Khảo Sát Quy Trình Tách Chiết PECTIN Từ Vỏ Quả Chanh Dây

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG
KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG


KHẢO SÁT QUY TRÌNH TÁCH CHIẾT PECTIN TỪ VỎ
QUẢ CHANH DÂY

Giảng viên hướng dẫn: ThS. NGUYỄN THỊ THU SANG

Thành phố Hồ Chí Minh
Tháng 12/2009


TÓM TẮT LUẬN VĂN

Pectin là một loại chất sợi hòa tan trong nước, nó 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 và chống táo bón Trong y học, cả hoa, lá, trái và vỏ trái
chanh dây đều được dùng để chữa bệnh. Các nhà nghiên cứu ở trường Đại học
Florida (Mỹ) đã phát hiện ra rằng chiết xuất của vỏ trái chanh dây vàng có thể chống
lại các tế bào ung thư nhờ vào 2 hoạt chất có nguồn gốc thực vật là carotenoids và
polyphenols. Watson (ĐH Florida) và các cộng sự của ông cũng chứng minh được
rằng chiết xuất từ vỏ trái chanh dây tím giúp giảm được đến 75% chứng thở khò khè
ở những người bị bệnh hen suyễn và nâng cao khả năng hít thở của họ nên chanh
dây được sử dụng rộng rãi, theo nghiên cứu trong vỏ chanh dây có chứa một lượng
pectin khá cao.
Do đó chúng tôi tiến hành khảo sát quy trình tách chiết pectin từ vỏ chanh dây (tươi
và khô) tìm ra các thông số thích hợp như: tỉ lệ dung môi/vỏ : 20/1; nhiệt độ 970C,
thời gian 1.5 h, pH = 3.4 (ở vỏ tươi) và tỉ lệ dung môi/vỏ : 30/1; nhiệt độ 970C, thời
gian 1.5 h, pH = 2.9 (ở vỏ khô).

Pectin trích ly được ứng dụng vào tạo gel cho mứt chanh dây và so sánh chất lượng
pectin tạo ra với sản phẩm pectin trên thị trường. Kết quả cho thấy không có sự khác
biệt về mùi, vị, tính chất cảm quan giữa sản phẩm pectin chúng tôi trích ly được và
pectin thương phẩm, pectin từ vỏ chanh dây còn có phần tạo gel tốt hơn.
Từ đó khẳng định pectin chúng tôi trích ly từ vỏ chanh dây theo quy trình đã khảo
sát có thể ứng dụng trong các ngành công nghiệp thực phẩm như: bánh kẹo, mứt…

ii


MỤC LỤC

TRANG

CHƯƠNG
Trang tựa

Lời cảm ơn .. .......................................................................................................... i
Tóm tắt luận văn ..................................................................................................... ii
Mục lục .................................................................................................................. iii
Danh sách các hình ................................................................................................ vi
Danh sách các bảng ................................................................................................ vii
1. MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1
1.1 Đặt vấn đề .............................................................................................. 1
1.2 Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................... 1
2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................................... 3
2.1 Giới thiệu về pectin ................................................................................ 3
2.1.1 Nguồn gốc ................................................................................... 3
2.1.2 Cấu tạo phân tử ............................................................................ 4
2.1.3 Tính chất của pectin ..................................................................... 5

2.1.3.1 Tính chất vật lý ................................................................. 5
2.1.3.2 Các chỉ số đặc trưng .......................................................... 6
2.1.3.3 Phân loại ........................................................................... 6
2.1.4 Tác dụng dược lý ......................................................................... 7
2.1.5 Khả năng tạo gel của pectin ......................................................... 7
2.1.5.1 Chiều dài của phân tử ........................................................ 8
2.1.5.2 Mức độ methoxyl hóa........................................................ 8
2.1.6 Cơ chế tạo gel và các yêu tố ảnh hưởng ....................................... 9
2.1.6.1 Cơ chế tạo gel của pectin ................................................... 9
2.1.6.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tạo gel ....................... 11
2.1.7 Ứng dụng ..................................................................................... 13
2.1.7.1 Trong công nghệ chế biến rau quả ..................................... 14
2.1.7.2 Trong công nghệ sản xuất bánh nướng .............................. 14
2.1.7.3 Trong ngành công nghiệp bánh kẹo ................................... 15
2.1.7.4 Trong công nghiệp chế biến sữa ........................................ 15
2.1.8 Một số lưu ý khi sử dụng pectin trong thực phẩm......................... 16
2.1.9 Tình hình sản xuất pectin trên thế giới ......................................... 17
iii


