PECTIN TRONG TRÁI cây

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM KHOA KỸ THUẬT HOÁ HỌC BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM BÀI TẬP MÔN HOÁ HỌC THỰC PHẨM PECTIN TRONG TRÁI CÂY NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN: ÔNG NGỌC MAI QUỲNH 61303316 NGUYỄN THỊ THẢO KỲ 61301981 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : TS TÔN NỮ MINH NGUYỆT TP HỒ CHÍ MINH, 25/11/2014 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM KHOA KỸ THUẬT HOÁ HỌC BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM BÀI TẬP MÔN HOÁ HỌC THỰC PHẨM PECTIN TRONG TRÁI CÂY NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN: ÔNG NGỌC MAI QUỲNH 61303316 NGUYỄN THỊ THẢO KỲ 61301981 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : TS TÔN NỮ MINH NGUYỆT TP HỒ CHÍ MINH, 25/11/2014 MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt LỜI MỞ ĐẦU Ngày người có nhiều hiểu biết tác dụng tích cực mà trái rau mang lại cho sức khoẻ như: bổ xung chất xơ, cung cấp đường, loại vitamin,… Không ảnh hưởng mặt sức khoẻ tiêu dùng loại thực phẩm có nguyên liệu từ trái rau ngày phát triển với sản phẩm đa dạng bánh kẹo, nước trái cây, sinh tố, sản phẩm sấy khô Nhưng điều mà quan tâm nói đến sản phẩm đến từ trái cây, rau mà thành phần glucid cụ thể báo cáo sẻ bàn luận, tìm hiểu loại glucid điển hình pectin Pectin có nhiều chức bao gồm chức điển hình glucid có thêm nhiều ứng đặc trưng là: tác nhân tạo gel tác nhân ổn định ngành công nghiệp thực phẩm, dược phẩm mỹ phẩm Để hiểu rõ pectin tìm hiểu phần trình bầy GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt KHÁI NIỆM 1.1 Pectin gi? Pectins họ phức tạp, giàu acid polysaccharides từ thành tế bào thực vật Các thành phần pectin bao gồm homogalacturonan hamnogalacturonan Homogalacturonan polymer tuyến acid -1,4 d-galacturonic, phần methylesterified carboxyl C-6, O-acetylated vị trí O-2 O-3 Mạch homogalacturonan xen kẽ với - 1,2-liên kết đơn vị l-rhamnosyl chúng mang chuỗi đường trung hoà vị trí C4, chủ yếu bao gồm arabinose galactoza tạo thành vùng rhamnogalacturonan 1.2.Công thức cấu tạo Hình 1: Cấu tạo pectin PHÂN BỐ Pectin có nhiều loại trái đặt biệt tập trung lớp vỏ như: cà chua, ca cao, cam quýt, củ cải đường, đậu nành, chanh dây, trái xoài,…trong thân hoa cải xanh, củ cà rốt chứa nhiều pectin Ví dụ: hàm lượng pectin trái cà chua sau 35 ngày nở hoa 36% Trong trình phát triển già chín trái hàm lượng pectin biến đổi đạt tỉ lệ cao giai đoạn ngắt sau giảm dần este hoá, bị suy biến enzyme phân giải,… Với loại trái khác hàm lượng pectin khác Bảng 1: Thành phần loại glucid trái [1],[2],[3] Tên rau Cà rốt Cà chua Bắp cải Cam Tinh bột Saccarose 3,7 < 0,1 0,2 0,1 3,6 Đường Glucose 2,9 1,5 2,6 1,3 Fructose 1,0 1,6 1,5 Pectin Xenlulose 0,4 0,1 0,3 0,7 1,0 0.9 1,2 0,3 TÍNH CHẤT CỦA PECTIN Pectin bị este hoá trình phát triển trái cây, mức độ este hoá pectin trình phát triển trái cao giảm dần trái tiến đến giai đoạn chín GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt Điển hình trái cà chua người ta xác định mức độ este hoá pectin phương pháp chuẩn độ Mức độ este hoá đo phương pháp khử, AIS ( acetone insoluble solid ) (200 mg) ủ qua đêm 20 ml 10 mg ml -1 NaBH4 hoà tan hổn hợp tỉ lệ 1:1 ethanol 0.5% NaOH Sau mẫu sấy khô trung hoà lần với axetic acid methanol tỉ lệ tương ứng 1:9 sau tiếp tục trung hoà lần với methanol Mẫu sấy khô hoà tan 67% H 2SO4 xác định lượng pectin không bi este hoá Bằng phương pháp người ta xác định tỉ lệ pectin bị oxi hoá thời điểm sau: 15 ngày nở hoa khoảng 73% Khi tiếp cận ngắt, mức độ este hoá pectin giảm đạt tới ngắt khoảng 65% Hơn người ta xác định pectin tạo thành sau bị este hoá trình vận chuyển thể golgi thành tế bào pectin vào thành tế bào trạng thái 100% bị este hoá sau trải qua tiến de-esterification thông qua tác động hoạt hoá Muro pectinesterase Hình 1: Cà chua bước vào gia đoạn ngắt Pectin bị thuỷ phân ảnh hưởng điều kiện nhiệt độ, PH thời gian khác Vì nghành công nghiệp sản xuất pectin người ta tối ưu hoá sản lượng pectin cách trích xuất nhiều pectin axit uronic cách sử dụng axit nitric, PH thấp nhiệt độ cao nhiệt độ thấp PH cao Có khả chống oxi hoá TÁC DỤNG 4.1 Trong trái Thành tế bào sơ cấp trái bao gồm cellulose, hemicellulose, pectin nước, bên cạnh lượng nhỏ cấu trúc glycoprotein, phenolic Este, khoáng chất, enzyme Trong trình chín lưu trữ, vách tế bào xảy thay đổi cấu trúc polysaccharides, chủ yếu pectin hemicellulosic cellulose bị biến đổi