Nghiên cứu ảnh hưởng của phương pháp xử lý hóa học đến tính chất lý hóa của LMP (low methoxyl pectin) từ vỏ quả thanh long (hylocereusundatus)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM

---------------------------

HỌ VÀ TÊN HỌC VIÊN: NGUYỄN THỊ RY

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA PHƯƠNG
PHÁP XỬ LÝ HĨA HỌC ĐẾN TÍNH CHẤT LÝ
HÓA CỦA LMP (LOW METHOXYL PECTIN)
TỪ VỎ QUẢ THANH LONG (HYLOCEREUS
UNDATUS)
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Chuyên ngành: Công nghệ Thực Phẩm
Mã số ngành: 8540101

TP. HCM, 2021


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM

---------------------------

HỌ VÀ TÊN HỌC VIÊN: NGUYỄN THỊ RY

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA PHƯƠNG
PHÁP XỬ LÝ HĨA HỌC ĐẾN TÍNH CHẤT LÝ
HÓA CỦA LMP (LOW METHOXYL PECTIN)
TỪ VỎ QUẢ THANH LONG (HYLOCEREUS
UNDATUS)

LUẬN VĂN THẠC SĨ
Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
Mã số ngành: 8540101
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. LÂM VĂN MÂN

TP. HỒ CHÍ MINH, 2021


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ TP. HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học: Tiến sĩ Lâm Văn Mân

Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Công nghệ TP. HCM
ngày 12 tháng 09 năm 2021
Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm:
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn Thạc sĩ)

TT

Họ và tên

Chức danh Hội đồng

1

TS. Nguyễn Lệ Hà

Chủ tịch

2

GS.TS. Đống Thị Anh Đào

Phản biện 1

3

TS. Nguyễn Đức Vượng

Phản biện 2

4

TS. Nguyễn Thị Ái Vân

Ủy viên

5

TS. Nguyễn Minh Xuân Hồng

Ủy viên, Thư ký

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận sau khi Luận văn đã được
sửa chữa (nếu có).

Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV

TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHỆ
TP. HCM
VIỆN ĐÀO TẠO SAU ĐẠI
HỌC

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

TP. HCM, ngày..… tháng….. năm 2021

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: NGUYỄN THỊ RY ..........................................Giới tính: Nữ.................
Ngày, tháng, năm sinh: 22/ 05/ 1986...........................................Nơi sinh: Huế ................
Chuyên ngành: Công nghệ Thực Phẩm ......................................MSHV: 1841910011.....
I- Tên đề tài:
Nghiên cứu ảnh hưởng của phương pháp xử lý hóa học đến tính chất lý hóa của LMP
(Low Methoxyl Pectin) từ vỏ quả thanh long (hylocereus undatus).
II- Nhiệm vụ và nội dung:
• Xác định ảnh hưởng của phương pháp xử lý bằng acid citric đến tính chất lý
hóa của LMP từ vỏ quả thanh long.
• Đánh giá hiệu suất thu hồi LMP.
• Xác định cấu trúc hình thái học bề mặt của pectin thu nhận từ vỏ quả thanh long.
III- Ngày giao nhiệm vụ: (Ngày bắt đầu thực hiện LV ghi trong QĐ giao đề tài)
IV- Ngày hoàn thành nhiệm vụ: ....................................................................................
V- Cán bộ hướng dẫn: (Ghi rõ học hàm, học vị, họ, tên) Tiến sĩ Lâm Văn Mân
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
(Họ tên và chữ ký)

KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH
(Họ tên và chữ ký)

LỜI CAM ĐOAN

Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết
quả nêu trong Luận văn là trung thực và chưa từng được ai cơng bố trong bất kỳ cơng
trình nào khác.
Tơi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này đã được
cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc.
Học viên thực hiện Luận văn
(Ký và ghi rõ họ tên)


LỜI CÁM ƠN
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu trường Đại Học Công Nghệ TP.HCM
– HUTECH, các quý thầy cô của Viện Đào tạo Sau Đại học, Viện Khoa học Ứng dụng,
đã tận tình giảng dạy và giúp đỡ tôi trong suốt 2 năm vừa qua và trong khoảng thời
gian thực hiện đề tài đồ án tốt nghiệp. Đặc biệt, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến
Tiến sĩ Lâm Văn Mân, giảng viên hướng dẫn luận văn Thạc sĩ này của tôi, thầy đã
trực tiếp chỉ dạy, giải đáp các thắc mắc của tôi trong suốt q trình thực hiện nghiên
cứu.
Tơi xin cảm ơn Ngơ Thị Mỹ Hịa, Nguyễn Hồng Sang, sinh viên lớp 16DTPB1
đã hỗ trợ tơi trong suốt q trình thực hiện thí nghiệm ở phịng thí nghiệm khu E của
trường.
Bên cạnh đó, tơi cũng muốn gửi lời cảm ơn đến các cán bộ quản lý phịng thí
nghiệm là những người đã giúp đỡ tơi khi trong q trình thực hiện các thí nghiệm ở
phịng thí nghiệm của trường.
Cuối cùng, tơi xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè lớp 18STP đã tạo điều
kiện, luôn bên cạnh động viên, giúp đỡ trong suốt q trình học tập và hồn thành luận
văn Thạc sĩ.

