Công nghệ sản xuât Pectin

Chia sẻ: Do Viet Cuong | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:49

Thêm vào BST

Báo xấu

524
lượt xem 233
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Pectin là một polymer của các acid polygalacturonic và các ester methyl của chúng. Pectin có nhiều ở quả, củ hoặc thân cây. Trong thực vật, pectin tồn tại dưới hai dạng

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Công nghệ sản xuât Pectin

GVHD: Toân Nöõ Minh Nguyeät Coâng ngheä saûn xuaát pectin COÂNG NGHEÄ SAÛN XUAÁT PECTIN I. Giôùi thieäu chung veà pectin: I.1. Nguoàn goác: [5], [16] Pectin laø moät polymer cuûa caùc acid polygalacturonic vaø caùc ester methyl cuûa chuùng. Pectin coù nhieàu ôû quaû, cuû hoaëc thaân caây. Trong thöïc vaät, pectin toàn taïi döôùi hai daïng: daïng protopectin khoâng tan, toàn taïi chuû yeáu ôû thaønh teá baøo döôùi daïng keát hôïp vôùi polysaccharide araban, daïng hoøa tan cuûa pectin toàn taïi chuû yeáu ôû dòch teá baøo. Pectin nhö moät loaïi keo gaén chaët caùc teá baøo thöïc vaät vôùi nhau, vì theá ngöôøi ta goïi chuùng laø chaát ciment trong caáu truùc teá baøo thöïc vaät. Khi quaû coøn xanh, ciment laø protopectin, protopectin chieám tæ leä khaù cao, protopectin khoâng hoøa tan trong nöôùc giuùp quaû coù ñoä cöùng. Khi quaû chín daàn, döôùi taùc duïng enzyme protopectinase, protopectin seõ chuyeån sang pectin hoøa tan (pectin) vaø araban, laøm giaûm söï lieân keát giöõa caùc teá baøo, quaû trôû neân meàm hôn. Quaù trình naøy cuõng xaûy ra döôùi taùc duïng cuûa acid vaø nhieät ñoä trong quaù trình chaàn ôû 60 – 85oC. Trong thöïc vaät caùc pectin thöôøng lieân keát vôùi cellulose ôû vaùch teá baøo döôùi daïng phöùc hôïp chöa bieát roõ (hình 1). Pectin toàn taïi vôùi nhöõng haøm löôïng khaùc nhau trong quaû, cuû hoaëc thaân cuûa moät soá loaøi thöïc vaät: trong taùo 10 – 15%; quaû citrus 20 – 50%; cuû caûi ñöôøng 10 – 20%; ñaøi hoa höôùng döông 15 – 25%. Trong cuøng moät loaïi quaû nhöng ôû caùc phaàn khaùc nhau thì haøm löôïng pectin cuõng khaùc nhau. Chaúng haïn nhö ñoái vôùi quaû böôûi ta coù haøm löôïng pectin cuûa caùc phaàn khaùc nhau cuûa quaû khaùc nhau cuõng khaùc nhau. Pectin laø chaát nhaày bao quanh voû haït böôûi vaø trong cuøi quaû böôûi chín. Baûn chaát cuûa noù laø moät loaïi chaát xô hoøa tan trong nöôùc, laøm taêng ñoä nhôùt. 1
GVHD: Toân Nöõ Minh Nguyeät Coâng ngheä saûn xuaát pectin Hình 1: Pectin trong caáu taïo cuûa thaønh teá baøo thöïc vaät Baûng I.1: Phaàn traêm pectin trong caùc phaàn pheá lieäu cuûa böôûi Khoái löôïng Haøm löôïng Hieäu suaát thu hoài Caùc pheá lieäu (%) pectin (%) (%pectin/%chaát khoâ) Voû xanh 8 – 11 - - Cuøi traéng 15 – 30 3,1 15,6 Voû muùi 8 – 12 5,8 25,2 Voû haït 3–5 5,3 12,4 Baõ teùp 10 - 16 5,2 - I. 2. Caáu taïo phaân töû pectin: [4], [5], [14] Caùc chaát pectin laø caùc polysaccharide, mạch thẳng, caáu taïo töø söï lieân keát giöõa caùc maïch cuûa phaân töû acid D-galacturonic C6H10O7, lieân keát vôùi nhau baèng lieân keát 1, 4- glucoside. Trong ñoù moät soá goác acid coù chöùa nhoùm theá methoxyl (-OCH3). Chieàu daøi cuûa chuoãi acid polygalacturonic coù theå bieán ñoåi töø vaøi ñôn vò tôùi haøng traêm ñôn vò acid galacturonic. 2
