BÀI tập lớn môn PHÂN TÍCH THỰC PHẨM đề tài các PHƯƠNG PHÁP xác ĐỊNH hàm LƯỢNG PECTIN TRONG THỰC PHẨM

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA KỸ THUẬT HĨA HỌC
BỘ MƠN CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM


BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN

MƠN PHÂN TÍCH THỰC PHẨM
ĐỀ TÀI:

CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG
PECTIN TRONG THỰC PHẨM
GVHD: PGS.TS Phan Ngọc Hịa
PGS.TS Nguyễn Thị Lan Phi
Lớp: L02
Nhóm: 17
SVTH: Phạm Thị Nguyệt Hằng
- MSSV: 1911116
Nguyễn Đình Thiên Kim
- MSSV: 1911465
Hồng Ngọc Tân
- MSSV: 1915045
TP. Hồ Chí Minh, năm 2021
1


ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA KỸ THUẬT HĨA HỌC
BỘ MƠN CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM



BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN

MƠN PHÂN TÍCH THỰC PHẨM
ĐỀ TÀI:

CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG
PECTIN TRONG THỰC PHẨM
GVHD: PGS.TS Phan Ngọc Hịa
PGS.TS Nguyễn Thị Lan Phi
Lớp: L02
Nhóm: 17
SVTH: Phạm Thị Nguyệt Hằng
- MSSV: 1911116
Nguyễn Đình Thiên Kim
- MSSV: 1911465
Hồng Ngọc Tân
- MSSV: 1915045
TP. Hồ Chí Minh, năm 2021
2


BẢNG PHÂN CƠNG NHIỆM VỤ
Thành viên

MSSV

Cơng việc được giao

Mức độ
hồn thành

Phạm Thị Nguyệt Hằng

1911116

1.1, 1.2, 2.2.1, 3.1.1, Kết luận,
Tổng hợp Word

100%

Nguyễn Đình Thiên Kim

1911465

1.3, 1.5, 2.2.3, 3.1.3, Lời mở đầu,
Làm Powerpoint

100%

Hoàng Ngọc Tân

1915045

1.4, 2.1, 2.2.2, 3.1.2, 3.2, Tổng
hợp Word

100%

3


MỤC LỤC
DANH MỤC BẢNG .......................................................................................................................................
DANH MỤC HÌNH .........................................................................................................................................
LỜI MỞ ĐẦU..................................................................................................................................................
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU CHUNG ............................................................................................................ 1
1.1. Giới thiệu về pectin ............................................................................................................................. 1
1.1.1. Cấu tạo .......................................................................................................................................... 1
1.1.2. Nguồn gốc .................................................................................................................................... 1
1.2. Phân loại pectin ................................................................................................................................... 3
1.3. Thành phần các pectin trong thực phẩm ............................................................................................. 3
1.4. Tính chất hóa lý và hóa học của pectin ............................................................................................... 4
1.4.1. Tính chất hóa lý ............................................................................................................................ 4
1.4.1.1. Khả năng hòa tan ................................................................................................................... 4
1.4.1.2. Độ nhớt của dung dịch pectin ................................................................................................ 4
1.4.1.3. Khả năng tạo nhũ và ổn định nhũ tương ................................................................................ 5
1.4.1.4. Khả năng tạo gel .................................................................................................................... 5
1.4.2. Tính chất hóa học ......................................................................................................................... 5
1.4.2.1. Phản ứng de-ester hóa ............................................................................................................ 5
1.4.2.2. Phản ứng tạo kết tủa với ion kim loại .................................................................................... 5
1.4.2.3. Phản ứng amide hóa............................................................................................................... 6
1.4.2.4. Phản ứng với enzyme pectinase ............................................................................................. 6
1.4.2.5. Phản ứng thủy phân cắt mạch với acid .................................................................................. 7
1.5. Lưu ý chung ........................................................................................................................................ 7
CHƯƠNG 2. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ..................................................................................... 8
2.1. Xử lý và chiết xuất mẫu trái cây ......................................................................................................... 8
2.1.1. Phương pháp chiết xuất truyền thống ........................................................................................... 9
2.1.2. Các phương pháp chiết xuất “hóa học xanh” ............................................................................... 9

2.1.2.1. Chiết xuất có sự hỗ trợ của vi sóng...................................................................................... 10
2.1.2.2. Chiết xuất có sự hỗ trợ của enzyme ..................................................................................... 10
2.1.2.3. Chiết xuất bằng sóng siêu âm .............................................................................................. 11
2.2. Các phương pháp xác định hàm lượng pectin trong mẫu thực phẩm ............................................... 11
2.2.1. Phương pháp Calcium pectate .................................................................................................... 11
2.2.1.1. Nguyên tắc ........................................................................................................................... 11
2.2.1.2. Ứng dụng ............................................................................................................................. 11
2.2.1.3. Chuẩn bị ............................................................................................................................... 12
2.2.1.4. Cách tiến hành ..................................................................................................................... 12
4


2.2.1.5. Tính tốn kết quả ................................................................................................................. 12
2.2.2. Phương pháp đo quang phổ thông qua ion Cu2+ ........................................................................ 13
2.2.2.1. Nguyên tắc ........................................................................................................................... 13
2.2.2.2. Ứng dụng ............................................................................................................................. 13
2.2.2.3. Chuẩn bị ............................................................................................................................... 13
2.2.2.4. Cách tiến hành ..................................................................................................................... 14
2.2.2.5. Tính tốn kết quả ................................................................................................................. 15
2.2.3. Phương pháp so màu Carbazole ................................................................................................. 15
2.2.3.1. Giới thiệu ............................................................................................................................. 15
2.2.3.2. Nguyên tắc ........................................................................................................................... 15
2.2.3.3. Ứng dụng ............................................................................................................................. 15
2.2.3.4. Chuẩn bị ............................................................................................................................... 15
2.2.3.5. Cách tiến hành ..................................................................................................................... 16
2.2.3.6. Tính toán kết quả ................................................................................................................. 16
CHƯƠNG 3. BÀN LUẬN VÀ KẾT LUẬN ............................................................................................... 18
3.1. Bàn luận chung .................................................................................................................................. 18
3.1.1. Năng lực của phương pháp Calcium pectate .............................................................................. 18
3.1.2. Năng lực của phương pháp đo quang phổ thông qua ion Cu2+ .................................................. 18

3.1.3. Năng lực của phương pháp Carbazole ....................................................................................... 19
3.2. Kết luận ............................................................................................................................................. 20
KẾT LUẬN .....................................................................................................................................................
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...............................................................................................................................

