đề tài công nghệ chế biến mứt đông

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM
KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC
Bộ môn công nghệ hóa thực phẩm





GVHD: Ths. Tôn Nữ Minh Nguyệt
Sinh viên thực hiện:
Phạm Văn Dương Lâm
Võ Ngọc Trường

A/ GIỚI THIỆU CHUNG:
I. MỨT ĐÔNG:
1/ Định nghĩa:
- Mứt đông là các sản phẩm chế biến từ quả tươi hoặc từ quả bán chế
phẩm (puree quả, nước quả, quả sunfit hoá) nấu với đường đến độ khô 60-
65%, có bổ sung pectin hay agar để tạo gel đông. Sản phẩm mứt nổi bật là vị
ngọt, thơm đặc trưng của quả. Ngoài hàm lượng đường khá lớn của quả,
người ta còn bổ sung thêm một lượng khá lớn đường tinh khiết.
2/ Phân loại:
a) Mứt đông jelly:
- Mứt được chế biến từ nước quả trong suốt.
- Nếu nước quả sunfit hoá, trước khi nấu mứt phải khử SO
2
bằng cách
đun nóng để hàm lượng SO
2
trong sản phẩm không quá 0,025%. Tùy theo
độ nhớt của nước quả và độ đông của sản phẩm mà người ta pha hoặc không

pha thêm pectin.
b) Mứt đông jam:
- Mứt đông chế biến từ puree quả, có thể dùng riêng một chủng loại hoặc
hỗn hợp nhiều loại quả, có thể dùng puree quả tươi hay puree quả bán chế
phẩm.
c) Mứt miếng đông marmalade:
- Mứt miếng đông chế biến từ quả (tươi, sunfit hoá hay lạnh đông) để
nguyên hay cắt miếng, nấu với đường, có pha hoặc không pha thêm acid
thực phẩm và pectin.

II. NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT MỨT ĐÔNG:
1/ Nguyên liệu chính:
a) Trái cây:
Hầu hết các chủng loại trái cây đều có thể được sử dụng để chế biên
mứt đông. Nguyên liệu trái cây dùng trong sản xuất mứt đông thường ở các
dạng sau:
- Trái cây tươi.
- Trái cây được trữ lạnh hoặc lạnh đông.
- Trái cây hoặc bột trái cây được bảo quản bằng nhiệt.
- Trái cây hoặc bột trái cây đã được sunfite hóa (bảo quản bằng SO
2
).
- Trái cây đã được sấy khô.
Trong đó trái cây tươi được xem là nguyên liệu tốt nhất để sản xuất mứt
đông
Đối với trái cây nguyên liệu, ngoài các chỉ tiêu về khối lượng riêng,
hàm lượng chất khô, chất thơm, chất màu,… thì chỉ số pectin và acid có thể
được xem là quan trọng nhất để sản xuất ra sản phẩm đạt tiêu chuẩn vì khả
năng tạo gel của chúng trong nguyên liệu. Vì vậy, dựa vào hàm lượng acid
và pecin, trái cây có thể được chia thành bốn nhóm chính ( NIIR Board,

2002 ):
- Các loại trái nhiều pectin, nhiều acid: nho, cam, chanh,
- Các loại trái nhiều pectin, ít acid: chuối xanh, cherry, ổi,
- Các loại trái ít pecin, nhiều acid: dứa, dâu, mơ,…
- Các loại trái ít pectin, ít acid: đào, mâm xôi,
Ngoài ra, trái cây dùng để chế biến mứt đông cũng phải tuân theo các
tiêu chuẩn chung đối với nguyên liệu trái cây dùng cho sản xuất công nghiệp
như phải tươi tốt, không bầm dập, sâu thối, ở độ chín kĩ thuật. Kích thước và
hình dáng của quả cũng không ảnh hưởng nhiều đến phẩm chất mứt đông
nên yêu cầu về kích thước, hình dạng qủa cũng không nghiêm ngặt.
b) Đường:
- Mục đích:
o Cùng với pectin và acid, đường là một trong ba thành phần quan
trọng nhất trong việc tạo nên cấu trúc gel của sản phẩm.
o Cung cấp năng lượng.
o Điều chỉnh hài hòa giữa độ chua, độ ngọt và mùi thơm.
o Tăng hàm lượng chất khô, tăng thời gian bảo quản sản phẩm nhờ
tăng áp lực thẩm thấu.

- Dạng sử dụng:
Thường sử hỗn hợp syrup sucrose – đường nghịch đảo. Trong sản xuất mứt
đông, thành phần đường nghịch đảo là cần thiết cho việc ngăn chặn sự kết
tinh sucrose của sản phẩm mứt có nồng độ chất khô cao trong suốt quá trình
bảo quản. Nhờ sự có mặt của syrup đường nghịch đảo, sự kết tinh là khó có
khả năng xảy ra trong các sản phẩm có nồng độ chất khô dưới 68%. Tuy
nhiên, nếu nồng độ đường qúa cao, sự thẩm thấu các phân tử nước ra ngoài
là đáng kể làm sản phẩm có cấu trúc cứng (Giridhari Lal và cộng sự, 1986).
Tỷ lệ tối ưu của đường nghịch đảo là từ 35%-40% tổng lượng đường sử
dụng.
Ngoài ra có thể thay thế sucrose bằng các loại đường khác như: maltose,

syrup glucose, syrup fructose,… để tăng hàm lượng chất khô, giảm hiện
tượng kết tinh đường, hiệu chỉnh mùi vị hay đơn giản chỉ là để giảm chi phí
cho sản phẩm ( Ahmed, 1981). Tuy nhiên, cần phải lưu ý rằng, việc thay thế
sucrose bằng các loại đường khác có thể làm thay đổi thời gian tạo gel cũng
như một số tính chất nào đó của loại gel ban đầu (May và Stainsby, 1986).
Chẳng hạn, việc thêm maltose sẽ làm giảm thời gian tạo gel và kéo dài
khoảng pH tạo gel; ngược lại, việc thêm vào fructose lại làm tăng thời gian
tạo gel. Hơn nữa, qúa trình thay thế một phần hay toàn bộ lượng đường
sucrose bằng các loại đường khác làm thay đổi hoạt độ của nước trong hỗn
hợp, có thể dẫn tới thay đổi các tương tác kị nước trong quá trình tạo gel.

