ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
KHOA HOÁ HỌC
----
NGUYỄN TRUNG ANH
NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP DẪN XUẤT SELEN HÓA
TỪ PECTIN PHÂN LẬP TỪ CÂY CÚC QUỲ
TITHONIA DIVERSIFOLIA
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
CỬ NHÂN HÓA HỌC
Đà Nẵng – 2018
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
KHOA HOÁ HỌC
NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP DẪN XUẤT SELEN HÓA
TỪ PECTIN PHÂN LẬP TỪ CÂY CÚC QUỲ
TITHONIA DIVERSIFOLIA
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
CỬ NHÂN HÓA HỌC
SVTH:
Nguyễn Trung Anh
LỚP :
14CHD
GVHD:
TS. Giang Thị Kim Liên
Đà Nẵng – 2018
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
KHOA HÓA
NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên:
NGUYỄN TRUNG ANH
Lớp:
14CHD
1. Tên đề tài
Nghiên cứu tổng hợp dẫn xuất selen hóa từ pectin phân lập từ cây cúc quỳ
Tithonia Diversifolia
2. Nguyên liệu, dụng cụ và thiết bị
- Nguyên liệu: Pectin phân lập từ cây cúc quỳ Tithonia Diversifolia.
- Dụng cụ, thiết bị: ống sinh hàn, bình cầu, cốc thủy tinh, bình định mức, ống
đong, pipet, giấy loc, máy bơm chân không, phễu, máy khuấy từ, …
3. Nội dung nghiên cứu
- Tổng hợp dẫn xuất selen hóa từ pectin phân lập từ cây cúc quỳ Tithonia
Diversifolia bằng con đường hóa học.
- Xác định phương án tối ưu (thay đổi khối lượng) để tổng hợp dẫn xuất selen hóa.
- Nghiên cứu cấu trúc cúa chất hữu cơ tổng hợp được bằng phương pháp phổ.
- Nghiên cứu hoạt tính chống oxi hóa và khả năng gây độc tế bào của dẫn xuất thu
được.
4. Giáo viên hướng dẫn: TS. Giang Thị Kim Liên
5. Ngày giao đề tài: 3/2017
6. Ngày hoàn thành: 3/2018
Chủ nhiệm khoa
Giáo viên hướng dẫn
PGS.TS. Lê Tự Hải
TS. Giang Thị Kim Liên
Sinh viên đã hoàn thành và nộp báo cáo cho khoa ngày
tháng
năm 2018.
Kết quả điểm đánh giá
Ngày
tháng
năm 2018
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG
LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành được đề tài tốt nghiệp này, em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến
TS. Giang Thị Kim Liên đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ , nhiệt tình và tạo điều kiện
thuận lợi cho em trong suốt thời gian làm khóa luận.
Em xin cảm ơn chị học viên cao học Bùi Vũ Thục Uyên đã giúp đỡ em rất
nhiều trong suốt quá trình thực hiện nghiên cứu.
Em xin được cảm ơn các thầy cô quản lí phòng thí nghiệm khoa Hóa đã tạo
điều kiện cho em sử dụng phòng thí nghiệm khi tham gia nghiên cứu.
Do lần đầu tham gia nghiên cứu thực nghiệm nên em cũng không thể tránh
khỏi các thiếu sót, em rất mong nhận được các ý kiến đóng góp của thầy cô để em
có thể hoàn thành tốt khóa luận tốt nghiệp.
Nghiên cứu này được tài trợ bởi Quỹ phát triển khoa học và công nghệ quốc
gia (NAFOSTED) trong đề tài mã số 106-NN.02-2013.49
Em xin chân thành cảm ơn!
Đà Nẵng, ngày 20 tháng 4 năm 2018
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Trung Anh
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
1.
Lí do chọn đề tài.............................................................................................1
2.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu..................................................................2
3.
Mục đích nghiên cứu......................................................................................2
4.
Phương pháp nghiên cứu ...............................................................................2
4.1. Phương pháp nghiên cứu lí thuyết ................................................................2
4.2. Phương pháp thực nghiệm ............................................................................2
5.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài .......................................................2
5.1. Ý nghĩa khoa học ...........................................................................................2
5.2. Ý nghĩa thực tiễn............................................................................................3
6.
Bố cục của đề tài ............................................................................................3
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ..................................................................4
1.1. Cây cúc quỳ ....................................................................................................4
1.1.1. Đặc điểm chung .........................................................................................4
1.1.2. Nguồn gốc và phân bố ...............................................................................5
1.1.3. Ứng dụng ...................................................................................................5
1.2. Pectin ..............................................................................................................6
1.2.1. Nguồn gốc ..................................................................................................6
1.2.2. Cấu tạo.......................................................................................................7
1.2.3. Tính chất đặc trưng ...................................................................................9
1.2.4. Ứng dụng .................................................................................................11
1.3. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước ..................................................12
1.3.1. Ngoài nước ..............................................................................................12
1.3.2. Trong nước ..............................................................................................13
CHƯƠNG 2. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..............14
2.1. Nguyên liệu ..................................................................................................14
2.2. Hóa chất và thiết bị ......................................................................................14
2.2.1. Hóa chất...................................................................................................14
2.2.2. Thiết bị, dụng cụ ......................................................................................14
2.3. Các phương pháp nghiên cứu ......................................................................15
2.3.1. Phương pháp tổng hợp hợp chất hữu cơ .................................................15
2.3.2. Phương pháp tinh chế ..............................................................................15
2.3.3. Phương pháp xác định cấu trúc hóa học của hợp chất hữu cơ ...............16
2.3.4. Phương pháp khảo sát hoạt tính gây độc tế bào .....................................21
2.4. Sơ đồ nghiên cứu .........................................................................................23
2.5. Quy trình tổng hợp .......................................................................................24
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ............................................................28
3.1. Cấu trúc của dẫn xuất Selen hóa ..................................................................28
3.1.1. Sắc kí thẩm thấu gel GPC của dẫn xuất selen hóa..................................28
3.1.2. Phổ hồng ngoại của dẫn xuất Selen hóa ..................................................30
3.1.3. Phổ khối lượng ESI-MS của dẫn xuất selen hóa .........................................32
3.2. Hoạt tính chống oxy hóa của pectin và dẫn xuất Selen hóa ........................34
3.3. Xác định khả năng gây độc tế bào ung thư của pectin và dẫn xuất Selen
hóa ..................................................................................................................36
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................37
Kết luận ..................................................................................................................37
Kiến nghị................................................................................................................37
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................38
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
AAS
: Phổ hấp thu nguyên tử (Atomic Absorption Spectrometry)
ESI
: Phương pháp phun mù điện tử (Electron Spray Ionization)
FT-IR
: Phổ kế hồng ngoại
GPC
: Sắc ký gel (Gel Permeation Chromatography)
Hela
: Ung thư cổ tử cung
HepG2
: Ung thư gan
IC50
: Nồng độ ức chế 50% (Inhibitory Concentration 50)
IR
: Phổ hồng ngoại (Infrared Spectrometry)
MCF7
: Ung thư vú
MKN7
: Tế bào ung thư dạ dày
MS
: Phổ khối lượng (Mass Spectrometry)
NCI
: Viện Ung thư Quốc Gia Hoa Kỳ (Nation Cancer Institue)
OD
: Mật độ quang học (Optical Density)
SRB
: Sulforhodamine B
TCA
: Axit trichloroaxetic
TDP
: Pectin phân lập từ cây cúc quỳ Tithonia Diversifolia
TDP-Se
: Dẫn xuất pectin selen hóa
DANH MỤC CÁC BẢNG
Số hiệu
Tên bảng
bảng
Trang
1.1.
Tác dụng của DE lên sự tạo gel
10
3.1.
Khối lượng phân tử của pectin và các dẫn suất Selen hóa
28
3.2.
Các phân mảnh chính trên phổ khối ESI-MS của các mẫu
33
pectin và pectin Selen hóa
3.3.
Hoạt tính gây độc tế bào ung thư MKN7 của các mẫu TDP
và TDP-Se
36
DANH MỤC CÁC HÌNH
Số hiệu
Tên hình
Trang
hình
1.1.
Cây hoa cúc quỳ
4
1.2.
D – Galacturonic acid
7
1.3.
Đơn vị cấu trúc của pectin
8
1.4.
Mô hình cấu tạo của pectin
8
1.5.
Công thức HM pectin
9
1.6.