5


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1. Phần trăm pectin trong các phần của quả bưởi................................................................................. 2
Bảng 2. Chiết xuất pectin trong công nghiệp ................................................................................................ 4
Bảng 3. Hàm lượng pectin trong sương sáo Việt Nam ................................................................................ 18
Bảng 4. Hàm lượng pectin của các thành phần khác nhau bên trong mít ở Ấn Độ ..................................... 18
Bảng 5. Khối lượng pectin trong mẫu thực phẩm được xác định bằng 2 phương pháp đo quang phổ thông
qua ion Cu2+ và Calcium pectate ................................................................................................................. 19
Bảng 6. Khối lượng pectin trong các mẫu thực phẩm đa dạng bằng 2 phương pháp đo quang phổ thông
qua ion Cu2+ và Calcium pectate ................................................................................................................. 19

DANH MỤC HÌNH
Hình 1. Cấu tạo pectin ................................................................................................................................... 1
Hình 2. Pectin trong cấu tạo của thành tế bào thực vật ................................................................................. 2
Hình 3. Cơng thức của HMP ......................................................................................................................... 3
Hình 4. Cơng thức của LMP .......................................................................................................................... 3
Hình 5. Phản ứng de-ester hóa giữa pectin và dung dịch NaOH ................................................................... 5
Hình 6. Kết tủa Calcium pectate .................................................................................................................... 6
Hình 7. Phản ứng amide hóa giữa pectin và amine bậc 1 .............................................................................. 6
Hình 8. Phản ứng của enzyme pectinase ....................................................................................................... 6
Hình 9. Phản ứng thủy phân cắt mạch pectin ................................................................................................ 7
Hình 10. Quy trình xử lý mẫu chứa pectin và thu hồi pectin trong cơng nghiệp và phịng thí nghiệm ............. 8
Hình 11. Độ hấp thu của Cu2+ trong dung dịch đệm ................................................................................... 13

Hình 12. Phương trình phản ứng của pectin và Cu2+ ................................................................................... 13
Hình 13. Đường chuẩn giữa nồng độ Cu2+ và độ hấp thụ ở bước sóng 712 nm.......................................... 14
Hình 14. Cường độ hấp thụ của D-Galacturonic acid khi thực hiện thí nghiệm ở 100℃ trong 10 phút .......... 20
Hình 15. Cường độ hấp thụ của D-Galacturonic acid khi thực hiện thí nghiệm ở 85℃ trong 5 phút .............. 20


LỜI MỞ ĐẦU
Hiện nay, nhu cầu về ăn uống của con người ngày càng trở nên đa dạng và phong phú, do đó địi
hỏi chất lượng thực phẩm ngày càng cao đồng thời giá cả cũng phải phù hợp. Vì vậy, pectin ngày càng
được ứng dụng rộng rãi trong quá trình chế biến thực phẩm giúp làm bền cấu trúc gel trong sản phẩm, tăng
tính thơm ngon và giảm giá thành sản phẩm.
Pectin là một chất xơ hòa tan được tìm thấy trong trái cây và rau quả. Khi đun nóng với sự có mặt
của chất lỏng, pectin sẽ nở ra và tạo gel, tạo nhũ, làm cho cấu trúc của các sản phẩm công nghệ như mứt và
thạch trở nên ổn định và bền hơn theo thời gian. Mặc dù đây là một sự tiến bộ trong công nghệ sản xuất
thực phẩm, đem lại lợi nhuận cho người sản xuất nhưng nó cũng gây ảnh hưởng tới sức khỏe của người
tiêu dùng nếu sử dụng không đúng cách. Đây đang là vấn đề được quan tâm hàng đầu của các quốc gia trên
thế giới, trong đó có Việt Nam. Từ đó, việc tìm hiểu về tính chất, ứng dụng và hàm lượng pectin cho phép
đã trở thành một yêu cầu tất yếu đối với nhà sản xuất cũng như người tiêu dùng. Qua đó giúp biết được
cách sử dụng pectin một cách an toàn cho sức khỏe cộng đồng cũng như không được phép sử dụng hàm
lượng pectin vượt mức quy định về an toàn thực phẩm cho sản xuất nhằm thu lợi nhuận cao. Ngoài ra, hàm
lượng pectin cịn là một tiêu chí quan trọng để đánh giá chất lượng của trái cây, vì hàm lượng pectin thay
đổi một cách đáng kể trong q trình chín của trái. Vì vậy việc xác định hàm lượng pectin trong thực phẩm
trở thành một nhu cầu thiết yếu đối với ngành Cơng nghệ thực phẩm.
Chính vì những ngun nhân đó mà nhóm chúng em quyết định lựa chọn đề tài “Các phương pháp
xác định hàm lượng pectin trong thực phẩm” để tìm hiểu cụ thể về tính chất, phân loại và các phương
pháp xác định hàm lượng pectin trong thực phẩm.
Để có thể hồn thành bài tiểu luận này, nhóm em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến cô Phan Ngọc Hịa
và cơ Nguyễn Thị Lan Phi - Giảng viên hướng dẫn mơn Phân tích thực phẩm đã hỗ trợ và hướng dẫn tận
tình để chúng em có thể hồn thành tốt đề tài. Tuy nhiên trong quá trình thực hiện đề tài nhóm chúng em
có thể cịn nhiều thiếu sót. Nhóm chúng em rất mong nhận được ý kiến đóng góp của cơ và các bạn!

Nhóm thực hiện


CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU CHUNG
1.1. Giới thiệu về pectin
1.1.1. Cấu tạo
Pectin là một polysaccharide rất phức tạp được tạo thành từ ba vùng chính là Homogalacturonan,
Rhamnogalacturonan I và Rhamnogacacturonan II được liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị. Vùng
chính của pectin bao gồm một chuỗi các đơn vị acid D-Galacturonic liên kết với nhau bằng liên kết ∝-1,4glycosidic được gọi là vùng Homogalacturonan hoặc vùng pectin trơn. Vùng thứ hai của cấu trúc pectin
bao gồm các đơn vị Rhamnosyl liên kết với nhau bằng liên kết ∝ -1,4-glycosidic. Các đơn vị DGalacturonopyransyl có thể bị gián đoạn bởi các đơn vị L-Rhamnopyranosyl (Rhamnogalacturonan I liên
kết với Arabinose và Galactose) bằng liên kết ∝-1,4-glycosidic. Vùng cuối cùng Rhamnogalacturonan II
bao gồm Oligosaccharide Homogalacturonan phân nhánh cao, mặc dù chỉ là một phần tử nhỏ nhưng quan
trọng của pectin.

Hình 1. Cấu tạo Pectin
Phân tử lượng của các loại pectin tách ra từ các nguồn quả khác nhau thay đổi trong giới hạn rộng tùy
theo số phân tử acid galacturonic và thường thay đổi trong phạm vi từ 10,000 - 100,000. Trong các hợp
chất dạng glucid so về chiều dài phân tử thì pectin cao hơn tinh bột nhưng thấp hơn cellulose. Ví dụ từ
nguồn táo, mận thu được pectin có phân tử lượng từ 25,000 đến 35,000, trong khi pectin lấy từ cam lại có
phân tử lượng đạt tới 50,000. Pectin thương phẩm khơng có khối lượng phân tử xác định mà phụ thuộc vào
nguồn nguyên liệu, phương pháp trích ly và loại sản phẩm.
1.1.2. Nguồn gốc
Pectin là một hợp chất tự nhiên có nhiều trong màng tế bào của các loài thực vật bậc cao, phân bố
chủ yếu ở các bộ phận như quả, củ, thân. Trong màng tế bào, pectin có mặt ở phiến giữa (với hàm lượng
cao nhất) và vách tế bào sơ cấp.


Pectin có mặt trong quả, củ, thân cây, đóng vai trò vận chuyển nước và lưu chất cho các trái cây đang
trưởng thành, duy trì hình dáng và sự vững chắc của trái cây. Tế bào thực vật gồm ba loại polysaccharide

quan trọng được coi như bức tường vững chắc bảo vệ tế bào: cellulose, hemicellulose và pectin. Trong thực
vật, pectin thường liên kết với cellulose ở vách tế bào dưới dạng phức hợp. Pectin như một loại keo gắn
chặt các tế bào thực vật với nhau, vì thế người ta gọi chúng là chất cement trong cấu trúc tế bào thực vật.
Tiền thân của pectin là protopectin, không tan trong nước và có nhiều trong mơ trái cây cịn xanh, giúp quả
có độ cứng. Trong q trình bảo quản cũng nhận thấy sự giảm dần của lượng protopectin và tăng dần lượng
pectin hịa tan trong dịch quả. Q trình chín sẽ kèm theo sự thủy phân protopectin thành pectin hòa tan,
làm giảm sự liên kết giữa các tế bào, quả trở nên mềm hơn. Sau đó kết hợp với sự demethyl hóa dưới tác
dụng của enzyme protopectinase và sự depolymer hóa của pectin taọ thành pectate và cuối cùng là các loại
đường hịa tan và acid. Q trình này cũng xảy ra dưới tác dụng của acid và nhiệt độ trong quá trình chần
ở 60 - 85oC.

