Đề tài Biến đổi của chất màu qua các điều kiện xử lý

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỐ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM @&? BÁO CÁO HÓA HỌC THỰC PHẨM BIẾN ĐỔI CỦA CHẤT MÀU QUA CÁC ĐIỀU KIỆN XỬ LÝ GVHD: ThS Tôn Nữ Minh Nguyệt SVTH: HC07TP TPHCM, 06/2010 MỤC LỤC CÁC PHẢN ỨNG LÀM THAY ĐỔI MÀU SẮC THỰC PHẨM TRONG CHẾ BIẾN Phản ứng caramen hoá đường Trang 2 II. Phản ứng tạo màu mới do phản ứng melanoidin Trang 4 III. Phản ứng oxy hoá các polyphenol Trang 10 V. Phản ứng Tyrosine melanin (hiện tượng thâm đen ở đầu, thịt tôm)Trang 11 CÁC SẮC TỐ TỰ NHIÊN I. Chlorophyll Trang 13 II. Carotenoid Trang 15 III. Các chất màu nhóm Flavonoid Trang 16 Màu sắc của thực phẩm không những có giá trị về hình thức và còn có tác dụng sinh lý rõ rệt, vì màu sắc thích hợp giúp cho cơ thể đồng hoá được dễ dàng. Vì vậy trong kỹ thuật sản xuất thực phẩm không những chỉ bảo vệ màu sắc tự nhiên, mà người ta còn tạo ra những chất màu mới thích hợp với tính chất và trạng thái sử dụng của thực phẩm. CÁC PHẢN ỨNG LÀM THAY ĐỔI MÀU SẮC THỰC PHẨM TRONG CHẾ BIẾN Các nguyên liệu đưa vào chế biến thực phẩm thường chứa một thành phần gồm nhiều chất khác nhau. Do đó, trong quá trình gia công nhiệt, chúng sẽ tương tác với nhau tạo thành những màu mới có ảnh hưởng tốt hoặc xấu tới thành phẩm. Các phản ứng tạo màu thường rất đa dạng và phức tạp. Chung quy lại đó là các phản ứng hoá học và những phản ứng có hay không có enzym xúc tác. Thường gồm các loại phản ứng: - Phản ứng dehydrat hoá các đường hay là phản ứng caramen hoá - Phản ứng giữa đường và acid amin (phản ứng melanoidin) - Phản ứng oxy hoá các polyphenol - Phản ứng giữa octoquinon và acid amin (phản ứng quinonamin) Phản ứng caramen hoá đường - Xaûy ra khi cacbonhydrate trong thöùc aên bò nung noùng, keát quaû taïo ra caùc saûn phaåm coù maøu töø nhaït ñeán ñaäm, ñoàng thôøi taïo ra nhöõng muøi vò môùi. PÖ Caramel ñoùng vai troø quan troïng trong coâng nghieäp cheá bieán thöïc phaåm, chaúng haïn nhö SX caffee hay tao ra caùc cheá phaåm caramel thöông maïi (taïo maøu, muøi cho thöùc aên). Thường gặp trong sản xuất bánh, kẹo, mứt… - Phaûn öùng khoâng caàn enzym. Ñieàu kieän phaûn öùng: + xaûy ra trong moâi tröôøng axit hoaëc bazô + to > 120o + 3 < pH< 9 - Phaûn öùng caramel xaûy ra theo 6 böôùc, laøm bieán ñoåi ñöôøng ñôn giaûn thaønh hôïp chaát maøu khaùc, phaù vôõ caùc phaân töû daøi thaønh caùc phaân töû ngaén hôn vaø saép xeáp chuùng laïi. Caùc böôùc goàm: + enol hoaù + dehydrat hoùa + taïo dicacboxylic + phaûn öùng hoài adol + phaûn öùng ngöng tuï adol + phaûn öùng goác -H2O -H2O -H2O C12H22O11 C12H20O10 C12H18O9 C36H50O25 ( caramelan ) ( caramelen ) -H2O -H2O C36H48O24 C96H102O51 ( C3H2O )x ( caramelin ) ( chaát maøu humin ) Phản ứng caramen xảy ra ở nhiệt độ nóng chảy của đường: glucose (146 – 150 C), fructose (95 – 1000C) saccarose ( 160-180oC), lactose (223- 2520C). Nhưng còn tuỳ nồng độ đường, pH, thời gian đun nóng, caramen hoá có thể xảy ra ở nhiệt độ thấp hơn, như saccarose có thể bắt đầu ở 1350C. - Do söï caramel hoaù fructose xaûy ra ôû nhieät ñoä thaáp nhaát neân toác ñoä ñoåi maøu cuûa fructose laø nhanh nhaát. Ñieàu naøy giaûi thích taïi sao caùc moùn nöôùng coù maät ong hoaëc xi-roâ fructose coù maøu saäm hôn caùc loaïi ñöôøng khaùc. Với saccharose: phản ứng caramen hoá xảy ra theo sơ đồ phản ứng: Tạo các anhydrit không màu: C12H22O11 – H2O ® C6H10O5 + C6H10O5 Saccharose glucozan levulozan Đến 185-1900C sẽ tạo thành izosaccharozan: Glucozan + levulozan ® izosaccharozan C6H10O5 + C6H10O5 ® C12H20O10 Khi nhiệt độ cao hơn sẽ mất đi 10% nước và tạo thành caramelan (C12H18O9 hoặc C24H36O18) có màu vàng: 2C12H20O10 – 2H2O ® (C12H18O9) hoặc C24H36O18 Izosaccharozan caramelan Khi mất đi 14% nước sẽ tạo thành caramelen: C12H20O10 + C24H36O18 – 3H2O ® C36H48O24.H2O Và khi mất đi 25% nước sẽ tạo thành caramelin có màu nâu đen, khi noùng quaù môùi trôû thaønh maøu ñen humin. Phaûn öùng caramel hoùa baét ñaàu ôû 120oC, taêng nhanh vaø taïo maøu ñen ôû 160 – 200oC, ôû 400oC thì chaùy thaønh than. Hầu như tất cả các sản phẩm caramen hoá đều có vị đắng. Phản ứng tạo màu mới do phản ứng melanoidin Khi chế biến mứt quả, thưòng thấy xuất hiện màu nâu nhạt. Sữa khi đun nóng quá lâu cũng thấy có màu hơi vàng. Thịt cá chiên hay nướng đều xuất hiện một lợp vỏ màu vàng nâu. Đó là phản ứng melanoidin. Đây là phản ứng giữa protein và glucid hay nói rõ hơn là phản ứng giữa đường khử và acid amin. Điều kiện để cho phản ứng xảy ra là phải có nhóm carbonyl và chất kia phải có nhóm amin. Phản ứng này gồm 3 giai đoạn: Giai đoạn 1: PÖ giöõa ñöôøng khöû (glucose) vaø acid amine => keát quaû: taïo ra caùc hôïp chaát Amadori. Caùc hôïp chaát Amadori coù theå bò ñoàng phaân hoaù trong 3 caáu truùc khaùc nhau. Moãåi caáu truùc laïi phaûn öùng khaùc nhau ôû caùc böôùc keá tieáp. Trong thöùc aên coù theå toàn taïi treân 5 loaïi ñöôøng vaø 20 loaïi acid amine khaùc nhau. Chæ trong böôùc ñaàu tieân, theo lí thuyeát ñaõ coù treân 100 saûn phaûm taïo thaønh - Ñöôøng coù khoái löôïng caøng lôùn thì phaûn öùng caøng chaäm. VD: pentose (vd : ribose) seõ phaûn öùng nhanh hôn hexose (glucose, fructose) vaø disaccharide (lactose) - Caùc acid amine coù 2 nhoùm – NH2 trôû leân (nhö lysine) thì phaûn öùng nhanh hôn vaø gaây ra nhöõng maøu saäm hôn. - Caùc acid amine coù nhoùm sulphur taïo ra muøi ñaëc tröng nhöng ít maøu. - Caùc röôïu cuûa ñöôøng hay polyol (sorbitol, xylitol) khoâng tham gia PÖ Maillard => caùc saûn phaåm baùnh keïo ñöôïc laøm ngoït baèng sorbitol thì khoâng hay hieám khi thay ñoåi maøu saéc trong suoát quaù trình cheá bieán. Giai đoạn 2: phuï thuoäc söï ñoàng phaân hoaù caùc hôïp chaát Amadori. _ Giai ñoaïn naøy xaûy ra söï khöû nöôùc cuûa 1 – amin – 1 – dezoxy – 2 – xetoza taïo thaønh caùc saûn phaåm phaân ly khaùc nhau. _ Tuyø vaøo ñieàu kieän moâi tröôøng, phaûn öùng coù theå dieãn ra baèng nhieàu con ñöôøng khaùc nhau: +Taïo neân caùc chaát muøi quan trong nhö furfural vaø hydroxymethyl furfural (HMF) +Taïo reducton 6C: R – C = C – R1 OH OH +Phaân huyû ñöôøng: => taïo andehit, axetone, diaxetyl. +Phaân huyû acid amine.: söï phaân huyû Strecker Giai đoạn 3 : Giai ñoaïn cuoái cuøng cuûa phaûn öùng goàm raát nhieàu caùc phaûn öùng phöùc taïp : _ Phaûn öùng ngöng tuï adol vôùi söï taïo thaønh polyme maøu naâu khoâng chöùa nitô. O O O CH3 - C + HCH2 - C CH3 - CH - CH2 - C H H H OH andehit axetic andehit axetic aldol _ Phaûn öùng truøng hôïp hoaù aldehitamin vôùi söï taïo thaønh caùc hôïp chaát nitô dò voøng: Pirazine Pyridine _ Giai ñoaïn cuoái cuøng cuûa phaûn öùng Melanoidin seõ taïo neân ñaàu tieân laø caùc polyme khoâng no hoaø tan ñöôïc trong nöôùc , sau ñeán laø caùc polyme khoâng no vaø khoâng hoøa tan ñöôïc trong nöôùc, nhöng ñeàu coù maøu ñaäm vaø coù cuøng