Nghiên cứu chiết và đánh giá hoạt tính chống oxy hóa của pectin thô từ vỏ và cùi bưởi citrus sp

i



LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá trình thực hiện đề tài và hoàn thành luận văn, tôi luôn nhận được sự
quan tâm giúp đỡ của thầy cô hướng dẫn. Nhân dịp này tôi xin chân thành bày tỏ sự biết
ơn sâu sắc tới :
ThS Đặng Xuân Cường- Phòng Hóa phân tích và Triển khai Công nghệ - Viện
Nghiên cứu và Ứng dụng Công nghệ Nha Trang, ThS Lê Nhã Uyên- Viện Công nghệ
Sinh học và Môi trường - Trường Đại học Nha Trang, tuy luôn bận rộn với công việc và
gia đình song vẫn dành cho tôi sự quan tâm trong quá trình thực hiện đề tài.
Tôi xin chân thành cảm ơn đến sự quan tâm của Ban giám hiệu trường Đại học Nha
Trang, tập thể Thầy Cô giáo trong Viện Công nghệ Sinh học và Môi trường cùng các bạn
lớp 50SH- Trường Đại học Nha Trang đã giúp đỡ, đóng góp ý kiến và những kinh
nghiệm quý báu trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài này.
Cuối cùng tôi xin cảm ơn sâu sắc nhất đến ba mẹ tôi, người luôn theo tôi suốt quá
trình học tập, người luôn tạo điều kiện tốt nhất, luôn động viên tôi trong những lúc tôi
gặp khó khăn nhất, để tôi có thể hoàn thành tốt quá trình học tập của mình.

Nha trang, tháng 7 năm 2012
Sinh viên
Đặng Thị Tuyết

ii



MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN i
MỤC LỤC ii
DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ vii
DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ SƠ ĐỒ viii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ix
LỜI MỞ ĐẦU 1
Chương 1: TỔNG QUAN 2
1.1. Tổng quan về pectin 2
1.1.1. Nguồn gốc và cấu tạo pectin 2
1.1.1.1. Nguồn gốc pectin [5],[14] 2
1.1.1.2. Cấu tạo [4],[5],[19]. 3
1.1.2. Phân loại pectin [33] 5
1.1.2.1. Theo phần trăm nhóm methoxyl có trong phân tử 5
1.1.2.2. Theo khả năng hòa tan trong nước 5
1.1.3. Tính chất, hoạt tính sinh học và ứng dụng của pectin 6
1.1.3.1. Tính chất của pectin [5],[7] 6
1.1.3.2. Hoạt tính sinh học của pectin [30] 9
1.1.3.3. Ứng dụng của pectin 10
1.1.3.4. Trong công nghệ dược phẩm [32],[35] 13
1.1.4. Tình hình nghiên cứu pectin ở Việt Nam và trên thế giới 14
1.1.4.1. Tình hình nghiên cứu pectin ở Việt Nam 14
1.1.4.2. Tình hình nghiên cứu Pectin trên thế giới 14
1.2. Tổng quan về nguyên liệu 15
1.2.1. Đặc tính thực vật của cây bưởi 15
1.2.2. Một số loại bưởi phổ biến 15

1.2.3. Thành phần hóa học của bưởi 16
1.2.4. Phế liệu bưởi 17
1.3. Một số phương pháp chiết pectin 17
iii



1.3.1. Phương pháp CO
2
siêu tới hạn 17
1.3.2. Phương pháp chiết hồi lưu (soxhlet) 20
1.3.3. Phương pháp ngâm chiết [8] 20
1.3.3.1. Chiết bằng phương pháp ngấm kiệt (Percolation) 20
1.4. Một số quá trình xảy ra trong quá trình chiết [2] 21
1.4.1. Quá trình khuếch tán 21
1.4.1.1. Khuếch tán phân tử 22
1.4.1.2. Khuếch tán đối lưu 23
1.4.2. Quá trình thẩm thấu 23
1.4.3. Quá trình thẩm tích 23
1.5. Một số yếu tố ảnh hưởng tới quá trình chiết [2] 24
1.5.1. Dung môi 24
1.5.2. Nhiệt độ chiết 24
1.5.3. Thời gian chiết xuất 25
1.5.4. Độ mịn của nguyên liệu 25
1.5.5. Tỷ lệ dung môi - nguyên liệu 26
1.5.6. pH dung môi chiết 26
1.6. Mô hình thiết kế thí nghiệm Box-Behnken 26
1.6.1. Cơ sở lý thuyết [3] 26
1.6.2. Các bước tiến hành [10] 27
1.7. Phân tích dữ liệu 29

Chương 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30
2.1. Vật liệu, hóa chất và thiết bị nghiên cứu 30
2.1.1. Vật liệu 30
2.1.2. Hóa chất 30
2.1.3. Dụng cụ và thiết bị nghiên cứu 30
2.2. Phương pháp nghiên cứu 30
2.2.1. Phương pháp chiết xuất 30
2.2.2. Phương pháp định lượng 30
iv



