Chiết xuất pectin từ phế liệu bưởi

MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 3 1. Lý do chọn đề tài 3 2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 4 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ PECTIN 5 1.1. Tình hình nghiên cứu về pectin 5 1.1.1. Tình hình nghiên cứu pectin trong nước 5 1.1.2. Tình hình nghiên cứu pectin trên thế giới 5 1.2. Nguồn gốc, cấu tạo và tính chất của pectin 6 1.2.1. Nguồn gốc 6 1.2.2. Cấu tạo 7 1.2.3. Tính chất 8 1.3. Phân loại và các chỉ số đặc trưng 9 1.3.1. Phân loại 9 1.3.2. Chỉ số đặc trưng 11 1.4. Cơ chế tạo gel 11 1.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tạo gel 13 1.5.1. Pectin 13 1.5.2. Nước 14 1.5.3. Đường 15 1.5.4. Acid 15 1.6. Ứng dụng 16 1.6.1. Trong công nghệ thực phẩm 16 1.6.2. Trong công nghệ dược phẩm 20 1.7. Tác dụng dược lý của pectin 21 Chương 2 TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU 22 2.1. Đặc tính thực vật của cây bưởi 22 2.2. Các loại bưởi thường gặp 23 2.3. Thành phần hoá học của bưởi 26 2.4. Các dạng bưởi và phế liệu bưởi 26 2.3.1. Bưởi 26 2.3.2. Phế liệu bưởi 26 2.5. Ứng dụng của bưởi và phế liệu bưởi 27 2.5.1. Bưởi 27 2.5.2 Phế liệu bưởi 29 2.6. Tác dụng của bưởi và phế liệu bưởi 30 2.6.1. Bưởi 30 2.6.2. Phế liệu bưởi 31 Chương 3 XÂY DỰNG QUY TRÌNH CHIẾT XUẤT PECTIN32 3.1. Sơ đồ quy trình công nghệ 32 3.2. Thuyết minh quy trình 33 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO 44 LỜI MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Ngày nay, đất nước đang trên đà phát triển theo đường lối công nghiệp hoá, hiện đại hoá thì các ngành công nghiệp, nông nghiệp....cũng càng ngày phát triển. Đặc biệt ngành công nghệ thực phẩm cũng đang rất phát triển ở nước ta hiện nay, nó góp phần không nhỏ và cung cấp một lượng lớn thực phẩm cho xã hội, các sản phẩm của nó như bánh kẹo, nước giải khát, sữa, mứt đông, mứt....đáp ứng một lượng lớn cho nhu cầu xã hội của nước ta hiện nay và sau này. Để có được những sản phẩm như vậy, một thành phần không thể thiếu và đóng vai trò quan trọng trong các sản phẩm đó là pectin, là một loại phụ gia quí và vô hại có khả năng tạo gel, tạo đông trong công nghệ chế biến để tạo ra các sản phẩm đa dạng và phong phú, dễ bảo quản khi vận chuyển. Mặt khác, nước ta là nước có khí hậu nhiệt đới nên thuận lợi cho việc trồng và sản xuất nhiều loại rau quả. Đây là nguồn nguyên liệu dồi dào để sản xuất pectin. Lượng pectin còn có nhiều trong phế liệu rau quả trong công nghệ chế biến nước ép trái cây như bã cam, chanh, táo, vỏ xoài, vỏ - cùi bưởi, đu đủ...Đây là nguồn nguyên liệu rẻ tiền, dễ kiếm từ nguyên liệu là phế liệu những phần ta không ăn được hay những phần kém giá trị dinh dưỡng mà ta có thể sử dụng lại để chiết xuất lấy pectin có trong những phế liệu đó làm cho chúng có tác dụng và ứng dụng nhiều, hơn nữa việc thu mua phế liệu không sử dụng của các nhà máy và xử lý chúng để đem dùng là có tác dụng lớn trong việc bảo vệ môi trường và đem lại giá trị kinh tế cao. Đây là sản phẩm còn ít người được biết đến và nghiên cứu về nó cũng chưa nhiều, mặc dù nhu cầu tiêu thụ tương đối lớn. Vì vậy, việc tìm hiểu về nguyên liệu các tính chất biến đổi và qui trình công nghệ thích hợp để sản xuất và ứng dụng hợp lý đang là vấn đề cần thiết, đem lại hiệu suất thu hồi pectin cao hơn, đóng góp thiết thực cho sự phát triển chung của ngành công nghệ thực phẩm trong việc đa dạng hoá các sản phẩm. 2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài - Ý nghĩa về mặt kinh tế: Nguyên liệu là phế liệu bưởi giá cả thu mua rẻ nên dẫn đến chi phí về một sản phẩm thấp. - Ý nghĩa về mặt xã hội: Khi chi phí cho một đơn vị sản phẩm thấp đồng nghĩa với giá thành sản phẩm không cao nên chi phí về chi tiêu giảm dẫn đến chi phí về giáo dục cao. Trình độ con người trong xã hội ngày càng được nâng cao. - Ý nghĩa về mặt sức khỏe: Có nhiều giá trị dinh dưỡng trong khẩu phần ăn hằng ngày, phòng và chữa một số bệnh như: hạ cholesterol trong máu, chống tăng cường đường huyết ở người mắc bệnh tiểu đường, kích thích bài tiết dịch vị…. - Ý nghĩa trong công nghệ thực phẩm: Ứng dụng trong chế biến đồ hộp và rau quả, bánh kẹo, mứt, mứt đông… Chương 1 TỔNG QUAN VỀ PECTIN 1.1. Tình hình nghiên cứu về pectin [25], [26], [27] 1.1.1. Tình hình nghiên cứu trong nước - Có công trình nghiên cứu thu nhận pectin từ phế liệu quả bưởi và ứng dụng để sản xuất mứt xoài đông do hai sinh viên Võ Thị Xuân Hạ- Trương Thị Thu Hà. Trường cao đẳng công nghệ, năm 2010. - Nghiên cứu thu nhận pectin từ vỏ cà phê do tác giả Bùi Anh Võ và Nguyễn Đức Lượng. Trường Đại học Tôn Đức Thắng và trường Đại học Bách khoa, ĐHQG – HCM, năm 2009. 1.1.2. Tình hình nghiên cứu trên thế giới Pectin là polysaccharides hành động như một chất kết dính tế bào trong vỏ của nhiều loại hoa quả khác nhau và rau quả. Một tính năng quan trọng của pectin là este hóa của acid galacturonic với methanol. Mức độ methyl hóa được định nghĩa là số mol của methanol trên 100 mol của acid galacturonic. - Công trình nghiên cứu về chỉ số pectin do ông Padivalet al. (năm 1979), nghiên cứu này được hỗ trợ bởi tài trợ nghiên cứu từ CONICET (Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Tecnológicas) và Universidad Nacional del Sur, Argentina. (Planta Piloto de Ingeniería Química (UNS-CONICET) Camino "La Carrindanga" Km 7. CC 717. (8000) Bahía Blanca. Argentina). - Các nhà khoa học thuộc Viện Nghiên cứu Thực phẩm Anh mới đây phát hiện một loại sợi gọi là pectin trong phần lớn rau quả tươi, có thể ngăn chặn nguy