phần nhỏ Vì pectin có vai trò quan trọng trái đăt biệt thành tế bào Pectin liên chặc chẽ với thành tế bào tạo độ vững thành tế bào Khi trái bước vào giai đoạn chín lượng pectin vỏ trái giảm bị suy biến gây trình mềm cho thành tế bào Do người ta tiến hành nghiên cứu để xác định thành tỉ lệ pectin loại khác cellulose, hemicellulose để tìm phương pháp hạn chế phân giải pectin trái bước vào giai đoạn chín từ có ý nghĩa quan trọng việc gia tăng hạn sử dụng trái GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt Dưới nghiên cứu điển hình trái cà chua (AC++ loại cà chua hoang dã chưa biến đổi gen, G4 antisense loại cà chua biến đổi gen) giai đoạn khác Các thành phần (mg/g) pectin, hemicellulose cellulose phân bố phong phú 15 ngày nở hoa, 35 ngày nở hoa ngắt giai đoạn phát triển nhìn thấy hình 4.1 Đối với loại hoang dã (AC++) trái 15 ngày nở hoa hemicellulose phân bố phong phú đại diện cho thành phần lớn tế bào, chiếm khoảng 45% tế bào bị thu hồi khối lượng Điều so với 21% pectin 33% cellulose phong phú Cellulose trở thành thành phần phong phú chiếm ưu 35 ngày nở hoa; giai đoạn cellulose chiếm 41%, pectin 36% hemicellulose 22% tế bào Tại giai đoạn ngắt, pectin chiếm cho tỷ lệ cao 55% với cellulose hemicellulose chiếm chiếm 30 13% tương ứng Dữ liệu thành phần trái antisense G4 cho thấy mô hình tương tự phần hemicellulose, với giá trị cao lúc 15 ngày nở hoa tỷ lệ hemicellulose giảm trái tiếp cận giai đoạn ngắt Pectin hiển thị tỉ lệ tương tự cho trái AC++, bắt đầu lúc 15 ngày nở hoa tỉ lệ thấp ngày tăng theo thời gian Tuy nhiên, antisense G4 mức độ pectin giảm đáng kể so với AC++ 35 ngày nở hoa giai đoạn ngắt Ngược lại, tỷ lệ phần trăm cellulose tăng so với loại hoang dã Sự thay đổi tỷ lệ bật kết hợp với pectin giai đoạn ngắt, AC++ polymer pectin chủ đạo, nhiên G4, pectin cellulose Hình 1: Thành phần thành tế bào trái AC++ G4 antisense thời điểm: 15 ngày, 35 ngày sau nở hoa thời điểm ngắt [2] GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt Sự suy giảm pectin trái chuyển sang giai đoạn ngắt phần nguyên nhân este hoá Các kết thí nghiệm xác định mức độ este hoá lại cho kết không mong muốn loại cà chua biến đổi gen có mức độ este hoá nhanh loại cà chua hoang dã, nhiên thí nghiệm đóng góp nhiều ý nghĩa quan trọng việc gia tăng độ cứng cho trái việc tăng tỉ lệ pectin vỏ trái 4.2 Pectin rau ứng dụng nghành công nghiệp thực phẩm Mặc dù lợi ích pectin hemicellulose cellulose mang lại sức khỏe nhiều chiếm phần quan trọng (ví dụ, phòng ngừa bệnh mãn tính, tăng cảm giác no giảm lượng thức ăn,….) có số người tiêu dùng đạt mức tiêu thụ hàng ngày đề nghị phù hợp loại trái rau Do đó, ngành công nghiệp thực phẩm thử thách để thúc đẩy việc tiêu thụ nguồn thực phẩm có lợi cho sức khỏe, ví dụ, thông qua việc cung cấp sản phẩm hấp dẫn từ nguồn nguyên liệu nhiều loại trái rau, súp nước sinh tố Nhận thức tính bền vững loại glucid trình sản xuất (phụ gia, dòng thải) mối quan tâm ngành công nghiệp thực phẩm Tuy nhiên, mong muốn chức cấu trúc, cụ thể kết cấu đặc tính lưu biến trường hợp sản phẩm thực phẩm nói trên, phải đáp ứng Để đáp ứng hai yêu cầu, tiềm nội sinh nguồn tài nguyên thiên nhiên nên sử dụng cách tối ưu trình chế biến Do đó, kiến thức sâu sắc thành phần cấu trúc loại trái rau, bao gồm pectin hemicelluloses, vô cần thiết trường hợp Vì người ta tiến hành nghiên cứu khả hoà tan, độ bền pectin hemicellulose cellulose dung môi khác nhau: water-soluble fraction (WSF), helator-soluble fraction (CSF), sodium carbonate-soluble fraction (NSF), hemicellulosic fraction (HF), Alcohol-insolubleresidues (AIR) mức độ pectin methoxylation(DM) Bảng số liệu thể thông số CSF, NSF,HF, DM , AIR, DM pectin loại rau điển hình: cà chua, cải xanh, cà rốt Bảng 1: Hàm lượng acid GaLA dung môi CSF, NSF,HF, DM , AIR, DM [1] GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt Bảng 2: Mức độ methoxylation AIR, WSF CSF [1] Toàn liệu cho thấy số thông tin thuộc tính cấu trúc pectin quan thực vật khác Nó suy phân tử pectic hoa cải xanh giàu liên kết pectin-ester (NSF), có chứa nhiều liên kết yếu pectic chất (WSF) lại tương đối liên kết pectin-ion (CSF) Tuy nhiên quan khác cải xanh, cho thấy thành phần pectin khác nhau, với chủ yếu liên pectin-methoxylated, để bổ sung với số lượng tương đương pectin bị liên kết tương tác ion hay liên kết cộng hóa trị ester với vách tế bào Còn phân tử pectic củ cà rốt tăng lên liên kết yếu chất pectin-methoxylated, thêm vào liên kết pectinion liên kết ester Dựa