Khảo sát ảnh hưởng của điều kiện bảo quản và hệ dung môi đến hiệu suất trích ly carotenoids từ vỏ tôm sú

29-2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp&SHƯD Trang ii Luận văn tốt nghiệp kèm theo sau đây, với đề tựa là “KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN BẢO QUẢN VÀ LOẠI DUNG MÔI ĐẾN HIỆU SUẤT TRÍCH LY CAROTENOIDS TỪ VỎ TÔM”, do sinh viên TRẦN HÀ DIỄM thực hiện và báo cáo, và đã được Hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp thông qua. Giáo viên hướng dẫn PHAN THỊ THANH QUẾ Cần Thơ, ngày tháng năm 2008 Chủ Tịch Hội Đồng Luận văn tốt nghiệp khóa 29-2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp&SHƯD Trang iii LỜI CẢM TẠ Chân thành cám ơn Cô Phan Thị Thanh Quế, người trực tiếp hướng dẫn đề tài, đã tận tình hướng dẫn, góp ý, cung cấp những tài liệu cần thiết và truyền đạt những kiến thức quý báu giúp tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp. Tất cả các thầy cô Bộ Môn Công Nghệ Thực Phẩm - Trường Đại Học Cần Thơ đã giảng dạy và truyền đạt cho tôi những kiến thức và kinh nghiệm bổ ích để hoàn thành đề tài luận văn cũng như trang bị cho tôi những kinh nghiệm để bước vào đời. Tập thể cán bộ phòng thí nghiệm của Bộ môn Công nghệ thực phẩm đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành đề tài nghiên cứu của mình. Tập thể lớp Công nghệ thực phẩm khóa 29 đã giúp đỡ, góp ý chân thành giúp bài luận văn của tôi được hoàn thiện hơn. Cần Thơ, ngày tháng năm 2008 Sinh viên thực hiện Trần Hà Diễm Luận văn tốt nghiệp khóa 29-2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp&SHƯD Trang iv MỤC LỤC Trang Trang tựa ....................................................................................................... i Trang duyệt .................................................................................................. ii Lời cảm tạ.................................................................................................... iii Mục lục ....................................................................................................... iv Danh sách bảng ........................................................................................... vi Danh sách hình ........................................................................................... vii Tóm lược ..................................................................................................... ix CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ................................................................................ 1 1.1 Đặt vấn đề............................................................................................... 1 1.2 Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................... 2 CHƯƠNG 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU ............................................................ 3 2.1 Nguồn nguyên liệu.................................................................................. 3 2.2 Thành phần hóa học của vỏ tôm ............................................................. 3 2.3 Giới thiệu về chất màu ............................................................................ 4 2.3.1 Khái niệm về chất màu..................................................................... 4 2.3.2 Các chất màu có trong thủy sản ........................................................ 4 2.4 Giới thiệu về Carotenoids - Astaxanthin ................................................. 5 2.4.1 Carotenoids ...................................................................................... 5 2.4.1.1 Giới thiệu ................................................................................. 5 2.4.1.2 Carotenoids đối với sức khỏe con người ................................... 6 2.4.1.3 Carotenoids ngăn chặn sự oxy hóa như thế nào?....................... 7 2.4.1.4 Các carotenoids tìm thấy trong thủy sản ..................................12 2.4.1.5 Thành phần carotenoids trong vỏ tôm phế liệu ........................15 2.4.1.6 Các biến đổi của carotenoids ...................................................15 2.4.2 Astaxanthin ...................................................................................16 2.4.2.1 Giới thiệu ................................................................................16 2.4.2.2 Ứng dụng.................................................................................17 Luận văn tốt nghiệp khóa 29-2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp&SHƯD Trang v 2.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly carotenoids bằng dung môi hữu cơ............................................................................21 2.6 Dung môi trích ly carotenoids từ vỏ tôm phế liệu...................................22 2.7 Các loại bao bì bảo quản phế liệu vỏ tôm và dịch trích carotenoids…… 24 CHƯƠNG 3: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM.............30 3.1 Phương tiện thí nghiệm..........................................................................30 3.1.1 Thời gian và địa điểm......................................................................30 3.1.2 Nguyên liệu.....................................................................................30 3.1.3 Hóa chất ..........................................................................................30 3.1.4 Dụng cụ - thiết bị.............................................................................30 3.2 Phương pháp nghiên cứu........................................................................30 3.2.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của các hệ dung môi và phương pháp loại dung môi khác nhau đến hiệu suất trích ly carotenoids ........................31 3.2.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của loại bao bì, nhiệt độ bảo quản phế liệu đến hiệu suất trích ly carotenoids theo thời gian bảo quản ......................33 3.2.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của loại bao bì đến sự thay đổi hàm lượng carotenoids theo thời gian bảo quản. ..........................................................35 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .....................................................37 4.1 Xây dựng quy trình trích ly carotenoids từ vỏ tôm phế liệu....................37 4.2 Kết quả xây dựng đường chuẩn astaxanthin ...........................................39 4.3 Kết quả ảnh hưởng của các hệ dung môi và phương pháp loại dung môi khác nhau đến hiệu suất trích ly carotenoids từ vỏ tôm sú....................................40 4.4 Ảnh hưởng của loại bao bì, nhiệt độ bảo quản vỏ tôm sú đến hiệu suất trích ly carotenoids theo thời gian bảo quản .................................................................42 4.5 Ảnh hưởng của loại bao bì chứa đựng dịch trích đến sự thay đổi hàm lượng carotenoids theo thời gian bảo quản .....................................................................46 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN - ĐỀ NGHỊ .............................................................49 5.1 Kết luận .................................................................................................49 5.2 Đề nghị ..................................................................................................49 Tài liệu tham khảo .......................................................................................51 Phụ lục ........................................................................................................52 Phụ lục A: Công thức xác định hiệu suất thu hồi carotenoids.......................52 Phụ lục B: Kết quả thống kê Anova .............................................................52 Luận văn tốt nghiệp khóa 29-2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp&SHƯD Trang vi DANH SÁCH BẢNG Bảng Tựa bảng Trang 1 Thành phần dinh dưỡng của tôm sú 3 2 Thành phần hóa học của vỏ tôm sấy khô (tính theo căn bản khô) 3 3 Khả năng dập tắt oxy tự do của các loại carotenoids khác nhau 9 4 Tốc độ hấp thu của carotenoids đối với các gốc tự do khác nhau 11 5 Thành phần của carotenoids trong phế liệu tôm sú 15 6 Số liệu xây dựng đường chuẩn astaxanthin 39 7 Kết quả hiệu suất trích ly carotenoids ở các hệ dung môi khác nhau bằng 2 phương pháp loại dung môI 41 8 Kết quả ảnh hưởng của loại bao bì đến hiệu suất trích ly carotenoids theo thời gian bảo quản 43 9 Kết quả ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất trích carotenoids theo thời gian bảo quản 43 10 Ảnh hưởng của loại bao bì đến sự thay đổi hàm lượng carotenoids 46 Luận văn tốt nghiệp khóa 29-2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp&SHƯD Trang vii DANH SÁCH HÌNH Hình Tựa hình Trang 1 Nguyên liệu tôm sú 3 2 Các loại thực phẩm chứa carotenoids 5 3 Carotenoids bố trí trong protein. Bên trái: trong sự quang hợp của vi khuẩn cyanobacterium, carotenoids nằm bên ngoài (màu cam). Bên phải: trong võng mạc mắt (rhodopsin), carotenoids nằm sâu bên trong (màu hồng) 7 4 Cấu trúc hóa học của beta-carotene 12 5 Cấu trúc hóa học của Lutein 13 6 Cấu trúc hóa học của Zeaxanthin 13 7 Cấu trúc hóa học của Canthaxanthin 14 8 Cấu trúc hóa học của astaxanthin 14 9 Màu carotenoids của thủy sản 14 10 Sơ đồ biến đổi của carotenoids 16 11 Cấu trúc hóa học của astaxanthin 16 12 Hiệu quả chống oxy hóa của astaxanthin so với các chất màu khác 19 13 Cấu tạo của phân tử isopropyl alcohol (IPA) 22 14 Cấu tạo của phân tử hexan 23 15 Cấu tạo phân tử acetone 23 16 Cấu tạo phân tử methanol 24 17 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 1 32 18 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 2 34 19 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 3 36 20 Quy trình trích ly carotenoids từ vỏ tôm sú 38 Luận văn tốt nghiệp khóa 29-2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp&SHƯD Trang viii 21 Đồ thị đường chuẩn astaxanthin 40 22 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của hệ dung môi đến hiệu suất trích ly carotenoids ở 2 phương pháp loại dung môi 41 23 Đồ thị biễu diễn hiệu suất trích ly carotenoids theo loại bao bì và ngày bảo quản. 44 24 Đồ thị biễu diễn ảnh hưởng của loại bao bì đến sự thay đổi hàm lượng carotenoids theo thời gian bảo quản. 47 25 Quy trình trích ly carotenoids từ vỏ tôm sú đề nghị 50 Luận văn tốt nghiệp khóa 29-2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp&SHƯD Trang ix TÓM LƯỢC Carotenoids, bên cạnh vai trò tạo màu còn có nhiều chức năng quan trọng trong các lĩnh vực khác, đặc biệt là công dụng chống oxy trong lĩnh vực y dược học, ngày càng được quan tâm nhiều hơn. Vì vậy, làm thế nào để thu được hợp chất màu này từ tự nhiên là vấn đề đang được quan tâm. Trong đó, vỏ tôm là nguồn nguyên liệu rẻ tiền và là một trong những nguồn carotenoids tự nhiên quan trọng (Sachindra, 2003). Đã có nhiều kết quả nghiên cứu trích ly carotenoids từ vỏ tôm được công bố trên thế giới, tuy nhiên ở Việt Nam vấn đề này còn khá mới mẽ. Với mục đích tìm ra các điều kiện bảo quản để duy trì hàm lượng carotenoids còn lại trong nguyên liệu vỏ tôm ban đầu cũng như điều kiện bảo quản sản phẩm dịch trích carotenoids ít bị biến đổi nhất theo thời gian bảo quản, đề tài này được tiến hành nghiên cứu các vấn đề sau đây: - Khảo sát ảnh hưởng của các hệ dung môi (Isopropyl alcohol (IPA), acetone, methanol, hỗn hợp dung môi IPA : hexane và acetone : hexane) và phương pháp loại dung môi (ở điều kiện áp suất khí quyển và ở điều kiện chân không) khác nhau đến hiệu suất trích ly carotenoids. - Khảo sát ảnh hưởng của các loại bao bì khác nhau (PE-carton, PA-carton, PE, PA) và nhiệt độ bảo quản (300C và 100C) nguyên liệu vỏ tôm đến hiệu suất trích ly carotenoids theo thời gian bảo quản. - Khảo sát ảnh hưởng của loại bao bì (High Density Polyetylene (HDPE) và chai thủy tinh màu) đến sự thay đổi hàm lượng carotenoids theo thời gian bảo quản. Kết quả nghiên cứu cho thấy hệ dung môi IPA : hexane và phương pháp loại dung môi bằng hệ thống máy cô quay chân không cho hiệu suất trích ly carotenoids từ vỏ tôm cao nhất, và nguyên liệu vỏ tôm sú được bảo quản trong bao bì PE-carton ở nhiệt độ 100C trong tối đa 7 ngày, hàm lượng carotenoids trong vỏ tôm sẽ được duy trì ở mức cao. Bao bì thuỷ tinh màu bảo quản tốt dịch trích carotenoids, duy trì được hàm lượng carotenoids sau khi trích ly ít bị biến đổi nhất trong 6 ngày bảo quản. Luận văn tốt nghiệp khóa 29-2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp&SHƯD Trang 1 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề Vùng biển Việt Nam dài hơn 3.260 km thuộc phạm vi ngư trường Trung tây Thái Bình Dương, có nguồn lợi sinh vật phong phú, đa dạng, là một trong những ngư trường có trữ lượng thủy hải sản hàng đầu trong các vùng biển trên thế giới. Bên cạnh việc đáp ứng nhu cầu tiêu thụ đang ngày một tăng lên nhanh chóng cả về số lượng và chất lượng, thuỷ sản hiện nay còn là một trong những loại sản phẩm xuất khẩu quan trọng hàng đầu của Việt Nam. Hàng thuỷ sản xuất khẩu của Việt Nam ngày càng ưa chuộng ở nhiều nước và khu vực. Ðáng quan tâm trong cơ cấu hàng thuỷ sản xuất khẩu, nhóm sản phẩm tôm vẫn là mặt hàng chủ lực chiếm tỷ lệ ngày càng cao. Kim ngạch xuất khẩu thủy sản của Việt Nam niên vụ 2007 đã đạt được chỉ tiêu 3,6 tỷ USD, trong đó, mặt hàng tôm xuất khẩu đã chiếm đến 1,5 tỷ USD, tăng trên 12% so với cùng kỳ năm 2006. Từ các số liệu trên cho thấy bên cạnh các sản phẩm chính thì một lượng các phụ phẩm hay phế liệu tôm đã được thải ra rất lớn. Phụ phẩm tôm là nguồn carotenoids tự nhiên quan trọng (Shahidi và cộng sự, 1998). Lượng carotenoids thay đổi từ 35-153 µg/g, phụ thuộc vào từng loài khác nhau, sắc tố chủ yếu là astaxanthin và các ester của nó (Sachindra và cộng sự, 2005). Cho nên, nguồn phế liệu này là nguồn nguyên liệu rất quan trọng cho công nghiệp sản xuất carotenoids và các sản phẩm có giá trị khác. Do đó, việc nghiên cứu và phát triển sản xuất carotenoids nhằm nâng cao giá trị sử dụng nguồn phế liệu này đồng thời nâng cao hiệu quả kinh tế của công nghiệp chế biến thủy sản và hạn chế ô nhiễm môi trường do phế liệu gây ra. Một trong những phương pháp được coi là hữu hiệu và phổ biến là dùng dung môi hoặc hỗn hợp dung môi hữu cơ để trích ly carotenoids (Sachindra và cộng sự, 2001). Sản phẩm thu được của quá trình trích ly là hỗn hợp màu của carotenoids. Ở Việt Nam vấn đề này còn rất mới mẽ, phần lớn chỉ có tài liệu nói về sản xuất chitin/chitosan mà chưa có hoặc có rất ít tài liệu đề cập đến lĩnh vực trích ly carotenoids từ phụ phẩm tôm. Dựa vào các kết quả nghiên cứu đã được công bố trên thế giới, chúng tôi thực hiện đề tài này nhằm nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly carotenoids để thu được hiệu suất cao nhất, đáp ứng điều kiện cụ thể ở Việt Nam. Luận văn tốt nghiệp khóa 29-2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp&SHƯD Trang 2 1.2 Mục tiêu nghiên cứu Với mục đích tìm ra các thông số kĩ thuật tối ưu cho việc trích ly carotenoids từ vỏ tôm để thu được hiệu suất cao nhất, cũng như tìm ra điều kiện bảo quản thích hợp nhất cho sản phẩm, đề tài được thực hiện trên cơ sở nghiên cứu các vấn đề:
Khảo sát ảnh hưởng của các hệ dung môi và phương pháp loại dung môi khác nhau đến hiệu suất trích ly carotenoids.
Khảo sát ảnh hưởng của loại bao bì, nhiệt độ bảo quản nguyên liệu vỏ tôm sú đến hiệu suất trích ly carotenoids theo thời gian bảo quản.
Khảo sát ảnh hưởng của loại bao bì đến sự thay đổi hàm lượng carotenoids theo thời gian bảo quản. Luận văn tốt nghiệp khóa 29-2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp&SHƯD Trang 3 CHƯƠNG 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1 Nguồn nguyên liệu tôm sú - Tên tiếng Anh: Black Tiger Shrimp - Tên khoa học: Penaeus monodon Fabricius Tôm sú, là mặt hàng tôm phổ biến nhất ở Việt Nam, được chế biến dễ dàng, dưới nhiều dạng sản phẩm khác nhau. Hương vị tôm sú ngon và đậm đà hơn các loại tôm khác. Hình 1. Nguyên liệu tôm sú Bảng 1. Thành phần dinh dưỡng của tôm sú Năng Lượng Chất Đạm Tổng béo Chất béo bão hòa Cholesterol Sodium Omega-3 95 Kcal 19,2g 0,6 g 0 90mg 185mg 0 2.2 Thành phần hóa học của vỏ tôm Nguyên liệu dùng để trích ly carotenoids là phế liệu của các loài giáp xác. Đề tài nghiên cứu được thực hiện trên nguyên liệu là vỏ tôm sú. Bảng 2. Thành phần hóa học của vỏ tôm sấy khô (tính theo căn bản khô) Thành phần Tỉ lệ (%) Protein 39,42 ± 0,49 Chitin 19,92 ± 0,37 Lipid 3,79 ± 0,08 Astaxanthin 31,98 ± 1,37 (Nguồn: Seafood Chemistry, Processing Technology and Quality Edited by Fereidoon Shahidi and J.Richard Botta) Luận văn tốt nghiệp khóa 29-2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp&SHƯD Trang 4 2.3 Giới thiệu về hợp chất màu 2.3.1 Khái niệm về chất màu Theo từ điển Bách Khoa Toàn Thư: chất màu là hợp chất hóa học không độc và dễ tiêu hoá, tạo cho thực phẩm có màu đặc trưng, đẹp, hấp dẫn và có thể có tác dụng kích thích tiêu hoá. Chất màu thực phẩm có nhiều loại: các chất màu tự nhiên sẵn có trong nguyên liệu thực phẩm (màu đỏ của carotenoids từ cà rốt, cà chua, ớt; màu xanh của chất diệp lục từ lá cây, vv.); có chất màu được tạo ra trong quá trình gia công kĩ thuật, nhất là khi gia nhiệt (màu vàng của vỏ bánh mì do phản ứng xảy ra giữa đường và axit amin khi nướng; màu đỏ đen, đỏ nâu, vàng do phản ứng oxi hoá chất tanin của lá chè ở mức độ khác nhau); có các chất màu đưa từ ngoài vào hoặc là chất màu thiên nhiên (dành dành, hoa hiên, gấc...) hoặc chất màu tổng hợp bằng các phương pháp hoá học. Chất màu tổng hợp phải đáp ứng các yêu cầu: không độc, bền màu, không làm mất mùi, tắt mùi đặc trưng của thực phẩm, không đưa mùi vị lạ vào thực phẩm. Từ năm 1979, các nhà khoa học đã chính thức công nhận sự độc hại của chất màu thực phẩm nhân tạo. Vì vậy, công nghiệp thực phẩm sẽ gặp nhiều khó khăn nếu không tìm cách tách chiết các loại chất màu tự nhiên. Trong lĩnh vực sinh học, người ta cho rằng: bất kỳ chất nào thể hiện màu của mô hoặc vỏ của động vật hoặc thực vật đều có thể gọi là chất màu. Các chất màu trong carotenoids không chỉ đóng vai trò màu sắc mà còn có thể là: - Nguồn tiền vitamine - Chất chống oxy hóa - Tăng cường hệ miễn dịch cho cơ thể. 2.3.2 Các chất màu trong thủy sản Có 4 nhóm chất màu chính được tìm thấy trong thủy sản: - Carotenoids : đây là chất màu chính tạo sắc màu nâu lục cho thủy sản sống và màu từ vàng tới đỏ cho thủy sản chết. Trong tôm, cua thì loại màu carotenoids ở dưới dạng liên kết carotene – protein. - Pteridines: có vai trò nhỏ so với carotenoids . - Melanin: tạo màu đen cho thủy sản. - Purines: tạo màu bạc của vảy cá. Luận văn tốt nghiệp khóa 29-2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp&SHƯD Trang 5 2.4 Giới thiệu về carotenoids – astaxanthin 2.4.1 Carotenoids 2.4.1.1 Giới thiệu Các hợp chất màu tự nhiên, bên cạnh vai trò tạo màu, chúng cũng mang lại nhiều vai trò sinh học quan trọng. Trong đó phổ biến và quan trọng nhất là carotenoids với nhiều chức năng khác nhau. Năm 1831, Wackenroder đã cô lập được carotene từ carrots và năm 1837, Berzelius đã gọi màu vàng của những chiếc lá mùa thu là xanthophylls. Từ đó bắt đầu cho công cuộc nghiên cứu carotenoids và phát triển đến tận sau này. Có mặt ở khắp nơi, với nhiều chức năng khác nhau, và những thuộc tính đáng quan tâm nên carotenoids là đối tượng nghiên cứu của nhiều lĩnh vực như hóa học, hóa-sinh học, sinh học, vật lý, dược học và nhiều ngành khoa học khác. Carotenoids là hợp chất màu tan trong dầu, chủ yếu tạo sắc tố cho cây cỏ hoa trái, các loại rau trái có màu vàng đến đỏ, ở động vật thì carotenoids hiện diện ở cơ thịt cá hồi, và vỏ, mai của các loài giáp xác. Chúng cũng xuất hiện ở các loài vi khuẩn, nấm mốc, nấm men với chức năng chống lại sự nguy hại của ánh sáng và oxy. Ở động vật, carotenoids là chất chống oxy hóa và hoạt động như một nguồn vitamin A (Ong and Tee 1992; Britton và cộng sự, 1995). Tuy nhiên, chúng không có khả năng tổng hợp carotenoids mà phải được cung cấp từ thức ăn (Britton và cộng sự, 1995). Carotenoids cũng là chất tạo màu cho một số loài chim như chim hồng hạc, chim hoàng yến, một vài loại côn trùng và các động vật sống dưới nước như tôm, tôm hùm và cá hồi. Hình 2. Các loại thực phẩm chứa carotenoids Carotenoids được chia làm hai loại: - Carotenoids trong công thức phân tử có chứa oxy như lutein và zeaxanthin được gọi là xanthophylls. - Carotenoids không chứa oxy trong phân tử (oxy tự do), chỉ chứa carbon và hydro như alpha-carotene, beta -carotene và lycopene được gọi là carotenes. Luận văn tốt nghiệp khóa 29-2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp&SHƯD Trang 6
Tính chất của carotenoids - Không tan trong nước, tan trong dầu và dung môi hữu cơ - Ổn định trong môi trường kiềm, nhạy cảm trong môi trường acid - Dễ bị ôxi hóa do các nối đôi trong phân tử nhạy cảm với ánh sáng và nhiệt độ. Sự oxy hóa làm mất màu carotenoids là vấn đề quan trọng được chú ý nhiều trong công nghệ chế biến thực phẩm. Sự oxy hóa tăng nhanh khi có sự hiện diện của sulfite, ion kim loại, độ ẩm, oxi không khí… khi oxy hóa tạo ra H2O2, chất này làm mất màu carotenoids. - Chịu được nhiệt độ nấu thông thường (t ≤ 100oC). Có thể ổn định ở nhiệt độ 1000C trong 15 phút. 2.4.1.2 Carotenoids đối với sức khỏe con người - Hoạt động như một chất tiền vitamin A: Vitamin A cần cho các chức năng sống của cơ thể nói chung, có thể được sản xuất trong cơ thể từ carotenoids, nhất là beta-carotene (Britton và cộng sự, 1995). Beta-carotene có hoạt tính provitamin A mạnh nhất, có nhiều ở các loại trái cây và rau củ như carrots, rau bina, quả đào, quả mơ và khoai lang (Mangels và cộng sự, 1993). Nguồn carotenoids khác như alpha-carotene (có trong carrots, quả bí ngô, hạt tiêu màu đỏ và màu vàng) và cryptoxanthin (có trong quả cam, quýt, quả đào, quả xuân đào và đu đủ) cũng có hoạt tính tiền vitamin A. - Carotenoids có vai trò như chất chống oxy hóa sinh học tiềm năng, bảo vệ các tế bào và mô chống lại các ảnh hưởng xấu của các gốc tự do và oxy tự do. Lycopene tạo màu đỏ cho cà chua, có hiệu quả đặc thù trong việc dập tắt sự phá hủy của oxy tự do (Di Mascio và cộng sự, 1989). Lutein và zeaxanthin, xanthophylls được tìm thấy trong ngũ cốc và trong giống lá xanh như cải xanh, rau bina được tin tưởng là có chức năng bảo vệ như một chất chống oxy hóa đối với võng mạc mắt (Snodderly, 1995). Astaxanthin, được tìm thấy ở cá hồi, tôm và các loài hải sản khác, là một xanthophyll có nguồn gốc tự nhiên với khả năng chống oxy hóa mạnh. (Di Mascio và cộng sự, 1991).
Hiệu quả sinh lý học của carotenoids Trong tế bào hữu cơ, carotenoids cần thiết cho sự quang hợp. Chúng cũng tham gia vào quá trình vận chuyển năng lượng hoặc bảo vệ trung tâm phản ứng chống lại sự tự oxy hóa. Đối với tế bào không có sự quang hợp, carotenoids có mối liên hệ với cơ chế ngăn chặn sự oxy hóa. Luận văn tốt nghiệp khóa 29-2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp&SHƯD Trang 7 Hình 3: carotenoids bố trí trong protein. Bên trái: trong sự quang hợp của vi khuẩn cyanobacterium, carotenoids nằm bên ngoài (màu cam). Bên phải trong võng mạc mắt (rhodopsin), carotenoids nằm sâu bên trong (màu hồng). Carotenoids có nhiều chức năng sinh lý học. Cấu trúc ở trên của carotenoids cho thấy chúng các khả năng quét các gốc tự do và làm tăng hệ miễn dịch của động vật có xương sống. Vì vậy, trong một nghiên cứu về các nhân tố ảnh hưởng đến sức khỏe và bệnh tật của con người, đã chỉ ra rằng cơ thể người nhận vào lượng lớn beta-carotene thì sẽ làm giảm đáng kể sự nguy hiểm của tế bào ung thư phổi. Nhưng nghiên cứu cũng bổ sung rằng, đối với những người hút thuốc lá, sự bổ sung liều lượng lớn beta-carotene có thể làm tăng sự nguy hiểm của tế bào ung thư. Những kết quả tương tự cũng được tìm thấy ở những loài động vật khác. 2.4.1.3 Carotenoids ngăn chặn sự oxy hóa Cấu trúc nối đôi của carotenoids tạo nên màu đặc trưng của chúng như màu vàng, màu cam hay màu đỏ. Sự khác nhau về màu sắc phụ thuộc chủ yếu vào có bao nhiêu nối đôi được kết hợp trong phân tử. Ở người và các loài động vật có vú, carotenoids có khả năng bảo vệ tế bào khỏi sự xâm hại của oxy theo hai cơ chế: - Dập tắt oxy tự do và làm tiêu tan nguồn nhiệt lượng và - Quét các gốc tự do để ngăn chặn hoặc kết thúc phản ứng oxy hóa. Đối với tế bào quang hợp của cây xanh hoặc của tảo hoặc đối với những tế bào tiếp xúc với mức độ ánh sáng cao, carotenoids có thêm cơ chế bảo vệ là: - Phản ứng mạnh mẽ với các phân tử bị kích thích (đặc biệt là chlorophyll) và ngăn cản sự hình thành của oxy tự do - Làm tiêu tan nguồn năng lượng thừa bị kích thích quá mức thông qua chu trình xanthophyll. Luận văn tốt nghiệp khóa 29-2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp&SHƯD Trang 8
Dập tắt oxy tự do Carotenoids “dập tắt” oxy tự do chủ yếu dựa vào cơ chế vật lý, trong đó nguồn năng lượng dư thừa của oxy tự do được vận chuyển đến cấu trúc chứa nhiều điện tử của carotenoids. Carotenoids bị kích thích bởi nguồn năng lượng thừa này tạo thành trạng thái hóa trị ba (3Car*), sau đó cấu trúc được nới lỏng ra tạo thành hóa trị 1 (1Car) do năng lượng thừa bị mất đi dưới dạng nhiệt. Bởi vì đây là cơ chế vật lý (tương phản với cơ chế phản ứng hóa học), cấu trúc của carotenoids không bị thay đổi và carotenoids còn lại này bảo vệ chống lại sự hình thành của oxy tự do. Tốc độ hay tỉ lệ phản ứng của bất kì phản ứng hóa học nào đều được biểu diễn bằng một hằng số không đổi, viết tắt là k. Phản ứng càng nhanh thì hằng số k càng lớn. Tỉ lệ dập tắt oxy tự do của carotenoids (tỉ lệ carotenoids phản ứng với oxy tự do) cũng được biểu diễn bằng một hằng số không đổi, kí hiệu là kq. Giá trị kq càng lớn, carotenoids phản ứng với oxy tự do càng nhanh, hiệu quả chống oxy hóa càng mạnh. Trong cơ chế vật lý của sự dập tắt các oxy tự do, carotenoids không bị phá hủy cấu trúc thì kq càng lớn, tức là các oxy tự do càng bị dập tắt nhiều hơn bởi cùng một số lượng carotenoids nhất định. Giá trị kq thay đổi ở các mức độ khác nhau, dựa vào điều kiện thí nghiệm (như nhiệt độ, dung môi, mức độ nhạy cảm với ánh sáng của carotenoids, phương pháp đo kết quả), và giá trị kq chỉ được so sánh trong điều kiện thí nghiệm tiến hành giống nhau. Trong vài kết quả nghiên cứu được công bố, người ta so sánh tỉ lệ dập tắt oxy tự do của các loại carotenoids khác nhau bằng việc đo mức độ ổn định của phản ứng (Di Mascio và cộng sự, 1989; Di Mascio và cộng sự, 1990; Di Mascio và cộng sự, 1991). Tác giả đưa ra các giá trị hằng số như sau: Luận văn tốt nghiệp khóa 29-2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp&SHƯD Trang 9 Bảng 3. Khả năng dập tắt oxy tự do của các loại carotenoids khác nhau Hợp chất1 Số nối đôi carbon-carbon2 Số vòng trong phân tử Hằng số dập tắt kq (L mol-1 s-1) Tốc độ dập tắt Lycopene 11 0 3,1 x 1010 103 Gamma- carotene 11 1 2,5 x 1010 83 Astaxanthin 11 (2) 2 2,4 x 1010 80 Canthaxanthin 11 (2) 2 2,1 x 1010 70 Alpha-carotene 10 2 1,9 x 1010 63 Beta-cartene 11 2 1,4 x 1010 47 Bixin 9 (2) 0 1,4 x 1010 47 Zeaxanthin 11 2 1,0 x 1010 33 Lutein 10 2 0,8 x 1010 27 Crytoxanthin 11 2 0,6 x 1010 20 Crocin 7 (2) 0 0,11 x 1010 3,7 Alpha- tocopherol n.c.3 n.c. 0,03 x 1010 1,0 Lipoic acid n.c. n.c. 0,0138 x 1010 0,46 Glutathione n.c. n.c. 0,00024 x 1010 0,008 1 Loại carotenoids (chữ in nghiên) 2 Số nối đôi carbon (nằm trong dấu ngoặc đơn) 3 n.c.: không so sánh vì không phải hợp chất carotenoids. Dựa vào dữ liệu trên, tác giả kết luận rằng: khả năng dập tắt oxy tự do của các loại carotenoids là dựa vào số nối đôi và cấu trúc vòng ionone của beta-carotene (có liên quan đến carotenoids) lại không có hiệu quả. Các carotenoids với nối đôi ở vị trí carbon 4 hoặc 4' (oxo) – astaxanthin, canthaxanthin không làm cho khả năng dập tắt oxy tự do tăng đáng kể so với beta-carotene. Tác giả đưa ra giả thiết là do sự duỗi ra của hệ thống nối đôi. Luận văn tốt nghiệp khóa 29-2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp&SHƯD Trang 10 Phần lớn các carotenoids được khảo sát ở trên có hằng số dập tắt oxy tự do trong khoảng 1010 L mol-1 s-1 , điều đó nói lên rằng tốc độ của phản ứng này gần như bị giới hạn bởi sự khuếch tán ánh sáng. Dưới những điều kiện thí nghiệm, carotenoids xuất hiện dập tắt các oxy tự do một cách hiệu quả hơn alpha- tocopherol và lycopene là hợp chất dập tắt hiệu quả nhất (gấp khoảng 100 lần so với alpha-tocopherol). Ý nghĩa quan trọng của chất chống oxy hóa trong cơ thể sống là sự kết hợp của nhiều nhân tố. Chẳng hạn, trong phương pháp đo lường bằng phản ứng hóa học thì tocopherol và thiols có tốc độ dập tắt oxy tự do chậm hơn nhưng trong các mô sinh học tự nhiên thì chúng lại có sự hiệu lực cao hơn so với carotenoids (Di Mascio và cộng sự, 1989; Di Mascio và cộng sự, 1990; Di Mascio và cộng sự, 1991). Tính tan được của các chất chống oxy hóa, tức là các chất chống oxy hóa có khả năng hút nước được mong đợi sẽ đem lại kết quả trong môi trường nội bào và ngoại bào (như plasma, cerebrospinal), trong khi các chất chống oxy hóa tan trong chất béo đóng vai trò quan trọng trong các tế bào giàu lipid như các loại màng. Những thông số khác (khả năng oxy hóa khử của phân tử hoặc của ion, một phần áp suất oxy, nồng độ ion, độ nhớt, cấu trúc phức tạp của tế bào) cũng gây ảnh hưởng đến hoạt động của chất chống oxy trong cơ thể. Tầm quan trọng của chất chống oxy trong cơ thể sống còn phụ thuộc vào loại phản ứng, như chất chống oxy hóa tan trong chất béo có tác dụng yếu hơn chất chống oxy hóa tan trong nước trong việc phá hủy gốc hydroxyl. Trong cơ chế sinh._. học, carotenoids được mong đợi sẽ sử dụng khả năng chống oxy hóa của chúng một cách hiệu quả trong môi trường chất béo, vì bản thân chúng có thể tan được trong chất béo. Môi trường như vậy được tìm thấy phổ biến ở màng tế bào, nơi chứa phần lớn các chất béo. Kết quả thử nghiệm cho thấy, hiệu quả chống lại oxy tự do mạnh nhất là lycopene, theo sau là astaxanthin, beta-carotene, và canthaxanthin (Tinkler và cộng sự, 1994). Kết quả này cũng được đồng ý trong công bố trước đó về khả năng dập tắt oxy tự do của carotenoids (Di Mascio và cộng sự, 1989; Di Mascio và cộng sự, 1990; Di Mascio và cộng sự, 1991; Conn và cộng sự, 1991).
Quét các gốc tự do Carotenoids có thể phản ứng với các gốc tự do theo nhiều cách. Một cách là các gốc tự do thu nhận các electron tự do do các electron này di chuyển ra khỏi các phân tử của chúng. Cách khác là các gốc tự do tự gắn nó vào các phân tử khác tạo cặp đôi cho các electron tự do, tạo thành cấu trúc khép. Trong những trường Luận văn tốt nghiệp khóa 29-2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp&SHƯD Trang 11 hợp đó, đặc điểm dư electron của carotenoids sẽ thu hút các gốc tự do, vì vậy tránh cho các tế bào khác (lipids, proteins, DNA) khỏi sự xâm hại của các gốc tự do. Một nghiên cứu về động học của phản ứng carotenoids và các gốc tự do đã được báo cáo bởi Mortensen và cộng sự (1997). Phản ứng của carotenoids với các gốc tự do đã được giám sát bởi kĩ thuật tốc độ cao (Mortensen và cộng sự, 1997). Tác giả đã đưa ra hằng số tốc độ quét các gốc tự do của carotenoids như sau: Bảng 4. Hằng số tốc độ quét các gốc tự do của carotenoids khác nhau Hằng số tốc độ quét các gốc tự do của các carotenoids khác nhau NO2. GS. CH3SO2. HOCH2CH2S. Carotenoids 107 L mol-1 s-1 108 L mol-1 s-1 108 L mol-1 s-1 108 L mol-1 s-1 Canthaxanthin 1,2 ± 0,1 6,1 ± 0,2 10,3 ± 0,1 1,5 ± 0,1 Astaxanthin 1,3 ± 0,1 6,6 ± 0,2 9,4 ± 0,1 1,5 ± 0,1 Lutein 1,6 ± 0,1 2,4 ± 0,2 9,2 ± 0,1 1,0 ± 0,1 Zeaxanthin 2,1 ± 0,1 2,5 ± 0,2 9,9 ± 0,1 1,7 ± 0,1 Lycopene 1,9 ± 0,1 4,8 ± 0,4 12,6 ± 0,1 1,6 ± 0,1 Thứ tự của những hằng số tỉ lệ này có thể tóm tắt như sau: mercaptoethanol thiyl (HOCH2CH2S.) > methanesulfonyl (CH3SO2.) > glutathione thiyl (GS.) > nitrogen dioxide (NO2.). Cơ chế phản ứng cũng khác nhau. Ví dụ, gốc nitrogen dioxide (NO2.) có thể hấp thu electron từ carotenoids, kết quả tạo thành một cation carotenoid (mang điện tích dương) (Mortensen và cộng sự, 1997). Khả năng phản ứng của các loại carotenoids với gốc (NO2.) như sau: (Lycopene ≅ zeaxanthin) > lutein > (astaxanthin ≅ canthaxanthin) Gốc mercaptoethanol thiyl (HOCH2CH2S.) cộng vào bản thân nó các electron dư của carotenoids, tạo thành cấu trúc khép với những electron tự do nằm trên phân tử carotenoids (Mortensen và cộng sự, 1997). Luận văn tốt nghiệp khóa 29-2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp&SHƯD Trang 12 Tất cả phản ứng của 5 loại carotenoids với gốc mercaptoethanol thiyl đều xảy ra rất nhanh. Trong một nghiên cứu tương tự, cho thấy rằng carotenoids phản ứng theo một cách khác với gốc thiyl (sulfur) (RS). Khả năng phản ứng của các carotenoids với RS được xếp như sau: (Astaxanthin ≅ canthaxanthin ≅ zeaxanthin ≅ lycopene) >lutein Lutein có số nối đôi kém hơn so với 4 loại carotenoids còn lại nên phản ứng của nó có phần chậm hơn. Lycopene ≅ Zeaxanthin >lutein > (astaxanthin ≅ canthaxanthin) Carotenoids phản ứng với các gốc thiyl khác, gốc glutathione thiyl (GS) tạo thành cấu trúc khép bằng quá trình tương tự- cộng vào gốc tự do (Mortensen và cộng sự, 1997). Trong trường hợp này, trình tự phản ứng như sau: Astaxanthin > canthaxanthin > lycopene > (zeaxanthin ≅ lutein) Theo nghiên cứu, gốc thiyl thứ ba- gốc methanesulfonyl thiyl (CH3SO2.), phản ứng phức tạp hơn, gốc thiyl tạo thành cấu trúc khép trung gian, sau đó phân ly thành gốc carotenoids mang hóa trị dương (Mortensen và cộng sự, 1997): Trình tự các carotenoids phản ứng với gốc CH3SO2. là: Lycopene > canthaxanthin > zeaxanthin > (astaxanthin ≅ lutein) Trong tất cả các phương pháp hóa học được sử dụng để nghiên cứu trong đề tài trên, theo đó phản ứng nhanh nhất hay chậm nhất thì tốc độ phản ứng của các loại carotenoids khác nhau không quá 2.5 lần (Mortensen và cộng sự, 1997). 2.4.1.4 Các carotenoids tìm thấy trong thủy sản • Tuna xanthin: màu vàng • Erichinenone: màu đỏ • Doradexanthin: màu vàng • Beta-caroten: màu cam Hình 4. Cấu trúc hóa học của beta-carotene - Công thức phân tử: C40H56 Luận văn tốt nghiệp khóa 29-2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp&SHƯD Trang 13 - Khối lượng phân tử gam: 536.873g/mol - Tỷ trọng 0.941 ± 0.06 g/cm3 - Điểm nóng chảy: 180-1820C - Không tan trong nước, tan trong CHCl3. - Trong tự nhiên, β-carotene là chất có hoạt tính provitamin A mạnh nhất. + Không phải là chất chống oxy hóa mạnh nhưng lại có hiệu lực tốt chống lại các oxy tự do + Bổ sung làm giàu phân tử LDL cholesterol ß-carotene chứa đựng không làm ảnh hưởng đến các carotenes khác + Làm tăng hoạt động của hệ thống miễn dịch + Kích thích hoạt động của enzymes phục hồi DNA + Bảo vệ giác mạc mắt chống lại tia UV tốt hơn lycopene. • Lutein: màu vàng xanh Hình 5. Cấu trúc hóa học của Lutein - Có trong ngũ cốc, quả bơ và tạo màu cho lòng đỏ trứng - Lutein và zeaxanthin là các carotenoids duy nhất ở điểm đen của mắt - Hấp thu nguồn ánh sáng xanh nguy hại - Bảo vệ điểm đen của mắt khỏi sự thoái hóa và bệnh đục nhân mắt - Có thể bảo vệ cơ thể khỏi bệnh ung thư ruột kết - Có nhiều ở cải xoăn, rau bina, cải xoong, ngò tây. • Zeaxanthin: màu vàng cam Hình 6. Cấu trúc hóa học của Zeaxanthin - Tên gọi khác là: β,β-carotene-3,3'-diol - Công thức phân tử: C40H56O2 Luận văn tốt nghiệp khóa 29-2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp&SHƯD Trang 14 - Khối lượng phân tử gam: 568.88 g/mol - Điểm nóng chảy: 215.5 °C (488.7 K) - Không tan trong nước. • Canthaxanthin: màu đỏ cam Hình 7. Cấu trúc hóa học của Canthaxanthin - Công thức phân tử C40H52O2 - Được tìm thấy ở tảo xanh, vi khuẩn, các loài giáp xác và các loài cá như cá chép, cá phèn vàng, seabream và loài cá biển ăn dược có màu xám - Ở nước Anh, canthaxanthin được cho phép bổ sung vào thức ăn của gia cầm, một vài loại xúc xích chính xuất khẩu đến Pháp, và thức ăn cho cá hồi. Thêm nữa, EU cho phép bổ sung tối đa là 80 mg/g với astaxanthin trong hỗn hợp thức ăn cho cá hồi. • Astaxanthin: màu đỏ Hình 8. Cấu trúc hóa học của astaxanthin - Tạo màu sắc cho cá hồi, tôm và cua - Khả năng chống oxy hóa cao gấp 10 lần so với các carotenoids khác - Làm tăng sự sản xuất tế bào bạch cầu và sự giải phóng cytokine Hình 9. Màu carotenoids của thủy sản Luận văn tốt nghiệp khóa 29-2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp&SHƯD Trang 15 2.4.1.5 Thành phần carotenoids trong vỏ tôm phế liệu Thành phần chủ yếu của phế liệu tôm (tính theo căn bản khô): protein (0-35%), chitin (15-25%), khoáng (10-15%) và carotenoids (Sachindra, 2003). Hiện nay, một lượng nhỏ tôm phế liệu được sử dụng làm thành phần thức ăn gia súc và cho việc sản xuất chitin/chitosan. Tuy nhiên, một số lượng lớn tôm phế liệu đã bị lãng phí, kết quả không những làm mất các thành phần có giá trị mà còn làm ô nhiễm môi trường. Bảng 5. Thành phần của carotenoids trong phế liệu tôm sú Carotenoids Phần trăm (%) Astaxanthin 3,95 ± 0,15 Astaxanthin monoeste 19,72 ± 0,19 Astaxanthin dieste 74,29 ± 0,38 Astacene - Lutein - Zeaxanthin 0,62 ± 0,05 Các thành phần không xác định - (Nguồn: Seafood Chemistry, Processing Technology and Quality Edited by Fereidoon Shahidi and J.Richard Botta) 2.4.1.6 Các biến đổi của carotenoids Trong phế liệu của các loài giáp xác thì chất màu chủ yếu của carotenoids là astaxanthin (chiếm 86-96 %). Do đó, việc trích ly carotenoids cũng có ý nghĩa như trích ly astaxanthin. Luận văn tốt nghiệp khóa 29-2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp&SHƯD Trang 16 Hình 10. Sơ đồ biến đổi của carotenoids Các biến đổi của Carotenoids Cis isomers (thay đổi màu) Carotenoids bị phân hủy (mất màu) Ánh sáng O2 Nhiệt độ cao Cis isomer (thay đổi màu) Carotenoids bị phân hủy (mất màu) Carotenoids Vàng, cam, đỏ 2.4.2 Astaxanthin 2.4.2.1 Giới thiệu Astaxanthin là nhóm sắc tố hiện diện trên một số loài thủy sản, tạo cho cơ, da và trứng thủy sản có màu vàng, cam hay đỏ. Astaxanthin là nguồn sắc tố thiên nhiên tìm thấy nhiều trên cá hồi (cá có cơ và da màu đỏ), một số loài giáp xác. Công thức phân tử của astaxanthin (có 13 nối đôi) nên khả năng chống oxy hóa của nó cũng cao gấp 10 lần so với beta-caroten (7 nối đôi). Trong cơ thể người, astaxanthin không chuyển thành vitamine A (nhiều vitamine A là chất độc cho cơ thể khi sử dụng với hàm lượng lớn). Là thành phần dinh dưỡng tự nhiên, có thể tìm thấy như một dạng thực phẩm có ích cho con người, động vật và thủy sản. Việc sản xuất astaxanthin thương mại có thể lấy từ nguồn tự nhiên và nguồn tổng hợp. FDA đã công nhận astaxanthin là chất màu thực phẩm chuyên biệt được sử dụng cho Hình 11. Cấu trúc hóa học của astaxanthin Luận văn tốt nghiệp khóa 29-2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp&SHƯD Trang 17 thức ăn động vật và thủy sản. Có nhiều chức năng sinh học đối với sinh vật: khả năng chống oxy hóa, chống ung thư…Ngoài ra hợp chất này còn có vai trò rất quan trọng trong ngành công nghiệp nuôi trồng thủy sản. Nếu thiếu astaxanthin, sản lượng và độ sống sót của cá và các động vật giáp xác trong trang trại có thể giảm đáng kể. Hơn nữa đặc tính tạo màu của astaxanthin còn làm cho thịt của cá hồi và vỏ động vật giáp xác có màu đỏ hồng. Màu hồng này là một thuộc tính cảm quan, liên quan chặt chẽ tới chất lượng và giá trị sản phẩm. Cá hồi và các động vật giáp xác không tự tổng hợp được astaxanthin mà chúng phải lấy astaxanthin từ các nguồn thức ăn. Đặc biệt, astaxanthin tỏ ra là một chất chống oxy hóa mạnh hơn beta-carotene trong cùng số lần khảo sát trong ống nghiệm (Terao, 1989; Miki, 1991; Palozza và Krinsky, 1992; Lawlor và O'Brien, 1995). Trong khi hiệu quả chắc chắn của astaxanthin ở các khu nuôi cá và giáp xác đã được thừa nhận từ vài năm trước thì tiềm năng chống oxy hóa mạnh của nó đối với sức khỏe con người chỉ mới được phát hiện gần đây.
Astaxanthin trong thực phẩm Astaxanthin xuất hiện trong nguồn thực phẩm của con người, quan trọng là trong thịt cá hồi, tạo màu hồng đặc trưng (Torrissen and Christiansen 1995). Astaxanthin cũng xuất hiện ở các loài động vật có vỏ (như các loại tôm và tôm hùm), trong trứng cá (trứng cá hồi) và trong vài loài cá khác (Mera Pharmaceuticals 1999). Ở cá và các loài giáp xác, astaxanthin là yếu tố cần thiết cho sự phát triển, đóng vai trò như một vitamin, và sự thật, astaxanthin được hấp thu và làm cho cá béo ra hiệu quả hơn so với các xathophylls cùng loại khác, như canthaxanthin, lutein, zeaxanthin (Torrissen and Christiansen 1995). Vì vậy, astaxanthin được sử dụng phổ biến để bổ sung vào thức ăn cho cá. Ở Mỹ, nó được cho phép thêm vào thức ăn của họ cá hồi, với liều lượng tối đa là 80 mg/1kg để tạo cho cá có màu hồng đến màu đỏ cam. Bên cạnh việc tạo ra màu sắc hấp dẫn, astaxanthin còn có tác dụng bảo vệ chất béo của cá hồi khỏi sự oxy hóa trong suốt quá trình trữ đông vì vậy ngăn cản được sự trở mùi và sự ôi hóa chất béo (Jensen và cộng sự, 1998). 2.4.2.2 Ứng dụng
Trong nông nghiệp Giá trị của tôm hùm dựa trên sự thu hút bên ngoài và chất lượng của sản Luận văn tốt nghiệp khóa 29-2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp&SHƯD Trang 18 phẩm đóng vai trò quan trọng trong việc đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng. Astaxanthin chịu trách nhiệm về việc làm tôm hùm biến màu từ xanh sang hồng trong quá trình đun nấu. Carotenoids, astaxanthin được xác nhận là màu chủ yếu được tác ra từ tôm Penaceus (Katayama và cộng sự, 1971). Hầu hết các loài giáp xác chứa một phức hợp của carotenoids trong vỏ cũng như trong máu, mắt, tuyến ruột giữa và buồng trứng. Chúng không thể tạo ra astaxanthin mà phải được cung cấp bằng con đường thức ăn chế biến riêng cho thủy sản (Steven.D.M, 1948). Sự thiếu hụt astaxanthin trong chăn nuôi Penaceus monodon được coi là nguyên nhân của “Hội chứng màu xanh”. Sau bốn tuần cho ăn chế độ bao gồm 50ppm astaxanthin thì hội chứng màu xanh sẽ trở lại màu nâu lục của chúng. Sự phân tích mô của phòng thí nghiệm đã chứng minh rằng: nhóm được cho ăn astaxanthin sẽ gia tăng carotenoids và có hình dạng bình thường. Nếu những con đó được cho ăn thức ăn thị trường không có astaxanthin thì sự gia tăng carotenoids chỉ có 14% và có sắc xanh (Menasveta và cộng sự, 1993).
Trong công nghệ thực phẩm Astaxanthin được coi là chất màu chính trong vỏ và các cơ quan bên trong của các loài giáp xác, chiếm 86-98% tổng lượng carotenoids và được chứng minh là có nhiệm vụ trong việc tạo màu sắc hấp dẫn của tôm khi chế biến. Khi gia nhiệt làm đứt liên kết giữa phức hợp của caroten-protein làm phóng thích astaxanthin tự do, tạo màu đỏ cho sản phẩm. Với các sản phẩm có nguồn gốc từ các loài giáp xác bị biến màu do giảm hoặc mất astaxanthin trong quá trình chế biến thì việc bổ sung astaxanthin như một phụ gia sẽ làm tăng giá trị cảm quan của sản phẩm. Mục đích bổ sung chất màu vào thực phẩm: - Khôi phục lại màu sắc đã bị mất trong quá trình bảo quản (do tiếp xúc với không khí, ẩm, nhiệt độ và các điều kiện bảo quản) - Điều chỉnh màu sắc tự nhiên của sản phẩm khi màu tự nhiên không đủ để thể hiện màu sắc của sản phẩm - Gia tăng màu của thực phẩm ở mức độ cần thiết - Làm đồng nhất màu sắc thực phẩm - Làm tăng giá trị cảm quan của thực phẩm. Hiện nay một số tài liệu đã chứng minh: astaxanthin là chất an toàn thực phẩm. Luận văn tốt nghiệp khóa 29-2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp&SHƯD Trang 19
Trong y học Astaxanthin có vai trò sinh học đặc biệt quan trọng đối với sức khỏe con người:  Astaxanthin là một chất chống oxy hóa mạnh, có khả năng bảo vệ màng tế bào và các mô khỏi bị tổn thương Do trong cấu trúc của nó có nhiều nối đôi nên astaxanthin là một chất chống oxy hóa hữu hiệu. Đặc tính chống oxy hóa này thể hiện ở chỗ astaxanthin ngăn cản sự hình thành của các gốc tự do bằng cách loại bỏ oxy tự do, trong trường hợp các gốc tự do đã hình thành thì astaxanthin có thể liên kết với các gốc tự do đó để vô hoạt nó, nhờ đó astaxanthin bảo vệ lipid khỏi sự oxy hóa. Các nghiên cứu cho thấy: đặc tính chống oxy hoá của astaxanthin là cao nhất trong hợp chất carotenoids, cao gấp 10 lần so với beta-caroten (Miki, 1991), gấp 100 ÷ 500 lần so với vitamine E (Kurashige và cộng sự, 1990). Vì vậy, với những phát hiện trên có thể đưa tới những liệu pháp chữa trị mới cho nhiều căn bệnh ở người, trong đó có ung thư. Chẳng hạn, các bác sĩ sẽ sử dụng astaxanthin như là chất vận chuyển các loại thuốc không hòa tan đi vào cơ thể. Nó cũng mở ra tiềm năng về một loại chất màu thực phẩm tự nhiên hơn. Đặc tính này được xem là nguồn lợi lớn cho sức khoẻ của con người: 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0.2 0 Hình 12. Hiệu quả chống oxy hóa của astaxanthin so với các chất màu khác Astaxanthin, giống như vitamin E, là một chất chống oxy hóa tan trong chất béo. Vì vậy, astaxanthin được mong đợi đưa vào sử dụng như một chất chống oxy hóa trong môi trường giàu lipid như màng tế bào hoặc các mô. Hai công bố khác A st a x a n th in ph ứ c hợ p G ly co pe n tự n hi ên A st a x a n th in tổ n g hợ p A lp ha to co ph er o l A - B C a ro te n To co tr ie n o lc Lu te in Be ta ca ro te n Luận văn tốt nghiệp khóa 29-2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp&SHƯD Trang 20 cũng cho thấy tình trạng thiếu vitamin E, khả năng chống lại sự oxy hóa của chất béo có thể phục hồi với nguồn thức ăn có chứa astaxanthin (Kurashige và cộng sự, 1990; Miki, 1991).  Astaxanthin là tác nhân chống ung thư Nghiên cứu về đặc tính chống ung thư của astaxanthin được Takuji Tanaka và cộng sự tiến hành trên chuột, bằng cách quản lý chế độ ăn astaxanthin đã cho thấy hạn chế được chất sinh ung thư ở bàng quang, khoang miệng và trực tràng của chuột. Hơn nữa, astaxanthin kích thích enzyme chuyển hoá chất lạ trong thận của chuột, quá trình này có thể ngăn ngừa chất gây ung thư (Gradelet và cộng sự, 1996).  Astaxanthin có ảnh hưởng đến chức năng miễn dịch của cơ thể Astaxanthin làm tăng lượng kháng thể do sự kích thích tế bào lá lách ở chuột và tế bào hồng cầu ở người (Jyonouchi và cộng sự, 1991). Một phần astaxanthin có thể lưu lại làm giảm đáp ứng miễn dịch thể loãng ở những con chuột già. Đặc tính điều biến miễn dịch này không liên quan đến hoạt tính của tiền vitamine A vì nó không giống như beta-caroten.  Astaxanthin phòng chống bệnh xơ vữa động mạch và các bệnh có liên quan Nghiên cứu thực hiện trên người, cho thấy astaxanthin có thể chống sự hình thành của LDL (low density lipoprotein), nguyên nhân gây bệnh xơ vữa động mạch và các bệnh có liên quan đến tim mạch (MiKi và cộng sự, 1998).  Astaxanthin là chất bảo vệ khỏi ánh sáng Ánh sáng, đặc biệt là tia UV có thể gây ra các phản ứng và sản phẩm của nó là các gốc oxy tự do (Noguchi và NiKi; Mc Vean và cộng sự, 1999). Lipid, protein và chất màu đều có liên quan đến cơ chế này. Sự thiệt hại do sự oxy hoá mắt, da bởi tia UV ngày càng nhiều nên đặc tính chống oxy hoá của astaxanthin được đề nghị như một tác nhân bảo vệ.  Astaxanthin là chất bảo vệ mắt và hệ thống thần kinh Trevithuck và Mitton (1999) khái quát rằng vai trò chủ yếu của chất chống oxy hoá trong việc làm giảm stress và các bệnh liên quan đến mắt và hệ thần kinh. Astaxanthin là chất chống oxy hoá hữu hiệu có thể đi qua màng não (Tso và Lam, 1996), lợi ích chủ yếu của astaxanthin đối với sức khỏe của mắt và hệ thần kinh rất được hứa hẹn. Nghiên cứu hiệu quả chống oxy hoá ở mắt chuột cho thấy astaxanthin có thể cải Luận văn tốt nghiệp khóa 29-2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp&SHƯD Trang 21 thiện các retinal bị tổn hại và nó cũng có hiệu quả tốt trong việc bảo vệ tế bào nhận kích thích ánh sáng khỏi bị thoái hoá.  Astaxanthin và sự lây nhiễm Nghiên cứu gần đây cho thấy astaxanthin có thể phòng ngừa và chữa trị hiệu quả các bệnh lây nhiễm Halicobacter ở đường dạ dày- ruột và khoang miệng của động vật hữu nhũ (Alejury và Wadstroem, 1998). 2.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly carotenoids bằng dung môi Bản chất của quá trình trích ly là sự rút chất hòa tan trong chất lỏng hay chất rắn bằng một chất hòa tan khác (gọi là dung môi) nhờ quá trình khuếch tán giữa các chất có nồng độ khác nhau. Dung môi trích ly cần đáp ứng được những yêu cầu: - Phải có tính hòa tan chọn lọc, tức là hòa tan tốt các chất cần tách mà không được hòa tan hoặc hòa tan rất ít các chất khác. Đây là tính chất rất cơ bản không thể thiếu. - Không có tác dụng hóa học với các cấu tử của dung dịch - Nếu trích ly lỏng yêu cầu khối lượng riêng ( ρ ) của dung môi khác xa với ρ dung dịch - Không phá hủy thiết bị - Không bị biến đổi thành phần khi bảo quản - Không độc khi thao tác, không tạo hỗn hợp nổ với không khí và khó cháy - Rẻ tiền, dễ kiếm - Dung môi phải được tách ra sau quá trình trích ly bằng phương pháp đun nóng, chưng cất hoặc sấy. Sau khi tách không để lại mùi vị lạ và không độc cho sản phẩm.
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly - Thực chất của quá trình trích ly là quá trình khuếch tán, vì vậy sự chêch lệch nồng độ giữa hai pha (gradient nồng độ), chính là động lực của quá trình. Khi chênh lệch nồng độ lớn, lượng chất trích ly tăng, thời gian trích ly giảm, được thực hiện bằng cách tăng tỉ lệ dung môi so với nguyên liệu. - Với các loại nguyên liệu rắn cần tăng diện tích tiếp xúc giữa chúng và dung môi bằng cách nghiền nhỏ, thái nhỏ vật liệu. Nó còn làm phá vỡ cấu trúc tế bào, thúc đẩy quá trình tiếp xúc triệt để giữa dung môi và nhiệt độ. Tuy nhiên kích thước Luận văn tốt nghiệp khóa 29-2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp&SHƯD Trang 22 và hình dạng của vật liệu khi làm nhỏ cũng có giới hạn vì nếu chúng quá mịn sẽ bị lắng đọng lên lớp nguyên liệu, tắc các ống mao dẫn hoặc bị dòng dung môi cuốn vào mixen làm cho dung dịch có nhiều cặn, phức tạp cho quá trình xử lí tiếp theo. - Tính chất của vật liệu cũng làm ảnh hưởng đến hiệu suất trích ly. - Nhiệt độ có tác dụng tăng tốc độ khuếch tán và giảm độ nhớt, phân tử chất hòa tan chuyển động dễ dàng khi khuếch tán giữa các phân tử dung môi, tuy nhiên nhiệt độ là yếu tố có giới hạn, vì khi nhiệt độ quá cao có thể xảy ra các phản ứng khác không cần thiết gây khó khăn cho quá trình công nghệ. - Thời gian trích ly: khi thời gian tăng lên lượng chất khuếch tán tăng, nhưng thời gian phải có giới hạn, khi đã đạt được hiệu suất trích ly cao nhất nếu kéo dài thời gian sẽ không mang lại hiệu quả kinh tế. 2.6 Dung môi trích ly carotenoids từ vỏ tôm sú Ngày nay, có nhiều phương pháp để tạo ra carotenoids như tổng hợp từ hóa dầu, trích ly bằng enzyme (enzyme proteolytic) hoặc dùng các dung môi hữu cơ. Một vài dùng môi được phép dùng trong công nghiệp thực phẩm là acetone, benzyl alcohol, hexane, isopropyl alcohol (IPA), ether dầu hỏa, ethyl acetate, isopropanol, methanol, methyl ethyl ketone, và ethanol (Food and Drug Regulation, 2005). Sản phẩm của quá trình trích ly là hỗn hợp màu của carotenoids. Một phương pháp đã được công nhận trong việc trích ly carotenoids từ phế liệu tôm là sử dụng hỗn hợp dung môi (Sachindra và cộng sự, 2001).
IPA (isopropyl alcohol) - Công thức: C3H8O - Khối lượng phân tử: 60,0950 Hình 13. Cấu tạo của phân tử isopropyl alcohol ( Luận văn tốt nghiệp khóa 29-2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp&SHƯD Trang 23 - Isopropyl alcohol còn có tên thường gọi là 2-propanol, là một chất lỏng không màu, dễ cháy với mùi khó chịu. Nó là đại diện tiêu biểu cho rượu bậc hai. - Hơi isopropyl alcohol nặng hơn không khí, có khả năng bốc cháy và bắt lửa trong vùng rất rộng. Vì vậy cần bảo quản chúng tránh xa nhiệt và lửa. Khi trộn chúng với không khí hoặc các tác nhân oxy hóa khác chúng có thể gây nổ. - Độc gấp hai lần ethanol. Một số lượng lớn isopropyl alcohol có thể gây độc nếu không sử dụng cẩn thận. - Được sử dụng phổ biến như chất tẩy rửa và dung môi trong công nghiệp.
Hexane - Công thức: C6H14 - Khối lượng phân tử: 86,1754 Hình 14. Cấu tạo của phân tử hexan ( - Hexane là một hydrocarbon với công thức hóa học là CH3(CH2)4CH3 - Hexane thường được sử dụng như một dung môi trơ trong các phản ứng hóa học vì tính không phân cực của nó. Hexane được sử dụng như một dung môi để trích ly dầu. Ngoài ra, hexane còn được sử dụng rất rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp như: dầu mỏ, thuộc da, vật liệu,…
Acetone - Công thức: C3H6O - Khối lượng phân tử: 58,0791 Hình 15. Cấu tạo phân tử acetone ( Luận văn tốt nghiệp khóa 29-2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp&SHƯD Trang 24 - Acetone là chất lỏng không màu, linh động, dễ bay hơi và dễ bốc cháy, đại diện cơ bản nhất cho nhóm ketones. Acetone có thể trộn lẫn với nước, ethanol, ether,…được tìm thấy trong tự nhiên và một lượng nhỏ trong cơ thể con người. - Trong phòng thí nghiệm, acetone được sử dụng như một dung môi phân cực trong nhiều phản ứng hữu cơ khác nhau. Acetone có thể loại bỏ những chất hữu cơ không tinh khiết từ các hợp chất, có khả năng hòa tan chất béo và nhiều hợp chất khác nhau. Vì thế, nó là một dung môi rất quan trọng. Ngoài ra, acetone còn được dùng để sản xuất plastic, thuốc, và một số hóa chất khác.
Methanol - Công thức: CH4O - Khối lượng phân tử: 32,0419 Hình 16. Cấu tạo phân tử methanol ( - Methanol là rượu đơn giản nhất của nhóm alcohol, nhẹ, dễ bay hơi, không màu, dễ cháy và rất độc. Ở nhiệt độ phòng nó là một chất lỏng phân cực. - Methanol có nhiều công dụng như là chất chống đông, dung môi, nhiên liệu, và là chất làm biến tính ethyl alcohol. Nó còn được sử dụng cho sản xuất biodiese. - Methanol còn được sử dụng như một dung môi trong phòng thí nghiệm. Đặc biệt, nó rất hữu dụng cho các phương pháp HPLC và UV/VIS. - Methanol là một dung môi rất độc, vì vậy cần cẩn thận khi sử dụng. 2.7 Các loại bao bì bảo quản vỏ tôm sú và dịch trích carotenoids
Bao bì PE (Polyethylene) Đặc tính: - Trong suốt, hơi có ánh mờ, có bề mặt bóng láng, mềm dẻo - Chống thấm nước và hơi nước tốt - Chống thấm khí O2, CO2, N2 và dầu mỡ đều kém Luận văn tốt nghiệp khóa 29-2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp&SHƯD Trang 25 - Chịu được nhiệt độ cao (dưới 230oC) trong thời gian ngắn - Bị căng phồng và hư hỏng khi tiếp xúc với tinh dầu thơm hoặc các chất tẩy như alcol, aceton, H2O2… - Có thể cho khí, hương thẩm thấu xuyên qua, do đó PE cũng có thể hấp thu giữ mùi trong bản thân bao bì, và cũng chính mùi này có thể được hấp thu bởi thực phẩm được chứa đựng, gây mất giá trị cảm quan của sản phẩm. Công dụng: - Làm túi xách các loại, thùng (can) có thể tích từ 1 đến 20 lít với các độ dày khác nhau - Sản xuất nắp chai. Do nắp chai hấp thu mùi nên chai đựng thực phẩm đậy bằng nắp PE phải được bảo quản trong một môi trường không có chất gây mùi.
Bao bì PA (Polyamide) PA là loại plastic tạo ra từ phản ứng trùng ngưng của một loại acid hữu cơ và một amin. PA có tên thương mại là nylon. Hai loại PA quan trọng được dùng làm bao bì có tên thương mại: nylon 6 và nylon 6,6 là polyamide bán tinh thể. Tính chất của nylon: - Tỷ trọng: 1,13 tmax = 2200C, nhiệt độ có thể gây hư hỏng cấu trúc nylon tmin = -700C - Nylon có tính chống thẩm thấu khí, hơi rất tốt - Nylon có khả năng hấp thụ nước, hơi nước; sự hấp thụ nước sẽ ảnh hưởng xấu đến tính bền cơ lý, nhưng ảnh hưởng này sẽ mất đi khi nylon được sấy khô - Nylon có tính chống thấm khí rất tốt, có thể dùng làm bao bì hút chân không hoặc bao bì ngăn cản sự thẩm thấu O2, hay thoát hương - Nylon có tính bền cơ lý cao: chịu được va chạm, chống được sự trầy sước, mài mòn và xé rách hoặc thủng bao bì - Có khả năng hàn dán nhiệt khá tốt, không yêu cầu nhiệt độ hàn quá cao; có thể hàn ghép mí bao bì nylon bằng phương pháp hàn cao tần - Nylon là polymer có cực, có khả năng in ấn tốt, không cần xử lý bề mặt trước khi in. - Nylon có khả năng ngăn ngừa sự thẩm thấu Luận văn tốt nghiệp khóa 29-2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp&SHƯD Trang 26 - Màng nylon không bị tác động của acid yếu, kiềm yếu nhưng bị hư hỏng đối với acid và kiềm nồng độ cao - Không bị hư hỏng bởi dầu, mỡ - Màng nylon trong suốt và có độ bóng bề mặt cao.
Bao bì Carton (bao bì giấy) Bao bì giấy được sử dụng phổ biến bởi một số tính chất đặc trưng như: - Tính bền cơ học (tuy không cao như các loại vật liệu khác) - Nhẹ - Dễ hủy, không gây ô nhiễm môi trường - Tái sinh dễ dàng. Tuy nhiên chúng cũng có những khuyết điểm như: - Dễ rách, thấm nước, thấm khí, tính dễ xé rách càng cao khi hàm ẩm càng cao - Độ ẩm cho phép đảm bảo tính bền của giấy là 6-7%.
Thủy tinh Đặc tính: - Tính cứng: thủy tinh là chất rắn trong suốt tương đối cứng, khó mài mòn và gần như trơ về mặt hóa học ở điều kiện thường, dễ bị gãy vỡ dưới tác động của lực, nhiệt. Thủy tinh không có thành phần cố định và không có cấu trúc không gian đều đặn, nó là chất vô định hình. - Tính truyền sáng: cũng nhờ có cấu tạo đặc biệt này, mà thủy tinh trở nên trong suốt, nguyên nhân là do các phân tử thủy tinh sắp xếp ngẫu nhiên và rời rạc làm cho ánh sáng có thể lọt qua dễ dàng. Độ truyền sáng của thủy tinh trong vùng bức xạ tử ngoại và hồng ngoại thay đổi tùy theo việc lựa chọn tạp chất. - Màu sắc: Thủy tinh loại thường có màu xanh lục gây nên bởi màu của sắt (II) silicat Các kim loại và ôxít kim loại được bổ sung thêm vào thủy tinh trong quá trình sản xuất để thay đổi màu sắc của thủy tinh: • Mangan có thể thêm vào với một lượng nhỏ để loại bỏ màu xanh lá cây tạo ra bởi sắt hay trong một lượng lớn hơn để cho thủy tinh có màu tím amêtít. • Sêlen có thể sử dụng với một lượng nhỏ để làm bay màu của kính, hay trong một lượng lớn hơn để tạo ra màu hơi đỏ. Luận văn tốt nghiệp khóa 29-2008 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công Nghệ Thực Phẩm- Khoa Nông Nghiệp&SHƯD Trang 27 • Một lượng nhỏ côban (0,025 đến 0,1%) tạo thủy tinh màu xanh da trời. • Ôxít thiếc và ôxít asen sinh ra thủy tinh màu trắng đục, lần đầu tiên đã được sử dụng ở Vênidơ để sản xuất đồ giả sứ. • 2 đến 3% ôxít đồng sinh ra màu xanh lam. Đồng kim loại nguyên chất sinh ra thủy tinh mờ có màu đỏ thẫm, nó đôi khi được sử dụng thay thế cho thủy tinh màu hồng ngọc của vàng. • Niken, phụ thuộc vào nồng độ, sinh ra thủy tinh có màu xanh da trời hay màu tím hoặc thậm chí là màu đen. • Sự bổ sung titan sinh ra thủy tinh có màu nâu vàng. • Vàng kim loại trong một lượng rất nhỏ (khoảng 0,001%), sinh ra thủy tinh có màu hồng ngọc thẫm, trong khi một lượng thấp hơn sinh ra màu đỏ nhạt hơn, thông thường gọi là màu “cranberry”. • Nguyên tố uran (0,1 đến 2%) có thể thêm vào để thủy tinh có màu vàng phản quang hay màu xanh lá cây. Thủy tinh uran nói chung là không nguy hiểm về phóng xạ, tuy vậy nếu nó ở dạng bột, chẳng hạn như đánh bóng bằng gi._.