2.2
2.3

Các nguồn thu nhận pectin ...................................................................... 18
Chanh dây............................................................................................... 18
2.3.1 Nguồn gốc ................................................................................... 18
2.3.2 Phân loại ...................................................................................... 20
2.3.3 Đặc điểm sinh thái học ................................................................. 22
2.3.3.1 Điều kiện môi trường ........................................................ 22
2.3.3.2 Trồng trọt .......................................................................... 22

2.3.3.3 Nhân giống........................................................................ 23
2.3.3.4 Dịch bệnh và loài gây hại .................................................. 23
2.3.3.5 Thời vụ và thu hoạch ......................................................... 23
2.3.3.6 Cách chọn lựa và tích lũy .................................................. 23
2.3.4 Tính chất ...................................................................................... 24
2.3.4.1 Thành phần dinh dưỡng..................................................... 24
2.3.4.2 Dược tính .......................................................................... 26
2.3.4.3 Độc tố ............................................................................... 27
2.3.5 Ứng dụng ..................................................................................... 27
3. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................................... 28
1.1 Thời gian và địa điểm ............................................................................. 28
1.2 Nguyên liệu và thiết bị ............................................................................ 28
3.2.1 Chanh dây .................................................................................... 28
3.2.2 Hóa chất và thiết bị ...................................................................... 29
1.3 Quy trình nghiên cứu .............................................................................. 31
3.3.1 Sơ đồ nghiên cứu ......................................................................... 31
3.3.2 Sơ đồ công nghệ sản xuất pectin từ vỏ chanh dây......................... 32
3.3.3 Quy trình công nghệ sản xuất Jelly............................................... 35
1.4 Các phương pháp phân tích hóa sinh ....................................................... 36
3.4.1 Xác định hàm lượng tro toàn phần của vỏ chanh dây ................... 36
3.4.2 Xác định acid toàn phần ............................................................... 36
3.4.3 Xác định pH bằng máy đo pH ...................................................... 37
3.4.4 Xác định độ khô hòa tan bằng khúc xạ kế .................................... 38
3.4.5 Xác định hàm lượng pectin bằng phương pháp canxi pectat ......... 38
3.4.6 Xác định đạm tổng bằng phương pháp Kjendahl .......................... 40
4. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN............................................................................. 42
4.1 Kết quả khảo sát thành phần hóa học trong vỏ chanh dây ....................... 42
4.2 Kết quả khảo sát phương pháp trích ly pectin từ vỏ chanh dây................ 43
4.2.1 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ acid trong trích ly
pectin ........................................................................................... 43

4.2.2 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ dung môi/vỏ trong trích ly
pectin ........................................................................................... 44
4.2.3 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ trong trích ly pectin ...... 46
iv


Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian trong trích ly pectin .... 47
Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH trong trích ly pectin ............. 48
Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ dung môi/vỏ trong trích ly
pectin ở vỏ khô ............................................................................ 50
4.2.7 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ pH trong trích ly pectin ở
vỏ khô .......................................................................................... 51
4.2.8 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ cồn đến khả năng
đông tụ pectin .............................................................................. 55
4.2.9 Kết quả kiểm tra chất lượng pectin ............................................... 56
4.2.10 Kết quả ứng dụng pectin thu được tạo gel cho mứt chanh dây ...... 56
4.2.11 Kết quả đánh giá cảm quan .......................................................... 58
4.2.12 Kết quả bảo quản pectin và mứt chanh dây .................................. 60
5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ......................................................................... 62
5.1 Kết luận .................................................................................................. 62
5.2 Kiến nghị ................................................................................................ 63
4.2.4
4.2.5
4.2.6

TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC

v

DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 2.1: Pectin trong thành cấu tạo tế bào thực vật ............................................... 3
Hình 2.2: Cấu tạo 1 đơn vị chuỗi pectin ................................................................. 5
Hình 2.3: Công thức HM pectin ............................................................................. 6
Hình 2.4: Công thức LM pectin .............................................................................. 6
Hình 2.5: Cơ chế tạo gel bằng liên kết hyđrô ......................................................... 9
Hình 2.6: Cơ chế tạo gel bằng liên kết với ion Ca2+ ................................................ 10
Hình 2.7: Một số nguyên liệu sản xuất pectin ......................................................... 18
Hình 2.8: Chanh dây .............................................................................................. 19
Hình 2.9: Chanh dây quả tím .................................................................................. 20
Hình 2.10: Chanh dây quả vàng ............................................................................. 21
Hình 4.1: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của nồng độ acid đến lượng pectin trích ly .. 44
Hình 4.2: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của tỉ lệ dung môi/vỏ đến lượng pectin
trích ly .................................................................................................................... 45
Hình 4.3: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của nhiệt độ đến lượng pectin trích ly.......... 46
Hình 4.4: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của thời gian đến lượng pectin trích ly ........ 48
Hình 4.5: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của pH đến lượng pectin trích ly ................. 49
Hình 4.6: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của tỉ lệ dung môi/vỏ đến lượng pectin
trích ly ở vỏ khô...................................................................................................... 51
Hình 4.7: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của pH đến lượng pectin trích ly ở vỏ khô ... 52
Hình 4.8: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của pH đến lượng pectin trích ly ở vỏ khô ... 53
Hình 4.9: Pectin đông tụ bằng cồn lạnh và cồn thường ........................................... 55
Hình 4.10: Mẫu chanh dây ..................................................................................... 57
Hình 4.11: Mẫu mứt A và B ................................................................................... 57
Hình 4.12: Mẫu A – trước bảo quản, sau bảo quản ................................................. 60
Hình 4.13: Mẫu B – trước bảo quản, sau bảo quản ................................................. 60
Hình 4.14: Mẫu C và A .......................................................................................... 61