Bảng 1: Chỉ tiêu chất lượng của đường

Chỉ tiêu
Đường
tinh luyện
Đường cát trắng
Thượng
hạng
Hạng I
Hạng II
HL saccarose, %CK
≥
99.8
99.75
99.62
99.48
Độ ẩm, %KL
≤
0.05

0.05
0.07
0.08
Hl đường khử, %KL
≤
0.03
0.05
0.1
0.18
HL tro, %KL
≤
0.03
0.05
0.07
0.1
Độ màu, (độ Stame
o
ST) ≤
1.2
1.4
2.5
0.5
Hình dạng
Tinh thể đồng dều tơi khô, không vón cục
Mùi vị
Tinh thể đường và dung dịch đường trong
nước cất có vị ngọt, không có vị lạ
Màu sắc
Óng ánh
Trắng sáng

Trắng
Trắng
ngà

2/ Phụ gia:
a) Phụ gia tạo gel:
Trong rau quả đã có sẵn chất tạo đông là pectin nhưng với hàm lượng
rất thấp, vì vậy người ta pha thêm pectin bột, pectin cô đặc, tinh bột biến
tính, agar-agar (thạch) hoặc các loại quả giàu pectin (như táo).
 Pectin:
- Cấu tạo: pectin là các polysaccharide, mạch thẳng, gồm các phân tử
acid D-galacturonic C
6
H
10
O
7
, liên kết với nhau bằng liên kết 1,4-
glucoside. Trong đó một số gốc acid có chứa nhóm thế methoxyl (-
OCH
3
). Chiều dài của chuỗi acid polygalacturonic có thể biến đổi từ vài
đơn vị tới hàng trăm đơn vị acid galacturonic. Phân tử lượng của các
loại pectin tách từ các nguồn nguyên liệu khác nhau thay đổi trong giới
hạn rộng tùy theo số phân tử acid galacturonic, thường vào khoảng
10.000 – 100.000 Da. 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
nguyên liệu là táo, mận thu được pectin có phân tử lượng từ 25.000 –
35.000 Da, trong khi đó pectin lấy từ cam lại có phân tử lượng đạt tới
50.000 Da.

Hình 1: Cấu tạo của pectin
- Tính chất: Pectin thuộc nhóm các chất làm đông tụ. Pectin được xem là
một trong những phụ gia thực phẩm an toàn và được chấp nhận nhiều
nhất, điều này được chứng minh bởi hàm lượmg ADI cho phép là
“không xác định” được ban hành bởi các tổ chức JECFA (Joint Food
Experts Committee), SCF (Scientific Committee for Food) ở châu Âu,
và GRAS (Generally Regarded).
 Mã hiệu quốc tế của pectin là E440.
 Pectin tinh chế có dạng chất bột trắng màu xám nhạt.
 Là một chất keo hút nước và rất dễ tan trong nước, không tan trong
ethanol.
 Đặc tính quan trọng của pectin là khi có mặt của acid và đường nó
có khả năng tạo đông (tạo gel).
- Pectin được đặc trưng bởi các chỉ số sau:
 Chỉ số methoxyl (MI): biểu hiện tỉ lệ methyl hoá, là phần trăm khối
lượng nhóm methoxyl (-OCH3) trên tổng khối lượng phân tử.
Sự methyl hóa hoàn toàn tương ứng với chỉ số methoxyl bằng 16,3%, các
pectin tách ra từ thực vật thường có chỉ số methoxyl từ 10% đến 12%.

 Chỉ số ester hóa (DE): thể hiện mức độ ester hóa của pectin, là phần
trăm về số lượng của các gốc acid galactoronic được ester hoá trên
tổng số lượng gốc acid galacturonic có trong phân tử
- Phân loại:
 Theo % nhóm methoxyl có trong phân tử:
o HMP (High Methoxyl Pectin): Nhóm có chỉ số methoxyl cao
(HMP): MI >7%, trong phân tử pectin có trên 50% các nhóm acid
bị ester hóa (DE > 50%).

Hình 2: Công thức HMP

o LMP (Low Methoxyl Pectin): Nhóm có chỉ số methoxyl thấp: MI
< 7%, khoảng từ 3 – 5%, trong phân tử pectin có dưới 50% các nhóm
acid bị ester hóa (DE ≤ 50%).

