BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU TRÍCH LY PECTIN TỪ VỎ THANH
LONG BẰNG PHƯƠNG PHÁP VI SÓNG

Ngành:

CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Giảng viên hướng dẫn : T.S Nguyễn Tiến Lực
Sinh viên thực hiện
MSSV: 1311111196

: Nguyễn Thị Minh Kiều
Lớp: 13DTP07


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực

LỜI CAM ĐOAN
ợ
ớ

dẫ bở TS. N

ự

d

ị

.T ờ

ế

ữ

( ế

ó).

ạ

T .H

Đạ

ề ,b

í Minh,

S

ọ



ự

ạ
ọ

ờ

ợ

ọ

ữ

ỷ

T

,b
P ốH

N

T H
ó

ẽ
. Đặ b

ýb


tạo mọ

ều ki ,

ã giúp ỡ, tạo
ố

ình ã nâng ỡ, dìu dắ

ổ

. Con xin
ờng học v n và

ng viên trong quá trình học t p.

Cuối cùng em xin c
tâm, giúp ỡ em

ên

ế

ạ

ử ờ

ố


ế

,

ố

M
N

ề

ề

ớ

, bạ

ơ
ĐH

ờ

b

.

ữ
ờ

ề

N

,

ễ T ịM

07 ă 2017
Kề

ời quan


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực

MỤC LỤC
LỜI AM ĐOAN ..................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................iii
P

N T M T T .................................................................................................. 1

P

N MỞ Đ

.................................................................................................... 2

Chương 1: TỔNG QUAN. ...................................................................................... 4


Phân loại và các chỉ số đặc trưng ..................................................... 13

1.2.4

Tính chất của pectin .......................................................................... 15

1.2.6

Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tạo gel (Didier Lootens, 2003) 18

1.2.7

Ứng dụng của pectin ......................................................................... 21

1.3

Giới thiệu về vi sóng (Pelle Lidst M et al. 2001) ................................ 26

1.3. 1 Khái niệm về vi sóng ......................................................................... 26
1.3.2

Cơ chế của vi sóng (Pelle Lidst M et al. 2001) ................................ 30

1.3.3

Ứng dụng của vi sóng ....................................................................... 32

1.3.4


Sản xuất pectin bằng vi sinh vật........................................................ 35

1.5

Tình hình nghiên cứu trích ly pectin trong và ngoài nước ................... 35

1.5.1

Tình hình nghiên cứu trong nước ...................................................... 35

1.5.2

Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài .................................................. 36

1.5.3

Định hướng nghiên cứu trích ly pectin từ vỏ thanh long .................. 38

Chương 2: NG YÊN VẬT LIỆ VÀ P ƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......... 39
2.1

Nguyên liệu .......................................................................................... 39

2.2

Thời gian và địa điểm ........................................................................... 39

2.3

Hóa chất ................................................................................................ 39

Thí nghiệm 1: Khảo sát pH tối ưu cho quá trình trích ly pectin từ vỏ

thanh long ...................................................................................................... 46
2.6.3

Thí nghiệm 2: Khảo sát tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi tối ưu cho quá

trình trích ly pectin từ vỏ thanh long ............................................................. 48

ii


Đồ án tốt nghiệp

2.6.4

GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực

Thí nghiệm 3: Khảo sát nhiệt độ cho quá trình trích ly pectin từ vỏ

thanh long ...................................................................................................... 50
2.6.5

Thí nghiệm 4: Khảo sát thời gian gia nhiệt cho quá trình trích ly

pectin từ vỏ thanh long. ................................................................................. 52
2.7
2.7.1

Các Phương pháp ph n tích .................................................................. 54

3.1

Nghiên cứu thành phần hóa học của vỏ thanh long ............................. 56

3.1.1

Xác định phần trăm khối lượng từng phần của thanh long ............... 56

3.1.2

Xác định thành phần hóa học của vỏ thanh long .............................. 57

3.2

Khảo sát ảnh hưởng các yếu tố trích ly trong vỏ thanh long ............... 58

3.2.1

Khảo sát ảnh hưởng p đến quá trình trích ly pectin ....................... 58

3.2.2

Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi đến quá trình trích

ly pectin.......................................................................................................... 59
3.2.3

Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ đến quá trình trích ly pectin ............... 60

3.2.4

Kết luận ................................................................................................ 70

4.2

Kiến nghị .............................................................................................. 71

