Nghiên cứu chiết tách và biến tính pectin từ vỏ bưởi

Với đề tài “ Nghiên cứu chiết tách và biến tính pectin từ vỏbưởi”, không phải là đề tài nghiên cứu xa lạ với ngành thực phẩm, nhưng để đáp ứngnhu cầu của con người thì việc nghiên cứu tì

PHẦN 1: MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Xã hội ngày ngày càng phát triển, kèm theo công nghệ khoa học phát triển, trình

độ con người cũng cao, dẫn đến các sản phẩm tiêu dùng của con người đòi hỏi phải có

sự đa dạng và mới mẻ Với đề tài “ Nghiên cứu chiết tách và biến tính pectin từ vỏbưởi”, không phải là đề tài nghiên cứu xa lạ với ngành thực phẩm, nhưng để đáp ứngnhu cầu của con người thì việc nghiên cứu tìm ra sản phẩm mới là vấn đề cần phảiđược quan tâm, nhằm tăng tính cạnh tranh, tạo sự đa dạng cho ngành thực phẩm.Pectin được ứng dụng nhiều trong đời sống của con người, đặc biệt là trong ngànhthực phẩm là nguồn gen không thể thiếu cho một số sản phẩm như mứt đông, sữa,nước giải khát và tạo ra nhiều món ăn ngon đa dạng Ngoài ra pectin còn ứng dụngrộng rãi trong y dược

Hầu hết tất cả các loại pectin nghiên cứu từ trước đến nay điều thuộc loại pectindạng HMP có trong các loại quả như dưa hấu, táo… có trong cả vỏ cà phê PectinHMP chỉ sử dụng phổ biến trong thực phẩm để chế biến các dạng mứt ở dạng mứtđông và mứt trái cây Pectin HMP có chỉ số DE cao hơn Để tăng tính năng sử dụngcủa pectin, thì pectin LMP là pectin được chuyển hóa từ Pectin HMP sang LMP,pectin LMP có chỉ số DE thấp, có thể điều chế để làm thuốc tiểu đường, thuốc chongười giảm cân Hơn nữa, LMP tạo gel bằng liên kết Ca2+ ( gel này tạo thành khikhông thêm đường và axit), nên có thể hấp thụ được các kim loại trong cơ thể conngười, dùng để làm màng bao bọc cho các loại thuốc tây, hay trộn trong thành phầnthuốc, để hòa tan một số chất có hại cho cơ thể con người

Mặc khác, giá thành của pectin rất cao do phải nhập từ nước ngoài Theo giá cả trên thị trường, 100gram pectin của hang USA là 2,5 triệu đồng Việt Nam, nếu mua 1kg thì chi phí lên đến 25 triệu đồng, con số rất lớn Để giảm giá thành của pectin và chủ động trong việc sản xuất việc nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu chiết tách và biến tính pectin từ quả bưởi” là một vấn đề đáng quan tâm

3 Nhiệm vụ.

3.1 Nghiên cứu chiết tách pectin trong vỏ quả bưởi

3.1.1 Nghiên cứu lựa chọn dung môi

3.1.2 Định lượng pectin thực trong mẫu pectin thô vỏ tươi và pectin thô vỏ khô 3.1.3 Nghiên cứu khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết tách pectin ( nhiệt độ, thời gian, nồng độ dung môi)

3.1.4 Đề xuất quy trình chiết tách pectin từ vỏ quả bưởi

3.2 Xác định mức độ este hóa (DE) của pectin chiết từ vỏ quả bưởi

3.3 Nghiên cứu biến tính pectin từ dạng HMP sang dạng LMP

4 Ý nghĩa thực tiễn và các vấn đề liên quan.

