Tổng quan về quá trình sinh tổng hợp, chiết tách pectin từ thực vật và ứng dụng trong thực phẩm

Bài báo "Tổng quan về quá trình sinh tổng hợp, chiết tách pectin từ thực vật và ứng dụng trong thực phẩm" nhằm hướng đến tổng quan các nội dung về quá trình sinh tổng hợp pectin từ thực vật, tổng hợp một số kết quả về quá trình chiết tách và thu nhận pectin và sơ lược về vai trò của pectin trong thực phẩm. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tổng quan về quá trình sinh tổng hợp, chiết tách pectin từ thực vật và ứng dụng trong thực phẩm TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH SINH TỔNG HỢP, CHIẾT TÁCH PECTIN TỪ THỰC VẬT VÀ ỨNG DỤNG TRONG THỰC PHẨM Trần Minh Đăng*, Trần Ngọc Huyền, Nguyễn Ngọc Bích Tuyền, Mai Quỳnh Châu Viện Khoa học Ứng dụng HUTECH, Trường Đại học Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh GVHD: TS. Trần Thị Ngọc Mai TÓM TẮT Pectin là một loại phụ gia thực phẩm được sử dụng khá phổ biến hiện nay vì các tính năng nỗi bậc của nó như khả năng tạo gel, làm dày, làm chất ổn định, chất nhũ hóa và làm màng bao ăn được trong bảo quản thực phẩm. Mục tiêu bài báo hướng đến tổng quan các nội dung về quá trình sinh tổng hợp pectin từ thực vật, tổng hợp một số kết quả về quá trình chiết tách và thu nhận pectin và sơ lược về vai trò của pectin trong thực phẩm. Từ khóa: Chiết tách pectin, sinh tổng hợp pectin, vai trò pectin trong thực phẩm 1. TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH SINH TỔNG HỢP PECTIN Pectin là một loại polysaccharide trong thành tế bào chứa ba loại chính: homogalacturonan (HG), rhamnogalacturonan I (RG-I) và rhamnogalacturonan II (RG-II). Các monomer acid galacturonic (GalA) tạo thành xương sống của các loại HG và RG-II, trong khi rhamnose-GalA tạo thành khung xương của RG-I. Cả hai loại RG đều có thể được liên kết với HG, HG và RG-I cũng có thể được liên kết cộng hóa trị với protein arabinogalactan (Hình 1) (Atmodjo et al., 2013; Tan et al., 2013). Polysaccharid pectic được tổng hợp trong bộ máy Golgi, với các glycoprotein liên quan được tổng hợp đồng thời trong các vùng Golgi khác nhau (Moore et al., 1991) (Hình 1). Các pectin mới tổng hợp được đóng gói thành các túi và vận chuyển đến thành tế bào (Moore et al., 1991). Khoảng 67 transferase, bao gồm glycosyltransferase, methyltransferase và acetyltransferase, được dự đoán sẽ hoạt động trong quá trình sinh tổng hợp pectin. Chức năng của glycosyltransferase trong việc tổng hợp khung xương của pectin và thêm chuỗi bên, trong khi đó methyltransferase và acetyltransferase lần lượt xúc tác quá trình ester hóa và acetyl hóa pectin (Mohnen, 2008). Ngoài ra, quá trình tổng hợp và định vị chính xác các loại đường nucleotide, vốn là cơ chất để tổng hợp pectin, đòi hỏi hoạt động của các enzyme khác, bao gồm các enzyme chuyển đổi xen kẽ, kinase đường, pyrophosphorylase đường UDP và các chất vận chuyển đường nucleotide (Atmodjo et al., 2013). HG, loại phong phú nhất của pectin, là một polymer tuyến tính của acid galacturonic (GalA), và được biến đổi một phần với các nhóm metyl và nhóm acetyl ở vị trí C-6 và O-2/O-3, tương ứng. Galacturonosyltransferase (GAUT) chuyển UDP-GalA vào đầu không khử của oligogalacturonide, dẫn đến kéo dài chuỗi HG (Scheller et al., 1999). Ngược lại với HG, khung RG-I được hình thành bởi disacaride lặp đi lặp lại của rhamnose-GalA (Mohnen, 2008). Rhamnosyltransferase bổ sung gốc 538 rhamnose vào đầu không khử của RG-I oligosacaride, và có lẽ, một galacturonosyl- transferase xen kẽ với rhamnosyltransferase bổ sung gốc GalA vào khung RG-I (Takenaka et al., 2018). Trong khi đó, RG-II có cùng cấu trúc khung với HG, nhưng có các chuỗi bên phức tạp hơn. Dựa trên các nghiên cứu hiện tại, hai mô hình được đề xuất để tổng hợp pectin (Hình 1): mô hình glycosyltransferase liên tiếp và mô hình tổng hợp miền (Atmodjo et al., 2013). Trong mô hình glycosyltransferase liên tiếp, lượng đường nucleotide dư liên tục được thêm vào đầu không khử của khung đang phát triển và chuỗi bên của pectin. Trong mô hình tổng hợp miền, các miền HG, RG-I và RG-II được kéo dài riêng biệt bằng cách thêm đường nucleotide vào chuỗi đang phát triển của chúng và các miền oligosacaride sau đó được liên kết với các miền khác để tạo thành cấu trúc pectin cuối cùng (Atmodjo et al., 2013). Tuy nhiên, danh tính của bất kỳ protein liên kết miền nào, hay còn gọi là “các dây chằng pectin”, vẫn chưa được biết. Hình 1. Tổng hợp pectin và sắp xếp miền (Vassilis Kontogiorgos, 2020) Pectin được tổng hợp trong bộ máy Golgi và được tiết ra thành tế bào. Hộp bên trong cho thấy các giả thuyết hiện tại về quá trình tổng hợp pectin: trong mô hình glycosyltransferase liên tiếp, UDP-GalA hoặc UDP-Rha được glycosyltransferase thêm liên tục vào đầu không khử của chuỗi pectin; trong mô hình tổng hợp miền, các miền pectin được kéo dài riêng biệt bởi glycosyltransferase, sau đó được liên kết với các miền khác. Trong thành tế bào, các miền pectin được sắp xếp theo ít nhất ba cấu hình liên kết cộng hóa trị khác nhau. 2. CÁC NGHIÊN CỨU VỀ QUÁ TRÌNH CHIẾT TÁCH THU NHẬN PECTIN Hiện nay, với sự phát triển của khoa học công nghệ, các phương pháp chiết tách và thu nhận pectin được thực hiện khá đa dạng như: phương pháp trích ly bằng cách gia nhiệt dung dịch acid nóng, trích ly bằng dung môi acid kết hợp với vi sóng, hoặc kết hợp với sóng siêu âm, hoặc trích ly bằng hơi nước ở áp suất cao… Sau khi chiết suất được pectin vào dung môi, bước tiếp theo là cô đặc, tinh sạch và làm khô. Bảng 1 bên dưới là một số kết quả nghiên cứu thu nhận pectin từ các nguyên liệu khác nhau. 539 Bảng 1. Một số kết quả nghiên cứu thu nhận pectin STT ĐỐI TƯỢNG THÔNG SỐ HIỆU SUẤT TÀI LIỆU THU HỒI THAM PECTIN (%) KHẢO 1 Vỏ bưởi năm roi - Kích thước nguyên liệu: 0,5 < d < 0,9 22,26% (Nguyên, N. (Citrus grandis mm H. K. cs, 2023) (L.) Os ...