vi

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 2.1: Phần trăm pectin trong các phần phế liệu của bưởi ................................. 4
Bảng 2.2: Tác dụng của DE của pectin lên sự tạo gel ............................................. 11
Bảng 2.3: Tiêu chuẩn về độ tinh sạch của pectin sử dụng trong chế biến ................ 16
Bảng 2.4: Thành phần quả chanh dây ..................................................................... 24
Bảng 2.5: Hàm lượng đường của 2 loại quả ............................................................ 24
Bảng 2.6: Thành phần acid hữu cơ trong 2 loại quả ................................................ 24
Bảng 2.7: Giá trị dinh dưỡng trong 100g (gồm thịt và quả)..................................... 25
Bảng 2.8: Giá trị dinh dưỡng trong vỏ tươi ............................................................. 25
Bảng 2.9: Giá trị dinh dưỡng trong hạt ................................................................... 26
Bảng 4.1: Kết quả khảo sát thành phần vỏ chanh dây ............................................. 42
Bảng 4.2: Ảnh hưởng của nồng độ acid đến lượng pectin thu được ....................... 43
Bảng 4.3: Ảnh hưởng của tỉ lệ dung môi/vỏ đến lượng pectin thu được.................. 45
Bảng 4.4: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến lượng pectin thu được................................ 46
Bảng 4.5: Ảnh hưởng của thời gian đến lượng pectin thu được .............................. 47
Bảng 4.6: Ảnh hưởng của pH dịch trích đến lượng pectin thu được ........................ 49
Bảng 4.7: Ảnh hưởng của tỉ lệ dung môi/vỏ đến lượng pectin thu được ở vỏ khô ... 50
Bảng 4.8: Ảnh hưởng của pH dịch trích đến lượng pectin thu được ở vỏ khô ......... 51
Bảng 4.9: Ảnh hưởng của pH dịch trích đến lượng pectin thu được ở vỏ khô ......... 52
Bảng 4.10: Kết quả kiểm tra chất lượng pectin ....................................................... 56
Bảng 4.11: Kết quả đánh giá cảm quan về màu sắc ............................................... 58
Bảng 4.12: Kết quả đánh giá cảm quan về mùi vị ................................................. 59
Bảng 4.13: Kết quả đánh giá cảm quan về độ tạo gel .............................................. 59
vii


CHƯƠNG 1:

1.1

MỞ ĐẦU

Đặt vấn đề:

Pectin là một chất phụ gia được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp
thực phẩm. Việc tìm kiếm những nguyên liệu mới giá rẻ để sản xuất pectin rất
có ý nghĩa về mặt kinh tế, khoa học và môi trường. Sản xuất pectin trong nước
với quy mô công nghiệp làm giảm giá thành cho pectin và chủ động trong sản
xuất thực phẩm do không phải lệ thuộc vào sự cung cấp của nước ngoài. Ý nghĩa
khoa học ở chỗ tận dụng được phế phẩm của các ngành sản xuất thức uống từ
trái cây, giúp giảm chi phí sử lý rác thải hữu cơ đang và mối đe dọa đến môi
trường sống và làm hạ giá thành sản phẩm.
Vì thời gian thực hiện đề tài tương đối ngắn nên khó tránh khỏi sai sót, mong
thầy cô và các bạn đóng góp ý kiến để hoàn thiện hơn.
1.2

Mục tiêu nghiên cứu:

