BÀI tập lớn môn PHÂN TÍCH THỰC PHẨM đề tài các PHƯƠNG PHÁP xác ĐỊNH hàm LƯỢNG PECTIN TRONG THỰC PHẨM

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM  BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MƠN PHÂN TÍCH THỰC PHẨM ĐỀ TÀI: CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG PECTIN TRONG THỰC PHẨM GVHD: PGS.TS Phan Ngọc Hòa PGS.TS Nguyễn Thị Lan Phi Lớp: L02 Nhóm: 17 SVTH: Phạm Thị Nguyệt Hằng - MSSV: 1911116 Nguyễn Đình Thiên Kim - MSSV: 1911465 Hồng Ngọc Tân - MSSV: 1915045 TP Hồ Chí Minh, năm 2021 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM  BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MƠN PHÂN TÍCH THỰC PHẨM ĐỀ TÀI: CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG PECTIN TRONG THỰC PHẨM GVHD: PGS.TS Phan Ngọc Hòa PGS.TS Nguyễn Thị Lan Phi Lớp: L02 Nhóm: 17 SVTH: Phạm Thị Nguyệt Hằng - MSSV: 1911116 Nguyễn Đình Thiên Kim - MSSV: 1911465 Hồng Ngọc Tân - MSSV: 1915045 TP Hồ Chí Minh, năm 2021 BẢNG PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ Thành viên MSSV Cơng việc giao Mức độ hồn thành Phạm Thị Nguyệt Hằng 1911116 1.1, 1.2, 2.2.1, 3.1.1, Kết luận, Tổng hợp Word 100% Nguyễn Đình Thiên Kim 1911465 1.3, 1.5, 2.2.3, 3.1.3, Lời mở đầu, Làm Powerpoint 100% Hoàng Ngọc Tân 1915045 1.4, 2.1, 2.2.2, 3.1.2, 3.2, Tổng hợp Word 100% MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Giới thiệu pectin 1.1.1 Cấu tạo 1.1.2 Nguồn gốc 1.2 Phân loại pectin 1.3 Thành phần pectin thực phẩm 1.4 Tính chất hóa lý hóa học pectin 1.4.1 Tính chất hóa lý 1.4.1.1 Khả hòa tan 1.4.1.2 Độ nhớt dung dịch pectin 1.4.1.3 Khả tạo nhũ ổn định nhũ tương 1.4.1.4 Khả tạo gel 1.4.2 Tính chất hóa học 1.4.2.1 Phản ứng de-ester hóa 1.4.2.2 Phản ứng tạo kết tủa với ion kim loại 1.4.2.3 Phản ứng amide hóa 1.4.2.4 Phản ứng với enzyme pectinase 1.4.2.5 Phản ứng thủy phân cắt mạch với acid 1.5 Lưu ý chung CHƯƠNG CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH 2.1 Xử lý chiết xuất mẫu trái 2.1.1 Phương pháp chiết xuất truyền thống 2.1.2 Các phương pháp chiết xuất “hóa học xanh” 2.1.2.1 Chiết xuất có hỗ trợ vi sóng 10 2.1.2.2 Chiết xuất có hỗ trợ enzyme 10 2.1.2.3 Chiết xuất sóng siêu âm 11 2.2 Các phương pháp xác định hàm lượng pectin mẫu thực phẩm 11 2.2.1 Phương pháp Calcium pectate 11 2.2.1.1 Nguyên tắc 11 2.2.1.2 Ứng dụng 11 2.2.1.3 Chuẩn bị 12 2.2.1.4 Cách tiến hành 12 2.2.1.5 Tính tốn kết 12 2.2.2 Phương pháp đo quang phổ thông qua ion Cu2+ 13 2.2.2.1 Nguyên tắc 13 2.2.2.2 Ứng dụng 13 2.2.2.3 Chuẩn bị 13 2.2.2.4 Cách tiến hành 14 2.2.2.5 Tính tốn kết 15 2.2.3 Phương pháp so màu Carbazole 15 2.2.3.1 Giới thiệu 15 2.2.3.2 Nguyên tắc 15 2.2.3.3 Ứng dụng 15 2.2.3.4 Chuẩn bị 15 2.2.3.5 Cách tiến hành 16 2.2.3.6 Tính tốn kết 16 CHƯƠNG BÀN LUẬN VÀ KẾT LUẬN 18 3.1 Bàn luận chung 18 3.1.1 Năng lực phương pháp Calcium pectate 18 3.1.2 Năng lực phương pháp đo quang phổ thông qua ion Cu2+ 18 3.1.3 Năng lực phương pháp Carbazole 19 3.2 Kết luận 20 KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC BẢNG Bảng Phần trăm pectin phần bưởi Bảng Chiết xuất pectin công nghiệp Bảng Hàm lượng pectin sương sáo Việt Nam 18 Bảng Hàm lượng pectin thành phần khác bên mít Ấn Độ 18 Bảng Khối lượng pectin mẫu thực phẩm xác định phương pháp đo quang phổ thông qua ion Cu2+ Calcium pectate 19 Bảng Khối lượng pectin mẫu thực phẩm đa dạng phương pháp đo quang phổ thông qua ion Cu2+ Calcium pectate 19 DANH MỤC HÌNH Hình Cấu tạo pectin Hình Pectin cấu tạo thành tế bào thực vật Hình Cơng thức HMP Hình Cơng thức LMP Hình Phản ứng de-ester hóa pectin dung dịch NaOH Hình Kết tủa Calcium pectate Hình Phản ứng amide hóa pectin amine bậc Hình Phản ứng enzyme pectinase Hình Phản ứng thủy phân cắt mạch pectin Hình 10 Quy trình xử lý mẫu chứa pectin thu hồi pectin cơng nghiệp phịng thí nghiệm Hình 11 Độ hấp thu Cu2+ dung dịch đệm 13 Hình 12 Phương trình phản ứng pectin Cu2+ 13 Hình 13 Đường chuẩn nồng độ Cu2+ độ hấp thụ bước sóng 712 nm 14 Hình 14 Cường độ hấp thụ D-Galacturonic acid thực thí nghiệm 100℃ 10 phút 20 Hình 15 Cường