Nghiên cứu Pectin và ứng dụng trong công nghệ thực phẩm

Đồ án chuyên môn GVHD: Hoàng Minh Thục Quyên SVTH: Nguyễn Thị Hiếu Trang : PAGE 35 LỜI MỞ ĐẦU Những năm gần đây trong xu thế phát triển chung khi đời sống ngày càng được nâng cao cùng sự tăng cường giao lưu với nên kinh tế khác trên thế giới. Nhu cầu về thay thế hàng ngoại nhập mà bên cạnh đó sức khỏe đang là vấn về được quan tâm, chú trọng. Để giải quyết vấn đề trên việc chọn sản phẩm từ nguồn nguyên liệu phổ biến từ nhiều vùng. Mà sản phẩm chúng ta đang tìm hiểu lại là phế phẩm của các nguyên liệu đó trong nhà máy. Phế phẩm đó chính là bả ép của các quá trình ép nước quả như: bả ép nước táo, cam, chanh, quýt, bưởi … Pectin là sản phẩm phụ gia thực phẩm thuộc nhóm phụ gia tạo đông, tạo gel trong quá trình chế biến và bảo quản mứt, mứt đông, kẹo pectin từ hoa quả mà bài viết nói đến. Pectin là sản phẩm phụ gia được nghiên cứu bằng phương pháp pectat-canxi trong đó phụ gia co nhiều hữu ích như giúp thực phẩm an toàn và dinh dưỡng, cơ hội lựa chọn thực phẩm nhiều hơn, giá thành thực phẩm thấp hơn. Do có những tác dụng như vậy nên việc nghiên cứu và tìm nguồn nguyên liệu phù hợp với công nghệ đang là cần thiết đóng góp thiết thực cho sự phát triển chung của ngành công nghiệp thực phẩm. Bên cạnh đó phải tìm hiểu rỏ ứng dụng của phụ gia pectin trong ngành công nghệ thực phẩm để việc sử dụng, dùng trong quá trình chế biến phù hợp bổ sung vào đúng thời điểm để được sản phẩm như mong muốn về chất lượng và giá trị cảm quan. Tháng 11 năm 2006 GVHD:Hoàng Minh Thục Quyên SVTH: Nguyễn Thị Hiếu Phần I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU I. Giới thiệu về vấn đề đang quan tâm I.1. Nguồn gốc pectin Pectin là chất phụ gia thực phẩm ngày nay thường được dùng để tạo đông, tạo gel. Pectin có mặt trong quả, củ, thân cây. Đóng vai trò vận chuyển nước và lưu chất cho các trái cây đang trưởng thành. Duy trì hình dáng và sự vững chắc của trái cây. Tiền thân của pectin là protopectin không tan trong nước và có nhiều trong mô tría cây còn xanh, quá trình chín sẽ kèm theo sự thủy phân protopectin thành pectin. Sau đó kết hợp với sự demetyl hóa dưới tác dụng của enzym và sự depolymer hóa của pectin thành pectate và cuối cùng là các loại đường hòa tan và acid. Từ thời tiền sử chất pectin đã là thành phần trong phẩu phần ăn của con người. Nhưng chỉ mới nữa thế kỷ trước ngành công nghệ thực phẩm mới nhận biết được vai trò quan trọng của phụ gia pectin trong việc đa dạng các sản phẩm thực phẩm. Trong công nghiệp pectin được thu nhận từ dịch chiết của các nguyên liệu thực vật thường là táo hay các quả có múi như: cam, quýt, bưởi. Phần lớn các quốc gia xem pectin là phụ gia quí và vô hại được sư dụng với liều lượng phụ thộc vào từng quy trình công nghệ. I.2. Nguồn nguyên liệu chứa pectin Pectin chứa nhiều trong các loại quả của trái cây: Táo, mận, cam, chanh, cà rốt, sơn trà, lê, cà chua… Thành phần và hàm lượng của pectin trong các loại quả tính theo % như sau: Tên rau quả Tinh bộtĐườngPectinxenlulozaSaccarozaglucozafructozaCộngKhoai