2.2.3. Phương pháp xác định hoạt tính chống oxy hóa [18] 31
2.2.4. Phương pháp xác định hàm ẩm 31
2.2.5. Phương pháp phân tích, xử lý số liệu dữ liệu 32
2.3. Bố trí thí nghiệm 32
2.3.1. Quy trình chiết pectin dự kiến 32
2.3.2. Bố trí thí nghiệm xác định dung môi chiết thích hợp 33
2.3.3. Bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ dung môi : nguyên liệu chiết 33
2.3.4. Bố trí thí nghiệm để xác định pH thích hợp 34
2.3.5. Bố trí thí nghiệm xác định thời gian chiết thích hợp 34
2.3.6. Bố trí thí nghiệm xác định nhiệt độ chiết thích hợp 35
2.4. Bố trí thí nghiệm tối ưu hóa 36
Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 37
3.1. Khảo sát một số yếu tố đầu vào tới hàm lượng pectin và hoạt tính chống oxy
hóa tổng 37
3.1.1. Ảnh hưởng của loại dung môi chiết lên hàm lượng pectin và hoạt tính chống
oxy hóa 37
3.1.2. Ảnh hưởng của tỉ lệ DM:NL lên hàm lượng pectin và hoạt tính chống oxy
hóa… 39

3.1.3. Ảnh hưởng của pH lên hàm lượng pectin và hoạt tính chống oxy hóa 41
3.1.4. Ảnh hưởng thời gian chiết lên hàm lượng pectin và hoạt tính chống oxy
hóa… 44
3.1.5. Ảnh hưởng của nhiệt độ chiết lên pectin và hoạt tính chống oxy hóa 47
3.1.5. Tối ưu hóa công đoạn chiết pectin và hoạt tính chống oxy hóa 49
3.1.6. Phân tích một số thành phần hóa học của pectin chiết từ vỏ và cùi bưởi Citrus
sp…… 54
3.1.7. Đề xuất quy trình tách chiếc pectin từ vỏ và cùi bưởi Citrus sp. 55
3.1.7.1. Sơ đồ quy trình 55
3.1.7.2. Thuyết minh quy trình 56
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 58
v



TÀI LIỆU THAM KHẢO 59
Tiếng Việt 59
PHỤ LỤC 62
vi



DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Cấu trúc pectin 2
Hình 1.2. Cấu tạo pectin 3
Hình 1.3. (a) một đoạn lặp đi lặp của phân tử pectin và chức năng của nhóm: (b)
carboxyl; (c) methoxyl; (d) admine trong chuỗi pectin 4
Hình 1.4. Công thức HM pectin 5
Hình 1.5. Công thức LM pectin 5
Hình 1.6. Công thức pectin được amide hóa 5

Hình 1.7. Cơ chế gel của pectin bằng lên kết hydro 7
Hình 1.8. Cơ chế tạo gel của pectin bằng liên kết với ion Ca
2+
8
Hình 1.9. Sản phẩm có sử dụng pectin 10
Hình 1.10. Ứng dụng pectin trong sản xuất bánh kẹo 11
Hình 1.11. Pectin trong công nghệ chế biến sữa 12
Hình 1.12. Pectin trong sản xuất đồ uống và nước sốt 13
Hình 1.13. Pectin trong công nghệ dược phẩm 13
Hình 1.14. Một số loại bưởi phổ biến ở Việt Nam 16
Hình 3.1. Mô hình bề mặt 3D của hàm mục tiêu Y
1
52
Hình 3.2. Mô hình bề mặt 3D của hàm mục tiêu Y
2
53
Hình 3.3a. Đồ thị 2D thể hiện sự tương tác giữa 3 yếu tố lên hàm mục tiêu Y
1
53
Hình 3.3b. Đồ thị 2D thể hiện sự tương tác giữa 3 yếu tố lên hàm mục tiêu Y
2
53
Hình 3.4. Mô hình bề mặt 2D trùng lắp của 2 hàm mục tiêu Y
1
và Y
2
54

vii



DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ
Đồ thị 1. Ảnh hưởng của các loại acid đến hàm lượng pectin thô thu được 37
Đồ thị 2: ảnh hưởng của loại acid đến hoạt tính chống oxy hóa của pectin 38
Đồ thị 3: Sự tương quan giữa hàm lượng pectin thô và hoạt tính chống oxy hóa tổng
38
Đồ thị 4. Ảnh hưởng của tỉ lệ DM:NL đến hàm lượng pectin thu được 39
Đồ thị 5. Ảnh hưởng của tỉ lệ DM:NL đến hoạt tính chống oxy hóa 40
Đồ thị 6: Sự tương quan giữa hàm lượng pectin và hoạt tính chống oxy hóa 41
Đồ thị 7. Ảnh hưởng của pH đến lượng pectin thu được 42
Đồ thị 8. Ảnh hưởng của pH đến hoạt tính chống oxy hóa của pectin 43
Đồ thị 9: Sự tương quan giữa hàm lượng pectin và hoạt tính chống oxy hóa 43
Đồ thị 10. Ảnh hưởng của thời gian đến lượng pectin thu được 44
Đồ thị 11. Ảnh hưởng của thời gian đến hoạt tính chống oxy hóa của pectin 45
Đồ thị 12: Sự tương quan giữa hàm lượng pectin và hoạt tính chống oxy hóa 46
Đồ thị 13. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến lượng pectin thu được 47
Đồ thị 14. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hoạt tính chống oxy hóa của pectin 48
Đồ thị 15: Sự tương quan giữa hàm lượng pectin và hoạt tính chống oxy hóa 49