độ hấp thụ D-Galacturonic acid thực thí nghiệm 85℃ phút 20 LỜI MỞ ĐẦU Hiện nay, nhu cầu ăn uống người ngày trở nên đa dạng phong phú, địi hỏi chất lượng thực phẩm ngày cao đồng thời giá phải phù hợp Vì vậy, pectin ngày ứng dụng rộng rãi trình chế biến thực phẩm giúp làm bền cấu trúc gel sản phẩm, tăng tính thơm ngon giảm giá thành sản phẩm Pectin chất xơ hịa tan tìm thấy trái rau Khi đun nóng với có mặt chất lỏng, pectin nở tạo gel, tạo nhũ, làm cho cấu trúc sản phẩm công nghệ mứt thạch trở nên ổn định bền theo thời gian Mặc dù tiến công nghệ sản xuất thực phẩm, đem lại lợi nhuận cho người sản xuất gây ảnh hưởng tới sức khỏe người tiêu dùng sử dụng không cách Đây vấn đề quan tâm hàng đầu quốc gia giới, có Việt Nam Từ đó, việc tìm hiểu tính chất, ứng dụng hàm lượng pectin cho phép trở thành yêu cầu tất yếu nhà sản xuất người tiêu dùng Qua giúp biết cách sử dụng pectin cách an toàn cho sức khỏe cộng đồng không phép sử dụng hàm lượng pectin vượt mức quy định an toàn thực phẩm cho sản xuất nhằm thu lợi nhuận cao Ngồi ra, hàm lượng pectin cịn tiêu chí quan trọng để đánh giá chất lượng trái cây, hàm lượng pectin thay đổi cách đáng kể q trình chín trái Vì việc xác định hàm lượng pectin thực phẩm trở thành nhu cầu thiết yếu ngành Công nghệ thực phẩm Chính ngun nhân mà nhóm chúng em định lựa chọn đề tài “Các phương pháp xác định hàm lượng pectin thực phẩm” để tìm hiểu cụ thể tính chất, phân loại phương pháp xác định hàm lượng pectin thực phẩm Để hồn thành tiểu luận này, nhóm em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Phan Ngọc Hịa Nguyễn Thị Lan Phi - Giảng viên hướng dẫn mơn Phân tích thực phẩm hỗ trợ hướng dẫn tận tình để chúng em hồn thành tốt đề tài Tuy nhiên q trình thực đề tài nhóm chúng em cịn nhiều thiếu sót Nhóm chúng em mong nhận ý kiến đóng góp bạn! Nhóm thực CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Giới thiệu pectin 1.1.1 Cấu tạo Pectin polysaccharide phức tạp tạo thành từ ba vùng Homogalacturonan, Rhamnogalacturonan I Rhamnogacacturonan II liên kết với liên kết cộng hóa trị Vùng pectin bao gồm chuỗi đơn vị acid D-Galacturonic liên kết với liên kết ∝-1,4glycosidic gọi vùng Homogalacturonan vùng pectin trơn Vùng thứ hai cấu trúc pectin bao gồm đơn vị Rhamnosyl liên kết với liên kết ∝ -1,4-glycosidic Các đơn vị DGalacturonopyransyl bị gián đoạn đơn vị L-Rhamnopyranosyl (Rhamnogalacturonan I liên kết với Arabinose Galactose) liên kết ∝-1,4-glycosidic Vùng cuối Rhamnogalacturonan II bao gồm Oligosaccharide Homogalacturonan phân nhánh cao, phần tử nhỏ quan trọng pectin Hình Cấu tạo Pectin Phân tử lượng loại pectin tách từ nguồn khác thay đổi giới hạn rộng tùy theo số phân tử acid galacturonic thường thay đổi phạm vi từ 10,000 - 100,000 Trong hợp chất dạng glucid so chiều dài phân tử pectin cao tinh bột thấp cellulose Ví dụ từ nguồn táo, mận thu pectin có phân tử lượng từ 25,000 đến 35,000, pectin lấy từ cam lại có phân tử lượng đạt tới 50,000 Pectin thương phẩm khơng có khối lượng phân tử xác định mà phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu, phương pháp trích ly loại sản phẩm 1.1.2 Nguồn gốc Pectin hợp chất tự nhiên có nhiều màng tế bào loài thực vật bậc cao, phân bố chủ yếu phận quả, củ, thân Trong màng tế bào, pectin có mặt phiến (với hàm lượng cao nhất) vách tế bào sơ cấp Pectin có mặt quả, củ, thân cây, đóng vai trị vận chuyển nước lưu chất cho trái trưởng thành, trì hình dáng vững trái Tế bào thực vật gồm ba loại polysaccharide quan trọng coi tường vững bảo vệ tế bào: cellulose, hemicellulose pectin Trong thực vật, pectin thường liên kết với cellulose vách tế bào dạng phức hợp Pectin loại keo gắn chặt tế bào thực vật với nhau, người ta gọi chúng chất cement cấu trúc tế bào thực vật Tiền thân pectin protopectin, không tan nước có nhiều mơ trái cịn xanh, giúp có độ cứng Trong q trình bảo quản nhận thấy giảm dần lượng protopectin tăng dần lượng pectin hịa tan dịch Q trình chín kèm theo thủy phân protopectin thành pectin hòa tan, làm giảm liên kết tế bào, trở nên mềm Sau kết hợp với