GIỚI THIỆU CHUNG
Giới thiệu về pectin
Pectin là một polysaccharide phức tạp gồm ba vùng chính: Homogalacturonan, Rhamnogalacturonan I và Rhamnogalacturonan II, được liên kết bằng liên kết cộng hóa trị Vùng Homogalacturonan, hay còn gọi là vùng pectin trơn, bao gồm chuỗi các đơn vị acid D-Galacturonic liên kết bằng liên kết ∝-1,4-glycosidic Vùng thứ hai của pectin chứa các đơn vị Rhamnosyl liên kết với nhau qua liên kết ∝-1,4-glycosidic.
Galacturonopyransyl có thể bị gián đoạn bởi các đơn vị L-Rhamnopyranosyl thông qua liên kết ∝-1,4-glycosidic, tạo thành Rhamnogalacturonan I liên kết với Arabinose và Galactose Rhamnogalacturonan II, mặc dù chỉ là một phần tử nhỏ trong pectin, lại bao gồm Oligosaccharide Homogalacturonan phân nhánh cao và đóng vai trò quan trọng trong cấu trúc của pectin.
Phân tử lượng của pectin từ các nguồn quả khác nhau có thể thay đổi đáng kể, với số phân tử acid galacturonic trong khoảng từ 10,000 đến 100,000 So với các hợp chất glucid khác, pectin có phân tử lượng lớn hơn tinh bột nhưng nhỏ hơn cellulose Cụ thể, pectin từ táo và mận có phân tử lượng từ 25,000 đến 35,000, trong khi pectin từ cam có thể đạt tới 50,000 Pectin thương phẩm không có khối lượng phân tử cố định, mà phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu, phương pháp trích ly và loại sản phẩm.
Pectin là một hợp chất tự nhiên phổ biến trong màng tế bào của thực vật bậc cao, chủ yếu tập trung ở các bộ phận như quả, củ và thân Trong cấu trúc màng tế bào, pectin có mặt chủ yếu ở phiến giữa với hàm lượng cao nhất, đồng thời cũng xuất hiện trong vách tế bào sơ cấp.
Bài tập lớn môn Phân tích thực phẩm đề tài các phương pháp xác định hàm lượng pectin trong thực phẩm Pectin là một polysaccharide quan trọng trong ngành thực phẩm, có vai trò trong việc tạo gel và ổn định cấu trúc Việc xác định hàm lượng pectin giúp đánh giá chất lượng sản phẩm thực phẩm và ứng dụng trong chế biến Các phương pháp phổ biến bao gồm sắc ký, phương pháp enzymatic và phân tích hóa học Mỗi phương pháp có ưu điểm và nhược điểm riêng, ảnh hưởng đến độ chính xác và độ tin cậy của kết quả.
Pectin là một polysaccharide quan trọng có mặt trong quả, củ và thân cây, đóng vai trò vận chuyển nước và duy trì hình dáng cho trái cây Trong cấu trúc tế bào thực vật, pectin kết hợp với cellulose tạo thành bức tường bảo vệ tế bào, được coi như chất cement liên kết các tế bào với nhau Tiền thân của pectin, protopectin, không tan trong nước và có nhiều trong mô trái cây còn xanh, giúp quả giữ độ cứng Quá trình bảo quản dẫn đến sự giảm protopectin và tăng pectin hòa tan, làm quả mềm hơn khi chín do thủy phân protopectin thành pectin hòa tan Sự demethyl hóa và depolymer hóa pectin dưới tác dụng của enzyme và nhiệt độ trong quá trình chần cũng góp phần tạo thành pectate và các loại đường hòa tan.
Pectin là một polysaccharide quan trọng trong cấu trúc thành tế bào thực vật, tồn tại với hàm lượng khác nhau ở các loại quả, củ và thân cây Chẳng hạn, hàm lượng pectin trong táo dao động từ 10-15%, trong chanh từ 20-50%, củ cải đường từ 10-20%, và đài hoa hướng dương từ 15-25% Nguồn gốc khác nhau của pectin sẽ ảnh hưởng đến khả năng tạo gel và cấu trúc methoxyl của nó Đặc biệt, trong cùng một loại quả, hàm lượng pectin cũng khác nhau giữa các phần; ví dụ, trong quả bưởi, pectin có mặt dưới dạng chất nhầy bao quanh hạt và trong cùi quả, với sự khác biệt rõ rệt về hàm lượng giữa các phần.
Bảng 1 Phần trăm pectin trong các phần của quả bưởi
Thành phần Khối lượng (%) Hàm lượng pectin (%) Hiệu suất thu hồi
Pectin là một polysaccharide quan trọng trong công nghiệp, được chiết xuất từ các nguyên liệu thực vật và phụ phẩm nông nghiệp như bã táo, vỏ bưởi, cam và chanh Tỷ lệ pectin trong bã táo dao động từ 10 – 20%, trong khi ở vỏ cam quýt, tỷ lệ này cao hơn, đạt từ 20 – 50% trọng lượng khô Pectin có khả năng tan trong nước và tạo độ nhớt cao, với độ nhớt phụ thuộc vào kích thước phân tử, mức độ methyl hóa, pH, lượng đường và hàm lượng các ion nhất định.