Hình 3: Công thức LMP
 Theo khả năng hòa tan trong nước:
o Pectin hòa tan (methoxyl polygalacturonic): Pectin hòa tan là
polysaccharide cấu tạo bởi các gốc acid galacturonic trong đó một số
gốc acid có chứa nhóm thế methoxyl.
o Pectin không hòa tan (protopectin): là dạng kết hợp của pectin
với araban (polysaccharide ở thành tế bào).
 Theo thời gian tạo đông:
o Pectin tạo đông nhanh: thời gian tạo gel là 20 – 70 giây.
o Pectin tạo đông trung bình: thời gian tạo gel là 100 – 150 giây.
o Pectin tạo đông chậm: thời gian tạo gel là 180 – 250 giây.
- Cơ chế tạo gel của pectin:
Tùy loại pectin có mức độ methoxyl hóa khác nhau mà có cơ chế tạo gel
khác nhau:
 HMP : Tạo gel bằng liên kết hydro

Hình 4: Cơ chế tạo gel bằng liên kết hydro

o Điều kiện tạo gel: [Đường] > 50%, pH = 3 - 3,5 ; [Pectin] = 0,5
- 1%
o Đường có khả năng hút ẩm, vì vậy nó 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 nguyên liệu trái cây làm giảm bớt sự phân ly
tạo thành các gốc COO
-
nên 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 qúa trình tạo gel xảy ra.
o Trong trong trường hợp này liên kết giữa các phân tử pectin với
nhau chủ yếu nhờ các cầu hydro giữa các nhóm hydroxyl. Liên kết
hydro được hình thành giữa các phân tử pectin có thể là hydroxyl –
hydroxyl, carboxyl – carboxyl, hoặc hydroxyl –carboxyl. 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.
o Cấu trúc của gel: phụ thuộc vào hàm lượng đường, hàm lượng
acid, hàm lượng 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
xảy 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. Hơn nữa, ở pH thấp, qúa trình tạo gel xảy ra nhanh tạo nên
hiện tượng vón cục trong sản phẩm.

Khi dùng lượng pectin vượt quá lượng thích hợp thì cấu trúc gel tạo
thành rất cứng. Do đó trong trường hợp sử dụng nguyên liệu có chứa
nhiều pectin cần tiến hành phân giải bớt chúng bằng cách đun lâu hơn.
Cần chú ý rằng, khi sử dụng một lượng cố định bất cứ một loại pectin
nào thì pH, nhiệt độ càng giảm, hàm lượng đường càng cao thì qúa trình
tạo gel diễn ra càng nhanh.

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




Hình 5: Cơ chế tạo gel bằng liên kết với ion Ca
2+

o Điều kiện tạo gel: khi có mặt Ca
2+
, ngay cả ở nồng độ dưới 0,1%
sao cho chiều dài phân tử pectin phải đạt mức độ nhất định. Khi đó
gel được tạo thành ngay cả khi không có sự có mặt của đường và
acid.
o Khi chỉ số methoxyl của pectin thấp, nghĩa là tỷ lệ các nhóm –
COO
-
cao thì các liên kết giữa những phân tử pectin sẽ là liên kết
ion thông qua các ion hóa trị hai, đặc biệt là Ca
2+
.
o 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. Mạch phân tử của pectin là nhân tố
chính của qúa trình tạo gel. Vì thế, lượng pectin có trong dịch
đường phải đạt một hàm lượng tối thiểu nào đó mới tạo được sự
keo tụ. Nồng độ pectin trong dung dịch càng lớn thì sự liên hợp
giữa các phân tử xảy ra càng nhanh, hệ keo đông tụ càng bền.
Thường lượng pectin sử dụng khoảng từ 0,5-1%. Tương tự như
trong qúa trình tạo gel bằng HMP, khi dùng lượng pectin vượt quá
lượng thích hợp sẽ thu được gel quá cứng. Do đó, giải pháp ở đây
vẫn là đun lâu hơn đối với nguồn nguyên liệu chứa nhiều pectin.
Tuy nhiên, chất lượng của hệ keo pectin lại phụ thuộc rất lớn vào
tính chất của pectin chứ không đơn thuần ở hàm lượng pectin được
sử dụng. Hai yếu tố quan trọng hàng đầu là chiều dài mạch phân tử
pectin và mức độ methoxyl hóa trong phân tử của chúng.
 Chiều dài của phân tử quyết định độ cứng của gel: Nếu phân tử
pectin quá ngắn thì nó sẽ không tạo được gel mặc dù sử dụng với
liều lượng cao. Ngược lại, nếu phân tử pectin quá dài thì gel tạo
thành rất cứng.
 Mức độ methoxyl hoá quy định cơ chế tạo gel: Khả năng keo hóa
của pectin phụ thuộc tương đối vào mức độ hiện diện của các nhóm
methoxyl. Tùy thuộc vào chỉ số methoxyl cao (>7%) hoặc thấp (3 –
5%) ở phân tử pectin mà các kiểu kết hợp giữa chúng sẽ khác nhau
trong việc tạo gel như đã trình bày ở trên.

Bảng 2: Ảnh hưởng của DE ở pectin lên sự tạo gel

DE (%)
Điều kiện tạo gel

pH
Đường
(%) Ion hóa trị II
Tốc độ tạo gel
> 70
2,8 – 3,4
65
Không
Nhanh

50 – 70
2,8 – 3,4
65
Không
Chậm

< 50
2,5 – 6,5
0
Có
Nhanh


 Ảnh hưởng của đường và acid lên khả năng tạo gel của pectin
Đường và acid là hai tác nhân đồng tạo gel của HMP, sự có mặt và nồng độ
của chúng có ảnh hưởng rất lớn đến khả năng tạo gel của HMP. Trong khi
đó, cả hai nhân tố này (đường và acid) lại ít có ảnh hưởng đến khả năng tạo
gel của LMP. Tuy nhiên, cũng có ý kiến cho rằng, ngay cả trong qúa trình
tạo gel của LMP thì việc bổ sung thêm đường sẽ làm tăng độ bền của cấu
trúc gel cũng như tạo sự đồng nhất cho sản phẩm (Axelos và Thibault,

1991). Sau đây là những ảnh hưởng của đường và acid đến quá trình tạo gel
của HMP.
- Đường:
 Trong dung dịch nước, pectin ở trạng thái hòa tan là do có sự tạo
thành liên kết hydro giữa nhóm OH
-
của mạch phân tử pectin và H
+
của phân
tử nước. Khi có sự có mặt của đường, đường đóng vai trò của chất hydrate
hóa, ngậm mất phần nước đang liên kết với pectin. Khi đó pectin trở nên
không hòa tan. Cộng với tác động của ion H
+
từ lượng acid sử dụng để tạo
đông, H
+
làm trung hòa điện tích của các gốc COO- trên mạch phân tử
pectin, tạo gốc -COOH. Vì thế sợi pectin không còn đẩy nhau mà tiến lại
gần nhau từ đó hình thành nên cấu trúc khung mạng.
 Lượng đường trong hỗn hợp pectin – đường – acid thường phải lớn
hơn 50% thì mới có khả năng tạo gel. Thông thường người ta tạo hỗn hợp có
65% đường để tiến hành tạo đông. Nếu hàm lượng đường dùng cao hơn, sự
kết tinh đường có thể xảy ra trên bề mặt hạt keo, hoặc ngay trong hệ keo. Để
có thể khắc phục hiện tượng này, như đã trình bày ở trên, ta có thể thay thế
một phần đường saccharose bằng các loại đường khác nhằm tránh hiện
tượng kết tinh đường. Với pectin chất lượng càng tốt thì thì lượng pectin
dùng để gel hóa cùng một lượng đường càng ít.
- Acid:
 Pectin chỉ có thể tạo gel trong môi trường acid có pH < 4.
 Trong môi trường có ion H

+
, các phân tử pectin tích điện âm sẽ bị
trung hòa và khi ở dạng trung hòa điện thì dễ đông tụ hơn. Hơn nữa, ion H
+

sẽ thay thế các ion kim loại (nếu có) trong nhóm cacboxyl của phân tử pectin
và chuyển dạng muối pectat (không tạo đông) thành dạng pectin (có tạo
đông).
 Acid sử dụng để tạo đông cần có mức độ phân ly cao hơn acid pectic
để acid này có thể ngăn cản sự phân ly của acid pectic, và giữ cho chúng ở
dạng trung hòa điện tích.
 Nồng độ ion H
+
càng lớn thì khả năng tạo gel của dung dịch pectin sẽ
càng cao. Cần duy trì độ pH thấp để khi đun nấu sẽ gây ra quá trình nghịch
đảo đường saccharose (30 – 50% đường thêm vào pectin) để ngăn cản sự kết
tinh của đường saccharose.
 Cũng không nên dùng quá nhiều acid, vì pH quá thấp sẽ gây ra sự
nghịch đảo một lượng lớn saccharose từ đó gây kết tinh glucose và hóa gel
nhanh tạo nên các vón cục. Thường dùng độ pH từ 3 đến 3,5.
 Mức độ tạo gel chỉ tăng đến một giới hạn nào đó của nồng độ acid rồi
sẽ ngừng lại bởi vì ở ngưỡng nồng độ đó toàn bộ gốc COO
-
của phân tử
pectin đã được trung hòa điện tích. Nên dù có tăng thêm ion H
+
cũng không
thể tăng thêm khả năng tạo gel. Nồng độ acid để tạo gel dung dịch pectin
phụ thuộc mức độ methoxyl của pectin cũng như hàm lượng pectin trong
dung dịch. Khi hàm lượng pectin sử dụng tăng khoảng 0,05 – 0,1% thì pH

của dung dịch có thể tăng lên 1 đơn vị.
 Nếu phải sử dụng pectin có khả năng đông tụ yếu thì nên tăng nồng
độ acid lên. Nhưng việc tăng nồng độ này lại dễ làm tăng lượng đường
nghịch đảo và làm tăng tính háo nước của sản phẩm.
Tiêu chuẩn về độ tinh sạch của pectin sử dụng trong chế biến:

Bảng 3: Tiêu chuẩn về độ tinh sạch của pectin sử dụng trong chế biến

Tiêu chuẩn
FAO
FCC
EEC
Chất dễ bay hơi
max. 12%
max. 12%
max. 12%
Tro không tan trong acid
max. 1%
max. 1%
max. 1%
Sulfur dioxide
max. 50
mg/kg
max. 50
mg/kg
max. 50
mg/kg
Sodium methyl sulfate

max. 0,1%

Methanol, ethanol and
isopropanol.
max. 1%

max. 1%
max. 1%
Hàm lượng Nitrogen
max. 2.5%

max. 0.5%
Galacturonic acid
min. 65%

min.65%
Tổng
Anhydrogalacturonides



Mức độ amin hóa
max. 25%
max. 25%
max. 25%
Asen, ppm
max. 3
max. 3
max. 3
Chì, ppm
max. 5

max. 5
max. 10
Đồng, ppm
max. 50


Kẽm, ppm
max. 25

max. 25
Đồng và kẽm, ppm


max. 50
Kim loại nặng (như Pb),
ppm

max. 20

(FAO: Food and Nutrition Paper, 1992; FCC: Food Chemical Codex; EEC:
Eropean Economic Community)
Bột pectin đạt đăng ký chất lượng của đơn vị, cụ thể là:
• Độ ẩm: 12%
• Hàm lượng pectin: 60%
• Cảm quan: bột màu vàng sáng, có mùi thơm của vỏ hoa quả
 Phương pháp sản xuất pectin:
- Nguyên liệu quan trọng nhất được dùng để chế tạo pectin là các phế liệu
thu được trong sản xuất một số loại sản phẩm rau quả, thường là táo hay
quả có múi, ví dụ như vỏ cam quýt, bã táo còn lại sau khi sản xuất nước
táo…. Các phụ phẩm này được sấy khô bảo quản để sử dụng trong thời