Hình 2. Pectin trong cấu tạo của thành tế bào thực vật
Pectin tồn tại với những hàm lượng khác nhau trong quả, củ hoặc thân của một số loài thực vật: trong
táo 10 - 15%, chanh 20 - 50%, củ cải đường 10 - 20%, đài hoa hướng dương 15 - 25%. Pectin lấy từ các
nguồn khác nhau sẽ khác nhau về khả năng tạo gel và khác nhau ít nhiều về các nhóm thế methoxyl trong
phân tử. Trong cùng một loại quả nhưng ở các phần khác nhau thì hàm lượng pectin cũng khác nhau. Chẳng
hạn như đối với quả bưởi, pectin là chất nhầy bao quanh vỏ hạt bưởi và trong cùi quả bưởi chín. Hàm lượng
pectin trong quả bưởi là khác nhau giữa các phần, cụ thể:
Bảng 1. Phần trăm pectin trong các phần của quả bưởi
Thành phần

Khối lượng (%)

Hàm lượng pectin (%)

Vỏ xanh
Cùi trắng
Vỏ múi
Vỏ hạt
Bã tép

8 - 11
15 - 30
8 - 12
3-5
10 - 16

3.1
5.8
5.3
5.2

Hiệu suất thu hồi
(% pectin/ % chất khô)
15.6
25.2
12.4
-

Trong công nghiệp, pectin được thu nhận từ dịch chiết của các nguyên liệu thực vật hay các phụ phẩm
nông nghiệp như: bã táo, vỏ bưởi, cam, chanh. Pectin họ cam quýt chiếm tỉ lệ 20 – 50% trọng lượng khơ,
cịn ở bã táo từ 10 – 20%. Pectin là một chất có thể tan trong nước và có độ nhớt cao. Độ nhớt của pectin
phụ thuộc vào kích thước của phân tử pectin, mức độ methyl hóa, pH, lượng đường và hàm lượng của một
số ion.
2


1.2. Phân loại pectin
Dựa trên mức độ methoxyl hóa và ester hóa, trong thương mại chia pectin thành 2 loại: pectin có độ
methoxyl hóa cao và pectin có độ methoxyl hóa thấp.

- 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 đơng cần phải có điều kiện pH = 3.1 – 3.4 và nồng độ đường
trên 60%.

Hình 3. Cơng thức của HMP
- 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 đơng trong mơi trường
khơng có đường. Chúng thường được dùng làm màng bao bọc các sản phẩm.

Hình 4. Cơng thức của LMP
Dựa trên khả năng hịa tan trong nước chia pectin thành 2 loại: pectin hòa tan và pectin khơng hịa
tan.
Pectin hịa tan (methoxyl polygalacturonic): Tồn tại chủ yếu trong dịch tế bào, là ester methylic của
acid polygalacturonic, trong tự nhiên có khoảng 2/3 số nhóm carboxyl của polygalacturonic acid được ester
bằng methanol. Pectin được ester hóa cao sẽ tạo gel đặc trong dung dịch acid và trong dung dịch đường có
nồng độ 65%. Enzyme pectinase tác động lên các hợp chất pectin có khối lượng phân tử khác nhau và cấu
trúc hóa học khơng đồng dạng.
Pectin khơng hịa tan (protopectin): là dạng kết tủa của pectin với araban (polysaccharide ở thành tế
bào). Protopectin tạo độ cứng cho quả xanh, khơng tan trong nước và có cấu tạo phức tạp. Protopectin khi
bị thủy phân bằng acid thì giải phóng pectin hịa tan.
1.3. Thành phần các pectin trong thực phẩm
Pectin là thành phần chính của tế bào thực vật và chiếm khoảng hai phần ba khối lượng khơ của thành
tế bào của thực vật. Chúng định hình cấu trúc, đảm bảo sự bền vững và tính linh hoạt cho thành tế bào và
hoạt động như một rào cản đối với mơi trường bên ngồi. Pectin cũng là nguồn cung cấp chất xơ quan
trọng. Do hệ tiêu hóa thiếu men tiêu hóa pectin, con người khơng thể tiêu hóa pectin trực tiếp nhưng vi sinh
vật có trong ruột già có thể dễ dàng đồng hóa pectin và chuyển hóa thành chất xơ hịa tan. Các
oligosaccharide này thúc đẩy hệ vi sinh vật có lợi trong ruột và cũng giúp chuyển hóa lipid và chất béo,
điều hịa đường huyết. Vai trị của pectin khơng chỉ giới hạn ở các chức năng sinh học và sinh lý, mà nó có
tiềm năng to lớn và đóng góp đáng kể trong các ứng dụng khác từ chế biến thực phẩm đến dược phẩm.
3

Pectin công nghiệp thường được chiết xuất từ cam chanh và táo. Trong hàm lượng chất khô ở táo,
pectin chiếm khoảng 10 - 15%, trong khi vỏ chanh chiếm đến 20 - 30% pectin. Tuy nhiên, pectin cũng còn
được chiết xuất với một hàm lượng lớn hơn từ các loại trái cây khác và phần bỏ đi của chúng như vỏ xoài,
vỏ thanh long, vỏ chuối, vỏ chanh dây. Tuy vậy hàm lượng pectin cao hơn không đi kèm với việc chất
lượng cao hơn, vì tùy thuộc vào loại trái cây mà cấu trúc và loại đường liên kết sẽ khác nhau, gây ra cấu
trúc gel khác nhau.
Bảng 2. Chiết xuất pectin trong công nghiệp
Bộ phận
sử dụng

Phương pháp tách chiết

Hàm lượng
pectin

Loại pectin

Thanh long

Vỏ

Được chiết bằng HCl, kết tủa và
tinh chế với isopropanol 70%
và 99.6%

18.59%

LMP

(DE, 46.95%)

Mít

Vỏ

Pectin chiết xuất được hỗ trợ
bằng sóng siêu âm

21.5%

HMP
(DE, 62.5%)

Khoai tây

Thịt quả

Chiết xuất bằng các acid khác
nhau và kết tủa bằng ethanol

4.08 –
14.34%

LMP
(DE, 21.51 – 37.45%)

Nguồn thực
phẩm

1.4. Tính chất hóa lý và hóa học của pectin
1.4.1. Tính chất hóa lý
1.4.1.1. Khả năng hịa tan
Pectin tan trong nước và tạo thành dung dịch có độ nhớt rất cao. Khi tiếp xúc với nước, pectin nhanh
chóng hấp thu nước và trương nở gấp nhiều lần so với kích thước ban đầu. Nếu các hạt pectin dính nhau
trước khi tiếp xúc với nước thì tất cả chúng sẽ trương lên, dính nhau và hợp lại thành một viên to và hòa
tan rất lâu. Ngược lại, nếu các hạt pectin được tách rời nhau trước khi tiếp xúc với nước thì chúng sẽ có đủ
chỗ trống để trương nở mà khơng dính vào nhau. Vì vậy để tránh làm vón cục pectin cần phải tách rời các
hạt pectin trước khi cho pectin tiếp xúc với nước.
* Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hòa tan của pectin:
- Nhiệt độ hịa tan: Nhiệt độ càng cao thì pectin hịa tan càng tốt, nhiệt độ thích hợp nhất để hịa tan
pectin là trên 80oC.
- Thời gian hòa tan càng lâu, pectin càng tan được nhiều hơn.
- Tốc độ khuấy càng cao, pectin hịa tan càng tốt.
- Nồng độ chất khơ: Để đảm bảo hịa tan tốt pectin, nồng độ chất khơ của dịch nấu khi bổ sung pectin
không nên quá 25%, nồng độ chất khơ thích hợp nhất là dưới 20%.
1.4.1.2. Độ nhớt của dung dịch pectin
Độ nhớt càng lớn, khối lượng phân tử và khả năng tạo đặc của pectin sẽ càng lớn.

