Từ vi sinh vật: Dextran và Gellan gum
CHƯƠNG I. PECTIN
Pectin thuộc nhóm các chất làm đông tụ. Pectin được xem là một trong những
chất phụ gia thực phẩm an toàn và được chấp nhận nhiều nhất, và điều này
được chứng minh bởi hàm lượng ADI cho phép là “không xác định” được ban
hành bởi các tổ chức JECFA (Joint Food Expert Committee), SCF (Scientific
Committee for Food) ở liên minh châu Âu và GRAS (Generally Regarded).
• Mã hiệu quốc tế của pectin là E440.
• Pectin tinh chế có dạng chất bột trắng, màu xám nhạt.
• Là một chất keo hút nước và rất dễ tan trong nước, không tan trong
ethanol.
• Khả năng tạo gel và tạo đông, khi có mặt của acid và đường.
• Pectin tự do, nó mất khả năng tạo đông khi có đường.
1. Nguồn gốc pectin
Pectin là một polymer của polygalacturonic và các ester methyl của chúng.
Trong thực vật, pectin tồn tại dưới hai dạng: dạng protopectin không tan,
tồn tại chủ yếu ở thành tế bào dưới dạng kết hợp với polysaccharide araban,
dạng hòa tan của pectin tồn tại chủ yếu ở dịch tế bào
Pectin là chất phụ gia thực phẩm ngày nay thường được dùng để tạo
đông, tạo gel, chất ổn định.
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. Pectin như một loại keo gắn chặt các tế bào thực vật với nhau, vì
thế người ta thường gọi chúng là chất ciment là protopectin, protopectin chiếm
5
tỉ lệ khá cao. Tiền thân của pectin là protopectin không tan trong nước, giúp
quả có độ cứng.
Và có nhiều trong mô tría cây còn xanh, quá trình chín sẽ kèm theo sự
thủy phân protopectin thành pectin. Sau đó kết hợp với sự demetyl hóa dưới tác
dụng của enzym và sự depolymer hóa của pectin thành pectate và cuối cùng là
các loại đường hòa tan và acid.
Khi quả chín dần protopectin sẽ chuyển sang pectin hòa tan (pectin) và
araban, làm giảm sự liên kết giữa tế bào, quả trở nên mềm hơn. Quá trình này
cũng xãy ra dưới tác dụng của acid và nhiệt độ trong quá trình chần ở 60-85
0
C.
Trong thực vật các pectin thường liên kết với cellulose ở vách tế bào ở dạng
phức hợp chưa biết rõ (hình 1)
Ở thời tiền
sử chất
pectin đã là
thành phần trong phẩu phần ăn của con người. Nhưng chỉ mới nữa thế kỷ trước
ngành công nghệ thực phẩm mới nhận biết được vai trò quan trọng của phụ gia
pectin trong việc đa dạng các sản phẩm thực phẩm.
Trong công nghiệp pectin được thu nhận từ dịch chiết của các nguyên
liệu thực vật thường là táo hay các quả có múi như: cam, quýt, bưởi.
Phần lớn các quốc gia xem pectin là phụ gia quí và vô hại được sư dụng
với liều lượng phụ thộc vào từng quy trình công nghệ.
2. Nguồn nguyên liệu chứa pectin
Pectin chứa nhiều trong các loại quả của trái cây: Táo, mận, cam, chanh, cà rốt,
sơn trà, lê, cà chua…
6
Thành phần và hàm lượng của pectin trong các loại quả tính theo % như sau:
Tên rau quả Tinh bột Đường Pectin xenluloza
Saccaroza glucoza fructoz
a
Cộng
Khoai tây 17,7 0,6 0,2 0,1 0,9 0,7 1,0
Cải bắp 0 0,1 2,6 1,6 4,3 0,3 1,2
Cà rốt 0 3,7 2,9 - 6,6 0,4 1,0
Cà chua <0,1 0,2 1,5 1,0 2,8 0,1 0,9
Hành 0 6,3 1,3 1,2 8,8 0,3 0,8
Cam 0 3,6 1,3 1,5 6,3 0,9 0,5
Quýt 0 4,9 1,0 1,5 7,4 0,7 0,3
Chanh 0 0,9 0,6 0,6 2,1 1,1 0,5
Mận 0 5,4 3,4 0,8 9,6 1,1 0,6
Trong quá trình phát triển và già chín của rau quả, hàm lượng pectin luôn biến
đổi. Thường cao nhất khi chín tới sau đó giảm dần do bị demetoxin hóa và
depolymer hóa. Khi bị thối rửa thì hàm lượng pectin bị phân hủy.
Với chủng loại khác nhau thì hàm lượng pectin cũng khác nhau:
Bưởi: Nước ta có nhiều giống bưởi: bưởi trắng, bưởi đào, bưởi chua, bưởi
ngọt, bưởi dôn dốt chua, bưởi ngon nổi tiếng ở miền bắc là bưởi Đoan Hùng
(Phú Thọ). Ở miền nam là bưởi Năm Roi. Bưởi còn gọi là bòng. Tên khoa học
Citrus Grandis Osbeck. Họ cam (Ruta Ceae). Bưởi được nhiều người ưa thích
xong ta chỉ ăn múi và vứt bỏ hạt, cùi, vỏ. Tuy nhiên chúng lại có những chất
rất có lợi cho sức khoẻ trong đó pectin là chủ yếu.
7
Bí đỏ: Người miền trung gọi quả bí lý bầu rợ, thuộc họ bầu. Bí đỏ có thể chế
biến thành nhiều món ăn ngon, bổ dưỡng. Các nhà khoa học nghiên cứu và chỉ
ra rằng bí đỏ có lượng lớn pectin.
Với táo : Ngạn ngữ phương tây có câu :"mỗi ngày vài quả táo, thì
không cần bác sĩ" bất cứ ai, tuy chưa biết giá trị dinh dưỡng của quả táo ra
sao, nhưng khi nhìn thấy những quả táo to tròn với màu sắc đỏ thắm hay vàng
tươi, đều cảm thấy thích. Đến khi nếm thử một miếng táo người ta càng thích
hơn bởi mùi vị chua ngọt và thơm của nó. Theo chuyên gia dinh dưỡng vỏ
ngoài cùng của quả táo chứa nhiều pectin. Pectin là chất có tác dụng tốt cho
sức khỏe.
3. Cấu tạo
Pectin là các polysaccharide, mạch thẳng, cấu tạo từ sự liên kết giữa các mạch
của phân tử acid D-galacturonic C
6
H
10
O
7
, liên kết với nhau bằng liên kết 1,4-
glucoside. Trong đó một số gốc acid có chứa nhóm thế methoxyl (-OCH
3
).
Chiều dài của chuỗi acid polygalacturonic có thể biến đổi từ vài đơn vị tới
hàng trăm đơn vị galacturonic.
Hình 1: cấu tạo đơn vị phân tử pectin
Phân tử lượng của các loại pectin tách ra 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 10.000 – 100.000. 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 25.000 – 35.000, trong
khi pectin lấy từ cam lại có phân tử lượng đạt tới 50.000.
8
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.
3.1. Trong thực vật, pectin tồn tại dưới hai dạng:
- Dạng protopectin không tan: tồn tại chủ yếu ở thành tế bào dưới dạng kết hợp với
polysacácharide araban.
- Dạng hoà tan của pectin: tồn tại chủ yếu ở dịch tế bào.
Dưới tác dụng của acid, của enzym protopectinaza hoặc khi đun sôi, protopectin
chuyển sang dạng pectin hoà tan.
3.2. Cấu tạo 1 đơn vị của chuỗi pectin:
Polysacácharide dị thể, mạch thẳng, là dẫn xuất methyl của acid pectic.Acid pectic là
1 polymer của acid D-galcturonic, liên kết với nhau bằng liên kết 1,4-glucoside. Một
chuỗi gồm khoảng 10000 phân tử galactoronic tạo thành một phân tử pectin.
Phân tử lượng của các loại pectin tách từ các nguồn khác nhau thay đổi trong giới
hạn rộng. Ví dụ từ nguồn táo, mận đã thu được pectin có phân tử lượng từ 25.000 –
35.000, trong khi đó pectin lấy từ cam có phân tử lượng đạt tới 50.000.
9
10
4. 4. Phân loại
4.1. 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%).
Chất này 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 %.
Hình 2: Phân tử 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.
Pectin methoxy thấp cóthể tạo đông trong môi trường không có đường. Chúng
thường được dùng làm màng bao bọccác sản phẩm.
Hình 3: Phân tử LMP
4.2. Theo khả năng hòa tan trong nước:
11
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 trong nước (protopectin): là dạng kết hợp của pectin với
araban (polysaccharide ở thành tế bào).
5. Tính chất
5.1 Tính chất vật lý
• Dạng bột màu trắng hoặc hơi vàng, hơi xám, hơi nâu,không mùi vị, độ ẩm <=
14%, hàm lượng tro <=32-25%.
• Mặt khác có thể bảo quản ở dạng dung dịch có đọ khô 10% chứa 4-5% pectin,
nhưng chỉ bảo quản được trong thời gian ngắn.
• Các pectin là chất keo háo nước, có khả năng hydrat hóa cao nhờ sự gắn các
phân tử nước vào nhóm hydroxyl của chuỗi polymethyl galacturonic.
• Làm Keo pectin có độ nhớt và độ bền rất lớn nên gây khó khăn trong quá trình
làm trong khi cô đặc nước quả.
• Từ dung dịch với nước, pectin có thể bị kết tủa với rượu, aceton, ete hoặc
benzen. Khi đun nóng trong nước pectin bị phá hủy.
5.2 . Tính chất hóa học
• Khi có mặt của acid và đường nó có khả năng tạo gel. Vì vậy pectin được ứng
dụng phổ biến trong kỹ nghệ sản xuất mứt kẹo. Pectin lấy từ các nguồn khác
nhau thì có khả năng tạo gel khác nhau.
• Đối với pectin tan thì dưới tác dụng của pectinase sẽ biến thành acid pectinic
(thường dưới dạng muối Ca và Mg) và các chất đơn giản khác như rượu
methylic, acid acetic, arabinose, galactose.
• Các dạng pectin tồn trong trái cây cùng tồn tại một lúc.
• Trong quá trình chín, dưới tác dụng của enzyme pectinase hoặc với sự tham gia
của acid hữu cơ, protopectin bị thủy phân thành pectin hòa tan, cường lực liên
kết giữa các tế bào giảm
• Pectin hòa tan khi bị tác dụng của kiềm loãng hoặc enzyme pectinase sẽ giải
phóng nhóm thế methoxyl dưới dạng methylic và polysaccharide (acid pectic).
Acid pectic có thể tạo nên dạng muối canxi pectat, chất này chuyển thành dạng
kết tủa dễ dàng, do đó dùng để định lượng pectin. Tuy nhiên acid pectic lại
không có khả năng tạo gel ngay cả khi có đường như pectin, vì vậy, để duy trì
12
khả năng tạo gel của pectin hòa tan cần chú ý tránh môi trường kiềm hoặc tác
dụng thủy phân của pectinase.
• Bị phá hủy khi đun nóng ở nhiệt độ cao trong thời gian dài làm giảm tính đông
của sản phẩm khi cô đặc.
• Trong quá trình chín, dưới tác dụng của enzyme pectinase hoặc với sự tham gia
của acid hữu cơ, protopectin bị thủy phân thành pectin hòa tan cường lực liên
kết giữa các tế bào giảm.
• Tính chất quan trọng của pectin là có thể tạo đông ở nồng độ thấp(1-1,5%) khi
có mặt đường 60-70% và acid 1%.Khả năng tạo đông phụ thuộc vào nguồn
pectin, mức độ metoxin hóa và phân tử lượng của pectin.
• Để duy trì khả năng tạo gel cần tránh môi trường kiềm và tác dụng của enzim
pectaza.
6. Cơ chế tạo gel
Tùy thuộc mức độ methoxyl hóa của phân tử mà các loại pectin khác nhau có
cơ chế tạo gel khác nhau:
Chiều dài của phân tử quyết định độ cứng của gel :
− Nếu phân tử pectin quá ngắn thì nó sẽ không tạo được gel dù sử dụng với liều
lượng cao
− Nếu phân tử pectin quá dài thì gel tạo thành rất cứng
Mức độ methoxyl hóa quy định cơ chế tạo gel:
6.1. HMP: Tạo gel bằng liên kết hydro:
Điều kiện tạo gel: nồng độ đường sucrose > 50%; pH = 3,1-3,5; nồng độ pectin
0,5-1%
13
Hình 4: Cơ chế tạo gel bằng liên kết hydro
Đường có khả năng hút ẩm, vì vậy nó làm giảm mức độ hydrat hóa của phân tử
pectin trong dung dịch.
Ion H
+
được thêm vào hoặc đôi khi chính nhờ độ acid của quả chế biến trung
hòa 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 các trường hợp này liên kết 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 do tính di động của các phân tử trong
khối gel. Loại gel này khác biệt với gel thạch hoặc gelatin.
-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 là sucrose.
Do đó cần duy trì pH acid để khi đun nấu sẽ gây ra quá trình nghịch đảo đường
sucrose, ngăn cản sự kết tinh của đường sucrose. Ngoài ra đường nghich đảo có
khả năng hút ẩm hơn cả sucrose nên duy trì cho sản phẩm kết cấu mềm láng.
Tuy nhiên cũng không nên dùng quá nhiều acid vì pH quá thấp sẽ gây nghịch
14
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét