2.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian đến khả năng chiết xuất anthocyanin của dung môi ........................................................................................ 40 2.2.3.3. Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi/nguyên liệu đến cường độ màu chiết xuất ................................................................................................................... 41 2.2.3.4. Xác định hàm lượng anthocyanin .............................................................................. 41 2.2.3.5. Khảo sát sự ảnh hưởng của pH đến dịch chiết xuất ................................................... 42 2.2.3.6. Khảo sát sự biến đổi màu theo thời gian ở các nhiệt độ khác nhau của dịch màu thô.............................................................................................................. 42 2.2.3.7. Phương pháp tạo dạng bột màu .................................................................................. 42 2.2.4. Ứng dụng nhuộm màu một số sản phẩm....................................................................... 42 2.2.4.1. Nhuộm màu sản phẩm rau cau ................................................................................... 43 2.2.4.2. Nhuộm màu sản phẩm kẹo dẻo .................................................................................. 44 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ........................................................ 45 3.1. THU NHẬN CHLOROPHYLL iv 3.1.1. Khảo sát phổ hấp thu ánh sáng của chlorophyll ............................................................... 45 3.1.2. Xác định hàm lượng chlorophyll trong nguyên liệu ......................................................... 46 3.1.3. Khảo sát lượng NaOH phù hợp cho quá trình tách chiết chlorophyll .............................. 46 3.1.4. Khảo sát thời gian chiết đến quá trình tách chiết chlorophyll .......................................... 48 3.1.5. Khảo sát tỉ lệ thể tích nước với trọng lượng nguyên liệu cho quá trình tách chiết chlorophyll ....................................................................................................................... 49 3.1.6. Hiệu suất thu nhận chế phẩm chlorophyll từ nguyên liệu tươi ......................................... 50 3.1.7. Một số chỉ tiêu của chế phẩm bột chlorophyll ................................................................. 51 3.1.8. Khảo sát sự thay thế Cu vào nhân Mg của chlorophyll .................................................... 51 3.1.9. Khảo sát độ bền màu theo nhiệt độ của chế phẩm chlorophyll có nhân Cu .................... 53 3.1.10. Quy trình thu nhận chế phẩm bột chlorophyll ................................................................ 55 3.1.11. Thu nhận chế phẩm bột Chlorophyll .............................................................................. 56 a. Chế phẩm cao chlorophyll ............................................................................................... 56 b. Chế phẩm bột chlorophyll (không nhân Cu) .................................................................... 56 c. Chế phẩm bột chlorophyll nhân Cu .................................................................................. 