-Ý nghĩa trong công nghệ thực phẩm: Pectin có nhiều ứng dụng trong công nghệchế biến đồ hộp rau quả, bánh kẹo, mứt, mứt đông

-Ý nghĩa về mặt kinh tế: Với nguyên liệu là phế liệu cùi trắng của bưởi giá cả thumua rẻ dẫn đến chi phí về một sản phẩm thấp

-Ý nghĩa về mặt xã hội : khi chi phí cho một đơn vị sản phẩm thấp đồng nghĩavới giá thành sản phẩm không cao và như thế sẽ được nhiều người dân sử dụng khi đóchi phí về chi tiêu giảm dần dẫn đến chi phí về giáo dục cao Trình độ con người trong

xã hội ngày càng được nâng cao

-Ý nghĩa về mặt sức khỏe : Pectin có nhiều giá trị trong khẩu phần ăn hằngngày Có nhiều giá trị về phòng và chữa một số bệnh như: hạ cholesterol trong máu,kích thích bài tiết dịch vị, chống tăng cường đường huyết ở người mắc bệnh tiểuđường

Trong công nghệ sản xuất kẹo ( kẹo mềm pectin ):pectin có tác dụng làm đôngkhối kẹo khi cho vào khối kẹo ở dạng dung dịch 5% Hàm lượng pectin khoảng 1%

so với khối lượng sản phẩm

Trong công nghệ sản xuất mứt, mứt đông: có tác dụng nâng cao nồng độ của mứttrong công đoạn cô đặc.

Phần 2: NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI Chương 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT

1.1 Tổng quan về cây bưởi

1.1.1 Giới thiệu về cây bưởi

Bưởi là loại cây ăn quả thuộc họ quýt cam, có tên khoa học là Citrus maxima thuộc nhóm Citrus trong họ rutaceace Có nguồn gốc tại các nước nhiệt đới hay bán

nhiệt đới vùng Đông Nam Á và Nam Thái Bình Dương

Trên thế giới có các nhiều giống bưởi, ở Việt Nam có một số giống bưởi nhưbưởi da xanh (Bến Tre), bưởi lông cổ cò (Vĩnh Long, Bến Tre), bưởi đường (HươngSơn, Hà Tỉnh), bưởi Năm roi bưởi đường lá cam , bưởi Quế Đương …

Hình 1.1 Cây bưởi

1.1.2 Đặc điểm thực vật của cây bưởi

Bưởi là loại cây gỗ cao khoảng 5÷6 m, có thể trồng từ hạt hay là chiết nhánhtrồng Cành có gai dài, nhọn Lá hình trứng, dài 11÷12 cm, rộng 4.5÷5.5 cm, hai đầu

tù, nguyên, dai, cuống có dìa cánh to Hoa đều, mọc thành chùm 6÷10 bông Quả hìnhcầu to, vỏ dày, màu sắc tùy theo giống

1.1.3 Thành phần hóa học của bưởi

Ngày nay bưởi được xem như là một trong các loại thuốc rất tốt cho sức khoẻ,sau đây là một số công dụng của bưởi trong việc chữa bệnh và phòng bệnh

Thịt bưởi có chứa các thành phần glucoxit, bưởi cũng như cam, quất (quả tắc),chứa nhiều carotin, nhiều loại vitamin, canxi phốtpho Dịch quả chín có chứa nhiềuchất bổ dưỡng.

Bảng 1.1: Thành phần hóa học của bưởi

1.1.4 Các dạng bưởi và 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 cây bưởi

- Dạng nguyên trái: Dùng để ăn và chế biến các món khác

- Cùi bưởi', vị ngọt đắng, tính ẩm vỏ hạt có chứa nhiều pectin có tác dụng cầm

máu Trong cùi bưởi tươi chứa từ 1 - 2% pectin (khô), nhưng khi phơi cùi bưởikhô thì chỉ còn 0,5 -1% pectin (khô)

- Hạt bưởi: chứa 40-70% dầu béo, vị đắng, tính ấm.

- Vỏ quả: Vị đắng, cay, mùi thơm, tính bình.

- Trong quả bưởi tươi, cùi tươi chiếm 10 - 40% Hạt tươi chiếm 3 – 6 %, vỏ ngoài 10

% (có quả hạt lép hết chỉ còn vài hạt mẩy)

Bảng 2.1 Phần trăm pectìn trong các phê liệu của quả bưởi.

