KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC ĐIỀU KIỆN TRÍCH LY LÊN QUÁ TRÌNH THU NHẬN PECTIN TỪ VỎ CHUỐI

7 1.2.2 Ứng dụng vỏ chuối trong sản xuất năng lượng sinh học Hiện nay các mối đe dọa môi trường khác nhau và sự leo thang giá cả của các nguồn năng lượng dầu hỏa, năng lượng sinh học đã

ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC ĐIỀU KIỆN TRÍCH LY LÊN QUÁ TRÌNH THU NHẬN PECTIN TỪ VỎ CHUỐI

SVTH : ĐẶNG NHÃ TÂM MSSV : 1311519134

Tp Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2016

ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC ĐIỀU KIỆN TRÍCH LY LÊN QUÁ TRÌNH THU NHẬN PECTIN TỪ VỎ CHUỐI

Mã số sinh viên : 1311519134

Niên khóa : 2013 - 2016

Hệ đào tạo : Cao Đẳng

Tp Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2016

ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ

THỰC PHẨM

-

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc -

Tp HCM, ngày tháng năm NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên :

Lớp: MSSV:

1 Tên đề tài:

2 Nhiệm vụ (yêu cầu về nội dung và số liệu ban đầu):

3 Ngày giao nhiệm vụ đồ án:

4 Ngày hoàn thành và nộp về khoa:

5 Giáo viên hướng dẫn:

Nội dung và yêu cầu đồ án tốt nghiệp đã được thông qua Khoa và Bộ

(ký và ghi rõ họ tên) (ký và ghi rõ họ tên) (ký và ghi rõ họ tên)

i

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

ii

BÀN LUẬN CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

iii

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian học tập tại trường Đại học Nguyễn Tất Thành cũng như trong quá trình nghiên cứu tại trường, chúng em đã nhận được sự quan tâm và truyền đạt những kiến thức vô cùng quý báu thông qua sự giúp đỡ nhiệt tình của quý thầy cô ở trường

Em xin tỏ lòng biết ơn Ban Giám Hiệu Trường Đại học Nguyễn Tất Thành, Khoa Công nghệ hóa học và thực phẩm cùng toàn thể quý thầy cô với lòng yêu nghề đã tận tâm truyền đạt những kiến thức chuyên môn để cho em có thể tiếp cận với thực tế Đặc biệt là thầy Nguyễn Quốc Duy đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn em trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành bài khóa luận tốt nghiệp này

Vì thời gian nghiên cứu có hạn và khả năng hiểu biết còn hạn chế, vì thế không tránh khỏi những thiếu sót trong quá trình nghiên cứu Với những kinh nghiệm và kiến thức sâu rộng của quý thầy cô, em rất mong nhận được nhiều ý kiến đóng góp, khuyên bảo, chỉ dẫn để kiến thức của chúng em ngày càng hoàn thiện hơn

Cuối cùng, em xin kính chúc Ban Giám Hiệu cùng toàn thể quý thầy cô trường Đại học Nguyễn Tất Thành luôn luôn mạnh khỏe và gặt hái được nhiều thành công trong công tác của mình