Mặc dù đã nỗ lực hết sức trong quá trình thực hiện và hoàn thành đồ án nhưng
chắc chắn vẫn cịn nhiều thiếu sót khơng tránh khỏi, tơi rất mong nhận được những
nhận xét, ý kiến đóng góp từ quý thầy cơ và bạn bè để nhóm có thể hồn thành đề tài
báo cáo một cách hồn thiện hơn.
Tơi xin gửi những lời chúc tốt đẹp nhất đến quý thầy cơ, gia đình và bạn bè.
Tác giả Luận văn
NGUYỄN THỊ RY


TÓM TẮT
Thanh long là một trong những loại trái cây nhiệt đới có nguồn gốc từ Việt
Nam được biết đến nhiều nhất trên toàn thế giới, đã và đang được xuất khẩu với
số lượng lớn mỗi năm. Để tăng lợi nhuận cho người trồng và chế biến thanh long,
vỏ thanh long thường được coi là một sản phẩm phụ từ quá trình chế biến thanh
long được tận dụng là nguồn sản xuất pectin, một loại polymer được ưa chuộng
trong công nghiệp thực phẩm, dinh dưỡng, mỹ phẩm và dược phẩm. Do đó, tên
đề tài là “Nghiên cứu ảnh hưởng của phương pháp xử lý hóa học đến tính
chất lý hóa của LMP (Low methoxyl pectin) từ vỏ quả thanh long (Hylocereus
Undatus)”. Mục tiêu của nghiên cứu là xác định ảnh hưởng của một số điều kiện
trích ly bằng acid citric để thu nhận LMP, xác định hiệu suất thu hồi LMP, và xác
định cấu trúc hình thái học SEM của pectin thu được từ vỏ quả thanh long. Trích
ly pectin ở các điều kiện khác nhau: ở 4 nồng độ acid citric 0,5M, 1M, 1,5M, 2M;
trong 4 khoảng thời gian trích ly 30, 60, 90, 120 phút; 4 nồng độ cồn khác nhau
80, 85, 90, 95% (v/v); 4 tỷ lệ cồn và dịch pectin khác nhau tỷ lệ 0,5:1, tỷ lê 1:1, tỷ
lệ 1,5:1, tỷ lệ 2:1. Chỉ số ester hóa DE là một chỉ tiêu để đánh giá ảnh hưởng của
điều kiện trích ly pectin thành phẩm. Bột pectin thu được từ vỏ quả thanh long
bằng acid citric là pectin methoxyl hóa thấp với chỉ số DE là 3,82. Kết quả nghiên
cứu cho thấy hiệu suất thu hồi pectin bằng phương pháp trích ly bằng acid citric
đạt tối ưu ở điều kiện trích ly acid citric 1M, thời gian trích ly 60 phút, cồn 90%
(v/v), tỷ lệ cồn dịch (v:v) là 1:1. Do đó, vỏ thanh long có thể là một nguồn nguyên

liệu giá trị trong ngành thực phẩm. Khi xem xét về mặt hình thái học bằng phương
pháp chụp SEM cho thấy pectin thu được từ vỏ quả thanh long bằng acid citric là
các hạt mảnh, có bề mặt xốp, do đó khả năng hịa tan tốt hơn so với pectin thu
được từ vỏ quả chanh dây. Kết quả phân tích cấu trúc hình thái học chỉ ra rằng
pectin cấu thành bị ảnh hưởng bởi nồng độ acid citric và nguồn nguyên liệu.


ABSTRACT
Dragon fruit which is one of the most famous tropical fruits of Vietnam in
the world, has being exported with a giant number per year. In order to increase
profits for dragon fruit growers and processors, dragon fruit peels, a by-product
of dragon fruit processing, were investigated as a source of pectin, polymer of
great interest to the food industry, nutrition, cosmetics, and pharmaceutical.
Therefore, the topic is “Research on effects of chemical extraction method on
chemical and physical properties of LMP (Low Methoxyl Pecin) extracted
from dragon fruit peel (Hylocereus Undatus)”. The objectives of this study
were to determine influence of different extraction conditions by conventional
extraction with citric acid to obtain LMP, to determine the LMP extraction yield,
and study the morphology of pectin from dragon fruit peel by SEM. Pectin was
extracted under various conditions: 4 concentration (M) levels of citric acid
0.5M, 1M, 1.5M, 2M; 4

extraction periods 30,

concentration of ethanol 80, 85, 90 to

60,

90

and 120 min,

95% (v/v); ethanol ratios (ER) from

0.5: 1; 1:1; 1.5:1 and 2:1. Preliminary characterization of pectin, in terms of
degree of esterification (DE) was also carried out in order to investigate the
influence of different extraction conditions on the chemical composition of the
extracts. Pectin powder extracted from dragon fruit peel powder by acid citric is
a low methoxyl pectin (LMP) confirmed by the decree of esterification constant
(3.82). The results imply that dragon fruit peels could be a substantial source in
food production with the highest pectin yield found and the optimal extraction
conditions was at pH 3.5 with 1M acid citric, extraction period of 60 minutes,
ethanol 90% (v/v), ethanol ratio of 1:1. In term of morphology by SEM, the LMP
particles extracted from dragon fruit peel using citric acid method were flaky
pellets in shape with more porous surfaces, that tentatively assume that pectin
extracted from dragon fruit had a better solubility than pectin from passion fruit
peel. Our pectin morphology analysis indicated that the pectin formation was
greatly influenced by concentration of citric acid and source of the raw material.


MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC BẢNG .................................................................................... 13
DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ ............................................................................... 14
DANH MỤC CÁC HÌNH ..................................................................................... 15
MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1
Đặt vấn đề ............................................................................................................ 1
Mục tiêu của đề tài ............................................................................................... 2
Ý nghĩa của đề tài ................................................................................................ 2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ................................................................................... 4
1.1

Tổng quan về thanh long ............................................................................ 4

1.1.1

Đặc điểm hình thái ............................................................................... 4

1.1.2

Giá trị dinh dưỡng của quả thanh long ................................................. 5

1.1.3

Đặc điểm vỏ thanh long ....................................................................... 7

1.1.4

Tình hình sản xuất, tiêu thụ và chế biến thanh long ở Việt Nam và trên

thế giới 9
1.2

Tổng quan về pectin ................................................................................. 10

1.2.1

Giới thiệu chung về pectin ................................................................. 10

1.2.2

Cấu trúc và thành phần hố học của pectin ........................................ 11

1.2.3

Tính chất của pectin ........................................................................... 13

1.2.4

Giá trị dinh dưỡng và giá trị sinh học của pectin LMP ....................... 15

1.2.5

Ứng dụng của pectin .......................................................................... 16

1.2.6

Các phương pháp trích ly pectin ........................................................ 18

1.2.6.1 Chiết bằng phương pháp ngâm chiết .................................................. 19


1.2.6.2 Chiết tách bằng enzyme ..................................................................... 20
1.2.6.3 Chiết tách bằng dung dịch muối và kiềm ........................................... 20
1.2.6.4 Chiết tách pectin bằng phương pháp siêu âm ..................................... 20
1.2.7.1 Kích thước của nguyên liệu .............................................................. 21
1.2.7.2 Tỷ lệ khối lượng giữa nguyên liệu và dung mơi ................................ 21
1.2.7.3 Nhiệt độ trích ly ................................................................................ 21
1.2.7.4 Thời gian trích ly .............................................................................. 22
1.2.7.5 Nồng độ acid .................................................................................... 22
1.2.7.6 Nồng độ cồn ..................................................................................... 22

1.2.7.7 pH..................................................................................................... 23
1.3

Tổng quan về tình hình nghiên cứu .......................................................... 23

CHƯƠNG 2: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......... 29
2.1

Nguyên vật liệu ........................................................................................ 29

2.1.1

Thời gian và địa điểm nghiên cứu ...................................................... 29

2.1.2

Nguyên vật liệu.................................................................................. 29

2.1.2.1 Vỏ thanh long .................................................................................... 29
2.1.2.3 Acid citric .......................................................................................... 29
2.1.2.4 Cồn thực phẩm .................................................................................. 29
2.1.2.5 Hóa chất khác .................................................................................... 30
2.2

Dụng cụ và thiết bị ................................................................................... 31

2.3

Quy trình khảo sát thí nghiệm thực hiện ................................................... 31

2.3.1

Quy trình thu nhận bột vỏ thanh long ................................................. 31

2.3.2

Quy trình thu nhận pectin có chỉ số methoxyl hóa thấp (LMP) từ bột vỏ


quả thanh long ................................................................................................ 32
2.4.

Phương pháp nghiên cứu .......................................................................... 37

2.4.1

Bố trí thí nghiệm ................................................................................ 37

2.4.2.

Phương pháp phân tích sử dụng trong nghiên cứu ................................ 46

2.4.3.

Phương pháp bố trí thí nghiệm và xử lý số liệu .................................. 49

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ......................................................... 49
3.1

Khảo sát tính chất lý hóa của vỏ thanh long.............................................. 49

3.2

Ảnh hưởng của acid citric đến chỉ số ester hóa (DE), tỷ lệ thu hồi pectin

LMP từ vỏ thanh long ........................................................................................ 50
3.2.1

Ảnh hưởng của nồng độ acid citric đến chỉ số DE .............................. 50

3.2.2

Ảnh hưởng của nồng độ acid citric đến tỷ lệ thu hồi LMP ................. 51

3.3

Khảo sát ảnh hưởng của thời gian ủ đến chỉ số ester hóa(DE), hiệu suất thu

hồi LMP ............................................................................................................. 52
3.3.1 Ảnh hưởng của thời gian ủ đến chỉ số DE .............................................. 52
3.3.2

Ảnh hưởng của thời gian ủ đến hiệu suất thu hồi pectin ..................... 54

3.4

Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ cồn đến hiệu suất thu hồi LMP ............. 55

3.5

Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ cồn và dịch pectin đến hiệu suất thu hồi pectin
59

3.7

Đánh giá chất lượng thành phẩm .............................................................. 68

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................... 70
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 72


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
ADI: Acceptable daily intake
DE: Degree of Esterification
FTIR: Fourier Transform InfraRed spectroscopy
GAP: Good Agricultural Practice
GRAS: Generally Recognized as Safe
HMP: High Methoxyl Pectin
JECFA: The Joint Expert Committee on Food Additives
LMP: Low Methoxyl Pectin
SCF: Scientific Committee for Food


