Bưởi Đoan Hùng: được trồng nhiều ở huyện Đoan Hùng, tỉnh Vĩnh Phú. Quả hình tròn hơi dẹt hai đầu, trọng lượng trung bình 1 kg. Chín rộ vào tháng chín và tháng mười. Quả nhiều nước, tép mịn, ngọt dịu và thơm. Bưởi Nông nghiệp I (còn gọi là pumêlô): là giống bưởi nhập nội, được thuần hóa. Cây có tán đẹp. Quả to trung bình 2 kg, có quả to hơn 5 kg, tép màu hồng, mộng nước, ăn ngon và thơm dịu. Vì quả to nên người tiêu dùng chọn bài mâm ngũ quả ngày Tết. Bưởi đỏ Mê Linh: được trồng nhiều ở xã Văn Quán, huyện Mê Linh, ngoại thành Hà Nội. Quả thon dài, trọng lượng bình quân 1 kg. Khi chín vỏ quả, cùi và tép đều đỏ, ăn ngọt, ngon, bày đẹp. Bưởi Biên Hòa: Vùng bưởi nổi tiếng ở cù lao Phố và cù lao Tân Triều, bên sông Đồng Nai, có nhiều giống như: bưởi Thanh Trà, bưởi da láng, bưởi da có, bưởi đường, bưởi ổi, giống ngon là bưởi ổi. Quả tuy không to lắm nhưng khi chín ăn rất ngọt, có vị ổi, có thể để dành được lâu, càng để lâu quả càng ngọt. Bưởi Năm roi, một trong những giống bưởi được xem ngon hiện nay, có nhiều ở ven sông Hậu, tuy nhiên phải chọn trồng ở đất Bình Minh, Vĩnh Long mới “ngon đúng mức”. Bưởi Năm Roi Bình Minh khi chín có màu vàng xanh rất tươi và quả có hình quả lê, vỏ tróc và múi bưởi trong, vị ngọt nhiều, chua ít. Bưởi có nhiều vào mùa Trung thu và tết Nguyên đán. Năng suất đạt 15 – 20 tấn/ năm. Toàn huyện có trên 2000 ha đất trồng bưởi. 2.2. Pectin, cellulose và các chất đắng trong vỏ bưởi 2.2.1. Pectin Pectin là polysaccharide có nhiều trong quả, củ, hay thân cây. Các loại thuộc polysaccharide keo hoặc glucopolysaccharide là loại có mặt chủ yếu trong các sản phẩm thực phẩm. Các chất pectin có thể coi như hemicellulose vừa có chức phận chống đỡ, bảo vệ, vừa có giá trị dinh dưỡng nhất định. Trong thực vật, pectin tồn tại hai dạng: Dạng protopectin không tan: là những pectin nguyên thủy của thực vật không tan trong nước. Có mặt trong các thực phẩm thực vật, tồn tại chủ yếu ở thành tế bào và các lớp gian bào, đóng vai trò chất “cốt”, “ximăng”, ở 4 dạng liên kết với polysaccharide khác như araban, tinh bột, cellulose, galactan Chúng tạo thành các lớp ở trung gian giữa các tế bào. Protopectin có nhiều trong các quả xanh, do đó quả xanh thường cứng. Trong quá trình chín, protopectin bị phân giải, quả dần trở nên mềm. Lượng pectin ở rau quả đun chín cao hơn ở quả còn tươi vì một phần được tạo từ protopectin. Dạng pectin hoà tan: chủ yếu ở dịch tế bào, thuộc nhóm chất hoà tan, đồng hoá được trong cơ thể. 2.2.1.1.Cấu tạo hoá học Pectin thường gồm một phân tử polysaccharide và một acid pectic. Acid pectic là phần chủ yếu. Về cấu trúc hóa học, acid pectic có các chuỗi dài, gồm khoảng 100 đơn vị acid α- D - galacturonic, liên kết nhau theo dây nối α – 1- 4 dễ bị phân huỷ, còn gọi là acid polygalacturonic. Pectin hoà tan trong tự nhiên là ester methylic của acid pectic. Dạng tổng quát: C H C H n Acid polygalacturonic (Acid pectic) C CH 3 n Ester - methylic của acid pectic Hình 1:Cấu tạo hoá học của acid pectic và ester methylic của acid pectic Trong thực tế không phải bao giờ, tất cả các