Сырье для производства пектина.: Содержание пектиновых веществ во вторичных растительных материалах

Основные стадии процесса [157, 163]

Все схемы получения пектина состоят из следующих основных стадий (рис. 15.6.

61): подготовка пектиносодержащего сырья; гидролиз-экстрагирование пектина минеральными или органическими кислотами; фильтрование экстракта; осветление фильтрата; концентрирование экстракта; осаждение пектиновых веществ алифатическими спиртами или солями поливалентных металлов; очистка пектина; сушка, измельчение и смешивание пектина с сахаром до стандартного градуса прочности.

Рис. 15.6.61. Схема производства пектиновых веществ

Сырье для пектинового производства должно содержать минимальное количество восстанавливающих сахаров, поскольку при реакции с аминокислотами образуются окрашенные продукты (меланоидины, разд. 15.6.1.4).

балластных веществ в сухом пектине не должно превышать 30 % (для пектина, используемого  в пищевой промышленности), для изготовления лекарственных препаратов чистота пектина должна быть гораздо выше.

Наличие балластных веществ в пектинах снижает их студнеобразующие свойства и ухудшает комплексообразование.

Поэтому перед извлечением пектиновых веществ производится экстрагирование водорастворимых компонентов.

Основным процессом при производстве пектинов является экстрагирование. Процесс экстрагирования включает две сопряженные стадии: кислотного гидролиза протопектина и молекулярной диффузии растворившегося пектина из частицы сырья в экстрагент.

При обработке сырья кислотой протекает три гидролитических процесса [164]: гидролиз солей (пектинатов), гидролиз сложноэфирных связей (деэтерификация), гидролиз гликозидных связей (деполимеризация).

Последние два процесса являются нежелательными, поскольку ухудшают качество целевого продукта. Поэтому используются мягкие условия выделения пектиновых веществ (ПВ).

Низкое содержание ионов кальция, магния и фосфора и достаточно высокая активная кислотность яблочных (0,7–2,2 %) и цитрусовых выжимок обусловливают менее прочные связи протопектина с другими веществами клеточной стенки, чем объясняется возможность извлечения из них пектина при низкой концентрации кислоты (при рН = 2,0÷2,5 гидролизуется до 95 % протопектина).

Отличительной особенностью сахарной свеклы и, соответственно, свекловичного жома является низкое содержание органических кислот (0,27 масс. % от массы свеклы).

Поэтому высокая степень гидролиза протопектина свекловичного жома достигается лишь при достаточно жестких условиях (температура 72–75 °С, концентрация HCl 1,5–1,7 %), что приводит к деполимеризации пектиновых веществ и к ухудшению их показателей.

Оптимальная концентрация ионов водорода в растворе составляет для гидролиза, моль/л:

свекловичный жом0,331–0,365
яблочные выжимки0,038–0,072
цитрусовые корочки0,027–0,041

Гидромодуль (ГМ) процесса (отношение массы раствора к массе сухого сырья) поддерживают обычно достаточно высоким (от 8 до 30) для создания заданного значения рН среды и обеспечения высокой степени извлечения целевого продукта вследствие совмещения процесса гидролиза и экстрагирования пектиновых веществ. Минимальное значение гидромодуля, при котором создаются условия для эффективного гидролиза для свекловичного жома (влажность 90 %), равна 7,6, для мандариновых вытяжек (влажность 83 %) — 5,0.

Гидролиз кислотами при повышенных температурах приводит к деструкции пектиновых веществ. Перспективным направлением является ферментативный катализ.

Действие на выжимки ферментного препарата целлокандина (комплекс гемицеллюлаз и целлюлаз), предварительно частично освобожденного от пектолитических ферментов, сопровождается расщеплением связей пектиновых веществ с компонентами клеточных стенок и высвобождением малодеградированного пектина [165].

Молекулярная масса полученного продукта в 2–3 раза выше, чем пектина, выделенного кислотным экстрагированием, и достигает 40 тыс.; прочность желе составляет 500–530 мм рт. ст. [158].

Концентрирование экстракта обычно осуществляют упариванием в вакууме. Процесс является достаточно энергоемким. Показано, что перспективным способом концентрирования может быть ультрафильтрация [158].

Выделение пектиновых веществ из раствора осуществляют осаждением либо солями металлов (хлорид алюминия), либо этанолом. Осаждение пектина спиртом зависит от его концентрации. При увеличении концентрации спирта от 40 до 96 об. % чистота пектина (более 85 %) и содержание метоксильных групп снижаются, выход увеличивается почти в два раза.

Производство пектина из выжимок яблок [157, 162]

Скорость экстрагирования пектина существенно зависит от размера частиц твердой фазы. Минимальный размер частиц для яблочных выжимок, необходимый для проведения эффективного гидролиза, составляет (0,2–0,4) × 10–3 м.

Предварительной стадией процесса является промывка сушеных яблочных выжимок (3 раза) водой при 30–35 °С; отработанные выжимки используют на корм животным.

Гидролиз-экстрагирование осуществляют в экстракторе периодического действия водным раствором азотной (соляной) кислоты при следующих условиях: рН 1,5–2,0, 70–80 °С, ГМ 10–12, 3,0–3,5 ч. Экстракт отделяют на прессах (А-экстракт).