teân goïi chung laø melanoidin. Ñieàu kieän tieán haønh cuûa phaûn öùng taïo melanoidin a. Aûnh höôûng cuûa acid amin vaø ñöôøng Acid amin laø chaát xuùc taùc giai ñoaïn ñaàu cuûa phaûn öùng taïo thaønh melanoidin, moät phaàn axit amin tieâu toán cho phaûn öùng taïo thaønh aldehyde vaø giaûi phoùng NH3. NH3 töông taùc vôùi ñöôøng & taïo ra melanoidin. Caùc acid amin tham gia phaûn öùng khaùc nhau phuï thuoäc vaøo nhieät ñoä /pH/löôïng nöôùc. Khaû naêng phaûn öùng cuûa acid amin phuï thuoäc nhieàu vaøo ñoä daøi maïch C vò trí nhoùm amin so vôùi nhoùm cacboxyl(nhoùm amin caøng xa nhoùm cacboxyl thì phaûn öùng caøng maïnh). Cöôøng ñoä phaûn öùng phuï thuoäc vaøo tæ leä acid vaø ñöôøng (thöôøng laø 1:3) b. AÛnh höôûng cuûa nöôùc laø ñieàu kieän caàn thieát tieán haønh phaûn öùng: Ñeå phaûn öùng ñaït cöïc ñaïi thì xung quanh moãi phaàn töû Protein phaûi taïo neân lôùp ñôn phaân cuûa nöôùc noàng ñoä chaát taùc duïng caøng cao löôïng nöôùc caøng ít tì taïo thaønh melanoidin caøng maïnh . Ứng dụng phản ứng melanoidin: Trong coâng ngheä saûn xuaát baùnh mì: quaù trình naøy ñöôïc taïo ñieàu kieän ñeå phaûn öùng naøy phaùt trieån toái ña." bieän phaùp kó thuaät töông öùng trong quy trình saûn xuaát leân men ñeå taïo axitamin töï do,ñöôøng khöû ,ñieàu chænh nhieät ñoä trong giai ñoaïn nöôùng " taïo neân maøu saéc cuûa voû baùnh mì. Trong quaù trình nöôùng baùnh coù gaàn 70 chaát gaây höông vò ñöôïc taïo thaønh ( röôïu, axit, este, andehyt, cetone, furfurol) gaây höông vò thôm ngon ñaëc tröng cho baùnh mì. Ñaëc bieät ôû lôùp voû ñaõ xaûy ra phaûn öùng Maillard taïo melanoidin, caùc chaát maøu vaø caùc chaát thôm. Caùc chaát gaây muøi thôm töø lôùp voû khueách taùn 1 phaàn vaøo ruoät baùnh vaø 1 phaàn thoaùt ra moâi tröôøng. Cöôøng ñoä maøu cuûa voû baùnh phuï thuoäc vaøo : haøm löôïng axit amin vaø ñöôøng khöû trong boät nhaøo, nhieät ñoä nöôùng. Voû baùnh maøu nhaït thì chöa hình thaønh ñuû caùc chaát gaây höông. Nhö vaäy, söï hình thaønh maøu saéc voû baùnh vaø söï taïo thaønh caùc chaát thôm coù lieân quan vôùi nhau. Baùnh mì coù voû chaët vaø nhaün thì giöõ ñöôïc muøi laâu hôn. Trong saûn xuaát bia Trong saûn xuaát bia (vaø côvat) maøu saéc vaø höông vò cuûa bia phaàn lớùn do malt quyeát ñònh .Caùc bieän phaùp kó thuaät trong saûn xuaát malt ñeàu nhaèm ñieàu hoøa phaûn öùng melanoidin. Ñeå thu ñöôïc malt vaøng ngöôøi ta cho moïc naám trong thôøi gian ngaén ,laøm maát nöôùc nhanh ñeå thu ñöôïc axitamin vaø ít ñöôøng khoù khaên cho phaûn öùng cacbonylamin. Ñeå thu ñöôïc malt ñen thì thôøi gian saáy laâu hôn vaø nhieät ñoä saáy phaûi cao hôn . Do thuûy phaân gluxit vaø protein maø tích tuï nhöõng chaát coù khaû naêng taïo thaønh chaát thôm. Malt saáy ôû nhieät ñoä quaù thaáp seõ aûnh höôûng xaáu ñeán vò cuûa bia coøn neáu ôû nhieät ñoä quaù cao thì bia seõ coù muøi kheùt . _Khi saûn xuaát bia vaøng caàn phaûi kieåm tra söï taïo melanodin vaø haïn cheá thôøi gian ñun soâi dung dòch leân men . Trong saûn xuaát röôïu Ngöôøi ta kieàm haõm phaûn öùng taïo melanodin moät caùch trieät ñểä vì phaûn öùng seõ gaây toå thaát tinh boät vaø ñöôøng , ñoàng thôøi melanoidin taïo thaønh coù taùc duïng kieàm haõm hoaït ñoäng cuûa enzim . Ñeå khaéc phuïc phaûn öùng xaáu cuûa phaûn öùng naøy Zavroxki ñaõ ñeà ra bieän phaùp naáu nguyeân lieäu vôùi moät löôïng nöôùc lôùn vaø giaûm toån thaát ñöôøng vaø taêng hieäu suaát röôïu . Trong saûn