Nghiên cứu chiết tách và biến tính pectin từ vỏ bưởi

Nghiên cứu chiết tách và biến tính pectin từ vỏ bưởi
PHẦN 1: MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Xã hội ngày ngày càng phát triển, kèm theo công nghệ khoa học phát triển, trình
độ con người cũng cao, dẫn đến các sản phẩm tiêu dùng của con người đòi hỏi phải có
sự đa dạng và mới mẻ. Với đề tài “ Nghiên cứu chiết tách và biến tính pectin từ vỏ
bưởi”, không phải là đề tài nghiên cứu xa lạ với ngành thực phẩm, nhưng để đáp ứng
nhu cầu của con người thì việc nghiên cứu tìm ra sản phẩm mới là vấn đề cần phải
được quan tâm, nhằm tăng tính cạnh tranh, tạo sự đa dạng cho ngành thực phẩm.
Pectin được ứng dụng nhiều trong đời sống của con người, đặc biệt là trong ngành
thực phẩm là nguồn gen không thể thiếu cho một số sản phẩm như mứt đông, sữa,
nước giải khát và tạo ra nhiều món ăn ngon đa dạng. Ngoài ra pectin còn ứng dụng
rộng rãi trong y dược.
Hầu hết tất cả các loại pectin nghiên cứu từ trước đến nay điều thuộc loại pectin
dạng HMP có trong các loại quả như dưa hấu, táo… có trong cả vỏ cà phê. Pectin
HMP chỉ sử dụng phổ biến trong thực phẩm để chế biến các dạng mứt ở dạng mứt
đông và mứt trái cây. Pectin HMP có chỉ số DE cao hơn. Để tăng tính năng sử dụng
của pectin, thì pectin LMP là pectin được chuyển hóa từ Pectin HMP sang LMP,
pectin LMP có chỉ số DE thấp, có thể điều chế để làm thuốc tiểu đường, thuốc cho
người giảm cân. Hơn nữa, LMP tạo gel bằng liên kết Ca
2+
( gel này tạo thành khi
không thêm đường và axit), nên có thể hấp thụ được các kim loại trong cơ thể con
người, dùng để làm màng bao bọc cho các loại thuốc tây, hay trộn trong thành phần
thuốc, để hòa tan một số chất có hại cho cơ thể con người.
Mặc khác, giá thành của pectin rất cao do phải nhập từ nước ngoài. Theo giá cả
trên thị trường, 100gram pectin của hang USA là 2,5 triệu đồng Việt Nam, nếu mua
1kg thì chi phí lên đến 25 triệu đồng, con số rất lớn. Để giảm giá thành của pectin và
chủ động trong việc sản xuất việc nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu chiết tách và biến
tính pectin từ quả bưởi” là một vấn đề đáng quan tâm.
2. Mục tiêu đề tài:

Thu thập và đánh giá hàm lượng pectin thu được trên mỗi dung môi trích ly nhằm
lựa chọn dung môi thích hợp để nghiên cứu quá trình trích ly pectin từ vỏ bưởi.
- Tối ưu hóa quy trình trích ly pectin từ phế phụ phẩm thực phẩm có nguồn gốc thực
vật nhằm tạo ra sản phẩm dạng bột có hàm lượng pectin cao.
- Chuyển hóa pectin có chỉ số DE cao HMP sang pectin có chỉ số DE thấp.
Nghiên cứu chiết tách và biến tính pectin từ vỏ bưởi
3. Nhiệm vụ.
3.1. Nghiên cứu chiết tách pectin trong vỏ quả bưởi.
3.1.1. Nghiên cứu lựa chọn dung môi.
3.1.2. Định lượng pectin thực trong mẫu pectin thô vỏ tươi và pectin thô vỏ khô.
3.1.3. Nghiên cứu khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết tách pectin
( nhiệt độ, thời gian, nồng độ dung môi)
3.1.4. Đề xuất quy trình chiết tách pectin từ vỏ quả bưởi.
3.2. Xác định mức độ este hóa (DE) của pectin chiết từ vỏ quả bưởi.
3.3. Nghiên cứu biến tính pectin từ dạng HMP sang dạng LMP.
4. Ý nghĩa thực tiễn và các vấn đề liên quan.
-Ý nghĩa trong công nghệ thực phẩm: Pectin có nhiều ứng dụng trong công nghệ
chế biến đồ hộp rau quả, bánh kẹo, mứt, mứt đông.
-Ý nghĩa về mặt kinh tế: Với nguyên liệu là phế liệu cùi trắng của bưởi giá cả thu
mua rẻ dẫn đến chi phí về một sản phẩm thấp.
-Ý nghĩa về mặt xã hội : khi chi phí cho một đơn vị sản phẩm thấp đồng nghĩa
với giá thành sản phẩm không cao và như thế sẽ được nhiều người dân sử dụng khi đó
chi phí về chi tiêu giảm dần dẫn đến chi phí về giáo dục cao. Trình độ con người trong
xã hội ngày càng được nâng cao.
-Ý nghĩa về mặt sức khỏe : Pectin có nhiều giá trị trong khẩu phần ăn hằng
ngày. Có nhiều giá trị về phòng và chữa một số bệnh như: hạ cholesterol trong máu,
kích thích bài tiết dịch vị, chống tăng cường đường huyết ở người mắc bệnh tiểu
đường.
Trong công nghệ sản xuất kẹo ( kẹo mềm pectin ):pectin có tác dụng làm đông
khối kẹo khi cho vào khối kẹo ở dạng dung dịch 5%. Hàm lượng pectin khoảng 1%