Chân thành cảm ơn Sinh viên Đặng Nhã Tâm

iv

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1

1.1 Tổng quan về nguyên liệu chuối 1

1.1.1Đặc điểm thực vật học và phân bố 1

1.1.2 Hệ thống phân loại chuối 2

1.1.3 Sản lượng 3

1.1.4Thành phần dinh dưỡng của chuối 4

1.1.5 Thành phần hóa học của vỏ chuối 5

1.2 Tận dụng phế phẩm vỏ chuối trong đời sống 6

1.2.1 Ứng dụng vỏ chuối trong xử lý nước thải 6

1.2.2 Ứng dụng vỏ chuối trong sản xuất năng lượng sinh học 7

1.2.3 Ứng dụng vỏ chuối trong sản xuất phân hữu cơ 7

1.2.4 Ứng dụng vỏ chuối trong thu nhận pectin và các hợp chất khác 7

1.3 Tổng quan về pectin 11

1.3.1 Khái niệm 11

1.3.2 Cấu tạo 11

1.3.3 Phân loại 11

1.3.4 Tính chất 12

CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 16

2.1 Nguyên liệu thí nghiệm 16

2.1.1 Vỏ chuối 16

2.1.2 Hóa chất 16

2.1.3 Thiết bị 16

2.1.4 Địa điểm, thời gian thí nghiệm 17

2.2 Quy trình thu nhận pectin từ vỏ chuối 18

2.2.1 Phối trộn 19

2.2.2 Trích ly 19

2.2.3 Lọc thô 19

v

2.2.4 Lọc tinh 19

2.2.5 Kết tủa 20

2.2.6 Ly tâm 20

2.2.7 Sấy 20

2.2.8 Nghiền 20

2.3 Sơ đồ nghiên cứu 22

2.3.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát nguyên liệu 24

2.3.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát nồng độ acid citric 24

2.3.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát tỉ lệ dung môi với nguyên liệu 25

2.3.4 Thí nghiệm 4: Khảo sát nhiệt độ trích ly 25

2.3.5 Thí nghiệm 5: Khảo sát thời gian trích ly 25

2.4 Phương pháp phân tích 26

2.5 Công thức tính toán 26

2.6 Phương pháp xử lý số liệu 26

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 27

3.1 KHẢO SÁT NGUYÊN LIỆU 27

3.2 KHẢO SÁT NỒNG ĐỘ DUNG MÔI 27

3.3 KHẢO SÁT TỈ LỆ DUNG MÔI VỚI NGUYÊN LIỆU 30

3.4 KHẢO SÁT NHIỆT ĐỘ TRÍCH LY 32

3.5 KHẢO SÁT THỜI GIAN TRÍCH LY 34

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 37

4.1 Kết luận 37

4.2 Khuyến nghị 38

TÀI LIỆU THAM KHẢO 39

PHỤ LỤC 41

vi

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 1.1 Sản lượng một số loại trái cây phổ biến trên thế giới 3

Bảng 1.2 Thành phần dinh dưỡng của chuối và các sản phẩm chuối 4

Bảng 1.3 Thành phần hóa học của vỏ chuối 5

Bảng 3.1 Hàm ẩm có trong vỏ chuối 27

vii

DANH SÁCH HÌNH

Hình 1.1 Qủa chuối 1

Hình 1.2 Cấu tạo pectin 11

Hình 2.1 Vỏ chuối nguyên liệu 16

Hình 2.2 Máy ly tâm 80 – 2B 17

Hình 2.3 Máy đo quang 17

Hình 2.4 Tủ sấy 17

Hình 2.5 Máy khuấy từ 17

Hình 2.6 Máy sấy ẩm 17

Hình 3.1 Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của nồng độ acid citric lên hiệu suất thu nhận pectin 28

Hình 3.2 Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của nồng độ acid citric lên hàm lượng acid galacturonic 29

Hình 3.3 Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của tỉ lệ dung môi lên hiệu suất thu nhận pectin 30

Hình 3.4 Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng tỉ lệ dung môi lên hàm lượng acid galacturonic 31

Hình 3.5 Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của nhiệt độ dung môi lên hiệu suất thu nhân pectin 32

Hình 3.6 Biểu dồ thể hiện ảnh hưởng của nhiệt độ trích ly lên hàm lượng acid galacturonic 33

Hình 3.7 Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của thời gian trích ly lên hiệu suất thu nhận pectin 35

Hình 3.8 Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của thời gian trích ly lên hàm lượng acid galacturonic 36

viii

LỜI MỞ ĐẦU

Pectin là một chất phụ gia được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp thực phẩm Việc tìm kiếm những nguyên liệu giá rẻ để sản xuất pectin rất có ý nghĩa về mặt kinh tế, khoa học và môi trường Sản xuất pectin trong nước với quy

mô công nghiệp làm giảm giá thành cho pectin và chủ động trong thực phẩm do không phải lệ thuộc vào nguồn cung cấp pectin từ nước ngoài Ý nghĩa khoa học ở chổ tận dụng được nguồn phế phẩm trong công nghiệp thực phẩm giúp giảm giá thành sản phẩm và giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường đang là mối nguy cho môi trường sống