xuaát ñöôøng Nấu đường:Trong quá trình nấu xảy ra hiện tượng thay đổi khả năng quay cực của đường khử, phản ứng tạo chất màu giữa đường khử với axit amin. Phản ứng tạo màu xảy ra nhiều khi nấu đường non các sản phẩm cuối vì nồng độ đường non cao, nhiệt độ một số vùng trong thiết bị cao. Phản ứng này tiếp tục xảy ra trong thiết bị kết tinh làm lạnh. Khi coâ ñaëc ñöôøng bò saãm maøu laø do phaûn öùng melanoidin. Khaû naêng söû duïng H2O2 ñeå xöû lyù dung dòch mía ñöôøng: Caùc soá lieäu trong phoøng thí nghieäm cho thaáy duøng H2O2 coù keát quaû toát hôn so vôùi phöông phaùp sulfit hoaù veà maët khöû maøu, khöû polyphenol, axit amin vaø tinh boät cho dung dòch mía ñöôøng aûnh höôûng ñeán caùc tính chaát khaùc nhö : ñoä tinh khieát haøm löôïng tro khi xöû lyù baèng H2O2 cuõng ñang ñöôïc thöû nghieäm. Nöôùc mía eùp laø dung dòch chöùa nhieàu thaønh phaàn goàm ñöôøng saccharose , ñöôøng khöû, caùc axit amin vaø caùc chaát maøu. Trong quaù trình cheá bieán, caùc saûn phaåm nhö melanoidin ,melanin vaø caramel ñöôïc hình thaønh laøm dung dòch mía eùp bieán maøu. Khöû caùc chaát maøu trong nöôùc mía eùp laø vaán ñeà khoù maø ngaønh saûn xuaát ñöôøng phaûi giaûi quyeát. Taïi Aán Ñoä, ngöôøi ta thöôøng söû duïng SO2 ñeå laøm trong vaø taåy nöôùc mía eùp ñeå sx ñöôøng traéng. Maët haïn cheá cuûa quaù trình sulfit hoaù laø ñöa theâm SO2 vaøo ñöôøng. Vì H2O2 coù 1 vaøi öu ñieåm hôn SO2 nhö chi phí thaáp saün coù khoâng ñoäc haïi vaø laø chaát taåy saïch neân noù ñaõ ñöôïc ngöôøi ta thöû duøng laøm chaát taåy maøu cho nöôùc mía eùp. H2O2 khoâng nhöõng khöû ñöôïc maøu cuûa nöôùc mía eùp maø coøn tieáp tuïc khöû caùc chaát coøn laïi coù khaû naêng taïo maøu trong suoát quaù trình sx. H2O2 oxi hoaù caùc chaát maøu thaønh loaïi khoâng coøn khaû naêng taïo ra maøu vaø chuùng seõ deã bò loaïi boû nhôø caùc chaát haáp thuï. Trong caùc thöû nghieäm ôû nöôùc ñöôøng mía coâ ñaëc ñöôïc sulfit hoaù xöû lyù theâm baèng nöôùc vôùi lieàu löôïng 20- 50 ppm ngöôøi ta thaáy maøu cuûa nöôùc ñöôøng mía coâ ñaëc coøn giaûm 3-5% nöõa. Xöû lyù nöôùc ñöôøng mía coâ ñaëc baèng H2O2 khoâng chæ laøm chaát maøu bò khöû maø laøm cho chaát löôïng noùi chung cuûa ñöôøng toát hôn vì ñaõ giaûm ñöôïc caû caùc polyphenol, axit amin vaø tinh boät. Phaûn öùng melanoidin coøn aûnh höôûng ñeán vieäc cheá bieán cuõng nhö baûo quaûn rau quaû vaø ñoà hoäp: Rau quaû laø saûn phaåm chòu nhieät keùm : Caùc loaïi ñöôøng trong rau quaû, do chòu taùc duïng cuûa nhieät ñoä cao ôû beà maët truyeàn nhieät cuûa thieát bò coâ ñaëc, neân bò caramel hoaù. treân 900 o C thì ñöôøng fructose baét ñaàu bò caramel hoùa, caùc phaûn öùng taïo ra melanoidin, polyme hoaù caùc hôïp chaát cao phaân töû xaûy ra maïnh . Coøn ôû nhieät ñoä cao hôn nöõa rau quaû coù theå bò chaùy. Hieän töôïng caramel hoaù taïo ra caùc saûn phaåm coù maøu ñen vaø vò ñaéng laøm saûn phaåm coù chaát löôïng keùm. Do vaäy, ñeå saáy rau quaû caàn duøng cheá ñoä saáy oân hoaø. Tuyø theo loaïi nguyeân lieäu, nhieät ñoä saáy khoâng quaù 80-900 oC. Hieän töôïng saãm maøu coøn do phaûn öùng giöõa protein ( nhoùm – NH2 ) vaø ñöôøng khöû ( nhoùm –CHO) taïo caùc melanoidin. Ñeå ngaên ngöøa quaù trình oxi hoaù trong quaù trình saáy, ngöôøi ta thöôøng söû duïng caùc chaát choáng oxi hoaù nhö : axit sunfurô, axit ascobic, axit xitric vaø caùc muoái natri cuûa axit sunfurô. Axit xitric coù taùc duïng kieàm haõm bieán maøu