so với khối lượng sản phẩm.
Nghiên cứu chiết tách và biến tính pectin từ vỏ bưởi
Trong công nghệ sản xuất mứt, mứt đông: có tác dụng nâng cao nồng độ của mứt
trong công đoạn cô đặc.
Phần 2: NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI
Chương 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
Nghiên cứu chiết tách và biến tính pectin từ vỏ bưởi
1.1 Tổng quan về cây bưởi
1.1.1 Giới thiệu về cây bưởi
Bưởi là loại cây ăn quả thuộc họ quýt cam, có tên khoa học là Citrus maxima
thuộc nhóm Citrus trong họ rutaceace. Có nguồn gốc tại các nước nhiệt đới hay bán
nhiệt đới vùng Đông Nam Á và Nam Thái Bình Dương.
Trên thế giới có các nhiều giống bưởi, ở Việt Nam có một số giống bưởi như
bưởi da xanh (Bến Tre), bưởi lông cổ cò (Vĩnh Long, Bến Tre), bưởi đường (Hương
Sơn, Hà Tỉnh), bưởi Năm roi bưởi đường lá cam , bưởi Quế Đương …
Hình 1.1 Cây bưởi
1.1.2 Đặc điểm thực vật của cây bưởi
Bưởi là loại cây gỗ cao khoảng 5÷6 m, có thể trồng từ hạt hay là chiết nhánh
trồng. Cành có gai dài, nhọn. Lá hình trứng, dài 11÷12 cm, rộng 4.5÷5.5 cm, hai đầu
tù, nguyên, dai, cuống có dìa cánh to. Hoa đều, mọc thành chùm 6÷10 bông. Quả hình
cầu to, vỏ dày, màu sắc tùy theo giống.
1.1.3 Thành phần hóa học của bưởi
Ngày nay bưởi được xem như là một trong các loại thuốc rất tốt cho sức khoẻ,
sau đây là một số công dụng của bưởi trong việc chữa bệnh và phòng bệnh.
Nghiên cứu chiết tách và biến tính pectin từ vỏ bưởi
Thịt bưởi có chứa các thành phần glucoxit, bưởi cũng như cam, quất (quả tắc),
chứa nhiều carotin, nhiều loại vitamin, canxi phốtpho. Dịch quả chín có chứa nhiều
chất bổ dưỡng.
Bảng 1.1: Thành phần hóa học của bưởi
1.1.4. Các dạng bưởi và phế liệu bưởi

a.Bưởi
- Dạng lỏng: Nước bưởi trong, nước bưởi đục, nước bưởi có tép
- Dạng cô đặc: Mứt vỏ bưởi, Tarami thạch trái cây bưởi
- Dạng nguyên trái: Dùng để ăn và chế biến các món khác
b .Phế liệu bưởi
- Lả bưởi: có vị cay, đắng, the, mùi thơm, tính ấm.
Thành phần Hàm lượng
Nước 80g
Glucid 9g
Protein 0.6g
Lipid 0.1g
Calo 30 – 40 calo
Chất xơ 0.7g
Vitamin:
B1 0.04mg
B2 0.02mg
PP 0.3mg
C 95mg
Khoáng:
Ca 23mg
P 19mg
Fe 0.5mg
Nghiên cứu chiết tách và biến tính pectin từ vỏ bưởi
- Cùi bưởi', vị ngọt đắng, tính ẩm. vỏ hạt có chứa nhiều pectin có tác dụng cầm
máu. Trong cùi bưởi tươi chứa từ 1 - 2% pectin (khô), nhưng khi phơi cùi bưởi
khô thì chỉ còn 0,5 -1% pectin (khô).
- Hạt bưởi: chứa 40-70% dầu béo, vị đắng, tính ấm.
- Vỏ quả: Vị đắng, cay, mùi thơm, tính bình.
- Trong quả bưởi tươi, cùi tươi chiếm 10 - 40%. Hạt tươi chiếm 3 – 6 %, vỏ ngoài 10
% (có quả hạt lép hết chỉ còn vài hạt mẩy).