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1 Thành phần dinh dưỡng (trong 100g khẩu phần ăn thịt quả thanh long,
măng cụt, xoài, và dứa)
Bảng 1.2 Hàm lượng chất dinh dưỡng trong vỏ thanh long ruột trắng và thanh long
ruột đỏ
Bảng 1.3 Thành phần hóa học của vỏ thanh long
Bảng 1.4 Tiêu chuẩn chất lượng của sản phẩm pectin theo tiêu chuẩn IPPA

Bảng 3.1 Một số chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm bột pectin được sản xuất ở quy
mơ phịng thí nghiệm
Bảng 3.2 Mô tả sản phẩm bột pectin được sản xuất ở quy mơ phịng thí nghiệm
Bảng A-1 Chỉ tiêu về nước sinh hoạt
Bảng A-2 Danh mục các thông số chất lượng nước sạch và ngưỡng giới hạn cho
phép
Bảng A-3 Chỉ tiêu lý hóa của axit citric
Bảng A-4 Các yêu cầu chỉ tiêu hóa học của etanol tinh chế
Bảng A-5 Các chỉ tiêu chất lượng của natri hydroxit kỹ thuật
Bảng A-6 Chỉ tiêu và mức của axit clohidric kỹ thuật
Bảng C-1 Kết qủa xử lý tính chất lý hóa của vỏ thanh long qua các lần đo
Bảng D-1 Số liệu thống kê hiệu suất thu hồi pectin ở các nồng độ acid citric khác
nhau
Bảng D-2 Kết quả mức độ ester hóa của petin ở các nồng độ acid citric khác nhau
Bảng D-3 Kết quả hiệu suất thu hồi của pectin ở các thời gian ủ khác nhau
Bảng D-4 Kết quả mức độ ester hóa (DE) của pectin ở các thời gian ủ khác nhau
Bảng D-5 Kết quả hiệu suất thu hồi pectin ở các nồng độ cồn khác nhau
Bảng D-6 Kết quả hiệu suất thu hồi pectin ở các tỷ lệ cồn và dịch pectin khác nhau
Bảng E-1 Kết quả đánh giá chất lượng pectin thành phẩm


DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ
Biểu đồ 3.1 Chỉ số DE của pectin ở từng nồng độ acid citric khác nhau
Biểu đồ 3.2 Ảnh hưởng của nồng độ acid citric đến tỷ lệ thu hồi pectin
Biểu đồ 3.3 Ảnh hưởng của thời gian ủ đến chỉ số DE
Biểu đồ 3.4 Ảnh hưởng của thời gian ủ đến hiệu suất thu hồi pectin
Biểu đồ 3.5 Ảnh hưởng của nồng độ cồn đến tỷ lệ thu hồi pectin
Biểu đồ 3.6 Ảnh hưởng của tỷ lệ cồn và dịch pectin đến tỷ lệ thu hồi pectin

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1 Phân loại thực vật (A) Hylocereus undatus (B) Hylocereus polyrhizus
Hình 1.2 Cấu tạo thành tế bào thực vật
Hình 1.3. Một đoạn của phân tử pectin có nhóm chức năng: carboxyl và este; b) amide
Hình 1.4 Cơng thức HMP
Hình 1.5 Cơng thức LMP
Hình 1.6 Cơng thức pectin được amid hóa
Hình 1.7 Sơ đồ tạo gel của HMP (nguồn: Debabandya M., 2010)
Hình 1.8 Sơ đồ tạo gel của LMP (nguồn: Chatchaya O., 2011)
Hình 1.9 Các sản phẩm rau quả sử dụng pectin
Hình 2.1 Quy trình sản xuất bột thanh long
Hình 2.2 Quy trình trích ly pectin
Hình 2.3 Phối trộn
Hình 2.4 Chuẩn hóa
Hình 2.5 Ủ
Hình 2.6 Ổn định
Hình 2.7 Tủa pectin
Hình 2.8 Ly tâm
Hình 2.9 Sấy
Hình 2.10 Bột pectin thành phẩm
Hình 2.11 Sơ đồ bố trí nội dung 1
Hình 2.12 Sơ đồ bố trí nội dung 2
Hình 2.13 Sơ đồ bố trí nội dung 3


Hình 2.14 Sơ đồ bố trí nội dung 4
Hình 2.15 Sơ đồ bố trí nội dung 5
Hình 3.1 Bột vỏ thanh long
Hình 3.2 Sự biến đổi từ vỏ thanh long thành bột thanh long
Hình 3.3 Hình bột pectin thơ thành phẩm

Hình 3.4 Hình ảnh SEM (độ phóng đại 100 lần) ở nồng độ acid citric 0.5M (A), 1M
(B), 1.5M (C), 2M (D)
Hình 3.5 Hình ảnh chụp SEM (độ phóng đại 1500 lần) ở nồng độ acid citric 0,5M
(A1500), 1M (B1500), 1,5M (C1500), 2M (D1500), và mẫu trích ly ở điều kiện tối
ưu (Opt1500)
Hình 3.6 Hình ảnh chụp SEM (độ phóng đại 2000 lần) ở nồng độ acid citric 0.5M
(A2000), 1M (B2000), 1,5M (C2000), 2M (D2000), và hình ảnh SEM (2000 lần) mẫu
trích ly ở điều kiện tối ưu.
Hình 3.7 Hình ảnh chụp SEM của pectin thương phẩm trong nghiên cứu của Kharidah
Muhammad (2014)
Hình 3.8 Hình ảnh chụp SEM (độ phóng đại 100 lần) ở độ cồn 80% (v/v) (E), 85%
(v/v) (F), 90% (v/v) (G), 95% (v/v) (H)
Hình 3.9 Hình ảnh chụp SEM (độ phóng đại 1500 lần) ở cồn 80% (v/v) (E1500),
85% (v/v) (F1500), 90% (v/v) (G1500), 95% (v/v) (H1500)
Hình 3.10 Hình ảnh chụp SEM (độ phóng đại 2000 lần) ở độ cồn 80% (v/v) (E2000),
85% (v/v) (F2000), 90% (v/v) (G2000), 95% (v/v) (H2000)
Hình 3.11 Hình ảnh SEM của pectin từ vỏ quả thanh long
Hình 3.12 Hình ảnh SEM của pectin từ vỏ quả thanh long và vỏ quả chanh dây
Hình 3.13 Sự biến đổi từ vỏ thanh long thành bột thanh long
Hình 3.14 Hình bột pectin thành phẩm


