1
Aryl Aryl f, c f, c C
9
H
11
C
9
H
11
VIII, I VIII, I
Bảng 1 : Các kí tự Hi Lạp dùng để mô tả nhóm kết thúc .
H.3: Những kí tự Hi Lạp dùng đề mô tả nhóm kết thúc, vòng no, vòng không no.
1.2.2. Phân loại
Có 2 hệ thống chính được dùng để phân loại carotenoids
1. Theo cấu trúc hóa học: có 2 lớp là: carotenes và xanthophylls.
2. Theo chức năng ( functionality ): nhóm carotenoids cơ bản ( primary
carotenoids ) và nhóm carotenoids chuyển hóa ( secondary carotenoids )
1
Bảng 2 : Phân loại carotenoids .
Phân loại carotenoid
Cách phân loại Các nhóm chất Tiêu biểu
Dựa trên cấu tạo hóa học
Carotenes : là hidrocarbon .
Al-carotene , beta-carotene,
b-cryptoxanthin .
Xanhthophyll : có chứa các
nhóm hidroxyl và keto .
Lutein , zeaxanthin ,
violaxanthin
, neoxanthin , fucoxanthin .
Dựa trên chức năng
Nhóm carotenoid cơ bản
beta-carotene , neoxanthin
, violaxanthin , zea xanthin .
Nhóm carotenoid chuyển hóa
Al-carotene , capsanthin,
lycopene, Bixin .
1
H.7 : Công thức cấu tạo và màu của một số chất thuộc nhóm carotenoids
1.3. Tính chất của carotenoid
1.3.1. Tính chất vật lý :
• Kết tinh ở dạng tinh thể, hình kim, hình khối lăng trụ, đa diện, dạng lá hình thoi.
Nhiệt độ nóng chảy cao: 130- 2200C
• Có độ hòa tan cao,không tan trong nước. Hòa tan trong chất béo, các dung môi
chứa clor và các dung môi không phân cực khác làm cho hoa quả có màu da cam,
màu vàng, màu đỏ.
• Màu sắc của carotenoid được tạo ra nhờ sự có mặt của hệ các nối đôi liên hợp
trong phân tử . Phần lớn các nối đôi này có cấu hình dạng trans . Khả năng hấp thụ
sóng mạnh nhất ở những bước sóng khác nhau của hệ nối đôi liên hợp được sử
dụng để phân tích cấu trú , định tính cũng như định lượng carotenoid .
• Tính hấp thụ ánh sáng:chuỗi polyne liên hợp đặc trưng cho màu thấy được của
carotenoid. 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 các nhóm chức gắn trên vòng. Ngoài ra trong mỗi dung môi
hòa 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 thấy bằng mắt thường.
1
MÀU Tên màu Tính bền
Nhiệt độ Ánh sáng Acid
Carotene Tốt Tốt Tốt
Beta - carotene
E160a
Tốt Tốt Tốt
Annatto Baxin
E160b
Tốt Tốt Tốt
Annatto Nor
Baxin E160b
Tốt Tốt Tốt
Curcumium Tốt Kém Tốt
Lutein Tốt Tốt Tốt
Bảng 3: Độ bền với ánh sáng, nhiệt độ, acid của một số chất thuộc carotenoids.
1.3.2. Tính chất hóa học
• Carotenoids nhạy cảm với oxi và ánh sáng . Khi các tác nhân này bị loại bỏ,
carotenoid trong thực phẩm rất bền, kể cả ở nhiệt độ cao.
• Một trong những đặc điểm của carotenoit là có nhiều nối đôi luân hợp tạo nên
những nhóm mang màu của chúng. Màu của chúng phụ thuộc vào những nhóm
mang màu này.
• 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 oxy hóa:
Làm giảm chất lượng thực phẩm.
Làm thay đổi màu sắc của thực phẩm.
Tạo ra nhiều chất mùi. (hợp chất có mùi thơm như aldehide không no
hoặc ketone đóng vai trò tạo hương thơm cho trà).
• Rất nhạy đối với acid và chất oxi hóa, bền vững với kiềm.Do có hệ thống nối đôi
liên hợp nên nó dễ bị oxy hóa mất màu hoặc đồng phân hóa, hydro hóa tạo màu
1
khác.
Ví dụ: C13-norisoprenoid (grasshooper ketone ) có ở thực vật, khi bị oxi hóa sẽ
chuyển thành một chất mùi, do đó làm đổi mùi khi đun nóng trái cây trong quá
trình sản xuất nước quả hay hay mứt quả. Hay như 1,2-dihydro-1,1,6-trimetyl
naphtalen có mùi dầu lửa được tạo ra trong quá trình phân hủy neoxanthin và
những carotenoid khác trong quá trình bảo quản rượu vang.