GVHD: Toân Nöõ Minh Nguyeät Coâng ngheä saûn xuaát pectin Caáu taïo 1 ñôn vò cuûa chuoãi pectin : Hình 2: Caáu taïo moät ñôn vò chuoãi pectin Phaân töû löôïng cuûa caùc loaïi pectin taùch töø caùc nguoàn quaû khaùc nhau thay ñoåi trong giôùi haïn roäng tuøy theo soá phaân töû acid galacturonic vaø thöôøng thay ñoåi trong phaïm vi töø 10.000 – 100.000. Trong caùc hôïp chaát daïng glucid so veà chieàu daøi phaân töû thì pectin cao hôn tinh boät nhöng thaáp hôn cellulose. Ví duï töø nguoàn taùo, maän thu ñöôïc pectin coù phaân töû löôïng töø 25.000 – 35.000, trong khi ñoù pectin laáy töø cam laïi coù phaân töû löôïng ñaït tôùi 50.000. Teân goïi pectin duøng ñeå chæ caùc chuoãi polygalacturonic methyl hoùa 100%. Teân goïi acid pectinic ñeå chæ chaát ñöôïc methyl hoùa thaáp hôn 100%. Coøn teân goïi acid pectic ñeå chæ acid polygalacturonic hoaøn toaøn khoâng chöùa nhoùm methoxyl. Trong thöïc tieãn thì teân pectin duøng ñeå chæ caû acid pectinic vaø pectin. I. 3. Tính chaát cuûa pectin: [2], [5] Pectin thuoäc nhoùm caùc chaát laøm ñoâng tuï. Pectin ñöôïc xem laø 1 trong nhöõng phuï gia thöïc phaåm an toaøn vaø ñöôïc chaáp nhaän nhieàu nhaát, vaø ñieàu naøy ñöôïc chöùng minh bôûi haøm löôïmg ADI cho pheùp laø “khoâng xaùc ñònh” ñöôïc ban haønh bôûi caùc toå chöùc JECFA (Joint Food Experts Committee), SCF (Scientific Committee for Food) ôû Lieân minh chaâu AÂu, vaø GRAS (Generally Regarded). Maõ hieäu quoác teá cuûa pectin laø E440. Pectin tinh cheá coù daïng chaát boät traéng maøu xaùm nhaït. Laø moät chaát keo huùt nöôùc vaø raát deã tan trong nöôùc, khoâng tan trong ethanol. 3
GVHD: Toân Nöõ Minh Nguyeät Coâng ngheä saûn xuaát pectin Ñaëc tính quan troïng cuûa pectin laø khi coù maët cuûa acid vaø ñöôøng noù coù khaû naêng taïo ñoâng (taïo gel). Vì vaäy, noù ñöôïc öùng duïng phoå bieán trong kyõ ngheä saûn xuaát baùnh keïo. Dung dòch pectin coù ñoä nhôùt cao. Neáu muoán thu dòch quaû eùp thì dung dòch naøy baát lôïi, ngöôøi ta phaûi duøng enzyme pectinase ñeå thuûy phaân pectin, giaûm ñoä nhôùt. Ví duï nöôùc caø chua 90 – 92% H2O nhöng vì % pectin cao neân saûn phaåm coù daïng seàn seät. Nöôùc döùa ít pectin deã eùp, deã loïc. Coøn ñoái vôùi pectin tan thì döôùi taùc duïng cuûa pectinase seõ bieán thaønh acid pectinic (thöôøng döôùi daïng muoái Ca vaø Mg) vaø caùc chaát ñôn giaûn khaùc nhö röôïu methylic, acid acetic, arabinose, galactose. Cô cheá quaù trình thuûy phaân pectin raát phöùc taïp, noù chia laøm hai giai ñoaïn. Quaù trình chuyeån hoùa pectin coù theå xaûy ra trong ñieàu kieän yeám khí, caû hai quaù trình ñeàu xaûy ra raát maïnh trong ñieàu kieän töï nhieân. Ta coù theå xem quaù trình xaûy ra töøng böôùc ñoù nhö sau: • Giai ñoaïn thöù nhaát thuûy phaân chaát pectin thaønh ñöôøng: C46 H 68 O40 + 10 H 2 O = 4CHO ( CHOH )4 COOH + C6 H12 O6 + C5 H10 O5 + C5 H10 O5 +2CH 3COOH + 2CH 3OH • Giai ñoaïn thöù hai laø bieán ñöôøng thaønh caùc saûn phaåm leân men: Khi leân men galactose seõ taïo thaønh acid buthyric, khí cacbonic,hydro vaø toûa moät ít naêng löôïng: C6 H12O6 = CH 3CH 2CH 2COOH + 2CO2 + 2 H 2 + mKCal Khi leân men arabinose seõ taïo thaønh acid buthyric, khí cacbonic, nöôùc vaø toûa moät ít naêng löôïng: C5 H10O5 = CH 3CH 2CH 2COOH + CO2 + H 2O + mKCal Pectin hoøa tan khi bò taùc duïng cuûa chaát kieàm loaõng hoaëc enzyme pectinase seõ giaûi phoùng nhoùm methoxyl döôùi daïng röôïu methylic, polysaccharide coøn laïi khi ñoù goïi laø acid pectic töï do, nghóa laø chöùa acid polygalacturonic. Acid pectic coù theå taïo neân daïng muoái canxi pectat, chaát naøy chuyeån thaønh daïng keát tuûa deã daøng, do ñoù ñöôïc duøng ñeå ñònh löôïng caùc chaát pectin. Nhöng döôùi daïng acid pectic töï do, noù maát khaû naêng taïo gel khi coù ñöôøng nhö trong tröôøng hôïp cuûa pectin hoøa tan ban ñaàu. Vì vaäy ñeå duy trì khaû naêng taïo gel cuûa pectin hoøa tan caàn chuù yù traùnh moâi tröôøng kieàm hoaëc taùc duïng thuûy phaân cuûa enzyme pectinase. Pectin ñöôïc ñaëc tröng bôûi caùc chæ soá sau: Chæ soá methoxyl (MI): bieåu hieän tæ leä methyl hoaù, laø phaàn traêm khoái löôïng nhoùm methoxyl (-OCH3) treân toång khoái löôïng phaân töû. 4