vào kết cà chua, tương đối giàu liên kết pectin-este, liên kết yếu pectic với high-methoxylated, ion canxi low-methoxylated Hơn nữa,có thể lưu ý mức độ methoxylation pectins cà chua tương đối phổ biến Có thể coi tác động có ảnh hưởng thuộc tính kết cấu lưu biến sản phẩm thực phẩm có nguồn gốc từ pectin Để xác định kết nghiên cứu thu loại rau, ta tiếp tục nghiên cứu bổ sung ảnh hưởng điều kiện chuyển đổi hóa học pectin polysaccharides hemicellulosic lên trình chế biến thực phẩm, khám phá mối liên hệ thuộc tính cấu trúc polysaccharides thành tế bào chức đặc điểm (kết cấu, lưu biến) bị ảnh hưởng điều kiện chế biến thực phẩm khác Chiến lược cho phép tương lai bổ sung đặc tính chức loại thực phẩm từ thực vật cách áp dụng tốt định hướng kỹ thuật trình trồng trọt chế biến sản phẩm từ rau PHƯƠNG PHÁP KHÁI THÁC PECTIN TRONG CÔNG NGHIỆP 5.1 Khái quát Pectin sử dụng rộng rãi tác nhân tạo gel tác nhân ổn định ngành công nghiệp thực phẩm, dược phẩm mỹ phẩm Ngoài ra, pectin có nhiều tác động tích cực đến sức khỏe người, huyết giảm cholesterol, huyết giảm glucose, giảm tỷ lệ ung thư, tăng khả miễn dịch, hiệu ứng khác Do đó, nhu cầu khai thác pectin nhằm đáp ứng phát triển đa dạng hóa sản phẩm ngày tăng Việc nghiên cứu pectin từ nguồn nguyên liệu tạo nên cở sở quan trọng phục vụ cho trình khai thác ứng dụng Quá trình chiết bước quan trọng việc khai thác pectin, việc lựa chọn điều kiện chiết lại phụ thuộc vào nguyên liệu sản phẩm mong muốn Bên cạnh đó, quy trình sử dụng phải có khả bảo vệ toàn vẹn cấu trúc phân tử Trong công nghiệp, pectin thường lấy từ vỏ cam quýt bã sản phẩm từ sản xuất nước trái cây, bột củ cải đường, bã hướng dương, vỏ ambarella, vỏ hạt ca cao, vỏ chuối, vỏ chanh dây vỏ xoài Hiện tại, vỏ cacao xem nguồn pectin tiềm Bởi công nghiệp sản xuất cacao có hạt ca cao sử dụng cho mục đích thương mại, vỏ ca cao thải bỏ môi trường bên ngoài, gây ô nhiễm môi trường, tác động xấu đến đời 10 GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt sống người Hơn nữa, cacao có giá trị kinh tế cao, nhu cầu sản xuất hạt cacao ngày tăng lượng phế phẩm thải môi trường ngày nhiều dẫn đến vấn đề ô nhiễm môi trường ngày nặng, vấn đề cấp thiết Một giải pháp đề sử dụng để sản xuất pectin Theo điều tra, vỏ cacao chứa nhiều pectin sản lượng nói chung thấp Vì thế, cần tối ưu hóa trình khai thác để cải thiện suất chất lượng pectin Hiện người người ta áp dụng thiết kế thống kê phương pháp tiếp cận phương pháp phản ứng bề mặt để tối ưu hóa việc khai thác acid nitric trung gian pectin từ vỏ cacao để cải thiện suất hàm lượng acid uronic „auk hi Pectin thu điều kiện tối ưu hóa đặc trưng hóa Ngoài phương pháp khai thác sử dụng thông thường chủ yếu bao gồm nấu trực tiếp nung lò vi sóng Tuy nhiên, sử dụng phương pháp làm phân hủy pectins chiết xuất Nấu trực tiếp phương pháp phổ biến sử dụng để tách pectin, cách người ta nấu đến khoảng hai để có pectin với suất tốt Do trình tốn thời gian Vì vậy, thiết lập phương pháp cần thiết để thu pectin thời gian ngắn với chất lượng tốt Phương pháp sử dụng lò vi sóng nhận quan tâm, nghiên cứu, với trình ta mười lăm phút để trích xuất số lượng đạt yêu cầu pectin, thường thu suất pectin có hiệu cung cấp sản phẩm chất lượng tốt Chiết xuất pectin thô từ phần trắng vỏ cam cách nung lò vi sóng áp suất cho thấy khối lượng mol, kích thước độ dẻo tăng lên so sánh với pectin tách kỹ thuật hệ thống nung thông thường Tuy nhiên chi phí kỹ thuật cao Vì vậy, vấn đề nghiên cứu hướng đến phát triển hệ thống nung với quy trình dựa tính chất vật lý điện hóa axit dung dịch Đó lý xuất hiên phương pháp hệ thống nung cảm ứng điện từ 5.2 Phương pháp bề mặt phản ứng 5.2.1 Nguyên liệu Theo nghiên cứu gần đây, người ta nhận thấy thành phần pectin phụ thuộc vào nguồn thực vật điều kiện sử dụng tách tinh khiết pectin Với nguyên liệu vỏ cacao khô khai thác acid nitric thích hợp cho việc khai thác pectin Trong phương pháp này, vỏ cacao sau làm sach xay nhuyễn sàng qua để tạo thành bột Chúng trộn với dung dich acid nitric, qua xử lý để kết tủa hết polysaccharide, sau chúng cho vào máy ly tâm để loại bỏ nước, người ta làm chúng ethanol ba lần sấy khô 5.2.2 Thiết kế thí nghiệm Các biến sử dụng thiết kế pH dung dịch axít nitric (pH), nhiệt độ (T) thời gian (t), kiểm tra biến cách sử dụng thiết kế nhân tố phần 33−1 (bảng 5.1) Việc lặp lại thí nghiệm lần thực điểm trung tâm (c) để ước tính độ tinh khiết, phương pháp xử lí thay đổi ngẫu nhiên để phát lỗi hệ thống có Kết sau đánh giá