Bài tập lớn môn Phân tích thực phẩm đề tài các phương pháp xác định hàm lượng pectin trong thực phẩm, tập trung vào việc nghiên cứu và áp dụng các kỹ thuật khác nhau để đo lường chính xác hàm lượng pectin Pectin là một polysaccharide quan trọng có vai trò trong cấu trúc thực phẩm, và việc xác định hàm lượng của nó có ý nghĩa lớn trong ngành công nghiệp thực phẩm Các phương pháp như sắc ký, quang phổ và enzymatic thường được sử dụng để đạt được kết quả chính xác và đáng tin cậy Việc nắm vững các phương pháp này sẽ giúp cải thiện chất lượng sản phẩm và đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng.
Phân loại pectin
Dựa trên mức độ methoxyl hóa và ester hóa, trong thương mại chia pectin thành 2 loại: pectin có độ methoxyl hóa cao và pectin có độ methoxyl hóa thấp
Pectin methoxyl hóa cao (High Methoxyl Pectin - HMP) có chỉ số DE lớn hơn 50% hoặc MI trên 7%, giúp tăng độ nhớt cho sản phẩm Để tạo đông, cần đảm bảo pH nằm trong khoảng 3.1 đến 3.4 và nồng độ đường phải trên 60%.
Hình 3 Công thức của HMP
Pectin methoxyl hóa thấp (Low Methoxyl Pectin - LMP) có chỉ số DE dưới 50% hoặc MI dưới 7%, được sản xuất bằng cách giảm nhóm methoxyl trong phân tử pectin Loại pectin này có khả năng tạo đông trong môi trường không có đường, thường được sử dụng để làm màng bao bọc cho các sản phẩm thực phẩm.
Hình 4 Công thức của LMP Dựa trên khả năng hòa tan trong nước chia pectin thành 2 loại: pectin hòa tan và pectin không hòa tan
Pectin hòa tan, hay còn gọi là methoxyl polygalacturonic, chủ yếu tồn tại trong dịch tế bào và là ester methylic của acid polygalacturonic Trong tự nhiên, khoảng 2/3 số nhóm carboxyl của acid polygalacturonic được ester hóa bằng methanol Pectin có mức độ ester hóa cao sẽ tạo ra gel đặc trong dung dịch acid và dung dịch đường với nồng độ 65% Enzyme pectinase có khả năng tác động lên các hợp chất pectin với khối lượng phân tử khác nhau và cấu trúc hóa học không đồng nhất.
Pectin không hòa tan, hay còn gọi là protopectin, là dạng kết tủa của pectin kết hợp với araban, một polysaccharide có trong thành tế bào Protopectin chịu trách nhiệm tạo độ cứng cho quả xanh, không tan trong nước và có cấu trúc phức tạp Khi protopectin bị thủy phân bởi acid, nó sẽ giải phóng pectin hòa tan.
Thành phần các pectin trong thực phẩm
Pectin là thành phần chính của tế bào thực vật, chiếm khoảng hai phần ba khối lượng khô của thành tế bào, đóng vai trò quan trọng trong việc định hình cấu trúc và đảm bảo tính bền vững, linh hoạt cho thành tế bào Nó hoạt động như một rào cản bảo vệ thực vật khỏi môi trường bên ngoài và là nguồn cung cấp chất xơ quan trọng Mặc dù con người không thể tiêu hóa pectin trực tiếp do thiếu men tiêu hóa, nhưng vi sinh vật trong ruột già có khả năng đồng hóa pectin và chuyển hóa thành chất xơ hòa tan, giúp thúc đẩy hệ vi sinh vật có lợi, chuyển hóa lipid và điều hòa đường huyết Bên cạnh các chức năng sinh học, pectin còn có tiềm năng lớn trong nhiều ứng dụng khác, từ chế biến thực phẩm đến dược phẩm.
Bài tập luận môn phân tích thực phẩm đề tài các phương pháp xác định hàm lượng pectin trong thực phẩm Các phương pháp này đóng vai trò quan trọng trong việc đánh giá chất lượng và tính năng của thực phẩm, đồng thời ảnh hưởng đến quá trình chế biến và bảo quản sản phẩm Việc xác định chính xác hàm lượng pectin giúp cải thiện hương vị, độ nhớt và khả năng tạo gel của thực phẩm, từ đó nâng cao giá trị dinh dưỡng và cảm quan cho người tiêu dùng.
Pectin công nghiệp chủ yếu được chiết xuất từ cam chanh và táo, với hàm lượng pectin trong táo khoảng 10 - 15% và trong vỏ chanh lên đến 20 - 30% Ngoài ra, pectin còn được chiết xuất từ các loại trái cây khác và phần bỏ đi của chúng như vỏ xoài, vỏ thanh long, vỏ chuối và vỏ chanh dây Mặc dù hàm lượng pectin cao hơn có thể được tìm thấy ở một số loại trái cây, nhưng chất lượng của pectin không chỉ phụ thuộc vào hàm lượng mà còn vào cấu trúc và loại đường liên kết của từng loại trái cây, dẫn đến các cấu trúc gel khác nhau.