viii



DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ SƠ ĐỒ
Bảng 1.1. hàm lượng pectin trong các nguyên liệu khác nhau 3
Bảng 1.2. Thể hiện phần trăm pectin trong các phế liệu của Bưởi 17
Sơ đố 2.2. Bố trí thí nghiệm xác định dung môi chiết thích hợp 33
Sơ đồ 2.3. Bố trí thí nghiệm xác định tỉ lệ chiết thích hợp 33
Sơ đồ 2.6. Bố trí thí nghiệm xác định pH môi trường chiết thích hợp 34
Sơ đồ 2.5. bố trí thí nghiệm xác định thời gian chiết thích hợp 35
Sơ đồ 2.4. Bố trí thí nghiệm xác định nhiệt độ chiết thích hợp 35
Bảng 2.1. Bảng quy đổi biến mã và biến thực 36
Bảng 2.2. Thiết kế thí nghiệm theo biến mã và biến thực bằng mô hình Box-
behnken 36
Bảng 3.1. Kết quả thực nghiệm tối ưu hóa 49
Bảng 3.2. Bảng thể hiện độ lệch chuẩn, độ tương tác và F của các yếu tố và hàm
mục tiêu 50
Bảng 3.3. Bảng thể hiện xác suất và hệ số mô hình của 2 hàm mục tiêu 51
Bảng 3.4. Một số thành phần hóa học của pectin chiết từ vỏ và cùi bưởi 55
Sơ đồ 3.1. Quy trình tách chiết pectin đề xuất từ vỏ và cùi bưởi 56
Bảng 4.1. Ảnh hưởng của dung môi đến hàm lượng pectin thu được và hoạt tính
chống oxy hóa của pectin 62
Bảng 4.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ DM:NL đến hàm lượng pectin thu được và hoạt tính
chống oxy hóa của pectin 62
Bảng 4.3. Ảnh hưởng đến lượng pectin thu được và hoạt tính chống oxy hóa của
pectin 63
Bảng 4.4. Ảnh hưởng của thời gian đến lượng pectin thu được và hoạt tính chống
oxy hóa của pectin 63
Bảng 4.5. Ảnh hưởng nhiệt độ đến hàm lượng pectin thu được và hoạt tính chống

oxy hóa của pectin 64


ix



DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

DM:NL Dung môi: Nguyên liệu
NL Nguyên liệu
SC-CO
2
Supereritical carbon dioxide
TA Total antioxidant (Hoạt tính chống oxy hóa tổng)
SD Standard deviation (Độ lệch chuẩn)
HG Homogalacturonan
RG-I Rhamnogalacturonan-I
RG-II Rhamnogalacturonan-II
LMP Low methoxyl pectin ( pectin methoxyl hóa thấp)
HMP High methoxyl pectin ( pectin methoxyl hóa cao)
MI chỉ số methoxyl hóa
DE chỉ số ester hóa

1



LỜI MỞ ĐẦU
Trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa, nhiều ngành công nghiệp

trong nước ngày càng phát triển, trong đó ngành công nghệ thực phẩm hiện nay
phát triển rất mạnh và góp phần cung cấp một lượng lớn thực phẩm cho xã hội, các
sản phẩm của ngành như bánh kẹo, nước giải khát, sữa, mứt đông, mứt đáp ứng
lượng lớn cho nhu cầu của Việt Nam cũng như trên thế giới hiện nay và sau này.
Để có được những sản phẩm như vậy, một thành phần không thể thiếu và
đóng vai trò quan trọng trong các sản phẩm đó là pectin. Chúng là phụ gia quí và vô
hại có khả năng tạo gel, tạo đông trong công nghệ chế biến để tạo ra các sản phẩm
đa dạng và phong phú, dễ bảo quản khi vận chuyển.
Lượng pectin còn có nhiều trong phế liệu rau quả, trong công nghệ chế biến
nước ép trái cây đặc biệt là vỏ - cùi bưởi Chúng là nguồn nguyên liệu rẻ tiền, dễ
kiếm, được thu nhận từ những phần không ăn được hay những phần kém giá trị dinh
dưỡng. Tái sử dụng phế liệu nông sản để chiết xuất pectin góp phần tạo sản phẩm
giá trị gia tăng, bảo vệ môi trường và đem lại giá trị kinh tế cao.
Vì những đặc điểm trên mà chúng tôi đã đưa ra hướng nghiên cứu của đề tài
“Nghiên cứu chiết và đánh giá hoạt tính chống oxy hóa của pectin thô từ vỏ và
cùi bưởi Citrus sp” với các nội dung như sau:
- Nghiên cứu xác định dung môi chiết pectin (loại, nồng độ và tỷ lệ dung môi
nguyên liệu)
- Nghiên cứu xác định nhiệt độ, thời gian chiết pectin.
- Đánh giá hoạt tính chống oxy hóa của pectin thô thu được.
- Xác định một số thành phần hóa học của pectin thô.