Công thức LM pectin
9
2.1.
Pectin phân lập từ cây cúc quỳ Tithonia Diversifolia
14
2.2.
Qúa trình thẩm tách
16
2.3.
Sơ đồ minh họa họat động của hệ ESI-MS
16
2.4.
Mô hình hoạt động của máy đo quang phổ FT-IR
18
2.5.
Mô hình máy đo GPC
19
2.6.
Mô hình máy quang phổ AAS
20
2.7.
Quy trình tổng hợp dẫn xuất Selen hóa từ pectin
23
2.8.
Bộ thiết bị dùng để phân tán pectin
24
2.9.
Hỗn hợp thu được sau 16 giờ đun hồi lưu
25
2.10.
Dung dịch (pH=7) đã được tạo kết tủa bởi EtOH 96%
25
2.11.
Bắt đầu thẩm tách dung dịch trong vòng 48 giờ
26
2.12.
Hiện tưởng sau vài giờ thẩm tách
26
2.13.
Các dẫn xuất selen hóa
27
3.1.
Sắc kí đồ thẩm thấu gel - GPC của mẫu pectin
29
3.2
Sắc kí đồ thẩm thấu gel - GPC của mẫu dẫn xuất selen hóa
29
3.3.
Phổ FT-IR của TDP
30
3.4.
Phổ FT-IR của dẫn xuất pectin selen hóa TDP-Se 01
30
3.5.
Phổ FT-IR của dẫn xuất pectin selen hóa TDP-Se 02
31
3.6.
Phổ FT-IR của dẫn xuất pectin selen hóa TDP-Se 03
31
3.7.
Phổ ESI-MS của mẫu TDP
34
3.8.
Phổ ESI-MS của mẫu TDP-Se01
34
3.9.
Khả năng quét gốc hydroxyl tự do của pectin và các dẫn xuất
35
selen hóa
1
MỞ ĐẦU
1.
Lí do chọn đề tài
Khi đời sống con người ngày càng được nâng cao, những mầm mống bệnh tật
xuất hiện ngày càng đáng sợ, chúng ta càng quan tâm nhiều hơn đến vấn đề sức
khỏe. Thêm vào đó, ngành Hóa học phát triển càng mạnh mẽ đạt được những thành
tựu lớn lao, đặc biệt là trong nghiên cứu về hợp chất thiên nhiên. Nhằm tạo ra các
hợp chất có hoạt tính sinh học cao từ những nguồn nguyên liệu rẻ tiền, dễ kiếm với
mục đích là phòng và chữa bệnh.
Hiện nay các chất phụ gia thường được chiết xuất từ thiên nhiên nhằm bảo vệ
sức khỏe của con người. Trong đó, phải kể đến các chất phụ gia có nguồn gốc từ
polysaccharide. Nó được sử dụng rộng rãi trong thực phẩm như chất tạo độ đặc,
chất tạo gel , chất làm bền nhũ hóa, chất độn.
Pectin là một chất phụ gia đang có sự quan tâm nhất định bởi vì pectin được
xem là một trong những chất phụ gia an toàn và xuất hiện phổ biến nhất trong thực
phẩm. Pectin được tìm thấy trong rất nhiều loại thực vật như bã cam, chanh, táo, vỏ
xoài, vỏ - cùi bưởi, đu đủ, đậu bắp,... và đặc biệt gần đây đã có các nghiên cứu về
pectin được phân lập từ cây cúc quỳ. Tuy nhiên, các đề tài nghiên cứu đến các dẫn
xuất của pectin lại chưa nhiều mặc dù chúng được xem là các hợp chất vô hại, có
hoạt tính sinh học cao và có khả năng chống ung thư.
Mặt khác, selen một nguyên tố vi lượng đóng vai trò rất quan trọng trong cơ
thể con người. Nó có khả năng chống oxy hóa, đóng vai trò quan trọng trong quá
trình phân hủy và ngăn cản sự hình thành các gốc tự do trong cơ thể; làm chậm quá
trình lão hóa của cơ thể; giúp phòng ngừa ung thư tuyến tiền liệt, phổi, buồng trứng,
thực quản; có thể ngăn ngừa chứng xơ vữa động mạch, ngăn chặn quá trình vôi hóa
các động mạch do thừa vitamin D; làm sáng mắt do sự điều hòa quá trình sinh các
gốc tự do trong võng mạc, ngăn ngừa được bệnh đục thủy tinh thể; tăng khả năng
miễn dịch của cơ thể,... Nên việc kết hợp giữa selen và pectin là một phương án
hiệu quả để tạo ra được các hợp chất hữu cơ có hoạt tính sinh học cao.
2
Do vậy, từ các lí do trên, em chọn đề tài “Nghiên cứu tổng hợp dẫn xuất
selen hóa từ pectin phân lập từ cây cúc quỳ Tithonia Diversifolia.”
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
2.
Tổng hợp dẫn xuất selen hóa từ pectin được phân lập từ cây cúc quỳ Tithonia
Diversifolia.
Mục đích nghiên cứu
3.
- Thực nghiệm tổng hợp dẫn xuất selen hóa của pectin.
- Xác định phương án tối ưu (theo khối lượng) để tổng hợp.
- Nghiên cứu cấu trúc của chất tổng hợp được thông qua các phương pháp phổ hiện
đại như IR, MS, GPC.
- Nghiên cứu hoạt tính chống oxi hóa và khả năng gây độc tế bào của dẫn xuất thu
được.
4.
Phương pháp nghiên cứu
4.1. Phương pháp nghiên cứu lí thuyết
- Tìm hiểu, tổng hợp ở các tư liệu trong và ngoài nước đã được công bố liên quan
tới pectin và các dẫn xuất selen hóa từ pectin.
- Thu thập các thông tin về quy trình tổng hợp dẫn xuất selen hóa.
4.2. Phương pháp thực nghiệm
- Phương pháp hóa học: Tổng hợp dẫn xuất selen hóa từ pectin.
+ Phương pháp tổng hợp hợp chất hữu cơ.
+ Phương pháp đun hồi lưu cách cát.
- Phương pháp vật lí: xác định cấu trúc các hợp chất thu được.
+ Phương pháp quang phổ IR, MS, GPC.
- Phương pháp hóa sinh: xác định hàm lượng pectin trong dẫn xuất.
- Phương pháp sinh học: khảo sát hoạt tính gây độc tế bào.
5.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
5.1. Ý nghĩa khoa học
- Cung cấp những thông tin khoa học về thành phần hóa học và cấu tạo của dẫn xuất
selen hóa từ pectin.
- Cung cấp những thông tin, tư liệu làm cơ sở cho việc nghiên cứu sau này.
3
5.2. Ý nghĩa thực tiễn
- Góp phần khai thác và sử dụng hợp lí và hiệu quả dẫn xuất selen hóa từ pectin
trong ngành dược phẩm và y học.
6.
Bố cục của đề tài
Khóa luận gồm 40 trang được bố cục như sau:
Mở đầu
03 trang
Chương 1: Tổng quan
10 trang
Chương 2: Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu
14 trang
Chương 3: Kết quả và thảo luận
09 trang
Chương 4: Kết luận và kiến nghị
01 trang
Tài liệu tham khảo
03 trang
4
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1.
Cây cúc quỳ
1.1.1. Đặc điểm chung
Cây cúc quỳ còn có tên gọi khác là dã quỳ, sơn quỳ, quỳ dại, hướng dương
dại, hướng dương Mexico, cúc Nitobe. Nó có tên khoa học là Tithonia Diversifolia
và thuộc loài thực vật trong họ Cúc (Asteraceae) [32].
Cây cúc quỳ Tithonia Diversifolia là loại thảo mộc gỗ hoặc cây bụi mọng
nước cao từ 1.2m đến 3m, phụ thuộc vào từng khu vực, nó có thể là cây một năm
hay cây lâu năm. Thân có lông sát, mọc thẳng, phân thành nhiều cành. Lá dã quỳ có
màu xanh đậm, hình dáng lá cũng không có quá nhiều khác biệt so với lá của những
cây cúckhác, lá đối xứng, mép lá hình răng cưa, phiến lá nhẵn có một lớp lông nhỏ
bao phủ xung quanh. Gân lá hình chân vịt nổi lên ở mặt dưới mặt trên ta cũng nhìn
thấy khá rõ. Hoa dã quỳ mọc đơn, có khi mọc thành từng chùm nữa, những bông
hoa mang nét đẹp của cả hoa hướng dương và hoa cúc vàng nên trông nó thật tuyệt,
thật rực rỡ, óng ánh. Những cánh mỏng manh, vươn dài ra như đón lấy những thứ
tinh tú của đất trời, mỗi khi hoa dã quỳ nở bông hoa xòe rộng ra để lộ ra lớp nhị
vàng óng bên trong. Mỗi bông hoa có số lượng cánh không quá nhiều, chỉ từ 10-15
cánh [22], [24], [25], [33].
Hình 1.1. Cây cúc quỳ Tithonia Diversifolia
5
1.1.2. Nguồn gốc và phân bố
Người ta công nhận rằng dã quỳ là cây bản địa của khu vực Trung Mỹ hoặc
Mexico nên nó có tên gọi khác là hướng dương Mexico. Hiện nay dã quỳ phân bố
rộng khắp trong các khu vực cận nhiệt đới và nhiệt đới, chẳng hạn như Trung
Mỹ, Đông Nam Á và châu Phi.
Tại Việt Nam, dã quỳ đã được người Pháp đưa vào các đồn điền ở Lâm Đồng.
Nó được trồng khi đó để làm phân xanh cho các vườn cà phê, cao su. Nhờ hạt dễ
phát tán, cây dễ trồng nhờ giâm cành nên loài cây này dần dà chiếm lĩnh các nơi
hoang dại ở khắp Tây nguyên. Tên dã quỳ xuất hiện trên văn chương từ thập niên
1970, trước đó người ta gọi nó là sơn quỳ. Dã quỳ cũng đã được sử dụng làm biểu
tượng chính cho lễ hội hoa Đà Lạt tháng 12 năm 2005 [32].
1.1.3. Ứng dụng
Cây cúc quỳ đã được khai thác và sử dụng rất nhiều trong cuộc sống. Người ta
sử dụng cúc quỳ làm phân bón hữu cơ. Theo Lijzenga (1988), ở Tây Kenya, nó đã
được biết đến như một thành phần của hệ thống nông – lâm nghiệp vì trong cây
chiếm trung bình khoảng 3.5% N, 0.37% P, 4.1% K, đó là những thành phần cần
thiết để cải thiện độ màu mỡ của đất.
Phân lỏng dã quỳ hay còn gọi là “phân trà” là một nguồn nguyên liệu thiên
nhiên cung cấp cho cây trồng các chất dinh dưỡng trong quá tình phát triển. Nó kích
thích tăng trường và chất lượng của cây trồng bằng cách cung cấp nito cho cây,
thường được sử dụng trên rau, cũng có thể dùng cho ngô và cây trồng khác. Theo
Lijzenga M., dã quỳ là nguồn phân hữu cơ an toàn, dễ xử lý và sẽ không gây hại
đến sức khỏe con người.
Các nghiên cứu ứng dụng cúc quỳ làm thức ăn gia súc như dê ăn ngô khô
được phối trộn với ure bổ sung thêm lá dã quỳ (Wambui C.C, 2006), làm thức ăn bổ
sung cho lợn (Olayeni,2006), cho thỏ (R.O.Olabanji, 2007). Đây được xem như
nguồn thức ăn rẻ tiền, giúp giảm chi phí trong quá trình nuôi dưỡng gia súc.
Theo nghiên cứu của Calzada và Ciccio (1978), chiết xuất cúc quỳ bằng nước
6
nóng được sử dụng trong điều trị bệnh sốt rết tại Đài Loan, Mexico và Nigeria.
Nước sắc từ lá và thân cây được sử dụng để chữa bệnh viêm gan tại Đài Loan, rối
loạn tiêu hóa ở Kenya và Thái Lan (Johns et al, 1995). Ngoài ra, nó còn được sử
dụng điều trị bệnh sởi ở Cameroon (Kamdem et al, 1986), lá khô của cúc quỳ được
dùng trị vết thương bên ngoài ở Costa Rica (Kuo và Chen, 1997). Chất chiết xuất từ
các bộ phận khác của cúc quỳ đã được công bố là có khả năng kháng viêm
(Rungeler và cộng sự, 1998), giảm đau và kháng viêm (Owoyele và cộng sự, 2004),
kháng khuẩn (Bork và cộng sự, 1996).
Cúc quỳ được trồng ở ven các con sông, ven đường để chống ô nhiễm. Theo
Elizabeth Olivares và cộng sự (2004), các muối oxalate trong cúc quỳ trao đổi ion
với môi trường tạo phức chất với kim loại nhôm do đó ngăn ngừa tác dụng độc hại
của kim loại này. Nồng độ oxalate nhôm trong rễ cao hơn so với lá do quá trình hấp
thu diễn ra chủ yếu ở rễ thông qua phản ứng trao đổi ion, bên cạnh đó Ca, Fe, P
cũng được hấp thụ [31].
1.2.
Pectin
1.2.1. Nguồn gốc
Người ta biết đến pectin là một chất phụ gia trong thực phẩm, được sản xuất
thương mại dưới dạng bột màu trắng đến nâu nhạt, chủ yếu được chiết xuất từ trái
cây thuộc họ Citrus (Cam quýt) và được sử dụng trong thực phẩm như chất tạo gel,
đặc biệt là trong mứt và thạch rau câu. Nó cũng được sử dụng trong các món bánh
kẹo ngọt, thuốc men, như là một chất ổn định trong nước trái cây, sữa và như là một
nguồn chất xơ [32].
Pectin tồn tại phổ biến trong thực vật, là thành phần tham gia xây dựng cấu
trúc tế bào thực vật. Ở thực vật pectin thường có mặt trong củ quả, thân cây như là
táo, bưởi, cam, chanh, củ cải đường, cúc quỳ, lá sương sâm,…
Pectin 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
7
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 [3].
1.2.2. Cấu tạo
Pectin thường không có khối lượng phân tử xác định mà phụ thuộc vào nguồn
nguyên liệu, phương pháp sản xuất và loại sản phẩm.
Phần tử đơn vị của pectin là acid D-galacturonic, chiều dài của chuỗi các acid
D-galacturonic có thể biến đổi từ vài đơn vị tới hàng trăm đơn vị acid Dgalacturonic.
Hình 1.2. D – Galacturonic acid
Các loại pectin tách từ các nguồn quả khác nhau thay đổi trong giới hạn rộng
tùy theo số phân tử acid polygalacturonic; 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
8
lượng đạt tới 50.000 [2].
Pectin là một polysaccharide dị thể, mạch thẳng, là dẫn xuất methyl và acid
pectic, 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) [2].
Hình 1.3. Đơn vị cấu trúc của pectin
Ngoài ra trong thành phần pectin còn có một số đường trung tính như
Rhamnose, Galactose, Arabinose và một số đường khác với hàm lượng ít hơn. Các
nhóm carboxyl (-COOH) có thể tồn tại tự do hoặc ở dạng liên kết ester với
methanol, acid acetic, acid phenolic hoặc ở dạng muối của Na+, K+,NH4+,… Ở
pectin amid hóa, một phần các gốc carboxyl trong phân tử pectin bị amid hóa tạo
thành các nhóm amid ( -CO=NH2) [20].
Hình 1.4. Mô hình cấu tạo của pectin
9
1.2.3. Tính chất đặc trưng
Pectin được đặc trưng bằng hai chỉ số, đó là chỉ số methoxyl (MI) và chỉ số
ester hóa (DE).
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 D- Galacturonic được ester hóa trên tổng số lượng acid DGalacturonic có trong phân tử.
Dựa vào hai chỉ số trên, người ta phân loại thành hai nhóm pectin:
+ HMP (High Methoxyl Pectin): Nhóm có chỉ số methoxyl cao (HMP): DE >50 %
hay MI > 7%. Chất này có thể làm tăng độ nhớt cho sản phẩm. Muốn tạo đông cần
phải có điều kiện pH = 3,1 – 3,4 và nồng độ đường trên 60 %.
Hình 1.5. Công thức HM pectin.
+ LMP (Low Methoxyl Pectin): Nhóm có chỉ số methoxyl thấp: DE < 50 % hay MI
< 7%. Được sản xuất bằng cách giảm nhóm methoxyl trong phân tử pectin. Pectin
methoxy thấp có thể tạo đông trong môi trường không có đường. Chúng thường
được dùng làm màng bao bọc các sản phẩm [28].
Hình 1.6. Công thức LM pectin.
- Xem thêm -