cơ phát triển ung thư. Sau khi nghiên cứu tác dụng của pectin trong phòng thí nghiệm, nhóm chuyên gia, do giáo sư Vic Morris dẫn đầu. - Hội thảo quốc tế lần thứ hai về Pectins và Pectinaza được tổ chức bởi Đại học Wageningen và Trung tâm nghiên cứu và được tổ chức tại Rotterdam, Ngày 06- ngày 10 tháng 5, năm 2001. Cuộc họp này có hiệu quả sự tham dự của khoảng 130 đại biểu từ hơn 20 quốc gia, đại diện cho gần như tất cả các nhóm / ngành công nghiệp làm việc trên toàn thế giới về pectins và pectinaza. Sau cuộc họp đầu tiên về chủ đề này được tổ chức vào tháng 12 năm 1995, hội nghị chuyên đề chắc chắn tạo thành một nền tảng cho các nhà nghiên cứu và các ngành công nghiệp làm việc trong lĩnh vực này, tất cả trong kỷ luật chuyên môn riêng của họ. - Nghiên cứu công nghệ chiết xuất pectin từ Artocarpus heterophyllus lam. Được nghiên cứu bởi Guo Fei-yan, JI Ming-hui *, SHU Huo-ming, Chen Jing, Chen Yi-nan (Khoa Hóa, Đại học Hải Nam bình thường, chính Lab của Herb Hóa Dược phẩm nhiệt đới của tỉnh Hải Nam, 571.158 Hải Khẩu, Trung Quốc). - Pectin, một loại chất xơ được tìm thấy trong trái cây và rau quả, theo một nghiên cứu trong phòng thí nghiệm mới từ Mỹ, được viết trên tạp chí Glycobiology, thì pectin có thể gây chết tế bào lập trình trong các tế bào ung thư tuyến tiền liệt. Những gì báo cáo này cho thấy là nếu bạn lấy tế bào ung thư tuyến tiền liệt của con người và thêm pectin, bạn có thể tạo ra tế bào chết được lập trình", ông Debra Mohnen nhà nghiên cứu tế bào. "Nếu bạn làm như vậy không phải ung thư bằng tế bào chết không xảy ra . " 1.2. Nguồn gốc, cấu tạo và tính chất của pectin 1.2.1. Nguồn gốc - Pectin là chất phụ gia thực phẩm ngày nay thường được dùng để tạo gel, tạo đông. - Pectin có mặt trong củ quả, 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. Tiền thân của pectin là protopectin không tan trong nước và có nhiều trong mô trái 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 enzyme và sự depolymer hóa của pectin thành pectate và cuối cùng là các loại đường hòa tan và acid. - Từ thời tiền sử chất pectin đã là thành phần trong khẩu phần ăn của con người. Nhưng chỉ mới nửa thế kỷ trước ngành công nghệ thực phẩm mới nhận biết được vai trò quan trọng của phụ gia pectin trong việc đa dạng hóa 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 quý và vô hại được sử dụng với liều lượng phụ thuộc vào từng quy trình công nghệ. 1.2.2. Cấu tạo [4], [5], [12], [14] - Pectin là một polymer của các acid polygalacturonic và các este methyl của chúng. Pectin có nhiều ở quả, củ hoặc thân cây. 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. Hình 1: Pectin trong cấu tạo của thành tế bào thực vật. - Các chất pectin là các polysaccharide, mạch thẳng, cấu tạo từ sự liên kết giữa các mạch của phân tử acid D- galacturonic C6 H10O7, liên kết với nhau bằng liên kết 1,4- glucoside. Trong đó một số gốc acid có chứa nhóm methoxyl (-OCH3). Chiều dài của chuỗi acid polygalacturonic có thể biến đổi từ vài đơn vị tới hàng trăm đơn vị acid polygalacturonic. - Cấu tạo 1 đơn vị của chuỗi pectin: Hình 2: Cấu tạo một đơn vị chuỗi pectin. - Phân tử lượng: của các loại pectin tách từ các nguồn quả khác nhau thay đổi trong giới hạn rộng tùy theo số phân tử acid galaturonic 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 đó pectin lấy từ cam lại có phân tử lượng đạt tới 50.000. - Trong thực tiễn thì tên pectin dùng để chỉ cả acid pectinic và pectin. 1.2.3. Tính chất - 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. Vì vậy để duy trì khả năng tạo gel của pectin hòa tan cần chú ý tránh môi trường kiềm hoặc tác dụng thủy phân của enzyme pectinase. - Dung dịch pectin có độ nhớt cao. Nếu muốn thu dịch quả ép thì dung dịch này bất lợi, người ta phải dùng enzyme pectinase để thủy phân pectin, giảm độ nhớt. - Còn 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. - Pectin hòa tan khi bị tác dụng của chất kiềm loãng hoặc enzyme pectinase sẽ giải phóng nhóm methyl dưới dạng rượu methylic, polysaccharide còn lại khi đó gọi là acid pectin tự do, nghĩa là chứa acid polygalacturonic. Acid pectin có thể tạo nên dạng muối canxi pectat, chất này chuyển thành dạng kết tủa dễ dàng, do đó được dùng để định lượng các chất pectin. 1.3. Phân loại và các chỉ số đặc trưng 1.3.1. Phân loại a. 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%). Hình 3: Công thức HM pectin. - 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%). Hình 4: Công thức LM pectin. + Trong đó một vài pectin phản ứng với amoniac để tạo ra pectin được amid hóa ứng dụng trong một số lĩnh vực khác. Hình 5: Công thức pectin được amid hóa. b. Theo khả năng hòa tan trong nước - 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 (protopectin): là dạng kết hợp của pectin với araban (polysaccharide ở thành tế bào). 1.3.2. Chỉ số đặc trưng Pectin được đặc trưng bởi các chỉ số sau: - Chỉ số methoxyl (MI): biểu hiện methyl hóa, là phần trăm khối lượng nhóm methoxyl (-OCH3) trên tổng khối lượng phân tử. + Sự methyl hóa hoàn toàn tương ứng với chỉ số methoxyl bằng 16,3% còn các pectin tách ra từ thực vật thường có chỉ số methoxyl từ 10% đến 12%. - Chỉ số ester hóa (DE): thể hiện mức độ ester hóa của pectin, là tỉ lệ phần trăm về số lượng của các gốc acid galactoronic được ester hóa trên tổng số lượng gốc acid galacturonic có trong phân tử. 1.4. Cơ chế tạo gel [1], [5], [16] Tùy loại pectin có mức độ methoxyl hoá khác nhau mà cơ chế tạo gel cũng khác nhau. - HMP : Tạo gel bằng liên kết hydro: Hình 6: Cơ chế tạo gel bằng liên kết hydro. Điều kiện tạo gel: [Đường] > 50%, pH = 3 ÷ 3,5; [Pectin] = 0,5 ÷ 1% + 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 quá trình chế biến trung hòa bớt 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 trường hợp này liên kết giữa các phân tử pectin với nhau chủ yếu nhờ các cầu hydro giữa các nhóm hydroxyl. 