Выжимки снова загружают в экстрактор и обрабатывают в течение 1,5–2 ч водой при температуре 45–50 °С, ГМ 12–14. После отделения раствора его объединяют с экстрактом и дают отстояться в течение 2–4 ч. Среднее содержание СВ  в экстракте 1,0–1,2 %, включая 0,3–0,4 % ПВ.

Экстракт сепарируют и фильтруют.

Концентрирование экстракта проводят в двухкорпусных вакуум-выпарных установках при температуре не более 75 °С до содержания в растворе СВ 6–7 % (рН = 1,7÷2,2), в том числе 2,5–3,5 % ПВ.

После охлаждения раствора до 25 °С пектиновые вещества осаждают 3-кратным количеством этанола (90–95 % об.) при рН = 1,7÷1,9; полученную суспензию разделяют на центрифуге. Коагулят с влажностью  70–75 % направляют в промыватель, где его смешивают с 70% этанолом при ГМ 8, и суспензию разделяют  в центрифуге.

Далее пектин промывается этанолом  (90–95 об. %) при ГМ 8, и суспензию также подвергают центрифугированию. Очищенный пектин подается на сушку, которую осуществляют на барабанной вакуум-сушилке при температуре не выше 60 °С в течение  2–3 ч до влажности 8 %.

По окончании сушки пектин измельчают на молотковой дробилке до порошка с размером частиц не более 0,4 мм.

Пектин, полученный из выжимок яблок, применяют в основном в кондитерской промышленности для производства зефира, мармелада, желейных конфет.

Для получения высокоэтерифицированного яблочного пектина со степенью этерификации (СЭ) около 80 % условия должны быть следующими [158]: концентрация экстрагента (соляная кислота) — 0,2 %, гидромодуль 5,0, температура 70 °С, продолжительность 1,5 ч. При получении низкоэтерифицированного пектина (СЭ 36,6 %): концентрация кислоты — 0,4 %, гидромодуль 5, температура — 80–85 °С, продолжительность 3 ч.

Производство пектиновых веществ из выжимок  цитрусовых плодов [157, 159]

Цитрусовые пектины получают из цедры лимона  и лайма, иногда апельсинов и грейпфрутов. Для получения пектина в основном применяют сушеное пектиносодержащее сырье. Подготовка к процессу экстрагирования сушеного сырья заключается в измельчении  и однократной или двукратной промывке водой температурой 10–20 °С.

Для гидролиза протопектина используют различные кислоты: соляную, сернистую, серную, азотную, лимонную, уксусную и фосфорную. Наиболее часто применяют серную и сернистую кислоты, обладающие отбеливающим эффектом. Однако использование этих кислот усложняет аппаратурное оформление процесса.

Поэтому при разработке новых технологий предпочтение отдают азотной или лимонной кислоте. В зависимости от вида сырья и применяемой кислоты экстрагирование ПВ ведут при температуре 70–95 °С, рН = 2,2÷2,8 в течение 1–2 ч. По окончании процесса проводят разделение твердой и жидкой фаз фильтрованием.

Полученный экстракт очищают механическим сепарированием с последующей фильтрацией через активированный уголь.

Из осветленного экстракта ПВ выделяют осаждением алифатическими спиртами (этанол, изопропанол) или солями поливалентных металлов (хлориды алюминия или кальция). При осаждении спиртом пектиновый экстракт предварительно концентрируют в вакуум-выпарных аппаратах до содержания СВ 6–7 %. При осаждении солями металлов экстракт нейтрализуют до рН = 6÷7, используя, как правило, гидроксид аммония.

Осадок пектина отделяют от маточного раствора либо фильтрацией с последующим прессованием, либо центрифугированием. Пектиновый коагулят измельчают и отправляют на очистку для снижения зольности готового продукта и получения пектина с требуемыми показателями.

Очистка пектина заключается в его промывке спиртом различной концентрации (2–3 раза) или очистке по следующей схеме: мягкая деэтерификация смесью спирта с минеральной кислотой; промывка концентрированным спиртом (94–96 об. %); забуферивание пектина смесью спирта и щелочи.

Очищенный пектин сушат до кондиционной влажности при температуре не выше 60 °С, измельчают  до порошка с размером частиц 250 мкм и просеивают. Свойства получаемых продуктов приведены в табл. 15.6.69.

Таблица 15.6.69

Физико-химические свойства цитрусовых пектинов [159]

Показатели Лайм Апельсин Сладкий апельсин Грейпфрут
Выход, масс. %17,215,317,814,5
Влажность, %10,19,98,610,6
Зола, масс. %2,822,972,853,0
Студнеобразующая способность, °ТБ225205180200
Продолжительность студнеобразования, мин1,05,05,04,0
Степень этерификации, %63,256,157,057,1
Эквивалентная масса1462969659940
Метоксильные группы, %8,627,607,737,40
Ангидроуроновые кислоты, %77,473,976,973,6
Ацетильные группы, %0,320,460,55
Молекулярная масса92 60078 00067 00072 700

Производство пектина из свекловичного жома  [156, 160]

Свекловичный жом, получаемый в производственном потоке, имеет примерно следующий состав, %:

сахароза0,2
пектиновые вещества2,6
клетчатка и гемицеллюлозы2,5
белки0,5
зола0,2
другие 0,1
всего СВ6,2

Подготовка сырья (свекловичного жома) заключается в удалении сахара, ароматических, красящих веществ, солей и др. Сушка должна проводиться при мягких температурных режимах. Конечная температура теплоносителя должна быть не выше 140–150 °С. Химический состав обычного сушеного жома характеризуется следующими показателями, масс. % к массе жома:

СВ87–88
минеральные вещества5–6
азотистые вещества3–4
клетчатка17–18
протеин6–7
сахар4
жир0,4
безазотистые экстрактивные вещества51

Гидролиз-экстрагирование жома ведут раствором 1,1–1,5% соляной кислоты (рН = 0,6÷0,8) при гидромодуле 15–16, температуре 70–76 °С в течение 2–2,5 ч при периодическом перемешивании в вертикальном экстракторе. Степень экстрагирования составляет 52 %.