GVHD: Toân Nöõ Minh Nguyeät Coâng ngheä saûn xuaát pectin Söï methyl hoùa hoaøn toaøn töông öùng vôùi chæ soá methoxyl baèng 16,3% coøn caùc pectin taùch ra töø thöïc vaät thöôøng coù chæ soá methoxyl töø 10% ñeán 12%. Chæ soá ester hoùa (DE): theå hieän möùc ñoä ester hoùa cuûa pectin, laø phaàn traêm veà soá löôïng cuûa caùc goác acid galactoronic ñöôïc ester hoaù treân toång soá löôïng goác acid galacturonic coù trong phaân töû. I. 4. Phaân loaïi pectin: [5], [13] I. 4. 1. Theo % nhoùm methoxyl coù trong phaân töû: HMP (High Methoxyl Pectin): Nhoùm coù chæ soá methoxyl cao (HMP): MI > 7%, trong phaân töû pectin coù treân 50% caùc nhoùm acid bò ester hoùa (DE > 50%). Hình 3: Coâng thöùc HM pectin LMP (Low Methoxyl Pectin): Nhoùm coù chæ soá methoxyl thaáp: MI < 7%, khoảng từ 3 – 5%, trong phaân töû pectin coù döôùi 50% caùc nhoùm acid bò ester hoùa (DE ≤ 50%). Hình 4: Coâng thöùc LM pectin Trong ñoù moät vaøi pectin phaûn öùng vôùi amoniac ñeå taïo ra pectin ñöôïc amid hoùa öùng duïng trong moät soá lónh vöïc khaùc. Hình 5: Coâng thöùc pectin ñöôïc amid hoùa 5
GVHD: Toân Nöõ Minh Nguyeät Coâng ngheä saûn xuaát pectin I. 4. 2. Theo khaû naêng hoøa tan trong nöôùc: Pectin hoøa tan (methoxyl polygalacturonic): Pectin hoøa tan laø polysaccharide caáu taïo bôûi caùc goác acid galacturonic trong ñoù moät soá goác acid coù chöùa nhoùm theá methoxyl. Pectin khoâng hoøa tan (protopectin): laø daïng keát hôïp cuûa pectin vôùi araban (polysaccharide ôû thaønh teá baøo). II.Cô cheá taïo gel cuûa pectin vaø caùc yeáu toá aûnh höôûng: II.1. Cô cheá taïo gel cuûa pectin: [1], [5], [18] Tuøy loaïi pectin coù möùc ñoä methoxyl hoùa khaùc nhau maø coù cô cheá taïo gel khaùc nhau: HMP : Taïo gel baèng lieân keát hydro Hình 6: Cô cheá taïo gel baèng lieân keát hydro • Ñieàu kieän taïo gel: [Ñöôøng] > 50%, pH = 3 - 3,5; [Pectin] = 0,5 - 1% • Ñöôøng coù khaû naêng huùt aåm, vì vaäy noù laøm giaûm möùc ñoä hydrat hoùa cuûa phaân töû pectin trong dung dòch. 6
GVHD: Toân Nöõ Minh Nguyeät Coâng ngheä saûn xuaát pectin • Ion H+ ñöôïc theâm vaøo hoaëc ñoâi khi chính nhôø ñoä acid cuûa quaû cheá bieán trung hoøa bôùt caùc goác COO-, laøm giaûm ñoä tích ñieän cuûa caùc phaân töû. Vì vaäy caùc phaân töû coù theå tieán laïi gaàn nhau ñeå taïo thaønh lieân keát noäi phaân töû vaø taïo gel. • Trong trong tröôøng hôïp naøy lieân keát giöõa caùc phaân töû pectin vôùi nhau chuû yeáu nhôø caùc caàu hydro giöõa caùc nhoùm hydroxyl. Lieân keát hydro ñöôïc hình thaønh giöõa caùc phaân töû pectin coù theå hydroxyl – hydroxyl, carboxyl – carboxyl, hoaëc hydroxyl – carboxyl. Kieåu lieân keát naøy khoâng beàn do ñoù caùc gel taïo thaønh seõ meàm deûo do tính di ñoäng cuûa caùc phaân töû trong khoái gel, loaïi gel naøy khaùc bieät vôùi gel thaïch hoaëc gelatin. • Caáu truùc cuûa gel: phuï thuoäc vaøo haøm löôïng ñöôøng, haøm löôïng acid, haøm löôïng pectin, loaïi pectin vaø nhieät ñoä. 30 – 50% ñöôøng theâm vaøo pectin laø saccharose. Do ñoù caàn duy trì pH acid ñeå khi ñun naáu seõ gaây ra quaù trình nghòch ñaûo ñöôøng saccharose, ngaên caûn söï keát tinh cuûa ñöôøng saccharose. Tuy nhieân cuõng khoâng neân duøng quaù nhieàu acid vì pH quaù thaáp seõ gaây ra nghòch ñaûo moät löôïng lôùn saccharose gaây keát tinh glucose vaø hoaù gel nhanh taïo neân caùc voùn cuïc. Khi duøng löôïng pectin vöôït quaù löôïng thích hôïp seõ gaây ra gel quaù cöùng do ñoù khi duøng moät nguyeân lieäu coù chöùa nhieàu pectin caàn tieán haønh phaân giaûi bôùt chuùng baèng caùch ñun laâu hôn. Khi söû duïng moät löôïng coá ñònh baát cöù moät loaïi pectin naøo pH, nhieät ñoä caøng giaûm vaø haøm löôïng ñöôøng caøng cao thì gel taïo thaønh caøng nhanh. • Ứng dụng: möùt quaû nghieàn, nöôùc quaû ñoâng… LMP : Taïo gel baèng lieân keát vôùi ion Ca2+ Hình 7: Cô cheá taïo gel baèng lieân keát vôùi ion Ca2+ 7