Vỏ ngoài của bưởi chứa nhiều tinh dầu Các hoạt chất (tinh dầu) trong vỏ bưởi

có tác dụng làm giảm mỡ trong máu, làm giảm gan nhiễm mỡ

Ø Làm đẹp tóc

Tinh dầu còn có tác dụng trong việc làm đẹp tóc, có thể dùng vỏ bưởi đun nướcgội đầu hoặc sau khi gội, bóp tinh dầu vỏ bưởi lên tóc sẽ giúp cho tóc trở nên bóng,chắc, mượt Cách làm này đặc biệt có hiệu quả đối với các bà mẹ sau khi sinh

Một số người còn dùng vỏ ngoài quả bưởi xoa trên da đầu để kích thích lỗ chânlông phòng trị bệnh hói hay rụng tóc.

Ø Chống lão hóa

Tinh dầu vỏ bưởi có thể nuôi dưỡng làn da và kích thích hình thành collagen,giúp thay thế mô da đã lão hoá bằng mô mới khoẻ mạnh hơn, giúp da có bề mặt sănchắc hơn nếu sử dụng lâu dài

Ø Trị viêm da và làm đẹp da

Đặc tính làm se của vỏ bưởi rất có ích trong việc chống cũng như ngăn ngừatình trạng mẩn đỏ, ngứa ngáy Do trong bưởi chứa hàm lượng cao vitamin A vàvitamin C nên bưởi có tính chống oxy hoá mạnh, giúp duy trì đủ độ ẩm trong da, bảo

vệ da khỏi bị khô, bệnh vẩy nến, mụn trứng cá và nếp nhăn

Ø Phòng chống ung thư

Bưởi rất giàu chất chống oxy hoá như vitamin C, góp phần làm giảm nguy cơstress có liên quan đến nhiều bệnh ung thư Hợp chất naringenin trong quả bưởi đượcchứng minh là có hiệu quả chống lại ung thư tuyến tiền liệt, vì nó giúp sửa chữa hưhỏng DNA trong các tế bào tuyến tiền liệt của con người

Một số nghiên cứu đã chứng minh trong quả bưởi có chứa limonoids, hoạt chấtnày giúp ngăn ngừa khối u bằng cách hoạt hóa một loại enzyme tác động lên gan thúcđẩy quá trình bài thải chất độc ra ngoài cơ thể Limonoids còn trợ giúp chống lại ungthư miệng, da, phổi, dạ dày Phần ruột bên trong bưởi có chứa glucarates, một loạiphytochemical đã được chứng minh hiệu quả chống lại bệnh ung thư vú

Ø Giảm cân

Bản thân bưởi không có chất béo, có chứa một số enzyme đốt cháy chất béocao Các nghiên cứu cho thấy chúng góp phần thay đổi nồng độ insulin, do đó ảnhhưởng đến tỉ lệ trao đổi chất cao

Ngoài ra, các công trình nghiên cứu đã chỉ ra rằng, ăn bưởi giúp tiết nước bọt

và dịch vị, vì thế có khả năng hỗ trợ hệ tiêu hoá Ăn bưởi hay uống nước ép từ bưởiđều đem lại hiệu quả cao trong việc ngăn chặn hay chống lại nhiều căn bệnh khác cóliên quan do việc dư thừa axit gây nên