tây17,70,60,20,10,90,71,0Cải bắp0 0,12,61,64,30,31,2Cà rốt03,72,9-6,60,41,0Cà chua 50%, pH = 3 - 3,5; [pectin] = 0,5 -1%. Đường có khả năng hút ẩm và vậy nó làm giảm mứt độ hydrate hóa của phân tử pectin trong dung dịch, pH acid trung hòa bởi 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. Liên kết hydro được hình thành giữa các phân tử pectin có thể hydroxyl-hydroxyl, carboxyl-carboxyl hoặc hydroxyl-carboxyl. Kiểu liên kết này không bền do đó các gel tại thành sẽ mềm dẻo bởi tính linh động của các phân tử trong khối gel. Cấu trúc của gel phụ thuộc vào hàm lượng đường, hàm lượng acid, hàm lượng pectin, hoặc pectin và nhiệt độ 30 - 35 0c đường thêm vào pectin là sacharose. Do đó cần duy trì pH acid để khi đun nấu sẽ gây ra quá trình nghịch đảo đường sachrose. Tuy nhiên cũng không nên dùng qua nhiều acid vì pH quá thấp sẽ gây ra nghịch đảo một lượng lớn sacharose gây kết tinh glucose và hoá gel nhanh tạo nên các vón cụt. Khi dung lượng pectin vượt quá lượng thích hợp sẽ gây ra gel qua cứng. Do đó khi dùng một nguyên liệu có chứa nhiều pectin cần tiến hành phân giải bớt chúng bằng cách đun nấu lâu hơn. Khi sử dụng một lượng cố định bất cứ một loại pectin nào pH, nhiệt độ càng thấp và hàm lượng đường cao thì gel tạo thành càng nhanh. LMP: Tạo gel bằng liên kết với ion Ca2+. + Sự có mặt của các thành phần hữu cơ và vô cơ. - Sự trùng hợp của phân tử pectin có thể xảy ra dưới tác dụng của men khi bảo quản pure và tác dụng của nhiệt độ và hóa học khi gia công nguyên liệu chứa pectin. Nếu nguyên liệu chịu tác dụng của acid, bazơ và nhiệt càng nhiều thì càng không có lợi cho sự trùng hợp pectin vì sẽ thu được pectin có phân tử lượng bé. Chiều dài phân tử pectin quyết định độ cứng của gel, chỉ có pectin có khối lượng phân tử không bé hơn 10000 mới có khả năng tạo gel, nếu chiều dau quá thấp thì nó không tạo gel được mặt dù dùng với liều lượng cao. - Khi pectin có cùng khối lượng phân tử thì khả năng tạo gel phụ thuộc vào mức độ este hóa các gốc của mach galacturonic tại các nhóm metoxyl (-OCH3). + Nhóm metoxyl tăng từ 8 -11 % thì độ bền đông tụ của nó tăng, ngược lại khả năng đông tụ giảm. + Pectin có từ 9,5 -11% nhóm(-OCH3) ở môi trường pH = 3 và hàm lượng đường 35 % khả năng đông tụ tốt. + Khi hàm lượng metoxyl giảm xuống 5% và thấp hơn khi pectin vẫn giữ được khả năng đông tụ tạo đông chậm, đòi hỏi thay đổi hàm lượng đương cũng như pectin và acid. + Nếu pectin có hàm lượng từ 3,5 -6 % nhóm metoxyl khi có sự tham gia của các muối kim loại nhiều hóa trị như Ca2+ và trên 35% đường thì nó sẽ tạo ra đông tụ bền vững. _ Vai trò của Ca2+ và ion kim loại khác trong việc tạo gel là: Cac phân tử acid pectic tác dụng tương hổ lẫn nhau nhờ các nhóm carboxyl tự do, các nhóm này liên kết lại nhờ các ion Ca2+thành khung bền vững như sau: High Methoxyl pectin Low methoxyl pectin + Dạng cation và anion có ảnh hưởng đến độ bền đông tụ các cation Ca2+, Al3+ làm tăng độ bền gel còn cation hóa trị I như Na+ ở điều kiện xác định có tác dụng ngược lại. - Trong thành phần của phân tử pectin có thể có nhóm acetyl CH3CO, hàm lượng nhóm CH3CO có trong pectin, este hóa cao không quá 0,8% thì không ảnh hưởng đến khả năng tạo đông của pectin, song cao hơn thì khả năng đông tụ giảm. I.3. Vai trò các cấu tử trong việc tạo gel pectin I.3.1. Pectin - Nồng độ của các phân tử pectin trong dung dịch càng lớn thì sự liên kết giữa các phân tử xảy ra càng nhanh và sự đông tụ được tạo ra càng bền. -Nhưng không phải tất cả lượng pectin đều tham gia vào việc tạo đông tụ chính vì vậy độ bền gel không phải xác định theo số lượng nhiều ít mà xác định theo chiều dài mạch phân tử và mức độ metoxyl hóa. - Pectin chất lượng tốt sẽ tạo ra sợi chỉ dài và chắc trong quá trình đông tụ làm cho keo đàn hồi do đó keo loãng cũng khó bền. -Nếu pectin tạo đông tụ yếu do các sợi chỉ được tạo ra ngắn hơn, mạng lưới giữ pha lỏng của keo kém hơn do đó sự đoong tụ sẽ yếu và có khả năng đưa đến sự rữa nát ( vì nhả nước ). I.3.2 Nước: - Độ ẩm của khối keo tăng thì quá trình tạo keo tụ càng nhanh ( vì tăng tốc độ định hướng của các phân tử pectin do độ nhớt của dung dịch phân tán giảm) - Thời gian tạo đông của khối kẹo phụ thuộc vào độ ẩm, độ ẩm càng cao thời gian tạo đông càng giảm. I.3.3. Đường -Vai trò của đường trong việc tạo đông là khử nước, giảm solvat hóa của các phân tử pectin, phụ thuộc vào số lượng và chất lượng pectin mà dùng lượng đường khác nhau. - Hàm lượng pectin càng cao, chất lượng của nó càng tốt thì đòi hỏi hàm lượng đường trong sự tao đông càng nhiều nhưng nếu lấy lượng đường không tương ứng với pectin. + Cao quá so với pectin thì độ bền đông tụ giảm và giảm tốc độ tạo đông. + Quá ít đường thì gel tạo ra sẽ quá cứng. - Khi dùng pectin có chất lượng tốt, nồng độ của nso trong dung dịch là 0,6 – 1% thì hàm lượng đường cần đạt tới 65%. I.3.4 Acid : - Yêu cầu của acid trong việc tạo gel pectin : + Acid cho vào phải có mức phân ly cao hơn acid pectit như vậy nó sẽ ngăn cản sự phân ly của acid pectit do đo các mixen pectit mất điện tích cùng dấu, chúng được nối lại thành sợi dài. + Khi cho acid vào thì ion hydro thay thế ion kim loại trong nhóm cacboxyl của phân tử pectin sau khi đã tẩy được acid pectit ra khỏi muối của nó. Vì muối của acid không tham gia vào quá trình tạo đông mà chỉ có acid pectit tạo ra đông tụ do đó khi thêm acid vào sẽ làm tăng tốc độ tạo đông tụ. +Acid tactric có tính hoạt động lớn nhất và acid citric hoạt động yếu nhất trong những acid dùng để sản xuất kẹo. Nồng độ tối thiểu của ion hydro để tạo ra đông tụ là 3,46. Nồng độ của ion hydro càng cao thì khả năng tạo đôngtụ của dung dịch càng cao, khi đó của muối của acid pectit được thay thế hoàn toàn bằng ion hydro một cách nhanh chóng và chuyển chúng về acid pectit. Sau đó tiếp tục tăng nồng độ ion hydro thì sẽ không có hiệu quả nữa. - Hàm lượng của acid dùng để tạo đông không những phụ thuộc vào tính chất của acid mà còn phụ thuộc vào số lượng và chất lượng của pectin, hàm lượng đường. + Hàm lượng ion hydro càng cao thì hàm lượng pectin dùng càng ít trong việc tạo ra đông tụ. Nếu pectin có khả năng đông tụ yếu thì nồng độ của acid nên tăng nhưng chỉ trong một giới hạn nhất định. Hàm lượng acid cao làm tăng hàm lượng đường chuyển hóa do tăng tính háo nước của sản phẩm. + Pectin có chất lượng tốt thì pH thích hợp cho môi trường đông tụ là 3 – 3,2. - Hàm lượng đường tỉ lệ nghịch với hàm lượng acid đưa vào. II. Chỉ tiêu đánh giá chất lượng sản phẩm II.1 Tính chất về độ tinh sạch của pectin sử dụng trong chế biến - Tiên chuẩn: FAO: ( Food and Nutrition paper – 1992 ) FCC: ( Food chemical codex ) EEC: ( Eropean Ecconomic Comnutity ) Các tạp chất chứa trong pectin được quy định với hàm lượng như sau: - Chất dễ bay hơi: max : 12% max : 12% max : 12% - Tro không tan trong acid: max : 1% max : 1% max : 1% - Sulfur dioxyde: max : 50mg/kg max : 50mg/kg max : 50mg/kg - Sodiummethy sulfate: max : 0,1% - Methanol, ethanol và isopropanol: max : 1% max : 1% max : 1% - Hàm lượng Nitrogen: max : 2,5% max : 0,5% - Hàm lượng galacturonic acid: min : 65% min : 65% - Tổng Anhydro galacturonides: min : 65% - Mức độ amin hóa: max : 25% - Arsenic, ppm: max : 3 - Đồng, ppm: 50 - Kẽm, ppm: 25 - Đồng và kẽm, ppm: 50 - Kim loại nặng như (Pb), ppm: max : 20 II.2 Quy định sử dụng Pectin được xem là một trong những phụ gia thực phẩm và được chấp nhận nhiều nhất và điều này được chứng minh bởi hàm lượng ADI cho phép “ không xác định ” được ban hành bởi các tổ chức JECFA ( Jount Food Experts committee ), SCF ( Scientisic committee for food ), ở liên minh châu Âu và GRAS ( Genrally Regarded ). Phần IV: KẾT LUẬN Qua đề tài này đã giúp ta hiểu rõ hơn về tác dụng của phụ gia pectin với cơ thể người và ứng dụng trong công nghệ thực phẩm cũng như quy 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 dều có tác dụng không tốt đối với cơ thể người dù tính chất độc hại rất nhỏ. Nhưng phụ gia pectin thì ngược lại dù bổ sung vào trong quá trình chế biến với hàm lượng bao nhiêu cũng không ảnh hưởng xấu đến sức khỏe 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 dù pectin có tác dụng tốt, ứng dụng nhiều đến đâu thì mặt khác nó cũng có tác dụng không tốt, đó là tác dụng xấu trong ngành chế biến nước quả và rượu vang. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Nguyễn Văn Tiếp _ Quách Đình _ Ngô Mỹ Văn _ Kỹ thuật sản xuất đồ hộp rau quả _ NXB Thanh Niên. 2.Trường cao đẳng lương thực - thực phẩm _ Giáo trình sản xuất bánh kẹo _ Đà Nẵng 1998. 3. 4. 5. btoun.com/tammmx/thu vien/ten/28 TCN 56 htm 6. - 40k - MỤC LỤC Phần I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU I Giới thiệu về vấn đề đang quan tâm Trang II Hiện trạng của vấn đề Trang III Lý do chọn đề tài Trang IV. Tính chất thiết thực, lợi ích và triển vọng của đề tài Trang Phần II: NỘI DUNG CHÍNH I. Giá trị và thành phần dinh dưỡng của sản phẩm Trang II. Tính chất vệ sinh của sản phẩm Trang III. Các đặc tính kỹ thuật và công nghệ của sản phẩm Trang IV. Các vấn đề khác Trang Phần III: ỨNG DỤNG I. Các ứng dụng của pectin trong các lĩnh vực Trang II. Chỉ tiêu đánh giá chất lượng sản phẩm Trang Phần IV: KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO MỤC LỤC