Bảng 2 Chiết xuất pectin trong công nghiệp
Bộ phận sử dụng Phương pháp tách chiết Hàm lượng pectin Loại pectin
Thanh long Vỏ Được chiết bằng HCl, kết tủa và tinh chế với isopropanol 70% và 99.6%
Mít Vỏ Pectin chiết xuất được hỗ trợ bằng sóng siêu âm 21.5% HMP
Khoai tây Thịt quả Chiết xuất bằng các acid khác nhau và kết tủa bằng ethanol
Tính chất hóa lý và hóa học của pectin
Pectin có khả năng tan trong nước và tạo ra dung dịch nhớt cao Khi tiếp xúc với nước, pectin hấp thụ nước nhanh chóng và trương nở gấp nhiều lần so với kích thước ban đầu Nếu các hạt pectin dính nhau trước khi tiếp xúc với nước, chúng sẽ hợp lại thành viên lớn và khó hòa tan Ngược lại, nếu các hạt pectin được tách rời, chúng sẽ có không gian để trương nở mà không dính vào nhau Do đó, việc tách rời các hạt pectin trước khi cho vào nước là cần thiết để tránh hiện tượng vón cục.
* Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hòa tan của pectin:
- Nhiệt độ hòa tan: Nhiệt độ càng cao thì pectin hòa tan càng tốt, nhiệt độ thích hợp nhất để hòa tan pectin là trên 80 o C
- Thời gian hòa tan càng lâu, pectin càng tan được nhiều hơn
- Tốc độ khuấy càng cao, pectin hòa tan càng tốt
Để tối ưu hóa quá trình hòa tan pectin, nồng độ chất khô trong dịch nấu khi bổ sung pectin không nên vượt quá 25%, với nồng độ lý tưởng là dưới 20%.
1.4.1.2 Độ nhớt của dung dịch pectin Độ nhớt càng lớn, khối lượng phân tử và khả năng tạo đặc của pectin sẽ càng lớn
Bài tập lớn môn Phân tích thực phẩm đề tài các phương pháp xác định hàm lượng pectin trong thực phẩm Nghiên cứu này sẽ tập trung vào việc áp dụng các kỹ thuật phân tích hiện đại để đo lường chính xác hàm lượng pectin, một thành phần quan trọng trong nhiều loại thực phẩm Các phương pháp như sắc ký, quang phổ và các phương pháp hóa học khác sẽ được xem xét để đánh giá hiệu quả và độ chính xác trong việc xác định pectin Mục tiêu của bài tập là cung cấp cái nhìn sâu sắc về vai trò của pectin trong thực phẩm và ảnh hưởng của nó đến chất lượng sản phẩm.
So với các gum thực vật và các chất tạo đặc khác, dung dịch pectin có độ nhớt tương đối thấp Độ nhớt của pectin còn phụ thuộc vào:
Ion Ca2+ và các ion đa hóa trị khác có tác dụng làm tăng độ nhớt của dung dịch pectin, dẫn đến việc độ nhớt này sẽ phụ thuộc vào độ cứng của nước.
- pH cũng ảnh hưởng đến độ nhớt của dung dịch pectin, trong dung dịch không chứa Ca 2+ , độ nhớt của dung dịch pectin sẽ giảm khi pH > 3.5.
1.4.1.3 Khả năng tạo nhũ và ổn định nhũ tương
Pectin chứa các nhóm ưa nước như carboxyl và hydroxyl, cùng với nhóm kỵ nước methoxyl, giúp hấp phụ lên bề mặt phân pha Quá trình này tạo ra lớp màng đặc bao quanh các giọt phân tán, từ đó ngăn chặn hiện tượng tụ giọt hiệu quả.
Pectin là một chất ổn định nhũ tương quan trọng trong thực phẩm, được sử dụng trong các sản phẩm như sốt mayonnaise và nước sốt cho rau trộn Khi hòa tan trong pha liên tục, pectin làm tăng độ nhớt của hệ phân tán, giúp hạn chế chuyển động của các giọt phân tán và giảm va chạm giữa chúng, từ đó ngăn ngừa hiện tượng tụ giọt Hai tính chất chính của pectin là khả năng tạo đặc và ổn định hệ nhũ tương, đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện chất lượng sản phẩm thực phẩm.
Pectin là chất tạo gel chủ yếu được sử dụng để hình thành cấu trúc gel trong thực phẩm Khả năng tạo gel của pectin rất quan trọng trong việc ổn định các thực phẩm có nhiều pha khác nhau.
Pectin là một thành phần quan trọng trong sản xuất mứt trái cây, giúp tạo gel và mang lại hương vị thơm ngon cho sản phẩm, đồng thời giảm thiểu sự phá vỡ cấu trúc Ngoài ra, pectin còn được kết hợp với carageenan để nâng cao hiệu quả tạo gel Đặc tính nổi bật của pectin là khả năng tạo gel khi có sự hiện diện của acid và đường, điều này đã được ứng dụng rộng rãi trong công nghệ sản xuất bánh kẹo.
1.4.2.1 Phản ứng de-ester hóa
Phản ứng de-ester hóa diễn ra tại đầu ester của các phân tử acid D-galacturonic trong chuỗi polysaccharide thẳng của pectin Quá trình này liên quan đến việc thay thế gốc -OCH3 bằng -OH thông qua acid hoặc base, dẫn đến việc giảm mức độ ester hóa của phân tử pectin.