khoâng do men. Axit sunfurô vaø caùc muoái natri cuûa noù coù tính khöû maïnh, taùc duïng vôùi nhoùm hoaït ñoäng cuûa men oxi hoaù vaø laøm chaäm caùc phaûn öùng saãm maøu coù nguoàn goác men. Ngoaøi ra, chuùng coøn coù taùc duïng ngaên ngöøa söï taïo thaønh melanoidin. Do phaûn öùng giöõa ñöôøng nghòch ñaûo vaø axitamin hoaëc muoái amon maø taát caû siro vaø nöôùc quaû coâ ñaëc dieàu bò saãm maøu khi baûo quaûn nhaát laø ôû nhieät ñoä cao. III. Phản ứng oxy hoá các polyphenol Hợp chất polyphenol là những chất trong phân tử có chứa vòng benzen, trong đó có hai hoặc nhiều nhóm hydroxyl (-OH) Polyphenol + 1/2O2 ® Orthoquinon (enzym polyphenoloxydase) (1) Orthoquinon + glucose ® Polypenol + CO2 + H2O (2) n(orthoquinon) ® Flobaphen (màu nâu) (3) Trong thực tế, người ta đã tìm biện pháp ngăn ngừa hiện tượng thâm đen của rau quả như: + Tránh đụng giập gây tổn hại các mô, để enzym không có điều kiện tiếp xúc với cơ chất tạo màu + Ngâm trong nước có pha acid (acid chanh), để làm giảm độ pH của dung dịch, làm chậm phản ứng sẫm màu. + Dùng nước sôi hay hơi nước để tiêu diệt enzym oxy hoá (chần, thanh trùng) + Xử lý bằng sulfit hoá (SO2, H2SO2), vì SO2 tăng thì hoạt tính enzym oxy hoá giảm + Xử lý bằng NaHSO3 NaHSO3 + HOOC-CH2-CHOH-COOH ® NaOOC-CH2CHOH-COOH + H2O + SO2 + Xử lý bằng Na2S2O3 Na2S2O3 + H2O ® 2 NaHSO3 + Thêm các phụ gia có tính khử để chuyển hoá quinon thành phenol, do đó cũng làm chậm hoặc ngăn cản sự xẫm màu. Người ta hay dùng vitamin C cho vào các nước quả và các sản phẩm quả cắt lát cũng với mục đích đó. Khi liều lượng vitamin C cao (có thể cho từ 0,5 – 1% so với khối lượng sản phẩm) enzym polyphenoloxydase có thể bị vô hoạt hoàn toàn trước khi lượng vitamin này biến hết trong môi trường. IV. Phản ứng quinonamin Các octoquinon và acid amin cũng có thể phản ứng với nhau để sinh ra các sản phẩm có màu. Đây là phản ứng quinonamin hay phản ứng polyphenolamin. Phản ứng có 2 giai đoạn: - Nếu hợp chất nitơ tham gia vào phản ứng có chứa nhóm amin bậc hai (prolin), thì màu đỏ tạo thành sẽ đậm hơn, còn nếu hợp chất chứa nhóm amin bậc một, thì phức tạo thành có màu đỏ da cam nhạt hơn. - Trong chế biến thực phẩm nhiều sự oxy hoá khử sinh học tạo ra các sản phẩm có màu sắc đẹp, hương vị thơm ngon, làm cho mỗi sản phẩm có tính chất đặc trưng riêng và làm tăng giá trị cảm quan cho người tiêu dùng. - Trong sản xuất chè: người ta đã sử dụng enzym polyphenoloxydase của bản thân nguyên liệu chè để tạo ra chè xanh, đen, đỏ, vàng có hương vị và sắc nước khác nhau. Hôïp chaát phenol giöõ vai troø chuû yeáu trong quaù trình taïo maøu saéc, höông vò cuûa cheø ñaëc bieät laø cheø ñen. Tanin coù ñaëc tính deã bò oxi hoaù döôùi taùc duïng cuûa enzym vaø ñöôïc cung caáp oxi ñaày ñuû. Vì vaäy, cheø nguyeân lieäu chöùa caøng nhieàu tanin, ñaëc bieät laø tanin hoaø tan thì saûn phaåm cheø ñen coù chaát löôïng caøng cao. Flavanoid laø thaønh phaàn quan troïng cuûa tanin, trong ñoù Catechin vaø flavonol chieám tæ leä lôùn. Trong saûn xuaát cheø ñen, Catechin coù vò trí quan troïng trong vieäc taïo maøu saéc, muøi vò cho cheø thaønh phaåm. Coù 6 loaïi Catechin chieám khoaûng 20-30% toång löôïng chaát khoâ trong cheø töôi. Catechin laø hôïp chaát khoâng maøu, tan trong nöôùc, coù vò ñaéng, chaùt, khoâng chæ coù trong cheø maø coøn ñöôïc tìm thaáy trong röôïu vang ñoû, taùo, nho vaø chocolate. Enzym peroxidase, polyphenoloxidase ñoùng