56 3.1.12. Sản phẩm rau cau và kẹo dẻo được nhuộm từ chế phẩm chlorophyll nhân đồng .......... 57 3.2. THU NHẬN ANTHOCYANIN 3.2.1. Xác định hệ dung môi thích hợp để chiết xuất chất màu Anthocyanin ........................... 58 3.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian đến khả năng chiết xuất anthocyanin của dung môi .................................................................................................................... 59 3.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi/nguyên liệu đến cường độ màu chiết xuất ........ 61 3.2.4. Khảo sát sự ảnh hưởng của pH đến dịch chiết xuất.......................................................... 62 3.2.5. Khảo sát sự biến đổi màu theo thời gian ở các nhiệt độ khác nhau của dịch màu thô ..... 65 3.2.6. Xác định hàm lượng Anthocyanin trong dịch trích thô .................................................... 66 iv 3.2.7. Quy trình thu nhận chế phẩm bột từ dịch trích hoa hồng ................................................. 69 3.2.8. Thu nhận chế phẩm bột Anthocyanin ............................................................................... 70 3.2.7. Sản phẩm rau cau và kẹo dẻo được nhuộm từ chế phẩm bột hoa hồng............................ 70 CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................ 72 4.1. Kết luận .................................................................................................................................... 72 4.2. Đề nghị ...................................................................................................................................... 73 Tài liệu tham khảo ...............................................................................................................................I iv DANH SÁCH HÌNH Hình 1.1: Cấu trúc của chlorophyll a và b Hình 1.2: Cấu trúc của chlorophyll c Hình 1.3: Cấu trúc của chlorophyll d Hình 1.4: Phổ hấp thu của chlorophyll a và b Hình 1.5: Cấu trúc của Anthocyanin Hình 3.1: Cao chlorophyll Hình 3.2: Chế phẩm bột từ dịch chiết chlorophyll (không nhân đồng) Hình 3.3: Chế phẩm bột từ dịch chiết chlorophyll nhân đồng Hình 3.4: Sản phẩm rau cau được nhuộm màu bằng chế phẩm bột màu Chlorophyll Hình 3.5: Sản phẩm kẹo dẻo được nhuộm màu bằng chế phẩm bột màu Chlorophyll Hình 3.6: Dịch màu được chiết xuất từ 3 hệ dung môi Hình 3.7: Sự ảnh hưởng của pH đến dịch chiết xuất Hình 3.8: Chế phẩm bột từ dịch chiết hoa hồng Hình 3.9: Sản phẩm rau cau được nhuộm màu bằng chế phẩm bột màu Anthocyanin Hình 3.10: Sản phẩm kẹo dẻo được nhuộm màu bằng chế phẩm bột màu Anthocyanin v DANH SÁCH BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Màu sắc sắc tố hấp thụ và màu sắc cảm nhận được Báng 1.2: Tên hóa học biểu thị màu sắc Bảng 1.3: Các sắc tố tự nhiên hiện diện trong thực vật và tảo Bảng 1.4: Hàm lượng diệp lục trong lá của một số thực vật (% chất tươi) Bảng 3.1: Phổ hấp thu ánh sáng của dung dịch chlorophyll trích ly từ chồi Dứa ở các bước sóng khác nhau Bảng 3.2: Hàm lượng chlorophyll trong nguyên liệu Bảng 3.3: Ảnh hưởng của lượng NaOH đến giá trị OD của dung dịch chlorophyll tách chiết từ chồi Dứa Bảng 3.4: Ảnh hưởng của thời gian chiết đến giá trị OD của dung dịch chlorophyll tách chiết từ chồi dứa Bảng 3.5: Tỉ lệ thể tích nước / trọng lượng nguyên liệu ảnh hưởng đến giá trị OD