sản lượng pectin (% trọng lượng CPHF) hàm lượng acid uronic (%) pectin trích xuất Sau đó, từ kết thiết kế nhân tố phần, thiết kế trung tâm hỗn hợp (CCD) xây dựng cách sử dụng biến tương tự thiết kế nhân tố phần, không bao gồm biến thiếu Mô hình phát triển để thống kê suất hàm lượng acid uronic, xác định cách sử dụng phân tích phương 11 GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt sai (ANOVA) Hiệu đạt hai yếu tố đánh giá phương pháp bề mặt đáp ứng (RSM) điều kiện tối ưu lựa chọn để có pectin tối ưu hoá (OP) Bảng 1: kết thiết kế nhân tố phần 33-1 [3] Qua thí nghiệm lặp lặp lại kết trình bày bảng 5.1 , người ta kết luận sản lượng pectin dao động từ 3,3% đến 11,2% CPHF Năng suất cao thu điều kiện khai thác CPHF pH 3,0 / 90 phút / 100 C Các acid uronic dao động từ 50,6% đến 82,5% pectin Tỷ lệ phần trăm acid uronic thu vỏ cacao pH 1.0 / 60 phút/100 C Bảng 5.2 cho thấy hàm tuyến tính hiệu ứng bậc hai pH hiệu tuyến tính nhiệt độ có ảnh hưởng nhiều sản lượng pectin acid uronic Ta thấy hàm lượng uronic tăng pH giảm nhiệt độ tăng Đáng ý ảnh hưởng pH ngược cho hai trường hợp: pH cao cải thiện suất pectin làm giảm hàm lượng acid uronic ngược lại Thời gian không ảnh hưởng đến sản lượng hàm lượng axit uronic Bởi thời gian cố định 30 phút cho thí nghiệm Bảng 2: Ước lượng tác đông thiết kế 33-1, suất hàm lượng acid uronic.[3] a α Giá trị in đậm nghiêng có ý nghĩa = 0.05 biến độc lập suất hàm lượng uronic acid bình phương giá trị sai số Sau có kết thí nghiệm đầu tiên, người ta áp dụng RSM sử dụng CCD với hai biến độc lập (pH nhiệt độ) để kiểm tra hiệu kết hợp pH nhiệt độ vào sản xuất pectin từ vỏ cacao Sử dụng liệu thu từ mười ba thí nghiệm (bảng 5.3) phép phân tích thống kê, người ta thấy sản lượng khai thác pectin từ vỏ cacao không liên 12 GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt quan đến hàm lượng acid uronic Năng suất dao động khoảng 6,8 9,2% CPHF (Bảng 5.3) So với nguồn peptin phi thương mại khác, sản lượng tương tự hoa hướng dương, vỏ cacao bột củ cải đường, thấp từ vỏ xoài, vỏ ambarella, vỏ chanh dây vỏ đậu nành Bảng 3: Thí nghiệm CCD kết thu [3] a thời gian khai thác cố định 30 phút Bảng 5.4 trình bày hệ hồi quy thông số từ phân tích thống kê dựa liệu acid uronic từ Bảng 5.3 Sản lượng khai thác pectin từ vỏ cacao không liên quan đến hàm lượng acid uronic Bảng 4: Hệ số ước tính CCD thống kê phân tích suất pectin hàm lượng uronic acid.[3] a α Giá trị in đậm nghiêng có ý nghĩa = 0,05 với biến độc lập suất pectin bình phương giá trị sai số biến độc lập uronic acid sử dụng sai sót tinh khiết Bảng 5.5 cho thấy kết ANOVA hai mô hình Quan sát thấy hồi quy quan trọng cho sản lượng pectin không cho acid uronic Điều cho thấy suất, hệ số thống kê giải thích mô hình sử dụng cho dự đoán Tuy nhiên, acid uronic, hệ số thống kê giải thích mô hình không sử dụng cho dự đoán Điều xảy lỗi liên quan đến phù hợp mô hình 13 GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt Bảng 5: ANOVA suất pectin hàm lượng uronic acid [3] a SS: tổng bình phương b df: mức độ of tự c MS: có nghĩa bình phương d F: phân phối F e p: giá trị p f giá trị đậm nghiêng có ý nghĩa α = 0,05 Về sản lượng pectin, hình 5.1a suất cao 10,5% mức Nếu xét đến độ ẩm (8,5%), giá trị suất cao đạt 11,5%, Các mặt hình 5.1a cho thấy gia tăng đáng kể suất pectin với nhiệt độ ngày tăng, độc lập pH Dựa liệu, điều kiện để tối đa hóa sản lượng pectin acid nitric pH 3,5/100 C/30 phút để đạt 10,5% sản lượng gia tăng đáng kể suất pectin với nhiệt độ ngày tăng, độc lập pH Về kết axit uronic, hình 5.1b giá trị 70% đạt điều kiện thiết kế hình 5.1b cho thấy hàm lượng acid uronic tăng đáng kể pH giảm nhiệt độ tăng lên, pH tăng lên nhiệt độ giảm Tuy nhiên, sau phân tích ANOVA (Bảng 5.5) hồi quy đặc biệt quan trọng cho mô hình sản lượng pectin, không cho mô hình hàm lượng axit uronic, cho thấy chất lượng thấp mô hình để dự đoán hàm lượng acid uronic Một điều kiện để tối đa hóa hàm lượng acid uronic (~80%) việc sử dụng axit nitric khoảng pH 1,5/100 C/30 phút 14 GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt Hình 1: đồ thị thể suất pectin hàm lượng uronic acid [3] 5.2.3 Nhận xét kết Các điều kiện sản xuất tối đa hóa hàm lượng acid uronic có khả làm giảm sản lượng khai thác từ 10,5% xuống khoảng 9,5% Mặt khác, điều kiện khai thác tối ưu cho suất làm giảm hàm lượng acid uronic khoảng 50%, thấp giá trị tối thiểu cho pectin thương mại Trong trường hợp này, thích hợp để đạt chất lượng (hàm lượng acid uronic