Экстракт отфильтровывают, жом заливают водой температурой 65–70 °С и выдерживают 40 мин, после чего раствор отфильтровывают и объединяют с первым экстрактом. Экстракт представляет собой прозрачную жидкость светло-серого цвета, содержит 0,5–0,8 % ПВ и имеет плотность 1,01–1,02, рН = 0,6÷0,7.

Отработанный жом нейтрализуют аммиачной водой и направляют на корм скоту.

Пектиновый экстракт после отстаивания и охлаждения подают в осадитель. Осаждение пектина осуществляют (после нейтрализации 25% раствором гидроксида аммония) при рН = 6,0÷6,5 и температуре 30–35 °С хлоридом алюминия.

Пектино-алюминиевый коагулят представляет собой осадок темно-серого цвета с влажностью после фильтрации 97–98 %. Коагулят отпрессовывают до влажности 73–75 %, измельчают на молотковой дробилке и направляют на очистку.

Очистка продукта состоит из четырех стадий промывки коагулята спиртовыми растворами:

    1) соотношение коагулята и этанола (94–96 об. %), содержащего 7,2 % соляной кислоты, — 1 : 2,5, продолжительность — 25–30 мин;2) соотношение этанола (94–96 об. %) и коагулята — 1 : 4, продолжительность — 15 мин;3) 70% этанол;4) 94–96% этанол, содержащий 0,4–0,75 % гидроксида аммония, в соотношении 1 : 3,5, продолжительность — 15 мин.

Сушку пектина осуществляют в вакуум-сушилках (53,2–66,5 кПа) при температуре 55–65 °С в течение  5–6 ч до влажности не более 14 %. Далее пектин измельчают и просеивают; выход продукта составляет 17–18 %. Степень метоксилирования не менее 35 %, содержание ацетильных групп не должно превышать 0,5 %.

Соли поливалентных металлов обладают большим осаждающим действием, т. к. нейтрализуется отрицательный заряд и образуется нерастворимая соль полиуроновой кислоты.

Товарный свекловичный пектин имеет вид однородного серого порошка со слабокислым вкусом с содержанием пектина не менее 70 %; степень метоксилирования продукта должна быть не менее 35 %; содержание золы — не более 3,5 %. Водный раствор пектина (1 %) имеет рН от 3,0 до 3,8.

Горячий раствор, содержащий 1 % пектина и 70 % сахара, должен давать по истечении 15–30 мин после отливки в формы прочный студень.

Характеристика полученных различными способами пектиновых веществ приведена в табл. 15.6.70.

Из 10 т жома (8,7 т СВ) получается 55 м3 экстракта  с содержанием ПВ 2,0–2,2 % или 1,1 т пектина (расход 96% этанола — 110 т), а из 10 т сухого жома — 1,26 т пектина. На 1 т пектина расходуется 2,27 т HCl или 22,7 т 10% HCl и 100 т 96% этанола.

Таблица 15.6.70

Характеристика пектиновых веществ, полученных
из свежего жома сахарной свеклы [156]

Параметры опыта 1 2 3 4
Гидролизующий  реагентHClHClSO2SO2
рН0,71,02,02,0
Температура, °С40707060
Продолжительность, ч2221212
Гидромодуль6666
Уронидная составляющая, %74,485,883,082,0
Метоксильные группы, %5,356,66,05,8
Ацетильные группы, %0,850,860,851,1
Молекулярная масса, Да30 · 10335 · 10340 · 10335 · 103
Крепость желе, кПа70,6655,9970,6653,33

Примечание. На 1-й и 2-й стадиях осаждение пектина осуществляли этанолом,
на 3-й — хлоридом алюминия,  на 4-й— ацетоном.

Для улучшения качества предложено обрабатывать пектиновый экстракт ионообменными смолами (катионитом КУ-2 и анионитом АВ-17), при этом снижается содержание балластных веществ и увеличивается содержание чистого пектина, немного повышается комплексообразующая и студнеобразующая способность [163].

Переработка нетрадиционного сырья [157]

Увеличить ресурсы студнеобразователей можно за счет использования нетрадиционных источников (табл. 15.6.71).

Таблица 15.6.71

Основные технологические параметры получения пектинов
 из нетрадиционного сырья [157, 160]

Параметры Виноградные выжимки Кора хвойных деревьев Корзинки  подсолнечника Створки хлопковых коробочек Кормовые арбузы
ЭкстрагентРаствор HCl0,5% оксалат аммония0,4% раствор HClРаствор щавелевой кислотыРаствор HCl
рН1,11,50,88–0,90
ГМ53015–16730
Температура, °С701008075–8070
Продолжительность, мин32060–9060–70360
ОсадительЭтанолAlCl3AlCl3CaCl2
рН3,4–3,85,0–5,54,5–4,7
Выход, масс. %4,1–6,6
Студнеобразующая  способность, кПа59,8–66,526,6–39,9
Степень этерификации36–60
Ацетильное число1,3–3,2

Источник: http://chemanalytica.com/book/novyy_spravochnik_khimika_i_tekhnologa/06_syre_i_produkty_promyshlennosti_organicheskikh_i_neorganicheskikh_veshchestv_chast_II/5374

Способ получения пектина

Сырье для производства пектина.: Содержание пектиновых веществ во вторичных растительных материалах

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к получению пектина и фруктового порошка из вторичных сырьевых ресурсов перерабатывающих отраслей.

Способ включает промывание в воде исходного сырья – купажа сухих измельченных до 2-3 мм выжимок, полученных от переработки мелкоплодных яблок сортов Пурпуровая, Добрыня и Фонарик, взятых в соотношении 1:1:0,5 соответственно.

После чего замачивают выжимки в подогретой до 45-50°С молочной сыворотке в течение 2 часов при их соотношении 1:(4,5-4,9) соответственно. Осуществляют гидролиз-экстрагирование при температуре 70-75°С в течение 1 часа, рН среды 3,0-3,5 и частоте вращения рабочего органа 5000 об/мин.

Центрифугируют гидролизную смесь с получением твердой фазы и пектинового экстракта, который охлаждают до 20°С, нейтрализуют пищевой содой до рН, равной 7, очищают через анионит и концентрируют в течение 2-х часов при температуре 80-85°С до содержания сухих веществ 60-65%.

Осаждают пектин этанолом, отделяют и проводят его двукратную промывку этанолом, подвергают сушке и измельчению. Расширяется сырьевая база, более полно используются вторичные сырьевые ресурсы, полученный пектин обладает высоким выходом. 1 з.п. ф-лы, 5 табл.

Изобретение относится к пищевой промышленности при получении пектина и фруктового порошка из вторичных сырьевых ресурсов перерабатывающих отраслей.

Пектиновые вещества обладают ценными биологическими эффектами, наиболее известным из которых является обезвреживающее действие тяжелых металлов и радионуклидов при попадании в организм человека.

Детоксицирующая способность пектина основана на взаимодействии молекул пектина с катионами тяжелых и радиоактивных металлов с образованием нерастворимых комплексов, которые не всасываются и выводятся из организма.

Это свойство пектинов дает основание рекомендовать их в качестве лечебного и профилактического средства для людей, находящихся в среде, загрязненной радионуклидами и тяжелыми металлами, связанных с производством и использованием пестицидов.

Традиционно экстракцию пектиновых веществ из растительного сырья проводят в присутствии кислот, щелочей, органических растворителей и других химикатов, несовместимых с понятием «пищевой продукт», что в итоге требует больших количеств воды для очистки полученных веществ.

Известен способ получения пектина из выжимок дикорастущих сортов яблок, включающий гидролиз-экстрагирование яблочного сырья при соотношении выжимок и экстрагента 1:10, температуре процесса 95-98°С и рН среды 1,8-2,0 в течение 1,0 ч с последующим выделением пектина (Дончепко Л.В. Технология пектина и пектинопродуктов. / Учебное пособие. – М.: ДеЛи, 2000. – С.118-119).

Недостатками данного способа является повышенный расход экстрагента, а также высокая температура процесса гидролиза-экстрагирования, которая может привести к термической деструкции пектиновых веществ.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения плодово-ягодного пектина, по которому растительное сырье готовят к гидролизу, гидролиз протопектина ведут в присутствии соляной кислоты концентрации 0,5-2,0% при гидромодуле 1:5-1:7 и температуре 75-78°С в течение 2 ч, твердую фазу отделяют, осаждают продукт этанолом; отделяют осадок и промывают его этанолом (RU, патент 2095996, кл. С08В 37/06, 1997, прототип).

Недостатком этого способа является длительность процесса гидролиза-экстрагирования, требующая дополнительных затрат энергии, и то, что в качестве гидролизующего агента используют водный раствор неорганической кислоты, что ухудшает экологические условия труда и сказывается на качестве пектина.

Техническая задача – разработка способа получения пектина с улучшенными экологическими свойствами, расширение сырьевой базы и уменьшение загрязнения окружающей среды за счет более полного использования вторичных сырьевых ресурсов.

Технический результат достигается за счет того, что, в отличие от прототипа, способ получения пектина характеризуется тем, что он включает промывание в холодной воде в течение 15-20 минут исходного сырья – купажа сухих измельченных до 2-3 мм выжимок, полученных от переработки мелкоплодных яблок сортов Пурпуровая, Добрыня и Фонарик, взятых в соотношении 1:1:0,5 соответственно, после чего замачивают выжимки в подогретой до 45-50°С молочной сыворотке в течение 2 часов при их соотношении 1:(4,5-4,9) соответственно, затем осуществляют гидролиз-экстрагирование при температуре 70-75°С в течение 1 часа, рН среды 3,0-3,5 и частоте вращения рабочего органа 5000 об/мин, центрифугируют гидролизную смесь в течение 10 минут с получением твердой фазы и пектинового экстракта, который охлаждают до 20°С, нейтрализуют пищевой содой до рН, равной 7,0, очищают через анионит и концентрируют в течение 2-х часов при температуре 80-85°С до содержания сухих веществ 60-65%, осаждают пектин этанолом, отделяют и проводят его двукратную промывку этанолом, подвергают сушке и измельчению. Оставшуюся после центрифугирования твердую фазу сушат, диспергируют, рассеивают.