của dung dịch chlorophyll tách chiết từ chồi dứa Bảng 3.6: Hiệu suất thu nhận chế phẩm chlorophyll từ nguyên liệu tươi Bảng 3.7: Độ ẩm, hàm lượng chlorophyll trong chế phẩm Bảng 3.8: Lượng CuSO4 0,1% thêm vào dịch chiết chlorophyll thích hợp Bảng 3.9: Độ bền nhiệt của chế phẩm chlorophyll trong thời gian 30 phút Bảng 3.10: Độ hấp thu của dịch chiết bằng các hệ dung môi khác nhau vi Bảng 3.11: Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian đến khả năng chiết xuất anthocyanin của dung môi Bảng 3.12: Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi/nguyên liệu đến cường độ màu chiết xuất Bảng 3.13: Ảnh hưởng của pH đến dịch chiết xuất Bảng 3.14: Sự biến đổi màu theo thời gian ở các nhiệt độ khác nhau của dịch màu thô Bảng 3.15: Nồng độ dung dịch chuẩn và giá trị OD tương ứng vi DANH SÁCH CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ Đồ thị 3.1: Phổ hấp thu ánh sáng của dung dịch chlorophyll trích ly từ chồi Dứa ở các bước sóng khác nhau Đồ thị 3.2: Ảnh hưởng của lượng NaOH đến giá trị OD của dung dịch chlorophyll tách chiết từ chồi Dứa Đồ thị 3.3: Ảnh hưởng của thời gian chiết đến giá trị OD của dung dịch chlorophyll tách chiết từ chồi dứa Đồ thị 3.4: Tỉ lệ thể tích nước / trọng lượng nguyên liệu ảnh hưởng đến giá trị OD của dung dịch chlorophyll tách chiết từ chồi Dứa Đồ thị 3.5: Đồ thị khảo sát sự thế nhân Cu vào nhân Mg của chlorophyll Biểu đồ 3.6: Biểu đồ khảo sát độ bền nhiệt của chế phẩm chlorophyll trong thời gian 30 phút Đồ thị 3.7: Đồ thị khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian đến khả năng chiết xuất anthocyanin của dung môi Đồ thị 3.8: Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi/nguyên liệu đến cường độ màu chiết xuất Đồ thị 3.9: Đồ thị khảo sát sự ảnh hưởng của pH đến dịch chiết xuất Đồ thị 3.10: Đồ thị khảo sát sự biến đổi màu theo thời gian ở các nhiệt độ khác nhau của dịch màu thô Đồ thị 3.11: Đồ thị biểu diễn sự tương ứng giữa nồng độ chất màu chuẩn CoSO4.7H2O và giá trị OD tương ứng với λ=515nm vii GVHD: ThS TRẦN QUỐC TUẤN GIỚI THIỆU Thay thế các chất màu tổng hợp bằng các chất màu có sẵn từ thực phẩm tự nhiên trong chế biến thực phẩm không những giúp chúng ta có được màu sắc hấp dẫn cho thực phẩm mà còn có thể làm tăng giá trị dinh dưỡng của thực phẩm. Sở dĩ có thể nói như vậy vì trong các chất màu thực phẩm, ngoài các thành phần chất màu riêng biệt cho từng loại màu sắc, chúng còn chứa các thành phần có hoạt tính sinh học khác như vitamin, axit hữu cơ, glycoside, các chất thơm và các nguyên tố vi lượng... Các chất màu tự nhiên phổ biến thường gặp như màu vàng cam của gấc, màu vàng của nghệ, màu tím của lá cẩm, màu nâu của cà phê, ca cao, màu xanh của lá dứa hay màu đen của lá gai… Về thực chất, chúng đều là những thành phần dễ trích ly, tạo được màu sắc và mùi thơm cho thực phẩm theo yêu cầu của người chế biến… Các chất màu vàng cam hoặc màu đỏ lấy từ quả gấc là các hợp chất carotenoid như βcarotene, lutein và lycopene… là những phân tử mà cơ thể chuyển thành vitamin A. Đây là chất kích thích mạnh mẽ tế bào miễn dịch, giúp bảo vệ cơ thể chống nhiễm khuẩn và ung thư; Lutein có thể làm giảm nguy cơ thoái hóa võng mạc, lycopene có thể giúp ngăn ngừa ung thư tuyến tiền liệt. Carotenoid còn làm giảm nguy cơ bệnh tim mạch, giảm nồng độ Cholesterol