GVHD: Toân Nöõ Minh Nguyeät Coâng ngheä saûn xuaát pectin • Ñieàu kieän taïo gel: khi coù maët Ca2+, ngay caû ôû noàng ñoä < 0,1% mieãn laø chieàu daøi phaân töû pectin phaûi ñaït möùc ñoä nhaát ñònh. Khi ñoù gel ñöôïc taïo thaønh ngay caû khi khoâng theâm ñöôøng vaø acid. • Khi chæ soá methoxyl cuûa pectin thaáp, cuõng coù nghóa laø tyû leä caùc nhoùm – COO- cao thì caùc lieân keát giöõa nhöõng phaân töû pectin seõ laø lieân keát ion qua caùc ion hoùa trò hai ñaëc bieät laø Ca2+. • Caáu truùc cuûa gel: phuï thuoäc vaøo noàng ñoä Ca2+ vaø chæ soá methoxyl. Gel pectin coù chæ soá methoxyl thaáp thöôøng coù tính chaát ñaøn hoài gioáng nhö gel agar – agar. • Ứng dụng: cho pheùp cheá taïo ñöôïc thòt ñoâng coù ñoä cöùng beàn ngay caû ôû khí haäu nhieät ñôùi (khaùc vôùi ñoâng gelatin). II. 2. Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán khaû naêng taïo gel: [4], [5] Goàm 4 yeáu toá: chaát löôïng pectin, ñöôøng, nöôùc vaø acid. II. 2. 1. Pectin: Maïch phaân töû cuûa pectin laø cô caáu chính cuûa hieän töôïng taïo gel. Vì theá, löôïng pectin coù trong dòch ñöôøng phaûi ñaït moät haøm löôïng toái thieåu naøo ñoù môùi taïo ñöôïc söï keo tuï. Noàng ñoä pectin trong dung dòch caøng lôùn thì söï lieân hôïp giöõa caùc phaân töû xaûy ra caøng nhanh, heä keo ñoâng tuï caøng beàn. Thöôøng löôïng pectin söû duïng khoaûng töø 0,5- 1%. Khi duøng löôïng pectin vöôït quaù löôïng thích hôïp seõ thu ñöôïc gel quaù cöùng, vì vaäy ñoái vôùi caùc loaïi quaû chöùa dö pectin ngöôøi ta caàn tieán haønh phaân giaûi bôùt chuùng baèng caùch ñun laâu hôn. Tuy nhieân, chaát löôïng cuûa heä keo pectin laïi phuï thuoäc raát lôùn vaøo tính chaát cuûa pectin chöù khoâng ñôn thuaàn ôû haøm löôïng pectin ñöôïc söû duïng. Hai yeáu toá quan troïng haøng ñaàu laø chieàu daøi maïch phaân töû pectin vaø möùc ñoä methoxyl hoùa trong phaân töû cuûa chuùng. Chieàu daøi cuûa phaân töû quyeát ñònh ñoä cöùng cuûa gel: • Neáu phaân töû pectin quaù ngaén thì noù seõ khoâng taïo ñöôïc gel maëc duø söû duïng vôùi lieàu löôïng cao. • Neáu phaân töû pectin quaù daøi thì gel taïo thaønh raát cöùng. Möùc ñoä methoxyl hoaù quy ñònh cô cheá taïo gel: Khaû naêng keo hoùa cuûa pectin phuï thuoäc töông ñoái vaøo möùc ñoä hieän dieän cuûa caùc nhoùm methoxyl. Tuøy thuoäc vaøo chæ soá methoxyl cao (>7%) hoaëc thaáp (3 – 5%) ôû phaân töû pectin maø caùc kieåu keát hôïp giöõa chuùng seõ khaùc nhau trong vieäc taïo gel. 8
GVHD: Toân Nöõ Minh Nguyeät Coâng ngheä saûn xuaát pectin Baûng II.1 : Taùc duïng cuûa DE cuûa pectin leân söï taïo gel Ñieàu kieän taïo gel DE (%) pH Ñöôøng (%) Ion hoùa trò II Toác ñoä taïo gel > 70 2,8 – 3,4 65 Khoâng Nhanh 50 – 70 2,8 – 3,4 65 Khoâng Chaäm < 50 2,5 – 6,5 0 Coù Nhanh II. 2. 2. Nöôùc: Nöôùc laø dung moâi ñeå pectin coù theå tröông nôû vaø khueách taùn taïo neân dung dòch ñoàng theå. Nöôùc ñoùng vai troø quan troïng giuùp pectin ñònh höôùng vaø saép xeáp laïi maïch phaân töû cuûa chuùng. Thoâng thöôøng khi ñoä aåm cuûa dung dòch taïo keo taêng leân thì quaù trình keo hoùa dieãn ra caøng nhanh. II. 2. 3. Ñöôøng: Trong dung dòch nöôùc, pectin ôû traïng thaùi hoøa tan do coù söï taïo thaønh caùc lieân keát hydro giöõa caùc nhoùm OH- cuûa maïch phaân töû pectin vaø H+ cuûa phaân töû nöôùc. Khi ñöôøng xuaát hieän, ñöôøng ñoùng vai troø cuûa chaát hydrate hoùa, ngaäm maát phaàn nöôùc ñang lieân keát vôùi pectin. Khi ñoù pectin trôû neân khoâng hoøa tan. Coäng vôùi taùc ñoäng cuûa ion H+ töø löôïng acid söû duïng ñeå taïo ñoâng, H+ laøm trung hoøa ñieän tích cuûa caùc goác COO- treân maïch phaân töû pectin, taïo goác -COOH. Vì theá sôïi pectin khoâng coøn ñaåy