CHƯƠNG v vật LIỆU SINH học

Chương V Vật liệu
sinh học

1


Pectin
 Có mặt trong quả, củ, thân cây, đóng vai trò vận
chuyển nước và lưu chất cho các trái cây đang
trưởng thành,duy trì hình dáng và sự vững chắc
của trái cây.
 Xuất phát từ tiếng Hy Lạp có nghĩa là đông lại.
 Do Vauquelin tìm ra vào năm 1790.
 Trong thực vật, pectin tồn tại dưới 2 dạng:
 protopectin không tan chủ yếu ở thành tế bào,
 dạng hoà tan của pectin tồn tại chủ yếu ở dịch tế bào.

 Dưới tác dụng của axit hay enzyme
protopectinase hay khi đun sôi, protopectin sẽ
chuyển thành pectin hoà tan

2


Pectin
 Pectin được thu nhận từ dịch chiết của các
nguyên liệu thực vật, thường là táo hay các quả
có múi.
 Pectin lấy từ các nguồn khác nhau sẽ khác nhau
về khả năng tạo gel và khác nhau ít nhiều về số
các nhóm thế CH3-(metoxy) trong phân tử.

 Phân tử lượng của các loại pectin tách từ các
nguồn quả khác nhau thay đổi trong giới hạn
rộng.
 Ví dụ từ nguồn táo, mận thu được pectin có phân tử
lượng 25000-35000,
 pectin lấy từ cam là 50000.
3


Hàm lượng pectin trong trái cây và
rau quả

4

Nguồn In Handbook of Dietary fiber


Pectin
 Đặc tính quan trọng của pectin: có khả năng tạo
thành gel khi có mặt của axit và đường.
 Để tạo gel pectin: 65-70% đường, pH 3,1-3,5 (từ
các axit hữu cơ : axit citric…)
 Pectin hoà tan bị tác dụng của môi trường kiềm
loãng hay enzyme pectase sẽ giải phóng nhóm
methoxyl, còn laị axit pectic, axit polygalacturonic
→ mất khả năng tạo gel.
 Chú ý tránh môi trường kiềm và tác dụng thủy
phân của enzym pectase
5

Pectin
 Các hợp chất pectin có vai trò quan trọng trong
quá trình sinh trưởng của tế bào thực vật.
 Liên quan đến tương tác qua lại giữa thực vật
và tác nhân gây bệnh.
 Lượng và bản chất của pectin xác định cấu
trúc của trái cây và rau quả trong quá trình sinh
trưởng, chín và bảo quản.
 Pectin thương mại sử dụng trong nhiều lĩnh
vực như chất ổn định, làm đặc, chủ yếu là tạo
gel.
 Vai trò quan trọng như chất xơ dinh dưỡng.
6


Pectin
 Chất pectin giữa vai trò quan trọng trong quá
trình chín của quả. Khi quả đang phát triển,
protopectin phân tán ở thành tế bào và chiếm tỉ
lệ khá cao.
 Khi quả chín, protopectin chuyển thành pectin
hoà tan dưới tác dụng của axit hữu cơ và
enzym protopectinase trong quả.
 Trong quá trình bảo quản , giảm lượng
protopectin, tăng dần pectin hoà tan.
7


Các hợp chất pectin

 Pectin: dùng để chỉ các chuỗi
polygalacturonic metyl hóa 100%.
 Axit pectinic: để chỉ các chất được metyl
hoá thấp hơn 100%
 Axit pectic: để chỉ axit polygalacturonic
hoàn toàn không chứa nhóm methoxyl.
 Trong thực tiễn, pectin dùng để chỉ cả
axit pectinic và pectin.
8


 Polysaccharide dị thể, mạch
thẳng, là dẫn xuất methyl
của acid pectic.

Cấu tạo

 Acid pectic là 1polymer của
acid D- galacturonic, liên kết
với nhau bằng liên kết 1,4glucoside.
 Một chuỗi gồm khoảng
10000 phân tử galactoronic
tạo thành một phân tử pectin
 M= 10000-100000.
9


Các chỉ số đặc trưng
 Chỉ số methoxyl (MI): biểu hiện tỉ lệ methyl hoá, là
phần trăm khối lượng nhóm methoxyl (-OCH3)

trên tổng khối lượng phân tử.
 MI max = 16,3%
 MI của pectin thực vật = 10 – 12%
 Chỉ số ester hóa (DE): thể hiện mức độ ester hóa
của pectin, là phần trăm về số lượng của các gốc
acid galacturonic được ester hoá trên tổng số
lượng gốc acid galacturonic có trong phân tử
10


Phân loại pectin
 High methoxyl pectin (HMP): DE > 50%
hay MI >7%.
 Low methoxl pectin (LMP): DE ≤ 50%
hay MI ≤ 7%.

