Khi một bánh xà bông không dùng màu tổng hợp, màu của nó là màu của những thứ được trộn vào: xanh của tảo spirulina, vàng của nghệ, đen của than hoạt tính. Ba nguồn màu này khác nhau từ gốc. Hai cái là phân tử hữu cơ có thể đổi và phai, một cái gần như là carbon. Bài này đi theo từng sắc tố, xem nó đổi thế nào trong môi trường kiềm và dưới ánh sáng, và vì sao hai mẻ cùng công thức hiếm khi giống hệt nhau.
Màu là một phân tử hấp thụ ánh sáng
Một chất có màu vì nó hấp thụ một phần ánh sáng nhìn thấy và trả lại phần còn lại. Phần bị hấp thụ do cấu trúc phân tử quyết định, thường là một chuỗi dài các liên kết đôi xen kẽ, hoặc một vòng lớn giữ một ion kim loại ở giữa. Chỉ cần cấu trúc ấy đổi đi một chút, phần ánh sáng bị hấp thụ đổi theo, và màu mắt thấy cũng đổi.
Trong xà bông nấu lạnh, cấu trúc ấy bị thử ở ba chặng quen thuộc. Bài sáu tuần ghi pH của bánh mới cắt ở mức 9 đến 10, tâm khối lên 60 đến 70°C ở gel phase, rồi bánh nằm trên giá thoáng nhiều tuần cho pH hạ về 8 đến 9. Kiềm, nhiệt, rồi ánh sáng và không khí trong lúc ủ: mỗi chặng đều có thể làm đổi một sắc tố.
Ba nguồn màu trong bài này phản ứng với ba chặng ấy theo ba cách. Spirulina mang hai sắc tố, một chịu kiềm khá tốt và một kém bền hơn nhiều. Nghệ mang curcumin, một phân tử đổi màu theo pH và phân huỷ nhanh hơn trong kiềm. Than hoạt tính không có sắc tố theo nghĩa ấy, nên hầu như không đổi.
Spirulina: xanh lục của diệp lục, xanh lam của phycocyanin
Tảo xoắn spirulina có màu xanh đậm vì mang hai nhóm sắc tố cùng lúc. Nhóm thứ nhất là diệp lục, sắc tố xanh lục của mọi cây xanh: một vòng porphyrin giữ ion magnesium ở tâm, nối với một đuôi dài gọi là phytol. Nhóm thứ hai là phycocyanin, một protein mang sắc tố xanh lam, đặc trưng của vi khuẩn lam. Màu của bột tảo là hai màu ấy trộn lại.
Phycocyanin là phần dễ tổn thương nhất. Một bài tổng quan năm 2022 về độ bền của phycocyanin ghi rằng nó bền nhất ở pH 5,5 đến 6,0, ở nhiệt độ dưới 45°C và trong bóng tối. Một nghiên cứu trên phycocyanin của spirulina ghi nó khá bền trong khoảng pH 4 đến 9 nhưng kém bền khi pH vượt 10. Bánh mới cắt có pH 9 đến 10, sát ngưỡng ấy, còn gel phase nóng hơn 45°C khá xa. Vì thế có thể suy ra phần xanh lam của bột tảo là phần chịu thiệt trước.
Diệp lục chịu kiềm tốt hơn. Phản ứng đầu tiên của kiềm với diệp lục là cắt liên kết ester giữ đuôi phytol, cùng kiểu phản ứng xà phòng hoá đang diễn ra với dầu trong nồi. Ion magnesium ở tâm vẫn được giữ, nên phần còn lại vẫn xanh lục. Diệp lục chỉ chuyển sang nâu ô liu khi mất magnesium, điều xảy ra trong môi trường acid, không phải trong xà bông.
Thứ làm diệp lục phai là oxy, ánh sáng và thời gian, và kiềm còn làm diệp lục bị oxy hoá nhanh hơn. Người làm xà bông ghi nhận màu xanh của spirulina có thể nhạt dần sang màu be trong vài tuần, kể cả khi bánh được cất trong hộp. Xà bông thủ công Khổ Qua của Lê Mai dùng tảo xoắn spirulina cùng bột khổ qua và nước khổ qua cô đặc, trên nền dầu hạnh nhân trên 30 phần trăm, bơ ca cao và dầu hạt neem; màu xanh của bánh là màu của những nguyên liệu ấy sau khi đã đi qua nồi kiềm.
Nghệ: curcumin, một chất chỉ thị pH
Màu vàng của nghệ đến từ curcumin và các curcuminoid đi cùng. Thư viện ghi curcumin không có trong tinh dầu nghệ chưng cất, chỉ có trong bột và trong chiết xuất CO2 loại total. Bài gừng, nghệ, riềng giải thích vì sao: curcumin không bay hơi, nên không đi sang bình ngưng. Muốn có màu nghệ trong xà bông, phải dùng bột nghệ, không thể dùng tinh dầu.
Curcumin là một chất chỉ thị pH tự nhiên. Trong dung dịch trung tính hoặc acid nhẹ, phần lớn phân tử ở dạng trung hoà và cho màu vàng. Một bài tổng quan về hoá học curcumin đặt thay đổi đầu tiên ở pH khoảng 7,5 đến 8,5: phân tử bắt đầu mất proton, vùng ánh sáng bị hấp thụ dịch về phía bước sóng dài hơn, và màu chuyển từ vàng qua cam sang đỏ. Các phương pháp đo cho giá trị pKa khá lệch nhau, nên đây chỉ là một vùng.
Trong xà bông, nghệ nằm ở phía kiềm của ngưỡng ấy. Người làm xà bông ghi nhận bột nghệ cho bánh từ vàng nhạt đến cam đậm, tuỳ lượng bột và cách cho vào. Sau những tuần ủ, pH của bánh còn khoảng 8 đến 9, vẫn nằm trong hoặc trên vùng chuyển màu ấy, nên có thể suy ra bánh khó trở lại đúng màu vàng của bột khô.
Kiềm không chỉ đổi màu curcumin mà còn làm nó phân huỷ nhanh hơn. Các nghiên cứu động học ghi curcumin bền hơn trong môi trường acid và phân huỷ nhanh dần khi pH lên trung tính rồi kiềm: trong dung dịch đệm loãng ở pH 7,2 và 37°C, khoảng 90 phần trăm curcumin phân huỷ trong 30 phút. Phân huỷ chậm hơn khi nồng độ cao hoặc khi curcumin gắn với lipid hay chất hoạt động bề mặt, và một bánh xà bông không phải dung dịch loãng trong ống nghiệm, nên tốc độ không giống, nhưng hướng phản ứng là một.
Nghệ dưới ánh sáng, và một bánh có bia
Ánh sáng là thử thách thứ hai của curcumin. Phân tử này hấp thụ mạnh ánh sáng xanh lam, quanh bước sóng 410 đến 430 nm, và phân huỷ nhanh hơn nhiều khi phơi dưới ánh nắng. Người làm xà bông cũng ghi nhận màu nghệ trong bánh có thể nhạt dần qua thời gian ủ và sau đó. Từ cơ chế ấy có thể suy ra một bánh nghệ để gần cửa sổ sẽ nhạt ở mặt hướng ra sáng trước, trong khi phần lõi giữ màu lâu hơn; đây là suy luận, chưa phải kết quả đo.
Nghệ còn để lại vệt. Trang tinh dầu nghệ ghi tinh dầu có thể tạo vệt vàng cam trên da và vải, và trang Nghệ CO2 extract ghi loại total chứa curcuminoid có thể nhuộm da, vải và sản phẩm. Với bột nghệ trong xà bông, người làm xà bông cũng ghi nhận bọt có thể hơi ngả vàng cam khi xả trên nền bồn rửa trắng.
