CHƢƠNG 1 : TỔNG QUAN
1.3. ĐẶC TÍNH HĨA HỌC CỦA PECTIN
1.3.1. Tính chất tạo gel của pectin
Pectin thực sự đƣợc sử dụng rộng rãi trong ngành cơng nghiệp thực phẩm vì đặc tính tạo gel của chúng. Hai loại gel pectin cổ điển, đƣợc khám
phá rộng rãi trong các ứng dụng thực phẩm, là loại thu đƣợc từ HM pectin ở pH thấp với sự hiện diện của nồng độ lớn của một chất đồng tan nhƣ sucrose, và loại thu đƣợc từ pectin LM khi bổ sung của các ion canxi, trên một phạm vi pH rộng có hoặc khơng có đƣờng. Gel của HM pectin chủ yếu đƣợc sử dụng trong các loại thạch, mứt và chất bảo quản có hàm lƣợng đƣờng cao. Do nhu cầu về canxi và hàm lƣợng đƣờng tƣơng đối thấp, gel của LM pectin có nhiều ứng dụng trong các sản phẩm từ sữa và trong thực phẩm ăn kiêng và calo thấp [67].
Tuy nhiên, do đặc điểm cấu trúc và ion phức tạp của chúng, các loại tƣơng tác khác nhau ln tồn tại và đóng góp vào mạng lƣới tạo khí, mặc dù với tầm quan trọng tƣơng đối khác nhau tùy thuộc vào cấu trúc pectin, điều kiện ion và sự hiện diện của đồng chất hịa tan. Do đó, khơng có gì ngạc nhiên khi gel pectin có thể thu đƣợc trong các điều kiện rất khác với những điều kiện đã đề cập ở trên, mặc dù chúng có rất ít ứng dụng thực tế cho đến nay, mặc dù một loạt các hệ thống tạo gel thay thế và hấp dẫn về mặt thƣơng mại có thể thu đƣợc trong q trình lựa chọn thích hợp. Trong số một số ví dụ có thể, cần đề cập đến sự tạo gel của pectin LM trong điều kiện pH thấp (mức độ ion hóa rất thấp của các nhóm cacboxylic) khi có mặt canxi [35,68] hoặc thậm chí khi khơng có canxi [69], và sự tạo gel của một pectin thành tế bào HM bằng cách bổ sung canxi [70], khi khơng có đƣờng hoặc các đồng chất hịa tan khác.
Các đặc tính của gel pectin bị ảnh hƣởng mạnh bởi một số yếu tố. Các yếu tố bên trong của phân tử pectin, chẳng hạn nhƣ trọng lƣợng phân tử, DE, trình tự của đƣờng dọc theo chuỗi, mật độ điện tích và sự phân bố của các nhóm tích điện dọc theo chuỗi pectin, có tầm quan trọng lớn trong đặc tính gel hóa của các polyme này. Trong số đó, DE đóng vai trị quan trọng nhất đối với q trình gel hóa pectin.
Hàm lƣợng canxi ảnh hƣởng mạnh mẽ đến hoạt động lƣu biến của gel pectin LM [27]. Việc tăng hàm lƣợng canxi sẽ làm tăng G’, nhƣng ở mức canxi quá cao, sự tổng hợp hoặc kết tủa của các chuỗi pectin có thể xảy ra. Ảnh hƣởng của cả nồng độ canxi và pectin đến sự tạo gel của pectin LM đƣợc
mô tả rõ ràng bằng giản đồ pha, trong đó xác định ba lĩnh vực quan tâm chính: (i) pha sol, trong đó q trình gel hóa khơng xảy ra ở bất kỳ nồng độ pectin hoặc canxi nào; (ii) pha gel; và (iii) miền tƣơng ứng với một hệ không đồng nhất (kết tủa hoặc gel với điện di). Sự gia tăng cƣờng độ ion, độ pH trung tính và giảm nhiệt độ đơng kết và trong DE, làm giảm lƣợng canxi cần thiết để tạo gel, điều này có thể đƣợc giải thích bằng sự thay đổi xác suất liên kết chéo [71].
Do đặc tính polyme điện li của chúng, các đặc tính gel của pectin cũng bị ảnh hƣởng bởi độ pH và cƣờng độ ion. Trong pH (≈2,0–3,7) nơi pectin HM gel hóa, độ bền gel, nhiệt độ đơng kết và tốc độ đông kết tăng khi giảm độ pH, khi các điều kiện khác nhƣ hàm lƣợng chất rắn tổng số và cƣờng độ ion vẫn không thay đổi do tăng cƣờng tƣơng tác đại phân tử do giảm điện tích pectin. Nói chung, giới hạn trên của pH đối với gel hóa HM đƣợc nâng lên nếu DE tăng, hoặc tổng nồng độ chất rắn tăng, hoặc nếu nồng độ pectin cũng tăng. Hành vi này đƣợc đặc trƣng bởi cƣờng độ gel tối đa xung quanh một độ pH tới hạn nhất định và giảm mạnh hơn hoặc ít hơn khi pH tăng lên và đạt đến giới hạn trên của pH đối với quá trình tạo keo và bằng cách giảm dần nhiệt độ cài đặt khi pH tăng dần về phía giá trị này [67]. Sau khi tăng ổn định khi pH giảm, độ bền của gel gần nhƣ không đổi dƣới một giá trị pH cụ thể. Hành vi chung này đã đƣợc xác nhận bởi các nghiên cứu về giãn ứng suất và các phép đo dao động biến dạng nhỏ, hỗ trợ các kết quả thu đƣợc trƣớc đó bằng cách sử dụng các phƣơng pháp thực nghiệm hơn.
Độ pH là một yếu tố không quá quan trọng trong sự phát triển của gel pectin LM, cũng nhƣ đối với q trình gel hóa HM pectin. Tuy nhiên, pH có một vai trị quan trọng trong các đặc tính cuối cùng của gel. Sự giảm pH dẫn đến động học khác nhau của sự hình thành gel và giảm mơ đun cắt do giảm số lƣợng nhóm cacboxyl ion hóa cần thiết cho sự tạo phức ion và sự hình thành gel [42]. Ở pH thấp, cần nhiều canxi hơn để tạo gel hơn là ở pH trung tính. So với các dung dịch khơng có muối, cần ít canxi hơn để tạo gel khi cƣờng độ ion tăng lên. Tuy nhiên, gel trong dung dịch khơng có muối đƣợc hình thành nhanh hơn nhƣng mơ đun cuối cùng thấp hơn.