Nghiên cứu chiết tách và biến tính pectin từ vỏ bưởi

Nghiên cứu chiết tách biến tính pectin từ vỏ bưởi PHẦN 1: MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Xã hội phát triển, kèm theo cơng nghệ khoa học phát triển, trình độ người cao, dẫn đến sản phẩm tiêu dùng người địi hỏi phải có đa dạng mẻ Với đề tài “ Nghiên cứu chiết tách biến tính pectin từ vỏ bưởi”, khơng phải đề tài nghiên cứu xa lạ với ngành hóa dược, để đáp ứng nhu cầu người việc nghiên cứu tìm sản phẩm vấn đề cần phải quan tâm, nhằm tăng tính cạnh tranh, tạo đa dạng cho ngành hóa dược Pectin ứng dụng nhiều đời sống người, đặc biệt ngành thực phẩm nguồn gen thiếu cho số sản phẩm mứt đơng, sữa, nước giải khát tạo nhiều ăn ngon đa dạng Ngồi pectin cịn ứng dụng rộng rãi y dược Hầu hết tất loại pectin nghiên cứu từ trước đến điều thuộc loại pectin dạng HMP có loại dưa hấu, táo… có vỏ cà phê Pectin HMP sử dụng phổ biến thực phẩm để chế biến dạng mứt dạng mứt đông mứt trái Pectin HMP có số DE cao Để tăng tính sử dụng pectin, pectin LMP pectin chuyển hóa từ Pectin HMP sang LMP, pectin LMP có số DE thấp, điều chế để làm thuốc tiểu đường, thuốc cho người giảm cân Hơn nữa, LMP tạo gel liên kết Ca2+ ( gel tạo thành không thêm đường axit), nên hấp thụ kim loại thể người, dùng để làm màng bao bọc cho loại thuốc tây, hay trộn thành phần thuốc, để hòa tan số chất có hại cho thể người Mặc khác, giá thành pectin cao phải nhập từ nước Theo giá thị trường, 100gram pectin hang USA 2,5 triệu đồng Việt Nam, mua 1kg chi phí lên đến 25 triệu đồng,con số lớn Để giảm giá thành pectin chủ động việc sản xuất việc nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu chiết tách biến tính pectin từ bưởi” vấn đề đáng quan tâm Nghiên cứu chiết tách biến tính pectin từ vỏ bưởi Mục tiêu đề tài: - Thu thập đánh giá hàm lượng pectin thu dung môi trích ly nhằm lựa chọn dung mơi thích hợp để nghiên cứu q trình trích ly pectin từ vỏ bưởi - Tối ưu hóa quy trình trích ly pectin từ phế phụ phẩm thực phẩm có nguồn gốc thực vật nhằm tạo sản phẩm dạng bột có hàm lượng pectin cao - Chuyển hóa pectin có số DE cao HMP sang pectin có số DE thấp Đối tượng nghiên cứu Vỏ bưởi thu nhận từ chợ Đà Nẵng có nguồn gốc từ Huế Sau vỏ bưởi phơi khơ sau sấy khơ đến khối lượng không đổi 6000C đem xay nhỏ Phạm vi nghiên cứu Tôi tiến hành nghiên cứu phạm vi bưởi từ chợ Đà Nẵng Nhiệm vụ 5.1 Nghiên cứu chiết tách pectin vỏ bưởi 5.1.1 Nghiên cứu lựa chọn dung môi 5.1.2 Định lượng pectin thực mẫu pectin thô vỏ tươi pectin thô vỏ khô 5.1.3 Nghiên cứu khảo sát số yếu tố ảnh hưởng đến trình chiết tách pectin( nhiệt độ, thời gian, nồng độ dung mơi) 5.1.4 Đề xuất quy trình chiết tách pectin từ vỏ bưởi 5.2 Xác định mức độ este hóa (DE) pectin chiết từ vỏ bưởi 5.3 Nghiên cứu biến tính pectin từ dạng HMP sang dạng LMP Nghiên cứu chiết tách biến tính pectin từ vỏ bưởi Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu lựa chọn thơng số tối ưu cho quy trình chiết tách pectin từ vỏ bưởi Phân tích số tiêu lý hóa pectin thu - Khảo sát khả sử dụng pectin từ vỏ bưởi Phương pháp nghiên cứu a Phương pháp vật lý - Xác định độ ẩm bột bưởi - Nguyên tắc: Sấy đến khối lượng không đổi - Cách tiến hành: Lấy xác 3g nguyên liệu vào đĩa máy sấy ẩm, bắt đầu sấy 6000C, sau đợi mẫu sấy xong, ghi kết hình máy đo b Phương pháp hóa sinh a Xác định hàm lượng đường khử bột bưởi Hàm lượng đường khử xác định theo phương pháp Bectoren-Luxixun Hàm lượng đường khử tính theo cơng thức sau: Trong đó: X: hàm lượng đường khử (%) a : lượng glucose ứng với lượng (ml) KMnO Bectoren- Luxixun chuẩn mẫu thí nghiệm trừ lượng KMnO bảng) N N chuẩn mẫu kiểm chứng (tra V: dung tích bình định mức (ml) V1: lượng dung dịch thử lấy để xác định đường khử (ml) Nghiên cứu chiết tách biến tính pectin từ vỏ bưởi m: lượng mẫu vật (gam) 100: hệ số chuyển thành mg b Xác định hàm lượng xơ bột vỏ bưởi Nguyên tắc: Phương pháp dựa vào việc loại bỏ thành phần có mặt mẫu chất xơ phản ứng thủy phân với axit kiềm Phần dư cịn lại mẫu khơng bị thủy phân sau rửa cân lại để xác định hàm lượng chất xơ Hàm lượng chất xơ xác định theo cơng thức: Trong đó: - X(%) hàm lượng chất xơ - m0 mẫu vật (gam) - m1 khối lượng cặn sau sấy (gam) - m2 khối lượng tro sau nung (gam) c Xác định hàm lượng protein bột vỏ bưởi khô Hàm lượng Nito tổng bột vỏ bưởi xác định theo phương pháp Kendan (Kjeldahl) Nghiên cứu chiết tách biến tính pectin từ vỏ bưởi Hình Thiết bị Micro-kendan Hàm lượng Nitơ tổng số tính công thức sau: Dựa vào tỷ lệ Nitơ tương đối ổn định thành phần cấu tạo protein để xác định hệ số protein Thông thường, hàm lượng Nitơ toàn phần protein xem 16%, hệ số protein H: H=100/16= 6,25 Hệ số protein=6,25 hay cịn gọi hệ số trung bình thơ Hàm lượng protein x’(%)=x (%).H Trong đó: x : hàm lượng Nito tổng số tính (%) x’: hàm lượng protein có mẫu sương sâm (%) a : số ml H2SO4-0,01 N dùng định phân mẫu thí nghiệm (ml) b : số ml H2SO4-0,01 N dùng định phân mẫu kiểm chứng (ml) V: dung tích bình định mức (ml) V1: số ml dung dịch thí nghiệm hút từ bình định mức vào bầu cất 100 : hệ số chuyển thành % m : lượng mẫu cân tính (mg) d Xác định hàm lượng pectin bột vỏ bưởi Ngun tắc: Trong mơi trường kiềm lỗng, pectin hịa tan giải phóng nhóm methoxyl thành rượu methylic acid pectin tự Acid pectin tự môi trường có mặt acid acetic kết hợp với CaCl thành dạng muối kết tủa calcium pectate Từ hàm lượng muối kết tủa có, thể tính hàm lượng pectin có mẫu phân tích Hàm lượng pectin bột vỏ bưởi tính theo cơng thức sau: Nghiên cứu chiết tách biến tính pectin từ vỏ bưởi P(% )= m1 0,92 100 m Trong đó: P: hàm lượng pectin có mẫu bột vỏ bưởi khơ m1: khối lượng cặn calcium pectate thu (gam) 0,92: hệ số chuyển từ calcium pectate sang pectin m: khối lượng mẫu cần phân tích (gam) e Xác định số DE mẫu pectin thơ[1] Hình Dung dịch sau chuẩn độ Phương pháp xác định mức độ ester hóa (DE) (theo Food Chemical Codex, FCC, 1981; trích dẫn Singthong et al, 2005)[1] Tính tốn kết quả: Trong đó: X: Chỉ số DE,% Vbđ: Thế tích NaOH 0,1N chuẩn độ ban đầu, ml V2s: Thể tích NaOH 0,1N chuẩn độ lúc sau, ml Nghiên cứu chiết tách biến tính pectin từ vỏ bưởi 2.2.3 Quy trình cơng nghệ thử nghiệm chiết tách pectin từ vỏ bưởi Hình Quy trình chiết tách pectin từ vỏ bưởi Nghiên cứu chiết tách biến tính pectin từ vỏ bưởi Ý nghĩa thực tiễn vấn đề liên quan -Ý nghĩa công nghệ thực phẩm: Pectin có nhiều ứng dụng cơng nghệ chế biến đồ hộp rau quả, bánh kẹo, mứt, mứt đông -Ý nghĩa mặt kinh tế: Với nguyên liệu phế liệu cùi trắng bưởi giá thu mua rẻ dẫn đến chi phí sản phẩm thấp -Ý nghĩa mặt xã hội : chi phí cho đơn vị sản phẩm thấp đồng nghĩa với giá thành sản phẩm không cao nhiều người dân sử dụng chi phí chi tiêu giảm dần dẫn đến chi phí giáo dục cao Trình độ người xã hội ngày nâng cao -Ý nghĩa mặt sức khỏe : Pectin có nhiều giá trị phần ăn ngày Có nhiều giá trị phịng chữa số bệnh như: hạ cholesterol máu, kích thích tiết dịch vị, chống tăng cường đường huyết người mắc bệnh tiểu đường Trong công nghệ sản xuất kẹo ( kẹo mềm pectin ) : pectin có tác dụng làm đông khối kẹo cho vào khối kẹo dạng dung dịch 5% Hàm lượng pectin khoảng 1% so với khối lượng sản phẩm Trong công nghệ sản xuất mứt, mứt đơng: có tác dụng nâng cao nồng độ mứt công đoạn cô đặc Phần 2: NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI Chương 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT Nghiên cứu chiết tách biến tính pectin từ vỏ bưởi 1.1 Tổng quan bưởi 1.1.1 Giới thiệu bưởi Bưởi loại ăn thuộc họ quýt cam, có tên khoa học Citrus maxima thuộc nhóm Citrus họ rutaceace Có nguồn gốc nước nhiệt đới hay bán nhiệt đới vùng Đơng Nam Á Nam Thái Bình Dương Trên giới có nhiều giống bưởi, Việt Nam có số giống bưởi bưởi da xanh (Bến Tre), bưởi lơng cổ cị (Vĩnh Long, Bến Tre), bưởi đường (Hương Sơn, Hà Tỉnh), bưởi Năm roi bưởi đường cam , bưởi Quế Đương … Hình 1.1 Cây bưởi 1.1.2 Đặc điểm thực vật bưởi Bưởi loại gỗ cao khoảng 5÷6 m, trồng từ hạt chiết nhánh trồng Cành có gai dài, nhọn Lá hình trứng, dài 11÷12 cm, rộng 4.5÷5.5 cm, hai đầu tù, ngun, dai, cuống có dìa cánh to Hoa đều, mọc thành chùm 6÷10 bơng Quả hình cầu to, vỏ dày, màu sắc tùy theo giống 1.1.3 Thành học bưởi phần hóa Ngày bưởi xem loại thuốc tốt cho sức khoẻ, sau số công dụng bưởi việc chữa bệnh phòng bệnh Nghiên cứu chiết tách biến tính pectin từ vỏ bưởi Thịt bưởi có chứa thành phần glucoxit, bưởi cam, quất (quả tắc), chứa nhiều carotin, nhiều loại vitamin, canxi phốtpho Dịch chín có chứa nhiều chất bổ dưỡng Thành phần Hàm lượng Nước 80g Glucid 9g Protein 0.6g Lipid 0.1g Calo 30 – 40 calo Chất xơ 0.7g Vitamin: B1 0.04mg B2 0.02mg PP 0.3mg C 95mg Khoáng: Ca 23mg P 19mg Fe 0.5mg Bảng 1.1: Thành phần hóa học bưởi 1.1.4 Các dạng bưởi phế liệu bưởi a.Bưởi - Dạng lỏng: Nước bưởi trong, nước bưởi đục, nước bưởi có tép - Dạng cô đặc: Mứt vỏ bưởi, Tarami thạch trái bưởi - Dạng nguyên trái: Dùng để ăn chế biến khác Nghiên cứu chiết tách biến tính pectin từ vỏ bưởi - Pectin chất tạo đông tốt sử dụng để tạo cấu trúc gel cho thực phẩm, chủ yếu thực phẩm có nguồn gốc từ rau Nó có khả giữ mùi tự nhiên kẹo đơng hay sản phẩm khác, không gây mùi vị lạ - Tác dụng tạo đặc pectin sử dụng chủ yếu loại thực phẩm mà qui định khơng cho phép sử dụng loại gum có giá thành rẻ hay loại thực phẩm cần có hình dáng thật tự nhiên Hình 1.7: Các sản phẩm rau có sử dụng pectin HMP dùng mứt trái mứt đơng: - Vai trị pectin nhằm tạo cấu trúc cho mứt đông mứt trái để sản phẩm vận chuyển không thay đổi cấu trúc, tạo mùi vị thơm ngon cho sản phẩm, giảm tối đa phân rã Quá trình sản xuất mứt đông mứt trái phải đảm bảo tạo phân bố đồng Nghiên cứu chiết tách biến tính pectin từ vỏ bưởi phân tử pha liên tục từ trình khuấy trộn ngừng lại Hàm lượng pectin sử dụng mứt mứt đơng thường khoảng 0,2 ÷ 0,4% - Pectin có khả tạo gel nhanh có giá trị đặc biệt sản xuất mứt yêu cầu sản phẩm phải tạo gel, tạo đặc trước đóng hộp - Q trình tạo gel pectin tạo qui trình lạnh cách: + Trộn syrup đường pectin có hàm lượng chất khơ hồ tan từ 60 ÷ 65%, pH 3,8 ÷ 4,2 với dịch acid trái để đạt pH = + Trộn dung dịch pectin có pH = 2,9 hàm lượng hồ tan 25% với syrup đường để thu hỗn hợp có hàm lượng chất khơ 23% LMP thường ứng dụng mứt trái có hàm lượng chất khô tan < 55% : Loại LMP chọn dựa hàm lượng chất khô pH sản phẩm Trong sản phẩm có hàm lượng chất khơ thấp, ví dụ mứt trái khơng đường cho người bị bệnh tiểu đường, LMP khó tạo đủ liên kết với nước, số trường hợp người ta sử dụng pectin carragenan  Ứng dụng pectin công nghiệp bánh kẹo - Pectin tăng tính hấp dẫn, tạo cấu trúc đàn hồi, tăng mùi vị trái tự nhiên tạo bề mặt bóng láng cho sản phẩm Pectin chất tạo gel tốt, tan nhanh, ổn định Vì vậy, pectin ứng dụng nhiều công nghiệp bánh kẹo như: mứt quả, kẹo dẻo, lớp mặt bánh kem, bánh nhân hoa Nghiên cứu chiết tách biến tính pectin từ vỏ bưởi Hình 1.8 : Các sản phẩm bánh kẹo có sử dụng pectin  Ứng dụng pectin cơng nghiệp chế biến sữa Hình 1.9: Các sản phẩm từ sữa có sử dụng pectin Pectin bổ sung hương vị trái cho sản phẩm sữa chua Cho pectin vào sữa lên men với liều lượng vừa đủ, trộn để dung dịch đồng Trong yaourt trái cây, pectin tạo cấu trúc mịn, giúp phân bố mẫu trái nhỏ sữa cịn làm cho sản phẩm có bề mặt nhẵn bóng Trong sản phẩm nhiều lớp, pectin cịn có tác dụng ổn định giữ cho trái không bị tách khỏi yaourt Trong yaourt uống, pectin từ bưởi bảo vệ protein khơng bị biến tính q trình tiệt trùng, ngăn chặn protein kết tủa kết đơng, giúp sản phẩm ổn định đạt tính chất cảm quan tốt nhất, không giảm chất lượng bảo quản thời gian dài, nhằm cải thiện cấu trúc yaourt, tạo kết tủa dạng mịn làm tăng giá trị cảm quan thực phẩm sữa chua  Ứng dụng pectin công nghiệp chế biến nước giải khát Nghiên cứu chiết tách biến tính pectin từ vỏ bưởi Hình 1.10: Các sản phẩm đồ uống có sử dụng pectin Việc sử dụng pectin sản phẩm đồ uống phù hợp chúng có cacbonhydrate tự nhiên lượng thấp ổn định tính đục sản phẩm  Các ứng dụng khác pectin công nghệ thực phẩm - Dùng pectin hay pectat để chế tạo bao bì (màng) ăn được: màng thu cách đem nhúng sản phẩm vào dung dịch pectin methoxyl thấp hay