2


Chương 1: TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về pectin
1.1.1. Nguồn gốc và cấu tạo pectin

1.1.1.1. Nguồn gốc pectin [5],[14]
Pectin là hợp chất phức tạp của polysaccharide, chiếm khoảng 1/3 thành tế
bào thực vật bậc cao. Một tỉ lệ nhỏ pectin được tìm thấy trong thành tế bào của cây
cỏ (Kertesz, 1951).
Pectin có nhiều ở quả, củ hoặc thân cây. Trong thực vật, pectin tồn tại dưới
hai dạng: dạng protopectin không tan tồn tại chủ yếu ở thành tế bào, dạng hòa tan
của pectin tồn tại chủ yếu ở dịch tế bào.

Hình 1.1. Cấu trúc pectin
Trái. Thành tế bào thực vật
Phải. Trong thành tế bào thực vật.
Pectin như một loại keo gắn chặt các tế bào thực vật với nhau, vì thế người ta
gọi chúng là xi măng trong cấu trúc tế bào thực vật.
Khi quả còn xanh, chúng là protopectin, protopectin chiếm tỉ lệ khá cao,
protopectin không hòa tan trong nước giúp cho quả cứng.
Khi quả chín dần, dưới tác dụng enzyme protopectinase, protopectin sẽ
chuyển sang pectin hòa tan (pectin) và araban, làm giảm sự liên kết giữa các tế bào,
quả trở nên mềm hơn. Quá trình này xảy ra dưới tác dụng của acid và nhiệt độ
trong quá trình chần ở 60-85
0
C.
3


 Nguồn nguyên liệu chứa pectin [6]
Pectin chứa nhiều trong các loại quả của trái cây: bưởi, táo, mận, cam, chanh,
cà rốt… Chúng tồn tại với những hàm lượng khác nhau trong quả, củ hoặc thân của
một số loài thực vật. Bảng 1.1 sau đây sẽ thể hiện một số loại nguyên liệu chứa
pectin.
Bảng 1.1. hàm lượng pectin trong các nguyên liệu khác nhau

Nguyên liệu Hàm lượng pectin
Bã táo 10-15%
Củ cải đường 10-20%
Đài hoa hướng dương 15-25%
Vỏ citrus 20-35%

1.1.1.2. Cấu tạo [4],[5],[19].
Cấu trúc của pectin rất khó để xác định vì pectin có thể thay đổi trong quá
trình cô lập từ thực vật, lưu trữ và chế biến nguyên liệu thực vật (Novosel’skay et
al, 2000).
Các chất pectin là các polysaccharide, mạch thẳng, cấu tạo từ sự liên kết giữa
các mạch của phân tử acid D-galacturonic C
6
H
10
O
7
, liên kết với nhau bằng liên kết
glucoside. Trong đó một số gốc acid có chứa nhóm thế methoxyl (-OCH
3
).



Hình 1.2. Cấu tạo pectin
Một chuỗi pectin bao gồm vài trăm đến khoảng 1.000 đơn vị saccharide,
khối lượng phân tử phụ thuộc nguồn thu, trung bình từ 50 – 150kDa.
Những acid galacturonic có chứa nhóm carboxyl, một số trong đó xuất hiện
tự nhiên như là este methyl và những chất khác sẽ được xử lý với amoniac để sản
xuất hợp chất carboxamide.

4



Hình 1.3. (a) một đoạn lặp đi lặp của phân tử pectin và chức năng của
nhóm: (b) carboxyl; (c) methoxyl; (d) admine trong chuỗi pectin
Có 3 polysaccharide chính được nhận ra trong phân tử của pectin là:
Homogalacturonan(HG): HG là polymer mạch thẳng được hình thành bởi acid
D-galacturonic. HG có thể bị acetyl hóa hoặc Methyl este hóa. Chúng được gọi
là vùng mịn của pectin. Các phân tử phân loại theo mức độ este của nó: pectin
có ít nhất 75% của nhóm cacboxyl methyl hóa, acid pectinic có ít hơn 75% của
nhóm cacboxyl methyl hóa, acid pectic hay acid polygalacturonic không có
nhóm cacboxyl methyl hóa [12].
Rhamnogalacturonan-І (RG-I): RG-I được tạo ra bởi sự lặp đi lặp lại
disaccharide rhamnose galacturonic acid. Dư lượng galacturonic có thể được
acetyl hóa và vừa có thể mang các chuỗi bên của đường galactose, arabinose và
xylose [23].
Rhamnogalacturonan-II (RG-II): RGII là chuỗi homogalacturonic với chuỗi bên
phức tạp gắn liền với các dư lượng galacturonic [23]. Vinken và đồng nghiệp
[22] đã đề xuất một phân tử pectin mô hình cấu trúc trong đó HG và RGII là
chuỗi bên dài của xương sống RG I. cả hai chuỗi RG còn được gọi là vùng lông
của phân tử pectin.
5


1.1.2. Phân loại pectin [33]
1.1.2.1. Theo phần trăm nhóm methoxyl có trong phân tử
Dựa trên mức độ methoxy hóa và este 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 đông cần phải có
điều kiện pH = 3,1 – 3,4 và nồng độ đường trên 60%.