Hình 5 Phản ứng de-ester hóa giữa pectin và dung dịch NaOH 1.4.2.2 Phản ứng tạo kết tủa với ion kim loại
Phản ứng tạo kết tủa diễn ra ở đầu ester của phân tử acid D-galacturonic trong chuỗi polysaccharide dài của pectin Quá trình này liên quan đến việc thay thế gốc -OCH3 bằng -OM, với M đại diện cho các ion kim loại như Ca²⁺ và Cu²⁺.
Fe 3+ , Mg 2+ …), phản ứng này tạo ra kết tủa
Bài tập lớn môn Phân tích thực phẩm đề tài các phương pháp xác định hàm lượng pectin trong thực phẩm Các phương pháp này đóng vai trò quan trọng trong việc đánh giá chất lượng sản phẩm thực phẩm và ảnh hưởng đến quá trình chế biến Việc xác định hàm lượng pectin giúp hiểu rõ hơn về tính chất và ứng dụng của pectin trong ngành thực phẩm.
Hình 6 Kết tủa Calcium pectate 1.4.2.3 Phản ứng amide hóa
The amidation reaction occurs at the ester end of D-galacturonic acid molecules within the linear polysaccharide chain of pectin The resulting products are influenced by the nature of the amine used, whether it is a primary or secondary amine.
Hình 7 Phản ứng amide hóa giữa pectin và amine bậc 1 1.4.2.4 Phản ứng với enzyme pectinase
Tùy thuộc vào bản chất mà enzyme sẽ khác nhau về cách cắt đứt liên kết giữa các phân tử Có 3 loại enzyme điển hình thuộc nhóm enzyme pectinase:
- Protopectinases: phân hủy protopectin không hòa tan và tạo ra pectin có khả năng hòa tan có mức độ polymer hóa cao
- Esterase: thủy phân ester methoxyl của pectin thành acid và rượu khi có mặt nước
- Depolymerase: xúc tác sự phân cắt thủy phân của liên kết 1,4-glycosidic của các phân tử acid D- galacturonic
Hình 8 Phản ứng của enzyme pectinase
Bài tập lớn môn Phân tích thực phẩm đề tài các phương pháp xác định hàm lượng pectin trong thực phẩm Nghiên cứu này nhằm đánh giá và so sánh hiệu quả của các phương pháp khác nhau trong việc xác định hàm lượng pectin, một thành phần quan trọng trong nhiều loại thực phẩm Pectin có vai trò lớn trong ngành công nghiệp thực phẩm, đặc biệt là trong sản xuất mứt và gel Việc xác định chính xác hàm lượng pectin không chỉ giúp cải thiện chất lượng sản phẩm mà còn đảm bảo an toàn thực phẩm cho người tiêu dùng.
1.4.2.5 Phản ứng thủy phân cắt mạch với acid
Pectin là một loại carbohydrate, và dưới điều kiện axit mạnh cùng với nhiệt độ cao và khuấy trộn, pectin sẽ bị phá hủy liên kết 1,4-glycosidic của D-galacturonic acid, tương tự như sự tương tác của enzyme Depolymerase.
Lưu ý chung
Pectin là một trong những chất phụ gia thực phẩm an toàn và được chấp nhận rộng rãi, với hàm lượng ADI cho phép được xác định là “không xác định” theo các tổ chức JECFA, SCF ở Liên minh Châu Âu và GRAS.
Các chỉ số đặc trưng của pectin:
Chỉ số Methoxyl (MI 1 hay DM 2) là một chỉ số quan trọng thể hiện tỷ lệ methyl hóa của pectin, được tính bằng phần trăm khối lượng nhóm methoxyl (-OCH3) so với tổng khối lượng phân tử.
▪ Pectin tách từ thực vật 10 - 12%
Chỉ số Ester hóa (DE 3) là một chỉ số quan trọng thể hiện mức độ ester hóa của acid galacturonic, được tính bằng phần trăm số gốc acid galacturonic bị ester hóa so với tổng số gốc acid galacturonic trong phân tử.
Chỉ số Amide hóa (DA 4) là thước đo mức độ amide hóa của pectin, thể hiện tỷ lệ phần trăm nhóm carboxyl được chuyển hóa thành nhóm amide thông qua quá trình xử lý bằng amoniac Chỉ số này được tính dựa trên tổng số nhóm carboxyl có trong phân tử pectin.
Bài tập lớn môn Phân tích thực phẩm đề tài các phương pháp xác định hàm lượng pectin trong thực phẩm Nghiên cứu này tập trung vào việc áp dụng các kỹ thuật phân tích khác nhau để đo lường hàm lượng pectin, một thành phần quan trọng trong nhiều loại thực phẩm Các phương pháp này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về chất lượng thực phẩm mà còn góp phần vào việc cải thiện quy trình sản xuất và bảo quản thực phẩm Việc xác định chính xác hàm lượng pectin có thể ảnh hưởng đến giá trị dinh dưỡng và tính chất cảm quan của sản phẩm.
CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH
Các phương pháp xác định hàm lượng pectin trong mẫu thực phẩm
Trong môi trường kiềm loãng, pectin hòa tan giải phóng nhóm methoxyl thành rượu methylic và acid pectic tự do Acid pectic tự do, khi kết hợp với acid acetic, sẽ tạo thành muối kết tủa calcium pectate với CaCl2 Hàm lượng muối kết tủa này cho phép tính toán hàm lượng pectin có trong mẫu phân tích.