gian dài. Với 1g bã táo khô, bậc tạo gel ứng với 25 – 35, còn với cùng
lượng vỏ cam quýt khô thì bậc tạo gel đạt ít ra là 6 lần cao hơn bậc tạo gel
của bã táo khô. Trong thực tế người ta biểu thò khả năng tạo gel của các
loại pectin bằng các chỉ số hay bậc tạo gel.
- Trong các loại quả họ cam quýt thì chanh và bưởi được ưa thích hơn cam.
Lượng pectin ở vỏ cam quýt chiếm từ 20 – 50% trọng lượng khô, còn ở bã
táo từ 10 –20%.
 Sản phẩm pectin từ vỏ trái cây có múi : Được chiết xuất từ vỏ chanh,
vỏ cam và vỏ bưởi. Vỏ của các loại trái cây này là sản phẩm phụ của
quá trình ép nước quả và có chứa hàm lượng pectin cao với những tính
chất mong muốn.
 Sau đây là 2 quy trình sản xuất pectin cơ đặc và bột pectin từ vỏ trái cây
có múi

Người ta thường chế pectin ở dạng dung dòch, cũng có một số chế phẩm
pectin ở dạng bột.
- Cùi và bã citrus được rửa sạch, tách hạt, cắt nhỏ rồi rửa nước ấm (50 –
60
o
C) để loại bỏ các glucoside còn sót lại. Sau đó đưa nhiệt độ lên tới 95 –
98
o
C để làm mất hoạt tính của enzyme phân giải pectin.
- Sau đó là giai đoạn chiết rút pectin bằng cách đun nóng trong nước chứa
acid (chlohydride, sulfuric, sulfurơ) thường người ta dùng lượng nước gấp
ba lần lượng vỏ khô, pH =1,3 – 1,4; nhiệt độ 90 – 100
o
C và thời gian đun
là khoảng 1 giờ.
- Quá trình thủy phân kết thúc khi độ khô dung dòch đạt 2% (pectin 0,7 –

1,0%; đường 1,0 – 1,3%). Một ít tạp chất như tinh bột và protein lẫn với
pectin sẽ được loại bỏ nhờ các enzyme phân giải protein. Việc xử lý này
được thực hiện ở pH = 4,5 – 5 (điều chỉnh bằng dung dòch natri cacbonate)
và ở nhiệt độ 40 – 50
o
C.
- Khi đã loại bỏ hết tinh bột (kiểm tra bằng iod), điều chỉnh pH dung dòch
tới 3 bằng cách thêm acid citric rồi đưa nhiệt độ lên 80oC để làm mất hoạt
tính của enzyme. Dung dòch có thể được làm mất màu nhờ anhydride
sulfurơ, rồi cho lọc ép bằng máy ép thuỷ lực sau đó dung dòch pectin được
làm sạch và lắng gạn, thu dung dòch pectin trong suốt.
- Sau khi lọc lấy dung dòch rồi cô đặc đến độ khô 10% thu được chế phẩm
pectin với hàm lượng 4 – 5% đem bảo quản để nấu mứt. Cô đặc trong
chân không ở nhiệt độ 55 – 60
o
C và độ chân không từ 600mmHg trở lên.
- Sau khi cô đặc thì nâng nhiệt lên 75 – 79�C, rót vào bao bì và thanh
trùng. Pectin cô đặc có thể bảo quản bằng SO
2
không qua thanh trùng.
- Trung bình 100kg cùi quả cho 50 – 70l dung dòch pectin độ khô 10%.
- Để thu pectin ở dạng bột người ta đông tụ pectin lỏng bằng cồn ethylic
95
o
rồi lọc để tách pectin khỏi hỗn hợp rượu – nước. Kết tủa pectin được
rửa lại bằng cồn 90
o
, đem sấy ở máy sấy chân không trục rỗng ở 60 –70
o
C

đến khi độ ẩm còn 3 – 4%, nghiền nhỏ và đóng bao.
 Sản phẩm pectin từ táo : Bã táo, phần thu nhận được từ quá trình ép
nước táo, là nguyên liệu thô cho sản phẩm pectin từ táo. Những sản
phẩm này có màu sắc tối hơn (màu nâu) so với pectin từ các loại trái
cây có múi nhưng khác nhau về chức năng.
 Sau đây là quy trình sản xuất bột pectin đi từ bã táo tươi

- Bã táo tươi đem nghiền nhỏ đến kích thước vụn không quá 5mm, rồi sấy
đến độ ẩm 8 – 10% (nhiệt độ sấy 80 – 100oC) bã khô sau đó đem nghiền
nhỏ đến kích thước vụn 2 – 3 mm và để làm tơi cục. Tiếp theo bã được
cho vào nồi trích ly bằng nước đã được acid hóa bằng H2SO3 đến pH =
2,5 – 3,5 với tỷ lệ bã táo:nước = 1:2,6. Nhiệt độ trích ly là 85 – 92oC trong
thời gian 1 giờ. Lọc ép lấy dòch trích ly.
- Dòch trích ly có chứa pectin, đường và các polysaccharide, vì vậy dòch
trích ly phải đem thủy phân bằng men trong một thiết bò khác có pH = 4,5
– 5 (kiềm hóa bằng Na2CO3) thời gian 30 – 60 phút ở nhiệt độ 45 – 60oC
(để đường hóa tinh bột, người ta cho 0,5% canh trường nấm mốc
Aspergillus Oryzae nuôi cấy trên cám mì). Như vậy, các polysaccharide sẽ
chuyển thành đường và sau khi chế biến có thể dễ dàng cùng với đường
tách ra khỏi pectin.
- Dòch trích ly đã đường hóa được đem lọc và cô đặc trong thiết bò cô chân
không ở nhiệt độ 55 – 60oC đến độ khô 15% theo khúc xạ kế, trong đó
chứa khoảng 3% pectin.
- Dòch cô đặc đem xử lý bằng rượu ethylic 95% theo tỷ lệ thể tích
rượu:dòch trích ly = 1,2:1, cho thêm vào 0,3% acid HCl theo thể tích của
toàn hỗn hợp, khuấy trong thời gian 8 – 10 phút. Lọc, tách tủa pectin ra
khỏi dung dòch bằng máy lọc ép hay lọc rửa, sau đó rửa lại bằng C2H5OH
95% với lượng 60 – 70% so với pectin. Tủa sau đó được sấy chân không ở
60 – 70oC. Pectin khô đem nghiền nhỏ bằng máy nghiền bi. Bột khô đóng
thùng, có màng polymer không thấm nước.