PHỤ LỤC ............................................................................................................. 75
PHỤ LỤC 1: CÁC P ƯƠNG P ÁP P ÂN TÍC ..................................... 76
PHỤ LỤC 2: SỐ LIỆU KHẢO SÁT THÀNH PH N

CC

V

THANH LONG ............................................................................................. 86
PHỤ LỤC 3: SỐ LIỆU KHẢO SÁT ĐỘ ẨM VÀ

ÀM LƯỢNG PECTIN

TINH KHIẾT C A PECTIN THÔ ............................................................... 91
PHỤ LỤC 4: SỐ LIỆU KHẢO SÁT ẢN

ƯỞNG CÁC YẾU TỐ TRÍCH

LY TRONG V THANH LONG ................................................................. 95

iv


Đồ án tốt nghiệp

Đồ án tốt nghiệp

GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực

Hình 2. 3: Máy đo p .
Hình 2. 4: Lò vi sóng.
Hình 2. 5: Máy xay inh tố.
ình 2. 6: Quy trình dự kiến ản xuất pectin từ vỏ thanh long.
Hình 2. 7: Khảo át pH trong trích ly pectin từ vỏ thanh long.
Hình 2. 8: Khảo át tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi trong trích ly pectin từ vỏ thanh
long.
Hình 2. 9: Khảo át nhiệt độ trong trích ly pectin từ vỏ thanh long.
Hình 2. 10: Khảo át thời gian trong trích ly pectin từ vỏ thanh long.
Hình 3. 1: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng p đến hiệu uất trích ly.
Hình 3. 2: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi đến hiệu uất
trích ly.
Hình 3. 3: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu uất trích ly.
Hình 3. 4: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng thời gian đến hiệu uất trích ly.
Hình 3. 5: Quy trình công nghệ ản xuất pectin từ vỏ thanh long.
ình 3. 6: Tủa dịch trích ly.
ình 3. 7: Sản phẩm pectin thô thu được.
Hình 3. 8: So sánh pectin thô và pectin thương mại.

vi


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực


Khảo át ảnh hưởng các yếu tố trích ly trong vỏ thanh long:
+

Khảo át ảnh hưởng p đến quá trình trích ly pectin.

+

Khảo át ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu/ dung môi đến quá

trình trích ly pectin.
+

Khảo át ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình trích ly

pectin.
+

Khảo át ảnh hưởng thời gian đến quá trình trích ly pectin.

+

Sản xuất và đánh giá chất lượng pectin.

-

Khảo át thành phần hóa học của vỏ thanh long.

-

Khảo át các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly.

rượu vang từ thanh long, siro thanh long, thanh long sấy, … Nên mỗi năm có
một lượng lớn vỏ thanh long chưa được tận dụng ( khoảng 27,33 tấn vỏ năm
2015), điều này làm giảm tính kinh tế của quả thanh long và còn gây ra ô nhiễm
môi trường nếu nguồn vỏ thanh long không được xử lý tốt. Pectin chiếm 12,52
trong vỏ thanh long tươi là nguồn nguyên liệu quan trọng để sản xuất pectin.
Xuất phát từ những vấn đề đó, đề tài: “Nghiên cứu trích ly pectin từ vỏ thanh
long bằng phương pháp vi sóng” đã được thực hiện.

2


Đồ án tốt nghiệp

Mục tiêu của

GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực

tài này

- Nghiên cứu khảo sát thành phần hóa học của vỏ thanh long.
- Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly pectin.
- Nghiên cứu tối ưu hóa hiệu suất trích ly pectin từ vỏ thanh long.
- Xây dựng quy trình trích ly pectin từ vỏ thanh long bằng phương pháp
vi sóng.
- Sản xuất và đánh giá chất lượng pectin.
a

a

ủa

Mehico và Colombia. Thanh long được người Pháp đem vào trồng ở Việt Nam
trên 100 năm nay và Việt Nam hiện nay là nước duy nhất ở Đông Nam Á có
trồng thanh long. Mùa thanh long tự nhiên xảy ra từ tháng 4 tới tháng 10, rộ nhất
từ tháng 5 tới tháng 8. Loại c y này chủ yếu được trồng ở vùng khí hậu Nhiệt
Đới và Cận Nhiệt Đới. (Cây thanh long 2015. Vinafruit)
Cây thanh long được trồng trên nhiều loại đất khác nhau như đất xám bạc
màu (Bình Thuận), đất phèn (Tp.HCM), đất đỏ Iatosol (Long Khánh), ... và
cũng có khả năng thích ứng với các độ chua của các loại đất khác nhau. Khả
năng chống chịu mặn của thanh long rất kém.
Trái thanh long hình bầu dục, có nhiều tai lá xanh do phiến hoa còn
lại, đầu trái lõm sâu tạo thành “hóc mũi”. Thịt trái có vị thơm dịu, ngọt vừa
phải, ít cung cấp calo. Mỗi trái có rất nhiều hạt nhỏ màu đen nằm trong khối thịt
trái màu trắng.
1.1.2 Phân lo i
Thanh long thuộc:
Giới: Thực vật
Ngành: Magnoliophyta
Bộ: Caryophyllales
ọ: Cactaceace
Chi: Hylocereus
4