cao) chí chi phí OP (tối ưu hóa pectin) Sản lượng OP từ vỏ cacao vượt trội vỏ chanh dây (7,5%) thấp so với acid chiết xuất pectin từ vỏ cóc (>10%) vỏ xoài (>10%) OP có 5,8% độ ẩm (bảng 5.6 ) gồm 69,9% cacbohydrat, 3,6% protein 3,9% hợp chất phenolic Hàm lượng Protein mức tương tự pectin vỏ trái chanh dây họ cam quýt, độ ẩm carbohydrate thấp so với pectin họ citrus Như ta thấy sản lượng pectins từ CPHF cải thiện nhiệt độ cao, hàm lượng UA có xu hướng tăng pH thấp nhiệt độ cao hơn, chọn điều kiện mà cải thiện hai sản lượng Bảng 5.6 trình bày thành phần hóa học OP OP từ vỏ cacao trình bày độ khác methyl este hóa (DE) 56.6% acetylation (DA) 17,1%, mô tả tính chất highmethoxyl (HM) pectin, high acetylated DE so sánh với pectin vỏ xoài Tuy nhiên, DA OP thấp củ cải đường, cao so với báo cáo cho pectin từ sản phẩm khác Bảng 6: Các thành phần pectin thu điều kiện tối ưu hóa (OP) từ bột vỏ cacao bột (CPHF) [3] 15 GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt a Xác định thiết bị đo màu, mean of triplicate±SD b Xác định GLC, mean of triplicate±SD c Độ ester hóa, xác định FT-IR mean of triplicate±SD d Độ acetyl hóa, xác định thiết bị đo màu, mean of triplicate±SD e Thể độ khô bản, ngoại trừ độ ẩm Kết luận Bên cạnh đó, loại pectin từ vỏ cacao thu cách sử dụng điều kiện khác cô lập lọc Sau bước kiếm tra thành phần chất lượng sản 5.2.4 phẩm thu được, kết tốt sản phẩm khai thác độ pH 3,5/100 C, thời gian Khi độ pH 1,5, sản lượng giảm pectin có chứa hàm lượng cao acid uronic Qua nghiên cứu ta có điều kiện lựa chọn cho trình khai thác pectin từ vỏ cacao (pH 1.5/100 C/30 phút) cung cấp cho thí nghiệm suất 9,0% với 66.0% uronic acid 5.3 Phương pháp nung cảm ứng điện từ Như giới thiệu ta phương pháp nữa, phương pháp nung cảm ứng điện từ Trong nghiên cứu này, sản lượng khai thác, thành phần đặc điểm hóa lý pectin chiết xuất điện cảm ứng nghiên cứu so sánh với thu phương pháp hệ thống nung thông thường (nấu trực tiếp) Cảm ứng điện từ (EMI) hệ thống nung thông thường (CV) sử dụng để trích xuất pectin từ albedos citrange theo điều kiện khai thác (pH 1.2, nhiệt độ 80°C thời gian 90 phút) Quá trình nung cảm ứng điện từ điều tra lần khai thác khác (10, 20, 30, 40, 50, 60 90 phút) lượng khác Năng suất pectin cao thu với trình tìm thấy 29% albedos khô, mà gần với tìm thấy cách sử dụng hệ thống sưởi thông thường (24% ) Tuy nhiên, giảm đáng kể thời gian khai thác nhận thấy Người ta tìm thấy 30 16 GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt phút khai thác cảm ứng điện từ mang lại số lượng pectin (24% ) thu trình hệ thống sưởi thông thường 90 phút Ngoài ra, nung cảm ứng điện từ công suất cao 2.09 cho nửa số lượng pectin chiết xuất trình nung thông thường 90 phút Hơn nữa, hai chiết xuất pectin cho thấy thành phần gần tương tự thuộc tính hóa lý, thể hàm lượng axit galacturonic (29,10-29,40) % mức độ este hóa (61.00-62.50) % Do đó, nung cảm ứng điện từ đề nghị phương pháp đầy hứa hẹn để tách pectin từ citrange albedos thời gian ngắn, với sản lượng đáng ý giữ thành phần thuộc tính hóa lý pectin không thay đổi 5.3.1 Nguyên liệu Trái citrange - kết lai giống Citrus sinensis (cam) Poncirus trifoliata (cam ba lá) có nghĩa cam với cam ba lá, sử dụng làm nguyên liệu cho khai thác pectin phương pháp Những cam thu thập sau lựa chọn cẩn thận Với trái nặng khoảng 80-120g, người ta thu phần albedos – phần trắng bên vỏ cam Albedos sấy khô lò 50°C trọng lượng chúng không thay đổi Khi khô chúng lại cho vào máy, xay thành bột chia thành mẫu nhỏ hơn, kích thước mẫu giống Albedos đóng gói túi polyethylene lưu trữ nhiệt độ phòng 5.3.2 Thiết kế thí nghiệm Việc tiền xử lí nguyên liệu quan trọng để loại bỏ phân tử carbohydrate, sắc tố, hợp chất hữu enzyme bất hoạt pectic Trong bước đầu tiên, albedos rửa nước nấu 90°C 10 phút với tỷ lệ rắn/lỏng 1:25 Hỗn hợp sau lọc lớp vải thưa Nguyên liệu sấy khô lò nung đối lưu máy 50°C Trong bước thứ hai, phần khô xử lí sau với 85% ethanol 70° C bồn nước 20 phút cách sử dụng tỷ lệ rắn/lỏng 1:5 Cuối cùng, hỗn hợp lọc albedos sấy khô 50°C lò nung thông thường 16h tạo chất rắn không tan rượu (AIS) Khai thác pectin từ citrange albedos lựa chọn sở nghiên cứu thủy phân axit phương pháp sử dụng cho khai thác pectin Pectin chiết xuất với hai chế độ khác hệ thống: nung thông thường (CV) bồn nước hệ thống nung cảm ứng điện từ (EMI) Trong lần khai thác, 10g AIS cho vào nước cất với tỷ lệ rắn/lỏng 1:50 Các dung dịch nước điều chỉnh để đạt pH 1.2 với dung dịch 1M H2SO4 Hỗn hợp sau đun nóng đến 80 ± C trình khai thác khuấy liên tục 90 phút Với hệ thống nung CV, khai thác thực khuôn hình nón đặt bồn nước khuấy liên tục Trong hệ thống nung EMI, khai thác thực thùng chứa magnetizable tráng men đặt cảm ứng Bộ máy có mức; cấp độ tương ứng với cấp độ xác định cung cấp cho nhiệt độ Ví dụ, cấp sử dụng để đạt nhiệt độ 80°C Thời gian khai thác khác 10, 20, 30, 40, 50, 60 90 phút Để đánh giá ảnh hưởng việc khai thác hệ thống nung EMI đến suất pectin mức độ este hóa, khai thác thực cách sử dụng mức lượng khác (4, 5, 6, 7, 9) Thời gian cần thiết để đạt nhiệt độ 80° C tương ứng với cấp độ lượng đưa bảng 5.7 Cần lưu ý sau thời gian nhiệt độ vượt 80° C đạt nhiều 120° C ví dụ cho cấp 17 GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt Bảng 71: Sự tương quan mức độ nung cảm ứng thời gian đạt đến nhiệt độ 80°C dung dịch hòa tan nước [4] Level Time (min) 10.3 6 6.49 5.43 4.15 3.5 2.09 Nhận xét kết Sau thu pectin ta tính suất thu trinh khai thác pectin từ vỏ cacao suất pectin xác định tỷ lệ lượng pectin khô chiết xuất với lượng ban đầu CPHF (%, w/w) ta có công thức tính suất pectin sau: 5.3.3 Đặc tính pectin phần xem xét dựa vào độ ẩm, hàm lượng tro độ ester hóa Độ ẩm tính khối lượng sau sấy khô 105° C trọng lượng số Hàm lượng tro xác định 1g mẫu đốt lò 600°C 4h Tro sau làm mát nước lưu trữ bình làm khô đặt đến trọng lượng mong muốn Mức độ ester hóa (DE) pectin mẫu xác định điện phương pháp chuẩn độ Mẫu khô (200 mg) chuyển vào cho khuôn 250 mL, làm ướt với ethanol hòa tan 20 mL nước carbon dioxide tự Sau đó, mẫu lại khuấy liên tục tan hoàn toàn Các giải pháp kết chuẩn độ với 0,5M NaOH với ba giọt phenolphthalein kết ghi lại chuẩn độ ban đầu (IT) Sau đó, thêm vào 10mL 0.5M NaOH; lắc mạnh khuấy liên tục 2h để xà phòng hóa nhóm ester polymer Sau lại thêm vào 10mL 0.5M HCl mẫu lắc màu hồng biến Phenolphthalein (ba giọt) thêm vào dung dịch chuẩn độ với 0.5M NaOH để màu hồng nhạt sau lắc mạnh (điểm cuối) Khối lượng chuẩn độ ghi chuẩn độ xà phòng hóa tên chuẩn độ cuối (FT) Trong phương pháp tối ưu hóa khai thác acid nitric, độ ẩm OP xác định tương tự lò sấy 106°C 24 h Độ este hoá (DE) xác định biến đổi Fourier hồng ngoại (FT-IR) DE tính toán cách sử dụng công thức sau đây: Ngoài đặc tính pectin đánh giá qua acetyl hóa (DA) xác định sau định lượng acetyl phương pháp so màu Hestrin (1949) sử dụng erythritol tetraacetate làm tiêu chuẩn Pectin thu có độ dẻo xác định cách sử dụng dung dịch Pectin nồng độ 0,25, 0.5,0,75, 1, 1.5 g/L (được chuẩn bị cách sử dụng 1% natrihexametaphosphate dung dịch đệm (pH = 7) ) Hỗn hợp sau để yên nhiệt độ môi trường 12h Các giá trị độ dẻo dung dịch pectin nồng độ khác xác định 20° C theo phương trình phức tạp Giá trị sản lượng pectin chiết xuất hệ thống nung CV EMI, lúc điều kiện khai thác (pH, nhiệt độ thời gian) tìm thấy tương đương tương 18 GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt ứng với 24 29% AIS Vì vậy, cách sử dụng phương pháp nung cảm ứng điện từ, 5% pectin trích xuất so sánh với việc sử dụng hệ thống nung thông thường Sau khai thác hai hệ thống nung, số thay đổi hình thái nguyên liệu quan sát Hình 5.2 cho thấy hình thái mô albedos sau khai thác pectin phương pháp nung CV EMI, trước sau lọc Như minh hoạ hình 5.2-a, hỗn hợp dung môialbedos thu sau khai thác hệ thống nung CV thể huyền phù Tuy nhiên, hỗn hợp thu sau EMI hỗ trợ-khai thác (hình 5.2-b) trở thành hệ thống phù hợp tương đối, mô thực vật bị hydrat hóa trương lên phân bố tất hệ thống Hình 5.2-c hình 5.2-d thể dư lượng mô sau lọc hỗn hợp dung môi-albedos cho hệ thống nung CV EMI tương ứng Dư lượng khai thác EMI Hiển thị rõ ràng căng phồng so với mô thu cách khai thác CV Hình 2: Hình thái mô albedos sau khai thác pectin, (A) albedos trước lọc trình khai thác hệ thống nung CV, (B) albedos trước lọc trình khai thác hệ thống nung EMI, (C) (D) phần lại sau nung qua hệ thống tương ứng [4] Hình 5.3-A,đó cho thấy citrange albedos trước khai thác hình 5.3-B citrange dư lượng sau khai thác hệ thống nung CV giống hệt Điều cho thấy cấu trúc mô citrange albedos bình thường nhỏ gọn sau khai thác CV Tuy nhiên, tế bào xử lí EMI, Hệ thống sưởi (hình 5.3-C) tan rã nhiều hình thái thay đổi rõ rệt Do đó, mô xử lí EMI, hệ thống nung trở nên lỏng lẻo nhiều so với phương pháp nung CV Từ kết này, nhận thấy gia tăng nhiệt độ từ hệ thống nung EMI làm vỡ tế bào mô mềm nguyên liệu thực vật Sự phá hủy tế bào thực vật giải thích gia tăng không gian nội