Bưởi cung cấp một lượng lớn chất xơ, có tác dụng chống lại bệnh táo bón, và

được xem như một loại “thực phẩm chức năng” Bởi nó có thể ngăn ngừa bệnh lỵ,

bệnh tiêu chảy, bệnh viêm ruột non

Bưởi có thể điều trị bệnh cúm Ngoài ra bưởi còn dùng giải khát và có tác dụng

hạ sốt Trong bưởi có chứa “quinine”, rất hữu ích trong việc điều trị bệnh sốt rét và

chứng cảm lạnh Đặc biệt, có khả năng giảm căng thẳng và mệt mỏi

1.1.6. Thị trường sản phẩm từ bưởi

Bưởi là loại cây ăn quả mang lại thu nhập cao cho người nông dân, quả bưởi

có giá trị dinh dưỡng cao và có tác dụng tốt đối với sức khỏe con người Ngoài việc ăntươi, bưởi còn dùng trong công nghiệp chế biến các sản phẩm khác như: rượu bưởi,nước ép, chiết xuất tinh dầu, làm dược liệu

Tổng sản lượng xuất khẩu bưởi của các nước trên thế giới đã đạt 3,52 triệu tấnvào năm 2004 Trong đó, Mỹ là nước xuất khẩu bưởi tươi lớn nhất thế giới (chiếm40% sản lượng bưởi xuất khẩu trên thế giới), tiếp đến là Israel (Izham, 2007)

Ở nước ta, quả bưởi được tiêu thụ chủ yếu ở thị trường nội địa Người Việt Namdùng bưởi để ăn tươi là chính Ngoài ra, bưởi còn được dùng để chưng cúng, làm quàbiếu Bưởi Năm roi có mặt ở hầu hết các tỉnh thành trong cả nước nhưng tiêu thụ mạnh ở

Tp Hồ Chí Minh và Đông Nam bộ, một phần nhỏ ở các tỉnh miền Trung, Tây Nguyên vàcác tỉnh phía Bắc

Bưởi Năm roi cũng là giống được xuất khẩu với sản lượng lớn Theo ĐoànHữu Tiến (2008), Công ty Hoàng Gia xuất khẩu khoảng 80% sản lượng bưởi Năm roisang thị trường châu Âu, chủ lực là thị trường Nga và Hà Lan; thị trường châu Ákhoảng 20% sản lượng xuất khẩu (Hồng Kông, Trung Quốc)

Ngoài sử dụng bưởi để ăn tươi, chưng cúng còn làm nem chả, làm nhiều sảnphẩm khác như rượu, bánh kẹo …

Từ các số liệu trên có thể nhận thấy sản lượng bưởi tiêu thụ hàng năm là rất lớn.Trong quá trình tiêu thụ, chỉ 50% khối lượng tươi của quả là phần ăn được, 50% khốilượng phế thải còn lại (bao gồm vỏ quả, cùi bưởi, hạt,…) được thải ra môi trường.Thống kê của Mark và ctv (2007) cho thấy trong giai đoạn 2003-2004, cứ một triệutấn bưởi được sử dụng thì sau khi xử lý đã thải ra môi trường 500 nghìn tấn vỏ bưởiphế thải, đây là nguồn chưa được sử dụng có hiệu quả mà chỉ bán như thức ăn gia súc

có giá trị thấp Như vậy, với hàng triệu tấn bưởi được tiêu thụ hằng năm thì lượng phếthải bưởi được thải ra là cực lớn, đây là nguồn nguyên liệu dồi dào cho tách chiết thunhận pectin

1.2 Tổng quan về Pectin

1.2.1 Nguồn gốc của pectin

Pectin là polysaccharide có nhiều trong quả, củ, thân cây, cây có sợi như đay,gai Trong thực vật pectin tồn tại ở hai dạng: protopectin là dạng không tan, vốn cómặt chủ yếu ở thành tế bào, pectin được xem là một chất gắn kết giữa các tế bào vàpectin hòa tan tồn tại chủ yếu trong dịch tế bào Khi quả đang phát triển, protopectinphân bố ở thành tế bào; khi quả bắt đầu chín, protopectin chuyển dần sang dạng pectinhòa tan dưới tác dụng của acid hữu cơ và enzyme protopectinase có trong quả làm cho

vỏ quả mềm khi chín Trong quá trình bảo quản cũng nhận thấy sự giảm dần củalượng protopectin và tăng dần lượng pectin hòa tan trong dịch quả Quá trình này cũng

có thể xảy ra dưới tác dụng của acid và quá trình đun sôi Đối với các loài thực vật cósợi như đay gai thì pectin có tác dụng gắn kết các sợi lại với nhau Khi ngâm đay, gaitrong điều kiện yếm khí, các vi sinh vật tiết enzyme phân giải pectin và làm cho cácsợi rời ra (Lê Ngọc Tú, 2005)

