Chương V Vật liệu sinh học Pectin  Có mặt quả, củ, thân cây, đóng vai trò vận chuyển nước lưu chất cho trái trưởng thành,duy trì hình dáng vững trái  Xuất phát từ tiếng Hy Lạp có nghĩa đông lại  Do Vauquelin tìm vào năm 1790  Trong thực vật, pectin tồn dạng:  protopectin không tan chủ yếu thành tế bào,  dạng hoà tan pectin tồn chủ yếu dịch tế bào  Dưới tác dụng axit hay enzyme protopectinase hay đun sôi, protopectin chuyển thành pectin hoà tan Pectin  Pectin thu nhận từ dịch chiết nguyên liệu thực vật, thường táo hay có múi  Pectin lấy từ nguồn khác khác khả tạo gel khác nhiều số nhóm CH3-(metoxy) phân tử  Phân tử lượng loại pectin tách từ nguồn khác thay đổi giới hạn rộng  Ví dụ từ nguồn táo, mận thu pectin có phân tử lượng 25000-35000,  pectin lấy từ cam 50000 Hàm lượng pectin trái rau Nguồn In Handbook of Dietary fiber Pectin  Đặc tính quan trọng pectin: có khả tạo thành gel có mặt axit đường  Để tạo gel pectin: 65-70% đường, pH 3,1-3,5 (từ axit hữu : axit citric…)  Pectin hoà tan bị tác dụng môi trường kiềm loãng hay enzyme pectase giải phóng nhóm methoxyl, laị axit pectic, axit polygalacturonic → khả tạo gel  Chú ý tránh môi trường kiềm tác dụng thủy phân enzym pectase Pectin  Các hợp chất pectin có vai trò quan trọng trình sinh trưởng tế bào thực vật  Liên quan đến tương tác qua lại thực vật tác nhân gây bệnh  Lượng chất pectin xác định cấu trúc trái rau trình sinh trưởng, chín bảo quản  Pectin thương mại sử dụng nhiều lĩnh vực chất ổn định, làm đặc, chủ yếu tạo gel  Vai trò quan trọng chất xơ dinh dưỡng Pectin  Chất pectin vai trò quan trọng trình chín Khi phát triển, protopectin phân tán thành tế bào chiếm tỉ lệ cao  Khi chín, protopectin chuyển thành pectin hoà tan tác dụng axit hữu enzym protopectinase  Trong trình bảo quản , giảm lượng protopectin, tăng dần pectin hoà tan Các hợp chất pectin  Pectin: dùng để chuỗi polygalacturonic metyl hóa 100%  Axit pectinic: để chất metyl hoá thấp 100%  Axit pectic: để axit polygalacturonic hoàn toàn không chứa nhóm methoxyl  Trong thực tiễn, pectin dùng để axit pectinic pectin  Polysaccharide dị thể, mạch thẳng, dẫn xuất methyl acid pectic Cấu tạo  Acid pectic 1polymer acid D- galacturonic, liên kết với liên kết 1,4glucoside  Một chuỗi gồm khoảng 10000 phân tử galactoronic tạo thành phân tử pectin  M= 10000-100000 Các số đặc trưng  Chỉ số methoxyl (MI): biểu tỉ lệ methyl hoá, phần trăm khối lượng nhóm methoxyl (-OCH3) tổng khối lượng phân tử  MI max = 16,3%  MI pectin thực vật = 10 – 12%  Chỉ số ester hóa (DE): thể mức độ ester hóa pectin, phần trăm số lượng gốc acid galacturonic ester hoá tổng số lượng gốc acid galacturonic có phân tử 10  Ưu điểm  Thời gian sản xuất ngắn,  Sản phẩm có màu sắc đẹp, có hai bước khử sắc tố  Nhược điểm  NaOCl chất oxy hóa mạnh, ảnh hưởng đến mạch polyme, độ nhớt sản phẩm giảm rõ rệt  Mặt khác aceton có giá trị đắt tiền, tổn thất nhiều, giá thành sản phẩm cao  Chưa kể yếu tố an toàn sản xuất, công nghệ khó áp dụng điều kiện sản xuất nước ta 46 Quy trình sản xuất chitosan Đỗ Minh Phụng  Nguyên liệu: vỏ tôm khô  Khử khoáng HCl 6N với tỷ lệ w/v=1/2,5, nhiệt độ phòng  Sau 48 đem rửa trung tính, đun NaOH 8% với tỷ lệ w/v=1/1,5, nhiệt độ 1000C  Sau khử protein  Rửa trung tính  Tẩy màu KMnO4 1% môi trường H2SO4 10%  Sau đem rửa khử màu phụ Na2S2O3 1,5% 15 phút  Vớt rửa thu chitin  Deacetyl chitin NaOH 40% với tỷ lệ w/v=1/1, nhiệt độ 800C  Sau 24 đem rửa  Thu chitosan 47  Ưu điểm  Chất lượng tốt,  Chitin có màu trắng đẹp  Nhược điểm  Thời gian dài,  Sử dụng nhiều chất oxy hóa dễ làm ảnh hưởng tới độ nhớt sản phẩm 48 Quy trình sản xuất chitosan theo phương pháp sinh học kết hợp hóa học  Các bước : khử khoáng, khử protein deacetyl  Công đoạn khử khoáng hiệu nhất: phương pháp hóa học  Công đoạn khử protein deacetyl  Có thể thay phương pháp sinh học  Khử protein proteaza deacetyl enzym deacetylaza 49  Vỏ tôm ngâm HCl 10% tỷ lệ w/v = 1/10, để nhiệt độ phòng thời gian  Rửa đến pH=  Khử protein papain 13%, tỷ lệ w/v = 1/5, pH = 5,5, nhiệt độ 70 - 800C thời gian  Rửa sạch, tẩy màu sấy khô 600C thu chitin khô, trắng  Deacetyl chitin NaOH 35%, tỷ lệ w/v = 1/10, 900C thời gian 5,5  Rửa sấy khô  Thu chitosan 50  Ưu  Chitosan thu có màu sắc trắng, đẹp, mềm mại  Quy trình papain cho sản phẩm có độ nhớt cao quy trình khác  Nhược  Khó khăn việc tìm mua sản xuất enzym deacetylaza  Deacetyl thực việc nấu NaOH đậm đặc 51 Ứng dụng  Dùng để bảo quản đóng gói thức ăn  Bảo quản hoa tươi tạo màng sinh học không độc  Sử dụng sản phẩm ăn kiêng để giảm cholesterol lipid máugiảm cân nặng chống béo phì, bổ sung vào bánh mì, nuớc chấm, khoai tây chiên… 52  Dùng chitosan chất phu gia sản xuất giò lụa, bánh truyền thống thay hàn the để tạo độ giòn dai bảo quản  Tạo màng chitosan làm vỏ bọc xúc xích  Tạo màng chitosan bảo quản cá tươi cá khô 53  Trong nông nghiệp, chitosan sử dụng để bảo vệ hạt giống nhằm mục đích ngăn ngừa công nấm đất, đồng thời có tác dụngcố định phân bón, thuốc trừ sâu, tăng cường khả nảy mầm hạt  Chitosan dùng làm nguyên liệu bổ xung vào thức ăn cho tôm, cá, cua để kích thích sinh trưởng 54  Chitosan làm tăng độ bền dai giấy, đồng thời việc in giấy tốt Trong sản xuất giấy qua nghiên cứu người ta thấy bổ sung 1% chitosan độ bền giấy tăng lên bị ướt hay tăng độ nét in  Nhờ khả làm đông tụ thể rắn lơ lửng giàu protein nhờ khả kết dính tốt ion kim loại Pb, Hg… chitin sử dụng để tẩy lọc nguồn nước thải công nghiệp từ nhà máy chế biến thực phẩm 55  Với nồng độ chitosan hợp lý từ 1,5 –2 % không ảnh hưởng đến chất lượng cảm quan sau thu hoạch, đồng thời lại có tác dụng làm cho trọng lượng bị hao hụt  Cam tươi đạt độ chín kỹ thuật đem nhúng dung dịch chitosan 1,5 %, hong khô bảo quản đựoc 25 ngày nhiệt độ thường, 36 