Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Современные проблемы и подходы к переработке плодово-ягодного сырья и производству ликероводочных изделий. Монография

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

08.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 67 / 137 8 9 10 11 12 13 > Следующая >>>

Янтарная кислота обладает антигипоксическим действием, антитоксической, геропротекторной активностью, она используется для повышения усвояемости организмом человека двух и трехвалентных металлов, как средство, стабилизирующее витамины групп С, Р, В, А [102]. Янтарная кислота применяется для профилактики и лечения алкогольной интоксикации, стимуляции энергетического метаболизма, стимуляции секреторной функции, для защиты от радиационных повреждений [10].

Янтарная кислота предупреждает токсическое действие химических веществ, рентгеновского излучения, различного рода стрессовых воздействий. Согласно данным ФАО/ВОЗ суточная потребность человеческого организма в янтарной кислоте составляет 60–120 мг. Фрукты и ягоды являются хорошими источниками поступления янтарной кислоты в организм человека. Однако многочисленные исследования показали, что при переработке фруктов и ягод янтарная кислота, вступая в различные реакции с участием ферментов, преобразуется в другие химические соединения. При хранении и тепловой обработке плодов и ягод содержание янтарной кислоты уменьшается, так как она переходит в другие виды органических кислот или, теряя воду, в циклический янтарный ангидрид [6, 10]. Искусственное внесение янтарной кислоты не изменяет органолептические качества продуктов питания, при этом возрастает их биологическая ценность и особенно антитоксическое действие, поддерживается высокий уровень активности гидролитических и протеолитических ферментов, улучшается сохранность витаминов [2].

На всех стадиях процесса приготовления вина янтарная кислота претерпевает существенные изменения [10]. Согласно данным [125] по скорости вступления в химические реакции в вине янтарная кислота значительно превосходит другие кислоты, в том числе винную кислоту.

Янтарная кислота в малых дозах содержится в пиве, вине, соках, фруктах. Она улучшает усвоение организмом аскорбиновой кислоты. Врачами рекомендуется поддерживать в крови определенную концентрацию янтарной кислоты с помощью внесения в рацион питания пищевых добавок на ее основе.

Т.В. Худых с соавторами [166] оценили влияние янтарной кислоты на степень дисперсности и стойкость маргариновых эмульсий

с использованием в качестве эмульгатора пищевых растительных фосфолипидов.

Результаты исследований свидетельствуют об увеличении степени дисперсности и стойкости маргариновых эмульсий с добавками янтарной кислоты. Введение последней тормозит также окислительные процессы в маргаринах при хранении, что может объясняться антиоксидантными свойствами янтарной кислоты.

Сравнительная оценка констант протонизации лимонной и янтарной кислот показала, что янтарная кислота является более сильным комплексоном, чем лимонная [117].

Данные, полученные авторами [78], свидетельствуют о наличии у янтарной кислоты и ее транспортных форм биологической активности с уникальным сочетанием проявлений. По отношению к здоровому организму сукцинаты выступают в роли адаптогенов и актопротекторов, а при наличии патологических процессов проявляют нетипично высокий для адаптогенов терапевтический эффект. Особенно перспективно лечебное применение сукцинатов при заболеваниях сердечно-сосудистой, дыхательной, эндокринной систем, при печеночной, желудочно-секреторной недостаточности, онкологических, психических заболеваниях, в качестве стимуляторов посттравматической регенерации. С профилактической целью янтарная кислота используется в спортивной медицине, для профилактики состояний пониженной иммунологической реактивности и для повышения устойчивости к неэлектролитному действию алкоголя. Перспективно ее применение для формирования статуса повышенной резистентности организма к ионизирующим излучениям, алкилирующим ядам и биологическим агентам [65].

В основе лечебно-профилактических свойств янтарной кислоты и ее соединений лежит их модифицирующее влияние на процессы тканевого метаболизма – клеточное дыхание, ионный транспорт, синтез белков. При этом амплитуда и направленность модификации зависят от функционального исходного состояния тканей, а ее конечный результат выражается в оптимизации параметров их функционирования. Такие свойства позволяют отнести сукцинаты к лечебно-профилактическим препаратам нового поколения – к так называемым «умным лекарствам» [153].

Янтарная кислота меньше других дикарбоновых кислот угнетается повреждающими агентами, поэтому при воздействии

неблагоприятных агентов клетка сразу же переходит только на окисление янтарной кислоты, что является нормальной физиологической защитной функцией [78].

Применение естественных, присущих самим организмам природных веществ, оказывающих эффективное воздействие на биохимическом уровне, каковым является янтарная кислота, представляется важным и перспективным в технологии производства пищевых продуктов.