Qua bước đầu khảo sát, chúng tôi nhận thấy vỏ chanh dây có chứa nhiều pectin
(gần 21%) nên chúng tôi quyết định sử dụng vỏ chanh dây để khảo sát quy trình
sản xuất pectin. Vấn đề là phương pháp tách chiết, tinh sạch để có chế phẩm
pectin tinh khiết và có giá trị sử dụng cao. Do đó, chúng tôi khảo sát các yếu tố
ảnh hưởng đến hiệu suất trích ly như: tỉ lệ dung môi/vỏ, thời gian, nhiệt độ,
pH… và so sánh hiệu suất trích ly ở cả hai loại nguyên liệu là vỏ chanh dây tươi
và vỏ chanh dây khô.
Mục tiêu của đề tài này là tìm ra quy trình sản xuất pectin từ nguyên liệu mới –
vỏ chanh dây. Trong đề tài, chúng tôi nghiên cứu các vấn đề sau:
1. Khảo sát thành phần hóa học của nguyên liệu.

2. Trích ly pectin, khảo sát các yếu tố ảnh hưởng như: thời gian, nhiệt độ,
pH, tỉ lệ dung môi/vỏ… đến hiệu suất trích ly.

-1-


3. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ cồn lên sự kết tủa pectin trong dịch trích
ly.
4. Sản xuất pectin dạng bột.
5. Ứng dụng khả năng tạo gel của sản phẩm cho mứt chanh dây.
Sau khi khảo sát các thông số và đưa ra được quy trình tối ưu, chúng tôi sử
dụng pectin trích ly được ứng dụng vào tạo gel cho mứt chanh dây để so
sánh chất lượng pectin tạo ra với sản phẩm pectin trên thị trường.

-2-


CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1

Giới thiệu về Pectin: [6][7][8]
2.1.1 Nguồn gốc:
-

Pectin là một polysaccharide tồn tại phổ biến trong thực vật, là thành
phần tham gia xây dựng cấu trúc tế bào thực vật. Ở thực vật pectin tồn tại
chủ yếu ở 2 dạng là pectin hòa tan và protopectin không hòa tan.

-

Pectin như một loại keo gắn chặt các tế bào thực vật, vì thế người ta gọi
chúng là chất ciment trong cấu trúc tế bào thực vật.

-

Khi quả còn xanh, ciment là protopectin, chiếm tỉ lệ khá cao, protopectin
không hòa tan trong nước giúp quả có độ cứng.

-

Khi quả chín dần, dưới tác dụng của enzim protopectinase, protopectin sẽ
chuyển sang dạng pectin hòa tan và araban, làm giảm sự liên kết giữa các
tế bào, quả trở nên mềm hơn. Quá trình này cũng xảy ra dưới tác dụng
của acid và nhiệt độ trong quá trình chần ở 60 – 850C.

-

Trong thực vật các pectin thường liên kết với cellulose ở vách tế bào dưới
dạng phức hợp.

Hình 2.1: Pectin trong cấu tạo của thành tế bào thực vật [6]
-

Pectin tồn tại với những hàm lượng khác nhau trong quả, củ hoặc thân
của một số loài thực vật: táo 10 – 15%, quả citrus 20 – 50%, củ cải đường

-3-


10 – 20%, đài hoa hướng dương 15 – 25 %. Trong cùng một loại quả

nhưng ở các bộ phận khác nhau thì hàm lượng pectin cũng khác nhau.
Chẳng hạn như ở quả bưởi.
Bảng 2.1: Phần trăm Pectin trong các phần phế liệu của bưởi. [7]
Hiệu suất thu hồi
Hàm lượng
Các phế liệu
Khối lượng (%)
(%pectin/%chất
pectin (%)
khô)
Vỏ xanh
8 – 11
Cùi trắng
15 – 30
3,1
15,6
Vỏ múi
8 – 12
5,8
25,2
Vỏ hạt
3–5
5,3
12,4
Bã tép
10 – 16
5,2
-

Pectin là một loại chất nhầy, bản chất của nó là chất xơ hòa tan trong

nước, làm tăng độ nhớt.

2.1.2 Cấu tạo phân tử
-

Pectin là hợp chất cao phân tử polygalacturonic có đơn phân tử là
galacturonic và rượu metylic. Hàm lượng pectin 1% trong dung dịch có
độ nhớt cao, nếu bổ sung 60% đường và điều chỉnh pH môi trường từ 3.1
– 3.4 sản phẩm sẽ tạo đông.

-

Cấu tạo phân tử pectin là một dẫn suất của acid pectic, acid pectic là một
polymer của acid D-galacturonic liên kết với nhau bằng liên kết 1-4glycozide. Chiều dài của chuỗi acid polygalacturonic có thể biến đổi từ
vài đơn vị tới hàng trăm đơn vị acid galacturonic.

-4-


-

Cấu tạo 1 đơn vị của chuỗi pectic:

Hình 2.2: Cấu tạo một đơn vị chuỗi pectin [6]

-

Phân tử lượng của các loại pectin tách từ các nguồn quả khác nhau thay
đổi trong giới hạn rộng tùy theo số phân tử acid galacturonic và thường
thay đổi trong phạm vi từ 10000 – 100000. Trong các hợp chất dạng

glucid so về chiều dài phân tử thì pectin cao hơn tinh bột nhưng thấp hơn
cellulose. Ví dụ từ nguồn táo, mận thu được pectin có phân tử lượng từ
25000 – 35000, trong khi đó pectin lấy từ cam lại có trọng lượng đạt tới
50000.

-

Tên gọi pectin dùng để chỉ các chuỗi polygalacturonic methyl hóa 100%.
Tên gọi acid pectinic để chỉ chất được methyl hóa thấp hơn 100%. Còn
tên gọi acid pectic để chỉ acid polygalacturonic hoàn toàn không chứa
nhóm methoxyl.

-

Trong thực tiễn thì tên pectin dùng để chỉ cả acid pectinic và pectin.

2.1.3 Tính chất của pectin
2.1.3.1 Tính chất vật lý
-

Mã hiệu quốc tế của pectin là E440.

-

Dạng bột màu trắng hoặc hơi vàng, hơi xám, hơi nâu.

-

Tan trong nước, không tan trong ethanol.

-

Là một chất keo hút nước, có khả năng tạo gel bền.

-

Dung dịch pectin có độ nhớt cao.

-5-


2.1.3.2 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% (sự methoxyl hóa hoàn toàn)
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.
2.1.3.3 Phân loại:



Theo % nhóm methoxyl có trong phân tử

 HMP (High Methoxyl Pectin): Nhóm có chỉ số methoxyl cao: MI
>7%, trong phân tử pectin có trên 50% các nhóm acid bị ester hóa
(DE > 50%).

Hình 2.3: Công thức HM pectin [6]
 LMP (Low Methoxyl Pectin): Nhóm có chỉ số methoxyl hóa
thấp:MI ≤ 7%, khoảng từ 3 – 5%, trong phân tử pectin có dưới
50% các nhóm acid bị ester hóa (DE ≤ 50%).

Hình 2.4: Công thức LM pectin [6]

-6-


 Theo khả năng hòa tan trong nước
 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.
 Pectin không hòa tan (protopectin): là dạng kết hợp của pectin với
araban (polysaccharide ở thành tế bào).

2.1.4 Tác dụng dược lý
Pectin là một loại chất xơ hòa tan trong nước. Nó không cung cấp năng lượng
nhưng có nhiều giá trị phòng, chữa bệnh như:
-

Kéo dài thời gian tiêu hóa 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 (đặc biệt là giảm cholesterol xấu)
ở người rối loạn lipid máu.

-

Khống chế tăng đường huyết trước và sau bữa ăn ở người có bệnh tiểu
đường.

-

Chống táo bón.

-

Cầm máu.

-

Sát trùng.

2.1.5 Khả năng tạo gel của pectin:
- Các pectin và acid pectinic có các nhóm hydroxyl (-OH) nên có khả năng
hydrat hóa cao.
- Các phân tử pectin mang điện tích âm nên chúng có khả năng đẩy lẫn

nhau, do đó làm giãn mạch và làm tăng độ nhớt của dung dịch.
- Vì vậy khi làm giảm độ tích điện và độ hydrat hóa sẽ làm cho các phân tử
pectin xích lại gần nhau và tương tác với nhau tạo nên một mạng lưới 3
chiều rắn chứa pha lỏng ở bên trong.
-7-


- Khả năng tạo gel phụ thuộc chủ yếu vào 2 yếu tố: chiều dài của chuỗi
pectin và mức độ methoxyl hóa.

2.1.5.1 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.
 Nếu phân tử pectin quá dài thì gel tạo thành rất cứng.
2.1.5.2 Mức độ methoxyl hoá quy định cơ chế tạo gel
 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. 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. Liên kết hydro được hình thành giữa các
phân tử pectin có thể hydroxyl – hydroxyl, carboxyl – carboxyl,
hoặc hydroxyl – carboxyl. Kiểu liên kết này không bền do đó các
gel tạo thành sẽ mềm dẻo bởi tính linh động của các phân tử trong
khối gel.
 Cấu trúc của gel phụ thuộc vào hàm lượng đường, hàm lượng acid,
hàm lượng pectin, loại pectin và nhiệt độ.
 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 Ca2+.
 Điều kiện tạo gel: khi có mặt Ca2+, ngay cả ở nồng độ < 0,1%,
không cần đường và acid.
-8-


 Ở LMP, tỉ lệ các nhóm COO- cao, 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+.
2.1.6 Cơ chế tạo gel và các yếu tố ảnh hưởng:
2.1.6.1 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 2.5: Cơ chế tạo gel bằng liên kết hyđrô [6]
- Ion H+ được thêm vào hoặc đôi khi chính nhờ độ acid của quả 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 những 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 loại gel này khác biệt với gel thạch hoặc gelatin.
-9-

- 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. Tuy nhiên cũng không nên dùng quá
nhiều acid vì pH quá thấp sẽ gây ra nghịch đảo một lượng lớn đường
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.
 Nhiệt độ, pH càng giảm và hàm lượng đường càng cao thì gel tạo
thành càng nhanh.
-

Ứng dụng: mứt quả nghiền, nước quả đông…
 LMP: tạo gel bằng liên kết với ion Ca2+.

Hình 2.6: Cơ chế tạo gel bằng liên kết với ion Ca2+ [6]
-

Điều kiện tạo gel: khi có mặt Ca2+, 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 không thêm đường và acid.

- 10 -


-

Khi chỉ số methoxyl của pectin thấp, cũng có nghĩa là tỷ lệ các nhóm COOcao thì các liên kết giữa những phân tử pectin sẽ là liên kết ion qua các ion
hóa trị 2 đặc biệt là Ca2+

-

Cấu trúc gel: phụ thuộc vào Ca2+ và chỉ số methoxyl. Gel pectin có chỉ số
methoxyl thấp thường có tính chất đàn hồi giống như gel agar – agar.

-

Ứng dụng: cho phép chế tạo được thịt đông có độ cứng bền ngay cả ở khí
hậu nhiệt đới (khác với đông gelatin).
2.1.6.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tạo gel:
2.1.6.2.1 Pectin:

-

Mạch phân tử của pectin là cơ cấu chính của hiện tượng 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%. Khi dùng lượng pectin vượt qua
lượng thích hợp sẽ thu được gel quá cứng.

-

Chất lượng của hệ keo pectin phụ thuộc vào:
 Chiều dài phân tử pectin: nếu phân tử pectin quá ngắn thì nó sẽ không
tạo được gel mặc dù sử dụng với liều lượng cao.
 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.
Bảng 2.2: Tác dụng của DE của pectin lên sự tạo gel [6]

DE (%)
> 70
50 – 70
< 50

pH
2,8 – 3,4
2,8 – 3,4
2,5 – 6,5

Điều kiện tạo gel
Đường (%)
Ion hóa trị II
65
Không
65
Không
0
Có

- 11 -

Tốc độ tạo gel
Nhanh

Chậm
Nhanh


2.1.6.2.2 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 ẩm của dung
dịch tạo keo tăng lên thì quá trình keo hóa diễn ra càng nhanh.
2.1.6.2.3 Đường:
-

Trong dung dịch nước, pectin ở trạng thái hòa tan do có sự tạo thành các
liên kết hydro giữa các nhóm OH- của mạch phân tử pectin và H+ của
phân tử nước.

-

Đường đóng vai trò của chất hydrat hóa, ngậm phần nước đang liên kết
với pectin. Khi đó pectin trở nên không hòa tan. Cộng với tác động của
ion H+ trung hòa điện tích của các gốc COO- trên phân tử pectin, tạo gốc
–COOH. Vì thế sợi pectin không còn đẩy nhau mà tiến lại gần nhau để
tạo mạng.

-

Lượng đường 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 hàm lượng đường sử dụng cao hơn, sự kết tinh đường có thể
xảy ra trên bề mặt hạt keo hoặc ngay trong hệ keo.

2.1.6.2.4 Acid:

-

Pectin có thể tạo gel trong môi trường 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.

-

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 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 để ngăn cản sự kết tinh của đường. Nhưng ở pH

- 12 -


quá thấp sẽ gây ra hiện tượng hóa gel nhanh và vón cục nên thường dùng
độ pH từ 3 – 3,5.
-

Mức độ tạo gel chỉ tăng đến một giới hạn nào đó của nồng độ acid thì
ngừng lại vì ngưỡng nồng độ đó toàn bộ gốc COO- của phân tử pectin đã
được trung hòa điện tích. Nên dù tăng thêm ion H+ cũng không thể tăng
thêm mức độ tạo gel. Khi hàm lượng pectin tăng khoảng 0,05 – 0,1% thì
pH của dung dịch có thể tăng thêm 1 đơn vị.

2.1.7 Ứng dụng
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 nó còn được sử dụng ở những thực phẩm cần có sự ổn
định của nhiều pha, hoặc trong sản phẩm cuối hoặc ở một giai đoạn tức thời
trong quy trình sản xuất.
- Tác dụng tạo đặc của pectin được sử dụng chủ yếu ở những loại thực
phẩm mà quy 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.
- 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 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 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 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 được tạo gel, tạo đặc trước khi đóng hộp.
Còn ở mứt đông trái cây yêu cầu không bị tác động trong suốt quá trình tạo
gel. Đó là lý do pectin tạo gel chậm được sử dụng, và các khâu vào hộp,
đóng nắp, dán nhãn, xếp chồng phải được thực hiện trước khi quá trình tạo
gel diễn ra.
- Quá trình tạo gel của pectin có thể được tạo ra trong một quy trình
lạnh bằng 2 cách:

- 13 -


Trộn syrup đường pectin có hàm lượng chất khô hòa tan từ 60 – 65%, pH
= 3,8 – 4,2 với dịch acid trái cây để đạt được pH = 3,0.
Trộn dung dịch pectin có pH = 2,9 và lượng chất khô hòa tan là 25% với
syrup đường để thu được hỗn hợp mới có hàm lượng chất khô 23%.
-

LMP (Low Methoxyl Pectin) thường được ứng dụng trong mứt trái

cây có hàm lượng chất khô hòa 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 nên thường sử dụng
carrageenan hơn. Trong một số trường hợp người ta có thể sử dụng cả
pectin và carragenan.

2.1.7.1 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.

-

Khả năng tạo gel của nó còn được sử dụng ở những thực phẩm cần có sự
ổn định của nhiều pha, hoặc trong sản phẩm cuối hoặc ở một giai đoạn

tức thời trong quy trình sản xuất.

-

Tác dụng tạo đặc của pectin được sử dụng chủ yếu ở những loại thực
phẩm mà quy 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.

2.1.7.2 Ứng dụng của pectin trong công nghệ sản xuất bánh nướng:
- Pectin đã chứng tỏ khả năng đặc biệt của mình trong công nghệ sản xuất
bánh. Nó có vai trò quan trọng trong việc chống lại sự biến tính và biến
dạng của các thành phần làm từ trái cây trong quá trình nướng bánh ở các
loại bánh rán, bánh hấp, bánh gừng, bánh quy, bánh trộn táo và hạnh nhân
sốt kem…

- 14 -


- Pectin được ứng dụng một cách phong phú bởi vì nó có thể làm quá trình
hoàn thiện được đảm bảo. Ngoài ra nó còn làm bề mặt bánh láng bóng
hơn.

2.1.7.3 Ứng dụng của pectin trong ngành 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…

2.1.7.4 Ứng dụng của pectin trong công nghiệp chế biến sữa:

- Pectin bổ sung hương vị trái cây cho các sản phẩm sữa chua. Trong
yaourt trái cây, pectin tạo cấu trúc mịn, giúp phân bố đều các mẫu trái cây
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.
- Pectin bảo vệ protein không bị biến tính trong quá trình tiệt trùng, ngăn
chặn protein kết tủa và sự kết bông. Pectin giúp sản phẩm ổn định và đạt
tính chất cảm quan tốt nhất, không giảm chất lượng ngay cả khi bảo quản
trong thời gian dài
- Ngoài ra thường 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 có chỉ số methoxyl thấp hay natripectat và sau đó nhúng vào dung
dịch canxiclorua. Màng phủ lên phải đem sấy.
- 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.
 Ứng dụng của pectin trong các sản phẩm thực phẩm:
 Đá, kem hỗn hợp, sản xuất phomat, thủy sản đóng hộp (10g/kg)
 Sữa chua, sản phẩm xử lý nhiệt sau lên men (10g/kg)
- 15 -


 Đồ hộp rau quả có bơ, dầu hay mỡ (10g/kg)
 Sữa (10g/kg)
 Đồ uống nhẹ (500mg/kg)
 Sirô (2,5g/kg)
 Mứt (5g/kg)
2.1.8 Một số lưu ý khi sử dụng pectin trong chế biến thực phẩm:
Tiêu chuẩn về độ tinh sạch của pectin trong chế biến:
Bảng 2.3: Tiêu chuẩn về độ tinh sạch của pectin sử dụng trong chế biến [6]

Tiêu chuẩn
Chất dễ bay hơi
Tro không tan trong acid
Sulfur dioxide
Sodium methyl sulfate
Methanol, etanol,
isopropanol
Hàm lượng nitrogen
Galacturonic acid
Tổng
anhydrogalacturonides
Mức độ amin hóa
Asen, ppm
Chì, ppm
Đồng, ppm
Kẽm, ppm
Đồng và kẽm, ppm
Kim loại nặng (như Pb),
ppm

FAO
Max. 12%
Max. 1%
Max. 50mg/kg
Max. 1%

FCC
Max. 12%
Max. 1%
Max. 50mg/kg

Max. 0,1%
Max. 1%

Max. 2,5%
Min. 65%

EEC
Max. 12%
Max. 1%
Max. 50mg/kg
Max. 1%
Max. 0,5%
Min. 65%

Min. 65%
Max 25%
Max 3
Max 5
Max 50
Max 25

Max 25%
Max 3
Max 5

Max 25
Max 50
Max 20

FAO: Food and Nutrition Paper.

FCC: Food Chemical Codex.
EEC: Eropean Economic Communication.
Bột pectin đạt đăng kí chất lượng của đơn vị, cụ thể là:
 Độ ẩm: 12%.
 Hàm lượng pectin: 60%.
 Cảm quan: bột màu vàng, có mùi thơm của vỏ hoa quả.
- 16 -

Max 25%
Max 3
Max 5


Khi dùng pectin cần lưu ý:
- Pectin cần được phân tán cẩn thận để được hòa tan hoàn toàn, thường
dùng 2 cách sau: cho pectin vào nước dùng máy trộn, trộn bột pectin với
5 lần saccharose rồi phân tán hỗn hợp này trong nước.
- Pectin hòa tan chậm trong nước lạnh do đó dung dịch này nên được nung
nóng lên.
- Pectin hòa tan hoàn toàn chỉ với dung dịch có phầm trăm chất khô hòa
tan dưới 25%. Do đó pectin phải được hòa tan trước khi cho toàn bộ
lượng saccharose hay chất khô hòa tan khác.
- Thời gian nấu dài sẽ làm mất đi độ bền gel.
- Để tránh sự tái đặc lại, sản phẩm phải được thực hiện trên nhiệt độ tạo
gel.
- Gel tạo từ pectin amid hóa thì có tính thuận nghịch vì nhiệt. Phụ thuộc
vào nồng độ ion Ca2+, mà có thể tạo ra hiện tượng sol – gel thuận nghịch.
2.1.9 Tình hình sản xuất pectin trên thế giới:
- Pectin được nghiên cứu và sản xuất khá nhiều trên thế giới. Hiện nay trên
thế giới có nhiều nhà máy tiến hành sản xuất pectin ở quy mô công

nghiệp. Hàng năm, Bungari sản xuất được khoảng 250 tấn chế phẩm
pectin thô. Tại Mỹ, sản lượng pectin thô hàng năm là 2500 tấn. Trong đó
60% là khai thác từ cây họ Citrus phần còn lại khai thác từ bã táo.
- Phương pháp thu nhận pectin từ vỏ quả, về cơ bản là ngâm chiết nguyên
liệu bằng nước nóng hoặc acid nóng để trích ly pectin ra. Sau đó, dùng
một số muối như AlCl3, Na2CO3… hoặc dùng cồn để kết tủa và thu hồi
pectin.
- Ở Mỹ có quy trình sản xuất pectin hàm lượng methoxyl thấp bằng
phương pháp dùng chế phẩm enzyme và phương pháp khử metyl bằng
acid.

- 17 -


2.2

Các nguồn thu nhận pectin:
-

Nguyên liệu quan trọng nhất được dùng để thu pectin là các phế liệu thu
được trong sản xuất một số loại sản phẩm rau quả, thường là táo hay quả
có múi như vỏ cam quýt, bã táo… Các phụ phẩm này được sấy khô bảo
quản để sử dụng trong thời gian dài.

-

Trong các loại quả họ citrus thì chanh và bưởi được sử dụng để thu nhận
pectin nhiều hơn cam. Lượng pectin ở họ citrus chiếm từ 20 – 50% trọng
lượng khô, còn ở bã táo từ 10 – 20 %.

Hình 2.7: Một số nguyên liệu sản xuất pectin.[8]
2.3

Chanh dây: [2][4][8]
2.3.1 Nguồn gốc
Tên khoa học: Passiflora edulis Sims.
Họ Passifloraceae (họ Chùm Bao), Bộ Violales, Chi Passiflora. Hiện có hơn
400 loài, trong đó có khoảng 60 loài cho trái ăn được.
- Tên thường gọi: Chanh Dây, Lạc tiên.
- Tên Anh: Passion fruit/passion vine, purple granadilla.
- Tên Pháp: Passion.
Là một dây leo mảnh, dài hàng chục mét. Thân mềm, hình trụ, có rãnh dọc,
- 18 -