Hình 1.4. Công thức HM pectin
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
được dùng làm màng bao bọc các sản phẩm.



Hình 1.5. Công thức LM pectin
Ngoài ra pectin còn được tác dụng với amoniac (amide hóa) để sản xuất hợp
chất carboxamide ứng dụng vào các lĩnh vực khác.



Hình 1.6. Công thức pectin được amide hóa
1.1.2.2. Theo khả năng hòa tan trong nước
Pectin hòa tan (methoxyl polygalacturonic): là ester methylic của acid
polygalacturonic.
6


Pectin không hòa tan (protopectin): tạo độ cứng cho quả xanh, không tan
trong nước. Trong thành phần có các phân tử pectin, các phân tử cellulose và các
ion Ca
2+

, Mg
2+
, các gốc phosphoric acid, acetic acid và đường. Protopectin khi bị
thủy phân bằng acid thì giải phóng pectin hòa tan.
1.1.3. Tính chất, hoạt tính sinh học và ứng dụng của pectin
1.1.3.1. Tính chất của pectin [5],[7]
Đặc tính quan trọng của pectin là khi có mặt acid và đường sẽ tạo thành chất keo.
- Pectin thuộc nhóm các chất đông tụ.
- Là chất keo hút nước, dễ tan trong nước, không tan trong ethanol. Khi hòa tan
trong nước tạo dung dịch keo có độ nhớt cao.
- Dung dịch pectin có độ nhớt cao. Nếu muốn thu dịch quả ép thì dung dịch này
bất lợi, người ta phải dùng enzyme pectinase để thủy phân pectin, giảm độ nhớt.
- Pectin tự do mất khả năng tạo đông khi có đường. Vì vậy để duy trì khả năng
tạo gel của pectin hòa tan cần chú ý tránh môi trường kiềm hoặc tác dụng thủy
phân của enzyme pectinase.
- Đối với pectin tan thì dưới tác dụng của pectinase sẽ biến thành acid pectinic
(thường dưới dạng muối Ca và Mg) và các chất đơn giản khác như rượu
methylic, acid acetic, arabinose, galactose.
- Cơ chế quá trình thủy phân pectin rất phức tạp, nó chia làm hai giai đoạn. Quá
trình chuyển hóa pectin có thể xảy ra trong điều kiện yếm khí, cả hai qúa trình
đều xãy ra rất mạnh trong điều kiện tự nhiên.
Ta có thể xem quá trình xảy ra từng bước đó như sau:
 Giai đoạn thứ nhất thủy phân chất pectin thành đường:
C
46
H
68
O
40
+ 10H

2
O = 4CHO(CHOH)
4
COOH + C
6
H
12
O
6
+ C
5
H
10
O
5
+ C
5
H
10
O
5
+
2CH
3
COOH + 2CH
3
OH.
 Giai đoạn thứ 2 là biến đường thành các sản phẩm lên men :
Khi lên men galactose sẽ tạo thành acid buthyric, khí cacbonic, hydro và tỏa một ít
năng lượng:

C
6
H
12
O
6
= CH
3
CH
2
CH
2
COOH + 2CO
2
+ 2H
2
+ mKCal
7


Khi lên men arabinose sẽ tạo thành acid buthyric, khí cacbonic, nước và tảo một ít
năng lượng:
C
5
H
10
O
5
= CH
3

CH
2
CH
2
COOH + CO
2
+ H
2
O + mKCal
- Pectin hòa tan khi bị tác dụng của chất kiềm loãng hoặc enzyme pectinase sẽ
giải phóng nhóm methyl dưới dạng rượu methylic, polysaccharide còn lại khi
đó gọi là acid pectin tự do, nghĩa là chứa acid polygalacturonic. Acid pectin có
thể tạo nên dạng muối canxi pectat, chất này chuyển thành dạng kết tủa dễ
dàng, do đó được dùng để định lượng các chất pectin.
- Khả năng tạo gel của pectin tùy vào mức độ methoxyl hoá khác nhau mà cơ chế
tạo gel cũng khác nhau.
 HMP : Tạo gel bằng liên kết hydro:
Nguyên tắc: Pectin là polysacharide tan được trong nước. Khi phân tán trong nước
mỗi phân tử sẽ liên kết với các phân tử bên cạnh tạo thành một cấu trúc không gian
ba chiều nhốt các phân tử nước bên trong tạo thành khối gel.