nhóm - COOH ở C 6 của đường galactose cũng bị methyl hoá (tạo ester methylic ), mà đôi khi một số nhóm - COOH bị decarboxyl hoá (khử CO 2 ), một số nhóm - COOH được thay thế H bằng kim loại, cũng có lúc giữ nguyên dạng - COOH… Tùy theo mức độ ester hóa mà người ta chia ra : loại pectin có nhiều nhóm methoxyl và loại pectin có ít nhóm methoxyl (có dưới 40% số nhóm carboxyl bị ester 5 hóa). Người ta cho rằng protopectin là hợp chất giữa pectin với nhau qua cầu nối calxi, phospho và ngoài ra còn có sự kết hợp với cellulose, araban, galactan hay tinh bột. Các cây khác nhau chứa pectin khác nhau về khối lượng phân tử, về sự phân bố các nhóm ester và mức độ ester hóa. 2.2.1.2. Tính chất và những vai trò Pectin ở dạng bột vô định hình màu xám trắng, tan trong nước, tan trong formamid, trong glyxerin nóng. Độ hòa tan tăng khi mức độ methyl ester hóa tăng, nếu phân tử càng lớn thì độ tan giảm. Pectin không tan trong ethanol, isopropanol, aceton nên có thể dùng các dung môi này để kết tủa. Pectin kết tủa bởi các muối đa hóa trị như CuSO 4 , Pb(CH 3 COO) 2 hoặc Pb(NO 3 ) 2 , FeCl 2 . Dưới tác dụng của acid, hay enzyme pectinase hay khi đun sôi, protopectin chuyển thành pectin hoà tan. Do đó, chất pectin giữ vai trò quan trọng trong quá trình chín của quả. Khi quả còn xanh và đang phát triển, protopectin phân tán ở thành tế bào với tỷ lệ khá cao làm quả cứng. Khi quả bắt đầu chín, protopectin chuyển dần sang dạng pectin hoà tan dưới tác dụng của acid hữu cơ và enzyme protopectinase trong quả, quả càng chín càng mềm, pectin hoà tan tăng cao, pectin không hoà tan sẽ giảm dần. Khi rau quả bị nấu chín, các thành phần pectin không hoà tan trong nước sẽ bị thuỷ phân thành pectin hoà tan. Kết quả là tạo độ mềm cho rau quả. Khi thuỷ phân với acid và có mặt của đường ở nồng độ cao, thành phần pectin không hoà tan trong nước có thể tạo thành gel hoặc các phần keo lơ lửng có độ nhớt cao. Một đặc tính quan trọng của pectin là khả năng tạo gel. Khi có mặt của đường và acid nó có thể tạo thành chất keo. Vì vậy, được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất mứt kẹo. Để tạo thành gel pectin, có thể thêm đường saccharose với tỷ lệ 65 – 70% (bão hoà đường) và tạo môi trường acid với pH = 3,1 – 3,5 nhờ acid hữu cơ như acid citric. Do đặc tính này, người ta chế biến một số loại sản phẩm từ rau quả với các loại rau quả có chứa đồng thời đường và acid với tỷ lệ cao, thành phần pectin sẽ tạo thành dạng keo làm đặc nước quả. Pectin từ nguồn gốc khác nhau sẽ khác nhau về khả năng tạo gel và 6 khác nhau về số nhóm methoxyl (-OCH 3 ). Pectin từ thực vật khác nhau sẽ có khối lượng phân tử khác nhau. VD: Trọng lượng phân tử (M) pectin của mận là 25.000 và của cam là 50.000. Do pectin là ester của acid pectic. Dưới ảnh hưởng của enzyme pectinase, pectin bị thủy phân tới các thành phần đơn giản hơn là đường và acid tetragalacturonic. Do tác dụng của enzyme này, nhóm methoxyl tách khỏi pectin nên pectin mất tính gel. Đặc tính này quan trọng trong sản xuất các loại nước quả hay furê quả, đặc biệt với các loại quả