demethyl hóa tác dụng enzyme protopectinase depolymer hóa pectin taọ thành pectate cuối loại đường hòa tan acid Quá trình xảy tác dụng acid nhiệt độ trình chần 60 - 85oC Hình Pectin cấu tạo thành tế bào thực vật Pectin tồn với hàm lượng khác quả, củ thân số loài thực vật: táo 10 - 15%, chanh 20 - 50%, củ cải đường 10 - 20%, đài hoa hướng dương 15 - 25% Pectin lấy từ nguồn khác khác khả tạo gel khác nhiều nhóm methoxyl phân tử Trong loại phần khác hàm lượng pectin khác Chẳng hạn bưởi, pectin chất nhầy bao quanh vỏ hạt bưởi cùi bưởi chín Hàm lượng pectin bưởi khác phần, cụ thể: Bảng Phần trăm pectin phần bưởi Thành phần Khối lượng (%) Hàm lượng pectin (%) Vỏ xanh Cùi trắng Vỏ múi Vỏ hạt Bã tép - 11 15 - 30 - 12 3-5 10 - 16 3.1 5.8 5.3 5.2 Hiệu suất thu hồi (% pectin/ % chất khô) 15.6 25.2 12.4 - Trong công nghiệp, pectin thu nhận từ dịch chiết nguyên liệu thực vật hay phụ phẩm nông nghiệp như: bã táo, vỏ bưởi, cam, chanh Pectin họ cam quýt chiếm tỉ lệ 20 – 50% trọng lượng khô, bã táo từ 10 – 20% Pectin chất tan nước có độ nhớt cao Độ nhớt pectin phụ thuộc vào kích thước phân tử pectin, mức độ methyl hóa, pH, lượng đường hàm lượng số ion 1.2 Phân loại pectin Dựa mức độ methoxyl hóa ester hóa, thương mại chia pectin thành loại: pectin có độ methoxyl hóa cao pectin có độ methoxyl hóa thấp - Pectin methoxyl hóa cao (High Methoxyl Pectin – HMP): DE > 50% hay MI > 7% Chất làm tăng độ nhớt cho sản phẩm Muốn tạo đơng cần phải có điều kiện pH = 3.1 – 3.4 nồng độ đường 60% Hình Cơng thức HMP - Pectin methoxyl hóa thấp (Low Methoxyl Pectin – LMP): DE < 50% hay MI < 7% Được sản xuất cách giảm nhóm methoxyl phân tử pectin Pectin methoxy thấp tạo đơng mơi trường khơng có đường Chúng thường dùng làm màng bao bọc sản phẩm Hình Cơng thức LMP Dựa khả hòa tan nước chia pectin thành loại: pectin hịa tan pectin khơng hịa tan Pectin hịa tan (methoxyl polygalacturonic): Tồn chủ yếu dịch tế bào, ester methylic acid polygalacturonic, tự nhiên có khoảng 2/3 số nhóm carboxyl polygalacturonic acid ester methanol Pectin ester hóa cao tạo gel đặc dung dịch acid dung dịch đường có nồng độ 65% Enzyme pectinase tác động lên hợp chất pectin có khối lượng phân tử khác cấu trúc hóa học khơng đồng dạng Pectin khơng hòa tan (protopectin): dạng kết tủa pectin với araban (polysaccharide thành tế bào) Protopectin tạo độ cứng cho xanh, khơng tan nước có cấu tạo phức tạp Protopectin bị thủy phân acid giải phóng pectin hịa tan 1.3 Thành phần pectin thực phẩm Pectin thành phần tế bào thực vật chiếm khoảng hai phần ba khối lượng khô thành tế bào thực vật Chúng định hình cấu trúc, đảm bảo bền vững tính linh hoạt cho thành tế bào hoạt động rào cản môi trường bên Pectin nguồn cung cấp chất xơ quan trọng Do hệ tiêu hóa thiếu men tiêu hóa pectin, người khơng thể tiêu hóa pectin trực tiếp vi sinh vật có ruột già dễ dàng đồng hóa pectin chuyển hóa thành chất xơ hòa tan Các oligosaccharide thúc đẩy hệ vi sinh vật có lợi ruột giúp chuyển hóa lipid chất béo, điều hòa đường huyết Vai trò pectin không giới hạn chức sinh học sinh lý, mà có tiềm to lớn đóng góp đáng kể ứng dụng khác từ chế biến thực phẩm đến dược phẩm - Phụ thuộc vào nhiệt độ, pH tối ưu loại enzyme - Có thể dẫn đến phân huỷ pectin làm đặc tính pectin 2.1.2.3 Chiết suất sóng siêu âm Sóng siêu âm sử dụng rộng rãi ngành công nghiệp thực phẩm để làm hóa chất hiệu ứng vật lý Sóng siêu âm dao động từ 20 đến 100 kHz, thường sử dụng chiết xuất có hỗ trợ thiết bị U-assisted extraction Phương pháp giúp giảm thời gian chiết xuất tăng suất so với phương pháp truyền thống ✓ Cơ chế hoạt động: Sóng siêu âm làm sưng tấy thủy phân tế bào tạo lỗ lớn vách tế bào Vách tế bào bị phá vỡ, hợp chất cần thiết dung mơi, có pectin ✓ Ưu điểm: - Giảm thời gian chiết xuất - Cải thiện suất chiết xuất - Không gây ô nhiễm tới môi trường - Hiệu kinh tế cao: bảo quản vận hành thiết bị đơn giản, thiết bị không đắt tiền ✓ Nhược điểm: - Pectin chiết xuất từ phương pháp có độ nhớt, khối lượng phân tử mức độ ester hóa thấp - Phải xác định tần số siêu