ngày nhiệt độ lạnh 8-10o C, đạt độ tươi theo tiêu chuẩn nguyên liệu chế biến 56  Quýt tươi đem nhúng dung dịch chitosan 1,5 %, hong khô bảo quản đựoc 15 ngày nhiệt độ thường, 32 ngày nhiệt độ lạnh 8-10o C, đạt độ tươi theo tiêu chuẩn nguyên liệu chế biến  Cà chua đạt độ chín kỹ thuật đem nhúng dung dịch chitosan 1,5 %, hong khô bảo quản đựoc 17 ngày nhiệt độ thường 28 ngày nhiệt độ lạnh 8-10o C, đạt độ tươi theo tiêu chuẩn nguyên liệu chế biến 57  Hành tím nhúng dung dịch chitosan 1,5 %, hong khô bảo quản đựơc 56 ngày nhiệt độ thường, đạt tiêu chuẩn nguyên liệu chế biến  Thịt heo đem nhúng dung dịch chitosan 1,5 % với phụ liệu sorbitol 1%, giữ tươi 12 nhiệt độ phòng 60 ngày nhiệt độ lạnh 8-10o C, ngày nhiệt độ 0-3oC, đạt độ tươi theo tiêu chuẩn nguyên liệu chế biến 58  Dứa chín kỹ thuật đem nhúng dung dịch chitosan 1,5 % có phụ liệu benzoat natri 0,1 %, hong khô bảo quản 15 ngày nhiệt độ thường 35 ngày nhiệt độ lạnh 8-10o C, đạt độ tươi theo tiêu chuẩn nguyên liệu chế biến 59  Ở nhiệt độ thường, trứng gà tươi bọc màng chitosan nồng độ 1,5% có bổ sung 0,05% Sodium Benzoate 1% Sorbitol có khả trì hạng chất lượng mức A đến 15-20 ngày sau đẻ 60 [...]... lượng phế liệu giáp xác khá lớn khoảng 70.000 tấn/năm 33  Nguồn phế liệu này là ngun liệu quan trọng cho cơng nghiệp sản xuất chitin, chitosan, glucosamin v các sản phẩm có giá trị khác  Việc nghiên cứu v phát triển sản xuất các sản phẩm từ v tơm là rất quan trọng, →nâng cao giá trị sử dụng phế liệu này v làm sạch mơi trường 34 Chitosan  Là chất xơ có nguồn gốc từ động v t, chủ yếu có ở v ngồi... của động v t giáp xác, nhuyễn thể, cơn trùng v một số lồi nấm  Tiền chất của nó là chitin  Chitosan có được do deacetyl hố chitin, các sản phẩm thương mại có mức độ deacetyl v trọng lượng phân tử/ độ nhớt khác nhau 35 Chitosan Chitosan là một chất rắn, xốp, nhẹ, hình v y, có thể xay nhỏ theo các kích cỡ khác nhau Có màu trắng hay v ng nhạt, không mùi v , không tan trong nước, dung dòch kiềm v acid... phẩm sữa lên men v thời gian bảo quản dài  Trong yaourt trái cây: pectin cho cấu trúc nhẵn, mịn v hương v trái cây đặc trưng v các phần trái cây phân tán đều trong sản phẩm 28 Trong cơng nghiệp sữa  Sữa uống có tính axit: bảo v protein ở pH thấp chống lại sự thối biến nhiệt trong q trình thanh trùng, phòng ngừa sự đóng cặn Đảm bảo sản phẩm ổn định v i tính chất cảm quan tối ưu v khơng mất chất... Thuốc viên bao màng pectin để bảo v màng nhầy dạ dày  Trong mỹ phẩm, pectin tạo cấu trúc tự nhiên của sản phẩm dạng bột, thuốc mỡ, dầu v cream  Trong kem đánh răng, pectin bọc các chất hương đặc trưng  Sử dụng như chất làm đặc v chất ổng định trong sản phẩm tóc, kem dưỡng da, dầu gội 32 Chitosan  Giáp xác: nguồn ngun liệu thủy sản dồi dào chiếm 1/3 tổng sản lượng ngun liệu thủy sản ở Việt Nam... có khả năng hút ẩm, v v y 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  V v y các phân tử có thể tiến lại gần nhau để tạo thành liên kết nội phân tử v tạo gel  Kiểu liên kết này khơng bền do đó các gel tạo thành sẽ mềm dẻo     17 High methoxyl pectin Cấu trúc của gel phụ thuộc v o Hàm lượng đường,... pectin, loại pectin v nhiệt độ  Chú ý duy trì pH thấp: để khi đun nấu sẽ gây ra q trình nghịch đảo đường sucrose, ngăn cản sự kết tinh của đường  Khơng nên dùng q nhiều acid v pH q thấp sẽ gây ra nghịch đảo một lượng lớn sucrose gây kết tinh glucose v hố gel nhanh tạo nên các v n cục  Khi dùng lượng pectin v ợt q lượng thích hợp sẽ gây ra gel qua cứng do đó khi dùng một ngun liệu có chứa nhiều... dạng trong suốt – Ngun liệu là nước quả hay siro, ta có sản phẩm là mứt đơng từ nước quả hay còn gọi là Jelly – Ngun liệu là pur quả, ta thu được sản phẩm là Jam – Ngun liệu là quả tươi, để ngun hay cắt 25 26  Trong cơng nghiệp bánh: tạo độ chắc cho bột, tạo bề mặt bóng đẹp, tránh q trình khơ bề mặt  Trong cơng nghiệp kẹo: tạo v ngồi hấp dẫn, cấu trúc đàn hồi, tăng cường hương v trái cây, sản phẩm... tráng miệng từ sữa: kết hợp v i calci trong yaourt tăng cấu trúc sản phẩm 29 Trong cơng nghiệp nước giải khát  Ổn định độ đục v độ nhớt của sản phẩm  Các sản phẩm nước giải khát thấp calo: tạo cảm giác trơn mượt như đối v i sản phẩm có đường 30 Trong các thực phẩm chế biến  Pectin làm đặc sản phẩm, tạo độ nhớt cho sản phẩm, tính chất lưu động 31 Trong dược phẩm, mỹ phẩm v phi thực phẩm  Giúp làm... thành qua cầu nối là các ion hóa trị (II), đặc biệt là Ca2+  Cấu trúc của gel phụ thuộc v o nồng độ Ca2+  Đặc điểm của gel: đàn hồi 20 Ý nghĩa thực tế của LMP  Cho phép tạo gel mà khơng cần bổ sung đường  Sử dụng cho các sản phẩm thực phẩm thấp calo v ăn kiêng 21 Hàm lượng metyl hố v khả năng tạo gel 22 Ngun liệu Xử lý (Chần , rửa, sấy, xay nghiền…) Điều chế pectin Bột pectin Chiết xuất (bằng axit,... pH, nhiệt độ càng giảm v hàm lượng đường càng cao thì gel tạo thành càng nhanh  Khi dùng một ngun liệu có chứa 1 loại pectin nhất định thì cần chú ý các yếu tố  lượng pectin,  lượng đường,  pH mơi trường cần phải cân bằng  Khơng thể tạo gel nếu đường < 50%, pH >4,5-5 19 Low methoxyl pectin  Điều kiện tạo gel: khi có mặt Ca2+, ngay cả ở nồng độ < 0,1%, khơng cần đường v acid  Ở LMP, tỉ lệ các ... Tính sinh lý học 37 Tính cơng nghệ  Khả kháng vi sinh v t:  Chitosan ngăn cản hoạt động vi sinh v t  Tác động đến nhóm vi sinh v t khác như: vi khuẩn, nấm mốc, nấm men  Khả tạo màng bảo v :... hợp sinh học cao v i thể  Có khả tự phân hủy sinh học  Có nhiều tác dụng sinh học đa dạng:  Khả hút nước, giữ ẩm, kháng nấm, kháng khuẩn v i nhiều chủng loại khác nhau,  Kích thích tăng sinh. .. triển sản xuất sản phẩm từ v tơm quan trọng, →nâng cao giá trị sử dụng phế liệu làm mơi trường 34 Chitosan  Là chất xơ có nguồn gốc từ động v t, chủ yếu có v ngồi động v t giáp xác, nhuyễn thể,