Tế bào thực vật gồm ba loại polysaccharide quan trọng được coi như bức tườngvững chắc bảo vệ tế bào: Cellulose, hemicellulose và pectin Trong thực vật, pectinthường liên kết với cellulose ở vách tế bào dưới dạng phức hợp mà cho đến nay vẫnchưa được biết rõ

Đối với quả bưởi, pectin là chất nhớt bao quanh hạt, ở vỏ, trong cùi bưởi Pectin

là một chất có thể tan trong nước và có độ nhớt cao (Hoàng Kim Anh, 2006) Độ nhớtcủa pectin phụ thuộc vào kích thước của phân tử pectin, mức độ methyl hóa, pH,lượng đường và hàm lượng của một số ion

1.2.2 Cấu tạo của pectin

Pectin là một polysaccharide mạch thẳng, mạch pectin được hình thành từ các

gốc α-D-galacturonide liên kết với nhau bởi các liên kết α-1,4-glycoside (trong đó có

một phần các nhóm carboxyl bị oxi hóa) chính là cơ sở cấu tạo của chất pectin Cácliên kết trong mạch pectin bị phá hủy bởi enzyme pectinase và dưới tác dụng của acid.Ngoài ra, trong thành phần mạch chính của pectin còn có các gốc đường rhamnosenằm xen kẽ hay liền kề nhau Pectin chứa một lượng nhỏ D-galactan, araban (trongnhững đoạn mạch mở rộng) và một lượng ít hơn là fucose và xylose ở những đoạnmạch ngắn (thường chỉ gồm từ 1 – 3 gốc đường) Những đoạn mạch ngắn này khôngđược coi là thành phần mạch chính của pectin Gốc carboxyl của acid galacturonidetrong mạch pectin bị ester hóa (ở nhiều mức độ khác nhau) với methanol Còn các gốc–OH ở vị trí C2 và C3 có thể bị acetyl hóa với tỉ lệ thấp (Hoàng Kim Anh, 2006)

Hình 1.3 Công thức HM pectin

Hình 1.4 Công thức LM pectin

giãn mạch và làm tăng độ nhớt của dung dịch Nên khi làm giảm độ tích điện vàhydrate hóa sẽ làm cho các sợi pectin xích lại gần nhau và tương tác với nhau, tạo nênmột mạng lưới ba chiều rắn chứa pha lỏng bên trong (Nguyễn Văn khôi, 2006)

1.2.4 Phân loại và các chỉ số đặc trưng

1.2.4.1 Phân loại

a Theo % nhóm methoxyl có trong phân tử

HMP (High Methoxyl Pectin): Nhóm có chỉ số methoxyl cao (HMP): MI >7%, trong phân tử pectin có trên 50% các nhóm acid bị ester hóa (DE > 50%)

LMP (Low Methoxy/ Pectin): Nhóm có chi số methoxyl thấp: MI < 7%,khoảng từ 3 + 5%, trong phân tử pectin có dưới 50% các nhóm acid bị ester hóa(DE <50%)

b Theo khả năng hòa tan trong nước

- Pectin hòa tan (methoxyl polygalacturonic): Pectin hòa tan là polysacharide

cấu tạo bởi các gốc acid galacturonic trong đó một số gốc acid có chứa nhóm thếmethoxyl

- Pectin không hòa tan (protopectin): Là dạng kết hợp của pectin với araban

(polysaccharide ở thành tế bào)

