Pectin

            Những chất pectin là những carbohydrat có phân tử lớn mà phần chính của phân tử cấu tạo bởi acid polygalacturonic, do đó được xếp vào nhóm “polyuronid”. Những chất pectin thường gặp trong các bộ phận của cây và một số tảo. Đặc biệt cùi (vỏ quả giữa) của một số cây họ Cam (Rutaceae) như bưởi, cam, chanh thì hàm lượng rất cao, có thể đến 30%. Người ta chia làm 2 loại:

            Những chất pectin hòa tan, có trong dịch tế bào.

            Protopectin là dạng không hòa tan nằm trong thành tế bào và các lớp gian bào, đóng vai trò chất “cốt” và “xi măng”.

NHỮNG CHẤT PECTIN HÒA TAN.

            Loại này gồm có:

Công thức acid pectic

Acid a-D-galacturonic  dạng ghế C1.

            Acid pectic. Về mặt cấu tạo hóa học, phân tử acid pectic là một mạch dài gồm khoảng 100 đơn vị acid D-galacturonic nối với nhau theo dây nối α-(1->4). Về mặt cấu trúc lập thể thì acid α-D-galacturonic ở dạng ghế C1 . Acid pectic là cơ sở của các chất pectic khác.

            Acid pectic ở trong cây có thể tồn tại dưới dạng muối pectat.

            Pectin.  Còn được gọi là acid pectinic. Phân tử của pectin gồm vài trăm đơn vị acid α-D-galacturonic nối với nhau theo dây nối α-(1->4) nhưng một phần hoặc toàn bộ các nhóm carboxyl đã được methyl ester hóa. Tùy theo mức độ ester hóa mà người ta chia ra: loại “pectin có nhiều nhóm methoxyl” và loại “pectin có ít nhóm methoxyl”. Loại sau có dưới 40% số nhóm carboxyl bị ester hóa.

            Các cây khác nhau chứa pectin khác nhau về khối lượng phân tử về sự phân bố của các nhóm ester và mức độ ester hóa.

            Tuy cấu trúc của pectin đã được xác định như trên nhưng một số tài liệu còn cho rằng trong thành phần còn có thể có mặt các ose không phải uronic, các nhóm acetyl và phosphat.

            Tính chất của pectin. Pectin ở dạng bột vô định hình màu xám trắng, tan trong nước, trong formamid, trong glycerin nóng. Độ hòa tan tăng khi mức độ methyl ester hóa tăng, nếu phân tử càng lớn thì độ tan giảm. Pectin không tan trong ethanol, isopropanol, aceton nên có thể dùng các dung môi này để kết tủa. Pectin bị kết tủa bởi các muối đa hoá trị như đồng sunfat, chì nitrat hoặc acetat, sắt chlorid. Trong sản xuất người ta dùng muối nhôm để kết tủa pectin ở pH 4, tủa màu vàng lục thu được là 1 cộng kết tủa giữa pectin tích điện âm và nhôm tích điện dương. Pectin kết tủa bằng muối kim loại có thể tinh chế bằng cách rửa tủa với ethanol hoặc aceton đã acid hóa.

            Ở trong nước ta có thể điều chế pectin từ cùi (vỏ quã giữa) của bưởi như sau: cùi bưởi phơi khô, tán bột 50g, thêm 20 ml HCl 0,03N và đun 1 giờ trên nồi cách thủy. Dịch nóng lọc qua bông, có thể đun lần 2 với một ít nước nóng. Khi nguội, kiềm hóa nhẹ bằng ammoniac rồi bốc hơi cách thủy, nếu có điều kiện thì bốc hơi chân không còn 60ml. Thêm vào dung dịch sánh sau khi cất 2 lần thể tích cồn, pectin kết tủa được ly tâm. Nếu muốn có pectin tinh chế thì hòa tan nóng trong một lượng ít nước rồi lại tủa bằng cồn. Tủa xốp được sấy khô bằng cách tải mỏng trên kính nhiệt độ không quá 45O.

            Dung dịch pectin 0,2-1,5%khi có mặt 65-70% saccharose và pH 3,1-3,5 thì tạo thành chất đông.

            Định tính pectin dựa vào phản ứng tạo thành pectin hydroxamic acid rồi cho tác dụng tiếp với sắt ba chlorid sẽ tạo thành phức kết tủa màu đỏ.