4


So với các gum thực vật và các chất tạo đặc khác, dung dịch pectin có độ nhớt tương đối thấp. Độ
nhớt của pectin còn phụ thuộc vào:
- Ca2+ và các ion đa hóa trị khác làm tăng độ nhớt của dung dịch pectin. Do đó độ nhớt của dung dịch
pectin phụ thuộc vào độ cứng của nước.
- pH cũng ảnh hưởng đến độ nhớt của dung dịch pectin, trong dung dịch không chứa Ca2+, độ nhớt
của dung dịch pectin sẽ giảm khi pH > 3.5.
1.4.1.3. Khả năng tạo nhũ và ổn định nhũ tương
Pectin có các nhóm ưa nước (carboxyl, hydroxyl) và kỵ nước (methoxyl) trong phân tử, hấp phụ lên

bề mặt phân pha và tạo thành lớp màng đặc bao quanh các giọt phân tán, nhờ đó ngăn cản sự tụ giọt.
Pectin được ứng dụng làm chất ổn định nhũ tương trong thực phẩm như sốt mayonnaise, nước sốt
cho rau trộn… Pectin hòa tan trong pha liên tục và làm tăng độ nhớt của hệ phân tán, hạn chế khả năng
chuyển động của các giọt phân tán, làm giảm va chạm giữa chúng, nhờ đó hạn chế sự tụ giọt. Khả năng tạo
đặc và ổn định hệ nhũ tương là hai tính chất đi kèm nhau.
1.4.1.4. Khả năng tạo gel
Pectin là chất tạo gel quan trọng nhất được sử dụng để tạo ra cấu trúc gel cho thực phẩm. Khả năng
tạo gel của nó được sử dụng trong những thực phẩm cần có sự ổn định của nhiều pha.
Tác dụng tạo gel của pectin được sử dụng chủ yếu trong các sản phẩm mứt trái cây, giúp tạo ra mùi
vị thơm ngon cho sản phẩm và giảm sự phá vỡ cấu trúc. Trong một số trường hợp, pectin còn được sử dụng
với carageenan để tăng hiệu quả tạo gel.
Đặc tính quan trọng của pectin là có khả năng tạo gel khi có mặt của acid và đường, tính chất này
được ứng dụng khá phổ biến trong công nghệ sản xuất bánh kẹo.
1.4.2. Tính chất hóa học
1.4.2.1. Phản ứng de-ester hóa
Phản ứng de-ester hóa xảy ra ở đầu ester của các phân tử acid D-galacturonic trong chuỗi mạch thẳng
dài polysaccharide của pectin. Thay thế gốc -OCH3 thành -OH bởi acid hoặc base: giảm mức độ ester hóa
của phân tử pectin.

Hình 5. Phản ứng de-ester hóa giữa pectin và dung dịch NaOH
1.4.2.2. Phản ứng tạo kết tủa với ion kim loại
Phản ứng tạo kết tủa xảy ra ở đầu ester của các phân tử acid D-galacturonic trong chuỗi mạch thẳng
dài polysaccharide của pectin. Thay thế gốc -OCH3 thành -OM với M là các ion kim loại (M = Ca2+, Cu2+,
Fe3+, Mg2+…), phản ứng này tạo ra kết tủa.

5


Hình 6. Kết tủa Calcium pectate
1.4.2.3. Phản ứng amide hóa

Phản ứng amide hóa xảy ra ở đầu ester của các phân tử D-galacturonic acid trong chuỗi mạch thẳng
dài polysaccharide của pectin. Sản phẩm tạo ra phụ thuộc vào bản chất amine (gốc R hoặc amine bậc 1
hoặc amine bậc 2).

Hình 7. Phản ứng amide hóa giữa pectin và amine bậc 1
1.4.2.4. Phản ứng với enzyme pectinase
Tùy thuộc vào bản chất mà enzyme sẽ khác nhau về cách cắt đứt liên kết giữa các phân tử. Có 3 loại
enzyme điển hình thuộc nhóm enzyme pectinase:
- Protopectinases: phân hủy protopectin khơng hịa tan và tạo ra pectin có khả năng hịa tan có mức
độ polymer hóa cao.

- Esterase: thủy phân ester methoxyl của pectin thành acid và rượu khi có mặt nước.
- Depolymerase: xúc tác sự phân cắt thủy phân của liên kết 1,4-glycosidic của các phân tử acid Dgalacturonic.

Hình 8. Phản ứng của enzyme pectinase

6


1.4.2.5. Phản ứng thủy phân cắt mạch với acid
Bản chất pectin cũng chính là một loại carbohydrate, trong điều kiện acid mạnh, nhiệt độ cao có khuấy
trộn, pectin sẽ bị phá hủy liên kết 1,4-glycosidic D-galacturonic acid giống như tương tác của enzyme
Depolymerase.

Hình 9. Phản ứng thủy phân cắt mạch pectin
1.5. Lưu ý chung
Pectin được xem là một trong những chất phụ gia thực phẩm an toàn và được chấp nhận nhiều nhất,
và điều này được chứng minh bởi hàm lượng ADI cho phép là “không xác định” được ban hành bởi các tổ
chức JECFA (Joint Food Expert Committee), SCF (Scientific Committee for Food) ở liên minh châu Âu
và GRAS (Generally Regarded).

Các chỉ số đặc trưng của pectin:
Chỉ số Methoxyl (MI1 hay DM2): Chỉ số methoxyl biểu hiện tỉ lệ methyl hóa của pectin, là phần trăm
khối lượng nhóm methoxyl (-OCH3) trên tổng khối lượng phân tử.
Loại pectin MI:
▪ Protopectin 16.3%.
▪ Pectin thông thường 8%.
▪ Pectin tách từ thực vật 10 - 12%.
Chỉ số Ester hóa (DE3): Chỉ số ester hóa biểu hiện mức độ ester hóa, là phần trăm số gốc acid
galacturonic bị ester hóa trên tổng số gốc acid galacturonic trong phân tử.
Loại pectin DE:
▪ Protopectin 100%.
▪ Pectin thơng thường 50%.
Chỉ số Amide hóa (DA4): Chỉ số amide hóa biểu hiện mức độ amide hóa của pectin, là phần trăm số
nhóm carboxyl bị chuyển hóa thành nhóm amide bởi quá trình xử lý bằng amoniac trên tổng số nhóm
carboxyl trong phân tử.

