Тема 2: Пектин и пектиновые вещества. Физико-химические свойства. Технология получения

План:

6. Пектины и пектиновые вещества. Основные виды сырья для получения пектина.

7. Технология получения пектина из свекловичного жома, яблочных выжимок, тыквы.

8. Физико-химические свойства пектина.

1.

ПЕКТИНЫ (пектиновые в-ва) (от греч. pektos-свернувшийся, сгущенный, замерзший), раститительные полисахариды, в основе молекул которых лежит главная цепь из 1 4-связан-ных остатков a-D-галактуроновой кислоты, содержащая некоторое (иногда значительное) количество остатков 2-О-замещенной L-рамнопиранозы

Термин "пектиновые вещества" часто употребляют в широком смысле, относя к ним кроме собственно пектины также нейтральные арабинаны и галактаны, сопутствующие пектинам при их извлечении из раститительного материала. В этом случае кислые компоненты смесей полисахаридов называют пектиновыми кислотами, а их соли-пектинатами; омылением сложно-эфирных групп получают пектовые кислоты.

Пектины-компоненты первичных клеточных стенок растений, где находятся в комплексе с гемицеллюлозами и целлюлозой. Они играют важную роль в клеточном делении и росте молодых клеток, в поддержании водного и солевого баланса тканей. В значитительных количествах пектины накапливаются в сочных плодах и др. запасающих органах растений.

В раститительных тканях пектины могут находиться в виде нерастворимого протопектина, для разрушения которого при экстракции пектинов применяют кислоты или комплексообразователи, связывающие двухвалентные катионы (оксалат аммония, гекса-метафосфат Na, этилендиаминтетрауксусную к-ту). Обычно получаемые препараты пектинов имеют молекулярную массу порядка нескольких сотен тысяч и в виде солей щелочных металлов хорошо растворимы в воде.

Пектин используют в производстве конфет, производстве фруктовых начинок, кондитерских желейных и пастильных изделий, молочных продуктов, десертов, мороженого, комбинированного масла, майонеза, кетчупа, мармелада, зефира, желейных начинок для конфет, пастилы, сокосодержащих напитков, а также активированного угля.

Яблочные пектины особенно высоко ценятся производителями кондитерской продукции во всем мире. А для молочной и консервной промышленности (производство фруктовых соков) используют в основном цитрусовые пектины.

Для широкого потребителя промышленных условиях производят пектин 2 форм — жидкий и порошок. В рецептах эти две формы не взаимозаменяемы. От формы используемого пектина зависят правила смешивания продуктов: порошковый пектин смешивается со свежими холодными фруктами или соком, а жидкий пектин добавляется в сваренный горячий продукт. Пакетированный порошковый пектин имеет более широкую сферу применения.

Свойства пектина: пектины образовывают прочные гели или студни, что позволяет использовать пектины в качестве естественного желирующего продукта для производства продуктов питания - кондитерских изделий, консервов и т.д.

Для производства пектина используются яблоки, корки цитрусовых плодов, арбузы, сахарная свекла, корзинки подсолнухов.

Пектин полезен, так как выводит из организма вредные вещества, нормализует работу желудочно-кишечного тракта, способствует снижению уровня холестерина.

Пектины классифицируют по степени метоксилирования (степени этерификации - СЭ) - отношению количества метоксильных групп –ОСН₃ ко всем кислотным остаткам в молекуле.

СЭ делит все промышленные виды пектинов на две группы:

1) высокоэтерифицированные с СЭ равной или более 50%;

2) низкоэтерифицированные – СЭ менее 50%.

Наивысшая СЭ, которая может быть достигнута при экстракции пектина из природного сырья, находится в пределах 75-80%. СЭ оказывает значительное влияние на основные свойства пектинов, определяющие их промышленное применение.

2.

Свекловичный пектин относится к пектинам низкометоксилированным. На рынке пектинов низкометоксилированные пектины имеют более высокую цену, чем пектины высокометоксилированные, что обусловлено дополнительными затратами на его получение.

Жом сахарной свеклы выгодно использовать ввиду его низкой цены. Никакой другой вид пектиносодержащего сырья не может конкурировать со свекловичным жомом по своей дешевизне. Сезон переработки сахарной свеклы длится с конца августа до декабря-января в зависимости от региона и урожайности.

Свекловичный пектин по желирующей способности несколько уступает пектинам яблочным и цитрусовым, но имеет гораздо лучшие комплексообразующие свойства.

ВНИИСС и ВГТА совместно разработали и запатентовали рациональный способ получения пектина и ПВ из сахарной свеклы, основанный на использовании электрохимически активированных растворов. Благодаря использованию таких растворов можно избежать применения сильных минеральных кислот, снизить температуру процесса, достигнуть эффекта каталитического воздействия на ход химической реакции и получить готовые продукты с высокими количественными и качественными показателями.

Разработанный способ производства пектина и пектиновых веществ из сахарной свеклы предусматривает проведение электрохимической активации водного раствора Ca(H₂PO₄)₂ в анодной камере диафрагменного электролизёра с получением анолита с рН 3,2–3,5 и анолита с рН 6,4–6,6. Первый анолит используют для предварительной обработки свекловичной стружки. Второй – в качестве экстрагента для первой экстракции. Анолит с рН 2,45–2,65, полученный в результате обработки водного раствора NaCl, используют для второй экстракции обессахаренной стружки.

Согласно схеме разработанного способа свеклу измельчают в стружку, промывают ее анолитом с рН 3,2–3,5. Далее проводят экстракцию промытой стружки анолитом с рН 6,4–6,6, после которой от проэкстрагировавшей массы отделяют диффузионный сок и обессахаренную стружку. Последнюю подвергают второй экстракции анолитом с рН 2,45–2,65.

Из диффузионного сока на сахарном заводе извлекают сахар по традиционной технологической схеме.

Проэкстрагировавшую после второй экстракции массу прессуют с отделением жома и экстракта. Жом промывают католитом с рН 7,5–8,0, полученным в результате обработки водного раствора NaCl в катодной камере диафрагменного электролизера. Промытый католитом жом прессуют, отделяют обезвоженный жом и промывную жидкость, частицы обезвоженного жома измельчают до заданного размера и сушат с получением пищевых волокон.

Промывную жидкость смешивают с экстрактом, и их смесь используют для получения пектина. Сначала ее фильтруют, добиваясь максимальной концентрации, затем этиловым спиртом осаждают из нее пектин и, наконец, высушивают, добиваясь выхода пектина в пределах 76,6–77,8 %.

Качество полученного свекловичного пектина достаточно высокое, поскольку сохраняется важное достоинство – высокая комплексообразующая способность сорбировать в пищеварительном тракте человека вредные ионы металлов (цинка, свинца, кобальта, стронция).

Исследования состава полученного образца ПВ показали, что они содержат (% к массе волокна): 14–16 % пектиновых веществ, 22–24 % гемицеллюлозы, 26–28 % целлюлозы, 3–5% минеральных веществ. Полученный полисахаридный пектин-целлюлозный комплекс характеризуется отсутствием специфического свекловичного запаха и вкуса, белизной 80–82 ед. прибора, водоудерживающей способностью 4,5–4,7 г воды/г ПВ.