Trong lúc đó chuối là một cây trồng phổ biến ở Việt Nam Với sản lượng chỉ sau họ citrus Chuối chủ yếu chỉ được sử dụng ăn và bỏ vỏ, vỏ chuối chiếm tới 40% khối lượng quả (Tchobanoglous và cộng sự (1930)) Lượng vỏ này hầu hết chỉ sử dụng làm phân sinh học hay thải ra môi trường Chúng chưa đem lại giá trị kinh tế cao và có thể gây ô nhiễm môi trường Tuy nhiên, lượng vỏ này lại chứa tới 10-21 % pectin Đây chính là nguồn thu nhận pectin rẻ tiền ta có thể hướng tới

Hiện nay trên thị trường đã có những sản phẩm từ chuối như bánh chuối, kẹo chuối, bột chuối, rượu chuối,…Tuy nhiên một lượng lớn vỏ chuối chưa được tận dụng điều này giảm giảm giá trị kinh tế của vỏ chuối và có thể gây ô nhiễm môi trường nếu không được xử ly tốt Vỏ chuối là nguồn nguyên liệu giàu pectin Vậy nên, xuất phát từ những vấn đề đó chúng tôi thực hiện đề tài: “ Khảo sát ảnh hưởng của các điều kiện trích ly lên quy trình thu nhận pectin từ vỏ chuối “

Mục đích của đề tài này là khảo sát các thông số tối ưu nhất cho quy trình thu nhận pectin từ vỏ chuối để hiệu suất pectin thu nhận có giá trị tốt nhất

1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về nguyên liệu chuối

2

Chi chuối (Musa) có nguồn gốc từ vùng Châu Á nhiệt đới và được thuần hóa rất

sớm ở vùng Đông Nam Á Nhiều loài chuối dại vẫn còn mọc lên ở New Guinea, Malaysia, Indonesia, và Philippines

Hiện nay trên thế giới có ít nhất 107 quốc gia trồng chuối với nhiều mục đích khác nhau: chủ yếu dùng làm trái cây, kế đến là dùng để lấy sợi, sản xuất rượu chuối và làm cây cảnh

Vào năm 2013 chuối đứng hàng thứ tư về giá trị tài chính trong các cây lương thực chính trên thế giới (sau gạo, lúa mì và ngô)

1.1.2 Hệ thống phân loại chuối

 Phân loại theo tác dụng

Họ chuối (Musaceae) thuộc thực vật một lá mầm (Monocots) có 2 chi Bao gồm chi chuối ăn (Musa) có nguồn gốc ở Đông Nam Á và chi chuối cảnh (Ensete) có nguồn

gốc ở Đông Phi

- Chi chuối ăn (Musa) bao gồm hai nhóm:

Nhóm chuối mềm (Banana) là những loài chuối khi chín quả mềm, bốc vỏ được

và dùng để ăn tươi Trong tiếng Anh từ “Banana” (chuối) để chỉ các loài chuối mềm được cho là bắt nguồn từ ngôn ngữ Wolof do từ “banaana”

Nhóm chuối cứng (Plantains) là những loài chuối có quả khi chín vẩn cứng rắn,

không bốc vỏ được, phải dùng dao để gọt Chuối cứng trước khi ăn phải nấu hoặc chiên,

là nguồn cung cấp tinh bột quan trọng ở các nước nhiệt đới đang phát triển như Châu Á, Châu Phi và Nam Mỹ

 Phân loại theo hệ thống gen

Theo hệ thống gen, hai loài là tổ tiên của tất cả giống chuối ngày nay là:

- Musa acuminata (loài chuối hột hoang dại), ký hiệu là “A”

- Musa balbisiana (một loài chuối hột hoang dại khác, ký hiệu là “B”

Theo đó, tất cả các loài chuối hiện nay thuộc thể đơn bội hay đa bội của hai kiểu gen trên

3

Hiện nay các nhà khoa học công nhận khoảng 50 loài chuối thuộc chi Musa với nhiều công dụng khác nhau đối với con người như lấy quả, lấy lá, lấy sợi, làm rau, làm cây cảnh

Đánh giá của các chuyên gia nước ngoài về chuối ở Việt Nam: "Việt Nam là một trong những trung tâm xuất xứ của các giống chuối khác nhau, có nhiều loài, giống và nhân bản"(Persley và cộng sự, 1996)