Phương pháp Calcium pectate là một trong những kỹ thuật phổ biến nhất hiện nay để xác định hàm lượng pectin trong mẫu thực phẩm, đặc biệt là trong lĩnh vực thực vật và trái cây, thông qua quá trình kết tủa Calcium.
Bài tập lớn môn Phân tích thực phẩm đề tài các phương pháp xác định hàm lượng pectin trong thực phẩm Nghiên cứu này tập trung vào việc áp dụng các kỹ thuật phân tích để đo lường hàm lượng pectin, một thành phần quan trọng trong nhiều loại thực phẩm Các phương pháp khác nhau sẽ được so sánh và đánh giá để tìm ra phương pháp hiệu quả nhất trong việc xác định pectin, nhằm nâng cao chất lượng và giá trị dinh dưỡng của sản phẩm thực phẩm.
✓ Nguyên liệu: Mẫu pectin đã được trích ly từ thực phẩm cần phân tích hàm lượng pectin
Dung dịch CaCl2 2N Dung dịch NaOH 0,1N
Cân phân tích Beaker 1000mL
Giấy lọc Bình định mức 1000mL
Dung dịch CaCl2 2N được tạo ra bằng cách hòa tan 230 – 250g CaCl2 trong bình có dung tích 1000mL, sau đó định mức đến 1000mL bằng nước cất Dung dịch này có tỷ trọng 1,09 g/cm³ và không cần xác định nồng độ chuẩn.
Dung dịch NaOH 0,1N: Hòa tan 4g NaOH trong bình định mức có dung tích 1000mL, sau đó định mức 1000mL bằng nước cất
Dung dịch CH3COOH 1N: pha loãng 60,03 mL acid acetic đậm đặc bằng nước cất đến 1000mL
Để tiến hành phân tích pectin, đầu tiên, cân khoảng 15g mẫu pectin đã được trích ly và cho vào bình Sau đó, thêm 100ml dung dịch NaOH 0,1N vào bình và để hỗn hợp này trong khoảng 7 giờ hoặc qua đêm, nhằm đảm bảo xà phòng hóa hoàn toàn pectin thành acid pectic.
Bước 2: Lọc hỗn hợp qua giấy lọc và thêm 50mL dung dịch CH3COOH 1N vào dịch lọc
Bước 3: Sau 5 phút, thêm 50mL CaCl2 2N và giữ 1 giờ
Bước 4: Đun sôi hỗn hợp trong 5 phút rồi lọc qua giấy lọc đã được sấy đến khối lượng không đổi (m1)
Để rửa kết tủa Calcium pectate, sử dụng nước cất nóng cho đến khi không còn ion Cl- trong dung dịch Kiểm tra nước rửa bằng dung dịch AgCl 1% cho đến khi không xuất hiện kết tủa trắng.
Bước 6: Sau khi rửa xong, đặt giấy lọc có kết tủa vào chén cân và sấy ở 105 o C đến khối lượng không đổi (m2)
Hàm lượng pectin (P) tính theo công thức sau:
Trong đó: P (%) - hàm lượng pectin có trong mẫu m 2 (g) - khối lượng giấy lọc có kết tủa m 1 (g) - khối lượng giấy lọc không có kết tủa
(191×2)+40≈ 0,92 - hệ số chuyển đổi từ Calcium pectate về pectin m (g) - khối lượng mẫu phân tích
Bài tập lớn môn Phân tích thực phẩm tập trung vào các phương pháp xác định hàm lượng pectin trong thực phẩm Việc xác định hàm lượng pectin là rất quan trọng trong ngành thực phẩm, vì nó ảnh hưởng đến cấu trúc và chất lượng sản phẩm Các phương pháp khác nhau sẽ được áp dụng để đánh giá chính xác hàm lượng pectin, từ đó cung cấp thông tin cần thiết cho việc cải thiện quy trình sản xuất thực phẩm.
2.2.2 Phương pháp đo quang phổ thông qua ion Cu 2+
Phương pháp xác định hàm lượng pectin bằng Calcium pectate sử dụng ion Ca 2+ làm chất kết tủa, nhưng việc đo độ hấp thụ của Ca 2+ gặp khó khăn do cần bổ sung tác nhân tạo màu và chỉ có thể thực hiện trong môi trường tối Điều này dẫn đến sự phức tạp và biến động lớn trong kết quả Do đó, ion Cu 2+ được lựa chọn để đo, vì nó có khả năng phản ứng với dung dịch đệm tạo ra đồng Cu2(OH)2CO3 Phương pháp này có những đặc điểm tương đồng với việc định lượng đường khử bằng phương pháp DNS trong các mẫu thực phẩm.
Hình 11 Độ hấp thu của Cu 2+ trong dung dịch đệm
Công thức phân tử của đồng pectate là C17H22O16Cu, với đồng (Cu) chiếm 11,72% khối lượng Hàm lượng đồng pectate có thể được xác định thông qua việc đo hàm lượng ion Cu 2+ trong dịch lọc.