âm tối ưu mẫu thực phẩm tăng tần số siêu âm tăng cường khả chiết xuất pectin cách phá vỡ tế bào thực vật, nâng cao suất chiết xuất pectin Tuy nhiên, sử dụng tần số cao tạo tác dụng ngược lại, làm giảm sản lượng pectin Do đó, tối ưu hóa biến siêu âm quan trọng - Dung mơi khó làm q trình chiết, thời gian lọc rửa dịch chiết kéo dài nên tốn nhiều dung môi, làm lượng dịch chiết dịch chiết bị nhiễm bẩn 2.2 Các phương pháp xác định hàm lượng pectin mẫu thực phẩm 2.2.1 Phương pháp Calcium pectate 2.2.1.1 Nguyên tắc Trong mơi trường kiềm lỗng, pectin hịa tan giải phóng nhóm methoxyl thành rượu methylic acid pectic tự Acid pectic tự mơi trường có mặt acid acetic kết hợp với CaCl2 thành dạng muối kết tủa calcium pectate Từ hàm lượng muối kết tủa tính hàm lượng pectin có mẫu phân tích 2.2.1.2 Ứng dụng Phương pháp Calcium pectate phương pháp phổ biến giới dùng để xác định hàm lượng pectin mẫu thực phẩm phương pháp kết tủa Calcium, đặc biệt giới thực vật, trái 11 2.2.1.3 Chuẩn bị ✓ Nguyên liệu: Mẫu pectin trích ly từ thực phẩm cần phân tích hàm lượng pectin ✓ Hóa chất Dung dịch CaCl2 2N Dung dịch NaOH 0,1N Dung dịch AgCl 1% Nước cất Dung dịch CH3COOH 1N Bếp điện Tủ sấy + chén sấy Giấy lọc Bình định mức 1000mL ✓ Dụng cụ - Thiết bị Cân phân tích Beaker 1000mL 2.2.1.4 Cách tiến hành ✓ Pha hóa chất: Dung dịch CaCl2 2N: Hịa tan 230 – 250g CaCl2 bình dung tích 1000mL, sau định mức 1000mL nước cất Dung tích phải có tỷ trọng 1,09 g/cm3 khơng cần xác định nồng độ chuẩn Dung dịch NaOH 0,1N: Hòa tan 4g NaOH bình định mức có dung tích 1000mL, sau định mức 1000mL nước cất Dung dịch CH3COOH 1N: pha loãng 60,03 mL acid acetic đậm đặc nước cất đến 1000mL ✓ Tiến hành thí nghiệm: Bước 1: Cân khoảng 15g mẫu pectin trích ly từ ngun liệu cần phân tích cho vào bình, sau cho thêm 100ml NaOH 0,1N Để hỗn hợp qua đêm để xà phịng hóa hồn tồn pectin thành acid pectic Bước 2: Lọc hỗn hợp qua giấy lọc thêm 50mL dung dịch CH3COOH 1N vào dịch lọc Bước 3: Sau phút, thêm 50mL CaCl2 2N giữ Bước 4: Đun sôi hỗn hợp phút lọc qua giấy lọc sấy đến khối lượng không đổi (m1) Bước 5: Rửa kết tủa Calcium pectate nước cất nóng đến khơng cịn ion Cl- (thử nước rửa dung dịch AgCl 1% đến khơng có kết tủa trắng) Bước 6: Sau rửa xong, đặt giấy lọc có kết tủa vào chén cân sấy 105oC đến khối lượng khơng đổi (m2) 2.2.1.5 Tính tốn kết Hàm lượng pectin (P) tính theo cơng thức sau: P(%) = Trong đó: (m2 − m1 ) × F × 100 m P (%) - hàm lượng pectin có mẫu m2 (g) - khối lượng giấy lọc có kết tủa m1 (g) - khối lượng giấy lọc khơng có kết tủa F= M Mpectin calci pectate 2×193 = (191×2)+40 ≈ 0,92 - hệ số chuyển đổi từ Calcium pectate pectin m (g) - khối lượng mẫu phân tích 12 2.2.2 Phương pháp đo quang phổ thông qua ion Cu2+ 2.2.2.1 Nguyên tắc Khi xác định hàm lượng pectin phương pháp Calcium pectate, Ca2+ sử dụng làm chất kết tủa trình phản ứng tạo kết tủa Tuy nhiên, độ hấp thụ Ca2+ khó xác định trừ bổ sung số tác nhân tạo màu định Ngay sử dụng tác nhân tạo màu, ta đo độ hấp thụ sau khoảng thời gian mơi trường khơng có ánh sáng Q trình phức tạp độ hấp thụ dao động lớn Do đó, Cu2+ chọn làm ion kim loại cần đo Ngồi ra, Cu2+ phản ứng với dung dịch đệm để tạo đồng Cu2(OH)2CO3, phản ứng Đây phương pháp có đặc điểm tương đồng với phương pháp định lượng đường khử phương pháp DNS mẫu thực phẩm Hình 11 Độ hấp thu Cu2+ dung dịch đệm Công thức phân tử đồng pectate C17H22O16Cu, Cu chiếm 11,72% khối lượng đồng pectate Do đó, hàm lượng đồng pectate tính cách đo hàm lượng Cu2+, tính cách đo hàm lượng Cu2+ dịch lọc Hình 12 Phương trình phản ứng Pectin Cu2+ 2.2.2.2 Ứng dụng Phương pháp đo quang phổ thông qua ion Cu2+ phương pháp dùng để xác định hàm lượng pectin mẫu thực phẩm phương pháp gián tiếp thông qua ion Cu2+ Phạm vi ứng dụng phương pháp tương đương với phương pháp Calcium pectate 2.2.2.3 Chuẩn bị ✓ Hóa chất: Do quy trình thí nghiệm thực Trung Quốc nên hóa chất thuốc thử sử dụng công ty thương mại Trung Quốc bao gồm: NH3.H2O CuCl2 NaOH Na2CO3 CH3COOH NaHCO3 13 ✓ Thiết bị - Tủ sấy DHG - 9070 - Quang phổ kế FT-IR FTIR: Nicolet IS50 - Máy Electron - Thermostatic Water Bath HH - - Máy quang phổ UV-Vis: UV-1900, Shimadzu, Japan 2.2.2.4 Cách tiến hành ✓ Thiết lập đường cong làm việc Cu2+ Bước 1: Lấy 2mL dung dịch CuCl2 nồng độ khác từ tới 10.5 mmol/L cho vào bình định mức 10mL có chứa dung dịch đệm tương ứng sau chuyển vào cuvette thạch anh sử dụng dung dịch đệm làm mẫu trắng Bước 2: Xác định độ hấp thụ hỗn hợp bước sóng 712 nm máy quang phổ UV-Vis Bước 3: Dựng đường chuẩn tuyến tính thiết lập độ hấp thụ hàm lượng Cu2+ Ta đo số điều kiện sau: - Thực nhiệt độ phịng - Bước sóng xác định 712 nm - Thời gian phản ứng: 30s cần tối thiểu 30s để ion Cu2+ chuyển hóa hồn tồn thành Cu2(OH)2CO3 Đường cong làm việc mối quan hệ nồng độ Cu2+ độ hấp thụ bước sóng 712nm biểu diễn sau: A = −0.00165 (±0.00534) + 73.2682 (±0.778) × C R2 = 0.999 Trong đó: C nồng độ Cu 2+ hệ (mol/L) A độ hấp thụ dung dịch bước sóng 712 nm Hình 13 Đường chuẩn nồng độ Cu2+ độ hấp thụ bước sóng 712 nm ✓ Xác định hàm lượng Pectin Lấy 2mL dịch lọc mẫu thử (chứa pectin), thêm vào 10mL bình định mức, có 8mL dung dịch đệm Sau trộn đều, hỗn hợp chuyển sang cuvette thạch anh đo độ hấp thụ bước sóng 712 nm máy quang phổ UV-vis để xác định hàm lượng Cu2+ dịch lọc, tiếp tục sử dụng để tính hàm lượng pectin 14 2.2.2.5 Tính tốn kết Cơng thức tính hàm lượng pectin sau: (𝑛0 − C × 𝑉 × 10−3 ) × 64 X= × 100% 0.1172 × 𝑚0 × (100 − 𝑊) × 103 Trong đó: X hàm lượng pectin (%) C nồng độ Cu2+ theo đường cong làm việc (mmol/L) n0 hàm lượng Cu2+ trước phản ứng (mmol) V tổng thể tích dịch lọc (mL) 64 khối lượng nguyên tử đồng 0.1172 tỷ lệ số nguyên tử đồng pectate đồng m0 khối lượng mẫu (g) W độ ẩm mẫu (%) 2.2.3 Phương pháp so màu Carbazole 2.2.3.1 Giới thiệu Phương pháp Carbazole: phương pháp phân tích đo quang phổ pectin lần đầu đề xuất Dische (1946), bao gồm bước chiết tách pectin từ thịt rau củ, depolymer pectin acid sulfuric, phản ứng tạo màu với carbazole đo quang phổ 2.2.3.2 Nguyên tắc Carbazole hydrocarbon thơm đa vòng gồm hai vòng benzen sáu cạnh hợp hai bên vòng chứa nitơ năm cạnh Carbazole thường ứng dụng cầu liên hợp π để tạo thuốc nhuộm hữu Phản ứng tạo màu dựa phản ứng màu sản phẩm phân hủy trình thủy phân pectin acid đậm đặc với carbazole Màu sắc thu tỷ lệ thuận với nồng độ galacturonic acid 2.2.3.3 Ứng dụng Phương pháp so màu Carbazole thường sử dụng để xác định hàm lượng pectin trái rau củ đào, cà rốt, cam, chanh cà chua Trong năm gần đây, phản ứng tạo màu carbazole sử dụng để xác định hàm lượng galacturonic acid polysaccharides phế phẩm nông nghiệp vỏ bưởi, vỏ long 2.2.3.4 Chuẩn bị ✓ Hóa chất Pectin Ethanol 95% 63% Thuốc thử Carbazole 0.1% Sulfuric acid đậm đặc ✓ Dụng cụ - Thiết bị Erlen 100mL Bể điều nhiệt Tủ sấy Beaker 100mL Phễu lọc Máy quang phổ chùm tia đôi 525nm Ống nghiệm Muỗng inox Cuvette 1mL Pipette Bình định mức 100 mL Cân phân tích Syringe Đũa thủy tinh 15 2.2.3.5 Cách tiến hành ✓ Pha thuốc thử Carbazole 0.1% Hòa tan 0.1g carbazole ethanol bình định mức đến vạch 100ml, lắc tan hoàn toàn Bước 1: Cân mẫu pectin cân phân tích Bước 2: Kết tủa mẫu pectin với ethanol 95% 63% Sau đó, sấy khơ kết tủa pha lỗng mẫu nước cất đến nồng độ 0.025% Bước 3: Cho 0.5mL thuốc thử carbazole 0.1% - 6mL sulfuric acid đậm đặc vào ống nghiệm nhanh chóng 6s lắc Bước 4: Đun nóng ống nghiệm đến 85 - 100℃ - 10 phút Bước 5: Làm nguội ống nghiệm bể đá phút Bước 6: Cho mẫu vào lọ đựng syringe để đo quang phổ Độ hấp thụ đo máy quang phổ chùm tia đôi 525nm sử dụng cuvette cm Bước 7: Phép đo thực song song mẫu trắng bao gồm 1ml nước cất, 0.5mL thuốc thử carbazole 0.1% - 6mL sulfuric acid đậm đặc Lặp lại tương tự lần 2.2.3.6 Tính tốn kết Định lượng pectin mẫu cần xác định phương trình Lambert-Beer: 𝐴 = 𝜀 × 𝑏 × 𝐶𝑥 Trong đó: A: Độ hấp thụ ε: Độ hấp thụ mol (LM-1cm-1) b: Chiều dày cuvette (cm) Cx: Nồng độ mẫu (mol/L) Khi dung dịch cần xác định dung dịch chuẩn có chiều dày cuvette, ta có cơng thức: b = const ⇒ Cx = AX × εacid D−Galacturonic × Cacid D−Galacturonic Aacid D−Galacturonic × εX ✓ Khối lượng acid