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 pectin là saccharose. Do đó cần duy trì pH acid để khi đun nấu sẽ gây ra quá trình nghịch đảo đường saccharose, ngăn cản sự kết tinh của đường saccharose. Tuy nhiên cũng không nên dùng quá nhiều acid vì pH quá thấp sẽ gây ra nghịch đảo một lượng lớn saccharose gây kết tinh glucose và hóa gel nhanh tạo nên các vón cục. + Khi dùng lượng pectin vượt quá lượng thích hợp sẽ gây ra gel quá cứng do đó khi dùng một nguyên liệu có chứa nhiều pectin cần tiến hành phân giải bớt chúng bằng cách đun lâu hơn. + Khi sử dụng một lượng cố định bất cứ một loại pectin nào pH, nhiệt độ càng giảm và hàm lượng đường càng cao thì gel tạo thành càng nhanh. - LMP : Tạo gel bằng liên kết với ion Ca2+: Hình 7: Cơ chế tạo gel bằng liên kết với ion Ca2+. Điều kiện tạo gel: khi có mặt Ca2+, ngay cả ở nồng độ < 0,1% miễn là chiều dài phân tử pectin phải đạt mức độ nhất định. Khi đó gel được tạo thành ngay cả khi không thêm đường và acid. + Khi chỉ số methoxyl của pectin thấp, cũng có nghĩa là tỷ lệ các nhóm – COO- cao thì các liên kết giữa những phân tử pectin sẽ là liên kết ion qua các ion hóa trị hai đặc biệt là Ca2+. Cấu trúc của gel: phụ thuộc vào nồng độ Ca2+ và chỉ số methoxyl. Gel pectin có chỉ số methoxyl thấp thường có tính chất đàn hồi giống như gel agar – agar. 1.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tạo gel [4], [5] 1.5.1. Pectin - Mạch phân tử của pectin là cơ cấu chính của hiện tượng tạo gel. Vì thế, lượng pectin có trong dịch đường phải đạt một hàm lượng tối thiểu nào đó mới tạo được sự keo tụ. Nồng độ pectin trong dung dịch càng lớn thì sự liên hợp giữa các phân tử xảy ra càng nhanh, hệ keo đông tụ càng bền. Thường lượng pectin sử dụng khoảng từ 0,5 ÷ 1%. Khi dùng cao quá lượng thích hợp sẽ thu được gel quá cứng, vì vậy đối với các loại quả chứa dư pectin người ta cần tiến hành phân giải bớt chúng bằng cách đun lâu hơn. - Phụ thuộc chủ yếu vào tính chất của pectin. Hai yếu tố quan trọng hàng đầu là chiều dài mạch phân tử pectin và mức độ methoxyl hóa trong phân tử của chúng. + Chiều dài của phân tử quyết định độ cứng của gel: Nếu phân tử pectin quá ngắn thì nó sẽ không tạo gel mặc dù sử dụng với liều lượng cao. Nếu phân tử pectin quá dài thì gel tạo thành quá cứng. + Mức độ methoxyl hóa quy định cơ chế tạo gel: Khả năng keo hóa của pectin phụ thuộc tương đối vào mức độ hiện diện của các nhóm methoxyl. Tùy thuộc vào chỉ số methoxyl cao (>7%) hoặc thấp (3-5%) ở phân tử pectin mà các kiểu kết hợp giữa chúng sẽ khác nhau trong việc tạo gel. Bảng 1.1. Tác dụng của DE lên sự tạo gel. DE (%)  Điều kiện tạo gel    pH  Đường  Ion hóa trị II  Tốc độ tạo gel   >70  2,8 ÷ 3,4  65  Không  Nhanh   50 ÷ 70  2,8 ÷ 3,4  65  Không  Chậm   <50  2,5 ÷ 6,5  0  Có  Nhanh   1.5.2. Nước Nước là dung môi để pectin có thể trương nở và khuếch tán tạo nên dung dịch đồng thể. Nước đóng vai trò quan trọng giúp pectin định hướng và sắp xếp lại mạch phân tử của chúng. Thông thường khi độ ẩm của dung dịch tạo keo tăng lên thì quá trình keo hoá diễn ra càng nhanh. 1.5.3. Đường - Trong dung dịch nước, pectin ở trạng thái hòa tan do có sự tạo thành các liên kết hydro giữa các nhóm OH- của mạch phân tử pectin và H+ của phân tử nước. - Khi đường xuất hiện, đường đóng vai trò của chất hydrate hóa, ngậm mất phần nước đang liên kết với pectin. Khi đó pectin trở nên không hòa tan. Cộng với tác động của ion H+ từ lượng acid sử dụng để tạo đông, H+ làm trung hòa điện tích của các gốc COO- trên mạch phân tử pectin, tạo gốc -COOH. Vì thế sợi pectin không còn đẩy nhau mà tiến lại gần nhau và tạo mạng. - Lượng đường trong hỗn hợp pectin – đường – acid thường phải lớn hơn 50%thì mới có khả năng tạo gel. Thông thường người ta tạo hỗn hợp có 65% đường để tiến hành keo đông. Nếu dùng cao hơn, sự kết tinh đường có thể xảy ra trên bề mặt hạt keo, hoặc ngay trong hệ keo. Để khắc phục có thể thay thế một phần đường saccharose bằng đường glucose nhằm tránh hiện tượng kết tinh đường. 1.5.4. Acid - Pectin chỉ có thể tạo gel trong môi trường acid có pH <4. - Trong môi trường có H+, các phân tử pectin tích điện âm sẽ bị trung hòa và trở thành dạng trung hòa điện dễ tạo đông tụ và có thể chuyển dạng muối pectat (không tạo đông) thành dạng pectin (có tạo đông). - Acid sử dụng để tạo đông cần có mức độ phân ly cao hơn acid pectin để acid này có thể ngăn cản sự phân ly của acid pectin, và giữ cho chúng ở dạng trung hòa điện tích. - Nồng độ ion H+ càng lớn thì khả năng tạo gel của dung dịch pectin sẽ càng cao. Cần duy trì độ pH thấp để khi đun nấu sẽ gây ra quá trình nghịch đảo đường saccharose (30 ÷ 50 đường thêm vào pectin) để ngăn cản sự kết tinh của đường. Cũng không nên dùng quá nhiều acid, vì pH quá thấp sẽ gây ra sự nghịch đảo một lượng lớn saccharose từ đó kết tinh glucose và hoá gel nhanh tạo nên các vón cục. Thường dùng độ pH từ 3 ÷ 3,5. - Mức độ tạo gel chỉ tăng đến một giới hạn nào đó của nồng độ acid rồi sẽ ngừng lại bởi vì ở ngưỡng nồng độ đó toàn bộ gốc COO- của phân tử pectin đã được trung hòa điện tích. - Nếu phải sử dụng pectin có khả năng đông tụ yếu thì nên tăng nồng độ acid lên. Nhưng việc tăng nồng độ này lại dễ làm tăng lượng đường chuyển hóa và làm tăng tính háo nước của sản phẩm. 1.6. Ứng dụng - Pectin là chất tạo gel quan trọng nhất được sử dụng để tạo ra cấu trúc gel cho thực phẩm. Khả năng tạo gel của nó được sử dụng trong những thực phẩm cần có sự ổn định của nhiều pha. Tác dụng tạo gel của pectin được sử dụng chủ yếu trong các sản phẩm mứt trái cây và mứt đông. - Tác dụng của pectin là tạo ra cấu trúc mứt đông và mứt trái cây không bị thay đổi trong quá trình vận chuyển, tạo ra mùi vị thơm ngon cho sản phẩm và giảm sự phá vỡ cấu trúc. Trong một số trường hợp, pectin còn được sử dụng với carageenan để tăng hiệu quả tạo gel. 1.6.1. Trong công nghệ thực phẩm a. Ứng dụng của pectin trong công nghệ chế biến rau quả - Pectin là chất tạo đông tốt nhất được sử dụng để tạo ra cấu trúc gel cho thực phẩm, chủ yếu là những thực phẩm có nguồn gốc từ rau quả. Nó có khả năng giữ mùi tự nhiên trong kẹo đông hay các sản phẩm khác, không gây mùi vị lạ. - Tác dụng tạo đặc của pectin được sử dụng chủ yếu ở những loại thực phẩm mà qui định không cho phép sử dụng những loại gum có giá thành rẻ hơn hay ở những loại thực phẩm cần có một hình dáng thật tự nhiên. Hình 8: Các sản phẩm rau quả có sử dụng pectin. HMP dùng trong mứt trái cây và mứt đông: - Vai trò của pectin là nhằm tạo ra một cấu trúc cho mứt đông và mứt trái cây để những sản phẩm này khi được vận chuyển vẫn không thay đổi cấu trúc, tạo ra mùi vị thơm ngon cho sản phẩm, và giảm tối đa sự phân rã. Quá trình sản xuất mứt đông và mứt trái cây phải đảm bảo tạo ra sự phân bố đồng đều của các phân tử trong pha liên tục ngay từ khi quá trình khuấy trộn ngừng lại. Hàm lượng pectin sử dụng trong mứt và mứt đông thường trong khoảng 0,2 ÷ 0,4%. - Pectin có khả năng tạo gel nhanh có giá trị đặc biệt trong sản xuất mứt vì yêu cầu của sản phẩm phải tạo được gel, tạo đặc trước khi đóng hộp. - Quá trình tạo gel của pectin có thể được tạo ra trong một qui trình lạnh bằng 2 cách: + Trộn syrup đường pectin có hàm lượng chất khô hoà tan từ 60 ÷ 65%, pH bằng 3,8 ÷ 4,2 với dịch acid trái cây để đạt được pH = 3. + Trộn dung dịch pectin có pH = 2,9 và hàm lượng hoà tan là 25% với syrup đường để thu được hỗn hợp mới có hàm lượng chất khô 23%. LMP thường được ứng dụng trong mứt trái cây có hàm lượng chất khô tan < 55% : Loại LMP được chọn dựa trên hàm lượng chất khô và pH trong sản phẩm. Trong những sản phẩm có hàm lượng chất khô rất thấp, ví dụ như mứt trái cây không đường cho người bị bệnh tiểu đường, LMP khó tạo đủ liên kết với nước, trong một số trường hợp người ta có thể sử dụng cả pectin và carragenan. b. Ứng dụng của pectin trong công nghiệp bánh kẹo Hình 9 : Các sản phẩm bánh kẹo có sử dụng pectin. - Pectin tăng tính hấp dẫn, tạo cấu trúc đàn hồi, tăng mùi vị trái cây tự nhiên và tạo bề mặt bóng láng cho sản phẩm. Pectin là chất tạo gel tốt, tan nhanh, ổn định. Vì vậy, pectin được ứng dụng nhiều trong công nghiệp bánh kẹo như: mứt quả, kẹo dẻo, lớp mặt bánh kem, bánh ngọt nhân hoa quả.... c. Ứng dụng của pectin trong công nghiệp chế biến sữa Hình 10: Các sản phẩm từ sữa có sử dụng pectin. Pectin bổ sung hương vị trái cây cho các sản phẩm sữa chua. Cho pectin vào sữa lên men với liều lượng vừa đủ, trộn đều để được dung dịch đồng nhất. Trong yaourt trái cây, pectin tạo cấu trúc mịn, giúp phân bố đều các mẫu trái cây nhỏ trong sữa và nó còn làm cho sản phẩm có bề mặt nhẵn bóng. Trong các sản phẩm nhiều lớp, pectin còn có tác dụng ổn định và giữ cho trái cây không bị tách khỏi yaourt. Trong yaourt uống, pectin từ bưởi bảo vệ protein không bị biến tính trong quá trình tiệt trùng, ngăn chặn protein kết tủa và sự kết đông, giúp sản phẩm ổn định và đạt tính chất cảm quan tốt nhất, không giảm chất lượng ngay cả khi bảo quản một thời gian dài, nhằm cải thiện cấu trúc yaourt, tạo kết tủa dạng mịn và làm tăng giá trị cảm quan thực phẩm trong sữa chua. d. Ứng dụng của pectin trong công nghiệp chế biến nước giải khát Hình 11: Các sản phẩm đồ uống có sử dụng pectin. Việc sử dụng pectin trong các sản phẩm đồ uống rất phù hợp vì chúng có cacbonhydrate tự nhiên năng lượng thấp và ổn định tính đục của sản phẩm. e. Các ứng dụng khác của pectin trong công nghệ thực phẩm - Dùng pectin hay pectat để chế tạo bao bì (màng) ăn được: màng thu được bằng cách đem nhúng sản phẩm vào dung dịch pectin methoxyl thấp hay natri pectat và sau đó nhúng vào dung dịch canxi clorua. Đôi khi người ta thêm glyxerin vào dung dịch pectin để làm dẻo hoá. Màng phủ lên phải đem sấy. - Pectin còn được sử dụng nhiều trong sản xuất thức ăn kiêng cho những người mắc bệnh tiểu đường. Loại thức ăn này thường có hàm lượng đường rất thấp. 1.6.2. Trong công nghệ dược phẩm [7], [8], [9], [10], [13], [17], [18] Pectin được dùng để chế biến thuốc uống, thuốc tiêm để cầm máu trước và sau phẫu thuật răng hàm mặt, tai mũi họng, phụ khoa. chữa chảy máu đường tiêu hoá, tiết niệu. Dung dịch pectin 5% còn được sử dụng như thuốc sát trùng H2O2 (nước oxy già) trong phẫu thuật răng hàm mặt, tai mũi họng (không gây xót lại cầm máu tốt). Thấm bông nhét vào chỗ răng để cầm máu. Trên thị trường hiện có dược phẩm Hacmophobin (Đức) và Arhemapctin (Pháp). 1.7. Tác dụng dược lý của pectin - Pectin là một loại chất xơ hoà tan trong nước. Nó không cung cấp năng lượng nhưng có nhiều giá trị phòng, chữa bệnh như: + Kéo dài thời gian tiêu hoá thức ăn trong ruột, có tác dụng tăng hấp thu dưỡng chất trong thức ăn. Giảm béo (do tạo cảm giác no bụng kéo dài, giảm năng lượng ăn vào, do đó giúp giảm cân ở người béo phì). + Giảm hấp thu lipid. + Giảm cholesterol toàn phần trong máu. + Khống chế tăng đường huyết trước và sau bữa ăn ở người có bệnh tiểu đường. + Chống táo bón. + Cầm máu. + Sát trùng. + Hoa quả có nhiều pectin giúp cơ thể hấp thu tốt các acid hữu cơ và là chất trung gian thúc đẩy sự chuyển hoá, tăng khả năng sử dụng các chất dinh dưỡng trong thức ăn. Ngoài ra, quá trình lên men các chất pectin được ứng dụng rộng rãi trong kỹ nghệ làm sợi đay, gai, dệt vải, làm bao tải. Chương 2 TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU Bưởi có một lịch sử khá gần đây, đã được phát hiện ở Barbados trong thế kỷ 18. Nhiều nhà thực vật học cho rằng bưởi đã thực sự là kết quả của một giống lai tự nhiên xảy ra giữa cam và bưởi, một trái cây có múi đã được đưa từ Indonesia đến Barbados trong thế kỷ 17. Các kết quả trái cây được đặt tên là "bưởi" năm 1814 ở Jamaica, một tên phản ánh cách bố trí của nó khi nó lớn lên, treo trong các cụm giống như nho. Cây bưởi được trồng ở Florida vào đầu thế kỷ 19, mặc dù họ không trở thành khả thi thương mại cây trồng cho đến thế kỷ sau đó. Florida vẫn còn là một nhà sản xuất chính của bưởi, như California, Arizona và Texas. Các nước khác sản xuất bưởi thương mại bao gồm Israel, Nam Phi và Brazil. 2.1. Đặc tính thực vật của cây bưởi [19] Bưởi (có tên khoa học là Citrus grandis Linn hay Citrus grandis Osbeck thuộc họ Cam_ Rutaceae) - Có thân gai cao từ 1,5 ÷ 4m hoặc hơn, nhiều nhánh, sống lâu năm. - Lá lớn, dai nguyên. Trong lá có dầu, chủ yếu Dipenten, Linalola và Xitrala. - Hoa bưởi trắng, mọc đơn hay thành từng chùm từ 2 ÷ 10 hoa với 4 ÷ 5 lá đài, 4 ÷ 5 cánh hoa, nhiều nhị và 5 ÷ 10 tâm bì. - Quả bưởi hình cầu, đường kính từ 10 ÷ 13 cm, màu xanh, khi chín hơi ngả vàng, có vỏ dày 1 ÷ 2 cm. Vỏ ngoài chứa ester và khoảng 26% Xitrala. Vỏ trong có Nigin, đường Ramnoza, vitamin A , C , Hesperidin. - Múi bưởi chứa 9% acid citric , 14% đường , các men , các vitamin như A, C, B1. 2.2. Các loại bưởi thường gặp [20] Ở Việt Nam có rất nhiều loại bưởi, đa dạng và phong phú. Và ta cũng có nhiều cách phân biệt loại bưởi: như bưởi Thanh (gốc Huế), bưởi Long (gốc Tiền Giang), bưởi năm roi (gốc Cần Thơ, Vĩnh Long), bưởi Xiêm Vang, bưởi đường lá cam ( lá như lá cam ), bưởi đường hồng, bưởi đường núm, bưởi da láng, bưởi da xanh, bưởi da cóc, bưởi bung, bưởi chùm, bưởi ổi .... Mỗi năm, bưởi ra hoa khoảng 2 lần, nhất là những tháng mưa. Dễ dàng ra trái vụ. Bưởi thích hợp với đất phù sa, nhiều mùn và khí hậu mát mẻ. Sau đây chúng ta có thể tìm hiểu một số loại bưởi sau: a. Giống bưởi da xanh Người đầu tiên trồng giống bưởi da xanh tại Bến Tre là ông Trần Văn Luông (Sáu Luông), sinh năm 1965, mất năm 1979 ở ấp Thanh Sơn II, xã Thanh Tân, huyện Mõ Cày, tỉnh Bến Tre. b. Bưởi lồng cổ cò Có nguồn gốc tại huyện Cái Bè, tỉnh Tiền Giang. Hiện nay giống này được nhân rộng và trồng khá phổ biến tại các tỉnh Tiền Giang, Vĩnh Long, Bến Tre…. c.Bưởi đường lá cam Bưởi đường lá cam được trồng tại huyện Vĩnh Cửu, Đồng Nai và hiện nay giống được nhân rộng và trồng khá phổ biến tại các tỉnh Đồng Nai, Bình Dương… d. Bưởi đường đặc sản Hương Sơn Bưởi đường Hương Sơn, còn gọi là bưởi tàu, được trồng từ lâu đời, quả to, vị ngọt đậm, múi mọng nước, nhiều vitamin C, không có hậu chua, không the, không đắng, mùi hương dễ chịu và nhất là ít xơ. Nhờ những đặc tính nổi trội này, người dân bản địa đã xếp bưởi đường lên vị trí cao nhất về độ ngon ngọt so với các giống bưởi hiện có ở Hương Sơn được người tiêu dùng ưa chuộng. e. Bưởi Biên Hòa – Đặc sản Tân Triều Được trồng ở vùng Nam Bộ - Tỉnh Biên Hòa. f. Bưởi Quế Dương Ở làng Quế Dương, xã Cát Quế, huyện Hoài Đức, Hà Nội có một giống bởi quý mà cứ vào mỗi dịp Tết Nguyên đán người dân quanh vùng cố tìm mua cho được vài ba quả để về đặt lên bàn thờ. Theo các cụ cao tuổi trong làng kể lại, giống bưởi đường này do cụ Thảo ở xóm Tháp Thượng lưu giữ và nhân giống từ một cây bưởi hạt đã trên 90 năm nay. g. Bưởi “ Lã Thiên Hương” – Một giống bưởi quý của Đoan Hùng Được trồng ở Đoan Hùng – Tuyên Quang. h. Bưởi Phúc Trạch Bưởi là cây ăn quả đem lại hiệu quả kinh tế cao trong phát triển kinh tế vườn hộ, trang trại. hiện nay tại Hà Tĩnh đang trồng chủ yếu. l. Bưởi chùm Hiện đang được trồng nhiều ở Cái Bè và Tiền Giang. 2.3. Thành phần hóa học của bưởi - Nước quả bưởi chứa nhiều chất bổ dưỡng như các loại đường trái cây, đạm, béo, acid tannic, beta - caroten và các chất khoáng như phospho, magiê, sắt, can xi, kali, các vitamin B1, B2, C. - Vỏ quả ngoài rất giàu narin – gosid, do đó có vị đắng, trong vỏ có tinh dầu, tỷ lệ 0,8 ÷ 0,84%. Tinh dầu vỏ quả chứa d – limemen, a – pinen, linadol, geraniol, citral, còn có các ancol, pectin, acid citric. - Quả chứa 0,5% tinh dầu. - Trong lá cũng có tinh dầu. - Dịch quả chín có nhiều chất bổ dưỡng: nước 49%, glucid 9%, protid 0,6%, lipid 0,1%, và các khoáng Ca 20mg%, P 20mg%, K 190mg%, Mg 12mg%, S 7mg%, và Na, Cl, Fe, Cu, Mn….Có các vitamin (tính theo mg%) C 40; B 0,07; B2 0,05; PP 0,3 và tiền sinh tố A 0,1. 