1.2.4.2 Chỉ số đặc trưng

Hình 1.5 Cơ chế tạo gel bằng liên kết hidro

Pectin được đặc trưng bởi các chỉ số sau

- Chỉ số methoxyl (MI): biểu hiện methyl hóa, là phần trăm khối lượng nhóm

methoxyl (-OCH3) trên tổng khối lượng phân tử Sự methyl hóa hoàn toàn tương ứngvới chi số methoxyl bằng 16,3% còn các pectin tách ra từ thực vật thường có chi sốmethoxyl từ 10% đến 12%

- Chỉ số ester hóa (DE): thể hiện mức dộ ester hóa của pectin, là ti lệ phần

trăm về số lượng cùa các gốc acid galactoronic được ester hóa trên tồng số lượnggốc acid galacturonic có trong phân tử

1.2.5 Cơ chế tạo gel

Tùy loại pectin có mức độ methoxyl hoá khác nhau mà cơ chế tạo gel cũngkhác nhau

HMP : Tạo gel bằng liên kết hydro

Điều kiện tạo gel: [Đường] > 50%, pH = 3- 3.5; [Pectin] = 0,5 - 1%

+ Đường có khả năng hút ẩm, vì vậy nó làm giảm mức độ hydrat hóa của phân

tử pectin trong dung dịch

+ lon H+ được thêm vào hoặc đôi khi chính nhờ độ acid của quá trình chế biếntrung hòa bớt các gốc COO-, làm giảm độ tích điện của các phân tử Vì vậy các phân

tử có thể tiến lại gần nhau để tạo thành liên kết nội phân tử và tạo gel

+ Trong trường hợp này liên kết giữa các phân tử pectin với nhau chủ yếu nhờcác cầu hydro giữa các nhóm hydroxyl Kiểu liên kết này không bền do đó các gel tạothành sẽ mềm dẻo do tính di động của các phân tử trong khối gel, loại gel này khácbiệt với gel thạch hoặc gelatin

Cấu trúc của gel: phụ thuộc vào hàm lượng đường, hàm lượng acid, hàm lượng

pectin, loại pectin và nhiệt độ, 30 -50% đường thêm vào pectin là saccharose Do đócần duy trì pH acid để khi đun nấu sẽ gây ra quá trình nghịch đảo đường saccharose,ngăn cản sự kết tinh của đường saccharose Tuy nhiên cũng không nên dùng quánhiều acid vì pH quá thấp sẽ gây ra nghịch đảo một lượng lớn saccharose gây kết tinhglucose và hóa gel nhanh tạo nên các vón cục

+ Khi dùng lượng pectin vượt quá lượng thích hợp sẽ gây ra gel quá cứng do

đó khi dùng một nguyên liệu có chứa nhiều pectin cần tiến hành phân giải bớt chúngbằng cách đun lâu hơn

+ Khi sử dụng một lượng cố định bất cứ một loại pectin nào pH, nhiệt độ càng giảm và hàm lượng đường càng cao thì gel tạo thành càng nhanh

-LMP tạo gel liên kết bằng ion Ca 2+

Điều kiện tạo gel: khi có mặt Ca2+, ngay cả ở nồng độ < 0,1% miễn là chiều dài

phân tử pectin phải đạt mức độ nhất định Khi đó gel được tạo thành ngay cả khikhông thêm đường và acid

+ Khi chỉ số methoxyl của pectin thấp, cũng có nghĩa là tỷ lệ các nhóm – COOcao thì các liên kết giữa những phân tử pectin sẽ là liên kết ion qua các ion hóa trị hai,đặc biệt là Ca2+

-Cấu trúc của gel: phụ thuộc vào nồng độ Ca2+ và chỉ số methoxyl Gel pectin cóchỉ số methoxyl thấp thường có tính chất đàn hồi giống như gel agar - agar