Действие янтарной кислоты как стимулятора процесса брожения известно давно. Янтарная кислота ускоряет репродуктивность дрожжей, поддерживает их физиологическое состояние, обеспечивает высокую бродильную активность. В технологии вин способствует интенсификации меланоидинообразования, конденсации фенольных соединений, интенсифицирует образование эфиров [3, 4].

2. ПЕКТИНОВЫЕ ВЕЩЕСТВА: КЛАССИФИКАЦИЯ, СТРОЕНИЕ, МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ

Пектин – натуральное вещество, которое присутствует в большинстве растительных веществ. Как структурный элемент растений, участвующий в росте ткани, и главный компонент промежуточных тканей он обеспечивает сцепление и стабильность в тканях и клетках.

Содержание пектиновых веществ, их состав и свойства колеблются в зависимости от вида растений, метеорологических условий произрастания, периода развития и возраста растений, а также способа выделения [50]. Пектины представляют собой высокомолекулярные полисахариды матрикса клеточных стенок. Доминирующим компонентом пектиновых полисахаридов являются полиуроновые кислоты. В случае высших растений это полимеры, построенные из остатков α-D-галактуроновой кислоты. В некоторых морских водорослях полиуроновая кислота имеет другую структуру и называется альгиновой кислотой [35].

Неразветвленные полимерные блоки полигалактуроновой кислоты служат фундаментом макромолекулы пектина. Наличие в полимере полиуронидной основы является критерием отнесения его к категории пектиновых веществ. У высших растений наряду с полигалактуроновыми кислотами содержатся в меньшем количестве нейтральные сахара, представленные в основном арабаном и галактаном. Нейтральные сахара образуют, как правило, боковые цепи пектиновых веществ, придающие пектину свойства гетерополисахарида [49]. Пектиновые вещества существуют в растениях в форме частично метилированного и нейтрального производного. Карбоксильные группы этерифицированы метанолом и вторично могу быть ацетилированы спиртовыми группами. Кроме того, свободные карбоксильные группы полигалактуроновой кислоты могут быть нейтрализованы ионами натрия, калия, аммония. Структурная формула пектиновых веществ представлена на рис. 2.1.

Благодаря такому строению пектин ведет себя как склеивающий материал с важной поддерживающей и застывающей функцией а благодаря своему коллоидному характеру и резко выраженным свойством набухания связывает и управляет водным балансом в растениях.

Рис.2.1. Структурная формула пектиновых веществ

Изучение отечественной и зарубежной литературы показало, что состав и структуру пектиновых веществ нельзя считать окончательно установленными. В настоящее время ученые пришли к выводу, что пектиновые вещества можно рассматривать как смесь трех полисахаридов: галактуронана, галактана и арабинана, которые экстрагируются в разных количествах при кислотном гидролизе вместе с пектином [35]. Лучше изучены пектиновые вещества цитрусовых и яблок как соединения, представляющие коммерческий интерес в качестве желирующего агента. Менее исследованы пектиновые вещества сахарной свеклы.

В настоящее время в химии пектиновых веществ приняты наименования, установленные в 1944 г. Комитетом по ревизии и номенклатуре пектиновых веществ Американского химического общества [35], согласно которому пектиновые вещества подразделяются на следующие виды:

1) протопектин – природный, водонерастворимый, связанный со многими металлами и другими соединениями поперечно-сшитый пектин;

2) пектин – водорастворимое вещество, состоящее из частично или полностью метоксилированной полигалактуроновой кислоты; в зависимости от количества метоксильных групп различают высокоэтерифицированные пектины (степень этерификации более 50

%) и низкоэтерифицированные пектины (степень этерификации менее 50 %);

пектовые кислоты – полностью деметоксилированные

пектины с нетронутой цепью;

4) пектаты соли пектовых кислот;

5) пектинаты – соли не полностью этерифицированного пектина;

6) производные пектина – пектины, связанные по главным

валентностям с различными группами, например, ацетилпектин.

Таким образом, пектиновые вещества существуют в нескольких формах. Эти формы выполняют в растительной ткани различные физиологические функции и в зависимости от направленности биохимических процессов в растении могут переходить из одного состояния в другое.

Пектиновые вещества встречаются практически во всех частях растения: корнях, стеблях, соцветиях. Однако главным образом пектиновые вещества содержаться в плодах и овощах. До настоящего времени отсутствует четкая классификация пектинсодержащего сырья. Некоторыми авторами [49] предлагается разделить все пектинсодержащее сырье на три группы. К первой группе относятся овощи (корнеплоды, листовые, стеблевые, плодовые, тыквенные, бобовые). Ко второй – плоды семечковые, косточковые, ягоды, тропические и субтропические плоды. К третьей группе относятся другие виды сырья: листья чая, корзинки подсолнечника, кора хвойных пород деревьев.

Данная классификация удобна при сортировке пектинсодержащего сырья и выборе параметров выделения пектина, так как способы подготовки сырья к процессам гидролиза и экстракции неизбежно отличаются ввиду различной структуры тканей у этих растительных продуктов.

В настоящее время в мире производят четыре вида классических пектинов (из одного вида сырья): яблочный, цитрусовый, свекловичный, из корзинок подсолнечника. Наряду с классическими производят комбинированные пектины, которые выделяют из смешанного сырья.

Строение молекул пектинов, выделенных из растительных объектов, имеет свои отличительные особенности, к которым относятся: величина молекулы (молекулярная масса), ее химический состав (в частности, замещенные ацетилированные гидрофильные группы), степень этерификации молекулы полигалактуроновой кислоты, характер распределения карбоксильных групп по длине полимерной молекулы.

Пектины, выделенные из яблочных выжимок и корзинок подсолнечника, относятся к высокомолекулярным, из свекловичного

жома и цитрусовых корочек – к низкомолекулярным. В молекулах пектинов из свекловичного жома и корзинок подсолнечника часть гидроксильных групп у второго и третьего атомов углерода замещена на ацетильные группы. По степени этерификации (Е) свекловичный и подсолнечниковый пектины относятся к низкоэтерифицированным (Е менее 50 %), яблочный и цитрусовый – к высокоэтерифицированным (Е более 50 %).

В свойствах последних обнаружены отличия в характере распределения в молекуле карбоксильных групп. В пектинах из яблочных выжимок наблюдается равномерное распределение карбоксильных групп но всей длине пектиновой молекулы, тогда как в цитрусовых карбоксильные группы распределяются неравномерно [35, 171]. Такой характер распределения карбоксильных групп в молекуле цитрусового пектина объясняется действием фермента сырья пектинэстеразы, частично деэтерифицирующего по блочному механизму молекулу пектина [35, 49].

Необходимо отметить, что указанные особенности зависят не только от вида сырья, используемого для выделения пектина, но и от технологии получения пектина, в частности от способа экстракции и деэтерификации.

Пектин не растворяется в спирте и других органических растворителях, но растворяется в 84 %-ой фосфорной кислоте и в жидком аммиаке; в глицерине и формамиде набухает [49].

Растворимость пектина зависит от степени полимеризации и этерификации. Растворимость в воде увеличивается при повышении степени этерификации и уменьшении размера молекулы [35, 49]. Для получения однородного раствора пектин лучше предварительно смочить этанолом или перемешать с сахаром.

Пектины способны образовывать коллоидные растворы, отличающиеся высокой вязкостью, которая объясняется, во-первых, тем, что молекулы пектиновых веществ, взаимодействуя друг с другом, образуют агрегаты. Вторая причина состоит в чрезмерной гидратации пектиновых молекул, определяющей их форму, и высокой степени диссоциации карбоксильных групп. В водных растворах пектиновых веществ молекула имеет форму спирали, карбоксильные группы которой расположены в соседних витках. При высокой степени диссоциации карбоксильных групп в результате взаимодействия одноименно заряженных частиц спиральная конфирмация молекул нарушается, возрастают их линейные размеры и

вязкость раствора увеличивается. Так как вязкость пектина определяется его высокомолекулярным характером, она падает при уменьшении размера молекул в результате нагревания, при обработке кислотами и др.

В коллоидных водных растворах пектиновые молекулы окружены гидратной оболочкой и несут отрицательный заряд. Уменьшение степени гидратации или снижение заряда, или обоих этих факторов, вызывает осаждение (коагуляцию) пектина. Необходимость коагуляции возникает чаще всего в пектиновом производстве при выделении пектина из экстракта, а также в случаях, когда пектин необходимо удалить из системы (например, в винодельческой промышленности). Пектины могут быть осаждены из водных растворов электролитами и органическими растворителями: этанолом, ацетоном [49].

Под действием кислот и щелочей, а также ферментов происходит процесс омыления метоксильных и ацетильных групп, что приводит к снижению степени этерификации [49].

Основным способом получения пектина является гидролизэкстрагирование сырья водным раствором сильных кислот (азотной, соляной, серной, фосфорной), с последующим осаждением этиловым спиртом [35, 49]. Также известен способ получения пектина из сухих яблочных выжимок [49, 170]. Применяются также ферментные препараты (пектинэстераза, пектинметилэстераза) для получения высокоочищенных пектинов [49]. Однако в виду дороговизны ферментов данный способ не нашел пока широкого промышленного применения и используется в основном в лабораторных и медицинских целях.

В настоящее время ведутся интенсивные исследования по изучению возможности получения пектина из различных видов растительного сырья. Изучена возможность получения пектина из облепихи, рябины, крыжовника, брусники, а также тропических растений [49].

Необычный по составу сахарной части пектин был получен из клеточных стенок ряски малой Lemna minor. L. Он содержит большое количество апиозы, и устойчив к действию пектиназы [35].

Своеобразный пектин содержится в морских травах, полученный впервые из зоостеры морской Zostera marina L., обитающей в Белом море [36].

2.1. Свойства пектиновых веществ

Свойства пектиновых веществ. Пектиновые вещества, находящиеся в растительных соках, имеют кислый характер.

Образование солей. Пектовая и пектиновая кислоты образуют соли – пектаты и пектинаты. Пектаты и пектинаты щелочных металлов хорошо растворимы в воде. Пектаты поливалентных металлов нерастворимы [35, 49].

Растворимость пектинатов щелочноземельных металлов находится в тесной связи этерификацией, с увеличением степени которой увеличивается и растворимость. Пектинаты всех остальных металлов в воде нерастворимы.

Редуцирующая способность. Эта способность пектиновых веществ обусловлена наличием альдегидной группы в молекуле d-галактуроновой кислоты. Бауэр и Линк определили редуцирующую способность пектиновых кислот в яблоках и цитрусовых йодометрическим методом. Она оказалась равной соответственно 2,6 и 3,8 %. Эрлих определил этим методом редуцирующую способность препаратов пектиновых веществ из различных источников и нашел значения – 4–9 % [49].

Растворимость. Наилучшим растворителем пектиновых веществ является вода. Растворяются они также в 84 %-ой фосфорной кислоте и жидком аммиаке, в глицерине и формамиде – набухают. В остальных органических и неорганических растворителях они практически нерастворимы.

Растворимость пектина зависит от степени его полимеризации и степени этерификации. Растворимость пектина в воде увеличивается при повышении степени этерификации и уменьшении молекулярной массы [171].

Коагуляция. В водных растворах молекула пектиновых веществ имеет отрицательный заряд и окружена слоем молекул воды, образующих гидратную оболочку. Сильное понижение степени гидратации, уменьшение заряда или одновременно то и другое вызывают переход пектинов в нерастворимое состояние. Так, при прибавлении к раствору электролитов, представляющих собой соли щелочных металлов, катионы их адсорбируются на поверхности молекул пектиновой кислоты, нейтрализуют их заряд и переводят пектиновые вещества в осадок. Соли поливалентных металлов, также

производя осаждение пектинов, однако, в значительной степени обусловливаются нерастворимостью последних [35, 49].

Осаждение пектиновых веществ органическими растворителями связано исключительно с уменьшением гидратации макромолекул. Так, например, количество спирта, необходимое для этого процесса, увеличивается с увеличением степени этерификации и уменьшением молекулярного веса.

Пектаты и низкоэтерифицированные щелочные пектинаты коагулируют при прибавлении минеральных или органических кислот, так как кислоты отнимают металл от пектата или пектината и осаждают нерастворимые пектовые или низкоэтерифицированные пектиновые кислоты. Желеобразование. При известных условиях (в присутствии сахара, кислот, при охлаждении горячего раствора и т.п.) пектиновые вещества образуют желе. Отдельные их молекулы или агрегаты соединяются друг с другом посредством гомеополярных, гетерополярных и ассоциативных (вторичновалентных) связей и образуют плотную, пропитанную жидкостью структуру.

На желирование пектиновых веществ оказывает влияние величина и степень этерификации их молекул. Для того чтобы желеобразование было возможным, пектиновая молекула должна иметь коллоидные размеры. В желе, образованном пектиновыми веществами достаточно высокой степени этерификации, пектиновые молекулы связываются непосредственно друг с другом или с другими веществами, находящимися в системе, при помощи водородного мостика. Такой мостик может образовываться при участии недиссоциированных свободных карбоксильных групп. Известно, что при оптимальной рН желирования, создаваемой кислотой, карбоксильные группы пектиновой кислоты не диссоциируют [35, 49,

63].

Уменьшение степени этерификации сопровождается увеличением электростатических сил отталкивания между молекулами пектиновой кислоты вследствие диссоциации свободных карбоксильных групп. Для нейтрализации этих сил требуется введение в систему дополнительного количества кислоты.

Отношение к кислотам. Протопектин растворяется при действии разбавленной кислоты даже на холоду.

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 67 / 137 8 9 10 11 12 13 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]