Đang tải... (xem toàn văn)
Phần 1: CÁC CHẤT MÀU TRONG RAU QUẢ I. Sơ lược về các chất màu trong rau quả I.1 Giới thiệu chung Chất lượng của sản phấm thực phẩm không những bao hàm giá trị dinh dưỡng mà còn bao hàm cả giá trị cảm quan. Màu sắc của các sản phẩm thực phẩm là một chỉ số quan trọng của giá trị cảm quan. Hình 1: Sự phân bố các sắc tố trong tế bào Chú thích: 1: Chlorophyl 2: Carotenoid 3: Anthocyanin Màu của rau quả phụ thuộc vào các hợp chất chứa màu. Các chất màu đó có thể chia ra bốn nhóm chính là Chlorophylls: diệp lục hay chất màu xanh lá. Carotenoids: có trong lục lạp, cho quả và rau màu vàng, cam và màu đỏ Flavonoids: có trong không bào, có màu đỏ , xanh, vàng. Betalains: có trong không bào, tạo sắc tố vàng và đỏ. Nhiệm vụ chính của những sắc tố này là lôi cuốn côn trùng và động vật mang hạt giống từ nơi này đến nơi khác. Đối với con người, màu sắc trái cây là tiêu chuẩn đầu tiên để đánh giá chất lượng trái cây. Vì thế, hiểu biết về các tính chất hóa sinh và sinh lý của các quá trình sinh tổng hợp và dị hóa của các sắc tố là nền tảng để ta hiểu về cơ chế tạo màu của các sắc tố trong rau trái. Hơn nữa, hiểu biết về thành phần các sắc tố cũng giúp ta đánh giá hiệu quả của các quá trình xử lý sau thu hoạch trong việc giữ được màu sắc, chất lượng và kéo dài thời gian thời gian bảo quản rau trái và các sản phẩm từ rau trái. Ví dụ như trong trường hợp dú chín quả olive thì màu sắc của vỏ quả là do anthocyanins nhưng màu của quả olive lại do chlorophylls và carotenoids quyết định. Tóm lại, phân tích các thành phần sắc tố của rau trái giúp chúng ta tối ưu hóa các quá trình xử lý sau thu hoạch trong suốt quá trình thu hoạch, bảo quản và vận chuyển.
Các hợp chất màu và mùi của rau trái Phần 1: CÁC CHẤT MÀU TRONG RAU QUẢ I. Sơ lược về các chất màu trong rau quả I.1 Giới thiệu chung Chất lượng của sản phấm thực phẩm không những bao hàm giá trị dinh dưỡng mà còn bao hàm cả giá trị cảm quan. Màu sắc của các sản phẩm thực phẩm là một chỉ số quan trọng của giá trị cảm quan. Hình 1: Sự phân bố các sắc tố trong tế bào Chú thích: 1: Chlorophyl 2: Carotenoid 3: Anthocyanin Màu của rau quả phụ thuộc vào các hợp chất chứa màu. Các chất màu đó có thể chia ra bốn nhóm chính là Chlorophylls: diệp lục hay chất màu xanh lá. Carotenoids: có trong lục lạp, cho quả và rau màu vàng, cam và màu đỏ Flavonoids: có trong không bào, có màu đỏ , xanh, vàng. Betalains: có trong không bào, tạo sắc tố vàng và đỏ. Nhiệm vụ chính của những sắc tố này là lôi cuốn côn trùng và động vật mang hạt giống từ nơi này đến nơi khác. Đối với con người, màu sắc trái cây là tiêu chuẩn đầu tiên để đánh giá chất lượng trái cây. Vì thế, hiểu biết về các tính chất hóa sinh và sinh lý của các quá trình sinh tổng hợp và dị hóa của các sắc tố là nền tảng để ta hiểu về cơ chế tạo màu của các sắc tố trong rau trái. Hơn nữa, hiểu biết về thành phần các sắc tố cũng giúp ta đánh giá hiệu quả của các quá trình xử lý sau thu hoạch trong việc giữ được màu sắc, chất lượng và kéo dài thời gian thời gian bảo quản rau trái và các sản phẩm