nhau maø tieán laïi gaàn nhau vaø taïo maïng. Löôïng ñöôøng trong hoãn hôïp pectin – ñöôøng – acid thöôøng phaûi lôùn hôn 50% thì môùi coù khaû naêng taïo gel. Thoâng thöôøng ngöôøi ta taïo hoãn hôïp coù 65% ñöôøng ñeå tieán haønh keo ñoâng. Neáu haøm löôïng ñöôøng duøng cao hôn, söï keát tinh ñöôøng coù theå xaûy ra treân beà maët haït keo, hoaëc ngay trong heä keo. Ñeå coù theå khaéc phuïc coù theå thay theá moät phaàn ñöôøng saccharose baèng ñöôøng glucose nhaèm traùnh hieän töôïng keát tinh ñöôøng. Vôùi pectin chaát löôïng caøng toát thì thì löôïng pectin duøng ñeå gel hoùa cuøng moät löôïng ñöôøng caøng ít. II. 2. 4. Acid: Pectin chæ coù theå taïo gel trong moâi tröôøng acid coù pH < 4. Trong moâi tröôøng coù H+, caùc phaân töû pectin tích ñieän aâm seõ bò trung hoøa vaø trôû thaønh daïng trung hoøa ñieän deã taïo ñoâng tuï. Hôn nöõa, ion H+ seõ thay theá caùc ion kim loaïi (neáu coù) trong nhoùm cacboxyl cuûa phaân töû pectin vaø chuyeån daïng muoái pectat (khoâng taïo ñoâng) thaønh daïng pectin (coù taïo ñoâng). 9
GVHD: Toân Nöõ Minh Nguyeät Coâng ngheä saûn xuaát pectin Acid söû duïng ñeå taïo ñoâng caàn coù möùc ñoä phaân ly cao hôn acid pectic ñeå acid naøy coù theå ngaên caûn söï phaân ly cuûa acid pectic, vaø giöõ cho chuùng ôû daïng trung hoøa ñieän tích. Noàng ñoä ion H+ caøng lôùn thì khaû naêng taïo gel cuûa dung dòch pectin seõ caøng cao. Caàn duy trì ñoä pH thaáp ñeå khi ñun naáu seõ gaây ra quaù trình nghòch ñaûo ñöôøng saccharose (30 – 50% ñöôøng theâm vaøo pectin) ñeå ngaên caûn söï keát tinh cuûa ñöôøng. Cuõng khoâng neân duøng quaù nhieàu acid, vì pH quaù thaáp seõ gaây ra söï nghòch ñaûo moät löôïng lôùn saccharose töø ñoù gaây keát tinh glucose vaø hoùa gel nhanh taïo neân caùc voùn cuïc. Thöôøng duøng ñoä pH töø 3 ñeán 3,5. Möùc ñoä taïo gel chæ taêng ñeán moät giôùi haïn naøo ñoù cuûa noàng ñoä acid roài seõ ngöøng laïi bôûi vì ôû ngöôõng noàng ñoä ñoù toaøn boä goác COO- cuûa phaân töû pectin ñaõ ñöôïc trung hoøa ñieän tích. Neân duø coù taêng theâm ion H+ cuõng khoâng theå taêng theâm möùc ñoä taïo gel. Noàng ñoä acid ñeå taïo gel dung dòch pectin phuï thuoäc möùc ñoä methoxyl cuûa pectin vaø haøm löôïng pectin trong dung dòch. Khi haøm löôïng pectin söû duïng taêng khoaûng 0,05 – 0,1% thì pH cuûa dung dòch coù theå taêng leân 1 ñôn vò. Neáu phaûi söû duïng pectin coù khaû naêng ñoâng tuï yeáu thì neân taêng noàng ñoä acid leân. Nhöng vieäc taêng noàng ñoä naøy laïi deã laøm taêng löôïng ñöôøng chuyeån hoùa vaø laøm taêng tính haùo nöôùc cuûa saûn phaåm. III. Nguyeân lieäu saûn xuaát pectin: [7], [18] Hình 8 : Moät soá nguyeân lieäu saûn xuaát pectin 10
GVHD: Toân Nöõ Minh Nguyeät Coâng ngheä saûn xuaát pectin Nguyeân lieäu quan troïng nhaát ñöôïc duøng ñeå cheá taïo pectin laø caùc pheá lieäu thu ñöôïc trong saûn xuaát moät soá loaïi saûn phaåm rau quaû, thöôøng laø taùo hay quaû coù muùi, ví duï nhö voû cam quyùt, baõ taùo coøn laïi sau khi saûn xuaát nöôùc taùo…. Caùc phuï phaåm naøy ñöôïc saáy khoâ baûo quaûn ñeå söû duïng trong thời gian dài. Vôùi 1g baõ taùo khoâ, baäc taïo gel öùng vôùi 25 – 35, coøn vôùi cuøng löôïng voû cam quyùt khoâ thì baäc taïo gel ñaït ít ra laø 6 laàn cao hôn baäc taïo gel cuûa baõ taùo khoâ. Trong thöïc teá ngöôøi ta bieåu thò khaû naêng taïo gel cuûa caùc loaïi pectin baèng caùc chæ soá hay baäc taïo gel. Trong caùc loaïi quaû hoï cam quyùt thì chanh vaø böôûi ñöôïc öa thích hôn cam. Löôïng pectin ôû voû cam quyùt chieám töø 20 – 50% troïng löôïng khoâ, coøn ôû baõ taùo töø 10 – 20%. • Saûn phaåm pectin töø voû traùi caây coù muùi : Ñöôïc chieát xuaát töø voû chanh, voû cam vaø voû böôûi. Voû cuûa caùc loaïi traùi caây naøy laø saûn phaåm