ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO, TÍNH CHẤT ỨNG DỤNG CỦA PECTIN

Đề tài :
ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO, TÍNH
CHẤT & ỨNG DỤNG CỦA PECTIN
Thực hiện : Nguyễn Thùy Linh – 20152214
Phạm T hùy Linh – 20152228
Phạm Thị Ng ọc Linh – 20152227
Nguyễn Văn Công – 20150446


I . GIỚI THIỆU
CHUNG


 Khái niệm:
⁃

Pectin là polymer mạch thẳng của

polygalactoronic và các este metyl của chúng
Trọng lượng phân tử từ 20.000 - 200.000 đvC.

⁃

Bao gồm :



Protopectin : Là pectin ở trạng thái tự

nhiên, mức độ metyl hóa cao, khơng hịa
tan



Acid pecticnic : Mức độ metyl hóa

trung bình, tan, muối là pectinate




Pectin : Mức độ metyl hóa trung bình, tam, bản chất là keo, có khả năng tạo gel, tạo nhũ, tạo đặc và ổn định
Axit pectic : Là axit polygalacturonic hoàn toàn khơng chứa nhóm methoxyl, tan, muối là pectate

Phân tử Pectin


 Nguồn gốc:
⁃

Có nhiều trong màng tế bào của các lồi

thực vật bậc cao.

⁃

Trong màng tế bào , có mặt ở phiến giữa

và ở vách tế bào sơ cấp, liên kết với xenlulozo ở
dạng phức hợp.

Pectin trong cấu tạo của thành tế bào thực vật.

⁃

Trong q trình già chín của rau quả, hàm

lượng pectin cao nhất là khi chín tới sau
đó giảm dần do bị demetoxin hóa và depolymer hóa.
Khi bị thối rữa thì hàm lượng pectin bị phân hủy.


Hàm lượng của pectin (%) trong các loại quả


 Vai trị:

⁃
⁃

⁃

Đóng vai trị vận chuyển nước và lưu chất, duy trì hình dáng và sự vững chắc cho trái cây đang trưởng thành
Trong q trình chín của quả :

Thuộc nhóm các chất phụ gia tạo gel, tạo sệt. Là một trong những phụ gia thực phẩm an toàn và được chấp nhận nhiều nhất.
Demethyl hóa

Protopectin

Pectate

Pectin
Thủy phân

Depolymer hóa

Axit & Đường
hòa tan


-

Có trong chế độ ăn uống của con người, nhưng khơng đóng góp đáng kể đến
dinh dưỡng.

-

Trong q trình tiêu hóa, pectin liên kết với cholesterol trong đường và làm
chậm sự hấp thu glucose.

-

Tiêu thụ pectin làm giảm nồng độ cholesterol trong máu. Trong ruột già và ruột
kết, vi sinh vật phân hủy pectin, giải phóng các axit béo chuỗi ngắn có ảnh
hưởng tích cực về sức khỏe (có hiệu lực prebiotic).


II. ĐẶC ĐIỂM
CẤU TẠO

 Cấu trúc :
⁃

Pectin khơng có cấu trúc xác định.

⁃

Phần tử đơn vị chính: Các acid D-galacturonic C6 H10O7 liên kết với nhau bằng liên kết α(1,4), phân nhánh với rhamnoza bằng liên kết α(1,2).

⁃

Các nhóm cacboxyl (-COOH) tồn tại tự do hoặc ở dạng liên kết ester, ở dạng muối hoặc bị amin hóa thành các nhóm amid (-CO=NH 2).

Acid D- galacturonic


 Các chỉ số đặc trưng
⁃

Chỉ số methoxyl (MI):





Là phần trăm khối lượng nhóm methoxyl (-OCH3) trên tổng khối lượng phân tử.
Biểu hiện tỉ lệ methyl hóa.
MI max = 16,3%

MI của pectin thực vật = 10-12%

⁃

Chỉ số ester hóa (DE):



Là phần trăm về số lượng của các gốc acid galacturonic được ester hóa trên tổng số lượng gốc acid galacturonic trong phân
tử.



Thể hiện mức độ ester hóa của pectin.


 Phân loại :
⁃

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%).

Có thể làm tăng độ nhớt cho sản phẩm. Muốn tạo đông cần phải có điều kiện pH =3,1 -3,4 và nồng độ đường trên 60%
HMP có nhiều trong : táo, mận, nho, vỏ cam,…

Cấu tạo HMP




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%).

•

Được sản xuất bằng cách giảm nhóm methoxyl trong phân tử pectin. Có thể tạo đơng trong mơi trường khơng có đường. Thường được
dung làm màng bao bọc sản phẩm.

•

LMP có nhiều trong: dâu, đào, dứa, …

Cấu tạo LMP


⁃

Theo khả năng hòa tan trong nước:



Pectin hòa tan (methoxyl polygalacturonic): Là polysaccharide cấu tạo bởi các gốc acid
galacturonic trong đó một số gốc acid có chứa nhóm thế methoxyl.



Pectin khơng hịa tan (protopectin): Là dạng kết hợp của pectin với araban (polysaccharide
ở thành tế bào).

-

Một số cách phân loại khác:





Theo tốc độ tạo gel
Theo độ nhớt
Theo lĩnh vực ứng dụng


I I I . TÍNH CHẤT
CỦA PECTIN


1. Những tính chất chung:
. Tính tan:

⁃ Pectin tan trong nước, có khả năng
hydrat hóa cao
⁃ Khi tiếp xúc với nước sẽ hấp thu

nước và trương nở, sau đó các phân tử
pectin tách rời khỏi hạt pectin từ ngoài
vào trong cho đến khi biến mất.

⁃
⁃

Từ dd với nước, pectin có thể kết tủa với rượu, axeton, ete hoặc
benzen.
Khi đun nóng trong nước, pectin bị phá hủy, làm giảm tính đơng
của sp cô đặc.


 Độ nhớt:

⁃
⁃
⁃

Có độ nhớt và độ bền lớn => Gây khó khăn trong q trình cơ đặc nước quả.
Ca2+ và các ion đa hoá trị khác làm tăng độ nhớt của dung dịch pectin => Độ nhớt của dung dịch pectin phụ thuộc vào độ cứng của nước.
Độ nhớt của dung dịch pectin cũng bị ảnh hường bởi pH,

Khả năng tạo nhũ và ổn định nhũ tương:
⁃

⁃

Pectin ngăn cản sự tạo giọt, làm giảm sức căng bề mặt của các pha trong hệ,duy trì được sự ổn định cấu trúc của hệ 
Ứng dụng làm chất ổn định nhũ tương trong thực phẩm như sốt mayonnaise, nước sốt cho rau trộn…


 Tác động của enzyme lên pectin:

⁃
⁃

Pectinesterase (P.E.) : Cắt nhóm ester methylic để tạo thành acid pectic.
Enzym cắt nhỏ phân tử (enzym depolymer hóa) :



 Polymethyl galacturonase (P.M.G.) : Cắt phân tử thành từng đơn vị galacturonic. Người ta còn chia ra endopolygalacturonase là enzym
cắt một cách ngẫu nhiên vào các dây nối glycosid và exopolygalacturonase là enzym cắt bắt đầu từ  đầu mạch.



Pectin Lyase (P.L.) : Cắt dây nối α(1,4) và đồng thời tạo thành các sản phẩm chưa no.

Sự tác động của enzyme lên pectin


2. Khả năng tạo gel

 Khái niệm:
⁃

Gel được tạo ra khi các đại phân tử (protein, polysacarit) bị biến tính tập hợp lại thành
1 mạng lưới khơng gian có trật tự.

-

Các pectin và acid pectinic có các nhóm hydroxyl (-OH) nên có khả năng hydrate hóa
cao.

-

Các phân tử pectin tích điện (-)
Lực đẩy tĩnh điện ngăn cản sự tạo thành liên kết,
làm giãn mạch và tăng độ nhớt của dung dịch.

Khi giảm độ tích điện và độ hydrate hóa, các phân tử pectin xích lại và tương
tác với nhau, tạo nên mạng lưới 3 chiều rắn chứa pha lỏng bên trong.



⁃

Các yếu tố ảnh hưởng tới khả năng tạo gel của pectin
Chiều dài phân tử pectin quyết định độ cứng của gel:



⁃

Nếu phân tử pectin quá ngắn

Nếu phân tử pectin quá dài

không tạo được gel
khả năng tạo gel cao nhưng gel tạo thành rất cứng

Mức độ methoxyl hóa quyết định cơ chế tạo gel:





Khả năng tạo gel phụ thuộc mức độ este hóa các gốc của mạch galacturonic tại các nhóm methoxyl (-OCH 3)
Mức độ methoxyl hóa càng cao thì khả năng tạo gel càng cao và ngược lại
Pectin có khả năng tạo gel theo 1 trong 2 cơ chế:

•
•

HMP tạo gel theo cơ chế đường-acid (tạo gel bằng liên kết hydro)
LMP tạo gel theo cơ chế liên kết với ion Ca2+


- Nhiệt độ, thời gian tạo gel



⁃

Khi nhiệt độ dung dịch pectin giảm, chuyển động nhiệt của các phân tử pectin giảm, khuynh hướng tạo gel tăng.
Mỗi dung dịch của pectin có nhiệt độ tạo gel tới hạn riêng.

Độ ẩm :
Độ ẩm của khối keo tăng thì quá trình tạo keo tụ càng nhanh

⁃

thời gian tạo đông càng giảm.

pH




pH thấp => nhiệt độ tạo gel tăng, thời gian tạo gel giảm do các mạch pectin liên kết nhiều hơn
pH cao => Mơi trường kiềm : Pectin hịa tan

Methylic & Axit pectic


 Cơ chế tạo gel của HMP
⁃

Điều kiện tạo gel: [đường] > 60%; pH = 3 - 3,5;
[pectin] = 0,5 -1%

⁃

Cơ chế:



Sự tương tác của các nhóm kị nước
Các nhóm methylester kỵ nước tụ tập lại làm bề mặt tiếp xúc với nước là nhỏ
nhất, tạo sự kết tụ ban đầu của các mạch pectin.
=> Quyết định thời gian tạo gel của HMP



Sự hình thành các cầu nối hydro

Cơ chế tạo gel bằng liên kết với hydro

Các cầu nối hydro được hình thành giữa các nhóm cacboxyl tự do => ổn định liên kết trong quá trình kết tụ của các nhóm methylester và giữ
chúng lại với nhau

⁃

Gel tạo thành có tính mềm dẻo


⁃

Vai trị của đường:




Đường có khả năng hút ẩm

làm giảm mức độ hydrat hóa của phân tử pectin trong dd.

Hàm lượng pectin càng cao, chất lượng của nó càng tốt địi hỏi hàm lượng đường trong sự tao đơng càng nhiều nhưng nếu lấy lượng đường
khơng tương ứng với pectin.

•
•

Cao quá so với pectin => Độ bền đông tụ giảm và giảm tốc độ tạo đơng.
Q ít đường => Gel tạo ra sẽ quá cứng.

- Vai trò của acid:



Ion H+ của axit thay thế các ion kim loại trong nhóm cacboxyl của phân tử pectin => Tạo ra thêm nhiều nhóm cacboxyl tự do => Tăng tốc
độ tạo gel.



30-50% đường thêm vào pectin là saccharose => Duy trì mơi trường acid để gây ra quá trình nghịch đảo đường saccharose, ngăn cản sự kết
tinh của nó.



Hàm lượng đường tỉ lệ nghịch với hàm lượng acid.


 Cơ chế tạo gel của LMP
⁃

Điều kiện tạo gel: Khi có mặt Ca2+, ngay cả khi nồng độ <0.1%
Khơng cần đường và axit

⁃

Cơ chế:



Các chuỗi pectin khi tham gia phản ứng với ion
Ca2+ sẽ kết hợp lại với nhau.



Hình dáng khúc khuỷu, giữa các mạch pectin sẽ
hình thành nhiều chỗ trống và bị các nhóm
carboxyl và hydroxyl chiếm chỗ

=> Pectin dễ dàng liên kết trung gian với ion Ca2+.

Cơ chế tạo gel bằng liên kết với Ca

2+


⁃

Khi chỉ số methoxyl của pectin thấp

⁃

Gel tạo thành có tính đàn hồi.

⁃

Vai trị của ion Ca



2+

–
2+
tỷ lệ các nhóm – COO cao sẽ tạo ra nhiều liên kết ion với các ion hóa trị hai đặc biệt là Ca .

và các ion dương khác:

Các phân tử pectin tác dụng tuơng hỗ lẫn nhau nhờ các nhóm cacboxyl tự do liên kết lại bởi các ion Ca

2+

, tạo thành các khung bền

vững.




Khi nồng độ Ca

2+

tăng

độ bền của gel tăng.

Sự ảnh hưởng của các ion dương khác:
Mỗi ion dương tạo ra xung quanh nó 1 lớp vỏ hydrat kích thước khác nhau, kích thước càng nhỏ, mạch pectin càng lại tiến lại sát
nhau, ít bị cản trở hơn => Gel tạo thành giòn và đàn hồi hơn.


I V. ỨNG DỤNG