bào.Vì tế bào phân chia pectin dễ dàng tự rời khỏi tế bào 19 GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt Hình 3: quét điện tử kính hiển vi citrange albedos, (A) trước khai thác, (B) sau khai thác CV, (C) sau khai thác EMI [4] Thời gian hai phương pháp nghiên cứu đến Năng suất pectin DE theo thời gian khai thác minh hoạ hình 5.4 Nó ghi nhận số lượng pectin chiết xuất tăng theo thời gian khai thác Trong 10 phút đầu tiên, suất pectin khoảng 16% albedos khô tăng lên 28.33% 60 phút Tuy nhiên, 90 phút suất pectin tăng không đáng kể, đạt đến khoảng 29,00% albedos Vì vậy, thời gian khai thác tối ưu dẫn đến suất tối đa pectin 60 phút Kết tương tự, khoảng thời gian ảnh hưởng việc khai thác, quan sát thấy vỏ trái chanh dây, sản lượng pectin lúc 30 phút suất thu 90 phút khai thác với hệ thống nung CV Các kết cho thấy nung với EMI tốc độ nhanh có khả tăng sản lượng đầu chiết xuất pectin thời gian ngắn so với CV Từ hình 5.4, DE pectin chiết xuất EMI lúc 90 phút 61% gần giá trị (62,5%) DE thu cho pectin chiết xuất CV theo điều kiện Ta kết luận hệ thống nung ảnh hưởng đáng kể DE pectin; Tuy nhiên mạnh mẽ ảnh hưởng đến sản lượng pectin Hình 4: Sự gia tăng suất pectin mức độ este hóa theo thời gian khai thác hệ thống nung cảm ứng điện từ (▴) suất pectin, (■) DE [4] 20 GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt Năng suất pectin đánh giá cách sử dụng hệ thống nung nóng EMI (bảng 10) Hình 5.5 cho thấy sản lượng chiết xuất pectin cấp độ khác Năng suất tương đối cao pectin (12,50% ) tìm thấy cấp thời gian 2.09 So với hệ thống nung thống thường, hệ thống EMI làm giảm đáng kể thời gian khai thác Trong hệ thống sưởi EMI, 2.09 phút cho sản lượng pectin (12,50% ) tương đương với nửa so với thu 90 phút hệ thống nung thông thường (24% ) Hình 5: gia tăng sản lượng pectin theo cấp lượng khác hệ thống nung hệ thống EMI.[4] Sự khác biệt quan sát thấy hai pectins chiết xuất chứng minh cách sử dụng hai phương pháp khác Trọng lượng phân tử có liên quan đến chiều dài chuỗi, đó, hệ thống nung CV gây depolymer hóa pectin Thành phần pectin chiết xuất CV EMI trình bày bảng Hàm lượng tro pectin thu EMI, Hệ thống sưởi (EMI-P) CV tương tự Galacturonic acid thành phần pectic polysaccharides Hơn nữa, pectin chiết xuất hệ thống nung EMI có tỷ lệ cao tất đường so với pectin chiết xuất thông thường 5.3.4 Kết luận Sử dụng phương pháp nung cảm ứng điện từ (EMI), công nghệ nổi, áp dụng cho việc khai thác pectin từ citrange albedos Các thuộc tính pectins so sánh với pectin thu cách sử dụng hệ thống nung CV Thời gian cần thiết cho trình khai thác giảm đáng kể đến 30 phút so vơi phương pháp CV So sánh thuộc tính hóa lý pectin số phương pháp khai thác khác hệ thống nung EMI có ảnh hưởng không đáng kể thuộc tính cấu trúc pectin Trong kết luận, cần lưu ý kết nghiên cứu đại diện cho cách tiếp cận xứng đáng để tiếp tục tương lai nghiên cứu 21 GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt KẾT LUẬN Qua nội dung trình bày hiểu rõ tính chất, chức biến đổi thành phần pectin trình phát triển, chín trái Bên cạnh việc khai thác pectin công nghiệp đặc biệt nghành công nghiệp thực phẩm quan tâm nay, để tạo sản phẩm đa dạng giàu dinh dưỡng từ trái Trong báo cáo đề cập đến phương pháp nhằm giúp cho hàm lượng pectin không bị biến đổi trình chín trái cây, tìm phương pháp nhằm tối ưu hoá lượng pectin khai khác công nghiệp Nhưng phương pháp trình bày vẩn chưa đạt hiệu tối ưu việc khai thác pectin đề tài ý nghĩa cho nghiên cứu 22 GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt TÀI LIỆU THAM KHẢO Ken Houben, Ruben P Jolie, Ilse Fraeye, Ann M Van Loey, Marc E Hendrickx, Comparative study of the cell wall composition of broccoli, carrot, and tomato: Structural characterization of the extractable pectins and hemicelluloses, Carbohydrate Research(2011), http://dx.doi.org/ 10.1016/j.carres.2011.04.014 Daniel Lunn, Thanh D Phan, Gregory A Tucker, Grantley W Lycett, Cell wall composition of tomato fruit changes during development and inhibition of vesicle trafficking is associated with reduced pectin levels and reduced softening, Plant Physiology and Biochemistry (2013), http://dx.doi.org/10.1016/j.plaphy.2013.02.005 Lúcia Cristina Vriesmann, Reinaldo Francisco Teófilo, Carmen Lúcia de Oliveira Petkowicz, Optimization of nitric acid-mediated extraction of pectin from cacao pod husks (Theobroma cacao L.) using response surface methodology, Carbohydrate Polymers (2011), http://dx.doi.org/10.1016/j.carbpol.2011.01.009 Y Zouambia, K Youcef-Ettoumi, M Krea, N Moulai-Mostefa, A new approach for pectin extraction: electromagnetic induction heating, Arabian Journal of Chemistry (2014) , http://dx.doi.org/ 10.1016/j.arabjc.2014.11.011 23 GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt 24 [...]