1.3.3. Hoạt tính sinh học và vai trò của carotenoid
Carotenoid là tiền vitamin A.
Carotenoid là chất hống oxy hóa tự nhiên có khả năng bắt giữ oxy đơn phân tử.
Có chức năng bảo vệ mắt:
Lutein và zeaxanthin hấp phụ những phổ ánh sáng có năng lượng cao và có
hại nhất của ánh sáng mặt trời, kìm hãm việc hoạt hóa các gốc tự do, ngăn
chặn phản ứng kích hoạt của ánh sang => bảo vệ thị giác.
Giúp phòng chống một số bệnh:
Ngăn ngừa ung thư tiền liệt tuyến, ung thư phổi. Giải độc, bảo vệ gan, đặc
biệt là chống ung thư gan, ung thư vú, ung thư cổ tử cung có nguy cơ cao ở phụ nữ
độ tuổi 30- 45.
Giúp chống đột quỵ.
Chống oxy hoá, có tác dụng chống các bệnh tim mạch ở những người
không hút thuốc (Nghiên cứu của Manfed Engger do Folr (chương trình
nghiên cứu về dinh dưỡng DSM )).
Giảm chứng viêm khớp.
Bảo vệ da.
Có tác dụng tăng sức đề kháng cho cơ thể cải thiện trí nhớ, tác động đến bộ
não.
Lycopen có tác dụng cực kỳ quan trọng đối với sắc đẹp. Giúp quá trình
chuyển hoá chất trong tế bào làm đẹp da, tóc, tăng sức đề kháng cho da,
1
chống lão hoá da.
1.4. Ưu, nhược điểm của nhóm chất màu carotenoid
1.4.1. Ưu điểm
Một trong nhứng ưu điểm lớn nhất của carotenoid là có bản chất tự nhiên: ngoài tác dụng
tạo màu, carotenoid có đặc tính sinh học quý giá. Ví dụ, – carotene chuyển thành vitamin
A khi đi vào cơ thể; lycopen, lutein là các chất chống oxy hóa rất mạnh, được xem là các
yếu tố “vàng” đối với sức khỏe. Nhận thức của khoa học và người tiêu dùng hiện nay
càng ngày càng hướng tới việc sử dụng các thực phẩm không chứa phụ gia hoặc loại phụ
gia đó phải tự nhiên và thân thiện vói sức khỏe, cộng với việc gần đây có nhiều thông tin
khoa học nghi ngờ về tính an toan của nhiều hợp chất màu tổng hợp nhân tạo. Do đó,
thực phẩm nếu chứa nhiều màu tự nhiên chắc chắn sẽ được người tiêu dùng ưu tiên lựa
chọn. Vì nó được xem là an toàn nên hiện nay hầu hết các nước trên thế giới đều có các
quy định quản lý thông thoáng đối với carotenoid tạo ra sự thuận lợi cho việc sản xuất,
kinh doanh và sử dụng các hợp chất này.
Ngoài ra, còn có một ưu điểm đáng lưu ý là chúng không bị mất màu trong các sản phẩm
không chứa acid ascorbic so với việc sử dụng các hợp chất màu tổng hợp nhóm azo.
1.4.2. Nhược điểm
Bên cạnh những ưu điểm kể trên, carotenoid cũng có những hạn chế như không có độ
bền cao đối với các tác nhân hóa học, vật lý như ánh sáng, nhiệt độ, pH, một số yếu tố
hóa học do đó chúng dễ bị biến màu ngay trong quá trình sản xuất và trong thời hạn lưu
hành sản phẩm (đặc biệt với sản phẩm cần hạn sử dụng dài). Ngoài ra chúng còn một hạn
chế rất bất lợi là độ hòa tan. Các hợp chất carotenoid được xếp vào loại hòa tan trong chất
béo nhưng khả năng hòa tan của chúng cũng khá giới hạn. Để khắc phục điều này, các
hợp chất ví dụ – carotene được chuyển thành dạng vi hạt và cho phân tán vào trong dầu
thực vật. Khi sử dụng, người ta dùng chế phẩm này cho vào thực phẩm và nó dễ dàng hòa
tan nhờ nhiệt của quá trình chế biến. Khoa học thực phẩm cũng đã phát triển được các kỹ
thuật để chuyển các carotenoid thành các dạng vi hạt để chúng có thể phân tán trong
nước. Vì nguồn gốc bản chất tự nhiên của carotenoid và các kỹ thuật khá phức tạp, nên
1
việc sản xuất ra các chế phẩm này đòi hỏi giá thành cao. Một nhược điểm rất cần lưu ý là
một số chế phẩm màu trong tự nhiên này có thể còn lẫn mùi vị của nguyên liệu mà chúng
được chiết xuất. Ví dụ, các chế phẩm màu chiết xuất từ hạt achiote (anatto extract), chiết
xuất từ ớt đỏ Ấn Độ (paprika extract).
Do đó nếu so sánh với các hợp chất màu tổng hợp nhân tạo thì các vấn đề nói trên là các
nhược điểm khá lớn làm hạn chế việc sử dụng nhóm chất màu carotenoid trong công
nghiệp thực phẩm.
Biến đổi trong quá trình chế biến của carotenoid
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, enzyme, nước.
− Sự oxy hóa
+ Sự oxy hóa không do enzyme
Carotenoid khi tiếp xúc với không khí dần dần bị oxy hóa lại nối đôi tạo thành các hợp
chất có màu nâu như hydroperoxide, carbonyl Sản phẩm ở dạng bột sấy khô (có bề mặt
tiếp xúc với không khí lớn) đặc biệt dễ bị oxy hóa.
Thông thường carotene khá bền với nhiệt độ nhưng ở nhiệt độ cao nó lại bị phá hủy gián
tiếp thông qua sự oxy hóa các acid béo chưa no.
Tỷ lệ carotenoid bị mất đi do oxy hóa không chỉ phụ thuộc lượng oxy mà còn phụ thuộc
nhiệt độ và ánh sáng. Tất cả các carotenoid đều nhạy cảm với ánh sáng mặt trời. Ánh
sáng nhân tạo thì không có tác dụng xúc tác như ánh sáng mặt trời. Ví dụ, sau 3 giờ ở
65
0
C chỉ có 15% lycopen bị mất đi ;ở 100
0
C là 25% lượng lycopen bị mất đi.
Khi giữ thịt ở nhiệt độ thấp, 0
0
C hay dưới 0
0
C, mặc dù vẫn tồn tại những phản ứng hóa
sinh chặm ở bên trong và oxy hóa một phần bên ngoài nhưng carotenoid chỉ bị biến đổi
không đáng kể.
Nếu bảo quản ở nhiệt độ cao hơn, sau một năm có thể mất đi 10 – 20% carotenoid hòa
tan trong mỡ.
Khi giữ nhiệt trong các bao bì không thấm nước, trong chân không hay trong khí nito thì
sự mất mát rất nhỏ. Nhìn chung carotenoid không bền với nhiệt độ khi có cả oxy và ánh
sáng. Như vậy việc tăng nhiệt độ chỉ làm tăng thêm quá trình biến đổi nhất là quá trình
1
oxy hóa.
Sự oxy hóa càng giảm đi khi có sự kết hợp sắc tố trong dầu. Dầu tạo thành hàng rào bảo
vệ khỏi sự tấn công của oxy. Ngoài ra người ta cũng dùng các chất chống oxy hóa như
vitamin C nhường hydro trực tiếp cho peroxide. Trong quá trình này vitamin E là chất
trung gian.
+ Sự oxy hóa bởi enzyme
Trong tế bào, carotenoid định hơn khi tạo thành phức hợp carotenoid – protein.
Carotenoid bị tấn công bởi các enzyme oxy hóa chất béo:
Peroxidase làm giảm lượng chất béo theo cơ chế:
Peroxidase acid thực vật
Carotenoid 5,6 – epoxide 5,8 – epoxide
Lipoxidase tạo thành gốc tự do từ acid béo không no sau đó bắt đầu
oxy hóa các carotenoid.
Lipoperoxidase chỉ hoạt động khi có mặt acid béo khôn no bị oxy hóa
bởi lipoxidase.
Ứng dụng: Sự oxy hóa cùng với chất béo của carotenoid có thể quan sát được qua
sự biến đổi màu của sản phẩm. Sự mất màu được ứng dụng trong chế biến bột mì.
Sự đổi màu của tiêu từ đỏ sang nâu hoặc dù phần lớn do phản ứng Maillard nhưng
trước tiên là do sự oxy hóa của capxanthin.