1

MI = methoxyl index
DM = degree of methoxylation
3 DE = degree of esterification
4 DA = degree of amidation
2

7


CHƯƠNG 2. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH
2.1. Xử lý và chiết suất mẫu trái cây
Việc chiết xuất pectin từ mẫu trái cây được điều chỉnh bởi sự truyền khối mẫu vào trong dung mơi

chiết xuất. Do đó, tùy vào mục đích cũng như sự phù hợp mà phương pháp chiết xuất có thể được đánh giá
bằng năng suất và chất lượng của dịch chiết pectin. Pectin trong thành tế bào khơng hịa tan và được gọi là
“protopectin”. Chiết xuất pectin bắt đầu bằng cách thủy phân protopectin bằng một acid vơ cơ nóng pha
lỗng. Liên kết hóa học giữa các phân tử trong thành tế bào bị phá vỡ và dẫn tới pectin sẽ được giải phóng
vào mơi trường nước. Sau đó pectin được cơ đặc và tách ra theo nhiều cách khác nhau và cuối cùng được
làm khô. Trong cơng nghiệp và phịng thí nghiệm, để xác định được hàm lượng pectin trong mẫu trái cây
(vỏ, lõi, hạt, thịt trái…), người ta lấy mẫu thử pectin ở bước sau khi chiết xuất pectin (thu được "raw
pectin”).

Mẫu trái cây,
thực vật

Rửa sạch,
cắt nhỏ

Chần

Sau đó để khơ, ráo
Chiết xuất truyền thống

Chiết xuất
Pectin

Chiết xuất siêu âm
Chiết xuất sử dụng vi sóng

Chiết xuất sử dụng enzyme
Để nguội/Lọc

Thêm muối Al3+ hoặc Cu2+

Cô đặc

Tạo kết tủa

Kết tủa Ethanol

Rửa với cồn
Ethanol

Acid hoặc Base
Q trình khử este hóa

Ráo nước, để khơ

Thu hồi Ethanol

Sấy khơ, nghiền nhỏ

LM-Pectin

HM-Pectin

Hình 10. Quy trình xử lý mẫu chứa pectin và thu hồi pectin trong cơng nghiệp và phịng thí nghiệm
8


2.1.1. Phương pháp chiết xuất truyền thống
Trong công nghiệp, chiết xuất pectin thường được thực hiện bằng cách sử dụng các dung dịch acid
mạnh như HNO3, H2SO4, H3PO4, HCl và gia nhiệt. Thơng thường q trình chiết xuất bằng cách sử dụng

nước nóng có thể mất vài giờ để thu được pectin có số lượng lớn. Phương pháp chiết xuất truyền thống phụ
thuộc vào nhiệt độ, pH, tính chất dung mơi, tỷ lệ chất rắn trên dung mơi, kích thước hạt và tốc độ khuếch
tán và thời gian chiết xuất.
Khi gia nhiệt lâu có thể xảy ra sự phân hủy nhiệt của pectin dẫn đến giảm chất lượng pectin. Do đó,
pectin được chiết xuất trong dung dịch mơi trường có tính acid, pH từ 1,5 – 3 và nhiệt độ từ 75 đến 100oC
trong 1 – 3 giờ với điều kiện khuấy liên tục. Sau khi được xử lý sơ bộ, chần mẫu bằng nước nóng để khử
hoạt tính của các enzyme sau đó làm khơ để loại bỏ nước và nghiền để tăng bề mặt trao đổi. Pectin được
chiết xuất trong dung dịch có tính acid và tách bằng rượu để tạo kết tủa. Sau đó lọc dịch chiết để thu được
kết tủa, rửa sạch, sấy chân không và cuối cùng nghiền thành bột mịn.
Mặc dù các acid vô cơ mạnh hơn, rẻ hơn và hiệu quả hơn acid hữu cơ nhưng chiết xuất pectin bằng
cách sử dụng acid vơ cơ có một số nhược điểm quan trọng, chẳng hạn như sự phân hủy của pectin, thất
thoát một số hợp chất dễ bay hơi, tăng chi phí cho các nhà sản xuất và vấn đề mơi trường. Do đó, ngày nay
một số công ty công nghiệp đã bắt đầu chuyển sang sử dụng các acid hữu cơ như acid acetic và acid citric.
✓ Ưu điểm:
- Rẻ tiền, dụng cụ thí nghiệm thơng dụng và hóa chất dễ kiếm.
- Quy trình chiết xuất dễ thực hiện, có thể áp dụng rộng rãi.
✓ Nhược điểm:
- Phải xác định được thời gian, nhiệt độ tối ưu cho từng loại thực phẩm bởi vì thời gian chiết xuất
quá lâu hoặc nhiệt độ quá cao sẽ dẫn đến phân hủy pectin.
- Thời gian chiết xuất lâu (4 giờ trở lên, tối đa là 20 giờ).
- Có thể gây ơ nhiễm mơi trường.
- Hiệu suất thu pectin phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố: nhiệt độ, thời gian, diện tích bề mặt tiếp xúc
của mẫu, lượng thể tích dung mơi sử dụng, bản chất dung mơi và tỷ lệ rắn/lỏng trong q trình chiết xuất
pectin.
- Yêu cầu người thực hiện phải có kinh nghiệm.
2.1.2. Các phương pháp chiết xuất “hóa học xanh”
Để nâng cao chất lượng pectin và giảm thời gian chiết xuất, cần phải nghiên cứu các phương pháp
chiết xuất mới. Phương pháp chiết xuất truyền thống được sử dụng rộng rãi nhưng vẫn tồn tại một số nhược
điểm, chẳng hạn như thời gian xử lý, năng suất thấp và có nguy cơ phân hủy pectin cao. Như vậy, các
phương pháp chiết xuất “hóa học xanh” được thực hiện để tăng hiệu quả chiết xuất, bảo tồn các đặc tính

cơng nghệ của pectin và giảm tiêu thụ dung môi.

9


2.1.2.1. Chiết xuất có sự hỗ trợ của vi sóng
Chiết xuất có hỗ trợ vi sóng là một phương pháp “hóa học xanh”, trong đó vi sóng sẽ phá vỡ tế bào
nhu mô, làm giảm khả năng hút nước của các mô và vô hoạt các enzyme nội bào. Sử dụng phương pháp
này có thể thu được hàm lượng pectin cao hơn phương pháp gia nhiệt thông thường. Đồng thời tiết kiệm
thời gian và năng lượng tiêu tốn trong quá trình chiết xuất. Phương pháp này phụ thuộc vào tính chất dung
môi, pH, tỷ lệ giữa chất rắn và dung mơi, năng lượng vi sóng và thời gian chiết xuất.
✓ Ưu điểm:
- Hiệu suất cao hơn so với một số phương pháp chiết thơng thường.
- Sản phẩm trích ly chất lượng tốt.
- Thiết bị dễ sử dụng, an toàn và bảo vệ môi trường (năng lượng sạch, dễ chế tạo và dễ kiểm sốt).
- Thời gian trích ly nhanh.
- Có tác dụng đặc biệt với các phân tử phân cực.
✓ Nhược điểm:
- Không áp dụng cho các phân tử không phân cực.
- Khó áp dụng cho quy mơ cơng nghiệp vì vốn đầu tư cho thiết bị tạo vi sóng có đủ cơng suất lớn.
- Nhiệt độ sơi của dung mơi đạt được rất nhanh có thể gây nổ.
2.1.2.2. Chiết suất bằng cách sử dụng enzyme
Các enzyme được sử dụng để cải thiện quá trình chiết xuất bằng cách thủy phân chất nền của thành
tế bào thực vật. Các phản ứng này làm phân huỷ thành tế bào và làm tăng tính thấm của tế bào. Chiết xuất
bằng enzyme phụ thuộc vào nồng độ của enzyme, nhiệt độ phản ứng, thời gian, kích thước hạt của nguyên
liệu thực vật, và loại enzyme. Quá trình chiết xuất pectin bằng enzyme được thực hiện bởi pectinase là loại
enzyme chủ yếu được chiết xuất từ nấm.
✓ Cơ chế hoạt động:
Enzyme can thiệp vào các liên kết glycosidic của pectin và phá vỡ các liên kết hóa học của chúng,
có nghĩa là từ phân tử pectin có kích thích phân tử lớn sẽ trở thành phân tử pectin có kích thước phân tử