D-Galacturonic mẫu tính theo cơng thức sau: ✓ macid D−Galacturonic = M × Cx × Vx AX × εacid D−Galacturonic = × Cacid D−Galacturonic × Vx × M Aacid D−Galacturonic × εX 16 ✓ Hàm lượng acid D-Galacturonic mẫu tính theo cơng thức sau: %D − Galacturonic acid = %D − Galacturonic acid = macid D−Galacturonic × 100% mmẫu A × εacid D−Galacturonic (A X × ε × Ctc × Vx × M) × 100% acid D−Galacturonic X mmẫu Trong kỷ XIX, mà kiến thức pectin loại thực phẩm chưa khám phá mở rộng bây giờ, nhà khoa học lúc cho tổng hàm lượng đơn phân D-Galacturonic acid tổng khối lượng pectin thực phẩm, hàm lượng D-Galacturonic acid thực phẩm hàm lượng pectin mẫu thực phẩm Tuy nhiên, người ta phát tổng khối lượng D-Galacturonic acid chiếm tối thiểu 80% thực phẩm (không đạt tới 100%) phụ thuộc vào chất loại thực phẩm Do cơng thức chưa hồn tồn xác Để phù hợp với thực tế, ta nên bổ sung cho công thức hệ số thực nghiệm θ (θ ≥ 80%) để tính xác hàm lượng pectin mẫu trái thực phẩm macid D−Galacturonic = mpectin × θ %acid D − Galacturonic = %pectin × θ 17 CHƯƠNG BÀN LUẬN VÀ KẾT LUẬN 3.1 Bàn luận chung 3.1.1 Năng lực phương pháp Calcium pectate Trong công nghệ thực phẩm, phương pháp Calciumum pectate phương pháp xác định hàm lượng pectin ưa chuộng giới Bởi phương pháp có độ xác cao, tính lặp lại cao, chi phí thấp ngồi cịn hạn chế ô nhiễm môi trường Sau số nơi sử dụng phương pháp với phạm vi thực phẩm khác Bảng 3: Bảng Hàm lượng pectin sương sáo Việt Nam Sương sáo tươi Tiền Giang Sương sáo khô Tiền Giang Sương sáo khô Đồng Tháp - 9.3 ± 0.4 8.7 ± 0.3 Bảng Hàm lượng pectin thành phần khác bên mít Ấn Độ Các loại mít thị Thành phần khác bên mít trường Ấn Độ Vỏ Lõi trắng Múi thịt Khaja 1.57 ± 0.10 1,74 ± 0,09 1.41 ± 0.10 Gala 2.28 ± 0.16 1.00 ± 0.10 1.60 ± 0.08 Durasha 1.72 ± 0.14 1.92 ± 0.13 1.14 ± 0.15 Như ta thấy, hệ số biến thiên hàm lượng pectin thành phần sản phẩm thực phẩm vô thấp (thấp 0.10%, cao 0.16%), điều cho thấy phương pháp có độ xác độ lặp lại cao Ngoài ra, ta thấy phương pháp có tính phổ biến cao, sử dụng rộng rãi với hầu hết tất loại thực phẩm với kết xác loại thực phẩm vùng địa hình địa lý Phương pháp coi phương pháp xác định hàm lượng pectin mạnh 3.1.2 Năng lực phương pháp đo quang phổ thông qua ion Cu2+ Phương pháp đo quang phổ thông qua ion Cu2+ phương pháp xác định hàm lượng pectin thực phẩm xuất năm 2021, phát triển nhóm nghiên cứu Trung Quốc nhằm cung cấp thêm phương pháp xác định hàm lượng pectin đơn giản hóa quy trình nghiên cứu cách sử dụng máy đo quang phổ Mặc dù phương pháp chưa phổ biến sử dụng rộng rãi giới chứng minh tiềm tương lai chứng minh khả xác định hàm lượng pectin cịn xác phương pháp Calcium pectate Để xác minh độ xác phương pháp này, người ta phân tích độ lặp lại phương pháp cách tính độ lệch chuẩn tương đối (RSD) phép đo quang phổ ion Cu2+ phép đo 2.60%; 1.10%; 0.14%; 0.31% ( 0.95) Minh chứng phương pháp làm rõ thí nghiệm đo quang phổ thực hai điều kiện (100℃ 10 phút) (85℃ phút), từ ta xác minh tính xác độ tin cậy phương pháp này, kết thể hai đồ thị đường thằng hồi quy tuyến tính sau 19 Hình 14 Cường độ hấp thụ D-Galacturonic acid thực thí nghiệm 100℃ 10 phút Hình 15 Cường độ hấp thụ D-Galacturonic acid thực thí nghiệm 85℃ phút Phương pháp Carbazole thử nghiệm có hệ số tương quan R > 0.95, từ ta kết luận độ xác phương pháp Carbazole tương đối cao Tuy nhiên đồ thị đạt hệ số tương quan tới R = 0.999 phương pháp đo quang phổ ion Cu2+ R = (đường chuẩn có ý nghĩa cao nhất), điều giải thích màu sắc phương pháp Carbazole thu phụ thuộc vào nồng độ D-Galacturonic acid mà phụ thuộc vào phân tử khác D-Galatose, L-Rhamnose phân tử có độ hấp thu quang hồn tồn khác (D-Galacturonic acid chiếm tối thiểu 80% cấu trúc pectin mẫu thực phẩm) Ngoài ra, diện carbohydrate tinh bột, cellulose đường trung tính dịch chiết pectin gây sai số việc phân tích D-Galacturonic acid, carbazole kết hợp phân tử đường trung tính có mặt để hình thành màu bổ sung, dẫn đến giá trị cường độ hấp thu xảy sai lệch lớn Khuyết điểm lớn thứ hai phương pháp phương pháp Carbazole