Hình 12 Phương trình phản ứng của Pectin và Cu 2+
Phương pháp đo quang phổ thông qua ion Cu 2+ là một kỹ thuật mới giúp xác định hàm lượng pectin trong thực phẩm một cách gián tiếp Phương pháp này có phạm vi ứng dụng tương đương với phương pháp Calcium pectate.
Quá trình thí nghiệm diễn ra tại Trung Quốc sẽ sử dụng hóa chất và thuốc thử từ các công ty thương mại trong nước, đảm bảo tính chính xác và hiệu quả của các kết quả nghiên cứu.
Bài tập lớn môn Phân tích thực phẩm đề tài các phương pháp xác định hàm lượng pectin trong thực phẩm Pectin là một polysaccharide quan trọng có trong nhiều loại thực phẩm, đặc biệt là trái cây Việc xác định hàm lượng pectin giúp đánh giá chất lượng và giá trị dinh dưỡng của sản phẩm Các phương pháp phổ biến để xác định pectin bao gồm phương pháp enzymatic, phương pháp hóa học và phương pháp sắc ký Mỗi phương pháp có ưu nhược điểm riêng, ảnh hưởng đến độ chính xác và độ tin cậy của kết quả Việc lựa chọn phương pháp phù hợp là rất quan trọng trong nghiên cứu và sản xuất thực phẩm.
- Quang phổ kế FT-IR FTIR: Nicolet IS50
- Máy Electron - Thermostatic Water Bath HH - 6
- Máy quang phổ UV-Vis: UV-1900, Shimadzu, Japan
✓ Thiết lập đường cong làm việc của Cu 2+
Bước đầu tiên là lấy 2mL dung dịch CuCl2 với các nồng độ từ 3 đến 10.5 mmol/L, cho vào bình định mức 10mL chứa dung dịch đệm tương ứng Sau đó, chuyển dung dịch này vào cuvette thạch anh và sử dụng dung dịch đệm làm mẫu trắng.
Bước 2: Xác định độ hấp thụ của hỗn hợp ở bước sóng 712 nm bằng máy quang phổ UV-Vis
Bước 3: Dựng một đường chuẩn tuyến tính được thiết lập giữa độ hấp thụ và hàm lượng của Cu 2+ Ta sẽ đo trong một số điều kiện như sau:
- Thực hiện ở nhiệt độ phòng
- Bước sóng xác định ở 712 nm
- Thời gian phản ứng: hơn 30s do cần tối thiểu 30s để ion Cu 2+ chuyển hóa hoàn toàn thành
Cu2(OH)2CO3. Đường cong làm việc của mối quan hệ giữa nồng độ Cu 2+ và độ hấp thụ ở bước sóng 712nm được biểu diễn như sau:
Trong đó: C là nồng độ của Cu 2+ trong hệ (mol/L)
A là độ hấp thụ của dung dịch ở bước sóng 712 nm
Hình 13 Đường chuẩn giữa nồng độ Cu 2+ và độ hấp thụ ở bước sóng 712 nm
✓ Xác định hàm lượng Pectin
Lấy 2mL dịch lọc mẫu thử chứa pectin, thêm vào 10mL bình định mức với 8mL dung dịch đệm Sau khi trộn đều, chuyển hỗn hợp vào cuvette thạch anh và đo độ hấp thụ ở bước sóng 712 nm bằng máy quang phổ UV-vis để xác định hàm lượng Cu 2+ trong dịch lọc, từ đó tính toán hàm lượng pectin.
Bài tập lớn môn Phân tích thực phẩm đề tài các phương pháp xác định hàm lượng pectin trong thực phẩm Pectin là một polysaccharide quan trọng, có vai trò trong ngành công nghiệp thực phẩm, đặc biệt là trong sản xuất mứt và gel Việc xác định hàm lượng pectin giúp đánh giá chất lượng sản phẩm và tối ưu hóa quy trình chế biến Các phương pháp xác định pectin bao gồm phương pháp hóa học, phương pháp enzymatic, và phương pháp sắc ký Mỗi phương pháp có ưu điểm và nhược điểm riêng, phù hợp với từng loại thực phẩm và mục đích nghiên cứu khác nhau.
Công thức tính hàm lượng pectin như sau:
Trong đó: X là hàm lượng pectin (%)
C là nồng độ Cu 2+ theo đường cong làm việc (mmol/L) n 0 là hàm lượng Cu 2+ trước phản ứng (mmol)
V là tổng thể tích của dịch lọc (mL)
64 là khối lượng nguyên tử của đồng 0.1172 là tỷ lệ số nguyên tử đồng trong pectate đồng m 0 là khối lượng của mẫu (g)
W là độ ẩm của mẫu (%)
2.2.3 Phương pháp so màu Carbazole
BÀN LUẬN VÀ KẾT LUẬN
Bàn luận chung
3.1.1 Năng lực của phương pháp Calcium pectate
Trong lĩnh vực công nghệ thực phẩm, phương pháp Calciumum pectate được ưa chuộng toàn cầu để xác định hàm lượng pectin nhờ vào độ chính xác và tính lặp lại cao, cùng với chi phí thấp và khả năng hạn chế ô nhiễm môi trường Dưới đây là một số ứng dụng của phương pháp này trong các loại thực phẩm khác nhau, được trình bày trong Bảng 3.