Hình 1.7. Cơ chế gel của pectin bằng lên kết hydro
 Điều kiện tạo gel: [Đường] > 50%, pH = 3 ÷ 3,5; [Pectin] = 0,5 ÷ 1%
- Đường có khả năng hút ẩm, vì vậy chúng làm giảm mức độ hydrat hóa của
phân tử pectin trong dung dịch.
- Ion H
+
được thêm vào hoặc đôi khi chính nhờ độ acid của quá trình chế biến
trung hòa bớt các 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.
8


- Trong trường hợp này liên kết giữa các phân tử pectin với nhau chủ yếu nhờ
các cầu hydro giữa các nhóm hydroxyl. Kiểu liên kết này không bền, do đó
các gel tạo thành sẽ mềm dẻo do tính di động của các phân tử trong khối gel,
loại gel này khác biệt với gel thạch hoặc gelatin.
 Cấu trúc của gel: phụ thuộc vào hàm lượng đường, acid, pectin, loại pectin
và nhiệt độ.
- 30 ÷ 50% đường thêm vào pectin là saccharose. Do đó cần duy trì pH acid để
khi đun nấu sẽ gây ra quá trình nghịch đảo đường saccharose, ngăn cản sự
kết tinh của đường saccharose. Tuy nhiên cũng không nên dùng quá nhiều
acid, vì pH quá thấp sẽ gây ra nghịch đảo một lượng lớn saccharose gây kết
tinh glucose và hóa gel nhanh tạo nên các vón cục.
- Khi dùng lượng pectin vượt quá lượng thích hợp sẽ gây ra gel quá cứng, do
đó khi dùng một nguyên liệu có chứa nhiều pectin cần tiến hành phân giải
bớt chúng bằng cách đun lâu hơn.
- Khi sử dụng một lượng cố định bất cứ một loại pectin nào pH, nhiệt độ càng
giảm và hàm lượng đường càng cao thì gel tạo thành càng nhanh.
 LMP : Tạo gel bằng liên kết với ion Ca
2+
.
Nguyên tắc: Gốc acid của phân tử pectin liên kết với ion Ca
2+
tạo nên khối gel.

Hình 1.8. Cơ chế tạo gel của pectin bằng liên kết với ion Ca

2+

9


 Điều kiện tạo gel: khi có mặt Ca
2+
, ngay cả ở nồng độ < 0,1% miễn là chiều
dài phân tử pectin phải đạt mức độ nhất định. Khi đó gel được tạo thành ngay
cả khi không thêm đường và acid.
- Khi chỉ số methoxyl của pectin thấp, cũng có nghĩa là tỷ lệ các nhóm – COO
-

cao, thì các liên kết giữa những phân tử pectin sẽ là liên kết ion qua các ion
hóa trị hai đặc biệt là Ca
2+
.
 Cấu trúc của gel: phụ thuộc vào nồng độ Ca
2+
và chỉ số methoxyl. Gel pectin
có chỉ số methoxyl thấp thường có tính chất đàn hồi giống như gel agar-agar.
1.1.3.2. Hoạt tính sinh học của pectin [30]
Pectin là chất xơ hoà tan trong nước. Chúng không cung cấp năng lượng, nhưng có
nhiều giá trị phòng, chữa bệnh như:
Kéo dài thời gian tiêu hoá thức ăn trong ruột, có tác dụng tăng hấp thu dưỡng
chất trong thức ăn. Giảm béo (do tạo cảm giác no bụng kéo dài, giảm năng
lượng ăn vào, do đó giúp giảm cân ở người béo phì).
Giảm hấp thu lipid.
Chống tiêu chảy. Pectin sẽ được phân hủy trong ruột bởi các vi khuẩn tốt, tạo
thành một lớp niêm mạc bảo vệ dạ dày, giúp xoa dịu và ngăn ngừa các chất

gây kích thích ruột. Quá trình phân hủy này cũng làm tăng lượng prebiotic,
giúp tăng lượng prebiotic, giúp tăng số lượng vi khuẩn đường ruột “tốt”( tấn
công các vi khuẩn gây tiêu chảy ngay khi chúng xuất hiện).
Giảm cholesterol toàn phần trong máu.
Khống chế tăng đường huyết trước và sau bữa ăn ở người có bệnh tiểu
đường.
Chống táo bón.
Cầm máu: pectin có tác dụng bảo vệ các mô mạch chống hiện tượng chảy
máu.
Sát trùng: dung dịch pectin 5% có tác dụng như thuốc sát trùng H
2
O
2
.
10


Hoa quả có nhiều pectin giúp cơ thể hấp thu tốt các acid hữu cơ và là chất
trung gian thúc đẩy sự chuyển hóa, tăng khả năng sử dụng các chất dinh
dưỡng trong thức ăn.
1.1.3.3. Ứng dụng của pectin
 Trong công nghệ thực phẩm [35][36]
 Ứng dụng của pectin trong công nghệ chế biến rau quả
Pectin là tác nhân tạo gel quan trọng nhất được sử dụng để tạo ra cấu trúc gel
cho thực phẩm, chủ yếu là những thực phẩm có nguồn gốc từ rau quả. Khả năng tạo
gel của chúng còn được sử dụng ở những thực phẩm cần sự ổn định của nhiều phụ
gia, hoặc trong sản phẩm cuối, hoặc ở một giai đoạn tức thời trong qui trình sản
xuất.
- Tác dụng tạo gel của pectin được sử dụng chủ yếu ở những loại thực phẩm
cần có hình dạng thật tự nhiên.

