Lời giải thích về “màu xanh lá” hoặc “màu xanh lam” của tỏi (Allium sativum L.) và “màu hồng” của hành tây (Allium cepa L.) được đưa ra trong bài viết này là lời đáp án cho những câu hỏi mà chúng ta thường hay tự hỏi trong cuộc sống hằng ngày. Vì thế, bạn hãy giành ít thời gian để tham khảo nội dung bài hóa học đằng sau màu xanh của tỏi ngâm giấm!
Đôi nét
Sự thay đổi màu sắc của mô chi hành Allium đã được một số nhà khoa học nghiên cứu điển hình là Joslyn vào năm 1958. Vào những năm 1960, các phản ứng liên quan đến sự hình thành sắc tố màu hồng trong bột hành tây đã được nghiên cứu và sơ đồ phản ứng ba bước đã được đề xuất:
- (1) Sự hình thành chất không màu, hòa tan trong ether [chất tạo màu (CD). )] nhờ hoạt động xúc tác của alliinase (enzym EC 4.4.1.4) đối với các tiền chất chưa được biết đến trong phần axit amin trung tính và bazơ;
- (2) Sự hình thành tiền chất sắc tố không màu, không hòa tan trong ether (PP) từ chất tạo màu và một axit amin như glycine;
- (3) Sự hình thành sắc tố màu hồng từ tiền chất sắc tố PP và chất carbonyl (NOC) tự nhiên như formaldehyde. Sau đó, người ta giả định rằng “carbonyl” tạo thành sắc tố màu xanh lam có trong tỏi và khi phản ứng với tiền chất sắc tố PP thay cho NOC từ hành tây, màu xanh lam sẽ hình thành.
Sau đó, người ta phát hiện ra rằng “carbonyl” tạo thành sắc tố màu xanh có nguồn gốc từ isoalliin (một chất nền cho alliinase, một tiền chất nhỏ trong hương tỏi, nhưng là tiền chất chính của hương hành), và các phản ứng tương tự cũng gây ra “màu xanh” tỏi và hỗn hợp tỏi và hành.
Hóa học đằng sau
Nhưng sự hiểu biết của chúng ta về hóa học Allium đã tiến bộ đáng kể khi Eric Block và các đồng nghiệp của ông giới thiệu các phương pháp nghiên cứu hóa học Allium và tạo ra vô số kết quả dựa trên các phương pháp đó. Dựa trên công trình của họ, người ta đã xác định (xem Hình 1) rằng tiền chất sắc tố là dẫn xuất 3,4-dimethylpyrrole. Nó được cho là được hình thành bằng cách ngưng tụ nhóm amin của axit amin Allium với thial/thial S-oxide bằng cách sắp xếp lại [3]-sigmatropic của bis-1-propenyl thiosulfinate, lần lượt được hình thành do tác dụng của alliinase trên 1-PeCSO (isoalliin).
Thial/thial S-oxide là chất trung gian trong quá trình hình thành zwiebelane và có liên quan chặt chẽ về cấu trúc với (Z,Z)-d,l-2,3-dimethyl-1,4-butanedithial S,S’-dioxide, một hợp chất được phân lập từ các chế phẩm hành tây, có thể đóng vai trò hình thành tiền chất sắc tố. Khía cạnh quan trọng thứ hai đối với việc hình thành màu sắc trong chế phẩm Allium đòi hỏi sự trung gian của thioacrolein.
Từ những thông tin như vậy, lần đầu tiên người ta quan sát thấy mối tương quan tích cực giữa nồng độ thiosulfinate và sự hình thành sắc tố màu hồng, và thiosulfinate chứa 1-propenyl được xác nhận là hợp chất tạo màu chính. Sau đó vào năm 2005, Bai và cộng sự đã nghiên cứu cơ chế hình thành màu xanh trong tỏi “Laba”, bảo quản tỏi bao gồm giấm và đôi khi là đường: cả alliinase và axit axetic đều cần thiết cho sự hình thành màu và sự giảm tổng lượng thiosulfinate trong tép tỏi có liên quan đến sự hình thành sắc tố.
Sự phát triển màu sắc
Tuy nhiên, hóa học thực vật luôn phức tạp một cách đáng kinh ngạc, do đó các nghiên cứu khác không phải là vô ích. Imai và cộng sự đã thiết lập một hệ thống phản ứng mô hình chỉ bao gồm các thành phần được xác định rõ ràng và báo cáo nhận dạng các chất mới, có liên quan đến sự hình thành sắc tố cùng với các điều kiện khác nhau ảnh hưởng đến sự phát triển màu sắc.
Việc bổ sung glycine cho thấy rằng protein trong nước ép tỏi có lẽ đã tham gia vào quá trình hình thành sắc tố và chúng ít phản ứng hơn so với các axit amin tự do hòa tan trong MeOH 75%, chẳng hạn như glycine.Hợp chất hoạt động tạo ra màu xanh lam khi kết hợp với nước ép hành tây không đun nóng được phân lập từ nước ép tỏi không đun nóng và được xác nhận là allicin, có nguồn gốc từ alliin nhờ hoạt động của alliinase.
Người ta cũng xác nhận rằng màu xanh sống động có thể được tạo ra bằng cách sử dụng hệ thống phản ứng mô hình có độ xác định cao chỉ bao gồm alliin cô lập, glycine nguyên chất và alliinase tỏi tinh khiết. Sau đó, Imai và cộng sự đã phân lập được hai tiền chất sắc tố và một sắc tố màu đỏ tím (PUR-1) và xác định cấu trúc hóa học của chúng.
Năm 2007, Lee và cộng sự đã tinh chế sắc tố màu xanh lá cây, chịu trách nhiệm tạo màu xanh cho tép tỏi nghiền nát, và họ phân tích nó bằng phương pháp sắc ký lỏng – phương pháp quang phổ khối ion hóa phun điện tử (LC-ESI-MS), phương pháp quang phổ khối bắn phá nguyên tử nhanh (FAB-MS), phương pháp ma trận hỗ trợ. phương pháp quang phổ khối thời gian bay giải hấp/ion hóa bằng laser (MALDI-TOF-MS) và quang phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR).
Sắc tố xanh tinh khiết có độ phân cực cao và hơi nhớt, có mùi tỏi và dễ dàng chuyển sang màu vàng hoặc nâu khi tiếp xúc với nhiệt độ phòng. Phổ hấp thụ trong methanol cho thấy cấu trúc thô giống như sắc tố màu xanh lục trong methanol với hai cực đại độ hấp thụ ở bước sóng 440 và 590 nm.
Mặc dù chưa đạt được sự phân lập hoàn toàn hợp chất 411 Da để làm sáng tỏ cấu trúc thích hợp trong các thí nghiệm của họ, nhưng phổ MS và NMR của sắc tố xanh lục 411 Da cho thấy sự phân công cấu trúc mơ hồ của một nguyên tử lưu huỳnh và số lẻ nguyên tử nitơ, với 25–30 nguyên tử cacbon, bao gồm cả vòng thơm.
Do đó, người ta hình dung rằng sắc tố màu xanh lá cây quan sát thấy trong tép tỏi nghiền nát là một hợp chất hòa tan trong nước chứa lưu huỳnh mới, khác biệt đáng kể so với tất cả các sắc tố xanh được báo cáo trước đây ở thực vật.
Rõ ràng, câu chuyện vẫn chưa kết thúc hoàn toàn, nhưng điều tồi tệ nhất là khi người ta cố gắng lấy được màu này, như tôi đã làm. Khi tôi chỉ cần cho những tép tỏi đã bóc vỏ vào giấm, màu sắc không xuất hiện, cho dù tôi có đun sôi hệ thống hay không và thậm chí sau 2 tuần ngâm. Có lẽ tép tỏi nên được ủ trước khi ngâm trong giấm để có màu. Bạn hãy thử xem nhé!
Bài viết đến đây là hết rồi. Hi vọng sẽ giúp ích cho các bạn phần nào trong tương lai. Lần sau nếu có ai hỏi về chủ đề này thì hãy nhớ về hóa học đằng sau chúng nhé!
Tham khảo Hervé This.