Bảng 2.1 Phần trăm pectìn trong các phê liệu của quả bưởi.
Các phế ỉiệu
Khôi lượng (%)
Hàm lượng
Pectin (%)
Hiệu suât thu hồi
(%)
Vỏ xanh
8 - 11
- -
Cùi trăng 15-30 3,1 15,6
Vỏ múi 8-12 5,8 25,2
Vỏ hạt 3-3,5 5,3 12,4
Bã tép 10-16 5,2
-
1.1.5.Công dụng của bưởi trong y học và sức khoẻ con người
ØTác dụng giảm mỡ
Vỏ ngoài của bưởi chứa nhiều tinh dầu. Các hoạt chất (tinh dầu) trong vỏ bưởi
có tác dụng làm giảm mỡ trong máu, làm giảm gan nhiễm mỡ.
Ø Làm đẹp tóc
Tinh dầu còn có tác dụng trong việc làm đẹp tóc, có thể dùng vỏ bưởi đun nước
gội đầu hoặc sau khi gội, bóp tinh dầu vỏ bưởi lên tóc sẽ giúp cho tóc trở nên bóng,
chắc, mượt. Cách làm này đặc biệt có hiệu quả đối với các bà mẹ sau khi sinh.
Nghiên cứu chiết tách và biến tính pectin từ vỏ bưởi
Một số người còn dùng vỏ ngoài quả bưởi xoa trên da đầu để kích thích lỗ chân
lông phòng trị bệnh hói hay rụng tóc.
Ø Chống lão hóa
Tinh dầu vỏ bưởi có thể nuôi dưỡng làn da và kích thích hình thành collagen,
giúp thay thế mô da đã lão hoá bằng mô mới khoẻ mạnh hơn, giúp da có bề mặt săn
chắc hơn nếu sử dụng lâu dài.

Ø Trị viêm da và làm đẹp da
Đặc tính làm se của vỏ bưởi rất có ích trong việc chống cũng như ngăn ngừa
tình trạng mẩn đỏ, ngứa ngáy. Do trong bưởi chứa hàm lượng cao vitamin A và
vitamin C nên bưởi có tính chống oxy hoá mạnh, giúp duy trì đủ độ ẩm trong da, bảo
vệ da khỏi bị khô, bệnh vẩy nến, mụn trứng cá và nếp nhăn.
Ø Phòng chống ung thư
Bưởi rất giàu chất chống oxy hoá như vitamin C, góp phần làm giảm nguy cơ
stress có liên quan đến nhiều bệnh ung thư. Hợp chất naringenin trong quả bưởi được
chứng minh là có hiệu quả chống lại ung thư tuyến tiền liệt, vì nó giúp sửa chữa hư
hỏng DNA trong các tế bào tuyến tiền liệt của con người.
Một số nghiên cứu đã chứng minh trong quả bưởi có chứa limonoids, hoạt chất
này giúp ngăn ngừa khối u bằng cách hoạt hóa một loại enzyme tác động lên gan thúc
đẩy quá trình bài thải chất độc ra ngoài cơ thể. Limonoids còn trợ giúp chống lại ung
thư miệng, da, phổi, dạ dày. Phần ruột bên trong bưởi có chứa glucarates, một loại
phytochemical đã được chứng minh hiệu quả chống lại bệnh ung thư vú.
Ø Giảm cân
Bản thân bưởi không có chất béo, có chứa một số enzyme đốt cháy chất béo
cao. Các nghiên cứu cho thấy chúng góp phần thay đổi nồng độ insulin, do đó ảnh
hưởng đến tỉ lệ trao đổi chất cao.
Nghiên cứu chiết tách và biến tính pectin từ vỏ bưởi
Ngoài ra, các công trình nghiên cứu đã chỉ ra rằng, ăn bưởi giúp tiết nước bọt
và dịch vị, vì thế có khả năng hỗ trợ hệ tiêu hoá. Ăn bưởi hay uống nước ép từ bưởi
đều đem lại hiệu quả cao trong việc ngăn chặn hay chống lại nhiều căn bệnh khác có
liên quan do việc dư thừa axit gây nên.
Bưởi cung cấp một lượng lớn chất xơ, có tác dụng chống lại bệnh táo bón, và
được xem như một loại “thực phẩm chức năng”. Bởi nó có thể ngăn ngừa bệnh lỵ,
bệnh tiêu chảy, bệnh viêm ruột non.
Bưởi có thể điều trị bệnh cúm. Ngoài ra bưởi còn dùng giải khát và có tác dụng
hạ sốt. Trong bưởi có chứa “quinine”, rất hữu ích trong việc điều trị bệnh sốt rét và
chứng cảm lạnh. Đặc biệt, có khả năng giảm căng thẳng và mệt mỏi.