1.1.3 Sản lượng

Sản lượng một số loại trái cây trên thế giới năm 2007

Bảng 1.1 Sản lượng một số loại trái cây phổ biến trên thế giới

Qua bảng 1.1 ta thấy sản lượng chuối trên thế giới chiếm tới 19,02%, chỉ đứng sau

họ cam chanh Chính vì vậy đây là nguyên liệu dồi dào có thể đáp ứng cho quá trình sản xuất pectin liên tục và chủ động

4

1.1.4 Thành phần dinh dưỡng của chuối

Bảng 1.2 Thành phần dinh dưỡng của chuối và các sản phẩm chuối

Thành phần Đơn vị Chuối thô Bột chuối khô

5

1.1.5 Thành phần hóa học của vỏ chuối

Bảng 1.3 Thành phần hóa học của vỏ chuối

là vàng (giai đoạn 6) Sự khác biệt về thành phần hóa học được tìm thấy giữa các giống thu hoạch ở Châu Âu (Tenerife) và Nam Mỹ (Ecuador) Những giống chuối có phương pháp từ châu Âu có khối lượng đường tổng, tro, xơ, fructose,…,cao hơn những giống chuối từ Nam Mỹ (Morris và cộng sự, 2002)

6

1.2 Tận dụng phế phẩm vỏ chuối trong đời sống

1.2.1 Ứng dụng vỏ chuối trong xử lý nước thải

Các nhà khoa học đã tiến hành thí nghiệm thả vỏ chuối xay và sấy khô vào các bình chứa nước có thành phần ion đồng và chì dương tính, sau đó tăng đều Vài phút sau, kiểm tra lại, độ kim loại trong nước thấp hơn so với giai đoạn đầu cuộc thí nghiệm Như vậy, có thể kết luận rằng vỏ chuối đã hấp thụ kim loại

Trong quá trình tìm kiếm phương pháp loại bỏ kim loại trong nước ăn không ảnh hưởng tới môi trường, nhiều nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm đối với dứa, sợi dừa, vỏ táo

và nhiều nguyên liệu khác Castro và cộng sự (2011) là những người đầu tiên thử nghiệm với vỏ chuối, loại chứa các protein có thể kết dính với kim loại, vỏ chuối có khả năng tách độc tố cao hơn các nguyên liệu tương tự được tạo ra từ các phản ứng hóa học như silic,

oxide nhôm và cellulose

Các kim loại nặng như đồng và chì là những chất ô nhiễm phổ biến trong nước thải nông nghiệp và công nghiệp Thậm chí, với nồng độ rất thấp trong nước ăn, những kim loại này cũng có thể ảnh hưởng xấu tới sức khỏe con người Điều đáng lo ngại là các kim loại này rất khó phát hiện nếu ở nồng độ thấp

Nghiên cứu trên cho thấy, sử dụng vỏ chuối vẫn có hiệu quả kể cả khi nước có độ

pH cao, nghĩa là kỹ thuật này cũng có thể ứng dụng trong xử lý nước thải công nghiệp

Đặc biệt, sau khi đã dùng 10 lần để thử nghiệm, vỏ chuối vẫn có khả năng hấp thụ kim loại

Theo Cơ quan Bảo vệ Môi trường của Mỹ, lượng chì tối đa cho phép trong nước uống là 15 phần tỷ, mức độ có thể lọt lưới với nhiều loại thiết bị lọc Tuy nhiên, trong nghiên cứu trên vỏ chuối làm tăng mức độ lắng của đồng và chì thêm 20% khiến những kim loại này dễ bị phát hiện hơn dù bằng những dụng cụ đơn giản

Phát hiện từ nghiên cứu này của các nhà khoa học Brazil mang lại hy vọng mới cho các nước phát triển, nơi chất lượng nước sinh hoạt còn thấp và công nghệ lọc nước tiên tiến nhất chưa được ứng dụng

7

1.2.2 Ứng dụng vỏ chuối trong sản xuất năng lượng sinh học

Hiện nay các mối đe dọa môi trường khác nhau và sự leo thang giá cả của các nguồn năng lượng dầu hỏa, năng lượng sinh học đã đạt được tầm quan trọng Ethanol sinh học, một thay thế cho nhiên liệu hóa thạch có thể sản xuất từ lignocellulosics với hàm lượng thấp trong môi trường thấp Chuối và chất thải của nó là nguyên liệu đầy hứa hẹn rằng có thể sử dụng để sản xuất ethanol với mức giá rẻ hơn so với các sản phẩm nông nghiệp khác thông qua quá trình thủy phân, lên men và chưng cất Các hàm lượng lignin

và cellulose trong chất thải thân cây chuối là khoảng 83% và 15-20% Các chất thải này

có thể mang lại gas sinh học lên đến 271 (l/kg) của tổng chất rắn Hơn nữa sự chuyển đổi chất thải chuối thành ethanol có thể thu được nhiệt độ chịu nhiệt nhất định, vi khuẩn kỵ

khí

1.2.3 Ứng dụng vỏ chuối trong sản xuất phân hữu cơ

Chủ yếu chất thải chuối được tiêu hủy, thân chuối, chuối thối và dư lượng chuối khác có thể được chuyển đổi trong để sản xuất phân hữu cơ như phân gia súc Phân hữu

cơ từ chất thải chuối cho thấy khoảng 0,91%N, 2,2%P và 5,5%K với C/N 23,1 Phân hữu

cơ thu được từ chất thải chuối hoặc với phân sinh học làm giảm việc sử dụng phân bón hóa học khoảng 50% cũng như giảm số lượng (40%) và tần suất (15%) nước thải của phân hữu cơ với chất thải chuối với phân bò và tăng số vi khuẩn Eudrilius eugeniae và hàm lượng acid humic hơn hỗn hợp tự nhiên do cải thiện độ phì nhiêu của đất và năng suất cây trồng

1.2.4 Ứng dụng vỏ chuối trong thu nhận pectin và các hợp chất khác

1.2.4.1 Ứng dụng cho sản xuất mứt

Pectin trong sản xuất mứt là chất tạo gel Mứt làm từ pectin có ưu điểm là khả

năng giữ nước rất cao, không có mùi lạ

Khả năng tạo gel của nó còn được sử dụng ở những thực phẩm cần có sự ổn định của nhiều pha hoặc trong sản phẩm cuối hoặc ở một giai đoạn tức thời trong quy trình sản xuất

8

 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 để cho những sản phẩm này khi được vận chuyển vẫn không bị thay đổi cấu trúc tạo ra mùi thơm ngon cho sản phẩm và giảm thiểu tối đa sự phân rã Quá trình sản xuất mứt đông và mứt trái cây phải đảm bảo tạo ra sự phân bố đồng đều của các phân tử trong pha liên tục ngay

từ khi quá trình khuấy trộn ngừng lại Hàm lượng pectin sử dụng trong mứt đông thường trong khoảng từ 0,2-0,4%

Pectin có khả năng tạo gel nhanh có giá trị đặc biệt trong sản xuất mứt vì yêu cầu của sản phẩm phải được tạo gel, tạo đặc trước khi đóng hộp Mứt đông trái cây tốt nhất khi chúng không bị tác động trong suốt quá trình tạo gel Đó là lí do pectin tạo gel chậm được sử dụng và khâu vào hộp, đóng nắp, dán nhãn, xếp chồng phải thực hiện trước khi quá trình tạo gel diễn ra

 LMP thường được ứng dụng trong mứt trái cây

Sử dụng với mứt trái cây có hàm lượng chất khô hòa tan < 55%

Loại LMP được chọn lựa 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 không đường cho người tiểu đường Nếu LMP không tạo đủ liên kết với nước, trong một số trường hợp người ta có thể sử dụng cả pectin và carrageenan

1.2.4.2 Ứng dụng trong sản xuất bánh nướng

Pectin đóng vai trò là chất tạo gel cho chế phẩm trái cây Chế phẩm trái cây dùng trong sản xuất bánh nướng được chia làm 2 loại:

Loại thứ nhất là fruit filling (FF), có nghĩa là mứt trái cây FF được rót, phủ lên bề mặt hay tiêm vào bánh sau khi nướng, được cho vào bột nhào trước khi nướng bánh Loại này có trải qua quá trình nướng với bánh nên yêu cầu phải bền nhiệt

Pectin đã chứng tỏ khả năng đặc biệt của mình trong công nghệ sản xuất bánh Nó

có vai trò quan trọng trong việc chống lại sự biến tính và biến dạng của các thành phần