xác định hàm lượng pectin mẫu pectin có θ (hệ số thực nghiệm) chưa xác định được, có nghĩa phương pháp có phạm vi áp dụng loại thực phẩm có xác hệ số thực nghiệm (ví dụ: cam, chanh dây…) 3.2 Kết luận Phương pháp Calcium pectate tính tới thời điểm phương pháp xác định hàm lượng pectin có độ xác cao nhất, với số ưu điểm khác như: dễ thực hiện, tính sẵn có thiết bị thuốc thử ưu điểm lớn phạm vi áp dụng rộng rãi loại thực phẩm 20 khác địa lý vùng miền Tuy nhiên, khuyết điểm lớn phương pháp tốn nhiều thời gian Để bù đắp khuyết điểm trên, phương pháp sinh thời đại với Calcium pectate phương pháp Carbazole, nhiên nhược điểm lớn Carbazole phương pháp đo quang phổ khác phạm vi áp dụng phương pháp có thiếu sót hệ số thực nghiệm Ngồi ra, độ xác phương pháp thấp so với phương pháp Calcium pectate Kết hợp với ưu, nhược điểm phương pháp trên, bước tiến đời Trung Quốc vào năm 2021 phương pháp đo quang phổ ion Cu2+ Phương pháp giúp xác định gián tiếp hàm lượng pectin thông qua đo quang phổ hấp thu Cu2+ Ưu điểm trội phương pháp độ xác vơ cao (gần ngang ngửa với Calcium pectate) với thời gian thí nghiệm ngắn phạm vi áp dụng rộng mẫu trái khác Ngược lại, nhược điểm lớn phương pháp đòi hỏi thiết bị đại Tuy nhiên phương pháp đo quang phổ ion Cu2+ chứng minh giá trị phương pháp có tiềm tương lai sau giới khoa học nghiên cứu 21 KẾT LUẬN Ứng dụng polymer tự nhiên ngành công nghiệp thực phẩm tăng lên ngày Các nhà nghiên cứu ngày tập trung nhiều vào pectin tính dễ kiếm, tính linh hoạt cấu trúc thành phần linh hoạt Pectin phụ gia sử dụng thực phẩm chất kết dính, đặc biệt mứt thạch rau câu Nó lựa chọn ưu tiên hầu hết nhà chế biến thực phẩm chất thay chất béo đường loại thực phẩm calo Pectin khơng chất điều chỉnh – mà chất xơ có nhiều lợi ích, hịa tan nước, giúp giảm cholesterol tăng cường sức khỏe tiêu hóa Là chất xơ hịa tan, pectin có khả liên kết với chất béo đường tiêu hóa, bao gồm cholesterol độc tố giúp thúc đẩy trình loại bỏ chúng khỏi thể Điều có nghĩa pectin có lợi cho việc giải độc thể, giúp điều chỉnh việc sử dụng đường cholesterol thể, đồng thời cải thiện đường ruột sức khỏe tiêu hóa Trong năm gần đây, nhu cầu tiêu thụ thực phẩm chế biến sẵn, trái tươi rau ngày tăng mở thị trường cho loại màng ăn nhờ vào khả phân hủy sinh học tái chế Các ứng dụng pectin làm rõ tiểu luận Bên cạnh đó, nhóm làm rõ vấn đề đặt tiểu luận giới thiệu cấu trúc, nguồn gốc phân loại pectin, tính chất hóa học, hóa lý phương pháp chiết xuất xác định hàm lượng pectin mẫu thực phẩm Từ phân tích rõ ưu nhược điểm phương pháp ứng dụng thực tế chúng khoa học thực tiễn Qua giúp người phân tích lựa chọn phương pháp phân tích tối ưu dựa vào đặc tính ngun liệu tính sẵn có thiết bị 22 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Arash Jahandideh, Mojdeh Ashkani, Nasrin Moini (2021) Biopolymers and their Industrial Applications Elsevier pp 193-218 Truy cập từ https://doi.org/10.1016/C2018-0-05189-0 [2] Belkheiri, A.; Forouhar, A.; Ursu, A.V.; Dubessay, P.; Pierre, G.; Delattre, C.; Djelveh, G.; Abdelkafi, S.; Hamdami, N.; Michaud, P (2021) Extraction, Characterization, and Applications of Pectins from Plant By-Products Appl Sci Truy cập từ https://doi.org/10.3390/app11146596 [3] Devi, Nirmala & Deka, Chayanika & Maji, Tarun & Kakati, Dilip (2016) Gelatin and GelatinPolyelectrolyte Complexes: Drug Delivery Truy cập từ https://doi:10.1081/E-EBPP-120049954 [4] ED Ngouémazong, Christiaens S, Shpigelman A, Van Loey AM, Hendrickx ME (2015) The emulsifying and emulsion-stabilizing properties of pectin: A review Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety Truy cập từ https://doi:10.1111/1541-4337.12160 [5] Erumalla Venkatanagaraju, N Bharathi, Rachiraju Hema Sindhuja, Rajshree Roy Chowdhury, Yarram Sreelekha (01/2020) Extraction and Purification of Pectin from Agro-Industrial Wastes IntechOpen Book Series Truy cập từ https://doi:10.5772/intechopen.85585 [6] Florina Dranca, Mircea Oroian (2018) Extraction, purification and characterization of pectin from alternative