phuï cuûa quaù trình eùp nöôùc quaû vaø coù chöùa haøm löôïng pectin cao vôùi nhöõng tính chaát mong muoán. Hình 9 : Voû chanh cam duøng saûn xuaát pectin • Saûn phaåm pectin töø taùo : Baõ taùo, phaàn thu nhaän ñöôïc töø quaù trình eùp nöôùc taùo, laø nguyeân lieäu thoâ cho saûn phaåm pectin töø taùo. Nhöõng saûn phaåm naøy coù maøu saéc toái hôn (maøu naâu) so vôùi pectin töø caùc loaïi traùi caây coù muùi nhöng khaùc nhau veà chöùc naêng. Hình 10: Taùo cho baõ saûn xuaát pectin IV. Caùc quy trình coâng ngheä saûn xuaát pectin trong coâng nghieäp: [3], [5] IV.1. Quy trình saûn xuaát pectin töø pheá lieäu quaû citrus: 11
GVHD: Toân Nöõ Minh Nguyeät Coâng ngheä saûn xuaát pectin IV. 1. 1. Quy trình saûn xuaát dòch pectin töø pheá lieäu quaû citrus: Cuøi, baõ Taùch haït Haït Xöû lyù ñaéng Xay nhoû Dd HCl loaõng Trích ly pectin Dd Na2CO3 Trung hoøa EÙp Baõ eùp Loïc Baõ loïc Coâ ñaëc chaân khoâng Bao bì Roùt bao bì Thanh truøng Cheá phaåm pectin coâ ñaëc 12
GVHD: Toân Nöõ Minh Nguyeät Coâng ngheä saûn xuaát pectin IV.1. 2. Quy trình saûn xuaát pectin daïng boät khoâ töø pectin coâ ñaëc: Pectin coâ ñaëc Coàn 950 Ñoâng tuï Loïc laáy baõ Dòch loïc Coàn 900 Röûa baõ Saáy chaân khoâng Nghieàn nhoû Boät pectin 13
GVHD: Toân Nöõ Minh Nguyeät Coâng ngheä saûn xuaát pectin IV. 1. 3. Thuyeát minh qui trình coâng ngheä saûn xuaát dòch pectin töø pheá lieäu quaû citrus: Ngöôøi ta thöôøng cheá pectin ôû daïng dung dòch, cuõng coù moät soá cheá phaåm pectin ôû daïng boät. Cuøi vaø baõ citrus ñöôïc röûa saïch, taùch haït, caét nhoû roài röûa nöôùc aám (50 – 60oC) ñeå loaïi boû caùc glucoside coøn soùt laïi. Sau ñoù ñöa nhieät ñoä leân tôùi 95 – 98oC ñeå laøm maát hoaït tính cuûa enzyme phaân giaûi pectin. Sau ñoù laø giai ñoaïn chieát ruùt pectin baèng caùch ñun noùng trong nöôùc chöùa acid (chlohydride, sulfuric, sulfurô) thöôøng ngöôøi ta duøng löôïng nöôùc gaáp ba laàn löôïng voû khoâ, pH =1,3 – 1,4; nhieät ñoä 90 – 100oC vaø thôøi gian ñun laø khoaûng 1 giôø. Quaù trình thuûy phaân keát thuùc khi ñoä khoâ dung dòch ñaït 2% (pectin 0,7 – 1,0%; ñöôøng 1,0 – 1,3%). Moät ít taïp chaát nhö tinh boät vaø protein laãn vôùi pectin seõ ñöôïc loaïi boû nhôø caùc enzyme phaân giaûi protein. Vieäc xöû lyù naøy ñöôïc thöïc hieän ôû pH = 4,5 - 5 (ñieàu chænh baèng dung dòch natri cacbonate) vaø ôû nhieät ñoä 40 – 50oC. Khi ñaõ loaïi boû heát tinh boät (kieåm tra baèng iod), ñieàu chænh pH dung dòch tôùi 3 baèng caùch theâm acid citric roài ñöa nhieät ñoä leân 80oC ñeå laøm maát hoaït tính cuûa enzyme. Dung dòch coù theå ñöôïc laøm maát maøu nhôø anhydride sulfurô, roài cho loïc eùp baèng maùy eùp thuyû löïc sau ñoù dung dòch pectin ñöôïc laøm saïch vaø laéng gaïn, thu dung dòch pectin trong suoát. Sau khi loïc laáy dung dòch roài coâ ñaëc ñeán ñoä khoâ 10% thu ñöôïc cheá phaåm pectin vôùi haøm löôïng 4 – 5% ñem baûo quaûn ñeå naáu möùt. Coâ ñaëc trong chaân khoâng ôû nhieät ñoä 55 – 60 C vaø ñoä chaân khoâng töø 600mmHg trôû leân. Sau khi coâ ñaëc thì naâng nhieät leân 75 – 79 C, roùt vaøo bao bì vaø thanh truøng. Pectin coâ ñaëc coù theå baûo quaûn baèng SO khoâng qua thanh truøng. 2 Trung bình 100kg cuøi quaû cho 50 – 70l dung dòch pectin ñoä khoâ 10%. Ñeå thu pectin ôû daïng boät ngöôøi ta ñoâng tuï pectin loûng baèng coàn ethylic 95 C roài loïc ñeå taùch pectin khoûi hoãn hôïp röôïu – nöôùc. Keát tuûa pectin ñöôïc röûa laïi baèng coàn 90 C, ñem saáy ôû maùy saáy chaân khoâng truïc roãng ôû 60 –70 C ñeán khi ñoä aåm coøn 3 – 4%, nghieàn nhoû vaø ñoùng bao. IV. 2. Quy trình saûn xuaát pectin töø baõ taùo: 14