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực

Trái thanh long được phân biệt qua sự khác nhau của ruột và vỏ. Ở Việt
Nam hiện nay có trồng các loại sau:
-

Thanh long Chợ Gạo: So với thanh long Bình Thuận, thanh long Chợ
Gạo vỏ mỏng, trái nặng 300-450g/trái và có hương vị khác hơn một tý. Người
trồng thanh long vùng Chợ Gạo ít dùng trụ sạn để đỡ, mà thay vào đó cho cây
thanh long leo trên thân cây vong nhằm tạo ự khác biệt về hương vị.
1.1.3 Thành phần hóa h c của thanh long
Thành phần óa

của thanh long

Dựa trên phân tích về thanh long trong bài nghiên cứu ảnh hưởng của
enzyme pectinase lên tính chất cảm quan của nước quả thanh long của Diệp
Ngọc Tú cho thấy thành phần hóa học của trái thanh long ruột trắng như au:
Bảng 1. 1: Thành phần hóa học của trái thanh long.
STT

Thành phần óa

Chỉ tiêu

Hàm lượng

1

Độ ẩm (%)

87,6

2

Tro (%)


(Hylocereus undatus và Hylocereus polyrhizus) chứa khoảng 50% acid béo
không thay thế (C18:2 (48%) và C18:3 (15%)) trong dầu trích từ hạt thanh long.
Acid linoleic, acid oleic và acid panmatic là ba thành phần chủ yếu trong hạt của
hai loại thanh long.
Bảng 1. 2: Thành phần acid béo ( o với tổng acid béo) của hai loại thanh long.
Acid béo

Hylocereuspolyrhizus Hylocereus undatus

Acid Myristic (C12:0)

0,20±0,02

0,03±0,01

Acid Palmitic (C16:0)

17,9±1,10

17,1±0,78

Acid Stearic (C18:0)
Tổng

5,49±0,29
23,6±1,14

4,37±0,24
21,7±1,03

1,21±0,20

0,98±0,10

Tổng
50,8±0,53
51,1±0,45
(Nguồn: Abdul Azis Ariffin và cộng ự 2009)
Thành phần óa

của ỏ thanh long

Qua khảo sát thành phần hóa học của vỏ thanh long của P.Y.Tang et al.
2011. (Tối ưu hóa việc tách Pectin thành vỏ quả thanh long năm 2011) cho thấy
vỏ thanh long chứa hàm lượng pectin cao (12,52) nên có thể nghiên cứu trích ly
pectin từ vật liệu này.

7


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực

Bảng 1. 3: Thành phần hóa học của vỏ thanh long.
STT
1
2
3
4


n. Diện tích thanh long của ba tỉnh này

ản lượng của cả nước, phần diện tích thanh

long còn lại ph n bố ở một ố tỉnh Miền Nam như Vĩnh Long, Trà Vinh, T y
Ninh, Bà Rịa – Vũng Tàu và một ố tỉnh Miền Bắc. Trong đó, Bình Thuận là
nơi có diện tích và ản lượng thanh long lớn nhất chiếm 63,2
68,4

ản lượng cả nước, kế đến là Long

n (chiếm 17,3

ản lượng) và đứng thứ ba là Tiền Giang (chiếm 10,9
lượng).

8

diện tích và

diện tích và 14,2%

diện tích và 13,7

ản


Đồ án tốt nghiệp


97,469
94,008
686,195

14,2
13,7
100,00

(Nguồn: Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, 2016)
Thanh long được xuất khẩu ang khoảng 40 quốc gia và vùng lãnh thổ
khác nhau. Ngoài các thị trường truyền thống xuất khẩu thanh long như Trung
Quốc, Thái Lan, Indone ia, Malay ia,

à Lan và Đài Loan. Thanh long còn

được xuất ang các thị trường khó tính như Mỹ, Ý, Nhật, Singapore và đang
th m nhập một ố thị trường mới như Ấn Độ, New Zealand, Úc và Chi Lê.
Theo ố liệu thống kê năm 2015, Việt Nam xuất khẩu khoảng 526,836 tấn
thanh long. Trong 8 tháng đầu năm 2016, xuất khẩu thanh long chiếm 49,8%
tổng kim ngạch xuất khẩu nhóm trái c y, đạt 567,88 triệu

SD, tăng 123% so

với cùng kỳ năm ngoái. Tính riêng tháng 8/2016 đạt 86,15 triệu

SD, tăng

18,3% o với tháng trước và tăng 200,5% so với tháng 8/2015. (Nguồn:
vinafruit, 2016)


tường vững chắc bảo vệ tế bào: Cellulose, hemicellulose và pectin. Trong thực
vật, pectin thường liên kết với cellulose ở vách tế bào dưới dạng phức hợp mà
cho đến nay vẫn chưa được biết rõ.

10


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực

Hình 1. 5: Liên kết cellulose và pectin.
Pectin công nghiệp được ản xuất từ nguyên liệu là các phụ phẩm nông
nghiệp như: bã táo, vỏ bưởi, cam, chanh. Pectin họ cam qu t chiếm tỉ lệ 20 –
50

trọng lượng khô, còn ở bã táo từ 10 – 20% (Lê Ngọc Tú, 2005). Trong

cùng một loại quả nhưng các thành phần khác nhau thì hàm lượng pectin cũng
không giống nhau. Đối với quả bưởi, pectin là chất nhớt bao quanh hạt, ở vỏ,
trong cùi bưởi. Pectin là một chất có thể tan trong nước và có độ nhớt cao
( oàng Kim nh, 2006). Độ nhớt của pectin phụ thuộc vào kích thước của ph n
tử pectin, mức độ methyl hóa, p , lượng đường và hàm lượng của một ố ion.
1.2.2 C u t o của pectin
Pectin là polysaccharide phức tạp có chứa khoảng 70% acid galacturonic
được liên kết với nhau bằng liên kết α-1,4-glycoside trong đó một ố gốc –
COOH được methoxyl hóa –CH3O (Debra Mohnen.2008). Mỗi chuỗi gồm
khoảng 10000 phân tử Galacturonic tạo thành một phân tử pectin có M=10000100000.

11

cho tế bào thực vật. Phân tử lượng của các loại pectin tách từ các nguồn quả
khác nhau thay đổi trong giới hạn rộng 25000 – 50000.
Pectin như một chất gắn chặt các tế bào thực vật với nhau, vì thế người ta
gọi chúng là chất ciment trong cấu trúc tế bào thực vật. Khi quả còn xanh,
ciment là protopectin, protopectin chiếm tỷ lệ khá cao, protopectin không tan
trong nước giúp quả có độ cứng. khi quả chín dần, dưới tác dụng của enzyme
protopectinase, protopectin sẽ chuyển sang pectin hòa tan và araban, làm giảm
sự liên kết giữa các tế bào, quả trở nên mềm hơn. Quá trình này cũng xảy ra
dưới tác dụng của acid và khi đun ôi.
1.2.3 Phân lo i và các chỉ số
Phân lo

c tr ng

e % nhóm methyoxyl có trong phân tử

- HMP (High Methoxyl Pectin): Nhóm có chỉ

ố methoxyl cao:

MeO>7%, trong phân tử pectin có trên 50% các nhóm acid bị ester hóa
(DE>50%).

Hình 1. 9: Công thức HMP.

13


Đồ án tốt nghiệp



GVHD: T.S Nguyễn Tiến Lực

tr ng: Pectin được đặc trưng bởi hai chỉ ố au

Chỉ ố methoxyl (MeO): biểu hiện tỷ lệ 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 ố methoxyl bằng 16,3% còn các pectin tách
ra từ thực vật thường có chỉ ố methoxyl từ 10% đến 12%.
Chỉ ố ester hóa (DE): thể hiện mức độ ester hóa của pectin, là phần
trăm về ố lượng của các gốc acid galacturonic được ester hóa trên tổng ố
lượng gốc acid galacturonic có trong phân tử.
1.2.4 Tính ch t của pectin
Tính ch
-

vậ lý của pectin
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 tổ chức JECFE (Joint Food Expert Committee), SCF
(Scientiffic Committee for Food) ở Liên Minh Châu Âu và GRAS (General
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 dễ tan trong nước, không tan trong

ethanol.