Polymer trong tự nhiên và ứng dụng trong thực phẩm

         
            Khi quả còn xanh, ciment là protopectin, protopectin chiếm tỉ lệ khá cao, protopectin khoảng hòa tan trong nước giúp quả có độ cứng. Khi quả chín dần, dưới tác dụng enzyme protopectinase, protopectin sẽ chuyển sang pectin hòa tan (pectin) 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 nhiệt độ trong quá trình chần ở 60 – 85^oC.
           Trong thực vật các pectin thường liên kết với cellulose ở vách tế bào dưới dạng phức hợp chưa biết rõ (hình 1). Pectin tồn tại với nhưng hàm lượng khác nhau trong quả, củ hoặc thân của một số loài thực vật: trong táo 10 – 15%; quả citrus 20 – 50%; củ cải đường 10 – 20%; loài hoa hướng dương 15 – 25%. Trong cùng một loại quả nhưng ở các phần khác nhau thì hàm lượng pectin cũng khác nhau. Chẳng hạn như loài với quả bưởi ta có hàm lượng pectin của các phần khác nhaucủa quả khác nhau cũng khác nhau. Pectin là chất nhầy bao quanh vỏ hạt bưởi và trong cuố quả bưởi chín. Bản chất của nó là một loại chất xơ hòa tan trong nước, làm tăng độ nhớt.
              Cấu tạo phân tử pectin:
            Các chất pectin là các polysaccharide, mạch thẳng, cấu tạo từ sự liên kết giữa các mạch của phân tử acid D-galacturonic C₆H₁₀O₇, liên kết với nhau bằng liên kết 1, 4- glucoside. Trong đó một số gốc acid có chứa nhóm thế methoxyl (-OCH₃). Chiều dài của chuỗi acid polygalacturonic có thể biến đổi từ vài đơn vị tới hàng trăm đơn vị acid galacturonic.
              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 galacturonic 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 pectin có phân tử lượng từ 25.000 – 35.000, trong khi đó pectin lấy từ cam lại có phân tử lượng đạt tới 50.000.
            Tên gọi pectin dùng để chỉ các chuỗi polygalacturonic methyl hóa 100%. Tên gọi acid pectinic để chỉ chất được methyl hóa thấp hơn 100%. Còn tên gọi acid pectic để chỉ acid polygalacturonic hồn tồn khoảng chứa nhóm methoxyl. Trong thực tiễn thì tên pectin dùng để chỉ cả acid pectinic và pectin.
            Tính chất của pectin:
            Pectin thuộc nhóm các chất làm đông tụ. Pectin được xem là 1 trong nhưng phụ gia thực phẩm an tồn và được chấp nhận nhiều nhất, và điều này được chứng minh bởi hàm lượng ADI cho phép là “khoảng xác định” được ban hành bởi các tổ chức JECFA (Joint Food Experts Committee), SCF (Scientific Committee for Food) ở Liên minh châu Âu, và GRAS (Generally 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 rất dễ tan trong nước, khoảng tan trong ethanol.
            Đặc tính quan trọng của pectin là khi có mặt của acid và đường nó có khả năng tạo đông (tạo gel). Vì vậy, nó được ứng dụng phổ biến trong công nghệ sản xuất bánh kẹo. Dung dịch pectin có độ nhớt cao. Nếu mốn thu dịch quả ép thì dung dịch này bất lợi, người ta phải dùng enzyme pectinase để thủy phân pectin, giảm độ nhớt. Ví dụ nước cà chua 90 – 92% H₂O nhưng vì % pectin cao nên sản phẩm có dạng sền sệt. Nước dứa ít pectin dễ ép, dễ lọc.
            Còn loài 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 methoxyl dưới dạng rượu methylic, polysaccharide còn lại khi đó gọi là acid pectic tự do, nghĩa là chứa acid polygalacturonic. Acid pectic có thể tạo nên dạng muối canxi pectat, chất này chuyển thành dạng kết tủa dễ dàng, do đó được dùng để định lượng các chất pectin.
            Nhưng dưới dạng acid pectic tự do, nó mất khả năng tạo gel khi có đường như trong trường hợp của pectin hòa tan ban đầu. Vì vậy để duy trì khả năng tạo gel của pectin hòa tan cần chú ý tránh môi trường kiềm hoặc tác dụng thủy phân của enzyme pectinase.
            Pectin được đặc trưng bởi các chỉ số sau: 3/4 Chỉ số methoxyl (MI): biểu hiện tỉ lệ methyl hóa, là phần trăm khối lượng nhóm methoxyl (-OCH₃) trên tổng khối lượng phân tử. Sự methyl hóa hồn tồn 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%. 3/4  chỉ số ester hóa (DE): thể hiện mức độ ester hóa của pectin, là phần trăm về số lượng của các gốc acid galactoronic được ester hố trên tổng số lượng gốc acid galacturonic có trong phân tử.
                        Pectin được ứng dụng nhiều trong công nghệ thực phẩm. Do phân tử pectin dài dễ vướng vào nhau tạo sự đông đặc cho các sản phẩm vì vậy pec tin thường được ứng dụng trong sản xuất thực phẩm như: sản xuất các loại mứt đông, mứt trái cây, sản xuất kẹo mềm…