... thành phần của pectin trong quá trình phát triển, chín của trái cây Bên cạnh đó việc khai thác pectin trong công nghiệp đặc biệt là nghành công nghiệp thực phẩm cũng đang được rất quan tâm hiện nay, để tạo ra những sản phẩm đa dạng và giàu dinh dưỡng từ trái cây Trong bài báo cáo này đã đề cập đến những phương pháp nhằm giúp cho hàm lượng pectin không bị biến đổi trong quá trình chín của trái cây, cũng... dung dịch hòa tan trong nước [4] Level Time (min) 4 10.3 6 5 6 7 8 9 6.49 5.43 4.15 3.5 2.09 Nhận xét kết quả Sau khi thu được pectin ta tính năng suất thu được trong quá trinh khai thác pectin từ vỏ cacao năng suất pectin được xác định bởi tỷ lệ lượng pectin khô được chiết xuất với lượng ban đầu của CPHF (%, w/w) ta có công thức tính năng suất của pectin như sau: 5.3.3 Đặc tính của pectin một phần được... được sấy khô ở 50°C trong một lò nung thông thường trong 16h tạo ra chất rắn không tan trong rượu (AIS) Khai thác pectin từ citrange albedos được lựa chọn trên cơ sở các nghiên cứu và thủy phân axit là phương pháp được sử dụng cho khai thác pectin Pectin được chiết xuất với hai chế độ khác nhau của hệ thống: nung thông thường (CV) trong bồn nước và hệ thống nung cảm ứng điện từ (EMI) Trong mỗi lần khai... cho vào trong nước cất với tỷ lệ rắn/lỏng 1:50 Các dung dịch nước được điều chỉnh để đạt pH 1.2 với dung dịch 1M H2SO4 Hỗn hợp sau 0 đó được đun nóng đến 80 ± 2 C và quá trình khai thác được khuấy liên tục trong 90 phút Với hệ thống nung CV, khai thác được thực hiện trong một khuôn hình nón được đặt trong một bồn nước khuấy liên tục Trong khi trong hệ thống nung EMI, khai thác được thực hiện trong các... carbohydrate, sắc tố, hợp chất hữu cơ và enzyme bất hoạt pectic Trong bước đầu tiên, các albedos được rửa trong nước và nấu ở 90°C trong 10 phút với tỷ lệ rắn/lỏng 1:25 Hỗn hợp sau đó lọc bằng 2 lớp vải thưa Nguyên liệu được sấy khô trong một lò nung đối lưu máy ở 50°C Trong bước thứ hai, các phần khô được xử lí sau đó với 85% ethanol ở 70° C trong bồn nước trong 20 phút bằng cách sử dụng tỷ lệ rắn/lỏng 1:5 Cuối... sát thấy trong vỏ trái chanh dây, sản lượng pectin lúc 30 phút cùng một năng suất thu được trong 90 phút của khai thác với một hệ thống nung CV Các kết quả cho thấy rằng nung với EMI tốc độ nhanh có khả năng tăng sản lượng đầu của chiết xuất pectin tại một thời gian ngắn hơn so với CV Từ hình 5.4, DE pectin chiết xuất bởi EMI lúc 90 phút là 61% gần như cùng giá trị (62,5%) của DE thu được cho pectin. .. (tối ưu hóa pectin) Sản lượng OP từ vỏ cacao vượt trội hơn vỏ chanh dây (7,5%) và thấp hơn so với acid khi chiết xuất pectin từ vỏ cóc (>10%) và vỏ xoài (>10%) OP có 5,8% độ ẩm (bảng 5.6 ) và gồm 69,9% cacbohydrat, 3,6% protein và 3,9% hợp chất phenolic Hàm lượng Protein ở mức tương tự của pectin trong vỏ trái chanh dây và các họ cam quýt, nhưng độ ẩm và carbohydrate thấp hơn so với pectin trong họ citrus... được ghi nhận rằng số lượng pectin chiết xuất tăng dần dần theo thời gian khai thác Trong 10 phút đầu tiên, năng suất pectin khoảng 16% của albedos khô và tăng lên 28.33% tại 60 phút Tuy nhiên, tại 90 phút năng suất pectin tăng không đáng kể, nó đạt đến khoảng 29,00% của albedos Vì vậy, thời gian khai thác tối ưu dẫn đến năng suất tối đa pectin 60 phút Kết quả tương tự, trong khoảng thời gian ảnh hưởng... sóng Tuy nhiên, sử dụng những phương pháp này làm phân hủy pectins được chiết xuất Nấu trực tiếp là phương pháp phổ biến nhất sử dụng để tách pectin, trong cách này người ta sẽ nấu đến khoảng hai giờ để có pectin với năng suất tốt Do quá trình này rất tốn thời gian Vì vậy, thiết lập một phương pháp mới là rất cần thiết để có thể thu được pectin trong một thời gian ngắn hơn với chất lượng tốt hơn Phương... đáng kể trên DE của pectin; Tuy nhiên nó mạnh mẽ ảnh hưởng đến sản lượng pectin Hình 5 4: Sự gia tăng của năng suất pectin và mức độ este hóa theo thời gian khai thác của hệ thống nung cảm ứng điện từ (▴) năng suất pectin, (■) DE [4] 20 GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt Năng suất pectin được đánh giá bằng cách sử dụng hệ thống nung nóng EMI (bảng 10) Hình 5.5 cho thấy sản lượng chiết xuất pectin ở các cấp độ