sources with potential technological applications Food Research International Volume 113 pp 327-350 Truy cập từ https://doi:10.1016/j.foodres.2018.06.065 [7] Ghodsi Mohammadi Ziarani, Razieh Moradi, Negar Lashgari, Hendrik G Kruger (2018) Metal-Free Synthetic Organic Dyes Elsevier Chapter - Carbazole Dyes pp 109-116 Truy cập từ https://doi.org/10.1016/C2017-0-03672-8 [8] Gowda, D & Manjunath, M & Anjali, & Kumar, Praveen & Srivastava, Atul & Osmani, Riyaz & Shinde, Chetan & Hatna, Siddaramaiah (2016) Guar Gum and Its Pharmaceutical and Biomedical Applications Advanced Science, Engineering and Medicine Truy cập từ https://doi:10.1166/asem.2016.1874 23 [9] Marie Carene Nancy Picot-Allain, Brinda Ramasawmy & Mohammad Naushad Emmambux (2020): Extraction, Characterisation, and Application of Pectin from Tropical and SubTropical Fruits: A Review Food Reviews International Truy cập từ: https://doi.org/10.1080/87559129.2020.1733008 [10] M Abid, S Cheikhrouhou, C.M.G.C Renard, S Bureau, G Cuvelier, H Attia, M.A Ayadi (2017) Characterization of pectins extracted from pomegranate peel and their gelling properties Food Chemistry pp 318-325 Truy cập từ https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2016.07.181 [11] Mohamed H (2016) Extraction and characterization of pectin from grapefruit peels MOJ Food Process Technol pp 31-38 Truy cập từ https://doi:10.15406/mojfpt.2016.02.00029 [12] Nan Zhu, Weinan Huang, Di Wu, Kunsong Chen, Yong He (2021) Quantitative visualization of pectin distribution maps of peach fruits Scientific Reports pp.8-9 Truy cập từ https://doi.org/10.1038/s41598-017-09817-7 [13] Ngô Thị Minh Phương (2016) Nghiên cứu thu nhận, biến tính pectin từ nguồn thực vật khu vực miền Trung – Tây Nguyên ứng dụng tạo màng bao bảo quản xoài, gừng Trường Đại học Đà Nẵng [14] Rahmati S, Abdullah A, Momeny E, Kang OL (2015) Optimization studies on microwave assisted extraction of dragon fruit (Hylocereus polyrhizus) peel pectin using response surface methodology International Food Research Journal pp 233-239 Truy cập từ https://www.researchgate.net/publication/281924705 [15] R Begum M.G Aziz, M.B Uddin, Y.A Yusof (2014) Characterization of Jackfruit (Artocarpus heterophyllus) Waste Pectin as Influenced by Various Extraction Conditions Agriculture and Agricultural Science Procedia pp 244 – 251 Truy cập từ https://doi.org/10.1016/j.aaspro.2014.11.035 [16] Phan Văn Kim Thi, Trần Thị Hồng Cẩm, Đàm Thị Bích Phượng, Hồng Thị Trúc Quỳnh (07/03/2018) Trích ly pectin từ sương sáo Tạp chí Khoa học cơng nghệ Thực phẩm 14 pp 58-65 [17] Vassilis Kontogiorgos (2020) Pectin: Technological and Physiological Properties [18] Wang, F.; Du, C.; Chen, J.; Shi, L.; Li, H (2021) A New Method for Determination of Pectin Content Using Spectrophotometry Polymers Truy cập từ https://doi.org/10.3390/polym13172847 24 [19] Xu SY, Liu JP, Huang X, Du LP, Shia FL, Dong R (2018) Ultrasonic-microwave assisted extraction, characterization and biological activity of pectin from jackfruit peel LWT - Food Science and Technology pp.577-582 Truy cập từ https://doi.org/10.1016/j.lwt.2018.01.007 [20] Yang JS, Mu TH, Ma MM (2018) Extraction, structure, and emulsifying properties of pectin from potato pulp Food Chemistry pp.197-205 Truy cập từ https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2017.10.059 25 ... KHOA KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM  BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MƠN PHÂN TÍCH THỰC PHẨM ĐỀ TÀI: CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG PECTIN TRONG THỰC PHẨM GVHD: PGS.TS Phan Ngọc Hòa... mà nhóm chúng em định lựa chọn đề tài ? ?Các phương pháp xác định hàm lượng pectin thực phẩm? ?? để tìm hiểu cụ thể tính chất, phân loại phương pháp xác định hàm lượng pectin thực phẩm Để hồn thành... Từ hàm lượng muối kết tủa tính hàm lượng pectin có mẫu phân tích 2.2.1.2 Ứng dụng Phương pháp Calcium pectate phương pháp phổ biến giới dùng để xác định hàm lượng pectin mẫu thực phẩm phương pháp