1.2.6 Các yếu tố ảnh hưởng dến khả năng tạo gel

1 Pectin

Mạch phân tử của pectin là cơ cấu chính của hiện tượng tạo gel Vì thế, lượng

Hình 1.6 Cơ chế tạo gel bằng liên kết canxi

pectin có trong dịch đường phải đạt một hàm lượng tối thiểu nào đó mới tạo được sựkeo tụ Nồng độ pectin trong dung dịch càng lớn thì sự liên hợp giữa các phân tử xảy

ra càng nhanh, hệ keo đông tụ càng bền Thường lượng pectin sử dụng khoảng từ 0,5 1% Khi dùng cao quá lượng thích hợp sẽ thu được gel quá cứng, vì vậy đối với cácloại quả chứa dư pectin người ta cần tiến hành phân giải bớt chúng bằng cách đun lâuhơn

-Phụ thuộc chủ yếu vào tính chất của pectin Hai yếu tố quan trọng hàng đầu làchiều dài mạch phân tử pectin và mức độ methoxyl hóa trong phân tử của chúng

Bảng 1.2 Tác dụng của DE lên việc tạo gel

+ Chiều dài của phân tử quyết định độ cứng của gel: Nếu phân tử pectin quá ngắn thì nó sẽ không tạo gel mặc dù sử dụng với liều lượng cao còn nếu phân tử pectin quá dài thì gel tạo thành quá cứng

+ Mức độ methoxyl hóa quy định cơ chế tạo gel: Khả năng keo hóa của pectin

phụ thuộc tương đối vào mức độ hiện diện của các nhóm methoxyl Tùy thuộc vào chỉ

số methoxyl cao (>7%) hoặc thấp (3- 5%) ở phân tử pectin mà các kiểu kết hợp giữachúng sẽ khác nhau trong việc tạo gel

Nước là dung môi để pectin có thể trương nở và khuếch tán tạo nên dung dịchđồng thể Nước đóng vai trò quan trọng giúp pectin định hướng và sắp xếp lại mạchphân tử của chúng Thông thường khi độ ấm của dung dịch tạo keo tăng lên thì quátrình keo hoá diễn ra càng nhanh

Trong dung dịch nước, pectin ở trạng thái hòa tan do có sự tạo thành các liên kết

Điều kiện tạo gel

DE (%) pH Đường Ion hóa trị II Tốc độ tạo gel

hydro giữa các nhóm OH- của mạch phân tử pectin và H+ của phân tử nước.

Khi đường xuất hiện, đường đóng vai trò của chất hydrate hóa, ngậm mất phần nướcđang liên kết với pectin Khi đó pectin trở nên không hòa tan Cộng với tác động củaion H+ từ lượng acid sử dụng để tạo đông, H+ làm trung hòa điện tích của các gốcCOO- trên mạch phân tử pectin, tạo gốc COO- Vì thế sợi pectin không còn đẩy nhau

mà tiến lại gần nhau và tạo mạng

Lượng đường trong hỗn hợp pectin - đường - acid thường phải lớn hơn 50% thìmới có khả năng tạo gel Thông thường người ta tạo hỗn hợp có 65% đường để tiếnhành keo đông Nếu dùng cao hơn, sự kết tinh đường có thể xảy ra trên bề mặt hạtkeo, hoặc ngay trong hệ keo Để khắc phục có thể thay thế một phần đườngsaccharose bằng đường glucose nhằm tránh hiện tượng kết tinh đường

Pectin chỉ có thể tạo gel trong môi trường acid có pH <4 Trong môi trường có

H+, các phân tử pectin tích điện âm sẽ bị trung hòa và trở thành dạng trung hòa điện dễtạo đông tụ và có thể chuyển dạng muối pectat (không tạo đông) thành dạng pectin (cótạo đông)

Acid sử dụng để tạo đông cần có mức độ phân ly cao hơn acid pectin để acidnày có thể ngăn cản sự phân ly của acid pectin, và giữ cho chúng ở dạng trung hòađiện tích

Nồng độ ion H+ càng lớn thì khả năng tạo gel của dung dịch pectin sẽ càng cao Cầnduy trì độ pH thấp để khi đun nấu sẽ gây ra quá trình nghịch đảo đường saccharose(30 - 50 đường thêm vào pectin) để ngăn cản sự kết tinh của đường Cũng không nêndùng quá nhiều acid, vì pH quá thấp sẽ gây ra sự nghịch đảo một lượng lớn saccharose

từ đó kết tinh glucose và hoá gel nhanh tạo nên các vón cục Thường dùng độ pH từ 3.5