11


Cấu tạo pectin

Công thức cấu tạo trên: LMP ester hoá 20%. Công thc dưới HMP ester
hoá 80%
12


Các loại pectin

13

Tính chất tạo gel
Phụ thuộc vào 2 yếu tố:
 Chiều dài chuỗi pectin
 Mức độ metyl hoá

14


Tính chất tạo gel
Chiều dài phân tử quyết định độ cứng
của gel.
 Nếu phân tử pectin có chiều dài quá
thấp, không tạo được gel dù sử dụng liều
cao.
 Nếu phân tử pectin quá dài thì gel tạo
thành rất cứng.
15


Tính chất tạo gel
Mức độ methoxyl hoá quy định cơ chế
tạo gel
 HMP: tạo gel bằng liên kết hydro
 LMP: tạo gel bằng liên kết với ion Ca2+

16


High methoxyl

pectin
 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.
 pH acid 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.
 Kiểu liên kết này không bền do đó các gel tạo thành
sẽ mềm dẻo





17


High methoxyl pectin
Cấu trúc của gel phụ thuộc vào
Hàm lượng đường, hàm lượng acid, hàm lượng
pectin, loại pectin và nhiệt độ.
 Chú ý duy trì pH thấp: để khi đun nấu sẽ gây ra
quá trình nghịch đảo đường sucrose, ngăn cản
sự kết tinh của đường.
 Không nên dùng quá nhiều acid vì pH quá thấp
sẽ gây ra nghịch đảo một lượng lớn sucrose gây

kết tinh glucose và hoá gel nhanh tạo nên các
vón cục.
 Khi dùng lượng pectin vượt quá lượng thích hợp
sẽ gây ra gel qua cứng do đó khi dùng một
nguyên liệu có chứa nhiều pectin cần tiến hành
phân giải bớt chúng bằng cách đun lâu hơn.
18


High methoxyl pectin
 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.
 Khi dùng một nguyên liệu có chứa 1 loại pectin
nhất định thì cần chú ý các yếu tố
 lượng pectin,
 lượng đường,
 pH môi trường cần phải cân bằng

 Không thể tạo gel nếu đường < 50%, pH >4,5-5
19


Low methoxyl
pectin

 Điều kiện tạo gel: khi có mặt
Ca2+, ngay cả ở nồng độ <
0,1%, không cần đường và

acid.
 Ở LMP, tỉ lệ các nhóm COOcao, do đó các liên kết giữa
những phân tử pectin sẽ
được tạo thành qua cầu nối
là các ion hóa trị (II), đặc biệt
là Ca2+.
 Cấu trúc của gel phụ thuộc
vào nồng độ Ca2+.
 Đặc điểm của gel: đàn hồi.

20


Ý nghĩa thực tế của LMP
 Cho phép tạo gel mà không cần bổ sung
đường.
 Sử dụng cho các sản phẩm thực phẩm
thấp calo và ăn kiêng.

21


Hàm lượng metyl hoá và khả
năng tạo gel

22


Nguyên liệu

Xử lý
(Chần , rửa, sấy, xay
nghiền…)

Điều chế
pectin
Bột pectin

Chiết xuất
(bằng axit, pH 1,5-3, T0
70-900C)
Lọc hay li tâm

Kết tủa pectin

Nghiền

Sấy khô

Lọc lấy pectin
23


Sử
dụng
pectin
Trong sản phẩm mứt quả:
 Mứt quả là các sản phẩm chế biến từ quả
tươi hoặc quả bán chế phẩm (pure quả,
nước quả, quả sunfit hóa) nấu với đường

đến độ khô 65¸ 70%.Sản phẩm mứt nổi bật
là vị ngọt, thơm tự nhiên tinh khiết của quả.
Ngoài hàm lượng có sẵn trong quả, người ta
còn bổ sung thêm một lượng khá lớn đường
tinh khiết .
 Hàm lượng đường >60%, pH khoảng 3.0,
pectin 0,2-0,4 % là điều kiện tối ưu cho tạo
gel.
 Pectin giúp taọ gel, tạo bề mặt láng mịn,
phân phối trái cây đều trong sản phẩm,
hương vị trái cây đặc trưng.
24


 Mứt đông: Mứt đông chế biến từ nước quả
hoặc siro quả.Người ta thường dùng nước quả
dạng trong suốt .
– Nguyên liệu là nước quả hay siro, ta có
sản phẩm là mứt đông từ nước quả hay còn
gọi
là Jelly
– Nguyên liệu là pureé quả, ta thu được
sản phẩm là Jam.
– Nguyên liệu là quả tươi, để nguyên hay
cắt
25