máu và tác hại của ánh nắng mặt trời trên da… Màu vàng của nghệ là chất màu thiên nhiên được dược điển công nhận với mã số E.100 để nhuộm màu dược phẩm thay thế chất màu tổng hợp như Tartrazine E.102. Nghệ có tác dụng chống viêm loét dạ dày, thông mật, kích thích tế bào gan và co bóp túi mật, làm giảm hàm lượng Cholesterol trong máu. Nghệ còn có vai trò trong việc làm giảm tỉ lệ ung thư vú, tuyến tiền liệt, phổi và ruột kết nhờ đặc tính chống oxy hóa của Curcumin trong nghệ. Bên cạnh màu cam hấp dẫn của gấc, màu vàng tươi của nghệ, các chất có màu tím có thể lấy từ củ dền, lá cẩm… để làm bánh hoặc nấu xôi. Lá cẩm có vị ngọt nhạt, màu thực phẩm đẹp và không độc, tính mát, có tác dụng giảm ho và cầm máu. Các chất màu tím Anthocyanin (E163) có được từ các nguyên liệu trên sẽ giữ màu tốt nhất ở pH 3,5-4. Ngoài ra còn nước lá dứa màu xanh vừa tạo màu, vừa tạo mùi thơm cho thực phẩm chế biến. Sử dụng những chất màu thiên nhiên không độc, đáp ứng tiêu chuẩn y tế trong việc nhuộm màu thực phẩm đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng. Vì vậy SVTH: HỒ THỊ NGỌC ANH 1 Giới thiệu GVHD: ThS TRẦN QUỐC TUẤN lựa chọn nguyên liệu thực phẩm để lấy màu tự nhiên cho điều kiện chế biến gia đình vừa đảm bảo được an toàn thực phẩm mà còn giúp tăng cường sức khỏe. Trong bài luận văn tốt nghiệp này, chúng tôi trích ly hợp chất màu chlorophyll từ chồi dứa (chồi thơm) và chất màu Anthocyanin từ hoa hồng. Có thể nói, hai nguyên liệu này chiếm sản lượng rất lớn và là phế phụ liệu không được dùng đến. Lựa chọn nguyên liệu theo hướng này nhằm giảm chi phí sản xuất, hạ giá thành sản phẩm và tận thu các phế phụ liệu thực vật có ích. Mục đích nghiên cứu của bài luận văn này là: - Khảo sát các điều kiện tối ưu để tiến hành thu nhận hợp chất màu Chlorophyll từ chồi dứa. - Khảo sát các điều kiện tối ưu để tiến hành thu nhận hợp chất màu Anthocyanin từ hoa hồng. - Ứng dụng các chất màu thu được trong công nghệ thực phẩm như: nhuộm rau cau, thạch dừa, siro, bánh, mứt, kẹo dẻo, kem và các sản phẩm công nghiệp khác. Trong giới hạn thời gian thực hiện đồ án tôi chỉ ứng dụng nhuộm hai sản phẩm thực phẩm là Rau Cau và Kẹo Dẻo. SVTH: HỒ THỊ NGỌC ANH 2 Giới thiệu GVHD: ThS TRẦN QUỐC TUẤN CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1. TỔNG QUAN VỀ CHẤT MÀU 1.1.1. Ý nghĩa của chất màu thực phẩm trong sản xuất Chất lượng của các sản phẩm thực phẩm không những bao hàm giá trị dinh dưỡng mà còn bao hàm cả giá trị cảm quan của chúng nữa. Màu sắc là một chỉ số quan trọng về giá trị cảm quan. Màu sắc của sản phẩm không chỉ có giá trị về mặt hình thức mà còn có tác dụng sinh lý rõ rệt. Màu sắc thích hợp sẽ làm cho cơ thể đồng hóa thực phẩm đó dễ dàng hơn. Màu sắc bên ngoài còn là một yếu tố ảnh hưởng đến việc đánh giá chất lượng thực phẩm của người tiêu dùng, có thể kể đến những ảnh hưởng đó như sau: • Về cảm quan: việc lựa chọn và đánh giá chất lượng thực phẩm sẽ vô cùng khó khăn nếu không có màu sắc. • Màu sắc giúp cho thực phẩm trở nên hấp dẫn hơn. • Màu sắc của thực phẩm có thể kích thích, giúp ngon miệng. Theo kinh nghiệm, người ta có thể dựa vào màu sắc để đoán biết chất lượng thực phẩm. Mặc dù màu chỉ được dùng một lượng rất nhỏ, nhưng nó lại có vai trò quan trọng cho việc đánh giá chất lượng thực phẩm của khách hàng. Chính vì vậy, phẩm màu được xem là một thành phần thực phẩm then chốt. Vì vậy, trong kỹ thuật sản xuất thực phẩm người ta không những chỉ bảo vệ màu sắc tự nhiên mà còn thêm chất màu mới. Tạo ra những màu sắc thích hợp với tính chất và trạng thái của sản phẩm. [6] 1.1.2. Phân loại chất màu: [6] Dựa vào quá trình hình thành có thể chia chất màu thành 3 loại: • Các chất màu tự nhiên • Các chất màu hình thành trong quá trình gia công kỹ thuật • Các chất màu kỹ thuật SVTH: HỒ THỊ NGỌC ANH 3 Chương 1: Tổng quan GVHD: ThS TRẦN QUỐC TUẤN Chất màu tự nhiên: thường gặp chủ yếu ở trong các nguyên liệu thực vật, có thể chia làm 3 nhóm chính: • Chlorophyll: làm hoa quả có màu xanh lá cây • Các Carotenoid: làm hoa quả có và rau có màu da cam, màu vàng và đôi khi có màu đỏ • Các chất màu Flavonoid (anthocyanin) có trong không bào, xanh lam và đỏ. Rau quả chứa nhiều sắc tố khác nhau nên có nhiều màu sắc khác nhau, do đó mà từng loại thực phẩm có màu tự nhiên đặc trưng riêng biệt do sắc tố gây ra. Chlorophyll làm cho rau quả có màu xanh lá cây. Trong thực vật, chlorophyll chiếm 1% chất khô và còn kèm theo các chất màu khác. Trong quả xanh có 90-200 mg% Chlorophyll. Anthocyanin là nhóm sắc tố làm cho rau quả có nhiều màu khác, từ đỏ đến tím. Về bản chất hóa học, Anthocyanin là glucoside khi bị thủy phân cho đường và Anthocyanin. Anthocyanin hòa tan dễ dàng trong nước. Khi đun nóng lâu nó bị phá hủy và mất màu khi tác dụng với kim loại, Anthocyanin có thể bị đổi màu. Anthocyanin có tính sát trùng, vì thế để chế biến từ các nguyên liệu có màu mạnh từ đỏ đến tím (trừ xanh) có thể rút ngắn thời gian thanh trùng. Carotenoid làm cho quả có nhiều màu khác nhau từ vàng đến đỏ. Phổ biến nhất là Carotene, Licopene và Xanthophyll. Carotene có màu da cam, có nhiều trong cà rốt (6-14 mg%), trong gấc (500 mg%). Licopen có màu đỏ đặc biệt là ở cà chua và một số quả khác. Xanthophyll có màu vàng. Tỷ lệ giữa các Carotenoid trong quả tùy thuộc loài nguyên liệu và điều kiện khí hậu nuôi trồng. Carotene có 8 đồng phân α, β, γ và Licopene là một đồng phân. Carotenoid không tan trong nước nhưng tan nhiều trong chất béo, dễ bị oxy hóa, bền với kiềm nhưng không bền với acid. Trong cơ thể con người, Carotene biến thành vitamin A nên Carotene được gọi là tiền vitamin A. Tất cả các sắc tố này là những hợp chất hóa học phức tạp và được tạo nên trong quá trình sống thích ứng của các loài thực vật. Mức độ bền của chúng rất khác nhau và trong quá trình bảo quản, chế biến nhiệt và các gia công khác sẽ bị biến đổi đi theo những cách khác nhau. Vì vậy, nguyên nhân của các thực phẩm lúc ở dạng tươi có màu sắc đẹp, sau khi chế biến màu SVTH: HỒ THỊ NGỌC ANH 4 Chương 1: Tổng quan GVHD: ThS TRẦN QUỐC TUẤN sắc thường bị kém đi một phần hoặc có khi mất hẳn. Điều đó làm cho giá trị mặt hàng và giá trị sử dụng giảm đi và cuối cùng là giảm giá trị sinh lý bởi vì vẻ đẹp hấp dẫn bên ngoài của thức ăn đã bị kém sút và tiêu hóa sẽ khó khăn hơn do màu sắc không đẹp ảnh hưởng đến hệ thần kinh ức chế khả năng tiết dịch vị. Trong công nghiệp thực phẩm đang tiến hành nhiều công trình lớn để tìm ra các biện pháp giữ cho các sản phẩm có màu sắc đẹp. Điều này có thể đạt được theo những cách sau đây: • Xây dựng một quy trình gia công nguyên liệu bán thành phẩm để bảo toàn được tối đa các chất màu có sẵn trong nguyên liệu. • Tách ra, cô đặc và bảo quản các chất màu từ chính nguyên liệu thực vật đó hoặc từ các nguyên liệu khác giàu màu sắc ấy. Sau đó từ các chất màu tự nhiên đã cô đặc này có thể nhuộm màu cho chính nguyên liệu đó mà từ đó chúng ta thu lượm được các chất màu hoặc do những dạng nguyên liệu hoàn toàn khác. • Tổng hợp nhân tạo các chất màu giống như các màu tự nhiên của sản phẩm thực phẩm rồi dùng chúng để nhuộm màu cho các sản phẩm khác mà ở dạng tự nhiên không đủ mạnh hoặc bị mất màu ban đầu do quá trình chế biến. • Dùng các biện pháp kỹ thuật thích hợp để điều chỉnh các phản ứng theo chiều tạo ra những chất màu mới từ những hợp phần có trong nguyên liệu. • Đối với mỗi nhóm chất màu, yêu cầu phải có những biện pháp khác nhau để bảo vệ màu tự nhiên của sản phẩm. Chẳng hạn như màu xanh của Chlorophyll trong thực vật trong quá trình đun trong môi trường acid sẽ chuyển thành một hợp chất hóa học mới -feofitin- có màu sẫm oliu. Do vậy, trong sản xuất thực phẩm, đặc biệt trong sản xuất đồ hộp rau, người ta thường dùng những biện pháp sau đây để bảo vệ màu xanh diệp lục: - Gia nhiệt rau xanh trong nước cứng, carbonat kiềm thổ sẽ trung hòa một phần acid của dịch bào. - Gia nhiệt nhanh trong một lượng nước sôi lớn (3-4 lít/1kg) để giảm hàm lượng acid, acid lúc này sẽ bay đi cùng với hơi nước. - Hay theo một nguyên tắc khác mà trong đó rau vẫn giữ được màu xanh có thể bằng hai cách: cần phải áp dụng các biện pháp để có thể bảo vệ thật tốt lượng Chlorophyll có trong đó, SVTH: HỒ THỊ NGỌC ANH 5 Chương 1: Tổng quan GVHD: ThS TRẦN QUỐC TUẤN hoặc nếu không làm được như vậy thì phải bổ sung màu từ bên ngoài vào sao cho không khác gì so với màu xanh tự nhiên về cả màu sắc lẫn cường độ màu. Trong công nghiệp từ lâu đã tiến hành các nghiên cứu theo cả hai hướng đó (một trong các phương pháp được áp dụng rộng rãi để bảo vệ màu sắc tự nhiên) thực chất của phương pháp là dẫn đến việc nâng cao pH của môi trường, tức là làm giảm lượng acid tự do, như vậy là ngăn cản khả năng oxy hóa của Chlorophyll. Còn một số nghiên cứu khác cũng tiến hành theo chiều hướng đó bằng cách cho thêm vào trong hộp một ít Dinatriglutamat là chất đệm kiềm, hoặc cho thêm vào nước chần Ca(OH)2 và Canxiglutamat nâng cao pH lên đến 8.4 ÷ 8.8. Tất cả các phương pháp tương tự dựa trên cơ sở làm giảm hàm lượng acid và loại trừ tác dụng có hại của phản ứng aicd với Chlorophyll. Tuy nhiên, phương pháp trên sẽ làm cho vitamin trong sản phẩm bị phá hoại và làm giảm giá trị thực phẩm của sản phẩm vì vitamin C chỉ được bảo vệ tốt hơn trong môi trường acid và nó là một chỉ số quan trọng trong thực phẩm. Phương hướng khác là thay thế Chlorophyll sẵn có bị mất đi bằng các chất màu lấy từ ngoài vào. (Một trong các phương pháp cổ điển là sử dụng CuSO4 trong quá trình chần rau quả xanh dựa trên sự tạo thành muối đồng cũng có màu xanh). Sự khó khăn trong việc bảo vệ màu tự nhiên của sự chế biến sản phẩm thực phẩm và khả năng hạn chế trong việc sử dụng các phẩm màu tổng hợp, làm cho các nhà chuyên môn phải tìm ra các biện pháp điều chế được các chất màu cô đặc từ các nguyên liệu thực vật và để sử dụng chúng nhuộm màu ngay cho sản phẩm đó hoặc các sản phẩm khác. Một ưu việt lớn cho việc sử dụng các chất màu này là chúng không độc đối với cơ thể, điều này thường không đòi hỏi phải chứng minh, bởi vì như đã biết các chất màu này thu được từ các nguyên liệu thực vật. Tuy nhiên, điều đó không hoàn toàn đúng. Vấn đề không là các chất màu này thu được từ nguyên liệu nào đó và cấu tạo hóa học của nó ra sao, mà còn chính các chất màu được trích ra từ nguyên liệu ban đầu, qua các quá trình nào đó và có tồn tại các vết của các hỗn hợp nào đó có gây hại cho con người trong chất màu thực phẩm hay không. Mặc dù có những vấn đề quan trọng như thế, nhưng nói chung các chất màu thực vật tự nhiên thường ít độc hơn các chất màu tổng hợp, và việc sử dụng chúng trong các đồ hộp rau quả, thực phẩm đặc là hoàn toàn thích hợp. Chất màu nhân tạo hay tổng hợp Ngoài các chất màu có nguồn gốc thực vật, người ta còn dung một số chất màu được tổng hợp từ nguồn gốc hữu cơ trong thực phẩm. Tuy nhiên, các chất màu tổng hợp hóa học vẫn còn SVTH: HỒ THỊ NGỌC ANH 6 Chương 1: Tổng quan GVHD: ThS TRẦN QUỐC TUẤN bị hạn chế trong việc sử dụng trong công nghiệp thực phẩm vì chưa biết hết được các tác dụng phức tạp của nó đối với cơ thể. Khi chờ giải quyết vấn đề này thì phải ưu tiên dùng các chất màu có thành phần của các nguyên liệu thực vật, tuy nhiên chính các chất này lại ít bền trong quá trình sản xuất và bảo quản. Do đó về lâu dài trong công nghiệp cần phải tìm các chất không độc và ít tác hại càng nhiều càng tốt. Tạm thời khi chờ giải quyết các vấn đề kỹ thuật này một cách dứt khoát, việc sử dụng chất màu tổng hợp chỉ trong giới hạn cho phép mà thôi. Và theo quy định thì chất màu chứa trong thành phẩm không quá 0.03%. [4] Trong công nghiệp thực phẩm Liên Xô cũ thì các chất màu nhân tạo được sử dụng trong phạm vi tương đối hẹp, thường chỉ thấy sử dụng trong sản xuất bánh kẹo và sản xuất các thứ nước uống không có rượu. Và ở đây việc nhuộm màu các sản phẩm thực phẩm, các chất gia vị và đồ uống theo các điều luật ban hành ngày 8/3/1950 và hiện đang còn hiệu lực, cho phép nhuộm màu các sản phẩm sau đây của công nghệ thực phẩm: Các sản phẩm bánh kẹo, trong số đó như mứt khô kẹo mềm, có thể nhuộm bằng chất màu tự nhiên - đỏ son, vàng nghệ, màu chàm và saflo hay là Araman. Đồ uống khô và chè ngọt khô nhuộm bằng Carmin saflo hay là Araman. Araman (chất màu đỏ) là một muối natri của acid azo-β-naftodisulfo Indigocarmin (chất màu xanh lá cây) là muối natri của acid Indigodisulfo. Tactrazin (nafto vàng) là muối sulfonatri của acid Dinitro-naftosulfo. Ngoài ra còn có Carotene màu vàng Carotene màu vàng, Annatto (olean), Chlorophyll và đường khan thường chiết từ màu xanh thực vật. Ở Mỹ, cơ quan bảo vệ sức khỏe cho phép sử dụng trong các ngành thực phẩm 15 chất màu hóa học nhân tạo mà nguốn gốc từ nhựa than đá và được coi như không có hại với sức khỏe con người, cũng như đủ bền khi sử dụng chúng. Trong 15 chất màu nhân tạo đó được chia làm 2 nhóm: - Các chất hòa tan trong nước có 13 loại màu. - Các chất hòa tan trong chất béo (dầu thực vật và dầu béo khác) gồm hai loại màu. Ở nước ta, đối với nghề làm đồ hộp như rau đậu đóng hộp, sau khi nấu chín thì rau đậu mất màu xanh tươi đẹp nên người ta phải dùng màu mà tẩm cho màu xanh trở lại. Thường họ dùng phèn xanh (sulfat de cuivre). Theo quy định cứ 1kg rau hay đậu không nên dùng quá 100mg phèn xanh. SVTH: HỒ THỊ NGỌC ANH 7 Chương 1: Tổng quan