Молочная творожная сыворотка, являясь продуктом переработки молочного производства, содержит значительное количество минеральных веществ и витаминов и используется в данном способе получения пектина в качестве экстрагента. Кроме того, переработка молочной сыворотки оказывает неоценимую помощь в поддержании благополучной экологической обстановки в районе ее производства.

В качестве исходного сырья использовали измельченные до 2-3 мм сухие выжимки от переработки мелкоплодных яблок Сибири в соковом производстве.

Молочную творожистую сыворотку с кислотностью 290°Т предварительно нагревали до 90-95°С в течение 15 минут, затем фильтровали, фильтрат (молочную сыворотку) направляли на замачивание предварительно промытых в течение 15-20 минут выжимок от мелкоплодных яблок.

Пример.

Брали в качестве исходного сырья 1 кг – купажа сухих измельченных до размера частиц 2-3 мм выжимок, полученных от переработки мелкоплодных яблок сортов Пурпуровая, Добрыня и Фонарик, взятых в соотношении 1:1:0,5 соответственно с массовой долей сухих веществ 94%, промывали в холодной воде в течение 15-20 мин, замачивали в предварительно подогретой до 45-50°С молочной сыворотке течение 2 ч. Далее проводили гидролиз-экстрагирование смеси в экстракторе при частоте вращения рабочего органа 5000 об/мин, рН среды 3,0-3,5 и температуре от 65 до 80°С. Гидролизную смесь центрифугировали, получая пектиновый экстракт и твердую фазу. Проводили охлаждение экстракта до комнатной температуры, его нейтрализацию пищевой содой до рН 7 с последующей очисткой через анионит. Очищенный от полифенолов экстракт концентрировали в течение 2 ч при температуре 80-85°С до содержания сухих веществ 60-65%, получая пектиновый концентрат, после чего проводили осаждение пектина этанолом и двукратную промывку осадка этанолом с концентрацией 70% и 96%. Полученный продукт подвергали сушке, измельчали и просеивали, расфасовывали; при этом получали пектин с влажностью 10,1-12%. Оставшуюся после центрифугирования твердую фазу сушили, диспергировали и рассеивали, получая фруктовый порошок, который использовали в кондитерской промышленности.

Были проведены эксперименты при разном соотношении (гидромодуле) выжимок и экстрагента, продолжительности и рН экстракции и времени концентрирования пектинового экстракта.

Выход пектина составил 2,6-3,2% от исходного сырья, желирующая способность по Сосновскому 329-350 мм рт.ст.

В табл.1 приведены примеры получения пектина при различных режимах.

В табл.2 и 4 представлены физико-химические показатели пектина.

В табл.3 приведены полученные результаты по содержанию полифенолов и пектиновых веществ в исходном сырье и промежуточных продуктах.

В табл.5 представлена технологическая схема получения пектина.

В результате проведенных исследований выяснены оптимальные режимы способа получения пектина (табл.

1): в качестве исходного сырья используют сухие измельченные до 2-3 мм выжимки мелкоплодных яблок: купаж сортов Пурпуровая – Добрыня – Фонарик в соотношении 1:1:0,5 соответственно, которые промывают в холодной воде в течение 15-20 минут, замачивают в подогретой до 45-50°С в молочной сыворотке в течение 2 часов при их соотношении 1:(4,5-4,9) соответственно при температуре 45-50°С, затем осуществляют гидролиз-экстрагирование при температуре 70-75°С в течение 1 часа, рН среды 3,0-3,5 и частоте вращения рабочего органа 5000 об/мин, центрифугируют гидролизную смесь в течение 10 минут и оборотах рабочего органа 3000 об/мин, полученный пектиновый экстракт охлаждают до 20°С, нейтрализуют до рН, равной 7,0 пищевой содой. Затем охлажденный экстракт пропускают через анионит, концентрируют при температуре 80-85°С в течение 2-х часов до содержания сухих веществ 60-65%, получая пектиновый концентрат с влажностью 35-40%. Пектиновый концентрат с влажностью 35-40% можно направить на расфасовку и дальнейшее использование в кондитерской промышленности или направить на получение пектина. С этой целью с помощью этанола проводят осаждение пектина из пектинового концентрата, фильтрацию, двукратную промывку осадка 70% и 96% этанолом, сушку, измельчение и расфасовку в виде порошка с влажностью 10,1-12% (табл.2). Выход пектина составил 2,6-3,2% от исходного сырья. В табл.2 показано, что полученный пектин имеет следующую физико-химическую характеристику: это порошок с влажностью 10,1-12,0%, степень метоксилирования его – 52,7-63,5%, содержание ацетильных групп – 0,5-0,61%, средняя молекулярная масса – 55000-65800 ед., желирующая способность по Сосновскому 329-350 мм рт.ст.

При меньшем соотношении купажа сухих выжимок сортов мелкоплодных яблок Пурпуровой, Добрыни, Фонарика, равном 1:4, полученная смесь трудно перемешиваема из-за высокой плотности пульпы и при этом происходит неполное выделение пектиновых веществ (опыт 2) в экстракт, т.е. чистота экстракта составляет 0,23, а выход пектина – 1,7% от массы сырья. В то время как при оптимальных режимах (опыты 4, 5, 8, 9) показатель чистоты экстракта ПВ/СВ составляет 0,61-0,9 (табл.1), а выход пектина 2,6-3,2.