natri pectat sau nhúng vào dung dịch canxi clorua Đơi người ta thêm glyxerin vào dung dịch pectin để làm dẻo hố Màng phủ lên phải đem sấy - Pectin cịn sử dụng nhiều sản xuất thức ăn kiêng cho người mắc bệnh tiểu đường Loại thức ăn thường có hàm lượng đường thấp 1.2.7.2 Trong công nghệ dược phẩm Pectin dùng để chế biến thuốc uống, thuốc tiêm để cầm máu trước sau phẫu thuật hàm mặt, tai mũi họng, phụ khoa chữa chảy máu đường tiêu hoá, tiết niệu Dung dịch pectin 5% sử dụng thuốc sát trùng H2O2 (nước oxy già) phẫu thuật hàm mặt, tai mũi họng (khơng gây xót lại cầm máu tốt) Thấm nhét vào chỗ để cầm máu Trên thị trường có dược phẩm Hacmophobin (Đức) Arhemapctin (Pháp) 1.2.7.3 Tác dụng dược lý pectin - Pectin loại chất xơ hồ tan nước Nó khơng cung cấp lượng có nhiều giá trị phòng, chữa bệnh như: + Kéo dài thời gian tiêu hố thức ăn ruột, có tác dụng tăng hấp thu dưỡng chất thức ăn Giảm béo (do tạo cảm giác no bụng kéo dài, giảm lượng ăn vào, giúp giảm cân người béo phì) + Giảm hấp thu lipid Nghiên cứu chiết tách biến tính pectin từ vỏ bưởi + Giảm cholesterol toàn phần máu + Khống chế tăng đường huyết trước sau bữa ăn người có bệnh tiểu đường + Chống táo bón + Cầm máu + Sát trùng + Hoa có nhiều pectin giúp thể hấp thu tốt acid hữu chất trung gian thúc đẩy chuyển hoá, tăng khả sử dụng chất dinh dưỡng thức ăn Ngoài ra, trình lên men chất pectin ứng dụng rộng rãi kỹ nghệ làm sợi đay, gai, dệt vải, làm bao tải Chương 2: THÀNH PHẦN NGHIÊN CỨU 2.1 Xác định số thành phần hóa học bột vỏ bưởi khô Bảng Một số thành phần hóa học bột vỏ bưởi khơ STT Thành phần hóa học Đơn vị tính Hàm lượng Protein % 0,328 Xơ % 35 Pectin % 8,48 Đường tổng % 12,92 Độ ẩm % 6,59 Từ kết thu nhận từ bảng cho ta thấy hàm lượng pectin vỏ bưởi tương đối 8,48%, ta chọn vỏ bưởi để tiến hành khảo sát Ngoài hàm lượng đường vỏ bưởi cao 12,92% để loại bỏ đường cần phải tiến hành rửa pectin thu trình lọc nhằm đảm bảo pectin thu đạt hiệu cao Nghiên cứu chiết tách biến tính pectin từ vỏ bưởi 2.2 Nghiên cứu chiết tách pectin vỏ bưởi 2.2.1 Nghiên cứu lựa chọn dung môi Trong nghiên cứu tiến hành khảo sát loại dung môi nước, acid clohidric 0,1N acid citric 5% Với điều kiện sau: Khảo sát mẫu 60 0C khoảng thời gian 60 phút với tỉ lệ nguyên liệu/dung môi=1/20 g/ml Kết thu nhận pectin biểu diễn hình 4: 16 Hiệu suất thu hồi pectin,% 14 12 10 acid citric HCl H2O Dung mơi Hình Đồ thị biếu diễn ảnh hưởng loại dung môi khác đến hiệu suất thu nhận pectin Kết hình cho thấy thay đổi nồng độ acid hiệu suất pectin thơ thu thay đổi Khi tăng nồng độ acid citric từ 3% -> 9% hàm lượng pectin thơ thu tăng dần (từ 13.32% đến 16,98%) Ở nồng độ 7% 9% tỉ lệ pectin thu hồi nồng độ % (16,98%) có cao nồng độ 7% (14,9%) Mặc dù có khác khơng có giá tri mặt thống kê, chọn nồng độ acid citric nồng độ 7% Trong nồng độ 5%(14,24%) tỷ lệ pectin thu gần với nồng độ 7%(14,9%), chọn sử dụng nồng độ acid citric nồng độ 5% tối ưu Do phạm vi sử dụng nên trích ly nồng độ acid cao vừa lãng phí dung mơi lại cịn tốn chi phí 