1.2.4.3 Ứng dụng của pectin trong sản xuất kẹo

Kẹo pectin có ưu điểm là khả năng giải phóng mùi tốt, có thể đổ khuôn trực tiếp ở nồng độ chất khô 80%, làm nguội nhanh và tách khuôn sau 30 phút Kẹo có hàm lượng chất khô khoảng 80%, pH khoảng 3,5

Pectin tăng tính hấp dẫn, tạo cấu trúc đàn hồi, tăng mùi vị trái cây tự nhiên và tạo

bề mặt bóng loáng cho sản phẩm Pectin là chất tạo gel tốt, tan nhanh, ổn định Vì vậy, pectin được ứng dụng nhiều trong công nghiệp sản xuất kẹo như kẹo dẻo, kẹo mềm

1.2.4.4 Ứng dụng pectin trong các sản phẩm từ sữa

Pectin bổ sung hương trái cây cho các sản phẩm từ sữa chua Cho pectin vào sữa lên men với liều lượng vừa đủ, trộn đều để được dung dịch đồng nhất Trong yaourt trái cây pectin tạo cấu trúc mịn, giúp phân bố đều các mẫu trái cây nhỏ trong sữa và nó còn làm cho sản phẩm có bề mặt nhẵn bóng

Trong các sản phẩm nhiều lớp, pectin còn có tác dụng ổn định và giữ cho trái cây không bị tác khỏi yaourt, tạo thành bề mặt lớp chế phẩm láng mịn

Trong yaourt uống, pectin từ táo và cirus bảo vệ protein không bị biến tính trong quá trình tiệt trùng, ngăn chặn protein kết tủa và sự kết bông Pectin giúp sản phẩm ổn định và đạt tính chất cảm quan tốt, không giảm chất lượng ngay cả khi bảo quản một thời gian dài

10

1.2.4.5 Ứng dụng trong sử dụng nước giải khát

Pectin dùng để làm tăng độ bền keo của các sản phẩm nước uống từ dứa, chanh dây, xoài cô đặc Các loại nước này thường dễ bị lắng, tách lớp làm mất tính chất cảm quan của sản phẩm Khi sử dụng pectin methoxyl hóa cao bổ sung với liều lượng rất nhỏ chúng đã có khả năng phân tán đều trong thời gian dài

1.2.4.6 Tác dụng dược lý

Pectin được dùng điều chế thuốc ống, thuốc tiêm trước và sau phẫu thuật Chữa chảy máu đường tiêu hóa, tiết niệu Dung dịch pectin 5% còn được sử dụng như thuốc sát trùng oxy già trong phẫu thuật răng hàm mặt

Kéo dài thời gian tiêu hóa thức ăn trong ruột, có tác dụng tăng hấp thu dinh dưỡng trong thức ăn Tác dụng giảm cân cho người béo phì do nó không có giá trị dinh dưỡng nhưng vẫn tạo cảm giác no bụng

Giảm hấp thu lipid, giảm cholesterol toàn phần trong máu tốt cho người rối loạn lipid máu Giảm béo phì và xơ vữa động mạch

Khống chế tăng cường huyết trước và sau khi ăn ở người bị bệnh tiểu đường Chống táo bón

Cầm máu, sát trùng

Hoa quả chứa nhiều pectin giúp cơ thể hấp thu tốt các axit hữu cơ và là chất trung gian thúc đẩy sự chuyển hóa, tăng cường khả năng sử dụng các chất dinh dưỡng trong thức ăn

1.2.4.7 Ứng dụng tạo màng bảo quản thực phẩm

Pectin đã được sử dụng để tạo màng bảo cho một số loại trái cây, nó được biết đến

là loại màng ăn được Màng pectin có thể bọc trái cây bằng cách phun, nhúng hay có thể dung để gói như bao bì trong của bánh kẹo

1.3.2 Cấu tạo

Pectin là hợp chất cao phân tử polygalactoronic có đơn phân tử là acid galacturonic

và methanol Trọng lượng phân tử từ 20.000 - 200.000 đvC

Cấu tạo phân tử pectin là một dẫn suất của acid pectic, acid pectic là một polymer

của acid D-galacturonic liên kết với nhau bằng liên kết 1-4-glycoside

Hình 1.2: Cấu tạo pectin

1.3.3 Phân loại

Sản phẩm pectin trên thị trường rất phong phú và đa dạng Tuy nhiên, ta có thể phân loại pectin theo các cách sau:

 Phân loại dựa vào mức độ metyl hóa, pectin được chia làm hai loại

- Pectin methoxyl hóa cao (High Methoxyl Pectin – HMP): DE > 50% hay MI > 7% Chất này có thể làm tăng độ nhớt cho sản phẩm Muốn tạo đông cần phải có điều

kiện pH = 3,1 – 3,4 và nồng độ đường trên 60%

12

- Pectin methoxyl hóa thấp (Low Methoxyl Pectin – LMP): DE < 50% hay MI < 7% được sản xuất bằng cách giảm nhóm methoxyl trong phân tử pectin Pectin methoxy thấp có thể tạo đông trong môi trường không có đường Chúng thường

 Theo tốc độ tạo gel

- Pectin có tốc độ tạo gel thật nhanh (Ultra Rapid Set)

- Pectin có tốc độ tạo gel nhanh (Rapit Set)

- Pectin có tốc độ tạo gel trung bình (Medium Set)

- Pectin có tốc độ tạo gel chậm (Slow Set)

- Pectin có tốc độ tạo gel cực chậm (Ultra Slow Set)

 Theo lĩnh vực ứng dụng

- Pectin thực phẩm

- Pectin dược phẩm: pectin táo, pectin quả múi biến tính

 Theo nguồn nguyên liệu

- Pectin táo

- Pectin quả múi

- Pectin nho

- Pectin củ cải đường

- Pectin hướng dương

1.3.4 Tính chất

1.3.4.1 Tính chất chung

Dạng bột màu trắng hoặc hơi vàng, hơi xám, hơi nâu Có khả năng tạo gel bền

13

Pectin không tan trong dung dịch ethanol Trong cồn và dung dịch muối thì pectin

bị kết tụ Bị phá hủy khi đun nóng ở nhiệt độ cao trong thời gian dài làm giảm tính đông của sản phẩm khi cô đặc Pectin tan trong nước tạo thành dung dịch có tính keo cao Keo

pectin có độ nhớt và độ bền rất lớn nên gây khó khăn trong quá trình làm trong khi cô đặc

nước quả

Trong quá trình chín, dưới tác dụng của enzim pectinase hoặc với sự tham gia của acid hữu cơ, protopectin bị thủy phân thành pectin hòa tan cường lực liên kết giữa các tế bào giảm Khi quả chín pectin hòa tan thành acid pectic Các dạng pectin trong trái cây

tồn tại cùng một lúc

Tính chất quan trọng của pectin là có thể tạo đông ở nồng độ thấp (1-1,5%) khi có mặt đường 60-70% và acid 1% Khả năng tạo đông phụ thuộc vào nguồn pectin, mức độ

methoxyl hóa và phân tử lượng của pectin

Pectin lấy từ nguồn gốc khác nhau thi khả năng tạo gel khác nhau

1.3.4.2 Khả năng tạo gel

Các pectin và acid pectic có các nhóm hydroxyl (-OH) nên có khả năng hydrate hóa cao

Các phân tử pectin mang điện tích âm nên chúng có khả năng đẩy lẫn nhau, do đó làm giãn mạch và làm tăng độ nhớt của dung dịch Vì vậy khi làm giảm độ tích điện và độ hydrate hóa sẽ làm cho các phân tử pectin xích lại gần nhau và tương tác với nhau tạo nên một mạng lưới 3 chiều rắn chứa pha lỏng ở bên trong

Tính chất tạo đông của pectin được xác định phụ thuộc chủ yếu vào các yếu tố sau:

 Chiều dài mạch phân tử pectin: Chiều dài mạch pectin quyết định độ cứng của gel

- Nếu phân tử pectin quá ngắn thì nó sẽ không tạo được gel dù sử dụng với hàm lượng lớn

- Nếu phân tử pectin quá dài thì gel tạo thành có độ cứng

14

- Chiều dài phân tử pectin quyết định độ cứng của gel, chỉ có pectin có khối lượng phân tử không bé hơn 10000 mới có khả năng tạo gel, nếu chiều dài quá thấp thì không tạo gel được mặt dù dùng với liều lượng cao

 Mức độ methoxyl hóa qui định cơ chế tạo gel

- Khi pectin có cùng khối lượng phân tử thì khả năng tạo gel phụ thuộc vào mức độ este hóa các gốc của mạch galacturonic tại các nhóm metoxyl (-OCH3).\

- Nhóm metoxyl tăng từ 8-11% thì độ bền đông tụ của nó tăng, ngược lại khả năng đông tụ giảm

- Trong thành phần của phân tử pectin có thể có nhóm axetyl CH3CO, hàm lượng nhóm CH3CO có trong pectin, este hóa cao không quá 0,8% thì không ảnh hưởng đến khả năng tạo đông của pectin, song cao hơn thì khả năng đông tụ giảm

1.3.4.3 Cơ chế tạo gel

a) HMP: Tạo gel bằng liên kết hidro

Điều kiện tạo gel: [đường] > 60%, pH = 3 - 3,5; [pectin] = 0,5 -1%

Đường có khả năng hút ẩm và vậy nó làm giảm mức độ hydrate hóa của phân tử pectin trong dung dịch

pH acid trung hòa 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 Liên kết hydro được hình thành giữa các phân tử pectin có thể hydroxyl-hydroxyl, carboxyl-carboxyl hoặc hydroxyl-carboxyl Kiểu liên kết này không bền do đó gel tạo thành sẽ mềm dẻo bởi tính linh động của các phân tử trong khối gel

Cấu trúc của gel phụ thuộc vào hàm lượng đường, hàm lượng acid, hàm lượng pectin và nhiệt độ 30 – 35oC Đường thêm vào pectin là saccharoze Do đó cần duy trì pH acid để khi đun nấu sẽ gây ra quá trình nghịch đảo đường saccharoze Tuy nhiên cũng không nên dùng quá nhiều acid vì pH quá thấp sẽ gây ra nghịch đảo một lượng lớn saccharoze sẽ gây kết tinh glucose và hoá gel nhanh gây ra hiện tượng vón cục Khi nồng

độ pectin vượt quá lượng thích hợp sẽ gây ra gel qua cứng Khi sử dụng một lượng cố

15

định bất cứ một loại pectin nào pH và nhiệt độ càng thấp và hàm lượng đường cao thì gel tạo thành càng nhanh

b) LMP: Tạo gel bằng liên kết với ion Ca 2+

Vai trò của Ca2+ và ion kim loại khác trong việc tạo gel là: các nhóm carboxyl tự

do liên kết lại nhờ các ion Ca2+ nên các phân tử acid pectic tác dụng tương hỗ lẫn nhau tạo thành khung bền vững

Dạng cation và anion có ảnh hưởng đến độ bền đông tụ các cation Ca2+, Al2+ làm tăng độ bền gel còn cation hóa trị I như Na+

ở điều kiện xác định có tác dụng ngược lại

16

CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Nguyên liệu thí nghiệm

Các hóa chất thông dụng còn lại được mua từ cửa hàng hóa chất Bách Khoa trường

ĐH Bách Khoa TPHCM địa chỉ kios 334/6 Tô Hiến Thành quận 10 TPHCM, có nguồn gốc từ Trung Quốc đạt chuẩn phân tích: NaOH, HCl, DNS, acid citric, cồn 96˚

2.1.3 Thiết bị

Các thiết bị được sử dụng trong quá trình làm thí nghiệm có ở phòng thí nghiệm vi sinh và phân tích thực phẩm trường Đại học Nguyễn Tất Thành

17

Hình 2.2: Máy ly tâm 80–2B Hình 2.3: Máy đo quang

Hình 2.4: Tủ sấy Hình 2.5: Máy khuấy từ Hình 2.6: Máy sấy ẩm

2.1.4 Địa điểm, thời gian thí nghiệm

Địa điểm khảo sát phòng thí nghiệm vi sinh và phân tích khoa Công nghệ Hóa Học

và Thực Phẩm trường Đại học Nguyễn Tất Thành

Thời gian 3 tháng từ tháng 10/ 2015 và 1/2016

Chuẩn bị quá trình kết tủa

Dịch sẽ được sạch cặn lẫn trong quá trình lọc thô