100ml dịch quả cung cấp cho cơ thể 43 calo. 2.4. Các dạng bưởi và phế liệu bưởi [21], [22], [23] 2.4.1. Bưởi - Dạng lỏng: Nước bưởi trong, nước bưởi đục, nước bưởi có tép… - Dạng cô đặc: Mứt vỏ bưởi, Tarami thạch trái cây bưởi… - Dạng nguyên trái: Dùng để ăn và chế biến các món khác.. 2.4.2. Phế liệu bưởi - Lá bưởi: có vị cay, đắng, the, mùi thơm, tính ấm. - Cùi bưởi: vị ngọt đắng, tính ẩm. Vỏ hạt có chứa nhiều pectin có tác dụng cầm máu.Trong cùi bưởi tươi chứa từ 1 ÷ 2% pectin (khô), nhưng khi phơi cùi bưởi khô thì chỉ còn 0,5 ÷ 1% pectin (khô). - Hạt bưởi: chứa 40 ÷ 70% dầu béo, vị đắng, tính ấm. - Vỏ quả: Vị đắng, cay, mùi thơm, tính bình. - Trong quả bưởi tươi, cùi tươi chiếm 10 ÷ 40%. Hạt tươi chiếm 3 ÷ 6%, vỏ ngoài 10% (có quả hạt lép hết chỉ còn vài hạt mẩy). Bảng 2.1. Phần trăm pectin trong các phế liệu của quả bưởi. Các phế liệu  Khối lượng ( % )  Hàm lượng Pectin ( % )  Hiệu suất thu hồi ( % )   Vỏ xanh  8 ÷ 11  -  -   Cùi trắng  15 ÷ 30  3,1  15,6   Vỏ múi  8 ÷ 12  5,8  25,2   Vỏ hạt  3 ÷ 3,5  5,3  12,4   Bã tép  10 ÷ 16  5,2  -   2.5. Ứng dụng của bưởi và phế liệu bưởi [23], [24], [28] 2.5. 1. Bưởi Bưởi là loại trái cây ngon miệng, giàu dinh dưỡng, vitamin… được nhiều người ưa thích, nên thường được chọn làm món tráng miệng hay ép thành nước giải khát. Vì vậy, nó được sử dụng nhiều trong lĩnh vực công nghệ thực phẩm. - Chiết xuất pectin, một phụ gia quý ứng dụng nhiều trong ngành thực phẩm như công nghệ chế biến rau quả, bánh kẹo, sữa, mứt đông… - Chiết xuất naringin: Chất naringin, một flavonoid tập trung ở bưởi, giúp sửa chữa ADN bị hư hại trong các tế bào ung thư tuyến tiền liệt của con người (dòng tế bào LNCaP). - Làm thực phẩm ăn kiêng: Bưởi giúp đốt cháy các chất béo và calo dư thừa, các enzyme trong bưởi có thể giúp hấp thụ và làm giảm tinh bột và đường trong cơ thể, trong trái bưởi có chứa hàm lượng chất xơ cao và tải glycemic thấp, nên có tác dụng giảm cân. - Nước giải khát như nước bưởi có tép, nước bưởi trong, nước bưởi đục (bưởi có tác dụng chống viêm rõ rệt thông qua cơ chế cải thiện mạng lưới vi tuần hoàn tại chỗ, ức chế quá trình ngưng tập tiểu cầu, chống phù nề, nâng cao sức bền thành mạch và sức chống đỡ của cơ thể với các tác nhân gây bệnh. Có tác giả cho rằng, dịch ép quả bưởi còn có chứa một chất giống như insulin có khả năng làm hạ đường máu). Trong dược phẩm, bưởi là một loại trái cây nhiệt đới rất được ưa chuộng vì đa công dụng. Ngày nay, khoa học phám phá ra những đặc tính trị liệu mới của bưởi. - Chữa được nhiều bệnh: Theo y học hiện đại, nước bưởi có thành phần tựa như insulin, giúp hạ đường huyết, chống cao huyết áp – giảm tai biến tim mạch, phòng chống ung thư, làm giảm cholesterol trong máu, bệnh tiểu đường… - Bưởi cung cấp một lượng lớn chất xơ, có tác dụng chống lại bệnh táo bón, và được xem như một loại “thực phẩm chức năng”. Bởi nó có thể ngăn ngừa bệnh lỵ, tiêu chảy, viêm ruột non.. Trong các lĩnh vực khác: dùng để ăn, làm nước xà phòng, dầu gội dưỡng ẩm bưởi, mặt nạ dưỡng da… 2.5.2. Phế liệu bưởi - Chiết xuất pectin và naringin. Được ứng dụng trong công nghệ thực phẩm (như ở phần ứng dụng của bưởi ở trên), ngoài ra còn được ứng dụng trong công nghệ dược phẩm như sau: + Pectin được dùng để điều chế ra thuốc uống, thuốc tiêm (bắp, dưới da) để cầm máu trước và sau khi phẫu thuật răng hàm mặt, tai mũi họng, phụ khoa, và dung dịch pectin 5% còn được sử dụng như thuốc sát trùng H2O2 (nước oxy già) trong phẫu thuật không gây xót lại cầm máu tốt. Trên thị trường hiện có biệt dược Hacmophobin (Đức) và Arhemapectin (Pháp). + Naringin giúp phục hồi sức khỏe cho DNA bị hư hại bằng cách gây hai enzyme sửa chữa DNA trong giai đoạn nhân rộng. Các men này, 8-oxoguanine- DNA glycosylase 1 (hOGG1), và beta polymerase DNA (DNA nhiều beta), cả hai đều tham gia vào con đường DNA cắt bỏ cơ sở (BER) sửa chữa. - Nấu chè vỏ bưởi: Lấy 300 g vỏ bưởi , gọt bỏ lớp xanh, chỉ lấy phần vỏ xốp trắng bên trong, 600 g đường cát, 100 g bột năng (hoặc bột sắn dây), 250 g đậu xanh, ngâm qua đêm cho mềm, rồi hấp chín, 800 g dừa nạo, vắt với nước ấm lấy một chén nước cốt và một tô nước dão, một bó lá dứa, rửa sạch, để ráo, 1 muỗng cà phê tinh dầu bưởi, 30 g bột gạo, 100 g đậu phộng rang, bóc vỏ, giã nát. - Nước cất hoa bưởi là nguyên liệu làm thơm thức ăn, bánh kẹo,và nước giải khát như bánh trôi, bánh chay, bánh trung thu, bánh khảo, chè.. - Chiết xuất tinh dầu hoa bưởi: Chất giải thể “duy nhất” chất béo đặc trưng, sử dụng chú ý nhiều nhất trong việc làm giảm cellulite. - Nước gội đầu lá bưởi, nước hoa bưởi, nước hạt bưởi là những mỹ phẩm không thể thiếu của các cung tần, mỹ nữ… thuở trước. Nước lá bưởi gội đầu sẽ làm tóc suôn mượt mà, ít rụng và sạch gàu. - Mứt vỏ bưởi. Trong đông y, cho rằng mỗi bộ phận của quả bưởi đều có tác dụng riêng. Cơm bưởi vị ngọt, chua, tính mát, không độc, có tác dụng kiện tỳ, trị ho, giải rượu. Vỏ ngoài chứa tinh dầu (vỏ trong thường dùng làm mứt), vị cay, đắng, ngọt, tính ấm, có tác dụng trị ho, giảm đau. Hạt bưởi vị đắng, tính ấm, chứa chất béo, có tác dụng trị đau thoát vị bẹn, sa đì. Lá bưởi vị đắng, the, mùi thơm, tính ấm, có tác dụng tán hàn, tán khí, thông kinh lạc, giải cảm, trừ đờm, tiêu thực, hoạt huyết, tiêu sưng, tiêu viêm. 2.6. Tác dụng của bưởi và phế liệu bưởi 2.6.1. Bưởi - Chữa ho nhiều, đàm nghịch khí: Bưởi một quả, bổ thành miếng hấp với gà để ăn. - Rối loạn tiêu hóa, thai phụ miệng nhạt, nước dãi trào ngược: Dùng cơm bưởi và ăn mỗi ngày 3 lần. - Chữa đau dạ dày cơn: Lấy 1 vốc hạt bưởi để cả vỏ cứng bên ngoài, rửa sạch cho vào ca hay cốc, cho nước sôi vào, đậy nắp kín ngâm sau 2 ÷ 3 giờ thì gạn lấy nước để uống, sẽ đỡ đau ngay, có thể thêm đường cho dễ uống. Cần dùng nhiều ngày. - Hôi miệng, giải rượu: Lấy cơm bưởi 100 g và nhai nuốt dần dần. - Say tàu xe hay rối loạn tiêu hóa, miệng nhạt buồn nôn do cảm: Mứt bưởi 30-60 g, nhai nuốt dần. - Đau khớp hay té ngã sưng đau: Vỏ bưởi tươi 250 g, gừng tươi 30 g, cùng băm nhuyễn, đắp tại chỗ, mỗi ngày thay 1 lần. - Dị ứng da hay mẩn ngứa không rõ nguyên nhân: Bưởi da xanh 1 quả, cắt bổ nguyên quả, nấu nước thoa rửa tại chỗ, mỗi ngày làm 3 lần, đồng thời có thể ăn bưởi 60 g, mỗi ngày 3 lần. - Thoát vị bẹn, sa đì: Hạt bưởi 15 g, băm nhuyễn nấu nước uống, ngày uống 1 lần vào sáng và chiều. - Bong gân, sưng khớp do lạnh, chấn thương: Lá bưởi không kể liều lượng, nướng chín để nắn, xoa bóp hay nấu nước xông và ngâm tại chỗ. - Chữa phù thũng, trướng bụng: Vỏ bưởi đào, mộc thông, bồ hòn mỗi vị 20-30 g; diêm tiêu 12 g, cỏ bấc 8 g. Sắc uống ngày 1 thang, chia 2 lần vào khi đói. Cần ăn một khẩu mía trước và sau khi uống thuốc này, kiêng chất mặn. 2.6.2. Phế liệu bưởi - Lá bưởi: được dùng để chữa viêm khớp dạng thấp, thể hàn thấp, đau bụng do trực trệ, cảm mạo, tán khí, thông kinh lạc, giải cảm – sốt, trừ đờm, tiêu thực, hoạt huyết, tiêu sưng, nhức đầu, hắt hơi, kém ăn, còn chữa viêm vú, viêm amygdal. - Vỏ quả: trừ phong, hóa đờm, tiêu báng (lách to), tiêu phù thũng, hoạt huyết, giảm đau…. - Cùi bưởi: hóa đàm, ho, tiêu thực, hạ khí và làm khoan khoái lồng ngực, đau bụng do lạnh, phụ nữ mang thai nôn nhiều, viêm loét ngoài da… - Hoa bưởi: có tác dụng hành khí, tiêu đờm, giảm đau, chữa đau dạ dày, đau tức ngực. - Hạt bưởi: có tác dụng trị sán khí, bị hóc xương cá, bị gai đâm không nhổ ra được, đốt cháy thành than nghiền nhỏ và rắc lên vùng tổn thương…. Chương 3 XÂY DỰNG QUY TRÌNH CHIẾT XUẤT PECTIN TỪ PHẾ LIỆU BƯỞI 3.1. Sơ đồ quy trình công nghệ 3.2. Thuyết minh quy trình 3.2.1. Nguyên liệu, Xử lý nguyên liệu 3.2.1.1. Nguyên liệu Là phế phẩm của nhà máy trong quá trình ép nước quả. 3.2.1.2. Xử lý nguyên liệu Rửa, xé tơi nguyên liệu.. - Mục đích: + Loại bỏ một phần tạp chất… + Loại bỏ phần lớn vi sinh vật bám trên nguyên liệu. + Thuận lợi cho công đoạn xay nhỏ. - Thực hiện: Cùi và bã của quả bưởi được rửa sạch, tách hạt, cắt nhỏ rồi rửa nước ấm (50 ÷ 600C) để loại bỏ các glucoside còn sót lại. Sau đó đưa nhiệt độ lên tới 95 ÷ 980C để làm mất hoạt tính của enzyme phân giải pectin. 3.2.2. Xay nhỏ - Mục đích: + Tăng diện tích tiếp xúc giữa nguyên liệu và dung môi. + Phá vỡ cấu trúc tế bào, tạo sự tiếp xúc triệt để giữa dung môi và nguyên liệu giúp quá trình trích ly nhanh chóng. - Thực hiện: Quá trình xay nhỏ được thực hiện qua thiết bị nghiền búa hay thiết bị có sử dụng con lăn va đập. + Thiết bị nghiền búa: ( Nguyên tắc hoạt động: Thiết bị nạp liệu theo phương tiếp tuyến của chiều quay của búa. Lưới sàng có thể thay đổi, vừa dùng để nghiền thô, vừa để nghiền trung bình, tùy theo cỡ lỗ lưới sàng. Đĩa treo búa có bốn chốt treo búa và các búa nghiền được treo gần nhau suốt chiều rộng máy nghiền. Vật liệu trong máy nghiền búa được nghiền nhỏ do sự va đập của búa vào vật liệu và sự chà xát vật liệu giữa búa và thành máy. Các hạt vật liệu sau khi nghiền có kích thước nhỏ hơn lỗ phân loại sẽ đi ra ngoài. Các hạt có kích thước lớn hơn lỗ lưới sẽ được tiếp tục nghiền. + Thiết bị nghiền có sử dụng con lăn va đập: 3.2.3. Trích ly pectin - Mục đích: Chuyển protopectin không tan thành pectin hoà tan. - Thực hiện: + Dùng acid HCl, (thường người ta dùng lượng nước gấp 3 lần lượng vỏ khô), pH = 1,3 ÷ 1,4, nhiệt độ 90 ÷ 1000C và thời gian đun là khoảng 1 giờ. Kết thúc khi độ khô dung dịch đạt 2% (pectin 0,7 ÷ 1,0%; đường 1 ÷ 1,3%).Trong khi trích ly cần khuấy trộn đều để tăng tốc độ khuếch tán để tăng tốc độ trích ly và sử dụng thiết bị trích ly và thiết bị thủy phân như sau. + Thiết bị trích ly: ( Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động: Trích ly chất rắn nhiều bậc. Thiết bị là một hệ thống nhiều nồi lắp nối tiếp nhau. Các nồi đổ đầy nguyên liệu chiết còn dung môi lần lượt đi qua tất cả các nồi để lấy lượng chất tan cần thiết trong nguyên liệu. Qua hệ thống, dung dịch sẽ đạt nồng độ chất khô yêu cầu. Dung môi mới được nạp vào. Quá trình liên tục đến khi rút hết chất chiết thì tháo bã và cho vật liệu mới vào. + Thiết bị thuỷ phân: ( Nguyên tắc hoạt động: Ở đây ta thực hiện phương pháp thủy phân trực tiếp: sau khi dẫn nguyên liệu vào thiết bị, ta bổ sung HCl vào thiết bị. Sau đó hơi nước sẽ được sục trực tiếp vào để tăng áp lực thủy phân. 3.2.4. Trung hoà - Mục đích: Loại bỏ một ít tạp chất như: tinh bột, protein... lẫn với pectin. - Thực hiện: + Dùng enzyme phân giải protein. Được thực hiện ở pH = 4,5 ÷ 5 (điều chỉnh bằng dung dịch natri cacbonate) và ở nhiệt độ 40 ÷ 500C. Khi đã loại bỏ hết tinh bột (kiểm tra bằng iod), điều chỉnh dung dịch pH = 3 bằng cách thêm acid citric rồi đưa nhiệt độ lên 800C để làm mất hoạt tính của enzyme và công đoạn này sử dụng thiết bị trung hoà. 3.2.5. Ép và lọc 3.2.5.1. Ép - Mục đích: Tách dịch bào ra khỏi nguyên liệu. - Thực hiện: + Quá trình ép: Ta có thể sử dụng thiết bị ép là máy ép thuỷ lực. Thể tích làm việc mỗi mâm ép: 18kg. Áp suất: 400 ÷ 800 kg/cm2. Năng suất: 200 ÷ 700 kg/h. 3.2.5.2. Lọc - Mục đích: + Loại bỏ phần bã không tan trong dung dịch. + Làm sạch và lắng gạn để thu được dung dịch pectin trong suốt. - Thực hiện: + Quá trình lọc: Ta có thể sử dụng thiết bị lọc là máy lọc khung bản hoặc máy ly tâm lọc. Thiết bị lọc khung bản: (Nguyên tắc hoạt động: Huyền phù theo ống dẫn đi vào thiết bị, phân ra theo số lượng khung tràn vào khoang ống. Dưới áp suất nước lọc đi qua vách ngăn lọc theo các rãnh chảy xuống và nhờ van tháo ra ngoài. Pha rắn bị giữ lại trên bề mặt vách ngăn lọc và chứa trong khung 1. Khi khung đã đầy bã thì dừng quá trình lọc và tiến hành rửa bã lọc. Việc rửa bã có thể thực hiện xuôi chiều hay ngược chiều. Thiết bị ly tâm lọc: + Cấu tạo: Buồng lọc Ống cấp dịch: cung cấp dịch cần lọc vào thiết bị. Ống tháo dịch và màng lọc: tháo sản phẩm của quá trình lọc. Ống tháo bã: tháo bã ra khỏi thiết bị. Trục vít xoắn: tách bã ra khỏi dịch cần lọc. Động cơ: quay trục vít xoắn. Cấu tạo của thiết bị ly tâm lọc. 1. Nhập huyền phù nguyên liệu. 2. Tháo pha lỏng. 3. Tháo pha rắn (bằng trọng lực). 