2.2.2 Nghiên cứu số yếu tố ảnh hưởng đến trình chiết tách pectin a Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu chiết tách pectin Trong nghiên cứu tiến hành khảo sát nhiệt độ trích ly giá trị 500C , 60°C, 70°C, 80°C, 90°C, 100°C Với điều kiện sau: Khảo sát mẫu khoảng thời gian 60 phút Nghiên cứu chiết tách biến tính pectin từ vỏ bưởi với tỉ lệ nguyên liệu/dung môi acid citric 5%=1/20 (g/ml.) Kết thu nhận pectin biểu diễn hình 20 Hiệu suất thu hồi pectin,% 18 16 14 12 10 50 60 70 80 90 100 Nhiệt độ, 0C Hình Đồ thị biếu diễn ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu chiết tách pectin Kết hình cho thấy tăng nhiệt độ thủy phân từ 50 0C -> 1000C hàm lượng pectin thơ thu tăng dần từ 8,94% đến 17,68% khác biệt có ý nghĩa mặt thống kê Hiệu suất thu hồi pectin,% b Khảo sát ảnh hưởng thời gian trích ly đến hiệu chiết tách pectin Trong nghiên cứu chúng tơi tiến hành khảo sát thời gian trích ly giá trị 50-60-70-80-90 phút Với điều kiện sau: Khảo sát mẫu 90 0C với tỉ lệ nguyên liệu/dung môi acid citric 5%=1/20 (g/ml) Kết thu nhận pectin biểu diễn hình 12 10 50 60 70 Thời gian,h 80 90 Nghiên cứu chiết tách biến tính pectin từ vỏ bưởi Hình Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng thời gian trích ly đến hiệu chiết tách pectin Hình cho thấy gia tăng thời gian thủy phân từ 50 phút đến 90 phút hiệu suất thu hồi pectin có thay đổi theo chiều hướng tăng dần Khi tăng thời gian từ 50 phút lên 90 phút hàm lượng pectin thô thu hồi tăng lên từ 5,74% lên đến 11,3%, khác biệt có ý nghĩa mặt thống kê Điều giải thích dung mơi có đủ thời gian ngấm vào ngun liệu trích ly hết pectin thời gian trích ly tăng hiệu suất thu hồi pectin tăng c Khảo sát ảnh hưởng nồng độ dung môi đến hiệu chiết tách pectin Hiệu suất thu hồi pectin,% Chúng sử dụng acid citric để tách chiết pectin Cố định thơng số chính: thời gian chiết 60 phút, nhiệt độ chiết 600C, tỉ lệ mẫu/dung môi 1/20 Kết khảo sát ảnh hưởng nồng độ acid citric đến hiệu suất thu hồi pectin biểu diễn hình 7: 18 16 14 12 10 Nồng độ dung mơi,% Hình 7: Đồ thị biếu diễn ảnh hưởngcủa nồng độ dung môi đến hiệu chiết tách pectin Kết hình cho thấy thay đổi nồng độ acid hiệu suất pectin thơ thu thay đổi Khi tăng nồng độ acid citric từ 3% -> 9% hàm lượng pectin thơ thu tăng dần (từ 13.32% đến 16,98%) Ở nồng độ 7% 9% tỉ lệ pectin thu hồi nồng độ % (16,98%) có cao nồng độ 7% (14,9%) Mặc dù có khác khơng có giá tri mặt thống kê, chọn sử dụng nồng độ acid citric nồng độ 7% Khi trích ly nồng độ acid cao vừa lãng phí dung mơi lại cịn tốn chi phí Nghiên cứu chiết tách biến tính pectin từ vỏ bưởi 2.3 Xác định số DE biến tính bột pectin thơ Sau tiến hành, xác định bột pectin thô chiết tách từ vỏ bưởi có số DE cao(51 %) Để chuyển hóa pectin sang dạng có số DE thấp LMP ta khảo sát theo sơ đồ biến tính pectin số liệu bảng Hình Quy trình biến tính pectin Thuyết minh quy trình: Sau chiết tách thu hồi pectin HMP chung tơi tiến hành biến tính pectin thành pectin LMP sau: Lấy xác 500mg bột pectin HMP cho vào cốc thủy tinh 50ml cho dung môi vào đem ngâm nhiệt độ thời gian thích hợp bảng Sau kết tủa cồn , gạn lấy phần tủa đem sấy 600C Khi sấy khô nghiền mịn ta pectin LPM Bảng Kết khảo sát chuyển hóa DE Dung Nồng Thời Nhiệt DE DE mẫu mơi độ, gian độ mẫu chuyển hóa, Nghiên cứu chiết tách biến tính pectin từ vỏ bưởi M HNO3 1,4 HCl NH4O H 1,37 1 ngâm ngâm , , 0C 48 40 24 24 50 2 3,2 7 gốc, % 51 % 31,86 33,59 36,7 40,3 43,86 46,06 Qua bảng nhận thấy rõ chuyển hóa số DE sau q trình ngâm Trong có thay đổi mạnh ngâm với HNO3 từ 51% xuống 31,86% với ngâm 48 33,59 với ngâm 24 giờ, có khác thời gian kết chênh lệch khơng lớn 2.4 Tối ưu hóa điều kiện chiết tách pectin Nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố nhiệt độ (A), thời gian (B), nồng độ axit citric AC (C) đến hàm lượng pectin thu nhận Chúng tơi làm thí nghiệm, kết thu nhận ghi lại bảng Bảng Ma trận thực nghiệm kết thí nghiệm TN Nhiệt độ, C Thời gian, phút Nồng độ AC, % 100 120 Hàm lượng pectin, % 15.88 90 54 10.96 100 60 12.94 90 90 2.6 13.3 102 90 15.66 Nghiên cứu chiết tách biến tính pectin từ vỏ bưởi 90 90 16.6 90 90 7.4 17.6 80 60 10.08 78 90 9.04 10 80 60 9.94 11 80 120 10.98 12 100 60 13.78 13 90 126 13.36 14 80 120 10.48 15 100 120 14.9 Ta tìm phương trình mơ tả ảnh hưởng yếu tố độc lập (A, B, C) đến hàm lượng pectin biểu diễn sau: Hàm lượng pectin = 15.26 + 2.2A + 0.77B + 0.7C + 0.33AB + 0.15AC + 0.063BC - 1.67A2 – 1.8B2 + 0.42C2 (1) Từ phương trình (1) ta thấy nhiệt độ, thời gian nồng độ axit citric có quan hệ tuyến tính với hàm lượng pectin, nhiệt độ ảnh hưởng nhiều đến việc chiết tách pectin, hệ số tuyệt đối tương ứng phương trình (1) lớn Sử dụng phương pháp hàm kì vọng để tối ưu hóa hàm lượng pectin phần mềm quy hoạch thực nghiệm Design expert Kết chúng tơi tìm điều kiện tối ưu để chiết tách pectin nhiệt độ 97,29 0C, thời gian 98,92 phút, nồng độ AC 7% Kết biểu diễn hình Nghiên cứu chiết tách biến tính pectin từ vỏ bưởi Hình Hàm kì vọng điều kiện tối ưu chiết tách pectin Sau chúng tơi làm thí nghiệm kiểm chứng nhận thấy kết có tính tương thích cao với thực nghiệm 2.5 Kiểm tra cấu trúc pectin Sau tìm điều kiện tối ưu để chiết tách pectin, chúng tơi làm thí nghiệm kiểm chứng lấy mẫu phân tích phổ hồng ngoại, so sánh với mẫu chuẩn pectin thương mại Kết phân tích biểu diễn hình 10 Hình 10 Hình ảnh phổ hồng ngoại mẫu pectin chuân pectin chiết tách từ vỏ bưởi Dựa vào hình ảnh phổ hồng ngoại hai mẫu chuẩn mẫu pectin vỏ bưởi, nhận thấy hai mẫu hấp thụ mức độ hấp thụ tương đương bước sóng Có thể thấy, số peak phổ hồng ngoại hai mẫu giống nhiều Như vậy, khẳng định mẫu pectin chiết từ vỏ bưởi pectin Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Qua thời gian nghiên cứu thực đề tài, rút số kết luận sau: + Đã xác định số thành phần hóa học bột vỏ bưởi thu mua chợ Đà Nẵng, có nguồn gốc từ Huế: Ẩm 6,59%; protein 0,328%; đường khử 12,92%; cellulose 35%; pectin tổng 8,48% + Xây dựng quy trình chiết tách pectin từ vỏ bưởi Trong đó, ngun liệu Nghiên cứu chiết tách biến tính pectin từ vỏ bưởi sử dụng bột vỏ bưởi khô dung môi acid citric ứng với thông số công nghệ chiết tách: nhiệt độ 97,29°c, thời gian 98,92phút, tỷ lệ nguyên liệu: dung môi l:20g/ml, nồng độ acid citric 7% Hiệu suất chiết tách đạt 8,48% + Pectin thô sau chiết tách xác định thành phần pectin phổ hồng ngoại gần giống với pectin thương mại Pectin thu nhận pectin thuộc nhóm pectin methoxyl hóa cao với số DE pectin thô vỏ khô 51% + Biến tính thành cơng pectin HPM sang LMP Phần 3: Kết luận Qua đề tài giúp ta hiểu rõ tác dụng phụ gia pectin thể người ứng dụng cơng nghệ thực phẩm qui trình sản xuất phụ gia pectin công nghiệp chế biến nhà Đa số phụ gia mà ta biết đến bổ sưng vào trình chế biến với nhiều mục đích khác có tác dụng khơng tốt thể người dù tính chất độc hại nhỏ Nhưng phụ gia pectin ngược lại dù có bổ sưng vào q trình chế biến với hàm lượng không ảnh hưởng xấu đến sức khỏe người Bên cạnh pectin cịn có tác dụng dược lý thể người mà phụ gia khác khơng có tác dụng Nhưng bên cạnh có hạn chế ảnh hưởng khơng tốt q trình chế biến nước rượu vang Hơn việc sản xuất pectin từ nguồn nguyên liệu rau phế phẩm mang lại cho ta hiệu quảkinh tế cao, hiệu suất lớn, có ý nghĩa thực tiễn kinh tế, xã hội đặc biệt ta góp phần bảo vệ mơi trường tốt nhờ tận dụng nguồn phế phẩm Phần 4: Tài liệu tham khảo [1] Bộ giáo dục đào tạo, Trường đại học Cần Thơ Luận án tốt nghiệp Tiến sĩ khóa 2008-2012 Chuyên nghành vi sinh vật học Thực nghiên cứu sinh Trần Thanh Trúc Phân lập tuyển chọn số dòng Aspergillus Niger sinh pectin Methylesterase hoạt tính cao [2] Kho hình ảnh chụp lại suốt q trình thí nghiệm [3] Chemical Modification of Pectin to ImproveIts Sorption Properties, L.A.Kupchik,N.T.Kartel’,E.S.Bogdanov,O.V.Bogdanova,andM.P.Kupchik [4] http://kiemtailieu.com/kinh-doanh-tiep-thi/tai-lieu/chiet-xuat-pectin-tu-phelieu-qua-buoi/12.html Nghiên cứu chiết tách biến tính pectin từ vỏ bưởi [5] http://www.123doc.vn/document/1324155-nghien-cuu-quy-trinh-trich-lypectin-tu-vo-buoi-va-khao-sat-kha-nang-ung-dung-lam-mang-bao-bao-quantrai-sori.htm Phần 5: Phụ lục Chương 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1 Tổng quan bưởi 1.1.1 Giới thiệu bưởi 1.1.2 Đặc điểm thực vật bưởi 1.1.3 Thành học bưởi phần hóa 1.1.4 Các dạng bưởi phế liệu bưởi 1.1.5 Công dụng bưởi y học sức khoẻ người 1.1.6 Thị trường sản phẩm từ bưởi 1.2 Tổng quan Pectin 1.2.1 Nguồn gốc pectin 1.2.2 Cấu tạo pectin 1.2.3 Tính chất pectin 1.2.4 Phân loại số đặc trưng 1.2.5 Cơ chế tạo gel 1.2.6 Các yếu tố ảnh hưởng dến khả tạo gel 1.2.7 Ứng dụng pectin Chương 2: THÀNH PHẦN NGHIÊN CỨU 2.1 Xác định số thành phần hóa học bột vỏ bưởi khơ 2.2 Nghiên cứu chiết tách pectin vỏ bưởi 2.2.1 Nghiên cứu lựa chọn dung môi 2.2.2 Nghiên cứu số yếu tố ảnh hưởng đến trình chiết tách pectin 2.3 Xác định số DE biến tính bột pectin thơ 2.4 Tối ưu hóa điều kiện chiết tách pectin Nghiên cứu chiết tách biến tính pectin từ vỏ bưởi 2.5 Kiểm tra cấu trúc pectin Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN