Ăn uống không chỉ đơn thuần là vị giác. Đó là một trải nghiệm đầy đủ về giác quan. Cả nhà khoa học thực phẩm và đầu bếp sẽ cho bạn biết rằng mùi, âm thanh, cảm giác, và hình ảnh thức ăn của bạn cũng quan trọng như vị giác để đánh giá đầy đủ những gì bạn ăn.

Bạn đã từng uống nước màu đen chưa? Coca Cola, Pepsi? Làm thế nào về việc sử dụng bơ hồng hoặc tương cà xanh? Tin hay không thì tùy, những sản phẩm này thực sự đã tồn tại, và cách đây không lâu. Nhưng có một lý do khiến những mốt thực phẩm này không kéo dài. Người tiêu dùng thích màu sắc của thực phẩm phù hợp với hương vị của nó.

Mối liên hệ giữa màu sắc và mùi vị là hợp lý. Vì cam có màu cam nên chúng tôi mong muốn đồ uống có màu cam sẽ có vị cam. Đồ uống màu đỏ nên có vị như anh đào, và đồ uống màu tím nên có vị như nho. Nếu thực phẩm có nhiều màu, nó có thể bị mốc và không nên ăn, trừ khi bạn đang ăn phô mai xanh — loại phô mai có hương vị khác biệt với nấm mốc!

Một lượng đáng kinh ngạc thực phẩm chúng ta ăn được chế biến mà những thực phẩm này được thay đổi so với trạng thái tự nhiên của chúng để làm cho chúng an toàn, chẳng hạn như loại bỏ vi khuẩn có hại, hoặc làm cho chúng hấp dẫn và kéo dài thời hạn sử dụng. Khoảng 70% chế độ ăn uống của người dân Hoa Kỳ trung bình là từ thực phẩm chế biến. Phần lớn những gì chúng ta ăn sẽ không hấp dẫn nếu nó không có màu. Hãy coi màu thực phẩm là mỹ phẩm cho thực phẩm của bạn. Nếu không có màu, xúc xích sẽ có màu xám.

Màu thực phẩm tự nhiên

Để tránh thực phẩm chế biến quá nhiều, một số đã ủng hộ việc sử dụng phẩm màu thực phẩm tự nhiên, bất cứ khi nào có thể. Thuốc nhuộm tự nhiên đã được sử dụng trong nhiều thế kỷ để tạo màu cho thực phẩm. Một số trong số những chất phổ biến nhất là carotenoid, chất diệp lục, anthocyanin và nghệ.

Carotenoid có màu đỏ đậm, vàng hoặc cam. Có lẽ loại carotenoid phổ biến nhất là beta-carotene (Hình 1), là nguyên nhân tạo nên màu cam sáng của khoai lang và bí ngô. Vì beta-carotene hòa tan trong chất béo nên nó là một lựa chọn tuyệt vời để tạo màu cho các sản phẩm sữa, thường có hàm lượng chất béo cao. Vì vậy beta-carotene thường được thêm vào bơ thực vật và pho mát. Và nếu bạn ăn quá nhiều thực phẩm có chứa beta-carotene, da của bạn có thể chuyển sang màu cam. May mắn thay, tình trạng này là vô hại.

Beta-carotene molecule

Hình 1. Beta-carotene bao gồm hai vòng sáu carbon nhỏ được nối với nhau bằng một chuỗi các nguyên tử carbon.

Chất diệp lục là một sắc tố tự nhiên khác, được tìm thấy trong tất cả các loại cây xanh. Phân tử này hấp thụ ánh sáng mặt trời và sử dụng năng lượng của nó để tổng hợp carbohydrate từ carbon dioxide và nước. Quá trình này được gọi là quang hợp và là cơ sở của sự sống trên Trái đất. Thực phẩm có vị bạc hà hoặc chanh, chẳng hạn như kẹo và kem, đôi khi được tạo màu bằng cách sử dụng chất diệp lục.

Nguồn tự nhiên tốt nhất cho màu xanh tím đậm là anthocyanin. Nho, quả việt quất và nam việt quất có màu sắc phong phú nhờ hợp chất hữu cơ này. Không giống như beta-carotene, anthocyanins - tạo thành một nhóm các hợp chất tương tự chứ không phải một hợp chất hóa học đơn lẻ - có thể hòa tan trong nước, vì vậy chúng có thể được sử dụng để tạo màu cho các sản phẩm gốc nước. Bánh ngô xanh, nước ngọt có màu sắc sặc sỡ và thạch thường được nhuộm bằng anthocyanin.

Hơn 500 anthocyanin khác nhau đã được phân lập từ thực vật. Tất cả chúng đều dựa trên một cấu trúc lõi cơ bản duy nhất, ion flavylium (Hình 2). Ion này chứa ba vòng sáu cacbon, cũng như nhiều nhóm hydroxyl (–OH) làm cho phân tử phân cực (nó có một phần điện tích âm và một phần điện tích dương) và tan trong nước.

Anthocyanin

Hình 2. Cấu trúc hóa học của một anthocyanin. R1 và R2 là các nhóm chức, và R3 là một phân tử đường.

Một chất phụ gia thực phẩm tự nhiên khác mà bạn có thể đã dùng là nghệ, được thêm vào mù tạt để tạo màu vàng đậm. Củ nghệ được lấy từ thân ngầm của một loại cây mọc ở Ấn Độ, và nó thường được sử dụng như một loại gia vị trong món ăn của người Ấn Độ. Nhiều công ty thực phẩm của Hoa Kỳ đang sử dụng nghệ và các loại gia vị tự nhiên khác để tạo màu cho sản phẩm của họ. Nghệ cũng là một chất chỉ thị axit / bazơ tuyệt vời. Nếu bạn thêm một chất cơ bản vào mù tạt, nó sẽ chuyển sang màu đỏ.

Chiết xuất màu từ côn trùng

Lần tới khi bạn thưởng thức sữa chua vị dâu tây hoặc nước ép nam việt quất, bạn có thể đang ăn bọ! Nhưng đừng lo lắng. Những con côn trùng này không tình cờ làm ô nhiễm thực phẩm của bạn. Một chiết xuất từ ​​một loại côn trùng, được gọi là cochineal, đã được nhà sản xuất thực phẩm cố tình thêm vào.

Trong nhiều thế kỷ, người Aztec đã sử dụng những loài côn trùng này để nhuộm vải có màu đỏ đậm. Nếu bạn nghiền nát 70.000 con bọ này, bạn có thể chiết xuất ra một pound thuốc nhuộm màu đỏ đậm, được gọi là axit carminic (C22H20O13) (Hình 3). Thuốc nhuộm này an toàn khi ăn vào, vì vậy nó được tìm thấy trong nhiều loại thực phẩm và mỹ phẩm yêu cầu màu đỏ. Tuy nhiên, suy nghĩ về việc ăn bọ không hấp dẫn đối với một số người. Starbucks trước đây đã sử dụng thuốc nhuộm cochineal trong các sản phẩm có hương vị dâu tây của mình, nhưng sau đó hãng đã loại bỏ chất phụ gia này để giải quyết khiếu nại của khách hàng.

Carminic Acid

Hình 3. Cấu trúc hóa học của axit carminic

Để biết thực phẩm của bạn có chứa bọ hay không, hãy tìm carmine, carminic acid, cochineal hoặc Natural Red 4 trên nhãn thành phần. Trong khi những chất này thường được coi là an toàn, trong một số trường hợp hiếm hoi, mọi người có thể có phản ứng dị ứng nghiêm trọng với chúng, dẫn đến tình trạng đe dọa tính mạng được gọi là sốc phản vệ.

Tại sao lại tạo ra màu nhân tạo?

Tại sao phải quan tâm đến chất tạo màu thực phẩm nhân tạo hoặc tổng hợp? Không có đủ màu sắc tự nhiên xung quanh? Một lý do lớn để đi nhân tạo là chi phí. Thuốc nhuộm tổng hợp có thể được sản xuất hàng loạt với một phần nhỏ chi phí thu thập và xử lý các nguyên liệu được sử dụng để tạo ra chất tạo màu tự nhiên.

Một lý do khác là thời hạn sử dụng. Thuốc nhuộm nhân tạo có thể lâu trôi hơn thuốc nhuộm tự nhiên cùng màu. Ngoài ra, mặc dù thiên nhiên tạo ra màu sắc ấn tượng, những màu thích hợp để sử dụng làm thuốc nhuộm thực phẩm bị hạn chế. Nhưng không có giới hạn về sự đa dạng của màu sắc có thể được sản xuất nhân tạo trong phòng thí nghiệm. Xem xét hàng ngàn chất khác nhau tạo màu cho thực phẩm của chúng ta, thật bất ngờ khi phát hiện ra rằng Cơ quan Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ đã cấp phép chỉ bảy chất tạo màu thực phẩm tổng hợp để sử dụng rộng rãi trong thực phẩm. Các chất tạo màu thực phẩm này được tóm tắt trong Bảng 1.

Màu thực phẩm

Bảng 1. Chất tạo màu thực phẩm được Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ phê duyệt. FD&C là viết tắt của luật được Quốc hội Hoa Kỳ thông qua vào năm 1938, được gọi là Đạo luật Thực phẩm, Dược phẩm và Mỹ phẩm Liên bang.

Chất tạo màu thực phẩm nhân tạo ban đầu được sản xuất từ ​​nhựa than đá, có nguồn gốc từ than đá. Những nhà phê bình ban đầu về chất tạo màu thực phẩm nhân tạo đã nhanh chóng chỉ ra điều này. Ngày nay, hầu hết các loại thuốc nhuộm thực phẩm tổng hợp có nguồn gốc từ dầu mỏ, hoặc dầu thô. Một số nhà phê bình sẽ cho rằng ăn dầu không tốt hơn ăn than. Nhưng các sản phẩm cuối cùng được kiểm tra nghiêm ngặt để đảm bảo rằng chúng không chứa dấu vết của dầu mỏ ban đầu. Một loại thuốc nhuộm không có gốc dầu mỏ là Xanh số 2, hoặc indigotine, là một phiên bản tổng hợp của thuốc nhuộm chàm có nguồn gốc thực vật, được sử dụng để tạo màu cho quần jean xanh.

Cách tạo màu cho thực phẩm

Điều gì tạo nên màu thực phẩm tốt? Đầu tiên, khi cho vào nước, nó phải hòa tan. Nếu thuốc nhuộm không hòa tan trong nước, nó khó trộn đều. Khi một chất tan điển hình, chẳng hạn như muối hoặc đường, được thêm vào nước, nó sẽ hòa tan, có nghĩa là nó bị phân hủy thành các ion hoặc phân tử riêng lẻ. Ví dụ, các phân tử đường riêng lẻ (C12H22O11) được giữ với nhau bằng lực liên phân tử tương đối yếu. Vì vậy, khi đường hòa tan trong nước, lực hút giữa các phân tử riêng lẻ bị khắc phục và các phân tử này được giải phóng thành dung dịch.

Các phân tử tạo màu thực phẩm thường là chất rắn ion, tức là chúng chứa các ion âm và dương, được giữ với nhau bằng các liên kết ion. Khi một trong những chất rắn này hòa tan trong nước, các ion tạo thành chất rắn được giải phóng vào dung dịch, tại đây chúng liên kết với các phân tử nước phân cực, có một phần điện tích âm và một phần điện tích dương.

Một tính chất quan trọng khác của màu thực phẩm là khi nó được hòa tan trong nước, màu vẫn còn. Lý do điều này xảy ra là do các phân tử tạo màu thực phẩm hấp thụ một số bước sóng ánh sáng và để những bước sóng khác đi qua, dẫn đến màu sắc mà chúng ta nhìn thấy (Hình 4). Nhưng tại sao đường hoặc muối lại không hấp thụ một phần ánh sáng nhìn thấy và phân tán phần còn lại của nó, giống như các phân tử tạo màu thực phẩm? Sự hấp thụ ánh sáng là do đưa một điện tử trong phân tử, nguyên tử hoặc ion lên mức năng lượng cao hơn. Các phân tử đường hoặc các ion trong muối cần một lượng lớn năng lượng để làm điều đó, vì vậy chúng không hấp thụ ánh sáng nhìn thấy mà chỉ là ánh sáng có bước sóng ngắn hơn - điển hình là ánh sáng cực tím.

Thuốc nhuộm xanh và đỏ

Hình 4. Thuốc nhuộm thực phẩm sẽ xuất hiện một màu cụ thể vì nó hấp thụ ánh sáng có màu bổ sung cho màu của thuốc nhuộm thực phẩm, như minh họa ở đây trong trường hợp (a) thuốc nhuộm màu xanh lam và (b) thuốc nhuộm màu đỏ.

Thay vào đó, các phân tử tạo màu thực phẩm thường chứa các chuỗi dài liên kết đơn và đôi xen kẽ (Hình 1–3) cho phép các điện tử trong các phân tử này bị kích thích ở năng lượng tương đối thấp. Năng lượng cần thiết để một electron nhảy từ trạng thái kích thích đó sang trạng thái cơ bản tương ứng với năng lượng của ánh sáng khả kiến, đó là lý do tại sao các phân tử tạo màu thực phẩm có thể hấp thụ ánh sáng từ quang phổ nhìn thấy được.

Những sản phẩm trong tương lai

Thật hấp dẫn khi nghĩ rằng các sản phẩm tự nhiên tốt cho sức khỏe hơn các sản phẩm nhân tạo. Nhưng đó không phải là luôn luôn như vậy. Chiết xuất Cochineal không phải là thuốc nhuộm tự nhiên duy nhất có thể gây nguy hiểm cho sức khỏe. Phản ứng dị ứng nghiêm trọng cũng đã được báo cáo với annatto và nghệ tây - chất tạo màu thực phẩm màu vàng có nguồn gốc từ các sản phẩm tự nhiên.

Vậy thức ăn của tương lai sẽ như thế nào? Một số nhóm vận động, chẳng hạn như Trung tâm Khoa học vì Lợi ích Cộng đồng, tìm cách cấm tất cả các phẩm màu thực phẩm, vì bằng chứng hạn chế cho thấy màu thực phẩm khuyến khích trẻ em ăn đồ ăn vặt. Những người khác hình dung một tương lai khác. Một công ty đã sản xuất một loại sơn xịt ăn được có tên là Food Finish, có thể sơn lên bất kỳ loại thực phẩm nào. Nó có các màu đỏ, xanh, vàng và bạc.

Tài liệu tham khảo đã chọn

McKone, H. T. The Unadulterated History of Food Dyes. ChemMatters, Dec 1999, pp 6–7.

U.S. Food and Drug Administration. Overview of Food Ingredients, Additives and Colors. Nov 2004; revised April 2010: http://www.fda.gov/Food/IngredientsPackagingLabeling/FoodAdditivesIngredients/ucm094211.htm#qa [accessed July 2015].

Fiegl, A. Scientists Make Red Food Dye from Potatoes, Not Bugs. National Geographic, Sept 19, 2013: http://news.nationalgeographic.com/news/2013/09/130919-cochineal-carmine-red-dye-purple-sweet-potato-food-science/ [accessed July 2015].

Borrell, B. Where Does Blue Food Dye Come From? Scientific American, Jan 30, 2009: http://www.scientificamerican.com/article/where-does-blue-food-dye/ [accessed July 2015].

Le Quynh (Dịch)