từ rau trái. Ví dụ như trong trường hợp dú chín quả olive thì màu sắc Trang 1 Các hợp chất màu và mùi của rau trái của vỏ quả là do anthocyanins nhưng màu của quả olive lại do chlorophylls và carotenoids quyết định. Tóm lại, phân tích các thành phần sắc tố của rau trái giúp chúng ta tối ưu hóa các quá trình xử lý sau thu hoạch trong suốt quá trình thu hoạch, bảo quản và vận chuyển. Bảng 1: Các sắc tố tạo màu chiếm ưu thế trong rau trái CÁC SẮC TỐ CHÍNH TRONG RAU TRÁI MÀU SẮC TỐ RAU TRÁI ĐỎ Anthocyanins Dâu, Raspberry, Cherry, Cranberry, Lựu, Táo, Nho đỏ Lycopene Cà chua, Bưởi đỏ, Dưa hấu Betacyanins Củ cải đường CAM Beta-carotene Cà rốt, Xoài, Mơ, Cantelope, Bí đỏ, Khoai lang Beta- cryptoxanthin Cam, Quýt XANH/TÍM Anthocyanins Blueberry, Mận, Cà, Nho xanh VÀNG Lutein, Zeaxantin Bắp, Bơ Curcumin Cà ri XANH LÁ CÂY Chlorophyll Bông cải xanh, Cải xoăn, Rau bina, Cải bắp, Măng tây, Trà xanh ĐEN Thearubigens Trà đen Anthocyanins Blackberry Bảng 2: Tính chất của các hợp chất màu tự nhiên Hợp chất tạo màu Số hợp chất hiện có Màu Các tác nhân nhạy cảm Chlorophyll Carotenoids Anthocyanins Flavonoids <50 >300 <150 >600 Xanh lá Vàng , cam , đỏ Đỏ, xanh Vàng Nhiệt, acid, kiềm, ion kim loại Ánh sáng. Oxy, acid, nhiệt pH, nhiệt, ánh sáng, cation kim loại Oxy, acid mạnh, nhiệt I.2 Sự phát sinh các hợp chất màu Trang 2 Các hợp chất màu và mùi của rau trái Màu của một vật là do sự phản xạ đến mắt của ánh sáng trắng khi mất đi một số bức xạ do vật hấp thụ. Bảng 3: Dãy bước sóng hấp thụ của các chất màu Bước sóng (nm) 400 – 460 460 – 490 490 – 575 575 – 590 590 – 630 630 - 780 Màu Tím Xanh Lục Vàng Cam Đỏ Một chất có màu có nghĩa là chất đó có khả năng hấp thụ bức xạ. Sự hấp thụ bức xạ của một số chất phụ thuộc vào cấu tạo của chất đó. Đặc biệt là các nhóm chức, vì mỗi nhóm chức có khả năng hấp thụ một loại bức xạ nhất định (đây là cơ sở của phương pháp phân tích quang phổ). Khả năng hấp thụ của một nhóm chức lại phụ thuộc vào cấu tạo của nhóm chức đó: các dạng liên kết, dạng đồng phân, và các loại nguyên tố hóa học (chính xác là phụ thuộc vào cấu hình electron, các trạng thái kích thích…). Ví dụ: Carotene có màu vàng hay đỏ là do chúng hấp thụ cực đại ở bước sóng 497nm (ứng với màu lục) nên màu bổ túc ( tổng hợp màu của các bức xạ phản xạ lại) hay là màu quan sát được là vàng đỏ Hình 2: Quang phổ hấp thụ của các hợp chất màu II. Các hợp chất màu và những biến đổi trong bảo quản và chế biến rau quả Trang 3 Các hợp chất màu và mùi của rau trái Bảng 4: Phân nhóm và cấu trúc các hợp chất màu trong rau quả Nhóm màu Loại cấu trúc Màu Chlorophylls Hydroxychlorophylls Pyrochlorophylls Chlorophyllides Pyrorochlorophyllides Pheophytins Pyropheophytins Hydroxypheophytins Pheophorbides Pyropheophorbides Carotenoids Lycopene β-Carotene α-Carotene β -Cryptoxanthin α-Cryptoxanthin Zeaxanthin Lutein Violaxanthin Capsanthin Flavonoids Cyanidins glycosides Delphinidins glycosides Malvidins glycosides Pelargonidins glycosides Peonidins glycosides Petunidins glycosides Betalains Porphyrins Porphyrins Porphyrins Porphyrins