nhỏ hơn, do đó có thể thu lại pectin từ mẫu thực phẩm. Tùy loại pectin mong muốn thu hồi mà sử dụng loại
enzyme phù hợp. Phương pháp này phụ thuộc vào bản chất, hoạt tính và số lượng enzyme sử dụng, pH,
nhiệt độ sử dụng và tỷ lệ giữa chất rắn và dung môi.
✓ Ưu điểm:
- Giảm độ nhớt của dung dịch, tạo điều kiện cho quá trình lọc và ly tâm.
- Ít gây ơ nhiễm.
- Nhiệt độ xử lý thấp, giảm tiêu thụ năng lượng
- Khơng bị acid ăn mịn thiết bị
- Tạo ra pectin có chất lượng cao, đúng như mong muốn của người thực hiện.
✓ Nhược điểm;
- Sản xuất enzyme vẫn cịn tốn kém và khó kiểm sốt phản ứng.
10


- Phụ thuộc vào nhiệt độ, pH tối ưu của từng loại enzyme.
- Có thể dẫn đến sự phân huỷ pectin và làm mất các đặc tính của pectin.
2.1.2.3. Chiết suất bằng sóng siêu âm
Sóng siêu âm đã được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp thực phẩm để làm hóa chất hoặc các
hiệu ứng vật lý. Sóng siêu âm dao động từ 20 đến 100 kHz, thường được sử dụng trong chiết xuất có hỗ trợ
của thiết bị U-assisted extraction. Phương pháp này giúp giảm thời gian chiết xuất và tăng năng suất so với
các phương pháp truyền thống.
✓ Cơ chế hoạt động:
Sóng siêu âm sẽ làm sưng tấy và thủy phân tế bào do đó tạo lỗ lớn ở vách tế bào. Vách tế bào bị phá
vỡ, các hợp chất cần thiết sẽ đi ra ngoài dung mơi, trong đó có pectin.
✓ Ưu điểm:
- Giảm thời gian chiết xuất.
- Cải thiện năng suất chiết xuất.
- Không gây ô nhiễm tới môi trường.
- Hiệu quả kinh tế cao: bảo quản và vận hành thiết bị đơn giản, thiết bị không quá đắt tiền.
✓ Nhược điểm:

- Pectin được chiết xuất từ phương pháp này sẽ có độ nhớt, khối lượng phân tử và mức độ ester hóa
thấp hơn.
- Phải xác định tần số siêu âm tối ưu của mẫu thực phẩm bởi vì tăng tần số siêu âm có thể tăng cường
khả năng chiết xuất pectin bằng cách phá vỡ các tế bào thực vật, do đó nâng cao năng suất chiết xuất pectin.
Tuy nhiên, sử dụng tần số quá cao có thể tạo ra tác dụng ngược lại, làm giảm sản lượng pectin. Do đó, tối
ưu hóa của các biến siêu âm là rất quan trọng.
- Dung môi khó được làm mới trong q trình chiết, thời gian lọc và rửa dịch chiết kéo dài nên tốn
nhiều dung môi, làm mất một lượng dịch chiết hoặc dịch chiết có thể bị nhiễm bẩn.
2.2. Các phương pháp xác định hàm lượng pectin trong mẫu thực phẩm
2.2.1. Phương pháp Calcium pectate
2.2.1.1. Ngun tắc
Trong mơi trường kiềm lỗng, pectin hịa tan sẽ giải phóng ra nhóm methoxyl thành rượu methylic
và acid pectic tự do. Acid pectic tự do trong môi trường có mặt acid acetic sẽ kết hợp với CaCl2 thành dạng
muối kết tủa calcium pectate. Từ hàm lượng muối kết tủa có thể tính được hàm lượng pectin có trong mẫu
phân tích.
2.2.1.2. Ứng dụng
Phương pháp Calcium pectate là một trong những phương pháp phổ biến nhất trên thế giới hiện tại
dùng để xác định hàm lượng pectin trong mẫu thực phẩm bằng phương pháp kết tủa Calcium, đặc biệt trong
giới thực vật, trái cây.

11


2.2.1.3. Chuẩn bị
✓ Nguyên liệu: Mẫu pectin đã được trích ly từ thực phẩm cần phân tích hàm lượng pectin.
✓ Hóa chất
Dung dịch CaCl2 2N
Dung dịch NaOH 0,1N

Dung dịch AgCl 1%

Nước cất

Dung dịch CH3COOH 1N

Bếp điện
Tủ sấy + chén sấy

Giấy lọc
Bình định mức 1000mL

✓ Dụng cụ - Thiết bị
Cân phân tích
Beaker 1000mL
2.2.1.4. Cách tiến hành
✓ Pha hóa chất:
Dung dịch CaCl2 2N: Hịa tan 230 – 250g CaCl2 trong bình dung tích 1000mL, sau đó định mức
1000mL bằng nước cất. Dung tích phải có tỷ trọng 1,09 g/cm3 khơng cần xác định nồng độ chuẩn.
Dung dịch NaOH 0,1N: Hòa tan 4g NaOH trong bình định mức có dung tích 1000mL, sau đó định
mức 1000mL bằng nước cất.
Dung dịch CH3COOH 1N: pha loãng 60,03 mL acid acetic đậm đặc bằng nước cất đến 1000mL.
✓ Tiến hành thí nghiệm:
Bước 1: Cân khoảng 15g mẫu pectin đã được trích ly từ nguyên liệu cần phân tích cho vào bình, sau đó cho
thêm 100ml NaOH 0,1N. Để hỗn hợp trong 7 giờ hoặc qua đêm để xà phịng hóa hồn tồn pectin thành
acid pectic.
Bước 2: Lọc hỗn hợp qua giấy lọc và thêm 50mL dung dịch CH3COOH 1N vào dịch lọc.
Bước 3: Sau 5 phút, thêm 50mL CaCl2 2N và giữ 1 giờ.
Bước 4: Đun sôi hỗn hợp trong 5 phút rồi lọc qua giấy lọc đã được sấy đến khối lượng không đổi (m1).
Bước 5: Rửa kết tủa Calcium pectate bằng nước cất nóng đến khi khơng cịn ion Cl- (thử nước rửa bằng
dung dịch AgCl 1% đến khi khơng có kết tủa trắng).
Bước 6: Sau khi rửa xong, đặt giấy lọc có kết tủa vào chén cân và sấy ở 105oC đến khối lượng khơng đổi

(m2).
2.2.1.5. Tính tốn kết quả
Hàm lượng pectin (P) tính theo cơng thức sau:
P(%) =
Trong đó:

(m2 − m1 ) × F
× 100
m

P (%) - hàm lượng pectin có trong mẫu
m2 (g) - khối lượng giấy lọc có kết tủa
m1 (g) - khối lượng giấy lọc khơng có kết tủa
F= M

Mpectin
calci pectate

2×193

= (191×2)+40 ≈ 0,92 - hệ số chuyển đổi từ Calcium pectate về pectin

m (g) - khối lượng mẫu phân tích

12


2.2.2. Phương pháp đo quang phổ thông qua ion Cu2+
2.2.2.1. Nguyên tắc
Khi xác định hàm lượng pectin bằng phương pháp Calcium pectate, Ca2+ được sử dụng làm chất kết

tủa trong quá trình phản ứng tạo kết tủa. Tuy nhiên, độ hấp thụ của Ca2+ rất khó xác định trừ khi bổ sung
một số tác nhân tạo màu nhất định. Ngay cả khi sử dụng tác nhân tạo màu, ta cũng chỉ có thể đo độ hấp thụ
của nó sau một khoảng thời gian trong mơi trường khơng có ánh sáng. Quá trình này phức tạp và độ hấp
thụ dao động rất lớn. Do đó, Cu2+ được chọn làm ion kim loại cần đo. Ngồi ra, Cu2+ có thể phản ứng với
dung dịch đệm để tạo ra đồng Cu2(OH)2CO3, như trong phản ứng dưới đây. Đây là một phương pháp có
đặc điểm khá tương đồng với phương pháp định lượng đường khử bằng phương pháp DNS trong mẫu thực
phẩm.

Hình 11. Độ hấp thu của Cu2+ trong dung dịch đệm
Công thức phân tử của đồng pectate là C17H22O16Cu, trong đó Cu chiếm 11,72% khối lượng của đồng
pectate. Do đó, hàm lượng đồng pectate có thể được tính bằng cách đo hàm lượng Cu2+, có thể tính bằng
cách đo hàm lượng Cu2+ trong dịch lọc.

Hình 12. Phương trình phản ứng của Pectin và Cu2+

2.2.2.2. Ứng dụng
Phương pháp đo quang phổ thông qua ion Cu2+ là một phương pháp mới dùng để xác định hàm lượng
pectin trong mẫu thực phẩm bằng phương pháp gián tiếp thông qua ion Cu2+. Phạm vi ứng dụng của phương
pháp này tương đương với phương pháp Calcium pectate.
2.2.2.3. Chuẩn bị
✓ Hóa chất: Do quy trình thí nghiệm được thực hiện ở Trung Quốc nên các hóa chất và thuốc thử sẽ
được sử dụng ở những công ty thương mại ở Trung Quốc bao gồm:
NH3.H2O
CuCl2

NaOH
Na2CO3

CH3COOH
NaHCO3

13


✓ Thiết bị
- Tủ sấy DHG - 9070.
- Quang phổ kế FT-IR FTIR: Nicolet IS50.
- Máy Electron - Thermostatic Water Bath HH - 6.
- Máy quang phổ UV-Vis: UV-1900, Shimadzu, Japan.
2.2.2.4. Cách tiến hành
✓ Thiết lập đường cong làm việc của Cu2+
Bước 1: Lấy 2mL dung dịch CuCl2 ở các nồng độ khác nhau từ 3 tới 10.5 mmol/L cho vào bình định mức
10mL có chứa dung dịch đệm tương ứng sau đó chuyển vào cuvette thạch anh và sử dụng dung dịch đệm
làm mẫu trắng.
Bước 2: Xác định độ hấp thụ của hỗn hợp ở bước sóng 712 nm bằng máy quang phổ UV-Vis.
Bước 3: Dựng một đường chuẩn tuyến tính được thiết lập giữa độ hấp thụ và hàm lượng của Cu2+. Ta sẽ đo
trong một số điều kiện như sau:
- Thực hiện ở nhiệt độ phòng.
- Bước sóng xác định ở 712 nm.
- Thời gian phản ứng: hơn 30s do cần tối thiểu 30s để ion Cu2+ chuyển hóa hồn tồn thành
Cu2(OH)2CO3.
Đường cong làm việc của mối quan hệ giữa nồng độ Cu2+ và độ hấp thụ ở bước sóng 712nm được
biểu diễn như sau:

A = −0.00165 (±0.00534) + 73.2682 (±0.778) × C
R2 = 0.999

Trong đó: C là nồng độ của Cu 2+ trong hệ (mol/L)
A là độ hấp thụ của dung dịch ở bước sóng 712 nm.

Hình 13. Đường chuẩn giữa nồng độ Cu2+ và độ hấp thụ ở bước sóng 712 nm

✓ Xác định hàm lượng Pectin
Lấy 2mL dịch lọc của mẫu thử (chứa pectin), thêm vào 10mL bình định mức, trong đó có 8mL dung
dịch đệm. Sau khi trộn đều, hỗn hợp được chuyển sang cuvette thạch anh và đo độ hấp thụ ở bước sóng 712
nm trong máy quang phổ UV-vis để xác định hàm lượng Cu2+ trong dịch lọc, tiếp tục có thể sử dụng để
tính hàm lượng pectin.

14


2.2.2.5. Tính tốn kết quả
Cơng thức tính hàm lượng pectin như sau:
(𝑛0 − C × 𝑉 × 10−3 ) × 64
X=
× 100%
0.1172 × 𝑚0 × (100 − 𝑊) × 103
Trong đó: X là hàm lượng pectin (%)
C là nồng độ Cu2+ theo đường cong làm việc (mmol/L)
n0 là hàm lượng Cu2+ trước phản ứng (mmol)
V là tổng thể tích của dịch lọc (mL)
64 là khối lượng nguyên tử của đồng
0.1172 là tỷ lệ số nguyên tử đồng trong pectate đồng
m0 là khối lượng của mẫu (g)
W là độ ẩm của mẫu (%)
2.2.3. Phương pháp so màu Carbazole
2.2.3.1. Giới thiệu
Phương pháp Carbazole: là phương pháp phân tích đo quang phổ pectin lần đầu được đề xuất bởi
Dische (1946), bao gồm các bước chiết tách pectin từ thịt quả rau củ, depolymer pectin bằng acid sulfuric,
phản ứng tạo màu với carbazole và đo quang phổ.
2.2.3.2. Nguyên tắc

Carbazole là một hydrocarbon thơm đa vòng gồm hai vòng benzen sáu cạnh được hợp nhất ở hai bên
của một vòng chứa nitơ năm cạnh. Carbazole thường được ứng dụng như cầu liên hợp π để tạo ra thuốc
nhuộm hữu cơ. Phản ứng tạo màu dựa trên phản ứng màu giữa các sản phẩm phân hủy của quá trình thủy
phân pectin bằng acid đậm đặc với carbazole. Màu sắc thu được tỷ lệ thuận với nồng độ của galacturonic
acid.
2.2.3.3. Ứng dụng
Phương pháp so màu Carbazole thường được sử dụng để xác định hàm lượng pectin trong trái cây và
rau củ như đào, cà rốt, cam, chanh và cà chua. Trong những năm gần đây, phản ứng tạo màu của carbazole
được sử dụng để xác định hàm lượng galacturonic acid của các polysaccharides trong phế phẩm nông
nghiệp như vỏ bưởi, vỏ thanh long.
2.2.3.4. Chuẩn bị
✓ Hóa chất
Pectin
Ethanol 95% và 63%
Thuốc thử Carbazole 0.1%
Sulfuric acid đậm đặc
✓ Dụng cụ - Thiết bị
Erlen 100mL
Bể điều nhiệt
Tủ sấy
Beaker 100mL
Phễu lọc
Máy quang phổ chùm tia đơi 525nm
Ống nghiệm
Muỗng inox
Cuvette 1mL
Pipette
Bình định mức 100 mL Cân phân tích
Syringe
Đũa thủy tinh