- Người ta thu hồi rượu trong dòch trích ly đã kết tủa pectin bằng phương
pháp chưng cất thường, trong dung dòch sau khi chưng cất rượu còn chừng
7 – 9% đường có thể cho lên men để lấy rượu


 Sau đây là quy trình sản xuất dịch pectin đi từ bã táo tươi:


- Đầu tiên ngâm bã táo nghiền vào nước lạnh (10 – 15oC) để chiết đường,
acid, các chất thơm, chất màu và các chất khác. Cho bã vào thùng trích ly
cùng với nước, trộn đều và để lắng 15 phút. Xả nước ra và cho nước mới
vào, cứ tiếp tục cho đến khi hàm lượng chất khô trong nước rửa giảm tới
0,2%.
- Sau khi được tách hầu hết các chất trên thì đem trích ly pectin. Quá trình
thực hiện trong nước (tỉ lệ H2O:bã khô = 16/1–16/2) ở nhiệt độ 88 – 92oC
trong một giờ, với pH = 3,0 – 3,4 (acid hóa bằng acid sulfuric, citric, hay
các acid khác).
- Kết thúc quá trình trích ly, ta lọc ép thu dòch trích. Dòch này, ngoài pectin
còn có một ít tinh bột và protit cần phải trích ly để có thành phần tinh
khiết. Muốn vậy, phải cho thủy phân men dòch chiết bằng chế phẩm men
của Aspergillus Oryzae tỉ lệ 5% so với dòch chiết đã trung hòa sơ bộ đến
pH = 4,5 và đun nóng đến 45 – 50oC. Dòch chiết có chế phẩm men tiếp
tục giữ trong 30 phút, sau đó đem tẩy màu bằng than hoạt tính
(cho thêm than vào dòch với tỉ lệ 0,5 – 1% và lọc qua máy lọc ép).
- Cuối cùng dòch chiết chỉ còn pectin với nồng độ thấp 0,3 – 0,7%. Do đó
phải đem cô đặc chân không (nhiệt độ sôi không quá 60oC) để làm giảm
thể tích từ 6 – 10 lần, chứa 8 – 10% chất khô. Đun nóng thành phẩm đến
75 – 77oC, rót chai thủy tinh hay hộp sắt, ghép kín và thanh trùng 80oC
trong 40 – 60 phút.
- Pectin khô dạng bột cũng như dòch đặc pectin được dùng trong sản xuất

mứt đông từ nước quả và các mứt dẻo khác từ các loại quả kém tạo đông.
- Thực tế để sản xuất có thể sử dụng tất cả các loại nước quả chế biến
công nghiệp. Độ acid của nước quả không quá 1%.
- Dòch pectin nồng độ thường chừng 5%, dung dòch này cần chuẩn bò trước.
Khi nấu, người ta trộn nước quả với đường và cô đặc thành sirô 65% chất
khô, sau đó thêm dung dòch pectin trong nước 5% và tiếp tục nấu cho tới
hàm lượng chất khô 65%, đem lọc dòch, rót vào cốc, làm lạnh và được sản
phẩm.

 Tinh bột biến tính
- Cấu trúc của tinh bột:
Tinh bột là một carbohydrate cao phân tử bao gồm các đơn vị D-glucose
nối với nhau bởi liên kết α-glucoside. Cơng thức phân tử gần đúng là
(C
6
H
10
O
5
)n trong đó n có giá trị từ vài trăm đến khoảng mười nghìn. Tinh
bột có dạng hạt màu trắng tạo bởi hai loại polymerr là amilose và
amilopectin. Amilose là polymer mạch thẳng gồm các đơn vị D- glucose
liên kết với nhau bởi liên kết α-1,4- glucoside .

Hình 6: Một phần cấu trúc amilose

Amilopectin là polymer mạch nhánh, ngoài chuỗi glucose thông thường còn
có những chuỗi nhánh liên kết với chuỗi chính bằng liên kết α- 1,6-glucoside

Hình 7: Một phần cấu trúc amilopectin

Các hạt tinh bột là những tinh thể đa hình phụ thuộc vào nguồn gốc xuất xứ
trong đó hai loại polymer được sắp xếp đối xứng xuyên tâm. Bên trong hạt
tinh bột có phần kết tinh do amilose và phần phân nhánh của amilopectin tạo
thành làm cho chúng không tan trong nước lạnh và tương đối trơ với các
enzym thuỷ phân.
Dựa trên bản chất những biến đổi xảy ra trong phân tử tinh bột, Kovalxkaia
chia tinh bột biến tính bằng hoá chất thành 2 loại: tinh bột cắt và tinh bột bị
thay thế .
 Nhóm tinh bột cắt: trong phân tử tinh bột xảy ra hiện tượng phân cắt
liên kết C-O giữa các monomer và những liên kết khác, giảm khối lượng
phân tử, xuất hiện một số liên kết mới bên trong và giữa các phân tử. Cấu
trúc hạt của tinh bột có thể bị phá vỡ ít nhiều. Nhóm tinh bột này có rất
nhiều ứng dụng như tinh bột biến tính bằng acid được dùng để phủ giấy,
tăng độ bền của giấy, cải thiện chất lượng in Trong công nghiệp thực phẩm,
tinh bột loại này dùng để tạo cấu trúc gel trong sản xuất bánh kẹo.
 Tinh bột oxi hoá cũng được xếp và nhóm này. Một số loại tinh bột
được oxi hoá bởi KMnO
4
trong môi trường acid được sử dụng thay thế agar,
pectin trong sản xuất bánh kẹo, kem, các sản phẩm sữa cũng như trong đồ
hộp. Các sản phẩm tinh bột oxi hoá yếu cũng được dùng trong bánh mì để
làm tăng thời gian giữ khí của bột nhào, giảm thời gian lên men và tăng chất
lượng của bánh. Tinh bột oxi hoá bởi hypochloride, H
2
O
2
, HI và muối của
nó được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp giấy.
 Nhóm tinh bột thay thế: là nhóm tinh bột mà tính chất của chúng thay

đổi do các nhóm hydroxyl ở carbon 2, 3 và 6 liên kết với các gốc hoá học
hay đồng trùng hợp với một hợp chất cao phân tử khác, hoặc 2 mạch
polisaccharide có thể bị gắn vào nhau do các liên kết dạng cầu nối.

- Mức độ biến tính tinh bột được đặc trưng bởi độ thế (Degree of
substitution – DS). DS là số nhóm hydroxyl bị thế trên một AGU
(Anhydrous Glucose Unit). Như vậy, độ thế có giá trị trong khoảng 0-3.
Trong trường hợp này tính chất của tinh bột bị thay đổi rõ rệt. Thông
thường tinh bột loại này có độ nhớt và độ bền kết dính cao (được sử
dụng để sản xuất các sản phẩm cần bảo quản) như tinh bột acetate, tinh
bột phosphate, tinh bột oxi hoá
- Các phương pháp biến tính tinh bột:

Hình 8: Các phương pháp biến tính tinh bột và các sản phẩm chuyển hoá từ
tinh bột

- Cơ chế tạo gel của tinh bột biến tính: Tinh bột có khả năng tạo gel do
sự tạo thành và sắp xếp lại các phân tử tinh bột tạo thành cấu trúc
mạng 3 chiều do các liên kết hydro giữa các mạch polyglucoside hay
gián tiếp qua cầu phân tử nước. Tinh bột cũng có khả năng đồng tạo
gel với protein nhờ vào liên kết hydro và lực Van Der Waals. Trong
trường hợp này cả protein và tinh bột đều sắp xếp lại phân tử để tạo
gel.
- Khả năng tạo gel phụ thuộc vào:
 Liên kết giữa các phân tử: Độ bền gel phụ thuộc chủ yếu vào lực liên
kết giữa các phân tử. Nếu chiều dài của vùng liên kết dài, lực liên kết giữa
các chuỗi sẽ đủ lớn để chống lại áp lực và chống lại chuyển động nhiệt của
các phân tử, gel tạo thành sẽ chắc bền. Nếu chiều dài của vùng liên kết ngắn
và các chuỗi không được liên kết với nhau mạnh, các phân tử sẽ tách rời
dưới tác dụng của áp lực hay sự tăng nhiệt độ (làm cho các chuỗi polymer

chuyển động nhiệt), gel sẽ yếu và không ổn định
Các phương pháp biến tính tinh bột và sản phẩm
Phương pháp
hóa học
Phương pháp
vật lí
Phương pháp
thủy phân
Các sản phẩm
Tinh bột hồ
hóa trước,
Tinh bột xử lí
nhiệt ẩm,
Tinh bột dạng
hạt (sago)
Các sản phẩm
Tinh bột xử lí acid,
Tinh bột dextrin hóa,
Tinh bột ete hóa:
hydroxylpropyl,
Tinh bột este hóa: octenyl
succinate, acetylate
Tinh bột phosphate
monoester
Tinh bột liên kết ngang
Tinh bột biến tính kép
Các sản phẩm
Maltodextrin
Đường: glucose,
fructose

Polyol: sorbitol,
mannitol
Acid amin: MSG,
lyzin
Acid hữu cơ: acid
citric
Rượu: ethanol, acetol,
butenol

 Cấu trúc các phân tử: Những phân tử có nhánh không liên kết với
nhau chặt chẽ, vì vậy không tạo những vùng liên kết có kích thước và sức
mạnh đủ lớn để tạo thành gel. Chúng chỉ tạo cho dung dịch có độ nhớt và độ
ổn định. Những phân tử mạch thẳng tạo gel chắc bền hơn.
 Điện tích phân tử: Đối với các polymer tích điện, lực đẩy tĩnh điện
giữa các nhóm tích điện cùng dấu sẽ ngăn cản sự tạo thành liên kết.
Ngoài ra còn phụ thuộc vào nhiệt độ, pH và sự có mặt của các yếu tố
khác trong dung dịch.

 Agar:
- Agar là một polisaccharide hầu như chỉ có trong rong đỏ, dạng bột ánh
hay những sợi mảnh màu đục
- Cấu tạo cơ bản của agar gồm các đơn vị D-galactose và L-galactose.
Chúng liên kết với nhau theo kiểu beta- 1.3 D-galactose và beta-1.4 L-
galactose, cứ khoảng 10 đơn vị galactose thì có một nhóm sunfat ở đơn
vị galactose cuối. trong mạch polisaccharit của agar có dạng liên kết
ester ở carbon thứ 6 của acid sunfurit (Jones, Peat 1942).