Những sản phẩm có mùi cũng được hình thành trong quá trình oxy hóa của
carotenoid được ứng dụng trong quá trình làm mứt. Ngoài ra, rược vang được cất
giữ lâu năm cũng có mùi đặc trưng do sự oxy hoá neoxanthin và một số carotenoid
khác thành 1,2 – dihydro – 1,1,6 – trimethyl naphthalene.
− Sự đồng phân hóa
Carotenoid trong tự nhiên ở dạng đồng phân trans- ổn định hơn. Dạng đồng phân trans-
sẽ xoắn 180
0
dưới ảnh hưởng của nhiệt độ, ánh sáng và bức xạ. Đồng phân cis- ít bền
hơn, hấp thu ánh sáng ở bước sóng ngắn hơn do đó có màu sáng hơn.Đồng phân hóa do
nhiệt độ là thay đổi xảy ra trong suốt quá trình sản xuất thực phẩm. Ở nhiệt độ cao, sản
phẩm dễ bị mất màu, nhiệt độ cao hay thấp ảnh hưởng nhiều hơn là việc cung cấp nhiệt.
1
− Sự nhiễm bẩn của ion kim loại
Một vài ion kim loại có thể xúc tác làm giảm chất lượng của carotenoid khi không có
chất béo. Ví dụ như, người ta đã chứng tỏ được rằng Cu làm giảm chất lượng của lycopen
đến 3,5 lần so với tỷ lệ bình thường. Ion đồng là chất xúc tác cho việc tạo thành gốc tự
do.
− Sự ảnh hưởng của pH
Ở pH trung tính và kiềm, nhiệt độ sẽ phá hủy dễ dàng các loại vitamin trong đó có
vitamin A và carotenoid. Thông thường thịt và các chế phẩm từ thịt đều có pH acid do đó
bảo vệ được ít nhiều vitamin.
Bảo vệ màu vàng của carotenoid:
Vì carotenoid không hòa tan trong nước nên không bị mất đi khi rửa, chần và các quá
trình tương tác khác.Vì carotenoid tan trong dầu mỡ nên khi rán hay đóng hộp carotenoid
trong các loại rau quả sẽ chuyển vào dầu nóng.
2. Các loại carotenoid
2.1. Carotenes:
Có hoạt tính tiền vitamin A: gồm các hợp chất carotene mà nổi bật là - carotene, một hợp
chất có tiền vitamin A mạnh nhất.
Không có hoạt tính tiền vitamin A: gồm các hợp chất lycopene, annatto, extract ( là dịch
chiết từ một loại hạt gọi là achiote, có nhiều ở châu Mỹ, chứa các hợp chất bixin và dẫn
xuất norbixin), paprika extract ( là dịch chiết từ một loại ớt đỏ Ấn Độ, chứa các hợp chất
tạo màu thuộc carotenoids).
Carotene có hoạt tính vitamin.công thức hóa học:
Carotene có trong cà rốt, mơ, có màu da cam đặc trưng. Caroten thường ở các dạng
1
đồng phân : αCaroten, , γ – Caroten, β – Caroten.Trong đó, β – Caroten quan trọng nhất
và tìm thấy được nhiều trong rau củ.Có màu vàng, có nhiều trong cà rốt, các trái cây có
màu vàng, màu xanh đậm.Chính màu vàng của β – Caroten làm nền cho màu xanh của
diệp lục tố đậm hơn các loại rau nghèo β – Carotene.
Tác dụng:
β – Carotene là chất chống oxi hóa mạnh, ngăn chặn tế bào ung thư, chống sự hình
thành của các cục máu đông trong thành mạch máu.
Khi được hấp thu vào cơ thể, β – Carotene chuyển hóa thành vitamin A giúp bảo vệ
niêm mạc mắt, tăng cường miễn dịch cơ thể.
Trong các thí nghiệm cho rằng 300mg, β – Carotene mỗi ngày làm tăng tỉ lệ ung thư
phổi và ung thư tuyến tiền liệt ở người hút thuốc và những người có tiền sử với chất gây
nghiện.
2.2. Licopen
Licopen là một carotene màu đỏ tươi, có trong quả cà chua và một số quả khác.
Màu đỏ của cà chua chín chủ yếu do có mặt licopen mặc dầu trong cà chua còn có một
loạt các Carotenoit khác nữa như: ( fitoflutin, αCaroten, γ – Caroten, β – Caroten).
Là một hidrocacrbon không bão hòa, là một tetraterpene lắp ráp từ tám đơn vị
isoprene, hoàn toàn bao gồm carbon và hydro. Trong quá trình chín, hàm lượng của
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét