Bài giảng hóa sinh II - Chương 2 - Đặng Minh Nhật

Chia sẻ: Nguyễn Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:29

Thêm vào BST

Báo xấu

165
lượt xem 36
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu tham khảo Bài giảng hóa sinh II - Chương 2 Các chất màu Giữ để axit không bắn vào da hoặc mắt bằng cách đeo khẩu trang, găng tay và kính bảo vệ mắt.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng hóa sinh II - Chương 2 - Đặng Minh Nhật

CHƯƠNG 2: CÁC CH T MÀU 2.1 Ý NGHĨA C A CÁC CH T MÀU TRONG S N XU T TH C PH M Ch t lư ng cu các s n ph m th c ph m không nh ng bao hàm giá tr dinh dư ng mà còn bao hàm c giá tr c m quan cu chúng nưã. Màu s c là m t ch s quan tr ng cu giá tr c m quan. Màu s c cu các s n ph m th c ph m không ch có giá tr v m t hình th c mà còn có tác d ng sinh lý r t rõ r t. Màu s c thích h p s giúp cho cơ th ñ ng hoá th c ph m d dàng. Vì v y trong k thu t s n xu t th c ph m ngư i ta không ch b o v màu s c t nhiên mà còn cho thêm ch t màu m i, t o ra nh ng màu s c thích h p v i tính ch t và tr ng thái cu s n ph m. Có th th c hi n ñư c ñi u ñó b ng nh ng cách sau: - Xây d ng m t quy trình gia công nguyên li u, bán thành ph n ñ b o toàn ñư c t i ña các ch t màu có s n trong nguyên li u; - Tách ra, cô ñ c và b o qu n các ch t màu t chính nguyên li u th c v t ñó ho c t các nguyên li u khác giàu màu s c y. Sau ñó t các ch t màu t nhiên ñã cô ñ c này có th dùng ñ nhu m màu cho chính nguyên li u mà t ñó ta ñã thu ñư c ch t màu ho c cho nh ng d ng nguyên li u hoàn toàn khác. - T ng h p nhân t o các ch t màu gi ng như các màu t nhiên cu s n ph m th c ph m r i dùng chúng ñ nhu m màu cho các s n ph m khác mà d ng t nhiên không ñ m nh ho c b m t màu ban ñ u do quá trình ch bi n. - Dùng các bi n pháp k thu t thích h p ñ ñi u ch nh các ph n ng theo chi u t o ra nh ng ch t màu m i t nh ng h p ph n có trong nguyên li u. D a vào quá trình hình thành có th chia ch t màu thành hai lo i: - các ch t màu t nhiên - các ch t màu hình thành trong quá trình gia công k thu t. 2.2 Các ch t màu t nhiên Các ch t màu t nhiên thư ng g p ch y u trong các nguyên li u th c v t, có th chia làm ba nhóm chính: - Clorofil, di p l c hay ch t màu xanh lá cây; - Các carotenoit có trong l c l p, trong qu và rau màu da cam, màu vàng và ñôi khi màu ñ - Các ch t màu flavonoit có trong các không bào, có màu ñ , xanh và vàng, 2.2.1 Clorofil Màu xanh lá cây cu th c v t là do có m t clorofil. Ch t màu này ñóng r t quan tr ng trong quá trình quang h p. Nó không nh ng cho màu xanh mà còn che m các ch t màu khác. Clorofil có trong l c l p ho c h t di p l c, phân tán nguyên sinh ch t. Nó chi m kho ng 1% ch t khô.
Clorofil có hai d ng: clorofil a và clorofil b. Clorofil b có màu nh t hơn. T l n gi a clorofil a và clorofil b trong th c v t kho ng 3:1. H2C CH X CH2 CH2 H3C N N + Mg N N H3C CH3 CH2 COOCH3 O CH2 COOC20H39 Hình 7.1 C u t o c a clorofil a và b: a – X là CH3; b – X là CHO Tính ch t a) Dư i tác d ng c a nhi t ñ và axit cu d ch bào màu xanh b m t ñi, m t m t là do protein ñông t làm v t bào b phá hu , m t khác là do liên k t giưã clorofil và protein b ñ t làm cho clorofil d dàng tham gia ph n ng 7.1 ñ takp ra feofytin có màu xanh oliu: Clorofil + 2 HX → Feofytin + MgX2 (7.1) b) Khi cho tác d ng v i ki m nh như cacbonat ki m, ki m th thì chúng s trung hoà axit và mu i axit cu d ch t bào và t o nên môi trư ng ki m làm cho clorofil b xà phòng hoá ñ cho rư u phytol, metanol và axit clorofilinic. Clorofil a + ki m → (C32H30ON4Mg)(COONa)2 + CH3OH + rư u phytol Clorofil b + ki m → (C32H28O2N4Mg)(COONa)2 + CH3OH + rư u phytol Các axit (C32H30ON4Mg)(COONa)2 và (C32H28O2N4Mg)(COONa)2 thu ñư c do xà phóng hoá clorofil a và b ñuwojc g i là clorofilin ho c clorofilit. Các axit cũng như mu i cu chúng ñ u cho s n ph m màu xanh ñ m. Trong m t s cây còn có enzym chlorophyllase cũng có th thu phân ñư c các liên k t este này ñ gi i phóng ra phytol và metanol. Enzym này thư ng ñư c ñ nh v trong các s c l p, khá b n v i nhi t và ch ñư c ho t hoá trong th i gian chín. c) Clorofil cũng có th b oxy hoá do oxy và ánh sáng (quang oxy hoá), do ti p xúc v i các lipit b oxy hoá ho c do tác d ng c a enzym lipoxydase. Các quá trình oxy hoá này có th x y ra trong các rau (nh t là rau s y) b o qu n ñ m
tương ñ i dư i 30%; còn khi ñ m tương ñ i cu không khí cao hơn thì clorofil l i b bi n ñ i thành feofytin (ph n ng 7.1). M t s hư p chát bay hơi có th làm tăng (etylen) hay làm ch m (khí CO2) s bi n hoá cu clorofil. d) Dư i tác d ng cu Fe, Sn, Al, Cu thì Mg trong clorofil s b thay th và s cho các màu khác nhau sau: - V i Fe s cho màu nâu; - V i Sn và Al cho màu xám; - V i Cu s cho màu xanh sáng. Trong s n xu t th c ph m, ñ c bi t là trong s n xu t ñ h p rau, ngư i ta thư ng dùng các bi n pháp sau ñây ñ b o v ñư c màu xanh di p l c: - Gia nhi t nhanh trong m t lư ng nư c sôi l n (3-4 l/kg) ñ gi m hàm lư ng axit. Axit lúc này s b bay ñi cùng v i hơi nư c; - Gia nhi t rau xanh trong nư c c ng, cacbonat ki m th s trung hoà m t ph n axit cu d ch bào. Trong th c t , ñ b o v màu xanh cu ñ u ñóng h p, ngư i ta cho vào h p m t ít dinatri glutamat ho c ñ nhu m màu xanh cho ñ u vàng, ngư i ta dùng clorofylin (clorofil + ki m). Clorofil d b h p th trên b m t cu h t ñ u và gi ñư c b n màu trên b m t ñó làm cho màu h t r t ñ p. 2.2.2 Carotenoit Carotenoit là nhóm ch t màu hoà tan trong ch t béo làm cho rau và qu có màu da cam, màu vàng và màu ñ . Nhóm này g m t 65-70 ch t màu t nhiên, tiêu bi u là caroten, licopen, xantofil, capxantin và xitroxantin. Carotenoit có trong ña s cây (tr m t s n m) và h u như có trong t t c cơ th ñ ng v t. Hàm lư ng carotenoit trong lá xanh chi m kho ng 0,07-0,2% ch t khô, t ng trư ng h p h n h u ngư i ta th y n ng ñ carotenoit r t cao, ví d trong bao ph n cu nhi u lo i hoa loa kèn có nhi u xantofil và anteracxantin. T t c carotenoit ñ không hoà tan trong nư c, r t nh y ñ i v i axit và chát oxy hoá, nhưng l i b n v ng vơí ki m. M t trong nh ng ñ c ñi m cu carotenoit là có nhi u n i ñôi luân h p t o nên nh ng nhóm mang màu cu chúng. Màu cu chúng ph thu c vào nh ng nhóm này. T t c carotenoit t nhiên có th xem như d n xu t cu licopen. 2.2.2.1 Licopen Licopen có trong qu cà chua và m t s qu khác. Màu ñ cu cà chua chín ch y u do có m t licopen m c dù trong cà chua còng m t lo t các cait khac nưã như: fitoflutin, α-caroten, β-caroten, γ-caroten, licopen. Trong quá trình chín, hàm
lư ng licopen trong cà chua tăng lên 10 l n. Tuy nhiên, ch t màu này không có ho t tính vitamin. Licopen có c u t o như sau: H3C CH3 CH3 H3C CH3 H3C CH3 CH3 CH3 CH3 licopen B ng cách t o thành vòng m t ñ u ho c c hai ñàu cu phân t licopen thì s ñư c các ñ ng phân α. β, γ-caroten. Màu da cam cu cà r t, mơ ch y u là do caroten. Caroten có c u t o như sau: H3C CH3 CH3 H3C CH3 H3C CH3 CH3 CH3 CH3 β-caroten H3C CH3 CH3 H3C CH3 H3C CH3 CH3 CH3 α-caroten H3C CH3 CH3 H3C CH3 H3C CH3 CH3 CH3 CH3 γ-caroten T t c nh ng carotenoit t nhiên khác ñ u là d n xu t cu licopen và caroten. Chúng ñư c t o thành b ng cách ñưa nhóm hydroxyl, carbonyl ho t metoxy vào m ch, nh ph n ng hydro hoá ho c oxy hoá. 2.2.2.2 Xantofil Xantofil có công th c C40H56O2 và có ñư c b ng cách g n thêm hai nhóm hydroxyl vào phân t α-caroten, do ñó có tên 3, 3’-dihydroxy α-caroten và 3, 3’- dihydroxy β-caroten v i t l 2:1. Xantofil cùng v i caroten có chưá trong rau xanh và cùng v i caroten và licopen cu cà chua.
O H3C OH CH3 CH3 H3C CH3 H3C CH3 CH3 CH3 HO CH3 O Xantofil 2.2.2.3 Capxantin Capxantin có công th c C40H58O3 là ch t màu vàng có trong t ñ . Capxantin chi m 7/8 t t c ch t màu cu t. Capxantin là d n xu t cu caroten, nhưng có màu m nh hơn các carotenoit khác 10 l n. Trong t ñ có các carotenoit nhi u hơn trong t xanh 35 l n. 2.2.2.4 Criptoxantin Criptoxantin có công th c nguyên C40H58O3 (3- ho c 4- hydroxy β-caroten). Màu da cam cu quít, cam ch y u là do criptoxantin. 2.2.2.5 Birxin Birxin là ch t màu ñ có trong qu cây nhi t ñ i tên là Bixa orellana, birxin ñư c dùng ñ nhu m màu d u, margarin và các s n ph m th c ph m khác. Birxin là s n ph m oxy hoá cu các carotenoit có trong 40 nguyên t cacbon. 2.2.2.6 Xitroxantin Xitroxantin có công th c C40H50O. Xitroxantin có trong v qu chanh. Xitroxantin có ñư c khi k t h p vào phân t β-caroten m t nguyên t oxy ñ t o thành c u trúc furanoit. 2.2.2.7 Astarxantin Astarxantin cũng là d n xu t cu caroten và có tên g i là 3, 3’-dihydroxy - 4,4’-dixeto-β-caroten. Trong tr ng cu loài giáp xác có ch t màu xanh ve g i là ovoverdin có th coi như là mu i d ng endil cu astarxantin và nhóm amin cu protein (k t h p cu astarxatin và protein). Trong mai và giáp cu cua, tôm astarxantin cũng tham gia vào thành ph n cu lipoprotein g i là xianin. Trong quá trình gia nhi t do protein b bi n tính và astarxantin b tách ra dư i d ng ch t màu ñ .
2.2.3 Các ch t màu nhóm flavonoit Các ch tmàu này hoà tan trong nư c và chưá trong các không bào. Trong rau, qu và hoa, s lư ng cũng như t l cac flavonoit khác nhau, do ñó làm cho chúng có nhi u màu s c khác nhau: t màu ñ ñ n màu tím. flavonoit là nh ng d n xu t cu croman và cromon. Croman và cromon là nh ng phenylpropan vì có chưá b khung cacbon C6-C3. Khi croman ho c cromon ngưng t v i m t vòng phenol nưã thì ñư c d n xu t có tên là flavan. O O O croman cromon flavan D a vào m c ñ oxy hoá (ho c kh ) c a d vòng, có th chia flavonoit ra các nhóm có d ng c u trúc ch y u như sau: + O O O OH OH OH OH leucoantoxianidol antoxianidol catesin (flavanol-3) (flavandiol-3,4) O O O OH O O O flavanon flavanodol flavanon O O OH O O O izoflavon chalcon flavonol
O CH2 O auron 2.2.3.1Antoxian Antoxian hay là antoxianozit là mono- diglucozit do g c ñư ng glucose, galactose ho c rhamnose k t h p v i g c aglucon có màu g i là antoxianidin. Do ñó, khi thu phân antoxian thì ñư c ñư ng và antoxianidin (antoxianidol). Antoxian hoà tan trong nư c, còn antoxianidol thì không hoà tan trong nư c. Các antoxianidol và các antoxian là nh ng ch t t o nên màu s c cho hoa và qu . Các antoxianidol có màu ñ , xanh, tím ho c nh ng gam màu trung gian. T t c antoxianidol ñ u có chưá trong vòng pyran oxy hoá tr t do. Tuy nhiên ngư i ta chưa bi n ñư c ch c ch n nguyên t nào: oxy hay cacbon mang ñi n tích dương t do. Do ñó antoxianidol thư ng ñư c bi u di n dư i d ng công th c trung tính: - Cl + O O OH OH Công th c thư ng Công th c trung tính Nh ñi n tích dương t do này mà cac antoxianidol trong dung d ch axit tác d ng như nh ng cation và t o mu i ñư c v i các axit. Còn trong dung d ch ki m thì antoxianidol l i tác d ng như anion và t o mu i v i bazơ. Thư ng g p ba antoxianidol chính là: pelargonidol, xianidol và delfinidol. Còn apigenidol thì ít g p hơn. + + HO O HO O OH OH OH OH OH apigenidol pelargonidol
OH OH + + HO O HO O OH OH OH OH OH OH OH delfinidol xianidol OCH3 OCH3 + + HO O HO O OH OH OH OH OCH3 OH OH xirinhidol (malvidol) xianidol Tính ch t cu antoxian Nói chung các antoxian hoà tan t t trong nư c và trong d ch bão hoà. Khi k p h p v i ñư ng làm cho phân t antoxian càng hoà tan hơn. Màu s c cu các antoxian luôn luôn thay ñ i ph thu c vào nhi t ñ , các ch t màu có m t và nhi u y u t khác,...Khi tăng s lư ng nhóm OH trong vòng benzen thì màu càng xanh ñ m (trong vòng benzen có th có 1-2 ho c 3 nhóm OH) M c ñ metyl hoá các nhóm OH trong vòng benzen càng cao thì màu càng ñ . N u nhóm OH v trí th 3 k t h p v i các g c ñư ng thì màu s c cũng s thay ñ i theo s lư ng các g c ñư ng ñư c ñính vào nhi u hay ít. Các antoxian cũng có th t o ph c v i các ion kim lo i ñ cho các màu khác nhau: ch ng h n mu i kali s cho v i antoxian màu ñ máu, còn mu i canxi và magie s cho v i antoxian ph c có màu xanh ve. Ho c ngư i ta cũng th y phúc b n t ñen s chuy n sang màu xanh, còn anh ñào thì chuy n sang màu tím khi có m t thi c, anh ñào cũng s có màu tím khi có m t nhôm, nhưng nhôm l i không nh hư ng ñ n màu cu nho ñ . Các antoxian cu nho ch thay ñ i ñáng k khi có Fe, Sn ho c Cu. ði m ñáng chú ý là màu s c cu các antoxian ph thu c r t m nh vào pH môi trư ng. Thông thư ng, khi pH>7, các antoxian cho màu xanh và khi pH
Khi pH=2,4-4,0 thì có màu ñ th m; pH=4-6 thì có màu tím; pH=6 thì có màu xanh lam; pH là ki m thì có màu xanh lá cây. Ho c như xianin có trong hoa h ng, màu s c s thay ñ i khi pH cu d ch bào thay ñ i. Màu s c cu antoxian còn có th thay ñ i do h p th trên polysacarit. Khi ñun nóng lâu dài các antoxian có th phá hu và m t màu, ñ c bi t là các antoxian cu dâu tây, anh ñào, c c i. Ngư c l i, các antoxian cu phúc b n t ñen cũng trong ñi u ki n ñó l i không b thay ñ i. Nhìn chung khi gia nhi t, cac ch t màu ñ d dàng b phá hu , còn ch t màu vàng thì khó hơn. Các màu s c khác nhau cu hoa có ñư c là do t hơp các antoxianidin và cac este metylic cu chúng v i axit và bazơ. Tóm l i, trong môi trư ng axit, các antoxian là nh ng bazơ m nh (oxonium) và có th t o mu i b n v ng v i axit. Antoxian cũng có kh năng cho mu i v i bazơ. Như v y chúng có tính ch t lư ng tính. Mu i v i axit thì có màu ñ , còn mu i v i ki m có màu xanh. Trong s n xu t ñ h p, ñ b o v màu s c t nhien, ngư i ta có th cho thêm ch t ch ng oxy hoá, ví d , thêm rutin ñ b o v màu cu anh ñào và m n, thêm tanin, axit ascorbic ñ b o v màu cu dâu và anh ñào. M t bi n pháp khác có th b o v ñư c màu t nhiên cu các ñ h p rau qu là thêm enzym glucooxidase, chăng h n như thêm gluco oxidase ñ gi màu t nhiên cu nư c qu ñ c... Các d n xu t cromon ñáng chú ý hơn c là flavanon và flavonol 2.2.3.2 Flavanon So v i các flavonoit khác thì các flavanon ít g p hơn. Hesperidin và naringin là hai flavanon có trong v cam quít bên c nh các catesin có ho t tính vitamin P. Aglucon cu các glucozit này là hesperetol và naringenol: OH + + HO O HO O OCH3 OH OH O OH O naringenol hesperetol Naringin là diholozit (v i glucose và rhamnose) thư ng gây ra v ñ ng cu bư i nh t là bư i trư c khi chín.
CH2OH OH H O H O OH OH H HO H O OH O O OH CH3 naringin OH OH Naringin là m t flavonoit không màu, ít tan trong nư c, d dàng k t tu dư i d ng các tinh th nh do ñó gây khó khăn cho s n xu t nư c qu cũng như puree cam quít. Khi qu chín, enzym nariginase phân c t liên k t glucose-rhamnose do ñó m t v ñ ng. 2.2.3.3 Flavonol Flavonol là glucozit làm cho rau qu và hoa có màu vàng và da cam. Khi flavonol b thu phân thì gi i phóng ra aglucon màu vàng. Các glucozit nhóm flavonol rât nhi u, nhưng thuwofng g p hơn c là nhưũng aglucon d n xu t sau ñây: R Kempherol R=R’=H O HO OH Querxetol R=OH, R’=H Mirixetin R=R’=OH OH R' OH O Astragalin là 3-glucozit cu kempherol, có trong hoa t vân anh, hoa d ng a, trong lá chè và trong hoa h ng. Querxetol có trong v s i, lá chè, táo, nho, thu c lá, hoá huplông (hoa bia). Rutin là 3-rhamnoglucozit cu querxetol r t thư ng g p trong cây. Rutin ñư c ng d ng r ng rãi trong y h c làm thu c b mao m ch. Các flavonol ñ u hoà tan trong nư c. Cư ng ñ màu cu chúng ph thu c vào v trí nhóm OH: màu xanh nh t khi OH v trí orto. Flavonol tương tác v i s t cho ta ph c màu xanh lá cây, sau chuy n sang màu nâu. Ph n ng này thư ng x y ra khi gia nhi t rau qu trong thi t b b ng s t ho c b ng s t tráng men b d p. V i chì axetat, flavonol cho ph c màu vàng xám. Trong môi trư ng ki m, flavonol r t d b oxy hoá và sau ñó ngưng t ñ t o thành s n ph m màu ñ .
2.3 Các ch t màu hình thành trong quá trình gia công k thu t Trong các nguyên li u ñưa vào ch bi n th c ph m, thư ng ch a m t t h p cac chât khác nhau. Trong quá trình gia công cơ nhi t, chúng s ñư c tương tác v i nhau ñ t o thành nh ng ch t màu m i có nh hư ng t t ho c x u ñ n thành ph m. Các ph n ng t o màu trong th c ph m thư ng ph c t p và ña d ng. Ch ng h n như màu s c cu nư c chè là do ph n ng oxy hoá các polyphenol b ng enzym, màu s c xu t hi n khi s y malt, khi nư ng bánh mì ho c trong các s n ph m ch bi n h t khác l i h u như ch y u do ph n ng ozamin. N u như trong các s n ph m bánh k o, màu ñư c t o nên ch y u là do ph n ng caramen hoá các ñư ng thì trong ch bi n rau qu màu ñư c hình thành nên còn do m t lo t các ph n ng khác n a. Chung quy l i, các ph n ng t o màu là nh ng ph n ng oxy hoá và nh ng ph n ng có enzym xúc tác không có enzym xúc tác. ðó là ph n ng trùng h p hoá các ph m v t oxy hoá cu polyphenol và ph n ng giưã bisflavonoit v i axit amin. Chúng g m có: - ph n ng gi a ñư ng và axit amin; - ph n ng dehydrat hoá các ñư ng hay là ph n ng caramen hoá; - ph n ng phân hu axit ascorbic, axit limonic, axit maleic, axit tartric và m t s axit h u cơ khác; - ph n ng oxy hóa các h p ch t cu s t và t o thành ph c có màu; - ph n ng t o nên các sulfua kim lo i có màu. 2.3.1 T o màu m i do ph n ng caramen Ph n ng caramen hoá có nh hư ng l n ñ n màu s c cu các s n ph m giàu ñư ng như bánh, k o, m t...Ph n ng x y ra m nh m nhi t ñ nóng ch y cu ñư ng. Ch ng h n, v i glucose 146-150 C, fructose 95-100 oC, saccharose o 160-180 oC, lactose 223-252 oC. Tuy nhiên, ph thu c vào n ng ñ ñư ng, thành ph n pH cu môi trư ng, th i gian ñun nóng,...ngư i ta v n tìm th y các s n ph m cu s caramen nhi t ñ th p hơn ñi m nóng ch y cu ñư ng. Ví d , saccharose có th b t ñ u bi n ñ i này khi nhi t ñ 135 oC. Giai ño n ñ u cu ph n ng t o nên các anhydrit cu glucose, fructose, saccharose như glucozan, fructozan, sacarozan là nh ng h p ch t không màu. Sau ñó, bên c nh s dehydrat hoá còn x y ra s trùng h p hoá các ñư ng ñã ñư ng dehydrat hoá ñ t o thành các ph m v t có màu nâu vàng. Ch ng h n, v i saccharose, sơ ñ ph n ng caramen như sau: C12H22O11 → C6H10O5 + C6H10O5 + H2O ð n 185-190 oC s t o thành izosacarozan:
glucozan + levulozan → izosacarozan C6H10O5 + C6H10O5 → C12H20O10 Khi nhi t ñ cao hơn s m t ñi 10% nư c và t o thành caramelan (C12H18O9 ho c C24H36O18) có màu vàng: 2C12H22O10 → (C12H18O9) ho c C24H36O18 + 2H2O izosacarozan caramelan Khi m t ñi 14% nư c s t o thành caramelen: C12H22O10 + C24H36O18 → C36H48O24.H2O + 3 H2O Và khi m t ñi 25% nư c s t o thành caramelin có màu nâu ñen. C n chú ý r ng t t c các s n ph m caramen hoá ñ u có v ñ ng. 2.3.2 S t o màu m i do ph n ng melanoidin Ph n ng ozamin, cacbonylamin, aminoza hay ph n ng melanoidin là ph n ng có vai trò ñ c bi t qu n tr ng trong k thu t s n xu t th c ph m. Các h p ph n tham gia ph n ng là protein (ho c các s n ph m phân gi i cu chúng) và carbohydrat. ði u ki n ñ ph n ng x y ra ñư c là ch t tham gia ph n ng ph i có nhóm carbonyl. Khác v i ph n ng caramen hoá, ph n ng ozamin ñòi h i năng lư ng ho t hoá bé hơn, nhưng ñ ti n hành ph n ng b t bu c trong môi trư ng ph n ng ph i có nhóm amin ho c amoniac. D a vào m c ñ v màu s c cu các s n ph m có th chia thành ba giai ño n k ti p nhau. S n ph m cu giai ño n ñ u không màu và không h p th ánh sáng c c tím. Giai ño n này bao g m hai ph n ng: ph n ng ngưng t carbonylamin và ph n ng chuy n v Amadori. S n ph m cu giai ño n th hai không màu ho c có màu vàng, nhưng h p th m nh ánh sáng c c tím. Giai ño n này bao g m ph n ng kh nư c cu ñư ng, phân hu ñư ng và các h p ch t amin. S n ph m cu giai ño n cu i có màu ñ m. Giai ño n này g m có ph n ng ngưng t aldol, trùng h p hoá aldehytamin và t o thành hưop ch t d vòng chưá nitơ. Th c t trong h n h p ph n ng có chưá ñ ng th i t t c các s n ph m, nhưng t lư ng cu s n ph m này hay s n ph m khác chi m ưu th là ph thu c m c ñ ti n hành cu ph n ng. 2.3.2.1Các giai ño n cu ph n ng t o melanoidin a) Giai ño n ñ u cu ph n ng t o melanoidin Ph n ng ngưng t cacbonylamin Giai ño n ñ u tiên c a s t o thành melanoidin là s ngưng t ñư ng v i axit amin. Trong ñi u ki n nhi t ñ sinh lý thì t o thành bazơ Schiff (h p ch t h u cơ có nhóm -HC=N-) ho c glycoside:
N N R R O C C H OH H OH H OH -H2O HO H HO H HO H O + H2N R H OH H OH H OH +H2O H OH H H OH CH2OH CH2OH CH2OH N-glucoside Glucose bazo schiff Trong ñi u ki n s n xu t khi nhi t ñ cao, ph n ng ñư c b t ñ u không ph i t N-glycoside mà t sacaroamin (ñư ng amin) theo sơ ñ : O O C C COOH H COOH H H H + H C OH H N C R" H C N C R" R' H R' H ñư ng h p ch t amin ph c ñư ng amin Ph c ñư ng amin ñư c t o thành không màu và không có tính ch t nào cu melanoidin c . Ph n ng này có th ti n hành ch l nh và qua m t vài gi thì ñ t ñư c cân b ng. Nhưng có th tăng r t nhanh khi ñun nóng h n h p ph n ng. Ph n ng chuy n v Amadori Khi nhi t ñ cao thì ph c ñư ng amin b ñ ng phân hoá hay ngư i ta còn g i là b chuy n v n i phân Amadori. K t qu là gi a nguyên t cacbon th nh t và th hai phát sinh ra n i kép và t o thành 1-amin-1dezoxy-2-ketose: O 1C H O COOH H OH COOH COOH 2 2 H C N C R" 1 R' C CH2 NH C R" R' C CH2 NH C R" R' H H H Ph c ñư ng amin 1-amin-1-desoxy-2-ketose d ng enol ca 1-amin-1-desoxy-2- ketose Ph m v t cu s chuy n v Amadori là h po ch t có kh năng ph n ng và là ch t kh i ñ u ñ t o thành polyme có màu s m g i là melanoidin.
b) Giai ño n trung gian cu ph n ng melanoidin giai ño n này x y ra s kh nư c cu 1-amin-1-desoxy-2-ketose t o thành các s n ph m phân ly khác nhau. Ph thu c vào ñi u ki n cu môi trư ng và nhi t ñ mà giai ño n trung gian có th ti n hành b ng m t vài con ñư ng. S kh t o thành furfurol ho c hydroxymetylfurfurol là m t trong nh ng con ñư ng kh nư c cu desoxyketose. M t con ñư n gkhác là t o thành reducton m ch h . Con ñư ng th c ba là phân hu h p ph n ñư ng ñ t o thành aldehyt, ãeton, diaxetyl. Con ñư ng th tư là t o thành ozon. T o thành furfurol và ozon N u c u t ñ u tiên cu s t o thành melanoidin là glucose, thì s n ph m chuy n v Amadori khi ñun nóng s chuy n sang d ng furan và sau ñó thành bazơ Schiff cu hydroxymetylfurfurol: HN R C HC CH C OH CH OH HO CH -H2O -H2O HO C H HO H 2 C CH NH R HO H2C CH NH R C C C O O H C OH H C OH CH2OH 1-amin-1-desoxy-2-ketose bazơ shiff c a hydroxymetyl furfurol N u ñư ng kh i ñ u không ph i là hexose mà là pentose thì t o thành bazơ Schiff cu furfurol. Sau này khi b thu phân, bazơ Schiff cu hydroxymethylfurfurol ho c cu furfurol có th b phân hu ñ t o thành hydroxymetylfurfurol ho c furfurol và axit amin t do theo sơ ñ : CH CH CH CH O +H2O + HO H2C CH NH R C C HO H 2 C C C C H2N R O O H hydroxymetylfurfurol axit amin ðôi khi bazơ Schiff cu hydroxymetylfurfurol và cu furfurol cũng có th ngưng t ñ t o thành melanoidin chưá nitơ. Trong môi trư ng axit ho c trung tính và nhi t ñ cao thì furfurol và các d n xu t cu nó s t o thành trư c tiên. M t s tác gi ñã tìm th y m t con ñư ng kh nư c khác cu desoxyxetose. Ban ñ u desoxyketose ph n ng v i phân t glucose ñ t o thành difuranozamin.
Sau ñó difuranozamin b phân hu ñ t o thành 3-dezoxyglucozon, cac ozon không no d ng cis và trans: OH OH OH C C C C O C O C O H C H C H O O H C O H C OH C H C H H C H C H C CH2OH CH2OH CH2OH 3-dezoxyglucozon glucozon không no d ng cis glucozon không no d ng trans Hydroxymetylfurfurol cũng có th ñư c t o thành. Các tác gi này cho r ng các s n ph m vưà k trên là nh ng ch t ti n thân cơ b n cu các polyme có màu nâu s m. T o thành reducton có 6 cacbon Các aminodezoxyketose ñư c t o thành khi chuy n v Amadori, có th b kh ñi hai phân t H2O ñ t o thành các reducton có 6 cacbon. Reducton là nh ng h p ch t h u cơ có tính ch t chung là kh m nh do có m t nhóm endiol: C C HO OH Theo thư ng l , nhóm endiol cu reducton ñư c liên k t v i g c aldehyt ho c g c axit. Ví d : O CH C C H HO HO Do ñó, nh ng h p ch t này r t nh y v i ph n ng oxy hoá và kh . Ch ng h n, reducton ñơn gi n nh t là triozoreducton: O CH C C H HO HO Ch t này th c ch t là enol cu hydroxymetylglyoxal: O O CH2 C C CH C C H H O HO HO HO Hydroxymetylglyoxal reducton hay là enolaldehyd
c a axit tartric S t h p cu nhóm endiol v i nhóm carbonyl làm cho các ch t này có kh năng nh y c m ñ c bi t v i ph n ng oxy hóa và kh . Kh năng ph n ng cu reducton có th d n ñ n s kh hydro ñ chuy n nhóm endiol thành nhóm carbonyl 2H R1 CH C R2 R1 C R2 C O O HO HO reducton dehydroreducton Dĩ nhiên, reducton có th d dàng k t h p v i oxy và chính ñó là ñi u r t quan tr ng cho s b n v ng cu c cơvat. Reducton không kh dung d ch Fehling l i d dàng kh iot và 2,6- diclophenolindophenol. Axit dehydroascorbic có th coi là m t ví d cu reducton có sáu cacbon. Không ph i ch riêng reducton mà cac d ng dehydro cu chúng cũng tham gia vào vi c t o nên màu nâu. Phân hu ñư ng O M t trong nh ng giai ño n trung gian cu ph n C ng t o melanoidin là s phânhu c u t ñư ng cu n C O ph m chuy n v Amadori ñ t o thành các ph m v t khác O C O nhauL triozoreducton, aldehyt pyruvic, axeton, axetoin, C diaxetyl. H HO C M t s ch t t o thành kh phân h y ñưòng có mfui CH2OH vi và v d ch u do ñó quy t ñ nh ch t lư ng cu s n ph m. Axit dehydroascorbic Phân hu các h p ch t amin Trong quá trình t o nên melanoidin thì CO2, aldehyt và NH3 là nh ng ph m v t cu ph n ng khi nhi t ñ cao. Nguyên do cu hi n tư ng này là s phân hu Strecker theo nh ng hư ng khác nhau: 1/ Ph m v t chuy n v Amadori có th k t h p v i axit amin ñ thoát ra CO2 và H2O: 1 COOH O COOH R COOH -CO2 1 2 +R 2 R CH NH2 CH CH2 NH CH R R CH2 N CH CH2 NH CH R -H2O
Bazơ Schiff ñư c t o thành b phân ly th y phân thành aldehyt và h p ch t amin. Chính h p ch t amin này s cho các ph m v t chưá ni tơ và có màu nâu sau này. Còn aldehyt ñư c t o thành trong ph n ng này, so v i axit amin ñã tham gia tương tác v i aminodezoxyketose thì có ít hơn 1 cacbon. H R C NH2 N 1 C H R 1 C H R O H2 O H C H + R C H C H H N H H N 2 C R COOH 2 C R COOH H H 2/ Giưã furfurol ho c hydroxymetylfurfurol và axit amin có th x y ra s tương tác oxy hoá: CH CH CH CH O O O2 C C C C C C O O H OOH furfurol axit furfurolic CH CH R R CH CH O O + + + C C C HC NH2 C NH H2O C C C O O OOH OH COOH COOH axit amin axitimin axit furfurolic R R + + + NH3 C O CO2 C NH H2O COOH COOH aldehyt K t qu là t axit amin t o thành aldehyt có ít hơn m t nguyên t cacbon. 3/ Aldehyt cũng có th ñư c t o thành do k t qu cu s chuy n amin giưã axit amin v i reducton R R + + + CO2 C O R1 C C R2 R1 CH C R2 NH2 HC O O O H2N H COOH
Gi s , do s chuy n amin mà d n ñ n hình thành nên aldehyt là ph n ng ch y u, thì rõ ràng là do k t qu cu ph n ng ñó mà ni tơ tham gia vào polyme màu nâu. Ph n l n CO2 thoát ra trong quá trình t o mela n u do axit amin b phân h y Strecker. Các aldehyt t o thành ñóng vai trò quan tr ng trong vi c hình thành hương v cu s n ph m th c ph m khi ch bi n nhi t. c) Giai ño n cu i cùng cu ph n ng t o melanoidin Giai ño n cu i cùng này bao g m r t nhi u ph n ng ph c t p. Có th chia thành hai ki u ph n ng: - Ph n ng ngưng t aldol v i s t o thành polyme màu nâu không chưá nitơ; - Ph n ng trùng h p hoá aldehytamin v i s t o thành các hơp ch t nitưo d vòng. S ngưng t aldehyt axetic có th cũng là ví d v s ngưng t aldol: OH O O O + H3 C C C CH2 H 3C C H2CH C H H H aldehyt axetic aldol Khi ñó nguyên t hydro cu nhóm metyl cu m t phân t aldehyt này ñư c liên k t v i nguyên t oxy cu nhóm carbonyl cu phân t aldehyt th 2. S trùng hơp hoá và oxy hoá ñ ng th i các aldehyt aminoaxetic d n ñ n t o thành pyrazin. NH2 CHO N +O2 CH2 + CH2 + 3 H2O CHO NH2 N Pyrazin có mùi d ch u nhưng y u, hoà tan trong nư c. Khi trùng h p hoá dehydroreducton v i amoniac và aldehyt s t o thành h p ch t ph c t p có chưá vòng imidazol: NH3 1 R C N O O R1 C + 3 2 3 C R C + R C 3 H2O R R2 C O H N H NH3 imidazol d n xu t Ngoài nh ng h p ch t ñã k , do k t qu cu ph n ng ngưng t aldehyt, pyridin và pyrol cũng có th ñư c hình thành.
S ngưng t aldol ch ti n hành ñư c khi caramen hoá dung d ch ñư ng thu n khi t. Khi có m t các h p ch t amin m c d u ch là v t cũng x y ra ñ ng th i c hai ki u ph n ng. Giai ño n cu i cùng cu ph n ng melanoidin s t o nên ñ u tiên là các polyme không no hòa tan ñư c trong nư c, sau ñ n là các polyme không no và không hoà tan ñư c trong nư c, nhưng ñ u có màu ñ m và có cùng tên g i chung là melanoidin. Các melanoidin h p th m nh tia c c tím (
nư c là ñi u ki n c n thi t ñ ti n hành ph n ng. N ng ñ ch t tác d ng càng cao, lư ng nư c càng ít thì t o thành melanoidin càng m nh. c) nh hư ng cu nhi t ñ và pH môi trư ng 0 oC và dư i 0 oC, ph n ng melanoidin không x y ra. Cùng v i s tăng nhi t ñ , v n t c ph n ng tăng lên r t m nh m . các nhi t ñ khác nhau, các s n ph m t o thành cũng khác nhau. Ngư i ta nh n th y khi nhi t ñ t 95-100 oC, ph n ng s cho các s n ph m có tính ch t c m quan t t hơn c . Khi nhi t ñ quá cao thì các melanoidin t o ñư c s có v ñ ng và mùi khét. Vì v y trong s n xu t ñ thu ñư c malt màu, ngư i ta thư ng kh ng ch ph n ng melanoidin 160 oC (m c dù lư ng ch t màu s c c ñ i khi nhi t ñ 190 oC). Vì l nhi t ñ trên 160 oC các melanoidin t o thành s không hoà tan trong nư c, do ñó làm gi m kh năng cho màu và ñ trích ly cu malt thu ñư c. Ph n ng Maillard có th ti n hành trong m t kho ng pH khá r ng, tuy nhiên trong moi trư ng ki m ph n ng nahnh hơn. Trong khi môi trư ng axit (pH