chứa cả pectin và enzyme pectinase, nếu paste cà chua và nước cà chua được chuẩn bị ở dạng tươi thì độ nhớt của sản phẩm sẽ bị giảm dần do hoạt động của enzyme pectinase trên gel pectin. Điều này có thể không xảy ra nếu xử lý nhiệt nhanh sản phẩm ở khoảng nhiệt độ 82 o C (180 o F) nhằm vô hoạt enzyme pectinase được giải phóng từ tế bào suy thoái trước khi chúng có cơ hội thủy phân các hợp chất pectin. Việc xử lý như vậy thông thường được thực hiện trong chế biến paste cà chua hoặc nước cà chua. Điều này được thực hiện với sản phẩm có độ nhớt cao [quá trình hot- break]. Ngược lại sản phẩm có độ nhớt thấp cần tạo điều kiện cho enzyme hoạt động và không cần xử lý nhiệt [quá trình cold -break]. Sau khi đạt được độ nhớt thấp, sản phẩm có thể được xử lý nhiệt, như đối với sản phẩm đồ hộp nhằm mục đích tồn trữ sản phẩm lâu hơn. Pectin hòa tan dưới tác dụng của kiềm loãng hay enzyme pectinase sẽ giải phóng nhóm methoxyl tạo rượu methylic và acid pectic tự do. Acid pectic phản ứng với Ca 2+ tạo pectat calxi. Acid pectic tự do không có khả năng tạo gel kể cả khi có đường. Vì vậy, để tạo gel tránh dùng môi trường kiềm hay enzyme pectinase. Thành phần pectin hòa tan trong nước cũng phản ứng với ion kim loại, đặc biệt là calxi, và tạo thành muối pectat calxi. Thông thường cần làm cứng chắc cấu trúc rau quả, đặc biệt khi sản phẩm bị mềm do quá trình chế biến, trong trường hợp này cần thiết tạo phản ứng giữa thành phần pectin hòa tan và ion calxi để tạo thành pectat calxi. Đây là dạng muối không hòa tan 7 trong nước và khi chúng được tạo thành trong các mô rau quả sẽ làm cho cấu trúc rau quả trở nên rắn chắc hơn. Tính chất của các pectin quyết định vai trò của chúng trong kỹ nghệ thực phẩm, khi có mặt của acid và đường chúng tạo thành với nước các khối đông keo. Người ta thấy lượng rượu methylic trong pectin càng cao thì đặc tính đông keo càng tốt. Nhiều nghiên cứu cho thấy pectin có vai trò trong dinh dưỡng người khỏe và người ốm. Pectin dùng làm thuốc cầm máu đường ruột, các chất pectin ức chế vi khuẩn gây thối trong ruột và điều hòa hệ vi khuẩn đường ruột, cải thiện các quá trình tiêu hóa. Pectin có công hiệu cao trong các trường hợp ngộ độc nghề nghiệp do chì. Ở những nơi sản xuất có nguy hiểm do chì, chế độ ăn điều trị, dự phòng giàu pectin có tác dụng tốt. Nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng việc sử dụng pectin vào chế độ ăn điều trị, dự phòng giàu pectin có thể áp dụng cho các nghề nghiệp tiếp xúc với các chất độc khác. Pectin còn thúc đẩy các quá trình liền sẹo và có tác dụng trong điều trị bỏng loét. Hiệu quả điều trị của các thực đơn thực vật trong điều trị các bệnh dạ dày, ruột là do các chất pectin có nhiều trong đó. Các tác dụng này của pectin chưa được giải thích đầy đủ một cách khoa học. Người ta cho rằng tác dụng trên có được là do các đặc tính keo của pectin vì khả năng hấp phụ cao của chúng. 