1.1.6. Thị trường sản phẩm từ bưởi
Bưởi là loại cây ăn quả mang lại thu nhập cao cho người nông dân, quả bưởi
có giá trị dinh dưỡng cao và có tác dụng tốt đối với sức khỏe con người. Ngoài việc ăn
tươi, bưởi còn dùng trong công nghiệp chế biến các sản phẩm khác như: rượu bưởi,
nước ép, chiết xuất tinh dầu, làm dược liệu.
Tổng sản lượng xuất khẩu bưởi của các nước trên thế giới đã đạt 3,52 triệu tấn
vào năm 2004. Trong đó, Mỹ là nước xuất khẩu bưởi tươi lớn nhất thế giới (chiếm
40% sản lượng bưởi xuất khẩu trên thế giới), tiếp đến là Israel (Izham, 2007).
Ở nước ta, quả bưởi được tiêu thụ chủ yếu ở thị trường nội địa. Người Việt Nam
dùng bưởi để ăn tươi là chính. Ngoài ra, bưởi còn được dùng để chưng cúng, làm quà
biếu. Bưởi Năm roi có mặt ở hầu hết các tỉnh thành trong cả nước nhưng tiêu thụ mạnh ở
Tp. Hồ Chí Minh và Đông Nam bộ, một phần nhỏ ở các tỉnh miền Trung, Tây Nguyên và
các tỉnh phía Bắc.
Bưởi Năm roi cũng là giống được xuất khẩu với sản lượng lớn. Theo Đoàn
Hữu Tiến (2008), Công ty Hoàng Gia xuất khẩu khoảng 80% sản lượng bưởi Năm roi
sang thị trường châu Âu, chủ lực là thị trường Nga và Hà Lan; thị trường châu Á
khoảng 20% sản lượng xuất khẩu (Hồng Kông, Trung Quốc).
Nghiên cứu chiết tách và biến tính pectin từ vỏ bưởi
Ngoài sử dụng bưởi để ăn tươi, chưng cúng còn làm nem chả, làm nhiều sản
phẩm khác như rượu, bánh kẹo …
Từ các số liệu trên có thể nhận thấy sản lượng bưởi tiêu thụ hàng năm là rất lớn.
Trong quá trình tiêu thụ, chỉ 50% khối lượng tươi của quả là phần ăn được, 50% khối
lượng phế thải còn lại (bao gồm vỏ quả, cùi bưởi, hạt,…) được thải ra môi trường.
Thống kê của Mark và ctv (2007) cho thấy trong giai đoạn 2003-2004, cứ một triệu
tấn bưởi được sử dụng thì sau khi xử lý đã thải ra môi trường 500 nghìn tấn vỏ bưởi
phế thải, đây là nguồn chưa được sử dụng có hiệu quả mà chỉ bán như thức ăn gia súc
có giá trị thấp. Như vậy, với hàng triệu tấn bưởi được tiêu thụ hằng năm thì lượng phế
thải bưởi được thải ra là cực lớn, đây là nguồn nguyên liệu dồi dào cho tách chiết thu
nhận pectin.
1.2 Tổng quan về Pectin

1.2.1 Nguồn gốc của pectin
Pectin là polysaccharide có nhiều trong quả, củ, thân cây, cây có sợi như đay,
gai. Trong thực vật pectin tồn tại ở hai dạng: protopectin là dạng không tan, vốn có
mặt chủ yếu ở thành tế bào, pectin được xem là một chất gắn kết giữa các tế bào và
pectin hòa tan tồn tại chủ yếu trong dịch tế bào. Khi quả đang phát triển, protopectin
phân bố ở thành tế bào; khi quả bắt đầu chín, protopectin chuyển dần sang dạng pectin
hòa tan dưới tác dụng của acid hữu cơ và enzyme protopectinase có trong quả làm cho
vỏ quả mềm khi chín. Trong quá trình bảo quản cũng nhận thấy sự giảm dần của
lượng protopectin và tăng dần lượng pectin hòa tan trong dịch quả. Quá trình này cũng
có thể xảy ra dưới tác dụng của acid và quá trình đun sôi. Đối với các loài thực vật có
sợi như đay gai thì pectin có tác dụng gắn kết các sợi lại với nhau. Khi ngâm đay, gai
trong điều kiện yếm khí, các vi sinh vật tiết enzyme phân giải pectin và làm cho các
sợi rời ra (Lê Ngọc Tú, 2005).
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 mà cho đến nay vẫn
chưa được biết rõ.
Nghiên cứu chiết tách và biến tính pectin từ vỏ bưởi
Đối với quả bưởi, pectin là chất nhớt bao quanh hạt, ở vỏ, trong cùi bưởi. Pectin
là một chất có thể tan trong nước và có độ nhớt cao (Hoàng Kim Anh, 2006). 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.
1.2.2 Cấu tạo của pectin
Pectin là một polysaccharide mạch thẳng, mạch pectin được hình thành từ các
gốc α-D-galacturonide liên kết với nhau bởi các liên kết α-1,4-glycoside (trong đó có
một phần các nhóm carboxyl bị oxi hóa) chính là cơ sở cấu tạo của chất pectin. Các
liên kết trong mạch pectin bị phá hủy bởi enzyme pectinase và dưới tác dụng của acid.
Ngoài ra, trong thành phần mạch chính của pectin còn có các gốc đường rhamnose
nằm xen kẽ hay liền kề nhau. Pectin chứa một lượng nhỏ D-galactan, araban (trong
những đoạn mạch mở rộng) và một lượng ít hơn là fucose và xylose ở những đoạn

mạch ngắn (thường chỉ gồm từ 1 – 3 gốc đường). Những đoạn mạch ngắn này không
được coi là thành phần mạch chính của pectin. Gốc carboxyl của acid galacturonide
trong mạch pectin bị ester hóa (ở nhiều mức độ khác nhau) với methanol. Còn các gốc
–OH ở vị trí C
2
và C
3
có thể bị acetyl hóa với tỉ lệ thấp (Hoàng Kim Anh, 2006).
1.2.3 Tính chất của pectin
Pectin thuộc nhóm chất đông tụ, được xem như là một chất phụ gia an toàn và
được chấp nhận nhiều nhất trong công nghiệp thực phẩm và dược phẩm.
Pectin công nghiệp là có dạng bột màu trắng, hút nước, dễ tan trong nước, không
tan trong ethanol.
Pectin có tính chất keo háo nước nên chúng có khả năng hydrate hóa cao nhờ sự
gắn các phân tử nước vào nhóm hydrôxyl của mỗi chuỗi polymethyl galacturonide.
Ngoài ra, phân tử pectin mang điện tích âm nên chúng có khả năng đẩy lẫn nhau, làm
Hình 1.3 Công thức HM pectin
Hình 1.4 Công thức LM pectin
Nghiên cứu chiết tách và biến tính pectin từ vỏ bưởi
giãn mạch và làm tăng độ nhớt của dung dịch. Nên khi làm giảm độ tích điện và
hydrate hóa sẽ làm cho các sợi pectin xích lại gần nhau và tương tác với nhau, tạo nên
một mạng lưới ba chiều rắn chứa pha lỏng bên trong (Nguyễn Văn khôi, 2006).
1.2.4 Phân loại và các chỉ số đặc trưng
1.2.4.1 Phân loại
a. Theo % nhóm methoxyl có trong phân tử
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%).
LMP (Low Methoxy/ Pectin): Nhóm có chi số methoxyl thấp: MI < 7%,
khoảng từ 3 + 5%, trong phân tử pectin có dưới 50% các nhóm acid bị ester hóa
(DE <50%).

b. Theo khả năng hòa tan trong nước
- Pectin hòa tan (methoxyl polygalacturonic): Pectin hòa tan là polysacharide
cấu tạo bởi các gốc acid galacturonic trong đó một số gốc acid có chứa nhóm thế
methoxyl.
- Pectin không hòa tan (protopectin): Là dạng kết hợp của pectin với araban
(polysaccharide ở thành tế bào).
1.2.4.2 Chỉ số đặc trưng
Hình 1.5. Cơ chế tạo gel bằng liên kết hidro
Nghiên cứu chiết tách và biến tính pectin từ vỏ bưởi
Pectin được đặc trưng bởi các chỉ số sau
- Chỉ số methoxyl (MI): biểu hiện methyl hóa, là phần trăm khối lượng nhóm
methoxyl (-OCH
3
) trên tổng khối lượng phân tử. Sự methyl hóa hoàn toàn tương ứng
với chi số methoxyl bằng 16,3% còn các pectin tách ra từ thực vật thường có chi số
methoxyl từ 10% đến 12%.
- Chỉ số ester hóa (DE): thể hiện mức dộ ester hóa của pectin, là ti lệ phần
trăm về số lượng cùa các gốc acid galactoronic được ester hóa trên tồng số lượng
gốc acid galacturonic có trong phân tử
1.2.5 Cơ chế tạo gel
Tùy loại pectin có mức độ methoxyl hoá khác nhau mà cơ chế tạo gel cũng
khác nhau.
HMP : Tạo gel bằng liên kết hydro
Điều kiện tạo gel: [Đường] > 50%, pH = 3- 3.5; [Pectin] = 0,5 - 1%
+ Đường có khả năng hút ẩm, vì vậy nó làm giảm mức độ hydrat hóa của phân
tử pectin trong dung dịch.
+ lon 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.
+ 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.
Nghiên cứu chiết tách và biến tính pectin từ vỏ bưởi
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 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 liên kết bằng ion Ca
2+
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.
1.2.6 Các yếu tố ảnh hưởng dến khả năng tạo gel
1 Pectin
Mạch phân tử của pectin là cơ cấu chính của hiện tượng tạo gel. Vì thế, lượng
Hình 1.6. Cơ chế tạo gel bằng liên kết canxi
Nghiên cứu chiết tách và biến tính pectin từ vỏ bưởi
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%. Khi dùng cao quá lượng thích hợp sẽ thu được gel quá cứng, vì vậy đối với các
loại quả chứa dư pectin người ta cần tiến hành phân giải bớt chúng bằng cách đun lâu
hơn.
Phụ thuộc chủ yếu vào tính chất của pectin. Hai yếu tố quan trọng hàng đầu là
chiều dài mạch phân tử pectin và mức độ methoxyl hóa trong phân tử của chúng.
Bảng 1.2 Tác dụng của DE lên việc tạo gel
+ Chiều dài của phân tử quyết định độ cứng của gel: Nếu phân tử pectin quá
ngắn thì nó sẽ không tạo gel mặc dù sử dụng với liều lượng cao còn nếu phân tử
pectin quá dài thì gel tạo thành quá cứng.
+ Mức độ methoxyl hóa 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.
2 Nước
Nước là dung môi để pectin có thể trương nở và khuếch tán tạo nên dung dịch
đồng thể. Nước đóng vai trò quan trọng giúp pectin định hướng và sắp xếp lại mạch

phân tử của chúng. Thông thường khi độ ấm của dung dịch tạo keo tăng lên thì quá
trình keo hoá diễn ra càng nhanh.
3 Đường
Trong dung dịch nước, pectin ở trạng thái hòa tan do có sự tạo thành các liên kết
Điều kiện tạo gel
DE (%) 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
Nghiên cứu chiết tách và biến tính pectin từ vỏ bưởi
hydro giữa các nhóm OH
-
của mạch phân tử pectin và H
+
của phân tử nước.
Khi đường xuất hiện, 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 COO
-
. Vì thế sợi pectin không còn đẩy nhau
mà tiến lại gần nhau và tạo 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 keo đông. Nếu dùng cao hơn, sự kết tinh đường có thể xảy ra trên bề mặt hạt
keo, hoặc ngay trong hệ keo. Để khắc phục có thể thay thế một phần đường
saccharose bằng đường glucose nhằm tránh hiện tượng kết tinh đường.
4 Acid
Pectin chỉ có thể tạo gel trong môi trường acid có pH <4. Trong môi trường có
H
+
, các phân tử pectin tích điện âm sẽ bị trung hòa và trở thành dạng trung hòa điện dễ
tạo đông tụ và có thể 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 pectin để acid
này có thể ngăn cản sự phân ly của acid pectin, 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. Cũng không nên
dùng quá nhiều acid, vì pH quá thấp sẽ gây ra sự nghịch đảo một lượng lớn saccharose
từ đó kết tinh glucose và hoá gel nhanh tạo nên các vón cục. Thường dùng độ pH từ 3-
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.
- 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 chuyển hóa và làm
tăng tính háo nước của sản phẩm.
Nghiên cứu chiết tách và biến tính pectin từ vỏ bưởi
1.2.7. Ứng dụng của pectin
Pectin là chất tạo gel quan trọng nhất được sử dụng đế 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 phấm mứt trái cây và mứt đông.
Tác dụng của pectin là tạo ra cấu trúc mút đông và mứt trái cây không bị thay
đối trong quá trình vận chuyến, 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.
1.2.7.1 Trong công nghệ thực phẩm
Ø Ứng dụng của pectin trong công nghệ chế biến rau quả
- Pectin là chất tạo đông tốt 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. Nó có khả năng giữ mùi
tự nhiên trong kẹo đông hay các sản phẩm khác, không gây mùi vị lạ.
- Tác dụng tạo đặc của pectin được sử dụng chủ yếu ở những loại thực phẩm
mà qui định không cho phép sử dụng những loại gum có giá thành rẻ hơn hay ở những
loại thực phẩm cần có một hình dáng thật tự nhiên.
Nghiên cứu chiết tách và biến tính pectin từ vỏ bưởi
Hình 1.7: Các sản phẩm rau quả có sử dụng pectin.

HMP dùng trong mứt trái cây và mứt đông:
- Vai trò của pectin là nhằm tạo ra một cấu trúc cho mứt đông và mứt trái cây để
những sản phẩm này khi được vận chuyển vẫn không thay đổi cấu trúc, tạo ra mùi vị
thơm ngon cho sản phẩm, và giảm 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 của các phân tử trong pha liên
tục ngay từ khi quá trình khuấy trộn ngừng lại. Hàm lượng pectin sử dụng trong mứt
và mứt đông thường trong khoảng 0,2 ÷ 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 thường được ứng dụng trong mứt trái cây có hàm lượng chất khô tan <
55% : Loại LMP được chọn dựa trên hàm lượng chất khô và pH trong sản phẩm.
Trong những sản phẩm có hàm lượng chất khô rất thấp, ví dụ như mứt trái cây không
đường cho người bị bệnh tiểu đường, LMP khó tạo đủ liên kết với nước, trong một số
trường hợp người ta có thể sử dụng cả pectin và carragenan.
Ø Ứng dụng của pectin trong công nghiệp bánh kẹo
- Pectin tăng tính hấp dẫn, tạo cấu trúc đàn hồi, tăng mùi vị trái cây tự nhiên và
tạo bề mặt bóng láng 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: mứt quả, kẹo dẻo,
lớp mặt bánh kem, bánh ngọt nhân hoa quả
Nghiên cứu chiết tách và biến tính pectin từ vỏ bưởi

Hình 1.8 : Các sản phẩm bánh kẹo có sử dụng pectin.

Ø Ứng dụng của pectin trong công nghiệp chế biến sữa

Nghiên cứu chiết tách và biến tính pectin từ vỏ bưởi
Hình 1.9: Các sản phẩm từ sữa có sử dụng pectin.
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 và nó 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.
Ø Ứng dụng của pectin trong công nghiệp chế biến nước giải khát
Hình 1.10: Các sản phẩm đồ uống có sử dụng pectin.
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.
Ø Các ứng dụng khác của pectin trong công nghệ thực phẩm
- Dùng pectin hay pectat để chế tạo bao bì (màng) ăn được: màng thu được
bằng cách đem nhúng sản phẩm vào dung dịch pectin methoxyl thấp hay natri pectat
và sau đó nhúng vào dung dịch canxi clorua. Đôi khi người ta thêm glyxerin vào dung
dịch pectin để làm dẻo hoá. Màng phủ lên phải đem sấy.
Nghiên cứu chiết tách và biến tính pectin từ vỏ bưởi
- Pectin còn được sử dụng nhiều trong sản xuất thức ăn kiêng cho những người
mắc bệnh tiểu đường. Loại thức ăn này thường có hàm lượng đường rất thấp.
1.2.7.2. Trong công nghệ dược phẩm
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 chảy máu đường tiêu hoá,
tiết niệu. Dung dịch pectin 5% còn được sử dụng như thuốc sát trùng H
2
O
2
(nước oxy
già) trong phẫu thuật răng hàm mặt, tai mũi họng (không gây xót lại cầm máu tốt).
Thấm bông nhét vào chỗ răng để cầm máu. Trên thị trường hiện có dược phẩm
Hacmophobin (Đức) và Arhemapctin (Pháp).
1.2.7.3 Tác dụng dược lý của pectin
- Pectin là một loại chất xơ hoà tan trong nước. Nó 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.
+ 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.
+ Sát trùng.
+ Hoa quả có nhiều pectin giúp cơ thể hấp thu tốt các acid hữu cơ và là chất
trung gian thúc đẩy sự chuyển hoá, tăng khả năng sử dụng các chất dinh dưỡng trong
thức ăn.
Ngoài ra, quá trình lên men các chất pectin được ứng dụng rộng rãi trong kỹ
nghệ làm sợi đay, gai, dệt vải, làm bao tải.
Nghiên cứu chiết tách và biến tính pectin từ vỏ bưởi
Chương 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tượng nghiên cứu
Vỏ bưởi thu nhận từ chợ mới Đà Nẵng có nguồn gốc từ Huế. Sau đó vỏ bưởi được
phơi khô sau đó sấy khô đến khối lượng không đổi ở 60
0
C rồi đem đi xay nhỏ.
2.2. Phương pháp nghiên cứu
2.2.1. Phương pháp vật lý
Xác định độ ẩm của bột bưởi
Nguyên tắc: Sấy đến khối lượng không đổi.
Cách tiến hành: Lấy chính xác 3g nguyên liệu vào đĩa của máy sấy ẩm, bấm phím
star để bắt đầu sấy ở 60
0
C, sau đó đợi cho đến khi mẫu sấy xong, ghi kết quả hiện trên
màn hình máy đo.
2.2.2.Phương pháp hóa sinh
a. Xác định hàm lượng đường khử trong bột bưởi[1]

Hàm lượng đường khử được xác định theo phương pháp Bectoren-Luxixun.
Hàm lượng đường khử tính theo công thức sau:
Trong đó:
X: là hàm lượng đường khử (%)
Nghiên cứu chiết tách và biến tính pectin từ vỏ bưởi
a : lượng glucose ứng với lượng (ml) KMnO
4
Bectoren- Luxixun N chuẩn mẫu
thí nghiệm trừ đi lượng KMnO
4
N chuẩn mẫu kiểm chứng (tra bảng).
V: dung tích bình định mức (ml)
V
1
: lượng dung dịch thử lấy để xác định đường khử (ml)
m: lượng mẫu vật (gam).
100: hệ số chuyển thành mg
b. Xác định hàm lượng xơ trong bột vỏ bưởi
Nguyên tắc: Phương pháp này dựa vào việc loại bỏ các thành phần có mặt trong mẫu
chất xơ bằng các phản ứng thủy phân với axit và kiềm. Phần dư còn lại của mẫu
không bị thủy phân sau khi rửa sạch sẽ được cân lại để xác định hàm lượng chất xơ.
Hàm lượng chất xơ được xác định theo công thức:
Trong đó: X(%) là hàm lượng chất xơ
m
0
là mẫu vật (gam)
m
1
là khối lượng cặn sau khi sấy (gam)
m

2
là khối lượng tro sau khi nung (gam)
c. Xác định hàm lượng protein trong bột vỏ bưởi khô[1]
Hàm lượng Nito tổng trong bột vỏ bưởi được xác định theo phương pháp Ken-dan
(Kjeldahl).
Nghiên cứu chiết tách và biến tính pectin từ vỏ bưởi
Hình 1 Thiết bị Micro-kendan[2]
Hàm lượng Nitơ tổng số được tính bằng công thức sau:
Dựa vào tỷ lệ Nitơ tương đối ổn định trong thành phần cấu tạo của protein để xác định
hệ số protein. Thông thường, hàm lượng Nitơ toàn phần trong protein được xem như
16%, khi đó hệ số protein H: H=100/16= 6,25
Hệ số protein=6,25 hay còn gọi là hệ số trung bình thô.
Hàm lượng protein x
’
(%)=x (%).H
Trong đó:
x : hàm lượng Nito tổng số tính bằng (%).
x
’
: hàm lượng protein có trong mẫu lá sương sâm (%).
a : số ml H
2
SO
4
-0,01 N dùng định phân mẫu thí nghiệm (ml).
b : số ml H
2
SO
4
-0,01 N dùng định phân mẫu kiểm chứng (ml).

V: dung tích bình định mức (ml).
Nghiên cứu chiết tách và biến tính pectin từ vỏ bưởi
V
1
: số ml dung dịch thí nghiệm hút từ bình định mức vào bầu cất.
100 : hệ số chuyển thành %.
m : lượng mẫu cân tính bằng (mg).
d. Xác định hàm lượng pectin trong bột vỏ bưởi[1]
Nguyên tắc: Trong môi trường kiềm loãng, pectin hòa tan sẽ giải phóng ra nhóm
methoxyl thành rượu methylic và acid pectin tự do. Acid pectin tự do trong môi
trường có mặt acid acetic sẽ kết hợp với CaCl
2
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.
Hàm lượng pectin trong bột vỏ bưởi được tính theo công thức sau:
Trong đó:
P: là hàm lượng pectin có trong mẫu bột vỏ bưởi khô
m1: khối lượng cặn calcium pectate thu được (gam).
0,92: hệ số chuyển từ calcium pectate sang pectin.
m: khối lượng mẫu cần phân tích (gam).
e. Xác định chỉ số DE của mẫu pectin thô[1]
Hình 2 Dung dịch sau khi chuẩn độ[2]
Phương pháp xác định mức độ ester hóa (DE) (theo Food Chemical Codex, FCC,
1981; trích dẫn bởi Singthong et al, 2005)[1].
Tính toán kết quả:
Nghiên cứu chiết tách và biến tính pectin từ vỏ bưởi
Trong đó:
X: Chỉ số DE,%.
V

bđ
: Thế tích NaOH 0,1N chuẩn độ ban đầu, ml.
V2
s
: Thể tích NaOH 0,1N chuẩn độ lúc sau, ml.
2.2.3. Quy trình công nghệ thử nghiệm chiết tách pectin từ vỏ bưởi