Hình 1.9. Sản phẩm có sử dụng pectin
 Trong mứt trái cây và mứt đông
- Vai trò quan trọng của pectin là nhằm tạo ra một cấu trúc cho mứt đông và
mứt trái cây, để những sản phẩm này khi vận chuyển vẫn không thay đổi cấu trúc,
tạo ra mùi vị ngon cho sản phẩm, và giảm đến 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 giữa các phân tử trong pha liên tục, ngay từ khi quá trình khuấy trộn
11


ngừng lại. Hàm lượng pectin sử dụng trong mứt trái cây và mứt đông thường trong
khoảng từ 0,1 - 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 tạo được gel, tạo đặc trước khi đóng hộp.
- Quá trình tạo gel của pectin có thể được tạo ra trong một qui trình lạnh
bằng 2 cách:
+ Trộn syrup đường pectin có hàm lượng chất khô hoà tan từ 60 ÷ 65%, pH
bằng 3,8 ÷ 4,2 với dịch acid trái cây để đạt được pH = 3.
+ Trộn dung dịch pectin có pH = 2,9 và hàm lượng hoà tan là 25% với syrup
đường để thu được hỗn hợp mới có hàm lượng chất khô 23%.
- LMP: (tạo gel bằng liên kết với ion Ca
2+
) thường được ứng dụng trong mứt
trái cây có hàm lượng chất khô hòa tan nhỏ hơn 55%. Loại LMP được chọn lựa trên
hàm lượng chất khô và pH trong sản phẩm có hàm lượng chất khô rất thấp, ví dụ
như: mứt trái cây không đường cho người bị tiểu đường. LMP khó tạo đủ liên kết
với nước và carragenan thích hợp hơn. Trong một số trường hợp người ta có thể sử
dụng cả pectin và carragenan.
 Sử dụng pectin trong sản xuất bánh kẹo

Hình 1.10. Ứng dụng pectin trong sản xuất bánh kẹo


12


Pectin tăng tính hấp dẫn, tạo cấu trúc đàn hồi, tăng mùi vị trái cây tự nhiên và
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 bánh kẹo như: kẹo dẻo, bánh
ngọt nhân hoa quả, lớp mặt bánh kem….
 Ứng dụng của pectin trong công nghiệp chế biến sữa
Pectin bổ sung hương vị trái cây cho các sản phẩm 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. Chúng 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 tách khỏi yaourt.
Trong yaourt uống, pectin từ bưởi bảo vệ protein không bị biến tính trong quá trình
tiệt trùng, ngăn chặn protein kết tủa và sự kết đông, giúp sản phẩm ổn định và đạt
tính chất cảm quan tốt nhất, không giảm chất lượng ngay cả khi bảo quản một thời
gian dài, nhằm cải thiện cấu trúc yaourt, tạo kết tủa dạng mịn và làm tăng giá trị
cảm quan thực phẩm trong sữa chua.


Hình 1.11. Pectin trong công nghệ chế biến sữa


13

 Sử dụng pectin trong sản xuất đồ uống và nước sốt

Hình 1.12. Pectin trong sản xuất đồ uống và nước sốt
Việc sử dụng pectin trong các sản phẩm đồ uống rất phù hợp, vì chúng có
cacbonhydrate tự nhiên năng lượng thấp và ổn định tính đục của sản phẩm.
1.1.3.4. Trong công nghệ dược phẩm [32],[35]


Hình 1.13. Pectin trong công nghệ dược phẩm

14


Pectin được dùng để chế biến thuốc uống, thuốc tiêm để cầm máu trước và
sau phẫu thuật răng hàm mặt, tai mũi họng, phụ khoa. Chữa cháy máu đường tiêu
hóa, tiết niệu.
Dung dịch pectin 5% được sử dụng như thuốc sát trùng trong phẫu thuật răng
hàm mặt, tai mũi họng, thấm bông nhét vào chỗ răng để cầm máu. Trên thị trường
hiện có dược phẩm Hacmophobin (Đức) và Arhemapctin (Pháp).
1.1.4. Tình hình nghiên cứu pectin ở Việt Nam và trên thế giới
1.1.4.1. Tình hình nghiên cứu pectin ở Việt Nam
- Năm 2008, tác giả Tạ Duy Tiên [24] đã tiến hành tách chiết, tinh sạch
pectin và điều chế dẫn xuất chlorophyllin tan trong nước từ lá dây sâm Cocculus
sarmentosus (lour.) Diels,.
- Năm 2009, tác giả Bùi Anh Võ [1] đã tiến hành nghiên cứu thu nhận pectin
từ vỏ cà phê. Tác giả đã chỉ ra điều kiện chiết pectin từ vỏ cà phê là: tỷ lệ DM:NL là
19/1, nhiệt độ 100
0
C, pH = 1 và thời gian chiết là 1 giờ với acid H
2