1

MỞ ĐẦU
Đặt vấn đề
Việt Nam hiện nay là nước có diện tích và sản lượng thanh long lớn nhất Châu
Á và cũng là nước xuất khẩu thanh long hàng đầu thế giới (nongnghiep.vn). Bộ Nông
nghiệp và Phát triển nông thôn cho biết, hiện nay có 60/63 tỉnh thành trồng thanh
long, với diện tích và sản lượng tăng rất nhanh. Nếu năm 1995 cả nước có hơn 2.200

ha trồng thanh long, sản lượng gần 23.000 tấn thì đến năm 2018 tăng lên gần 54.000
ha trồng thanh long (trong đó diện tích đang cho thu hoạch hơn 45.000 ha), sản lượng
đạt hơn 1 triệu tấn, tăng 24 lần về diện tích và tăng hơn 46 lần về sản lượng. Thanh
long hiện được trồng ở 30 tỉnh thành, nhưng phát triển mạnh thành các vùng chuyên
canh quy mô lớn tập trung ở các tỉnh Bình Thuận (29.000 ha), Long An (11.000 ha)
và Tiền Giang (8.000 ha) chiếm 93,6% diện tích và 95,5 % sản lượng cả nước. Phần
diện tích thanh long cịn lại phân bố ở một số tỉnh miền Nam như Vĩnh Long, Trà
Vinh, Tây Ninh, Bà Rịa – Vũng Tàu và một số tỉnh Miền Bắc như Lạng Sơn, Vĩnh
Phúc, Hải Dương, Quảng Ninh, Thanh Hóa và Hà Nội.
Thanh long có nhiều chất dinh dưỡng, chẳng hạn như beta-carotene, lycopene
và vitamin E, và nó có chứa các axit béo thiết yếu (Ariffin và cộng sự, 2008;
Charoensiri và cộng sự, 2009). Hiện nay, thanh long được chế biến thành các sản
phẩm như bột thanh long, thanh long chiên, sấy (chips, snack), nước thanh long đón
hộp (theo trang triển lãm các sản phẩm tự nhiên- natural products expo connect). Vỏ
thanh long thường được coi là chất thải, trong khi đó lượng bỏ thải này chiếm 25%
trọng lượng quả thanh long (Liaotrakoon, 2013). Tuy nhiên, đã có báo cáo rằng vỏ
thanh long có thể được sử dụng làm nguyên liệu để chiết xuất pectin (Muhammad và
cộng sự, 2014; Thirugnanasambandham và cộng sự, 2014).
Pectin là một họ của polysaccharides giàu acid galacturonic bao gồm
homogalacturonan,

rhamnogalacturonan

I,

rhamnogalacturonan

II

và

xylogalacturonan (Mohnen, 2008). Tùy theo mức độ este hóa (DE), pectin được chia
thành hai nhóm chính: pectin có DE>50% được gọi là pectic methoxyl cao (pectin có


2

phân tử lượng cao) trong khi pectin methoxyl thấp (pectin có phân tử lượng thấp) có
DE<50% (Morris và cộng sự, 2000). Pectin được sử dụng trong ngành công nghiệp
thực phẩm như chất làm đặc, chất nhũ hóa, chất tạo gel, chất ổn định và cũng là chất
thay thế chất béo (Maran và cộng sự, 2013)
Mục tiêu của đề tài
1. Xác định ảnh hưởng của phương pháp xử lý bằng acid citric đến tính chất lý
hóa của LMP từ vỏ quả thanh long;
2. Đánh giá hiệu suất thu hồi LMP;
3. Xác định cấu trúc hình thái học bề mặt của pectin thu nhận từ vỏ quả thanh
long.
Ý nghĩa của đề tài
Pectin phân tử lượng cao (HMP) tạo gel ở khoảng pH hẹp (2,0-3,5) với sự có
mặt của đường sucrose ở nồng độ cao hơn 55% w/v trong mơi trường. Trong q
trình tạo gel của HMP, các vùng liên kết được tạo ra nhờ liên kết chéo của hai hoặc
nhiều phân tử pectin. Những liên kết này được ổn định bởi lực tương tác phân tử yếu
như liên kết hydro và nhóm kỵ nước giữa các nhóm methyl-este phân cực và khơng
phân cực; và đòi hỏi hàm lượng đường cao và pH thấp (McClements DJ, 2016). Pectin
phân tử lượng thấp (LMP) được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp thực phẩm
để tạo thành các loại mứt có hàm lượng đường thấp vì nó khơng u cầu một lượng
lớn đường để tạo gel. Nó cho thấy ít nhạy cảm hơn đối với axit và yêu cầu các ion
Ca2 + tạo thành gel. Cơ chế tạo gel trong LMP được trung gian bởi sự hình thành các
liên kết canxi giữa hai nhóm cacboxyl từ hai chuỗi tiếp xúc gần nhau. Han và cộng
sự (2017) quan sát thấy giá trị pH gần với điểm đẳng điện (pH = 3,50) và nồng độ

canxi cao tăng cường mô đun lưu trữ và độ bền của gel bằng cách hình thành các cầu
canxi ở các nhóm cacboxyl phân ly. Ngoài ra, hàm lượng sucrose cải thiện độ bền
của gel vì đường trung tính cung cấp các nhóm hydroxyl để ổn định gel và góp phần
hình thành liên kết hydro để cố định nước tự do. Mặt khác, theo Yang và cộng sự


3

(2018), LMP có thể tạo gel tương đối ổn định trong phạm vi pH từ 3,5- 9,5 sử dụng
NaOH làm chất điều chỉnh pH. Do đó, LMP được lựa chọn trong sản xuất thực phẩm
năng lượng thấp như món tráng miệng sữa, mứt, thạch và chất bảo quản. Pectin phân
tử lượng thấp (LMP) ổn định hơn so với pectin phân tử lượng cao (HMP) ở điều kiện
pH thấp và nhiệt độ cao và có thể được lưu trữ hơn một năm (Vanitha, T., & Khan,
M. (2020)). Chính vì những lý do trên thêm nữa ở Việt Nam chưa có nhà máy nào
sản xuất pectin mặc dù có rất nhiều nguồn thực vật chứa pectin và hàng năm có rất
nhiều phế liệu thải ra từ các nhà máy sản xuất nước ép quả là nguồn chứa nhiều pectin
nên việc nghiên cứu “Nghiên cứu ảnh hưởng của phương pháp xử lý hóa học đến
tính chất lý hóa của LMP (low methoxyl pectin) từ vỏ quả thanh long (hylocereus
undatus)” là cần thiết để đáp ứng nhu cầu nâng cao chất lượng cuộc sống “xanh sạch - đẹp”. Cụ thể, tận dụng nguồn vỏ quả thường được xem là phế liệu góp phần
bảo vệ mơi trường tạo ra sản phẩm an tồn và được sử dụng trong sản xuất thực phẩm
năng lượng thấp.
Cấu trúc của luận văn
Luận văn gồm 80 trang, trong đó có 21 bảng, 6 biểu đồ, 37 hình. Phần mở đầu
3 trang, kết luận và kiến nghị 2 trang, tài liệu tham khảo 7 trang (53 tài liệu tiếng Anh,
8 tiếng Việt và trang web). Nội dung chính của luận văn chia làm 03 chương: Chương
1. Tổng quan gồm 26 trang; chương 2. Nguyên vật liệu và phương pháp nghiên cứu
gồm 21 trang và chương 3. Kết quả và thảo luận 21 trang; 6 Phụ lục minh họa phương
pháp, thiết bị nghiên cứu và một số kết quả nghiên cứu.

4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1

Tổng quan về thanh long

1.1.1 Đặc điểm hình thái
Tên Việt Nam: Thanh long
Họ: Xương rồng
Tên tiếng Anh: Pitaya (hay Pitahaya), dragon fruit
Tên khoa học: Hylocereus spp.
Thanh long có nguồn gốc từ Mexico và trung và nam Mỹ (Benzing, 1990;
Britton & Rose, 1963; Haber, 1983) và sau đó thì được trồng trọt rộng rãi ở các nước
Campuchia, Israel, Úc, Nicaragua, ở châu Á như Việt Nam, Đài Loan, Malaysia,
Philippines (Mizrahi, Nerd & Nobel, 1997). Ở Việt Nam, thanh long đã được trồng
ít nhất 100 năm. Ở châu Á thì hay được gọi với tên “dragon fruit” vì màu đỏ sáng với
các “vây” (tai) xanh trên vỏ của trái.
Thanh long thuộc loại thân leo trườn, dài đến 10 m, phân nhánh nhiều, bám
vào các giá thể nhờ các rễ phụ rất phát triển. Thân và cành đều có màu xanh lục, có 3
cạnh dẹp, mép có gai nhỏ, ngắn (2-4 gai ở mỗi mắt thân). Hoa rất to, mọc đơn độc
trên cành, đường kính có thể đến 30 cm, màu trắng hay trắng ngà. Hoa có nhiều lá
đài và cánh, dính với nhau tạo thành ống. Hoa có rất nhiều nhị. Trái màu đỏ tươi,
hồng hay vàng vàng, mọng nước, có nhiều gai mềm do những lá hoa cịn lại, đường
kính khoảng 10 cm. Vỏ trái rất dễ bóc. Phần thịt màu trắng hồng chứa nhiều hột nhỏ
li ti màu đen.
Thanh long có các loại sau: Hylocereus undatus thuộc chi Hylocereus: có ruột
trắng với vỏ hồng hay đỏ. Loại này được trồng rộng rãi ở các tỉnh Bình Thuận, Long
An, Tiền Giang, v.v. Hylocereus polyrhizus (hay Hylocereus costaricensis) thuộc chi
Hylocereus có ruột đỏ với vỏ hồng hay đỏ. Loại này được lai tạo từ giống thanh long

ruột trắng Bình Thuận với giống ruột đỏ nhập từ Colombia. Selenicereus megalanthus
thuộc chi Selenicereus: có ruột trắng với vỏ vàng.


5

Hình 1.1 Phân loại thực vật (A) Hylocereus undatus (B) Hylocereus polyrhizus
(Modh, 2010)
1.1.2 Giá trị dinh dưỡng của quả thanh long
Thanh long có nhiều thành phần chức năng và thành phần dinh dưỡng. Bảng
1.1. chỉ ra thành phần hóa học trong 100g thanh long so với các trái cây nhiệt đới
khác. Thanh long chứa một lượng đáng kể khoáng chất như kali, phospho, natri và
magie. Hàm lượng các khoáng chất này trong thanh long cao hơn nhiều so với quả
măng cụt, xoài và dứa (Gunasena, 2007; Stintzing, 2003; To, 1999). Các vitamin như
là vitamin C (33mg/ 100g) (Choo và Yong, 2011), vitamin B3 (0,2- 2,8 mg/ 100g),
cũng được tìm thấy với hàm lượng cao ở thanh long, và một lượng nhỏ vitamin B1,
B2, và A (≤ 0,05 mg/ 100g) (Stintzing, 2003; To, 1999). Giá trị năng lượng trong
thanh long ruột trắng tương đối thấp so với thanh long ruột đỏ (130 kJ/ 100g so với
283 kJ/ 100g) và các loại trái cây nhiệt đới khác. Tuy nhiên giá trị năng lượng của


6

thanh long ruột đỏ lại thấp hơn so với mít, chuối (410 và 365 kJ/100g tương ứng),
nhưng tương đương với măng cụt, xoài, và dứa (238- 283 kJ/ 100g) (To, 1999).
Loại đường chiếm ưu thế trong thanh long là đường glucose, và đường
fructose. Hàm lượng của các loại đường này chiếm khoảng 2-6g/ 100g (Nomura,
2005); Stintzing, 2003). Có một lượng nhỏ sorbitol (0,3g/ 100g) (To, 1999), trong khi
đó có một lượng sucrose và maltose nhưng không đo đạc được (Stintzing, 2003; To,
1999). Thanh long là một loại thực phẩm axit thấp, pH từ 4,4 đến 5,1 (Gunasena,

2007; Stintzing, 2003), axit malic là axit chính trong thanh long (Nomura, 2005).
Cũng như hầu hết các loại trái cây, hàm lượng ẩm trong thanh long tương đối cao
(83-89g/ 100g quả tươi).
Một lượng pectin cũng được tìm thấy trong thịt quả thanh long
(Mahattanatawee, 2006) và trong vỏ quả thanh long (Jamilah, 2011). Chất nhầy trong
mơ thịt bao bọc hạt có chứa các polysaccharide (Wichienchot, 2010). Thanh long
chứa các oligosaccharides (khoảng 90g/ kg) bao gồm một số fructooligosaccharides
như 1-kestose, 6-kestose, và neokestose (1 đường glucose à 2 đường fructose), hoặc
nystose, bifurcose và neobifurcose (1 đường glucose và 3 đường fructose), hoặc
stachyose (3 đường glucose và 1 đường fructose). Các fructooligosaccharides mang
đặc tính của prebiotic và mang lại nhiều lợi ích cho đường tiêu hóa, bao gồm hạn chế
axit trong dạ dày, hạn chế một phần enzyme α-amylase trong tuyến nước bọt, và có
thể tăng khả năng kích thích sự phát triển lợi khuẩn lactobacilli và bifidobacterial
(Wichienchot, 2010).
Giá trị dinh dưỡng của thanh long không chỉ giới hạn trong thịt quả và vỏ quả
mà còn trong hạt thanh long. Hạt thanh long ăn được và có chứa hàm lượng cao chất
béo tốt cho sức khỏe (Ariffin, 2009). Điều này phụ thuộc vào lượng vitamin E
(tocopherol) và các axit béo thiết yếu (Chemah, 2010; Lim, 2010). Bên cạnh
tocopherol và các axit béo, hạt thanh long còn chứa chấ xơ hòa tan như cellulose,
hemicellulose và lignin (Tarpila, 2005). Tiêu thụ thanh long mang lại các lợi ích sức


7

khỏe nhờ vào các thành phần hóa học trong trong thịt quả và hạt và hoạt tính sinh khả
dụng của chúng.
Bảng 1.1 Thành phần dinh dưỡng (trong 100g khẩu phần ăn thịt quả thanh
long, măng cụt, xoài, và dứa)
STT Thành phần

Thanh long Thanh long Măng
ruột trắng

ruột đỏ

cụt

Xoài

Dứa

1

Năng lượng (kJ)

130

283

238

276

243

2

Protein (g)

0,5

0,2-1,1

0,5

0,7

0,3

3

Chất béo (g)

0,1

0,6-0,9

0,3

0,4

0,2

4

Carbohydrates (g)

9,5

11,2

14,7

16,8

13,7

5

Glucose (g)

5,5

4,7-5,7

-

0,8-1,5 -

6

Fructose (g)

1,9

1,8-3,2

-

6,4-9,4 -

7

Chất xơ thô (g)

0,3

0,7-1,3

5

0,9

0,4

8

Canxi (g)

3,1-6

2,3-10,2

10

10

17

9

Magie (mg)

26,6

31,3-38,9

không

8,8

13

thấy
10

Sodium (mg)

3,3

7,3-8,9

1

7

1

11

Potassium (mg)

399,5

272-328,4

135

189

146

12

Sắt (mg)

0,4

0,6-3,4

0,5

0,4

0,5

13

Phốt pho (mg)

19

27,5-36,1

10

13

8

(Ganusena, 2007; Kansci, 2008; Stintzing, 2003; To, 1999)
1.1.3 Đặc điểm vỏ thanh long
Vỏ trái thanh long là phế phẩm chính cịn lại từ thanh long tươi hoặc từ quá
trình chế biến thanh long. Vỏ chiếm khoảng 24,5% - 25,2 %(w/w) so với quả và có


8

chứa một số thành phần có giá trị (Liaotrakoon W., 2013). Giá trị pH tương đương
với giá trị chất khô (7 - 9 g/ 100 g trọng lượng tươi). Hàm lượng vitamin C trong vỏ
quả thanh long ruột đỏ gấp 2,5 lần so với trong vỏ quả thanh long ruột trắng tương
đương với 13 mg/ 100 g và 5 mg/ 100 g. Khơng có sự khác biệt đáng kể giữa giá trị
L* (độ sáng) và giá trị a* (độ đỏ) của cả hai vỏ thanh long. Trong khi giá trị b * (độ
vàng) của vỏ thanh long ruột đỏ cao hơn vỏ thanh long ruột trắng.
Cả hai loại vỏ thanh long cũng chứa một lượng đáng kể betacyanin (sắc tố đỏ/
tím). Theo bảng 1, tổng hàm lượng betacyanin trong vỏ quả thanh long đỏ là gấp đôi
trong vỏ thanh long trắng tương đương 20 mg/100 g và 10 mg/ 100 g.
Bảng 1.2 Hàm lượng chất dinh dưỡng trong vỏ thanh long ruột trắng và thanh
long ruột đỏ
Đặc điểm

STT

Thanh long ruột

Thang long ruột đỏ

trắng
1

pH

4,68 ± 0,005a

4,65, ± 0,004a

2

Chất khô (g/100 g)

9,19 ± 0,24a

6,55 ± 0,28b

3

Vitamin C (mg/ 100 g)

5,06 ± 0,17a

12,95 ± 0,09b

4

Betacyamin (mg/ 100 g)

10,19 ± 0,24a

19,98 ± 0,32b

5

Thông số màu
L* (độ sáng)

31,05 ± 0,28a

30,48 ± 0,23a

a* (độ đỏ)

17,98 ± 0,54a

17,64 ± 0,72a

b* (độ vàng)

-2,41 ± 0,12a

-0,99 ± 0,16b

(Liaotrakoon W., 2013)
Trong đó: giá trị đưa ra là trị trung bình ± SD (N=3) và các hàm lượng là
theo trọng lượng tươi. Các ký tự trong mỗi hàng chỉ ra sự khác biệt đáng kể (p <
0,05)


9

Qua khảo sát thành thành phần hóa học vỏ thanh long của P.Y.Tang (2011
(Tối ưu hóa việc tách pectin thành vỏ quả thanh long năm 2011) cho thấy vỏ thanh
long chứa hàm lượng pectin cao 12,52% nên có thể nghiên cứu pectin từ nguyên liệu
này.
Bảng 1.3 Thành phần hóa học của vỏ thanh long
Thành phần

Vỏ tươi

1

Độ ẩm (%)

88,60

2

Pectin (%)

12,52

3

Đường khử (%)

15,84

4

Acid tồn phần

89,43

5

Cellulose (%)

4,38

Stt

(Tang P.Y., 2011)
1.1.4 Tình hình sản xuất, tiêu thụ và chế biến thanh long ở Việt Nam và trên
thế giới
Việt Nam được đánh giá là một trong 4 quốc gia có sản lượng thanh long nhiều
nhất thế giới. Hiện nay ở nước ta có hai vùng trồng thanh long xuất khẩu chính của
cả nước là Chợ Gạo (Tiền Giang) và Bình Thuận, trong đó Bình Thuận là tỉnh đứng
đầu cả nước về trái thanh long cả về sản lượng, diện tích, năng suất và chất lượng.
Tổng diện tích trồng thanh long của hai vùng này là 14 nghìn hecta, chiếm trên 90%
tổng diện tích cả nước.
Những năm gần đây thanh long ln là loại trái cây có kim ngạch xuất khẩu

ổn định. Thanh long là một trong 40 mặt hàng xuất khẩu lợi thế của quốc gia đã được
Chính Phủ phê duyệt. Do đặc điểm khí hậu thuận lợi, thanh long ở Bình Thuận có thể
đạt năng suất tới 25 tấn/hecta. Chỉ tính riêng Bình Thuận, năm 2006 tổng sản lượng
trái thanh long đạt 130 nghìn tấn, trong đó xuất khẩu đạt 23 nghìn tấn thu về kim
ngạch gần 14 triệu USD. Theo số liệu thống kê năm 2015, Việt Nam xuất khẩu