Bảng 3 Hàm lượng pectin trong sương sáo Việt Nam Sương sáo tươi Tiền Giang Sương sáo khô Tiền Giang Sương sáo khô Đồng Tháp
Bảng 4 Hàm lượng pectin của các thành phần khác nhau bên trong mít ở Ấn Độ
Các loại mít trong thị trường Ấn Độ
Thành phần khác nhau bên trong mít
Vỏ Lõi trắng Múi thịt
Hệ số biến thiên hàm lượng pectin trong các sản phẩm thực phẩm rất thấp, dao động từ 0.10% đến 0.16%, cho thấy độ chính xác và độ lặp lại cao của phương pháp này Phương pháp này có tính phổ biến, được áp dụng rộng rãi cho hầu hết các loại thực phẩm và mang lại kết quả chính xác bất kể loại thực phẩm hay vùng địa lý Hiện nay, nó được xem là một trong những phương pháp xác định hàm lượng pectin hiệu quả nhất.
3.1.2 Năng lực của phương pháp đo quang phổ thông qua ion Cu 2+
Phương pháp đo quang phổ ion Cu 2+ được phát triển vào năm 2021 bởi nhóm nghiên cứu Trung Quốc, nhằm xác định hàm lượng pectin trong thực phẩm và đơn giản hóa quy trình nghiên cứu bằng máy đo quang phổ Dù chưa phổ biến toàn cầu, phương pháp này đã chứng minh tiềm năng và khả năng xác định hàm lượng pectin chính xác hơn so với phương pháp Calcium pectate Để xác minh độ chính xác, phân tích độ lặp lại cho thấy độ lệch chuẩn tương đối (RSD) của bốn phép đo là 2.60%; 1.10%; 0.14%; 0.31% ( 0.95) Thí nghiệm quang phổ được tiến hành ở hai điều kiện (100℃ trong 10 phút) và (85℃ trong 5 phút) đã minh chứng cho tính chính xác và độ tin cậy của phương pháp này, với kết quả được thể hiện qua hai đồ thị hồi quy tuyến tính.
Bài tập lớn môn Phân tích thực phẩm đề tài các phương pháp xác định hàm lượng pectin trong thực phẩm là một nghiên cứu quan trọng nhằm đánh giá và phân tích hàm lượng pectin có trong các loại thực phẩm khác nhau Việc xác định hàm lượng pectin không chỉ giúp hiểu rõ hơn về thành phần dinh dưỡng mà còn ảnh hưởng đến chất lượng và giá trị sử dụng của thực phẩm Các phương pháp được áp dụng trong nghiên cứu này sẽ cung cấp những thông tin cần thiết để cải thiện quy trình sản xuất và bảo quản thực phẩm.
Hình 14 Cường độ hấp thụ của D-Galacturonic acid khi thực hiện thí nghiệm ở 100℃ trong 10 phút
Hình 15 Cường độ hấp thụ của D-Galacturonic acid khi thực hiện thí nghiệm ở 85℃ trong 5 phút
Phương pháp Carbazole cho thấy hệ số tương quan R > 0.95 trong cả hai thử nghiệm, cho thấy độ chính xác tương đối cao Tuy nhiên, không đạt được hệ số tương quan R = 0.999 như phương pháp đo quang phổ ion Cu 2+, điều này có thể do màu sắc thu được từ phương pháp Carbazole không chỉ phụ thuộc vào nồng độ D-Galacturonic acid mà còn bị ảnh hưởng bởi các phân tử khác như D-Galatose và L-Rhamnose D-Galacturonic acid chỉ chiếm khoảng 80% trong cấu trúc pectin của mẫu thực phẩm Hơn nữa, sự hiện diện của các carbohydrate như tinh bột, cellulose và đường trung tính trong dịch chiết pectin có thể gây sai số trong phân tích D-Galacturonic acid, vì carbazole có thể tương tác với các phân tử đường trung tính để tạo ra màu bổ sung, dẫn đến giá trị cường độ hấp thu sai lệch lớn.
Phương pháp Carbazole gặp khó khăn lớn thứ hai là không thể xác định hàm lượng pectin trong các mẫu mà hệ số thực nghiệm θ chưa được xác định Điều này có nghĩa là phương pháp này chỉ áp dụng hiệu quả cho các loại thực phẩm đã có hệ số thực nghiệm chính xác, như cam và chanh dây.
Kết luận 20 KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO
Phương pháp Calcium pectate hiện nay là một trong những phương pháp xác định hàm lượng pectin chính xác nhất Phương pháp này dễ thực hiện, thiết bị và thuốc thử dễ dàng tìm thấy, và đặc biệt, có thể áp dụng rộng rãi cho nhiều loại thực phẩm khác nhau.
Bài viết phân tích các phương pháp xác định hàm lượng pectin trong thực phẩm, nhấn mạnh sự khác biệt về địa lý vùng miền Mặc dù phương pháp truyền thống tốn nhiều thời gian, phương pháp Carbazole, ra đời cùng thời đại với Calcium pectate, lại gặp phải nhược điểm về phạm vi áp dụng do thiếu hụt hệ số thực nghiệm Hơn nữa, độ chính xác của phương pháp Carbazole cũng thấp hơn so với Calcium pectate.