4. Khoang chứa bã và đĩa. 5. Buồng. 6. Vít tải + Nguyên tắc hoạt động: Dịch lọc qua bộ phận cấp dịch vào buồng lọc. Trục vít xoắn quay tạo ra lực ly tâm làm cho các hạt rắn chuyển động ra khỏi tâm buồng lọc và va vào thành thiết bị. Những hạt rắn này sẽ được trục vít đẩy về ống tháo bã. Phần lỏng còn lại tiếp tục qua màng lọc theo ống tháo sản phẩm ra ngoài. 3.2.6. Cô đặc - Mục đích: + Làm bốc hơi nước của sản phẩm. + Tăng nồng độ chất khô trong sản phẩm. + Kéo dài thời gian bảo quản (vì hạn chế vi sinh vật phát triển do ít nước, áp suất thẩm thấu cao. + Giảm được khối lượng khi vận chuyển. - Thực hiện: + Cô đặc đến độ khô 10% thu được chế phẩm pectin với hàm lượng 4 ÷ 5% đem bảo quản để nấu mứt. + Cô đặc trong chân không ở nhiệt độ 55 ÷ 600C và độ chân không từ 600 mmHg trở lên. + Thiết bị cô đặc chân không: Thiết bị cô đặc bốc hơi dạng màng rơi: Nguyên lý chung: Dịch cô đặc đã được gia nhiệt sơ bộ rồi đi vào trong thiết bị từ phía trên và sẽ chảy xuống tạo một lớp màng mỏng bao lấy bề mặt truyền nhiệt. Bề mặt truyền nhiệt là thân các ống hình trụ đứng được trong thiết bị bốc hơi hoặc là những tấm bản mỏng được đặt sát lại với nhau. Để tiết kiệm năng lượng, hơi sau khi gia nhiệt sẽ đi vào buồng ngưng tụ để gia nhiệt sơ bộ cho dịch. Dung dịch sau khi cô đặc thoát ra ngoài theo cửa ở đáy thiết bị. 3.2.7. Rót bao bì - Mục đích: + Đảm bảo khối lượng tịnh. + Đảm bảo hệ số truyền nhiệt và tạo điều kiện thuận lợi cho công đoạn thanh trùng và bảo quản. + Không lẫn các tạp chất. - Thực hiện: + Nâng nhiệt đến 75 ÷ 790C, rót vào bao bì. + Bao bì sử dụng ở đây có thể là bao PE, PP, lọ thủy tinh.. + Công đoạn rót vào bao bì có thể sử dụng thiết bị sau. 3.2.8. Thanh trùng và bảo quản 3.2.8.1. Thanh trùng - Mục đích: Tiêu diệt hoàn toàn vi sinh vật và bào tử của chúng trong sản phẩm. - Thực hiện: Thanh trùng bằng nhiệt hay hơi, công đoạn này có thể sử dụng thiết bị sau. 3.2.8.2 Bảo quản - Mục đích: Thời gian bảo quản lâu hơn và ổn định các thành phần trong sản phẩm. - Thực hiện: + Bảo quản bằng bao PE, PP, lọ thuỷ tinh không hút ẩm. + Bảo quản bằng SO2 thì không qua thanh trùng. - Chế độ bảo quản: + Nhiệt độ không quá 300C. + Độ ẩm không khí: 85%. + Thời gian bảo quản 6 ÷ 7 tháng. 3.2.9. Kết tủa và lọc, rửa kết tủa - Mục đích: + Loại bỏ những phần không có giá trị. + Thu nhận pectin. - Thực hiện: + Thu pectin ở dạng bột thì người ta đông tụ pectin lỏng bằng cồn ethylic 950C rồi để lọc tách pectin khỏi hỗn hợp rượu - nước. + Kết tủa pectin được rửa lại bằng cồn 900C. 3.2.10. Sấy chân không - Mục đích: + Tách bớt nước trong sản phẩm. + Thời gian bảo quản lâu hơn. - Thực hiện: Đem sấy ở máy chân không trục rỗng ở 60 ÷ 700C đến khi độ ẩm còn 3 ÷ 4%. 3.2.11. Nghiền nhỏ và đóng bao - Sau khi sấy chân không thì ta đem đi xay nhỏ và cho vào bao PP bảo quản. - Thiết bị nghiền mịn: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Qua đề tài này đã giúp ta hiểu rõ hơn về tác dụng của phụ gia pectin đối với cơ thể con người và ứng dụng nó trong công nghệ thực phẩm cũng như qui trình sản xuất phụ gia pectin trong công nghiệp và chế biến tại nhà. Đa số phụ gia mà ta được biết đến khi bổ sung vào quá trình chế biến với nhiều mục đích khác nhau đều có tác dụng không tốt đối với cơ thể con người dù tính chất độc hại rất nhỏ. Nhưng phụ gia pectin thì ngược lại dù có bổ sung vào quá trình chế biến với hàm lượng bao nhiêu cũng không ảnh hưởng xấu đến sức khỏe của con người. Bên cạnh đó pectin còn có tác dụng dược lý đối với cơ thể con người mà phụ gia khác không có tác dụng đó. Nhưng bên cạnh đó nó cũng có sự hạn chế ảnh hưởng không tốt trong quá trình chế biến nước quả và rượu vang. Hơn nữa việc sản xuất pectin từ nguồn nguyên liệu rau quả và phế phẩm mang lại cho ta hiệu quả kinh tế cao, hiệu suất lớn, có ý nghĩa thực tiễn về kinh tế, xã hội và đặc biệt là ta góp phần bảo vệ môi trường tốt hơn nhờ tận dụng nguồn phế phẩm này. Qua đồ án em đã trình bày được các thông tin về đối tượng nghiên cứu. Tuy nhiên vì trình độ hiểu biết còn hạn chế, bài đồ án của em không thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong được sự góp ý của các thầy cô để bản đồ án của em hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cám ơn khoa Công nghệ lương thực thực phẩm và đặc biệt là cô Nguyễn Thị Thanh Nga đã tận tình chỉ bảo và giúp đỡ em hoàn thành đồ án này. TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu Tiếng Việt: [1] Bùi Đức Hợi, Nguyễn Thị Thanh (1975), Kỹ thuật sản xuất bánh kẹo, NXB Trường Đại học Công nghệp nhẹ. [2] Nguyễn Đức Lượng (2000), Cơ sở vi sinh công nghiệp, NXB Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh. [3] Nguyễn Văn Tiếp, Quách Đình, Ngô Mỹ Văn (2000), Kỹ thuật sản xuất đồ hộp rau quả, NXB Thanh Niên . [4] Lê Ngọc Tú (chủ biên) (2001), Hóa học thực phẩm, NXB Khoa học và kỹ thuật Hà Nội. [5] Lê Ngọc Tú (chủ biên) (2002), Hóa sinh công nghiệp, NXB Khoa học và kỹ thuật Hà Nội. [6] Trường Cao Đẳng Lương thực thực phẩm, Giáo trình thiết bị thực phẩm, Đà Nẵng 2007. Tài liệu trên internet: [7] Nguyễn Thị Lâm, [8] ĐoànThị Như, [9] VũĐịnh, [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26]