Pectin là một polymer của các acid polygalacturonic và các este methyl của chúng, có chức năng tạo gel. Pectin có nhiều ở quả, củ hoặc thân cây. Trong thực vật, nó 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 tồn tại chủ yếu ở dịch tế bào.
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:
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 có phân tử lượng từ 25.000 ÷ 35.000, trong khi đó 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. Tính chất của pectin
Thuộc nhóm các chất làm đông tụ, 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 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 hòa tan cần chú ý tránh môi trường kiềm hoặc tác dụng thủy phân của enzyme pectinase.
Dung dịch của nó 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.
2. Phân loại pectin và các chỉ số đặc trưng
a. Theo % nhóm methoxyl có trong phân tử
HMP (High Methoxyl Pectin): Nhóm có chỉ số methoxyl cao (HMP): MI > 7%, trong phân tử có trên 50% các nhóm acid bị ester hóa (DE > 50%).
LMP (Low Methoxyl Pectin): Nhóm có chỉ số methoxyl thấp: MI < 7%, khoảng từ 3 ÷ 5%, trong phân tử có dưới 50% các nhóm acid bị ester hóa (DE ≤ 50%).
Trong đó một vài loại phản ứng với amoniac để tạo ra pectin được amid hóa ứng dụng trong một số lĩnh vực khác.
b. Theo khả năng hòa tan trong nước
Pectin hòa tan (methoxyl polygalacturonic): 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).
3. Chỉ số đặc trưng
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.
4. Cơ chế tạo gel
Tùy loại mà có mức độ methoxyl hoá khác nhau mà cơ chế tạo gel cũng khác nhau.
HMP 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, loại pectin, và nhiệt độ.
30 ÷ 50% đường thêm vào 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 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+:
- Điều kiện tạo gel: khi có mặt Ca2+, ngay cả ở nồng độ < 0,1% miễn là chiều dài phân tử phải đạt mức độ nhất định.
Khi đó gel được tạo thành ngay cả khi không thêm đường và acid. Khi chỉ số methoxyl 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.
FOODNK