Porphyrins Porphyrins Porphyrins Porphyrins Porphyrins Carotene – acyclic Carotene – acyclic Carotene – acyclic Xanthophyll – bicyclic Xanthophyll – bicyclic Xanthophyll – bicyclic Xanthophyll – bicyclic Xanthophyll – bicyclic Xanthophyll – bicyclic Flavones Flavonols Anthocyanidins Anthocyanidins Anthocyanidins Anthocyanidins Anthocyanidins Anthocyanidins Betacyanins Betaxanthins Xanh lục Xanh lục Xanh lục Xanh lục Nâu Olive Nâu Olive Nâu Olive Nâu Olive Nâu Olive Đỏ Cam Vàng Cam Vàng - cam Vàng - cam Vàng Vàng Đỏ Vàng Cam – đỏ Xanh – đỏ Xanh – đỏ Cam Cam – đỏ Xanh – đỏ Đỏ Vàng II.1 Chlorophylls Trang 4 Các hợp chất màu và mùi của rau trái Bông cải Bưởi Xoài Hình 3: Một số loại rau trái có chứa chlorophylls Hình 4: Cấu trúc Chlorophylls dưới kính hiển vi Chlorophyll (diệp lục tố) là một sắc tố màu lục ở thực vật, tồn tại khắp nơi trong các bộ phận ăn được của rau quả: rễ, thân , lá, hoa , quả, hạt và ít hơn ở chồi. Chlorophyll tập trung nhiều ở lá và ít hơn ở quả và hoa. Chlorophyll tồn tại trong lục lạp, xúc tác cho phản ứng quang hóa sinh học tổng hợp glucose từ CO 2 và H 2 O Trang 5 Các hợp chất màu và mùi của rau trái Ở thực vật, Chlorophyll thường có khả năng che khuất các màu khác khiến cho lá cây có màu xanh đặc trưng. Chỉ có vài trường hợp đặc biệt, Chlorophyll mới bị che bởi màu khác. Nhưng trong quá trình quả chín hoặc lá già thì màu xanh chlorophyll bị mất đi, thay thế bằng màu của chất khác. II.1.1 Cấu tạo Chlorophyll là một hợp chất của porphyrin gồm 4 vòng pyrol. Các vòng này liên kết phối trí với ion Mg 2+ . Vòng thứ 5 : isocryclic xếp gần vòng pyrol thứ 3. Tại pyrol thứ 4, acid propionic liên kết với vòng pyrol và liên kết ester với phân tử rượu phytol. Cấu tạo này tương tự như cấu tạo nhóm hemichromes (hemoglobin và mioglobin) của hồng cầu nhưng khác nhau ở nguyên tử kim loại trung tâm: của hemichromes là Fe. Do đó dẫn đến sự khác nhau về màu sắc thể hiện: chlorophyll màu xanh, hemichromes màu đỏ. Như vậy, nguyên tử kim lọai trung tâm có vai trò nhất định trong việc tạo màu của hợp chất. Hình 5: Cấu trúc chlorophyll Trong các loại cây thì tỉ lệ giữa chlorophyll a và chlorophyll b biến đổi trong khoảng từ 1 đến 3, tùy thuộc vào nhiều yếu tố: loại cây và môi trường. Những cây tiếp xúc nhiều với ánh nắng mặt trời thì có xu hướng là có tỷ số chlorophyll a / chlorophyll b cao hơn những cây ít tiếp xúc với ánh nắng mặt trời. Trang 6 Các hợp chất màu và mùi của rau trái Trong thành phần xanh của cây, chlorophyll có trong tổ chức đặc biệt, phân tán trong nguyên sinh chất gọi là lục lạp hoặc hạt diệp lục. Hạt diệp lục có cấu trúc 2 màng thylakoid, trên 2 màng này là chlorophyll liên kết với protein. Tính chất lưỡng tính của chlorophyll cho phép chuỗi phytol cố định lên màng thylakoid, còn vòng porphyrin thì liên kết với protein (theo Heaton và Marangoni 1996, Salisbury và Ross 1985), tạo nên cấu trúc gọi là hệ thống quang hóa. Trong cây, luôn có 2 hệ thống quang hóa là PSI và PSII. Hình 6: Quang phổ hấp thụ của chlorophyll a và b II.1.2 Tính chất a. Dưới tác dụng của nhiệt