Sắc tố và biến đổi của sắc tố trong quá trình gia công chế biến nguyên liệu thực phẩm

Nội dung text: Sắc tố và biến đổi của sắc tố trong quá trình gia công chế biến nguyên liệu thực phẩm

1. Chương 6 SẮC TỐ VÀ BIẾN ĐỔI CỦA SẮC TỐ TRONG QUÁ TRÌNH GIA CƠNG CHẾ BIẾN NGUYÊN LIỆU THỰC PHẨM
2. Chất lượng của sản phẩm thực phẩm khơng những chỉ gồm cĩ giá trị dinh dưỡng mà con bao hàm cả giá trị cảm quan của chúng nữa. Màu sắc là một chỉ số quan trọng của giá trị cảm quan. Màu sắc của thực phẩm khơng những cĩ giá trị về hình thức và cịn cĩ tác dụng sinh lý rõ rệt, vì màu sắc thích hợp giúp cho cơ thể đồng hố được dễ dàng. Vì vậy trong kỹ thuật sản xuất thực phẩm khơng những chỉ bảo vệ màu sắc tự nhiên, mà người ta cịn tạo ra những chất màu mới thích hợp với tính chất và trạng thái sử dụng của thực phẩm.
3. ◼ Cĩ thể tạo màu cho sản phẩm theo 3 cách: ◼ - Bảo vệ tối đa màu sắc sẵn cĩ trong nguyên liệu thực phẩm ◼ - Nhuộm màu thực phẩm bằng màu đã trích ly sẵn từ các nguyên liệu thực vật hay bằng màu tổng hợp nhân tạo. ◼ - Dùng kỹ thuật thích hợp để tạo nên màu mới từ những hợp phần đã cĩ sẵn trong nguyên liệu thực phẩm.
4. Các chất tạo màu thực phẩm cĩ thể chia làm 3 loại: - Các sắc tố tự nhiên - Các sắc tố hình thành nên trong quá trình gia cơng kỹ thuật - Các chất màu tổng hợp nhân tạo
5. I. CÁC SẮC TỐ TỰ NHIÊN I.1. Cholorophyl - Màu xanh lá cây của thực vật là do cĩ mặt sắc tố chlorophyl. Sắc tố này đĩng vai trị quan trọng trong quá trình quang hợp. Trong các phần xanh của cây, chlorophyl cĩ trong tổ chức tế bào đăc biệt hay phân tán ở trong nguyên sinh chất gọi là lục lạp hay diệp lạp. - Hàm lượng chlorophyl trong cây xanh: 1% chất khơ
6. Tính chất của chlorophyl * Lý tính - Là một chất kết tinh - Khơng tan trong nước, tan trong rượu, ete, benzen (các dung dịch đều cĩ màu xanh)
7. * Hố tính - 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) Vì vậy những sản phẩm thực phẩm chua như lá me bị mất màu xanh và cĩ màu oliu ngay trong quá trình trần
8. - Khi cho tác dụng với kiềm nhẹ (carbonat kềm và kiềm thổ) thì chúng sẽ trung hồ acid và muối acid của dịch bào và tạo nên mơi trường liềm làm chlorophyl bị xà phịng hố cho sản phẩm cĩ màu xanh đậm, đĩ là các muối phức tạp cĩ Mg gọi là chlorophylin hay chlorophylit. Chlorophyl a + kiềm → (C32H30ON4Mg)(COOH)2 + CH3OH + rượu phytol Chlorophyl a + kiềm → (C32H28O2N4Mg)(COOH)2 + CH3OH + rượu phytol
9. - Dưới tác dụng của Fe, Sn, Al, Cu, thì Mg trong chlorophyl sẽ bị thay thế và cho màu khác + Với Fe: cho màu nâu + Với Sn, Al: cho màu xám + Với Cu: cho màu xanh sáng bền
10. b. Biến đổi của chlorophyl trong quá trình gia cơng chế biến thực phẩm Các loại rau quả cĩ màu xanh trong quá trình đun nấu thường màu xanh tự nhiên của chúng dễ bị biến đổ. Nguyên nhân của hiện tượng này: - Do sự tác động tương hỗ giữa chlorophyl với các acid chứa trong dung dịch của tế bào của rau quả. - Thời gian đun nĩng càng lâu thì chlorophyl chuyển thành pheophytin vàng nhiều. - Các loại rau quả cĩ hàm lượng acid càng cao thì càng dễ bị biến đổi mạnh và nhanh khi đun nấu.
11. c. 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 sơi 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 hồ 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 chlorophyl
12. I.2. Carotenoid - Là nhĩm sắc tố hồ tan trong chất béo làm cho quả và rau cĩ màu da cam, vàng đơi khi đỏ. - Nhĩm 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 khơ
13. a. Tính chất của carotenoid - Khơng tan trong nước - Rất nhạy (khơng bền) với acid và chất oxy hố) - Bền vững đối với kiềm
14. - Tất cả các carotenoid tự nhiên, đều cĩ thể xem như dẫn xuất của lycopen + Licopen: màu đỏ, cĩ nhiều trong cà chua + Caroten: màu da cam, cĩ nhiều trong cà rốt, mơ + Xanthophyl: màu vàng lịng đỏ trứng gà (C40H56O), cĩ nhiều trong lá xanh, rau xanh cùng với chlorophyl và caroten, đồng thời nĩ cũng cĩ trong cà chua cùng với licopen + Capxanthin: C40H58O3, là dẫn xuất của caroten, nhưng cĩ màu nhạt hơn các carotenoid khác 10 lần. Chiếm 7/8 tổng số chất màu của ớt. + Criptoxanthin: màu da cam cĩ nhiều trong cam quít (C40H56O) + Astacxanthin: là dẫn xuất của caroten cĩ màu vàng đỏ, cĩ ở các lồi giáp xác. Trong thành phần của mai tơm cua, astaxanthin cũng tham gia vào thành của lipoprotein gọi là xianin. Trong quá trình gia nhiệt, protein bị biến tính, astaxanthin bị tách ra dưới dạng sắc tố màu vàng đỏ.
15. b. Biến đổi của carotenoid trong quá trình gia cơng chế biến thực phẩm So với chlorophyl, carotenoid bền vững hơn nhiều đối với tác động của nhiệt độ và mơi trường chế biến. Carotenoid lại khơng tan trong nước nên hầu như khơng 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 khơng bị bị biến đổi.
16. Tuy nhiên, do tính chất hồ tan trong chất béo của các carotenoid, nên khi xào rán những loại rau quả cĩ chứa nhiều carotenoid như cà rốt, cà chua, ớt thì một phần carotenoid trong thực phẩm sẽ hịa tan trong chất béo và làm cho chất béo cĩ màu vàng da cam. Đối với một số mĩn ăn để carotenoid hồ tan trong chất béo vừa làm tăng màu sắc hấp dẫn của mĩn ăn vừa làm cho khả năng hấp thu của cơ thể đối với carotenoid. Trong quá trình chế biến nhiệt các loại tơm cua thành phần protein của chất xianin cĩ ở vỏ tơm cua bị biến tính. Do đĩ, astacxanthin được tách ra dưới dạng sắc tố màu vàng đỏ. Khi luộc cua, rang tơm tép đều thấy hiện tượng của sản phẩm này xuất hiện màu đỏ.
17. c. Bảo vệ màu vàng carotenoid - Carotenoid rất bền với nhiệt độ cao và các biến đổi phản ứng của mơi trường - Vì carotenoid khơng hồ tan trong nước nên chúng khơng bị mất đi khi rửa, chần và các quá trình tương tự khác. - vì carotenoid tan trong dầu mỡ nên khi rán hay đĩng hộp các loại rau quả chứa nhiều carotenoid như cà rốt, ớt đỏ, cà chua carotenoid sẽ chuyển vào dầu rán.
18. II. CÁC SẮC TỐ ĐƯỢC HÌNH THÀNH TRONG QUÁ TRÌNH GIA CƠNG CHẾ BIẾN THỰC PHẨM Các nguyên liệu đưa vào chế biến thực phẩm thường chứa một thành phần gồm nhiều chất khác nhau. Do đĩ, trong quá trình gia cơng nhiệt, chúng sẽ tương tác với nhau tạo thành những màu mới cĩ ảnh hưởng tốt hoặc xấu tới thành phẩm. Các phản ứng tạo màu thường rất đa dạng và phức tạp. Chung quy lại đĩ là các phản ứng hố và những phản ứng cĩ hay khơng cĩ enzym xúc tác. Thường gồm các loại phản ứng: - Phản ứng dehydrat hố các đường hay là phản ứng caramen hố - Phản ứng giữa đường và acid amin (phản ứng melanoidin) - Phản ứng oxy hố các polyphenol - Phản ứng giữa octoquinon và acid amin (phản ứng quinonamin)
19. Phản ứng caramen hố đường - Với saccharose, phản ứng caramen hố xảy ra theo sơ đồ phản ứng: 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) cĩ 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 cĩ màu nâu đen. Hầu như tất cả các sản phẩm caramen hố đều cĩ vị đắng.
20. II.2. Phản ứng tạo màu mới do phản ứng melanoidin Khi chế biến mứt quả, thưịng thấy xuất hiện màu nâu nhạt. Sữa khi đun nĩng quá lâu cũng thấy cĩ màu hơi vàng. Thịt cá chiên hay nướng đều xuất hiện một lợp vỏ màu vàng nâu. Đĩ là phản ứng melanoidin. Đây là phản ứng giữa protein và glucid hay nĩi rõ hơn là phản ứng giữa đường ose và acid amin. Điều kiện để cho phản ứng xảy ra là phải cĩ nhĩm carbonyl và chất kia phải cĩ nhĩm amin.
21. Phản ứng tạo melanoidin bao gồm một loạt các phản ứng xảy ra song song hoặc nối tiếp. Dựa vào mức độ về màu sắc của sản phẩm cĩ thể chia thành 3 giai đoạn kế tiếp nhau: - Giai đoạn đầu tạo các sản phâmr khơng màu và khơng hấp thu ánh sáng cực tím. Giai đoạn này bao gồm hai phản ứng: + Phản ứng ngưng tụ carbonylamin + Phản ứng chuyển vị Amadori
22. - Giai đoạn 2 tạo các sản phẩm khơng màu hoặc màu vàng nhạt, hấp thu mạnh ánh sáng cực tím. Giai đoạn này bào gồm: + Phản ứng khử nước của đường + Phản ứng phân huỷ đường và các hợp chất amin - Giai đoạn cuối tạo sản phẩm cĩ màu đậm. Giai đoạn này gồm cĩ: + Phản ứng ngưng tụ aldol + Phản ứng trùng hợp hố aldehitamin và tạo thành hợp chất dị vịng chứa nitơ.
23. II.3. Sự tạo màu mới do phản ứng oxy hố các polyphenol Hợp chất polyphenol là những chất trong phân tử cĩ chứa vịng benzen, trong đĩ cĩ hai hoặc nhiều nhĩm hydroxyl (-OH) Polyphenol + 1/2O2 → Orthoquinon (enzym polyphenoloxydase) (1) Orthoquinon + glucose → Polypenol + CO2 + H2O (2) n(orthoquinon) → Flobaphen (màu nâu) (3)
24. 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 mơ, để enzym khơng cĩ điều kiện tiếp xúc với cơ chất tạo màu + Ngâm trong nước cĩ pha acid (acid chanh), để làm giảm độ pH của dung dịch, làm chậm phản ứng sẫm màu. + Dùng nước sơi hay hơi nước để tiêu diệt enzym oxy hố (chần, thanh trùng) + Xử lý bằng sulfit hố (SO2, H2SO3), vì SO2 tăng thì hoạt tính enzym oxy hố giảm
25. + 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 cĩ tính khử để chuyển hố quinon thành phenol, do đĩ 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 đĩ. Khi liều lượng vitamin C cao (cĩ thể cho từ 0,5 – 1% so với khối lượng sản phẩm) enzym polyphenoloxydase cĩ thể bị vơ hoạt hồn tồn trước khi lượng vitamin này biến hết trong mơi trường.
26. II.4. Sự tạo màu mới do phản ứng quinonamin Các octoquinon và acid amin cũng cĩ thể phản ứng với nhau để sinh ra các sản phẩm cĩ màu. Đây là phản ứng quinonamin hay phản ứng polyphenolamin. Phản ứng cĩ 2 giai đoạn: - Nếu hợp chất nitơ tham gia vào phản ứng cĩ chứa nhĩm amin bậc hai (prolin), thì màu đỏ tạo thành sẽ đậm hơn, cịn nếu hợp chất chứa nhĩm amin bậc một, thì phức tạo thành cĩ màu đỏ da cam nhạt hơn.
27. * Ứng dụng: - Trong chế biến thực phẩm nhiều sự oxy hố khử sinh học tạo ra các sản phẩm cĩ màu sắc đẹp, hương vị thơm ngon, làm cho mỗi sản phẩm cĩ tính chất đặc trưng riêng và làm tăng giá trị cảm quan cho người tiêu dùng. - Trong sản xuất trà: người ta đã sử dụng enzym polyphenoloxydase của bản thân nguyên liệu trà để tạo ra trà xanh, đen, đỏ, vàng cĩ hương vị và sắc nước khác nhau. Các enzym polyphenoloxydase xúc tác sự oxy hố các polyphenol (pirocatesin, pirogalon, hydroquinon) của lá trà tạo thành các octoquinon tương ứng. Và sau đĩ trong điều kiện xác định do con người tạo nêm các octoquinon cĩ thể trùng hợp với nhau để tạo nên các sản phẩm cĩ màu sắc khác nhau. Do đĩ, nếu tạo điều kiện thuận lợi cho enzym polyphenoloxydase phát triển, thì người ta sản xuất ra trà đen. Trái lại, nếu khống chế hồn tồn tác dụng của nĩ bằng cách hấp lá trà bằng hơi nước, thì người ta sản xuất được trà xanh