3 Mức độ tạo gel chỉ tăng đến một giới hạn nào đó của nồng độ acid rồi sẽngừng lại bởi vì ở ngưỡng nồng độ đó toàn bộ gốc COO- của phân tử pectin đã đượctrung hòa điện tích

- Nếu phải sử dụng pectin có khả năng đông tụ yếu thì nên tăng nồng độ acidlên Nhưng việc tăng nồng độ này lại dễ làm tăng lượng đường chuyển hóa và làmtăng tính háo nước của sản phẩm

Ø Ứng dụng của pectin trong công nghệ chế biến rau quả

- Pectin là chất tạo đông tốt nhất được sử dụng để tạo ra cấu trúc gel cho thựcphẩm, chủ yếu là những thực phẩm có nguồn gốc từ rau quả Nó có khả năng giữ mùi

tự nhiên trong kẹo đông hay các sản phẩm khác, không gây mùi vị lạ

- Tác dụng tạo đặc của pectin được sử dụng chủ yếu ở những loại thực phẩm

mà qui định không cho phép sử dụng những loại gum có giá thành rẻ hơn hay ở nhữngloại thực phẩm cần có một hình dáng thật tự nhiên

Hình 1.7: Các sản phẩm rau quả có sử dụng pectin.

HMP dùng trong mứt trái cây và mứt đông:

- Vai trò của pectin là nhằm tạo ra một cấu trúc cho mứt đông và mứt trái cây đểnhững sản phẩm này khi được vận chuyển vẫn không thay đổi cấu trúc, tạo ra mùi vịthơm ngon cho sản phẩm, và giảm tối đa sự phân rã Quá trình sản xuất mứt đông vàmứt trái cây phải đảm bảo tạo ra sự phân bố đồng đều của các phân tử trong pha liêntục ngay từ khi quá trình khuấy trộn ngừng lại Hàm lượng pectin sử dụng trong mứt

và mứt đông thường trong khoảng 0,2 ÷ 0,4%

- Pectin có khả năng tạo gel nhanh có giá trị đặc biệt trong sản xuất mứt vì yêucầu của sản phẩm phải tạo được gel, tạo đặc trước khi đóng hộp

- Quá trình tạo gel của pectin có thể được tạo ra trong một qui trình lạnh bằng 2cách:

+ Trộn syrup đường pectin có hàm lượng chất khô hoà tan từ 60 ÷ 65%, pHbằng 3,8 ÷ 4,2 với dịch acid trái cây để đạt được pH = 3

+ Trộn dung dịch pectin có pH = 2,9 và hàm lượng hoà tan là 25% với syrupđường để thu được hỗn hợp mới có hàm lượng chất khô 23%

LMP thường được ứng dụng trong mứt trái cây có hàm lượng chất khô tan <55% : Loại LMP được chọn dựa trên hàm lượng chất khô và pH trong sản phẩm.Trong những sản phẩm có hàm lượng chất khô rất thấp, ví dụ như mứt trái cây khôngđường cho người bị bệnh tiểu đường, LMP khó tạo đủ liên kết với nước, trong một sốtrường hợp người ta có thể sử dụng cả pectin và carragenan

Ø Ứng dụng của pectin trong công nghiệp bánh kẹo

- Pectin tăng tính hấp dẫn, tạo cấu trúc đàn hồi, tăng mùi vị trái cây tự nhiên vàtạo bề mặt bóng láng cho sản phẩm Pectin là chất tạo gel tốt, tan nhanh, ổn định Vìvậy, pectin được ứng dụng nhiều trong công nghiệp bánh kẹo như: mứt quả, kẹo dẻo,lớp mặt bánh kem, bánh ngọt nhân hoa quả