độ và acid của dịch bào, màu xanh bị mất đi là do protein bị đông tụ làm cho liên kết giữa chlorophyll và protein bị đứt,do đó chlorophyll dễ dàng tham gia phản ứng: Chlorophyll + 2HX Pheophytin + MgX 2 (màu chlorophyll) (màu pheophytin) Kết quả là tạo ra pheophytin có màu xanh olive. b. Khi cho tác dụng với các kiềm nhẹ như carbonate kiềm, kiểm thổ thì chúng sẽ trung hòa acid và muối acid của dịch tế bào và tạo nên môi trường kiềm làm cho chlorophyll bị xà phòng hóa thành rượu phytol, methanol và acid chlorophyllinic. Trang 7 Các hợp chất màu và mùi của rau trái Chlorophyll a + kiềm (C 32 H 30 ON 4 Mg) (COONa) 2 + CH 3 OH + rượu phytol Chlorophyll b + kiềm (C 32 H 28 ON 4 Mg) (COONa) 2 + CH 3 OH + rượu phytol Các acid (C 32 H 30 ON 4 Mg) (COONa) 2 và (C 32 H 28 ON 4 Mg) (COONa) 2 thu được do xà phòng hóa chlorophyll a và chlorophyll b gọi là chlorophyllin hoặc chlorophyllite. Các acid cũng như muối của chúng đều cho sản phẩm màu xanh đậm. Trong một số cây còn có enzyme chlorophyllase cũng có thể thủy phân được các liên kết ester để giải phóng phytol và methanol. Enzyme này thường được định vị trong các sắc lạp, khá bền với nhiệt và chỉ được hoạt hóa trong thời gian chín. c. Chlorophyll cũng có thể bị oxy hóa do: - Oxy và ánh sáng (quang oxy hóa). - Tiếp xúc với các lipid bị oxy hóa. - Tác dụng của enzyme lipoxydase. Các quá trình oxy hóa này có thể xảy ra trong rau khi bảo quản ở độ ẩm tương đối dưới 30%, còn khi độ ẩm của không khí cao hơn thì chlorophyll lại bị biến đổi thành pheophytin. Một số hợp chất bay hơi có thể làm tăng (ethylene) hay làm chậm (CO 2 ) sự biến đổi của chlorophyll. d. Dưới tác dụng của Fe, Sn, Al, Cu thì Mg trong chlorophyll sẽ bị thay thế và sẽ cho các màu sau: - Fe: cho màu nâu - Sn và Al: cho màu xám - Cu: cho màu xanh sáng Rau muống xanh Rau muống xào có đồng Trong sản xuất thực phẩm, đặc biệt là trong sản xuất đồ hộp rau, người ta thường dùng các biện pháp sau đây để bảo vệ màu xanh của diệp lục: - Gia nhiệt nhanh trong một lượng nước sôi lớn (3-4 l/g) để làm giảm hàm lượng acid. Acid lúc này sẽ bị bay đi cùng với nước. - Gia nhiệt rau xanh trong nước cứng, carbonate kiềm thổ sẽ trung hòa 1 phần acid của dịch bào. Trong thực tế, để bảo vệ màu xanh của đậu đóng hộp, người ta cho vào hộp một ít dinatri glutamate, hoặc để nhuộm màu xanh cho đậu vàng, người ta dùng chlorophyll (chlorophyll + kiềm). Chlorophyll dễ bị hấp thụ trên bề mặt của hạt đậu và giữ được bền màu trên bề mặt đó làm cho màu hạt rất đẹp. Trang 8 Các hợp chất màu và mùi của rau trái Trang 9 Chlorophyll breakdown (không màu) Pyropheophytin (nâu olive) Hydroxypheophytin (nâu olive) Các hợp chất màu và mùi của rau trái Hình 7: Sự biến đổi của Chlorophyll II.1.3 Biến đổi của chlorophyll trong bảo quản và chế biến rau quả II.1.3.1 Trong bảo quản Rau quả giảm hay mất màu xanh là dấu hiệu của sự lão hóa sau khi thu hoạch. Đối với những lá già, màu có thể chuyển từ xanh sang vàng đỏ hay nâu tùy thuộc vào sự biến đổi của Chlorophyll thành những sản phẩm không màu. Sự lão hóa đưa tới những biến đổi xấu, dẫn đến việc làm chết các tế bào, các mô,… Các yếu tố của môi trường có thể thúc đẩy hay kìm hãm quá trình này. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự thay đổi của Chlorophyll trong quá trình bảo quản Loài thực vật: Sự biến đổi chlorophyll rất khác nhau tùy theo loài, chẳng hạn: − Phần lớn chlorophyll ở rau quả bị phá hủy trong quá trình bảo quản. Tuy nhiên, một số loài thực vật trong điều kiện tồn trữ nhất định có khả năng tổng hợp chlorophyll sau đó mới giảm dần (theo Zhuang,1994). − Sự giảm hàm lượng chlorophyll ở cải xoong nhanh hơn ở ngò tây. − Quả có đỉnh hô hấp thì sự phá hủy chlorophyll trong quá trình chín diễn ra nhanh hơn quả không có đỉnh hô hấp… Enzyme: − Trong quá trình chín, các enzyme chlorophyllase, Mg-dechetase được hoạt hóa và thực hiện các phản ứng làm biến đổi màu sắc của chlorophyll. − Ngoài ra sự mất màu của chlorophyll còn diễn ra song song với quá trình oxy hóa, được xúc tác bởi các enzyme lipoxygenase, peroydase, oxygenase. − Quá trình oxy hóa lipid bắt đầu bằng sự tích tụ các acid béo ở màng tế bào trong suốt quá trình chín. Các acid béo tự do có thể bị oxi hóa bởi lipoxygenase tạo thành hydroperoxide, sau đó hydroperoxide tiếp tục phản ứng với các thành phần khác, đặc biệt là oxy hóa chlorophyll thành các hợp chất không màu. Theo nghiên cứu của Yamauchi 1980, thực vật có cơ chế bảo vệ chống oxy hóa cao giữ diệp lục tốt hơn thực vật có cơ chế chống oxy hóa thấp. Trang 10 [...]... nhóm này Trang 18 Các hợp chất màu và mùi của rau trái Hình 11: Quang phổ hấp thụ của một số chất nhóm carotene Trang 19 Các hợp chất màu và mùi của rau trái Hình 12: Sự biến đổi của carotenoid II.2.2 Một số hợp chất tiêu biểu của nhóm carotenoid II.2.2.1 Lycopene Dưa hấu Cà chua Gấc Hình 13: Một số rau trái giàu lycopene Lycopene có mặt trong quả cà chua và một số quả khác Màu đỏ của cà chua chín chủ... Nguồn rau quả có hợp chất carotenoid II.2.1 Tính chất Carotenoid là nhóm chất màu hòa tan trong chất béo làm cho quả và rau có màu da cam, màu vàng và màu đỏ Tất cả các carotenoid đều không tan trong nước, rất nhạy với acid và chất oxy hóa, nhưng lại rất bền vững với kiềm Một trong những đặc điểm của carotenoid là có nhiều nối đôi luân hợp tạo nên những nhóm mang màu của chúng Màu của chúng phụ thuộc vào... trong đó phổ biến là các hợp chất phenolic Những hợp chất phenolic này rất đa dạng về cấu trúc hóa học và tính chất sinh học, đóng vai trò quan trọng trong rau trái như: tạo màu, tạo mùi vị và tốt cho sức khỏe (Tomas-B và Espin 2001) Trong các hợp chất phenolic thì flavonoid là nhóm lớn nhất Các flavonoid có màu được tổng hợp chủ yếu trong các loại rau có hoa và có thể tìm thấy ở tất cả các loại cây Flavonoid... Daidzein II.3.2.5 Flavan-3-ol Trang 33 Các hợp chất màu và mùi của rau trái flavan-3-ol Ví dụ: Catechin, Epicatechin Catechin (flavan-3-ol, không màu) Epicatechin Bảng 12: Hàm lượng catechin trong một số rau quả Rau trái Hàm lượng Catechins Mơ Sơ ri Nho mg/100g 10-25 5-22 3-17.5 Trang 34 Các hợp chất màu và mùi của rau trái Đào Táo Mâm xôi Dâu 5-14 10-43 2-48 2-50 Trái mơ Sơri Hình 20: Một số quả có chứa... biết và phân lập từ những nguồn tự nhiên, và hơn 100 loại đã được tìm thấy trong rau trái (theo Britton và Hornero-Méndez 1997) Trang 17 Các hợp chất màu và mùi của rau trái Trong trái cây và hoa, vai trò chính của carotenoid là thu hút động vật để đảm bảo sự phân tán của hạt giống và phấn hoa (theo Bartley và Scolnik 1995) Carotenoid cũng có một vai trò rất quan trọng nữa là bảo vệ cho chlorophyll và. .. lên các chất nhạy cảm, oxy hóa các hợp chất này tạo ra oxy nguyên tử, sau đó oxy nguyên tử sẽ oxy hóa nối đôi trong phân tử carotenoid tạo hợp chất không màu Phản ứng oxy hóa do tác động của enzyme lipoxygenase: Trang 26 Các hợp chất màu và mùi của rau trái Sự oxy hóa do hoạt động của hệ thống enzyme có sẵn trong rau quả Trong đó vai trò quan trọng nhất là enzyme lipoxygenase, chúng tác động lên các. .. hoặc methoxy vào mạch, nhờ phản ứng hydro hóa hoặc oxy hóa Bảng 7 : Hàm lượng α, ß-carotene (mg/100g) có trong phần có thể ăn được của rau và trái Rau quả Hàm lượng Trang 22 Các hợp chất màu và mùi của rau trái Táo 0,1 Mơ 1,6 Măng tây 0,5 Đậu 0,4 Bông cải xanh 1,5 Cà rốt 6,6 Cherry 0,6 Rau diếp xoăn 1,5 Rau thơm 2 Cải xoong 5,3 Cải xoăn 5,1 Xoài 2,9 Dưa tây 2 Rau mùi tây 4,9 Đào 0,5 Mận 0,2 Rau bina 3,5... chứa acid acid citric, malic và acid acetic giúp giữ màu tốt hơn là những rau quả chứa các acid có vòng benzen như acid benzoic acid Đó là do các acid vòng benzen có thể khuếch tán qua màng lipid của sắc lạp và phân ly thành ion H + , tạo ra pH thấp làm ảnh hưởng đến chlorophyll Trang 16 Các hợp chất màu và mùi của rau trái Hình 9: Sự biến đổi của các chất nhóm Chlorophyll và pH trong quá trình lên men.. .Các hợp chất màu và mùi của rau trái Ethylene: − Ethylene có khả năng thúc đẩy nhanh quá trình chín, do đó nó cũng đẩy nhanh tốc độ mất màu Chlorophyll ở rau quả Xoài xanh Xoài chín Khi chín, màu của chlorophyll sẽ mất đi và màu vàng của β - caroten sẽ xuất hiện − Lers et al (1998), chứng minh được ethylene đẩy nhanh sự mất màu chlorophyll ở rau cần trong tối 8 ngày ở 250C... đổi trong các sản phẩm từ rau trái và trở thành một thành phần không thay đổi trong khẩu phần ăn của động vật và người (khoảng 10g/ngày đối với người lớn) (Brouillard và cộng sự 1997) Trang 29 Các hợp chất màu và mùi của rau trái Flavan Hình 137: Cấu trúc cơ bản của flavonoid II.3.2 Phân loại: Có hơn 5000 chất thuộc nhóm flavonoid được phát hiện trong thực vật hiện nay Chúng được phân lọai dựa vào cấu . là màu quan sát được là vàng đỏ Hình 2: Quang phổ hấp thụ của các hợp chất màu II. Các hợp chất màu và những biến đổi trong bảo quản và chế biến rau quả Trang 3 Các hợp chất màu và mùi của rau. quản rau trái và các sản phẩm từ rau trái. Ví dụ như trong trường hợp dú chín quả olive thì màu sắc Trang 1 Các hợp chất màu và mùi của rau trái của vỏ quả là do anthocyanins nhưng màu của quả. Các hợp chất màu và mùi của rau trái Phần 1: CÁC CHẤT MÀU TRONG RAU QUẢ I. Sơ lược về các chất màu trong rau quả I.1 Giới thiệu chung Chất lượng của sản phấm thực phẩm