GVHD: Toân Nöõ Minh Nguyeät Coâng ngheä saûn xuaát pectin IV. 2. 1. Quy trình saûn xuaát bột pectin töø baõ taùo: Baõ taùo töôi EÙp Baõ eùp Nghieàn Saáy Nghieàn nhoû Trích ly Khuaáy troän ñeàu Ñöôøng hoùa T0C: 88 - 920C thôøi gian: 30 - 60 phuùt Loïc Baõ loïc Coâ ñaëc chaân khoâng Röôïu ethylic 35% 0,3% HCl Keát tuûa pectin khuaáy trong 8 - 10 phuùt Loïc eùp Dòch thaûi Saáy Nghieàn Bao bì Bao goùi Saûn phaåm 15
GVHD: Toân Nöõ Minh Nguyeät Coâng ngheä saûn xuaát pectin IV. 2. 2. Thuyeát minh qui trình coâng ngheä saûn xuaát bột pectin töø baõ taùo töôi: Baõ taùo töôi ñem nghieàn nhoû ñeán kích thöôùc vuïn khoâng quaù 5mm, roài saáy ñeán ñoä aåm 8 – 10% (nhieät ñoä saáy 80 – 100oC) baõ khoâ sau ñoù ñem nghieàn nhoû ñeán kích thöôùc vuïn 2 – 3 mm vaø ñeå laøm tôi cuïc. Tieáp theo baõ ñöôïc cho vaøo noài trích ly baèng nöôùc ñaõ ñöôïc acid hoùa baèng H2SO3 ñeán pH = 2,5 – 3,5 vôùi tyû leä baõ taùo:nöôùc = 1:2,6. Nhieät ñoä trích ly laø 85 – 92oC trong thôøi gian 1 giôø. Loïc eùp laáy dòch trích ly. Dòch trích ly coù chöùa pectin, ñöôøng vaø caùc polysaccharide, vì vaäy dòch trích ly phaûi ñem thuûy phaân baèng men trong moät thieát bò khaùc coù pH = 4,5 – 5 (kieàm hoùa baèng Na2CO3) thôøi gian 30 – 60 phuùt ôû nhieät ñoä 45 – 60oC (ñeå ñöôøng hoùa tinh boät, ngöôøi ta cho 0,5% canh tröôøng naám moác Aspergillus Oryzae nuoâi caáy treân caùm mì). Nhö vaäy, caùc polysaccharide seõ chuyeån thaønh ñöôøng vaø sau khi cheá bieán coù theå deã daøng cuøng vôùi ñöôøng taùch ra khoûi pectin. Dòch trích ly ñaõ ñöôøng hoùa ñöôïc ñem loïc vaø coâ ñaëc trong thieát bò coâ chaân khoâng ôû nhieät ñoä 55 – 60oC ñeán ñoä khoâ 15% theo khuùc xaï keá, trong ñoù chöùa khoaûng 3% pectin. Dòch coâ ñaëc ñem xöû lyù baèng röôïu ethylic 95% theo tyû leä theå tích röôïu:dòch trích ly = 1,2:1, cho theâm vaøo 0,3% acid HCl theo theå tích cuûa toaøn hoãn hôïp, khuaáy trong thôøi gian 8 – 10 phuùt. Loïc, taùch tuûa pectin ra khoûi dung dòch baèng maùy loïc eùp hay loïc röûa, sau ñoù röûa laïi baèng C2H5OH 95% vôùi löôïng 60 – 70% so vôùi pectin. Tuûa sau ñoù ñöôïc saáy chaân khoâng ôû 60 – 70oC. Pectin khoâ ñem nghieàn nhoû baèng maùy nghieàn bi. Boät khoâ ñoùng thuøng, coù maøng polymer khoâng thaám nöôùc. Ngöôøi ta thu hoài röôïu trong dòch trích ly ñaõ keát tuûa pectin baèng phöông phaùp chöng caát thöôøng, trong dung dòch sau khi chöng caát röôïu coøn chöøng 7 – 9% ñöôøng coù theå cho leân men ñeå laáy röôïu. 16
GVHD: Toân Nöõ Minh Nguyeät Coâng ngheä saûn xuaát pectin IV. 2. 3. Quy trình coâng ngheä saûn xuaát dịch pectin töø baõ taùo: Baõ taùo töôi EÙp Baõ eùp Nghieàn Saáy Nghieàn nhoû Ngaâm Tæ leä nöôùc/baõ khoâ: 16/1-16/2 t0 : 88 - 920C Trích ly EÙp baõ pH: 3,0 - 3,4 thôøi gian: 1 giôø Raây Baõ Cheá phaåm men cuûa Thuûy phaân dòch chieát Aspergillus oryzae Than hoaït tính Taåy maøu Loïc Baõ loïc Coâ ñaëc chaân khoâng Ñun noùng 75 - 770C Bao bì Roùt vaøo bao bì Thanh truøng Saûn phaåm 17
GVHD: Toân Nöõ Minh Nguyeät Coâng ngheä saûn xuaát pectin IV. 2. 4. Thuyeát minh qui trình coâng ngheä saûn xuaát dòch pectin töø baõ taùo töôi: Ñaàu tieân ngaâm baõ taùo nghieàn vaøo nöôùc laïnh (10 – 15oC) ñeå chieát ñöôøng, acid, caùc chaát thôm, chaát maøu vaø caùc chaát khaùc. Cho baõ vaøo thuøng trích ly cuøng vôùi nöôùc, troän ñeàu vaø ñeå laéng 15 phuùt. Xaû nöôùc ra vaø cho nöôùc môùi vaøo, cöù tieáp tuïc cho ñeán khi haøm löôïng chaát khoâ trong nöôùc röûa giaûm tôùi 0,2%. Sau khi ñöôïc taùch haàu heát caùc chaát treân thì ñem trích ly pectin. Quaù trình thöïc hieän trong nöôùc (tæ leä H2O:baõ khoâ = 16/1–16/2) ôû nhieät ñoä 88 – 92oC trong moät giôø, vôùi pH = 3,0 – 3,4 (acid hoùa baèng acid sulfuric, citric, hay caùc acid khaùc). Keát thuùc quaù trình trích ly, ta loïc eùp thu dòch trích. Dòch naøy, ngoaøi pectin coøn coù moät ít tinh boät vaø protit caàn