SO
4
được sử
dụng để điều chỉnh pH.
- Năm 2010, các tác giả Võ Thị Xuân Hạ và Trương Thị Thu Hà - Trường
cao đẳng công nghệ đã công bố kết quả thu nhận pectin từ phế liệu quả bưởi và ứng
dụng để sản xuất mứt xoài đông [31].
1.1.4.2. Tình hình nghiên cứu Pectin trên thế giới
- Việc sản xuất pectin thương mại đầu tiên được ghi nhận vào 1908 ở Đức
và quá trình sản xuất này được truyền nhanh chóng sang Hoa Kỳ, tại nơi này một
bằng sang chế cổ điển được trao cho Douglas (US pat 1.082,682, 1913) [32].
- Tác giả Padivalet al. (năm 1979) [18] đã nghiên cứu và công bố kết quả về
các chỉ số của pectin.
- Các nhà khoa học thuộc Viện Nghiên cứu Thực phẩm Anh do giáo sư Vic
Morris dẫn đầu, mới đây phát hiện một loại sợi gọi là pectin trong phần lớn rau quả
tươi, có thể ngăn chặn nguy cơ phát triển ung thư [26].
- Mohnen năm 2002 đã nghiên cứu về cấu trúc và chức năng của pectin [16].
15


- Một nghiên cứu trong phòng thí nghiệm mới từ Mỹ, được viết trên tạp chí
Glycobiology cho thấy, pectin có thể gây chết tế bào lập trình trong các tế bào ung
thư tuyến tiền liệt. Những gì báo cáo này cho thấy là nếu bạn lấy tế bào ung thư
tuyến tiền liệt của con người và thêm pectin, bạn có thể tạo ra tế bào chết được lập
trình", ông Debra Mohnen nhà nghiên cứu tế bào. "Nếu bạn làm như vậy không
phải ung thư bằng tế bào chết không xảy ra" [13].
1.2. Tổng quan về nguyên liệu
1.2.1. Đặc tính thực vật của cây bưởi
Bưởi (có tên khoa học là Citrus grandis Linn hay Citrus grandis Osbeck
thuộc họ Cam_ Rutaceae).

+ Có thân gai cao từ 1,5 ÷ 4m hoặc hơn, nhiều nhánh, sống lâu năm.
+ Lá lớn, dai nguyên. Trong lá có dầu, chủ yếu Dipenten, Linalola và Xitrala.
+ Hoa bưởi trắng, mọc đơn hay thành từng chùm từ 2 ÷ 10 hoa với 4 ÷ 5 lá
đài, 4 ÷ 5 cánh hoa, nhiều nhị và 5 ÷ 10 tâm bì.
+ Quả bưởi hình cầu, đường kính từ 10 ÷ 13 cm, màu xanh, khi chín hơi ngả
vàng, có vỏ dày 1 ÷ 2 cm. Vỏ ngoài chứa ester và khoảng 26% xitrala. Vỏ trong có
Nigin, đường Ramnoza, vitamin A , C , Hesperidin.
+ Múi bưởi chứa 9% acid citric , 14% đường, các enzyme, các vitamin (A, C,
B1).
1.2.2. Một số loại bưởi phổ biến
Ở Việt Nam có rất nhiều loại bưởi, đa dạng và phong phú, có nhiều cách
phân biệt loại bưởi: như bưởi Thanh (gốc Huế), bưởi Long (gốc Tiền Giang), bưởi
năm roi (gốc Cần Thơ, Vĩnh Long), bưởi Xiêm Vang, bưởi đường lá cam ( lá như lá
cam), bưởi đường hồng, bưởi đường núm, bưởi da láng, bưởi da xanh, bưởi da cóc,
bưởi bung, bưởi chùm, bưởi ổi Mỗi năm, bưởi ra hoa khoảng 2 lần, nhất là những
tháng mưa. Dễ dàng ra trái vụ. Bưởi thích hợp với đất phù sa, nhiều mùn và khí hậu
mát mẻ. Sau đây chúng ta có thể tìm hiểu một số loại bưởi sau:
16


Giống bưởi da xanh Bưởi đường lá cam Bưởi năm Roi

Bưởi Phúc Trạch Bưởi Đoan Hùng
Hình 1.14. Một số loại
bưởi phổ biến ở Việt
Nam

1.2.3. Thành phần hóa học của bưởi
- Nước quả bưởi chứa nhiều chất bổ dưỡng, như các loại đường trái cây,
đạm, béo, acid tannic, beta - caroten và các chất khoáng như phospho, magnesium,

iron, calcium, kalium, các vitamin B1, B2, C.
- Vỏ quả ngoài rất giàu narin – gosid, do đó có vị đắng, trong vỏ có tinh dầu,
tỷ lệ 0,8 ÷ 0,84%. Tinh dầu vỏ quả chứa d – limemen, a – pinen, linadol, geraniol,
citral, còn có các ancol, pectin, acid citric.
- Quả chứa 0,5% tinh dầu.
- Trong lá cũng có tinh dầu.
- Dịch quả chín có nhiều chất bổ dưỡng: nước 49%, glucid 9%, protid 0,6%,
lipid 0,1%, và các khoáng: Ca 20mg%, P 20mg%, K 190mg%, Mg 12mg%, S
7mg%, và Na, Cl, Fe, Cu, Mn…, các vitamin (tính theo mg%) C 40; B 0,07; B2
0,05; PP 0,3 và tiền sinh tố A 0,1. 100ml dịch quả cung cấp cho cơ thể 43 calo.