15


2.2.3.5. Cách tiến hành
✓ Pha thuốc thử Carbazole 0.1%
Hòa tan 0.1g carbazole bằng ethanol trong bình định mức đến vạch 100ml, lắc đều cho đến khi tan
hoàn toàn.
Bước 1: Cân mẫu pectin bằng cân phân tích.
Bước 2: Kết tủa mẫu pectin với lần lượt ethanol 95% và 63%. Sau đó, sấy khơ kết tủa và pha lỗng mẫu
bằng nước cất đến nồng độ 0.025%.
Bước 3: Cho 0.5mL thuốc thử carbazole 0.1% và 5 - 6mL sulfuric acid đậm đặc vào ống nghiệm nhanh
chóng trong 6s và lắc đều.
Bước 4: Đun nóng ống nghiệm đến 85 - 100℃ trong 5 - 10 phút.
Bước 5: Làm nguội ống nghiệm trong bể đá trong 5 phút.
Bước 6: Cho lần lượt các mẫu vào lọ đựng bằng syringe để đo quang phổ. Độ hấp thụ được đo bằng máy
quang phổ chùm tia đôi 525nm sử dụng cuvette 1 cm.
Bước 7: Phép đo được thực hiện song song đối với mẫu trắng bao gồm 1ml nước cất, 0.5mL thuốc thử
carbazole 0.1% và 5 - 6mL sulfuric acid đậm đặc.
Lặp lại tương tự trong 3 lần.
2.2.3.6. Tính tốn kết quả
Định lượng pectin trong mẫu cần xác định bằng phương trình Lambert-Beer:
𝐴 = 𝜀 × 𝑏 × 𝐶𝑥
Trong đó: A: Độ hấp thụ
ε: Độ hấp thụ mol (LM-1cm-1)
b: Chiều dày cuvette (cm)
Cx: Nồng độ mẫu (mol/L)
Khi dung dịch cần xác định và dung dịch chuẩn có cùng chiều dày cuvette, ta có cơng thức:
b = const ⇒ Cx
=

AX × εacid D−Galacturonic
× Cacid D−Galacturonic
Aacid D−Galacturonic × εX

✓ Khối lượng acid D-Galacturonic trong mẫu được tính theo cơng thức như sau:
✓
macid D−Galacturonic = M × Cx × Vx
AX × εacid D−Galacturonic
=
× Cacid D−Galacturonic × Vx × M
Aacid D−Galacturonic × εX

16


✓ Hàm lượng acid D-Galacturonic trong mẫu được tính theo công thức sau:
%D − Galacturonic acid =

%D − Galacturonic acid =

macid D−Galacturonic
× 100%
mmẫu

A × εacid D−Galacturonic
(A X
× ε × Ctc × Vx × M) × 100%
acid D−Galacturonic

X

mmẫu

Trong thế kỷ XIX, khi mà kiến thức về pectin của các loại thực phẩm vẫn chưa được khám phá và
mở rộng như bây giờ, các nhà khoa học lúc bấy giờ cho rằng tổng hàm lượng đơn phân D-Galacturonic
acid cũng chính là tổng khối lượng pectin trong thực phẩm, do đó hàm lượng D-Galacturonic acid trong
thực phẩm cũng chính là hàm lượng pectin trong mẫu thực phẩm. Tuy nhiên, hiện nay người ta đã phát hiện
rằng tổng khối lượng D-Galacturonic acid chỉ chiếm tối thiểu 80% trong thực phẩm (không đạt tới 100%)
phụ thuộc vào bản chất loại thực phẩm. Do đó cơng thức trên chưa hồn tồn chính xác. Để phù hợp với
thực tế, ta nên bổ sung cho công thức trên bằng một hệ số thực nghiệm θ (θ ≥ 80%) để tính chính xác hàm
lượng pectin trong mẫu trái cây hoặc thực phẩm.
macid D−Galacturonic = mpectin × θ
%acid D − Galacturonic = %pectin × θ

17


CHƯƠNG 3. BÀN LUẬN VÀ KẾT LUẬN
3.1. Bàn luận chung
3.1.1. Năng lực của phương pháp Calcium pectate
Trong công nghệ thực phẩm, phương pháp Calciumum pectate là một trong những phương pháp xác
định hàm lượng pectin được ưa chuộng nhất trên thế giới. Bởi vì phương pháp này có độ chính xác cao,
tính lặp lại cao, chi phí thấp và ngồi ra cịn hạn chế sự ơ nhiễm mơi trường. Sau đây là một số nơi sử dụng
phương pháp này với các phạm vi thực phẩm khác nhau ở Bảng 3:
Bảng 3. Hàm lượng pectin trong sương sáo Việt Nam
Sương sáo tươi Tiền Giang

Sương sáo khô Tiền Giang

Sương sáo khô Đồng Tháp

-

9.3 ± 0.4

8.7 ± 0.3

Bảng 4. Hàm lượng pectin của các thành phần khác nhau bên trong mít ở Ấn Độ
Các loại mít trong thị

Thành phần khác nhau bên trong mít

trường Ấn Độ

Vỏ

Lõi trắng

Múi thịt

Khaja

1.57 ± 0.10

1,74 ± 0,09

1.41 ± 0.10

Gala

2.28 ± 0.16

1.00 ± 0.10

1.60 ± 0.08

Durasha

1.72 ± 0.14

1.92 ± 0.13

1.14 ± 0.15

Như ta đã thấy, hệ số biến thiên hàm lượng pectin của các thành phần sản phẩm thực phẩm là vô cùng
thấp (thấp nhất là 0.10%, cao nhất là 0.16%), điều này cho thấy rằng phương pháp này có độ chính xác và
độ lặp lại rất cao. Ngồi ra, ta thấy rằng phương pháp có tính phổ biến cao, sử dụng rộng rãi với hầu hết tất
cả các loại thực phẩm với kết quả chính xác nhất bất kể là loại thực phẩm nào hoặc vùng địa hình địa lý
nào. Phương pháp này hiện nay được coi là một trong những phương pháp xác định hàm lượng pectin mạnh
nhất bây giờ.
3.1.2. Năng lực của phương pháp đo quang phổ thông qua ion Cu2+
Phương pháp đo quang phổ thông qua ion Cu2+ là một phương pháp xác định hàm lượng pectin trong
thực phẩm xuất hiện trong năm 2021, được phát triển bởi nhóm nghiên cứu Trung Quốc nhằm cung cấp
thêm phương pháp xác định hàm lượng pectin cũng như là đơn giản hóa quy trình nghiên cứu bằng cách sử
dụng máy đo quang phổ. Mặc dù phương pháp này chưa được phổ biến và sử dụng rộng rãi trên thế giới
nhưng đã chứng minh được tiềm năng trong tương lai và chứng minh được khả năng xác định hàm lượng
pectin cịn chính xác hơn phương pháp Calcium pectate.
Để xác minh độ chính xác của phương pháp này, người ta phân tích độ lặp lại của phương pháp bằng
cách tính độ lệch chuẩn tương đối (RSD) của phép đo quang phổ ion Cu2+ trong 4 phép đo là 2.60%; 1.10%;
0.14%; 0.31% (<3%). Từ đó cho thấy rằng phương pháp này có độ lặp lại tốt và độ chính xác cao.

Ngồi ra, ta cũng sử dụng 4 mẫu có hàm lượng pectin khác nhau để thực hiện song song 2 phương
pháp Calcium pectate và đo quang phổ ion Cu2+ để xác minh tính chính xác và độ tin cậy của phương pháp
18