phaûi trích ly ñeå coù thaønh phaàn tinh khieát. Muoán vaäy, phaûi cho thuûy phaân men dòch chieát baèng cheá phaåm men cuûa Aspergillus Oryzae tæ leä 5% so vôùi dòch chieát ñaõ trung hoøa sô boä ñeán pH = 4,5 vaø ñun noùng ñeán 45 – 50oC. Dòch chieát coù cheá phaåm men tieáp tuïc giöõ trong 30 phuùt, sau ñoù ñem taåy maøu baèng than hoaït tính (cho theâm than vaøo dòch vôùi tæ leä 0,5 – 1% vaø loïc qua maùy loïc eùp). Cuoái cuøng dòch chieát chæ coøn pectin vôùi noàng ñoä thaáp 0,3 – 0,7%. Do ñoù phaûi ñem coâ ñaëc chaân khoâng (nhieät ñoä soâi khoâng quaù 60oC) ñeå laøm giaûm theå tích töø 6 – 10 laàn, chöùa 8 – 10% chaát khoâ. Ñun noùng thaønh phaåm ñeán 75 – 77oC, roùt chai thuûy tinh hay hoäp saét, gheùp kín vaø thanh truøng 80oC trong 40 – 60 phuùt. Pectin khoâ daïng boät cuõng nhö dòch ñaëc pectin ñöôïc duøng trong saûn xuaát möùt ñoâng töø nöôùc quaû vaø caùc möùt deûo khaùc töø caùc loaïi quaû keùm taïo ñoâng. Thöïc teá ñeå saûn xuaát coù theå söû duïng taát caû caùc loaïi nöôùc quaû cheá bieán coâng nghieäp. Ñoä acid cuûa nöôùc quaû khoâng quaù 1%. Dòch pectin noàng ñoä thöôøng chöøng 5%, dung dòch naøy caàn chuaån bò tröôùc. Khi naáu, ngöôøi ta troän nöôùc quaû vôùi ñöôøng vaø coâ ñaëc thaønh siroâ 65% chaát khoâ, sau ñoù theâm dung dòch pectin trong nöôùc 5% vaø tieáp tuïc naáu cho tôùi haøm löôïng chaát khoâ 65%, ñem loïc dòch, roùt vaøo coác, laøm laïnh vaø ñöôïc saûn phaåm. 18
GVHD: Toân Nöõ Minh Nguyeät Coâng ngheä saûn xuaát pectin IV. 3. Quy trình saûn xuaát dung dòch pectin töø ñu ñuû xanh: IV. 3. 1 Quy trình saûn xuaát dung dòch pectin töø ñu ñuû xanh: Ñu ñuû xanh Röûa Taïp chaát Loaïi boû voû, haït Voû, haït Xaét laùt Nöôùc Xay nhuyeãn HClO Taåy traéng EÙp loaïi dòch Dòch thaûi Tæ leä nguyeân lieäu/dung moâi: 1/5-1/10 t0: 45 - 950C Trích ly thôøi gian: 20 - 60 phuùt Loïc Baõ Coàn Keát tuûa Loïc laáy tuûa Dòch thaûi Coàn Röûa tuûa Saáy Xay mòn Tuùi nylon Bao goùi Boät pectin 19
GVHD: Toân Nöõ Minh Nguyeät Coâng ngheä saûn xuaát pectin IV. 3. 2.Thuyeát minh qui trình coâng ngheä saûn xuaát dòch pectin töø quaû ñuû xanh: o Röûa: Muïc ñích: Loaïi boû buïi baëm, ñaát caùt, raùc röôûi dính hoaëc theo nguyeân lieäu vaøo daây chuyeàn. Loaïi boû phaàn lôùn vi sinh vaät baùm treân nguyeân lieäu Taåy saïch moät soá chaát hoaù hoïc gaây ñoäc haïi nhö: thuoác tröø saâu, thuoác kích thích ra quaû… o Loaïi boû voû, haït: Muïc ñích: Laøm giaûm khoái löôïng cheá bieán khoâng caàn thieát Traùnh aûnh höôûng xaáu cuûa nhöõng phaàn khoâng söû duïng naøy ñeán chaát löôïng saûn phaåm o Xaét laùt thaønh laùt moûng: Muïc ñích: Laøm taêng dieän tích tieáp xuùc cuûa nguyeân lieäu vaø nöôùc töø ñoù laøm taêng ñoä hoaø tan cuûa moät soá chaát maøu, ñöôøng … Giuùp cho coâng ñoaïn nghieàn nhoû ñu ñuû ñöôïc deã daøng o Xay nhuyeãn: Muïc ñích: Taêng dieän tích tieáp xuùc giöõa nguyeân lieäu vaø dung moâi Phaù vôõ caáu truùc teá baøo, taïo söï tieáp xuùc trieät ñeå giöõa dung moâi vaø nguyeân lieäu giuùp quaù trình trích ly thöïc hieän nhanh choùng. o Taåy traéng: Duøng HClO cho töø töø vaøo nguyeân lieäu sau khi xay nhuyeãn vaø khuaáy troän ñeàu, löôïng HClO söû duïng khoaûng 1000ppm. Muïc ñích: taåy traéng nguyeân lieäu, ñaûm baûo cheá phaåm pectin thu ñöôïc coù maøu traéng. o Ép loaïi dòch: Muïc ñích: Loaïi boû caùc chaát ñöôøng, caùc acid amin, caùc acid ñeå traùnh gaây aûnh höôûng xaáu ñeán chaát löôïng saûn phaåm. Ngoaøi ra, coøn nhaèm laøm giaûm ñoä aåm cuûa nguyeân lieäu ñeå taêng toác ñoä trích ly. o Trích ly: Duøng acid HCl, trong khi trích ly caàn khuaáy troän ñeàu dung dòch ñeå taêng toác ñoä khueách taùn ñeå taêng toác ñoä trích ly. Muïc ñích: Chuyeån protopectin khoâng tan thaønh daïng pectin hoaø tan. 20