2.2.2.Cellulose Cellulose thuộc loại polysaccharide cao phân tử không có tính chất đường, là thành phần chính của tế bào thực vật, nó tham gia chủ yếu trong cấu tạo màng, thành tế bào thực vật làm cho các mô thực vật có tính bền cơ học, tính đàn hồi và tạo thành bộ xương cho tất cả các loại cây. Cellulose được hình thành trong cây nhờ quá trình quang hợp. 2.2.2.1.Cấu tạo hóa học Cellulose có công thức chung giống tinh bột (C 6 H 10 O 5 ) n . Trong phân tử cellulose, D - glucose là đơn vị cơ bản cấu thành và chúng liên kết với 8 nhau bằng liên kết 1,4 - glucoside. Mỗi phân tử cellulose chứa 1.400 - 15.000 gốc D - glucose (M = 5.10 4 - 2,5.10 4 ). Trong phân tử cellulose có nhiều gốc - OH ở dạng tự do, nhưng cũng có vài nhóm - OH, hydro của nó dễ được thay thế bằng một số gốc hóa học như gốc methyl (-CH 3 ), acethyl (CH 3 CO-) hình thành nên dẫn xuất ete hay ester của cellulose hay gốc có nitơ tạo dẫn xuất nitơ. Cellulose trong tự nhiên dưới dạng sợi và không hoàn toàn nguyên chất. Nó thường liên kết chặt chẽ với các thành phần khác như chất béo, hemicellulose, pentozan, các chất nhựa, các muối vô cơ… 2.2.2.2.Tính chất và những vai trò Cellulose là chất rắn, màu trắng, không mùi vị, có tỉ khối 1,51 - 1,52, không nóng chảy, ở nhiệt độ cao và không có không khí nó hóa than, khi đun nóng trong chân không trong những điều kiện xác định nó bị phân trùng hợp thành glucozan. Cellulose không tan trong nước. Nước làm phồng lên từng phần cellulose. Nó hấp thu nước với lượng 7 - 8% khối lượng. Lượng nước hấp thu tăng lên 22 - 24% trong trường hợp không khí bão hòa hơi nước. Sự phồng lên làm tăng đường kính sợi cellulose nhưng chiều dài không đổi. Tính bền cơ học là đặc tính chủ yếu của các sợi cellulose. Tính bền cơ học của cellulose là do độ dài lớn của đại phân tử và hướng song song của chúng. Các đại phân tử liên kết với nhau bằng liên kết hydro giữa các nhóm - OH. Cellulose không tan trong các dung môi hữu cơ như ete, rượu. Trong điều kiện thường nó cũng khá bền đối với các dung dịch kiềm loãng, acid loãng, và các chất oxi hóa yếu. Cellulose tan được trong dung dịch Cu(OH) 2 + NH 4 đặc (nước Schweitzer) tạo thành dung dịch nhớt, tan trong H 2 SO 4 đặc (trên 72%), trong HCl đặc có mặt ZnCl 2 . Dung dịch cellulose trong nước Schweitzer bị kết tủa khi cho acid vào. Dung dịch cellulose trong acid đặc cũng bị kết tủa khi cho thêm nước. Kết tủa này gọi là amiloid, nó bị iod nhuốm màu xanh. Lợi dụng tính chất này phát hiện cellulose. 9 Con người không thể tiêu hóa được cellulose trong khẩu phần vì không có các enzyme cần thiết để phân hủy chúng. Tuy nhiên, một số loại vi khuẩn có khả năng phân hủy cellulose thành CO 2 và H 2 O. Các tác nhân oxi hóa như ozeic, peroxide, hydro, natri hipocloride,… Có thể oxi hóa cellulose tạo thành hỗn hợp phức tạp gọi là oxycellulose. Cellulose có thể tác dụng với kiềm đặc tạo thành sản phẩm tương tự các ancolat gọi là cellulose - kiềm. Cellulose - kiềm dễ bị thủy phân trở lại cellulose dưới dạng hydrat cellulose, dạng này giống cellulose về thành phần hóa học nhưng háo nước hơn và ít bền hơn. Cellulose - kiềm tác dụng với sulfurcarbon tạo thành xentogenat cellulose. Xentogenat tan trong kiềm thành một dung dịch rất nhớt gọi là visô. Cellulose có thể bị este hóa khi tác dụng với anhydride acetic (có mặt H 2 SO 4 làm xúc tác) tạo thành mono, di, triacetat cellulose và có thể nitrat hóa thành hỗn hợp mono, di, trinitrat cellulose.  Cellulose trong dinh dưỡng Trong dinh dưỡng, cellulose có ý nghĩa quan trọng thể hiên qua các chức năng sau: Phòng ngừa ung thư ruột kết: Cellulose giữ vai trò nhất định trong điều hòa hệ vi khuẩn có ích ở ruột và tạo điều kiện tốt nhất cho chức phận tổng hợp của chúng. Các thức ăn có chứa hàm lượng lipid cao sẽ làm cho vi khuẩn kỵ khí trong ruột sinh sôi nảy nở nhiều khiến cho các steroic trung tính hoặc có tính acid, đặc biệt là acid choleic (các chất chuyển hóa acid choleic trong phân tăng lên là chất gây ung thư), cholesterol cùng các chất chuyển hóa khác của chúng cũng bị thối biến, … Chất xơ trong thức ăn sẽ ức chế hoạt động của các vi khuẩn kỵ khí, thúc đẩy vi khuẩn hiếu khí sinh trưởng, làm cho lượng hình thành acid choleic trong đại tràng giảm xuống. Cellulose có tác dụng kích thích nhu động ruột, vì thế dùng để điều hòa bài tiết. Phòng ngừa xơ vữa động mạch: gần đây nhiều nghiên cứu cho thấy cellulose tạo điều kiện bài tiết cholesterol ra khỏi cơ thể và như vậy có vai trò nhất định trong phòng ngừa xơ vữa động mạch. 10 Phòng ngừa hình thành sỏi mật, giảm được hàm lượng mỡ trong máu: Phần lớn sỏi mật là do cholesterol trong dịch mật bão hòa quá mức gây nên. Khi acid mật và cholesterol mất cân bằng, thì sẽ chiết xuất ra chất kết tinh cholesterol nhỏ và hình thành sỏi mật. Chất xơ thức ăn sẽ làm giảm được nồng độ cholesterol trong mật và huyết thanh, từ đó làm độ bão hòa của cholesterol trong mật giảm xuống và tỷ lệ mắc bệnh sỏi mật theo đó cũng giảm. Ngăn ngừa sự thừa dinh dưỡng và béo phì. Gây ảnh hưởng đến mức đường huyết, giảm bớt tác dụng dựa vào insulin của bệnh nhân tiểu đường. (Thuỷ. 2003. Giáo trình dinh dưỡng người) 2.2.3.Các thành phần gây đắng trong vỏ bưởi (naringin và hisperdin) Nhiều nghiên cứu cho thấy naringin và hisperdin là hai chất chủ yếu gây ra vị đắng trong vỏ bưởi. Chúng là các glucoside tan trong nước. Khi thuỷ phân hay với tác dụng của men peroxidase chúng bị thủy phân thành đường glucose, đường ramnose và các aglucon. Các aglucon thuộc nhóm flavanon trong nhóm các hợp chất polyphenol thực vật và tan trong nước, aglucon của naringin là narigenin và của hisperdin là hisperidin (neohisperidin có vị rất đắng). Hình 2:Vỏ bưởi nguyên liệu trước xử lý và sau xử lý. 11 2.3.Đặc tính của đường saccharose 2.3.1.Cấu tạo hóa học. Saccharose, đường mía, đường củ cải, đường kính C 12 H 22 O 11 . Công thức cấu tạo sau: HC CH 2 OH H C OH O C HO C H HO C H H C OH O H C OH O H C H C CH 2 OH CH 2 OH Hoặc CH 2 H H H H H H CH 2 H CH 2 H H H gốc D_ glucose gốc D_ fructose Hình 3:Cấu tạo hóa học của đường saccharose. 2.3.2.Tính chất Saccharose rất phổ biến trong giới thực vật, đặc biệt chiếm tỉ lệ cao trong cây mía (14 – 20%), trong củ cải đường (16 – 20%). Saccharose dễ tan trong nước, khi kết tinh từ dung dịch nước sẽ cho những tinh thể lớn, dạng A có nhiệt độ nóng chảy 185 o C, khi kết tinh từ dung dịch methanol thu được dạng tinh thể B có nhiệt độ nóng chảy là 170 o C. Saccharose khó tan trong rượu ethylic. Trong dung dịch nước, saccharose làm quay cực sang phải, [α] 20 = +66 o 5 và không cho hiện tượng quay hỗ biến. Nồng độ saccharose trong dung dịch nước có thể xác định bằng phân cực kế hay đường kế. Saccharose không có tính khử, do cấu tạo của nó không có nhóm -OH hemiacetal tự do. Do đó nó không cho phản ứng tráng gương, không khử dung dịch Fehling, cũng không phản ứng với phenylhidrazin. 12 OH H OH H H Saccharose rất dễ thủy phân trong môi trường acid hay ngay cả với acid yếu nhất như H 2 O + CO 2 tạo thành D - glucose và D - fructose. Do D - fructose cho quay trái mạnh, còn saccharose và D - glucose cho gốc quay phải yếu, nên sau khi thủy phân dung dịch trở nên quay trái ([α] = - 20 o ). Hiện tượng đó gọi là sự nghịch đảo đường. Saccharose cũng có thể bị thủy phân dưới tác dụng của men như men saccharase. Saccharose có thể tạo thành các saccharide kim loại kiềm thổ với calxi. Saccharat calxi C 12 H 22 O 11 .CaO.2H 2 O tan trong nước. Nhờ đặc tính này người ta tinh chế saccharose bằng nước vôi (Ca(OH) 2 ). Sau khi lọc bỏ tạp chất, người ta cho luồng khí CO 2 lội qua dung dịch saccharose tan trong nước sẽ làm CaCO 3 kết tủa. Lọc, cô đặc và kết tủa thu được saccharose tinh khiết. C 12 H 22 O 11 .CaO.2H 2 O + CO 2 → C 12 H 22 O 11 + CaCO 3 ↓ + 2H 2 O 2.4.Bảo quản sản phẩm bằng cách thêm đường 2.4.1.Tổng quan Nếu một thực phẩm được bảo quản bằng một dung dịch đường đậm đặc, nó sẽ trở nên không thích hợp đối với sự phát triển của vi sinh vật, các bào tử không thể nảy chồi. Khả năng bảo quản của đường do áp suất thẩm thấu cao hơn là do nồng độ chất khô cao. Một dung dịch 5% glucose có một áp suất thẩm thấu 0,71 Mpa ở 20 o C. Monosaccaride tác động hiệu quả hơn saccharose. Điều này giải thích jam kháng vi sinh vật tốt hơn sản phẩm chứa đường saccharose lớn và ít đường nghịch đảo. Nếu một nửa thành phần (vào khoảng 60%) đường nghịch đảo trong jam, hiệu quả chống vi sinh vật của sản phẩm cuối tương ứng với 62,65% đường saccharose không nghịch đảo. Đặc điểm này rất quan trọng trong việc ngăn chặn sự tấn công của nấm mốc và nấm men chịu thẩm thấu. G saccharose/ 100 g dung dịch 5 20 60 Áp suất thẩm thấu ở 20 o C (Mpa) 0,4 2,02 15,1 Hoạt động ức chế nấm và vi khuẩn (bacteriostatic và mycostatic) gia tăng do sự gia tăng độ acid và sự thiếu tương đối chất đạm. Ở môi trường 60 - 65% 13 . khiết. C 12 H 22 O 11 .CaO.2H 2 O + CO 2 → C 12 H 22 O 11 + CaCO 3 ↓ + 2H 2 O 2. 4.Bảo quản sản phẩm bằng cách thêm đường 2. 4.1.Tổng quan Nếu một thực phẩm được bảo quản bằng một dung dịch đường. rất đắng). Hình 2 :Vỏ bưởi nguyên liệu trước xử lý và sau xử lý. 11 2. 3.Đặc tính của đường saccharose 2. 3.1.Cấu tạo hóa học. Saccharose, đường mía, đường củ cải, đường kính C 12 H 22 O 11 . Công. Biên Hòa: Vùng bưởi nổi tiếng ở cù lao Phố và cù lao Tân Triều, bên sông Đồng Nai, có nhiều giống nh : bưởi Thanh Trà, bưởi da láng, bưởi da có, bưởi đường, bưởi ổi, giống ngon là bưởi ổi.