Thuốc thử : hydroxylamin, 1,4g trong 10ml ethanol 60%; natri hydroxyd 1,4g trong 10ml ethanol 60%; acid hydrochloric 1 thể tích + 2 thể tích ethanol 95%; 2,5g sắt ba trong 10ml HCl 0,1N pha trong ethanol 60%.

Cách tiến hành: hòa một ít chất thử vào 1ml nước, thêm 1ml thuốc thử hydroxylamin, 1ml natri hydroxyd rồi để yên 2 phút, thêm 1 ml dung dịch HCl và 1ml thuốc thử sắt ba.

Định tính trên vi phẫu: làm mất nước và mất hoạt tính các enzym bằng cách ngâm vi phẫu trong aceton. Rửa aceton 3, 4 lần với methanol. Cho vi phẫu vào một hỗn hợp gồm 1ml thuốc thử hydroxylamin và 1ml natrihydroxyd, quấy 5 phút. Thêm 1ml HCl-ethanol và quấy 5 phút. Chuyển vi phẫu vào 2ml thuốc thử sắt ba, sau 10 phút vớt ra và quan sát với kính hiển vi.

Định tính pectin dựa vào sự có mặt của acid galacturonic: lấy một ít pectin hòa tan vào 3-4ml nước, thêm vài giọt chì acetat kiềm 10% và đun trên nồi cách thủy. Đầu tiên tạo thành tủa trắng rồi dần dần có màu cam hơi đỏ.

Định tính dựa vào sự tạo thành chất đông: lấy 5g pectin, thêm 50ml nước, để yêm để pectin trương ra, thêm 25 g đường mía đã tán thành bột và đun sôi 10-15 phút. Thêm 1ml dung dịch acid citric 40%. Sau 2-3 giờ sẽ tạo thành chất đông.

            Xác định hàm lượng anhydrouronic acid bằng phương pháp so màu: mẫu kiểm nghiệm sau khi loại đường (chiết bằng ethanol) được tác dụng với dung dịch 0,5% EDTA để loại các cation hóa trị 2. Tiếp theo dùng NaOH 1N để xà phòng hóa các nhóm ester (20O, 30 phút), acid hóa đến pH 5,0-5,5 bằng acid acetic. Cho enzym depolymer hóa tác dụng trong 1 giờ, lọc. Cho dịch lọc tác dụng với acid sulfuric đậm đặc rồi với dung dịch 0,15%carbazol trong cồn. Đo màu ở bước sóng 520nm. Đối chiếu với đường cong mẫu của anhydrouronic acid đi từ acid galacturonic (40g acid galacturonic  ~ 33,2mg anhydrouronic acid).

            Ngoài ra còn có thể định lượng pectin bằng phương pháp cân (sau khi tủa pectin bằng các dung mội hữu cơ), phương pháp đo độ quay cực, phương pháp đo độ nhớt.

Các enzym tác động lên pectin có thể chia làm 2 loại:

Pectinesterase (P.E.). Enzym này cắt nhóm ester methylic để tạo thành acid pectic.

Enzym cắt nhỏ phân tử (enzym depolymer hóa). loại này có thể chia ra:

·      Polymethyl galacturonase (P.M.G.), enzym này cắt phân tử thành từng đơn vị galacturonic. Người ta còn chia ra endopolygalacturonase là enzym cắt một cách ngẫu nhiên vào các dây nối glycosid và exopolygalacturonase là enzym cắt bắt đầu từ  đầu mạch.

·        Pectinlyase (P.L.) là enzym cắt dây nối (1->4) và đồng thời tạo thành các sản phẩm chưa no.

Sơ đồ tác dụng của các enzym lên pectin

            Người ta tìm thấy các enzym này trong một số nấm mốc như Aspergillus niger, A.oryzae và lợi dụng để loại pectin trong việc làm trong nước hoa quả, trong việc chế biến sợi thảo mộc.

PECTIN KHÔNG HÒA TAN.

            Loại này còn được gọi là protopectin. Nhờ có protopectin mà các quả     xanh có độ cứng nhất định. Người ta cho rằng khi quả chín, dưới tác động của protopectinase thì protopectin chuyển thành pectin hòa tan nên quả chín thì mềm ra, tuy nhiên chưa có chứng minh đầy đủ về sự tồn tại của một enzym đặc trưng như vậy.

            Pectin dùng làm thuốc cầm máu đường ruột, uống dung dịch 1-2%, 40-80ml trong 24 giờ.