Phương pháp đo quang phổ ion Cu 2+ được phát triển tại Trung Quốc vào năm 2021, kết hợp ưu và nhược điểm của các phương pháp trước đó, cho phép xác định gián tiếp hàm lượng pectin thông qua việc đo quang phổ hấp thu của Cu 2+ Phương pháp này nổi bật với độ chính xác cao, tương đương với Calcium pectate, thời gian thí nghiệm ngắn và khả năng áp dụng rộng rãi cho nhiều loại trái cây Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất là yêu cầu thiết bị hiện đại Dù vậy, phương pháp này đã chứng minh giá trị và tiềm năng lớn trong nghiên cứu khoa học trong tương lai.
Bài tập lớn môn Phân tích thực phẩm đề tài các phương pháp xác định hàm lượng pectin trong thực phẩm Các phương pháp này đóng vai trò quan trọng trong việc đánh giá chất lượng thực phẩm và nghiên cứu thành phần dinh dưỡng Pectin là một polysaccharide tự nhiên có nhiều ứng dụng trong ngành thực phẩm, đặc biệt là trong sản xuất mứt và gel Việc xác định hàm lượng pectin giúp cải thiện quy trình chế biến và nâng cao giá trị dinh dưỡng của sản phẩm.
Ứng dụng của polymer tự nhiên, đặc biệt là pectin, trong ngành công nghiệp thực phẩm đang gia tăng nhanh chóng Pectin, một phụ gia thực phẩm phổ biến, được sử dụng như chất kết dính trong mứt và thạch rau câu, đồng thời là lựa chọn hàng đầu cho các sản phẩm thực phẩm ít calo thay thế chất béo và đường Ngoài vai trò là chất điều chỉnh, pectin còn là chất xơ hòa tan có nhiều lợi ích cho sức khỏe, giúp giảm cholesterol và cải thiện tiêu hóa Pectin có khả năng liên kết với chất béo và độc tố trong đường tiêu hóa, thúc đẩy quá trình giải độc cơ thể Sự gia tăng nhu cầu về thực phẩm chế biến sẵn và trái cây tươi đã tạo ra cơ hội cho các loại màng ăn được nhờ vào tính phân hủy sinh học và tái chế của pectin Các ứng dụng của pectin trong ngành thực phẩm đã được làm rõ trong bài tiểu luận này.
Nhóm đã làm rõ các vấn đề trong bài tiểu luận, bao gồm giới thiệu về cấu trúc, nguồn gốc và phân loại pectin, cũng như tính chất hóa học và hóa lý của nó Bên cạnh đó, nhóm đã trình bày các phương pháp chiết xuất và xác định hàm lượng pectin trong mẫu thực phẩm Qua đó, nhóm phân tích ưu nhược điểm của từng phương pháp và ứng dụng thực tế của chúng trong khoa học, giúp người phân tích lựa chọn phương pháp tối ưu dựa trên đặc tính nguyên liệu và tính sẵn có của thiết bị.
Bài tập lớn môn Phân tích thực phẩm đề tài các phương pháp xác định hàm lượng pectin trong thực phẩm Pectin là một polysaccharide quan trọng, thường có trong trái cây, và đóng vai trò thiết yếu trong ngành thực phẩm, đặc biệt trong sản xuất mứt và gel Việc xác định chính xác hàm lượng pectin giúp đánh giá chất lượng và giá trị dinh dưỡng của sản phẩm Các phương pháp phổ biến để xác định hàm lượng pectin bao gồm phương pháp enzymatic, phương pháp hóa học và phương pháp quang phổ Mỗi phương pháp đều có ưu điểm và hạn chế riêng, do đó việc lựa chọn phương pháp phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo kết quả chính xác và đáng tin cậy.
[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
Truy cập từ https://doi.org/10.3390/app11146596
[3] Devi, Nirmala & Deka, Chayanika & Maji, Tarun & Kakati, Dilip (2016) Gelatin and Gelatin-
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
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 6 - 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
Bài tập lớn môn Phân tích thực phẩm tập trung vào các phương pháp xác định hàm lượng pectin trong thực phẩm Pectin là một polysaccharide quan trọng có vai trò trong nhiều sản phẩm thực phẩm, đặc biệt trong ngành công nghiệp chế biến thực phẩm Việc xác định hàm lượng pectin giúp đánh giá chất lượng và tính năng của sản phẩm, từ đó cải thiện quy trình sản xuất và đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng Các phương pháp phân tích bao gồm kỹ thuật hóa học, sinh học và vật lý, mỗi phương pháp đều có ưu điểm và hạn chế riêng.
[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
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
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
Ngô Thị Minh Phương (2016) đã tiến hành nghiên cứu về việc thu nhận và biến tính pectin từ các nguồn thực vật tại khu vực miền Trung – Tây Nguyên Nghiên cứu này cũng đề xuất ứng dụng pectin trong việc tạo màng bao bảo quản cho xoài và gừng, góp phần nâng cao chất lượng và thời gian bảo quản sản phẩm nông sản.
[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
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, Hoàng Thị Trúc Quỳnh (07/03/2018)
Trích ly pectin từ cây sương sáo Tạp chí Khoa học công nghệ và 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
Truy cập từ https://doi.org/10.3390/polym13172847