vai troø quan troïng nhaát vaø coù taùc duïng khaùc nhau trong quaù trình leân men cheø ñen. Caùc enzym naøy ñeàu hoaït ñoäng maïnh, ôû 45-700C thì hoaït ñoäng yeáu haún ñi vaø ôû nhieät ñoä cao hôn thì seõ bò voâ hoaït hoaøn toaøn. Trong cheá bieán cheø xanh, khoâng caàn taïo neân nhöõng bieán ñoåi sinh hoaù cho tanin neân enzym khoâng coù ích cho quaù trình cheá bieán. Vì vaäy , ngay töø ñaàu cuûa quaù trình cheá bieán cheø xanh ngöôøi ta phaûi duøng nhieät ñoä cao ñeå voâ hoaït enzym baèng caùch chaàn hoaëc sao. Các enzym polyphenoloxydase xúc tác sự oxy hoá các polyphenol (pirocatesin, pirogalon, hydroquinon) của lá trà tạo thành các octoquinon tương ứng. Và sau đó trong điều kiện xác định do con người tạo nêm các octoquinon có thể trùng hợp với nhau để tạo nên các sản phẩm có màu sắc khác nhau. Do đó, nếu tạo điều kiện thuận lợi cho enzym polyphenoloxydase phát triển, thì người ta sản xuất ra trà đen. Trái lại, nếu khống chế hoàn toàn tác dụng của nó bằng cách hấp lá trà bằng hơi nước, thì người ta sản xuất được trà xanh V. TYROSINE MELANIN (hiện tượng thâm đen ở đầu, thịt tôm) Sau khi đánh bắt, dù bảo quản lạnh ( tôm trong nước đá), dù tôm chưa ươn thối trên đầu và thịt tôm đã xuất hiện các đốm đen, làm giảm giá trị cảm quan. Sắc tố đen (melanin) hình thành do oxy hoá tyrosin do tyrosinase xúc tác. Quá trình hình thành melanin có 3 giai đoạn: Oxy hoá tyrosine thành sắc tố đỏ ( phản ứng enzym). Làm mất màu sắc tố nói trên. Oxy hoá và ngưng tụ chất không màu thành melanin. Ức chế hiện tượng thâm đen của tôm: Không để tôm tiếp xúc với không khí. Bổ sung chất khử và điều chỉnh pH acic ( Na2S2O5+ acid citric; acid ascorbic CÁC SẮC TỐ TỰ NHIÊN Chlorophyll Chlorophyll (dieäp luïc toá) laø moät saéc toá maøu luïc ôû thöïc vaät, ñaëc bieät laø ôû laù, giuùp caây söû duïng aùnh saùng maët trôøi trong quaù trình quang hôïp (quaù trình chuû yeáu taïo ra caùc hôïp chaát höõu cô vaø nguoàn oxy duy nhaát cho traùi ñaát), cho pheùp laù caây taïo tinh boät töø dioxyt cacbon vaø nöôùc. Phân tử chlorophyll có cấu tạo hóa học như sau: Trong cấu trúc có chứa vòng Porphyrins có cấu tạo : Ở giữa có nguyên tố kim lọai là Mg gắn vào tạo màu xanh. Xung quanh vòng pyrol có sự gắn kết với nhiều nhóm chức hóa học khác *-CH3,-CH2CH3 *-CHO *nhóm vinyl *nhóm –CH2-CH2-COO- *-CH=CHCOOH Biến đổi của chlorophyl trong quá trình gia công chế biến thực phẩm Các loại rau quả có màu xanh trong quá trình đun nấu thường màu xanh tự nhiên của chúng dễ bị biến đổi. Tác dụng của acid: Do sự tác động tương hỗ giữa chlorophyl với các acid chứa trong dung dịch của tế bào của rau quả. - Dưới tác dụng của nhiệt độ, acid của dịch bào thì màu xanh bị mất đi vì Mg bị acid lấy mất và chlorophyl biến thành pheophytin màu sẫm oliu Chlorophyl + 2HX ® MgX2 + Pheophytin (màu sẫm oliu) Pheophytin: -Coù maøu xanh oliu, laø daãn xuaát Mg töï do cuûa chlorophyll. Döôùi taùc duïng cuûa axit dòch baøo chlorophyll a vaø chlorophyll b seõ bieán ñoåi thaønh pheophytin a vaø b töông öùng. Trong quaù trình naøy do taùc duïng cuûa enzym Mg dechelatase, ion Mg ñöôïc thay theá baèng 2 hydro laøm cho saûn phaåm coù maøu xanh ñaëc tröng. -Söï hình thaønh pheophytin a va b dieãn ra trong suoát quaù trình xöû lyù nhieät, baûo quaûn ñoâng laïnh, vaø caát tröõ thöïc phaåm. - Thời gian đun nóng càng lâu thì chlorophyl chuyển thành pheophytin vàng nhiều. - Các loại rau quả có hàm lượng acid càng cao thì càng dễ bị biến đổi mạnh và nhanh khi đun nấu. Ví dụ: Lá me bị mất màu xanh và có màu oliu ngay trong quá trình chần. Tác dụng của kiềm: tạo sản phẩm Chlorophyllide -Laø saûn phaåm cuûa quaù trình thuyû phaân chlorophyll, coù maøu xanh ñaäm -Söï thuûy phaân xaûy ra ôû goác phytyl cuûa chlorophyll taïo chlorophyllide vaø röôïu phytol, söï thuyû phaân naøy xaûy ra döoùi taùc duïng cuûa kieàm hoaëc axit loaõng loaëc döôùi taùc duïng cuûa enzym chlorophyllase. Enzym naøy coù nhieàu ôû trong moâ xanh, cao nhaát laø ôû trong laù caây, thaáp ôû trong haït vaø reã. Hôn nöõa hoaït ñoäng cuûa enzym naøy tuyø thuoäc vaøo loaøi ví duï nhö cuû caûi ñoû coù chöùa haøm löôïng chlorophyllase raát cao ñaëc bieät laø ôû trong laù caây. -Bình thöôøng, chlorophyllase khoâng hoaït ñoäng, chuùng gaén vaøo maøng thylakoid, ñeå hoaït ñoâng, phaûi phaù vôõ lôùp maøng thylakoid ñi. Enzym chlorophyllase seõ ñöôïc hoaït hoaùbôûi nhieät ñoä, axit ,hoaëc söï phaù huyû cô hoïc: bò toån thöông. Nhieät ñoä toái öu cho hoaït ñoäng cuûa enzym naøy laø khoaûng 60 – 850C. neáu nhieät ñoä quaù cao: 1000 C thì enzym naøyseõ ngöng hoaït ñoäng. Chlorophyl a + kiềm ® (C32H30ON4Mg)(COOH)2 + CH3OH + rượu phytol Chlorophyllide a Bảo vệ màu của chlorophyl trong sản xuất thực phẩm, đặc biệt là đồ hộp rau quả Làm giảm hàm lượng acid tự do (tức là tăng pH trong nguyên liệu) - Gia nhiệt nhanh trong một lượng nước sôi lớn 3-4 lít nước/1kg thực phẩm (để làm giảm lượng acid, acid sẽ bay hơi cùng với nước) - Gia nhiệt rau xanh trong nước cứng; cacbonat kiềm sẽ trung hoà một phần acid dịch bào. - Cho vào đồ hộp rau quả một ít chất đệm kiềm như dinatri glutamat (để tăng pH) - Nhuộm màu xanh cho rau quả hộp bằng chlorophyll. II. Carotenoid -Là nhóm sắc tố hoà tan trong chất béo làm cho quả và rau có màu da cam, vàng đôi khi đỏ. - Nhóm này gồm 60-70 sắc tố tự nhiên, tiêu biểu là carotenoid, xanthophyl, capxanthin… - Hàm lượng trong lá xanh chiếm khoảng 0,07-0,2% chất khô Thöïc vaät Carotenoid thöôøng toàn taïi ôû phaàn dieäp luïc cuûa moâ xanh, maøu cuûa chuùng bò che laáp bôûi maøu cuûa chorophyll. Carotenoid cuõng phaân boá trong caùc moâ thöôøng (khoâng coù phaûn öùng quang hôïp) taïo ra maøu vaøng, cam, ñoû cho hoa quaû nhö caø chua, caø roát, bí ñoû… Ñoäng vaät Carotenoid taïo maøu vaøng, ñoû cho loâng caùnh caùc loaøi chim; taïo maøu loâng vaø da vaøng cho gaø con, taïo maøu ñoû cho loøng ñoû tröùng. Trong moät soá ñoäng vaät bieån nhö toâm huøm, cua… toàn taïi moät daïng phöùc hôïp giöõa carotenoid vaø protein goïi laø carotenoprotein luùc coøn soáng coù maøu xanh laù, tím hoaëc xanh döông; nhöng khi naáu chín protein bò bieán tính maøu ñoû cuûa carotenoid môùi hieän ra. Vi sinh vaät Carotenoid laø chaát maøu noäi baøo cuûa moät soá caùc loaøi vi sinh vaät nhö: vi khuaån, naám men, naám moác, taûo. 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 bị biến đổi. Tuy nhiên, do tính chất hoà tan trong chất béo của các carotenoid, 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 và làm cho chất béo có màu vàng da cam. Đối với một số món ăn để carotenoid hoà tan trong chất béo vừa làm tăng màu sắc hấp dẫn của món ăn vừa làm cho khả năng hấp thu của cơ thể đối với carotenoid. Thoâng thöôøng caû vitamin A vaø carotene khaù beàn vôùi nhieät ñoä nhöng ôû nhieät ñoä cao noù laïi bò phaù huyû giaùn tieáp thoâng qua söï oxy hoaù caùc acid beùo chöa no. Ví duï: Trong tröùng vì môõ thöôøng taäp trung ôû loøng ñoû neân caùc loaïi vitamin tan trong môõ nhö vitamin A vaø caroten cuõng taäp trung ôû ñoù.Trong thaønh phaàn lipid cuaû tröùng chöùùa nhieàu acid beùo chöa no do ñoù aûnh höôûng ñeán tính beàn cuûa vitamin A trong khi baûo quaûn tröùng. Ñoù laø do söï oxy hoaù caùc acid beùo chöa no cuûa lipid. Chæ caàn moät löôïng nhoû lipid bò oxy hoaù laø ñuû ñeå oxy hoaù hoaøn toaøn vitamin A cuûa tröùng → do ñoù caàn baûo quaûn tröùng ôû nhieät ñoä thaáp vaø ôû caùc thieát bò chöùa khí nitô. Trong quá trình chế biến nhiệt các loại tôm cua… thành phần protein của chất xianin có ở vỏ tôm cua bị biến tính. Do đó, astacxanthin được tách ra dưới dạng sắc tố màu vàng đỏ. Khi luộc cua, rang tôm tép… đều thấy hiện tượng của sản phẩm này xuất hiện màu đỏ. Bảo vệ màu vàng carotenoid - Carotenoid rất bền với nhiệt độ cao và các biến đổi phản ứng của môi trường - Vì carotenoid không hoà tan trong nước nên chúng không bị mất đi khi rửa, chần và các quá trình tương tự khác. - vì carotenoid tan trong dầu mỡ nên khi rán hay đóng hộp các loại rau quả chứa nhiều carotenoid như cà rốt, ớt đỏ, cà chua… carotenoid sẽ chuyển vào dầu rán. III. Caùc chaát maøu nhoùm flavonoit Coù maøu vaøng saùng hoặc vaøng cam Nguồn cung cấp riboflavin chủ yếu laø thịt ,trứng ,sữa ,ngũ cốc . Flavonoit laø nhöõng daãn xuaát cuûa cromman vaø crommon, thuoäc nhoùm phenilpropan vì chuùng coù chöùa khung cacbon töø C6 - C3 .Khi cromman vaø crommon bò ngöng tuï vôùi moät voøng phenol ñöôïc daãn xuaát coù teân flavan . -Flavonoit coù trong caùc khoâng baøo , coù maøu ñoû , xanh vaø vaøng . Tæ leä caùc flavonoit trong rau quaû vaø hoa khaùc nhau , do ñoù laøm cho chuùng coù maøu saéc khaùc nhau . Tính chaát : Nhoùm maøu flavonoit hoaø tan ñöôïc trong nöôùc döïa vaøo möùc ñoä oxyhoa ( hoaëc khöû ) ngöôøi ta chia flavonoit ra thaønh nhieàu nhoùm : - Antoxian : laø mono hay diglucozit do goác ñöôøng glucoza, galactoza hoaëc ramnoza keát hôïp vôùi goác aglucon coù maøu goïi laø antoxianidin . Khi thuyû phaân antoxian thì thu ñöôïc ñöôøng vaø antoxianidin (antoxianidol ) Antoxian vaø antoxianidol ñeàu taïo maøu cho hoa quaû, antoxian tan trong nöôùc coøn antoxianidol thi khoâng . Tính chaát chung cuûa antoxian : Hoaø tan toát trong nöôùc vaø trong dung dòch baõo hoaø . khi keát hôïp ñöôøng thì ñoä hoaø tan cuûa noù seõ cao hôn . Maøu saéc cuûa antoxian luoân hay ñoåi , noù phuï thuoäc vaøo nhieät ñoä, caùc chaát maøu coù maët vaø coøn nhieàu yeáu toá khaùc. Khi taêng soá löôïng OH trong voøng benzen thì maøu xanh caøng ñaäm. Khi metyl hoaù nhoùm OH ôû trong voøng benzen caøng cao thì maøu caøng ñoû . Caùc antoxian coù theå taïo phöùc vôùi caùc ion kim loaïi ñeå cho caùc maøu khaùc nhau : Ví duï : Vôùi muoái kali seû cho vôùi antoxian phöùc maøu ñoû maùu Vôùi muoái canxi vaø magie seõ cho vôùi antoxian phöùc maøu xanh ve. Maøu saéc cuûa antoxian coøn phuï thuoäc raát maïnh vaøo PH cuûa moâi tröôøng : + khi pH > 7 ; caùc antoxian cho maøu xanh + khi pH < 7 caùc antoxian cho maøu ñoû Biến đổi của antoxian trong quá trình chế biến: Maøu saéc cuûa antoxian coù theå bò thay ñoåi do haáp thuï ôû treân polysacarit Caùc antoxian deã bò phaù huyû vaø maát maøu khi ñun noùng laâu Caùc maøu saéc cuûa hoa coù ñöôïc laø do toå hôïp cuûa caùc andoxianidin vaø caùc este metylic cuûa chuùng vôùi acid vaø base