Hình 9: công thức cấu tạo của agar-agar.
- Agar bao gồm 2 phần polysaccharides là agarose và agaropectin
- Agarose có cấu tạo mạch thẳng, trung tính, từ các gốc beta D-

galactopyranose và 3-6- alhidro-L- galactose. Cả hai gốc có sự xấp xếp
xen kẻ. độ bền các liên kết khác nhau. Liên kết alpha 1-3 dễ phân hủy
bằng enzim tạo thành neoagarobiose. Liên kết beta 1-4 dễ thủy phân với
xúc tác của acid và tạo thành gốc agar- agarobiose. Agar- agarobiose
làm cho agar-agar trong môi trường nước có khả năng tạo gel.
- Agaropectin có khả năng tạo gel thấp trong nước. cấu trúc của nó đến
nay vẫn chưa xác định rõ. Chỉ biết rằng nó được tạo nên bởi sự xấp xếp
xen kẻ giữa D-galactose và L-galactose và chúng chứa tất cả các nhóm
phân cực trong agar
- Agar có tính chất gels sau khi làm mát ở nhiệt độ khoảng 30 - 40°C và
dạng sols khi dung nóng đến 90 - 95°C.
- Trong agar sự hiện diện của các sulfate C
6
tại các liên kết 1,4-L-
galactose còn lại chẳng hạn như trong tiền thân của agarose, trên thực tế
như là một 'Kink' để ngăn ngừa việc hình thành từ hai helix. Kết thúc
của vành đai để tạo thành 3, 6-anhydrode, và loại bỏ C-6 sulfate nhóm
làm cho các chuỗi thẳng và dẫn đến những trạng thái đều đặn trong
polymer, dẫn đến tăng cường sức mạnh gel do tăng khả năng hình thành
một đôi helix (Rees, 1969).


Hình 10: cơ chế gelling của agar
Nói chung, những thế mạnh của gel agar là điều được chứa đựng trong
agarose
- Năm 1961, Rees thừa nhận rằng Alkali (chất kiềm) có thể loại bỏ chỗ
xoắn (sulfation tại C-6 của 1, 4-liên kết-L-galactose còn lại) hiện có trong
phân tử agar, và 3, 6-anhydro vòng được hình thành. Sau đó, tăng 3, 6-AG
và giảm sulfate sẽ cho ra dạng agar có tính gel mạnh

Hình 11: Chuyển đổi các tiền thân của agarose vào agaropectin

- Gel và nhiệt độ nóng chảy: Agar từ các loại tảo khác nhau thì tính chất
gel và sol chịu ảnh hưởng bởi những nhiệt độ khác nhau. Chẳng hạn,
agar từ Gelidium spp (tảo thạch) đông đặc khoảng từ 28 đến 31°C và
nhiệt độ nóng chảy từ 80°C đến 90°C, agar từ Gracilaria spp (rau câu)
đông đặc ở nhiệt độ khoảng từ 29 - 42°C và và nóng chảy ở nhiệt độ từ
76-92°C.
- Tính dẻo và trọng lượng phân tử: Các tính dẻo agar trạng thái hòa tan
không đổi ở một nhiệt độ và tập trung là một chức năng trực tiếp của
trọng lượng phân tử. Tính dẻo hiếm khi vượt quá 10-15 cp tại 1% tập
trung ở 60-90°C. Trung bình phân tử agar trọng lượng khoảng từ 8000
đến lớn hơn 100000.
- Tính tương thích: Agar thường là tương thích với hầu hết các
polysaccharide khác và với protein mà không dẫn đến hiện tượng kết
tủa hay dẫn đến sự thoái hóa.
- Đặc điểm của gel: agar tạo gel có cấu trúc cứng, giòn, không bền nhiệt.

 Carrageenan:
- Tên gọi khác: Irish moss gelose (từ Chondrus spp.); Eucheuman (từ
Eucheuma spp.); Iridophycan (từ Iridaea spp.); Hypnean (từ Hypnea
spp.); Furcellaran or Danish agar (từ Furcellaria fastigiata); INS No.
407.
- Nguồn gốc: được chiết xuất từ loại tảo đỏ có nguồn gốc từ Ireland, mọc
dọc theo bờ biển Anh, Pháp, Tây Ban Nha, Island. Chiết xuất
Carrageenan bằng nước nóng dưới điều kiện khá kiềm, sau đó cho kết
tủa hay cô đặc.
- Cấu tạo:
 Carrageenan là một hỗn hợp phức tạp của ít nhất 5 loại polymer, cấu
tạo từ các gốc D-galactose và 3,6-anhydro D-galctose. Các gốc này

kết hợp với nhau bằng liên kết -1,4 và -1,3 luân phiên nhau. Các gốc
D-galactose được sulfate hóa với tỉ lệ cao. Các loại carrageenan khác
nhau về mức độ sulfate hóa.
 Mạch polysaccharide của các carrageenan có cấu trúc xoắn kép. Mỗi
vòng xoắn do 3 đơn gốc disaccharide tạo nên.
 Các polysaccharide phổ biến của carrageenan là kappa-, iota- và
lambda- carrageenan:
Kappa-carrageenan là một loại polymer của D-galactose- 4-sulfate
và 3,6-anhydro D-galctose.
Iota-carrageenan cũng có cấu tạo tương tự Kappa-carrageenan,
ngoại trừ 3,6-anhydro-galactose bị sulfate hóa ở C số 2.
Lambda-carrageenan có monomer hầu hết là các D-galactose- 2-
sulfate (liên kết 1,3) và D-galactose-2,6-disulfate (liên kết 1,4).
 Mu và nu carrageenan khi được xử lý bằng kiềm sẽ chuyển thành
kappa và iota- carrageenan


Hình 12 : Công thức cấu tạo của carrageenan

i) Phương pháp sản xuất carrageenan trong công nghiệp: