23562 Pectin và ứng dụng trong công nghệ thực phẩm

Th.s TRUONG THI MY LINH 283
Pectin và

ứng

dụng

trong

công

nghệ

thực

phẩm
•

Tổng

quan

về

pectin
•

Pectin là

polysaccharide có

nhiều

ở

quả, củ

hay
thân

cây. Ở

thực

vật, pectin tồn

tại

dưới

hai

dạng:
protopectin

không

tan có

nhiều

ở

thành

tế

bào

và

pectin hòa

tan có

chủ

yếu

ở

dòch

bào. Các

chất

pectin giữ

vai

trò

quan

trọng

trong

quá

trình

chín

của

quả. Khi

quả

đang

phát

triển, protopectin

phân

tán

ở

thành

tế

bào

và

chiếm

tỷ

lệ

khá

cao. Khi

quả

bắt

đầu

chín, protopectin

chuyển

dần

thành

pectin
hòa

tan dưới

tác

dụng

của

acid hữu

cơ

và

protopectinase

trong

quả
.
Th.s TRUONG THI MY LINH 284
•

Quy

trình

thu

nhận

pectin từ

các

nguyên

liệu

này

như

sau:
•

Vỏ

cam quýt

đã

trích

ly

tinh

dầu

được

rửa

sạch, cắt

nhỏ

rồi

rửa

nước

ấm

(50-60
0
C) để

loại

bỏ

các

glucozite

còn

sót

lại. Nâng

nhiệt

độ

lên

đến

95
0
C để

làm

mất

hoạt

tính

enzyme phân

giải

pectin.
•

Nước

dùng

trong

sản

xuất

pectin phải

chứa

ít

khoáng, nhất

là

Ca và

Mg
hay tốt

nhất

là

vô

khoáng. Cần

đun

nóng

vừa

phải

và

nhanh

để

không

phân

giải

pectin. Sau

đó

là

giai

đoạn

chiết

rút

pectin bằng

cách

đun

nóng

trong

nước

chứa

acid (chlohydric, sulfuric hoặc

sulfurơ)
•

Thông

thường

lực, sau

đó

dung dòch

pectin được

làm

lạnh

và

lắng

gạn.
•

lượng

nước

sử

dụng

gấp

ba

lần

lượng

vỏ

khô, pH =1.3-1.4, nhiệt

độ

90-

100
0
C/1 giờ. Hỗn

hợp

thu

nhận

sẽ

được

ép

bằng

máy

ép

thủy
Pectin và

ứng

dụng

trong

công

nghệ

thực

phẩm
Th.s TRUONG THI MY LINH 285

•

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
(điều

chỉnh

bằng

dung dòch

sodium carbonate) ở

nhiệt

độ

40-50
0
C.
•

Khi

đã

loại

bỏ

hết

tinh

bột

(kiểm

tra

bằng

iod)đưa

pH dung dòch

trở

lại

bằng

3 với

citric acid và

đưa

nhiệt

lên

80
0
C để

làm

mất

hoạt

tính

enzyme.
•

Dung dòch

có

thể

được

làm

mất

màu

nhờ

anhydric

sufurơ, sau

đó

cho

lọc

ép, thu

dung dòch

pectin trong

suốt. Cô

đặc

dung dòch, kết

tủa

pectin bằng

ethanol
(hay isopropanol) hoặc

bằng

aluminium

sulfate.
Pectin và

ứng

dụng

trong

công

nghệ

thực

phẩm
Th.s TRUONG THI MY LINH 286
•

Đặc

tính

quan

trọng

của

pectin là

khả

năng

tạo

cấu

trúc

gel
khi

có

mặt

acid và

đường. Do tính

chất

này, pectin được

sử

dụng

nhiều

trong

công

nghệ

sản

xuất

mứt

kẹo. Để

tạo

cấu

trúc

gel, người

ta

bổ

sung 65-70% sucrose và

tạo

môi

trường

có

pH khoảng

3,1-3,5 nhờ

các

acid hữu

cơ.
•

Phân

tử

lượng

của

các

loại

pectin có

nguồn

gốc

từ

các

loại

quả

khác

nhau

thay

đổi

trong

khoảng

giá

trò

rộng. Ví

dụ,
pectin có

nguồn

gốc

từ

quả

táo

có

khối

lượng

phân

tử

25000-35000, pectin lấy

từ

quả

cam có

khối

lượng

phân

tử

đạt

đến

50000. Các

loại

pectin khác

nhau

có

số

lượng

nhóm

thế

–CH3 khác

nhau. Điều

này

quyết

đònh

khả

năng

tạo

gel
của

pectin.
Pectin và

ứng

dụng

trong

công

nghệ

thực

phẩm
Th.s TRUONG THI MY LINH 287
•

Cấu

trúc

phân

tử

pectin:
COOCH
3
COOCH
3
COOH COOH
COOH COOHCOOCH
3
COOCH
3
Người

ta

gọi

tên

các

hợp

chất

pectin như

sau: các

chuỗi

polygalacturonic

bò

methyl hóa

100% gọi

là

pectin.
Nếu

chuỗi

này

bò

methyl hóa

thấp

hơn

100% thì

gọi

là

pectinic

acid.
Còn

trường

hợp

chuỗi

polygalacturonic

hoàn

toàn

không

bò

methyl hóa

thì

được

gọi

là

pectic

acid
Pectin và

ứng

dụng

trong

công

nghệ

thực

phẩm
Th.s TRUONG THI MY LINH 288
•

Một

số

tính

chất

của

pectin
•

Tính

tan và

độ

nhớt
•

Pectin tan tốt

trong

nước

lạnh

tạo

thành

dung dòch

tương

đối

nhớt. Cũng

như

các

chất

gôm

khác, việc

hòa

tan pectin vào

nước

cần

được

tiến

hành

cẩn

thận

bởi

khối

bột

dễ

dàng

đóng

vón

tạo

thành

một

lớp

gel ngăn

cản

quá

trình

hòa

tan.
•

Thông

thường

trong

sản

xuất

người

ta

thường

dùng

máy

khuấy

có

tốc

độ

cao

để

hòa

tan pectin hoặc

hòa

tan pectin cùng

với

một

chất

khác

dễ

tan
trong

nước

như

đường.
•

Pectin tan rất

chậm

trong

dung dòch

đường

cô

đặc, thường

xúc

tiến

quá

trình

hòa

tan pectin bằng

cách

hòa

tan nó

vào

dung dòch

xirô

(có

chứa

hàm

lượng

fructose cao

rất

hữu

ích

vì

có

độ

nhớt

thấp) rồi

lại

hòa

tan
vào

trong

nước

tạo

thành

dung dòch

có

hàm

lượng

chất

rắn

thấp

hơn

20%, khi

đó

pectin sẽ

tan tốt

khi

đun

nóng

và

khuấy

nhẹ.
Công

dụng

chính

của

gelatin sẽ

được

phân

loại

dựa

theo

lónh

vực

ứng

dụng
Pectin và

ứng

dụng

trong

công

nghệ

thực

phẩm
Th.s TRUONG THI MY LINH 289
•

Mặc

dù

pectin là

một

chất

tạo

độ

nhớt

trong

dung dòch, nó

không

phải

là

chất

tạo

độ

nhớt

cao

nhất

trong

số

các

chất

gôm

và

thường

ít

được

chọn

khi

người

ta

đòi

hỏi

tạo

dung
dòch

có

độ

nhớt

tăng

cao. Tuy

nhiên, nếu

chỉ

yêu

cầu

một

sự

tăng

nhẹ

của

độ

nhớt

chẳng

hạn

tạo

nên

cảm

giác

của

chất

đường

trong

các

thức

uống

chứa

ít

năng

lượng, thì

pectin là

một

lựa

chọn

tốt.
Công

dụng

chính

của

gelatin sẽ

được

phân

loại

dựa

theo

lónh

vực

ứng

dụng

Pectin và

ứng

dụng

trong

công

nghệ

thực

phẩm
Th.s TRUONG THI MY LINH 290
•

Tính

chất

tạo

gel của

pectin và

ý

nghóa

trong

kỹ

thuật

chế

biến

thực

phẩm
•

Hai

yếu

tố

quyết

đònh

khả

năng

tạo

gel của

pectin: chiều

dài

chuỗi

pectin và

mức

độ

methyl hóa

của

nó. Chiều

dài

chuỗi

quyết

đònh

tính

chất

cứng

rắn

của

gel. Phân

tử

pectin với

chiều

dài

quá

thấp

sẽ

không

thể

tạo

cấu

trúc

gel mặc

dù

sử

dụng

liều

lượng

cao
•

Các

hợp

chất

pectin đều

có

tính

háo

nước. Do vậy, chúng

có

bò

hydrate
hóa

với

mức

độ

cao

nhờ

sự

gắn

kết

các

phân

tử

nước

vào

các

nhóm

hydroxyl của

chuỗi

polygalacturonic. Ngoài

ra, các

phân

tử

pectin
thường

tích

điện

âm

nên

chúng

đẩy

nhau

làm

mạch

bò

giãn, độ

nhớt

dung dòch

vì

thế

tăng

lên. Cấu

trúc

gel sẽ

hình

thành

khi

ta

làm

giảm

độ

tích

điện

và

độ

hydrate hóa

của

các

chuỗi. Khi

ấy, các

sợi

pectin xích

lại

gần

nhau

và

hình

thành

mạng

lưới

ba

chiều

rắn

chứa

đầy

pha

lỏng

bên

trong
.
Công

dụng

chính

của

gelatin sẽ

được

phân

loại

dựa

theo

lónh

vực

ứng

dụng
Pectin và

ứng

dụng

trong

công

nghệ

thực

phẩm

Th.s TRUONG THI MY LINH 291
•

Sự

thoái

biến:
•

Các

phân

tử

pectin rất

dễ

dàng

bò

thoái

hóa,bền

trong

môi

trường

acid,
nhưng

cấu

trúc

của

nó

có

xu

hướng

gãy

vỡ

trong

điều

kiện

acid yếu

(pH> 5) đặc

biệt

trong

điều

kiện

đun

nóng. Do phản

ứng

có

thể

xảy

ra

bất

cứ

nơi

nào

có

nhóm

acid bò

ester hóa

trong

chuỗi

phân

tử, mức

độ

thoái

hóa

thấp

có

thể

làm

giảm

đáng

kể

độ

nhớt

của

chế

phẩm, giảm

khả

năng

tạo

gel và

một

số

tính

chất

khác.
•

Tương

tác

với

các

polymer khác
•

Pectin là

hydrocolloid tích

điện

âm, vì

thế

nó

tương

tác

với

các

hydrocolloid tích

điện

trái

dấu

trong

dung dòch. Sự

tương

tác

với

các

protein ở

khoảng

pH thấp

hơn

giá

trò

điểm

đẳng

điện

đã

được

nghiên

cứu

(Glahn, 1982) và

là

cơ

sở

giải

thích

tính

chất

ổn

đònh

của

các

hệ

acid-sữa

và

đậu

nành-sữa

có

sự

hiện

diện

của

pectin.
•

.
Công

dụng

chính

của

gelatin sẽ

được

phân

loại

dựa

theo

lónh

vực

ứng

dụng
Pectin và

ứng

dụng

trong

công

nghệ

thực

phẩm
Th.s TRUONG THI MY LINH 292
•

Sự

chế

tạo

gel pectin –

đường

–

acid
•

Người

ta

dùng

pectin có

chỉ

số

methoxy

cao((tức

là

tỷ

lệ

nhóm

–COO-

thấp) để

sản

xuất

loại

gel này. Pectin được

lấy

từ

nguồn

quả

dùng

làm

mứt, nước

đông

quả

và

mứt

quả

nghiền. Ngoài

yếu

tố

chiều

dài

của

phân

tử

pectin trong

nguyên

liệu, người

ta

còn

xét

đến

nhiều

yếu

tố

ảnh

hưởng

khác

đến

gel tạo

thành. Đối

với

loại

gel nghèo

pectin, gel
chỉ

tạo

thành

ở

điều

kiện

pH acid cao, và

lượng

đường

sau

cùng

phải

khá

lớn. Đối

với

loại

quả

có

hàm

lượng

pectin
cao

thì

giới

hạn

pH cũng

như

hàm

lượng

đường

có

thể

biến

đổi

trong

một

khoảng

rộng

mà

vẫn

cho

phép

tạo

được

gel.
Công

dụng

chính

của

gelatin sẽ

được

phân

loại

dựa

theo

lónh

vực

ứng

dụng
Pectin và

ứng

dụng

trong

công

nghệ

thực

phẩm
Th.s TRUONG THI MY LINH 293
•

Tồn

trữ

pectin –

tránh

sự

thoái

hóa

pectin:
•

Pectin mất

đi

khoảng

5% chất

lượng

hàng

năm

nếu

được

tồn

trữ

trong

điều

kiện

khô

ráo, thoáng

gió. Tức

là

nhiệt

độ

môi

trường

tồn

trữ

không

vượt

quá

25
0
C. Lượng

tổn

thất

pectin
tăng

lên

nếu

gia

tăng

nhiệt

độ

hoặc

tăng

độ

ẩm

môi

trường

(Padival

và

cộng

sự, 1981).
•

Mặc

dù

người

ta

không

quy

đònh

phải

tồn

trữ

pectin trong

điều

kiện

nhiệt

độ

thấp

nhưng

thực

tế

các

mẫu

pectin dùng

để

nghiên

cứu

thí

nghiệm

vẫn

được

tồn

trữ

trong

buồng

đông

lạnh

(nhiệt

độ

khoảng

-180C) để

sử

dụng

trong

thời

gian

thí

nghiệm

kéo

dài

hàng

năm.
Công

dụng

chính

của

gelatin sẽ

được

phân

loại

dựa

theo

lónh

vực

ứng

dụng
Pectin và

ứng

dụng

trong

công

nghệ

thực

phẩm
Th.s TRUONG THI MY LINH 294
•

Tùy

thuộc

vào

các

điều

kiện

cụ

thể, người

ta

có

thể

bảo

quản

được

dung dòch

pectin trong

vòng

1 ngày

ở

nhiệt

độ

không

vượt

quá

60
0
C với

một

số

điều

kiện

vệ

sinh

nhằm

hạn

chế

sự

xâm

nhiễm

của

mốc

và

vi khuẩn.
•

Nhiệt

độ

càng

tăng

thì

tính

bền

của

dung dòch

pectin càng

giảm. Việc

điều

chỉnh

pH bằng

dung dòch

kiềm

có

thể

dẫn

đến

sự

phá

hủy

cấu

trúc

gel. Nguy

cơ

đáng

kể

xảy

ra

đối

với

pectin có

chỉ

số

methoxy

cao

(HM pectin) và

khi

nhiệt

độ

quá

cao

hay điều

kiện

khuấy

trộn

không

đầy

đủ

và/hoặc

sử

dụng

các

hydroxide.
Công

dụng

chính

của

gelatin sẽ

được

phân

loại

dựa

theo

lónh

vực

ứng

dụng
Pectin và

ứng

dụng

trong

công

nghệ

thực

phẩm
Th.s TRUONG THI MY LINH 295
Ứng

dụng

của

pectin trong

thực

phẩm
Sản

phẩm
Loại

pectin
được

dùng

và

liều

lượng
Chất

rắn

hòa

tan
(%)
pH Ghi

chú
Loại

mứt

truyền

thống
0.3% HM
pectin
>60,
thường

là

65
3.0-3.1 Không

cần

sử

dụng

Ca2+. Tuy

nhiên, gel sẽ

đònh

hình

ở

pH cao

hoặc

hàm

lượng

chất

rắn

thấp

hơn

so với

yêu

cầu
Mứt

cósử

dụng

đường

khử
0.6% LM
pectin đã

bò

amid hóa
35-55 3.1-3.4
Phải

có

mặt

Ca2+. Tuy

vậy,
hàm

lượng

ion này

có

sẵn

trong

trái

cây

thường

đã

đủ

yêu

cầu
Mứt

cótính

chòu

nhiệt

dùng

trong

cácloại

bánh

nướng
0.6-1.0% LM
pectin chứa

Ca hoạt

động
65 3.5-3.6 Phải

có

tính

chất

chảy

được

qua
bơm

để

gel kết

dính

trong

sản

phẩm

bánh

nướng

nhưng

không

tan chảy. Kết

hợp

nhiều

thành

phần

sẽ

cho

kết

quả

điểm

tan
chảy

cao

hơn
Th.s TRUONG THI MY LINH 296
•

Ứng

dụng

pectin vào

một

số

sản

phẩm

lên

men hoặc

được

acid hóa:
•

HM pectin được

sử

dụng

phần

nhiều

vào

việc

ổn

đònh

các

thức

uống

chứa

sữa

có

pH khoảng

4.0. Chẳng

hạn: loại

sản

phẩm

yoghurt uống

(drinkable yoghurt) với

men sống

(live
culture) và

chứa

hàm

lượng

sữa

rắn

đến

8.5% trên

nền

chất

không

béo

(nghóa

là

tương

ứng

với

hàm

lượng

tự

nhiên

trong

sữa

bò, viết

tắt

là

8.5% MSNF-milk solids non fat). Ví

dụ

khác

là

các

loại

thức

uống

nhẹ

(soft drinks) đã

qua thanh

trùng, chứa

2-3% MSNF, phổ

biến

ở

Nhật

Bản và

một

số

quốc

gia

Châu

Á-Thái

Bình

Dương
.
Ứng

dụng

của

pectin trong

thực

phẩm