Xà bông thủ công Nghệ và Bia của Lê Mai lấy màu từ bột nghệ, với bia thay cho nước cất, trên nền có dầu mù u và dầu hạt neem, cùng hỗn hợp tinh dầu No.093. Mô tả sản phẩm ghi bánh có bọt mịn và màu vàng nhẹ của nghệ. Hỗn hợp No.093 có tinh dầu nghệ, nhưng như thư viện ghi, phần tinh dầu ấy mang turmerone cho mùi chứ không mang curcumin cho màu: màu là việc của bột.
Than hoạt tính: màu không có gì để phai
Than hoạt tính đen vì một lý do khác hẳn. Nó gần như là carbon, được nung và hoạt hoá để có một cấu trúc rất xốp. Carbon ở dạng này không có một chuỗi liên kết đôi hay một vòng kim loại riêng hấp thụ một dải màu nhất định. Nó hấp thụ gần như toàn bộ dải ánh sáng nhìn thấy, nên mắt thấy màu đen.
Vì không có sắc tố để biến đổi, than hầu như không đổi trong kiềm, trong nhiệt gel phase hay dưới ánh sáng. Người làm xà bông xếp than vào số ít màu tự nhiên giữ đúng màu theo thời gian, cùng bột ca cao và annatto. Thứ thay đổi là lượng dùng: ít than cho bánh xám nhạt, nhiều than cho bánh đen đậm.
Bề mặt xốp của than là lý do nó được dùng ở chỗ khác trong ngành hương. Bảng thuật ngữ của thư viện ghi absolute có thể được giảm màu, thường bằng than hoạt tính hoặc chưng cất phân tử, để dùng cho sản phẩm cần màu nhạt, và mùi có thể đổi nhẹ so với bản gốc. Ở đó than lấy màu đi; trong xà bông, than chính là màu.
Xà bông thủ công Sả Chanh và Than Hoạt Tính của Lê Mai dùng than hoạt tính cho màu đen, trên nền dầu hạnh nhân ngọt trên 30 phần trăm, cùng bột sả và tinh dầu sả chanh Cymbopogon flexuosus No.061. Trang sả chanh trong thư viện ghi citral chiếm tới 90 phần trăm tinh dầu. Mùi trên bánh đi qua nồi kiềm theo cách riêng của nó, còn màu đen thì gần như giữ nguyên từ ngày cắt.
Vì sao mỗi mẻ một khác
Hai mẻ cùng công thức hiếm khi cho cùng một màu, và lý do đầu tiên nằm ở nguyên liệu. Bột tảo, bột nghệ, bột khổ qua là nông sản. Lượng sắc tố trong chúng không cố định; với nghệ, các thử nghiệm giống ghi hàm lượng curcumin đổi theo giống, vùng trồng và thời điểm thu hoạch. Một bao bột nghệ đậm màu hơn bao trước có thể cho bánh cam hơn dù cân đúng cùng số gram.
Lý do thứ hai là nhiệt. Mức gel phase phụ thuộc vào cỡ mẻ, loại khuôn, lớp ủ ấm và nhiệt độ phòng. Ở gel phase, khối xà bông chuyển từ đục sang trong nhẹ như bài sáu tuần mô tả, và màu nhìn thấy cũng đổi theo. Với spirulina, gel phase càng nóng và kéo dài trên ngưỡng 45°C, phycocyanin càng dễ bị phân huỷ.
Lý do thứ ba là pH và thời gian. Lượng kiềm dư ở mỗi mẻ hơi khác, tốc độ pH hạ trong những tuần ủ cũng khác, và curcumin vốn đổi màu theo pH. Cuối cùng là ánh sáng trên giá ủ và nơi bánh được cất. Hai bánh cắt từ cùng một khối, một bánh cất trong hộp, một bánh để gần cửa sổ, sau vài tháng có thể đã khác màu.
Những khác biệt ấy không phải lỗi của mẻ. Chúng là đặc tính của màu tự nhiên: một phân tử hữu cơ luôn có thể đổi, còn carbon thì gần như đứng yên.
Spirulina phai dần, nhanh hơn khi gặp nhiệt và ánh sáng.
Nghệ vàng trong bột, cam trong kiềm, nhạt dần dưới ánh sáng.
Than hoạt tính không đổi, vì nó không có gì để đổi.