При большем соотношении (опыт 11. таб.

1) купажа сухих выжимок – молочная сыворотка в соотношении 1:5,0-5,5 происходит неоправданное увеличение расхода молочной сыворотки и увеличение энергозатрат на осуществление последующих операций (центрифугирование, концентрирование и т.д.

), но не происходит улучшение показателей по выходу пектина, так выход пектина в процентах от сырья составил 2,5%, а при оптимальных режимах процесса 2,6-3,2 мм рт.ст., жилирующая способность пектина низкая и составляет 242 мм рт.ст, при оптимальных режимах – 329-350 мм рт.

ст., показатель чистоты экстракта -0, 38, а при оптимальных режимах этот показатель равен 0,61-0,9 (табл.1), не происходит улучшение пектина по его молекулярной массе (40100 ед.), при этом влажность пектина превышает норму и составляет 12,5% при норме 12,0% (табл.4).

Понижение температуры процесса гидролиза-экстрагирования до 65°С (опыт 3 и 7) приводит к снижению выхода пектина от сырья до 2,0% (табл.1), а при оптимальных режимах он составил 2,6-3,2%, жилирующей способности до 239 и 266 мм рт.ст.

соответственно, а при оптимальных режимах она составляет 329-350 мм рт.ст., также снижается показатель чистоты экстракта до 0,35 и 0,42 соответственно (табл.

1), в то время как при оптимальных режимах составляет 0,61-0,9, снижается качество пектина, при этом влажность пектина составляет 13,2 и 12,5 соответственно, что превышает норму (12%) (табл.4).

При повышении температуры (табл.1) гидролиза-экстрагирования до 80°С (опыты 6 и 10), жилирующая способность пектина снизилась до 294 и 253 мм рт.ст. соответственно, вместо 329-350 мм рт.ст.

, при оптимальных режимах; показатель чистоты экстракта снизился до 0,58 и 0,53 соответственно, вместо 0,61-0,9 при оптимальных режимах, средняя молекулярная масса (табл.

4) пектина составила 53500-43300 соответственно, вместо 55000-65800 ед. при оптимальных режимах.

Присутствие большого количества ацетильных групп (табл.2 и 4) влияет, главным образом, на снижение желирующей способности пектина и его молекулярную массу, которые являются существенными показателями для качества пектина. Так, в опытах 4, 5, 8, 9 наблюдается наибольшая молекулярная масса (55000-65800 ед.) по сравнению с другими опытами.

Согласно приведенной технологической схеме (табл.

5) помимо пектина, в зависимости от цели, можно получать пектиновый концентрат, который представляет собой темную красно-коричневую густую сиропообразную жидкость с содержанием пектиновых веществ – 3,64-4,51%, сухих веществ 64,1-65,8%, Р-активных веществ (полифенолов) – 0,45-0,51%. Пектиновый концентрат может быть использован в кондитерской промышленности.

За счет наличия значительного количества антоцианов в исходном сырье полученный фруктовый порошок (табл.4) имеет красный цвет, что позволит исключить красители при его использовании в кондитерской промышленности.

Фруктовый порошок содержит не менее: сухих веществ 92,0%, общий сахар – 19,0, витамин С – 32 мг/100 г, пектиновые вещества – 0,74%, органические кислоты – 10,6%, его плотность 0,7, продолжительность хранения не более 12 месяцев.

Использование в качестве сырья купажа сухих выжимок мелкоплодных яблок сорта Пурпуровой, Добрыни, Фонарика позволяет расширить сырьевую базу производства пектинопродуктов, особенно в условиях Сибири где накопление пектиновых веществ обусловлено климатическими условиями, осуществить комплексную переработку сырья.

Следует отметить, что по содержанию витамина С все мелкоплодные сорта яблок превосходят южные сорта, и большинство из них не уступает сортам, районированным в средней полосе страны, поэтому при безотходной переработке их надо рассматривать как важный источник витамина С.

Мелкоплодные яблоки следует также рассматривать как важный источник Р-активных веществ, которые, кроме биологической активности, играют роль стабилизатора витамина С.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что использование молочной сыворотки в качестве экстрагента позволяет исключить применение химически вредных кислот.

Предложенный способ получения пектина предусматривает экологически безопасное производство, а также переработку вторичных сырьевых ресурсов, которые представлены отходами сокового, молочного и пектинового производств.

Сегодня в связи с индустриализацией рынка продуктов питания немаловажное значение приобретают проблемы промышленного производства и хранения продуктов, содержащих основные пищевые вещества для организма человека.

Так, полученные по предложенному способу пектин и фруктовый порошок позволят обеспечить бесперебойную работу некоторых отраслей пищевой промышленности, где используются данные пектинопродукты.

Принципиальное значение имеет тот факт, что данный способ производства является безотходным, экологически чистым и в максимальной степени соответствует концепции повышения эффективности природопользования.

Способ легко может быть использован в пищевом производстве.

Таблица 1
№ п/пСоотношение купажа выжимок и экстрагентаТемпература гидролиза-экстрагирования, °СрН гидролизатаВремя гидролиза-экстрагирования, минВремя концентрирования, чВыход пектина (%) от сырьяЖелирующая способность пектина, мм рт.ст.Показатель чистоты экстракта, ПВ/СВ СВ в пектиновом концентрате, % ПВ в пектиновом концентрате, %
1 прототип1:5 (сухие яблочные выжимки и 2%-ный р-р HCl)751203,0280
21:4703,0451,81,72170,2368,11,93
31:4,5-4,9653,0602,02,02390,3560,91,75
41:4,5-4,9703,0602,02,63440,9065,04,51
51:4,5-4,9753,0602,02,63350,7565,83,77
61:4,-4,9803,0602,02,92940,5866,02,89
71:4,5-4,9653,5602,02,02660,4263,52,10
81:4,5-4,9703,5602,03,23500,8864,14,42
91:4,5-4,9753,5602,03,23290,6165,03,54
101:4,5-4,9803,5752,02,22530,5365,52,66
111:5,0-5,5753,5602,52,52420,3864,82,07
Таблица 2
Физико-химическая характеристика пектина
Показатель№ опыта
9584
Влажность пектина, %12,011,410,112,0
Степень метоксилирования, %63,557,752,753,4
ацетильных групп, %0,500,610,540,52
Средняя молекулярная масса, ед.65800654005780055000
Желирующая способность пектина, мм рт.ст.329335350344
Таблица 3
пектиновых веществ и полифенолов в исходном сырье и промежуточных продуктах
Показатель№ опыта
9584
Р-активных веществ, %:
в сырье1,211,31,361,40
в экстракте (до фильтрации)0,220,220,260,28
в концентрате0,510,460,450,49
пектиновых
веществ, %:
в сырье2,312,312,312,31
в экстракте (до фильтрации)0,340,330,350,35
в концентрате3,643,774,424,51
СВ в концентрате, %65,065,864,165,0
Таблица 4
Физико-химическая характеристика пектина
Показатель№ опыта
23671011
Влажность пектина, %9,713,211,112,711,612,5
Степень метоксилирования, %56,351,055,956,854,650,1
ацетильных групп, %0,550,620,680,660,670,65
Средняя молекулярная масса, ед.368004720053500521004330040100
Желирующая способность217239294266253242

1.

Способ получения пектина, характеризующийся тем, что он включает промывание в холодной воде в течение 15-20 мин исходного сырья – купажа сухих измельченных до 2-3 мм выжимок, полученных от переработки мелкоплодных яблок сортов Пурпуровая, Добрыня и Фонарик, взятых в соотношении 1:1:0,5 соответственно, после чего замачивают выжимки в подогретой до 45-50°С молочной сыворотке в течение 2 ч при их соотношении 1:(4,5-4,9) соответственно, затем осуществляют гидролиз-экстрагирование при температуре 70-75°С в течение 1 ч, рН среды 3,0-3,5 и частоте вращения рабочего органа 5000 об/мин, центрифугируют гидролизную смесь в течение 10 мин с получением твердой фазы и пектинового экстракта, который охлаждают до 20°С, нейтрализуют пищевой содой до рН, равной 7, очищают через анионит и концентрируют в течение 2-х ч при температуре 80-85°С до содержания сухих веществ 60-65%, осаждают пектин этанолом, отделяют и проводят его двукратную промывку этанолом, подвергают сушке и измельчению.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что оставшуюся после центрифугирования твердую фазу сушат, диспергируют и рассеивают.

Источник: https://findpatent.ru/patent/232/2329663.html

Пектиновые вещества растений роль пектиновых веществ в растениях

Сырье для производства пектина.: Содержание пектиновых веществ во вторичных растительных материалах

Первостепенную роль в производстве мармеладо-пастильных изделий играет процесс студнеобразования, от которого зависит своеобразная структура-мармеладов и пастилы.

Процесс студнеобразования определяется в первую очередь свойствами пектиновых веществ, входящих в состав перерабатываемого фрукто­во-ягодного сырья. Поэтому знание физико-химических свойств пектиновых веществ, их состава и строения является ключом к пониманию технологии данной группы производств.

Пектиновые вещества представляют собой составную часть растительной ткани. Вещество стенок клеток последней состоит из целлюлозы в слое, обращенном к протоплазме. По направ­лению к наружному слою целлюлоза переходит в гемицеллю­лозу.

В наружном же слое клеточных стенок откладывается вя­жущее вещество, которое частично располагается в межклеточ­ных пространствах, образуя срединные пластинки растительной ткани.

Это вещество получило название пектин (от греческого слова рektos — студнеобразный, свернувшийся), так как оно обладает способностью образовывать студень.

Таким образом, плодовая ткань состоит из отдельных клеток или клеточных волокон, соединенных между собой природным цементирующим раствором,

Роль этого цемента в данном случае выполняет пектин или, вернее, пектиновые вещества, так как мы имеем здесь дело со смесью веществ.

Было бы, однако, неправильно представлять себе пектиновые вещества плодов только как связующие вещества, так как, по­мимо их присутствия в клеточных стенках и в межклетниках, известное количество пектиновых веществ содержится нередко в растворенном виде и в клеточном соке (в особенности в зре­лых плодах).

Пектиновые вещества встречаются как в зеленых, так и в бесхлорофилловых частях растений: в листьях и плодах деревьев и кустов, в ботве и в мясистых утолщениях корнеплодов. Имеют­ся указания на присутствие их в камбиальном слое молодых деревьев.

Пектиновые вещества выполняют определенную роль в про­цессе обмена веществ растительной ткани. Они обладают спо­собностью связывать воду и набухать. Поэтому назначение их в растениях заключается еще и в том, что они являются одним из носителей запаса воды.

Связывание воды пектиновыми веще­ствами ограничивает развитие ферментативных и химических процессов в плодовой ткани. Пектиновые вещества способствуют удержанию воды в различных органах растения, предохраняя их от высыхания.

Этими свойствами пектиновых веществ, напри­мер, определяется в значительной мере «лежкость» фруктов и ягод, т. е. их способность к длительному хранению после сбора.

В процессах переработки растительного сырья пектиновые вещества играют важную роль: иногда положительную — в про­изводственных процессах завяливания чайного листа, фермента­ции табака; иногда отрицательную, например, в производстве фруктово-ягодных соков, при обработке льна, диффузии сахар­ной свеклы и др., где пектиновые вещества являются нежела­тельными спутниками целлюлозы в волокнах или действуют как мутеобразующие или патокообразующие агенты.

Большинство исследователей характеризуют пектиновые ве­щества как продукты распада целлюлозы и гемицеллюлозы.

Пектиновые вещества в растениях находятся в состоянии постоянных изменений. Они непрерывно меняют свой химический состав и физические свойства в процессе развития растения, роста плодов и их созревания, переходя из одной формы в дру­гую.

Протопектин и его гидролиз

Протопектин —предшественник «истинных» пектинов в растениях. В плодах недозрелых или находящихся в периоде роста, пектиновые вещества содержатся преимущественно в виде протопектина.

Под этим названием обозначают нерастворимое в холодной воде пектиновое вещество, входящее в состав ма­териала клеточных стенок и срединных пластинок, в отличие от растворенного, так называемого свободного пектина, входящего в состав клеточного сока зрелых плодов.

Название «протопек­тин» объясняется тем, что это вещество рассматривается как первоначальная, исходная форма пектиновых веществ.

В чистом виде протопектин до сих пор не был изолирован, так как, пользуясь известными в настоящее время способами выделения пектиновых веществ, мы всегда получаем частично гидролизованный протопектин наряду с продуктами его гидро­лиза.

Подобно целлюлозе, протопектин нерастворим в холодной во­де, но в отличие от целлюлозы он легко гидролизуется горячей водой и не растворяется в реактиве Швейцера (растворителе для клетчатки). Он не обладает способностью к студнеобразованию, которая свойственна лишь некоторым продуктам его неглубокого гидролиза.

Гидролиз протопектина в воде начинается с температуры 80- 85°. При этом протопектин расщепляется на растворимое пектиновое вещество (это вещество и есть собственно пектин) и целлюлозу.

При обработке протопектина слабыми растворами кислот и щелочей происходит кислотный или щелочной гидролиз протопектина. В результате такого гидролиза получается также смесь растворенных пектиновых веществ, состав которых не сов­падает с составом пектина, полученного в результате гидролиза горячей водой.

https://www.youtube.com/watch?v=wTluVGTIFf8

О составе и строении протопектина в настоящее время пока еще нет единства мнений. Химические и микроскопические исследования ряда авторов приводят к предположению, что протопектин представляет соединение пектина с целлюлозой, яв­ляясь как бы промежуточной формой между этими веществами.

Исследованиями ботаников при помощи х-лучей и цветных реакций установлено, что протопектин растительной ткани, в осо­бенности та разновидность его, которая встречается в межклет­никах, состоит преимущественно из нерастворимых полигалактуронатов кальция или из кальциевых и магниевых солей пек­тиновых и пектовой кислот (пектинатов и пектатов Са и Mg).

Жесткость недозрелых плодов объясняется присутствием в них протопектина. Естественный гидролиз протопектина проис­ходит в живой растительной ткани главным образом под дей­ствием ферментов. Этот процесс аналогичен описанному выше тепловому гидролизу. Предполагается, что при этом действует фермент протопектиназа.

Имеются указания, что естественные превращения протопек­тина развиваются под действием перекиси водорода, образую­щейся в ткани плодов. Образование же перекиси катализуется дегидрогеназами, присутствующими в растительной ткани. Эта гипотеза не получила полного подтверждения.

Немаловажное значение для протекания естественного гид­ролиза протопектина имеет действие солнечных лучей (тепловое и химическое) и действие кислот, содержащихся в составе пло­дов. Чем больше плоды подвергаются действию солнечных лучей и чем выше кислотность плодов, тем интенсивнее проходит ес­тественный гидролиз протопектина, а также и дальнейший рас­пад пектиновых веществ.

Гидролиз протопектина наиболее изучен в плодах. Этот про­цесс, происходящий в свежих плодах, вызывает те внешние изменения, которыми характеризуется созревание плодов.

По мере того как протопектин переходит в растворимый пек­тин, клетки мякоти, которые раньше были прочно склеены меж­ду собой, оказываются окруженными более нежной студнеобраз­ной массой растворимого пектина.

Плоды постепенно становятся мягче, благодаря разъединению клеток ткани происходит раз­рыхление мякоти, характерное для созревания плодов. Этот про­цесс противоположен процессу роста плодов.

В период роста зеленые плоды, так же как и другие зеленые части растения, выполняют известные созидательные функции (явление фотосин­теза и др.).

Процесс созревания представляет собой в основном процесс разрушения плода, в котором преобладают явления распада первоначального вещества (расщепления углеводов, кислот и др.). Гидролиз пектиновых веществ представляет собой одно из наиболее ярких проявлений этого распада.

Сказанное выше относится в основном к плодам или к частям растений, которые подвергаются действию солнечных лучей (плоды деревьев и кустарников, корзинки подсолнечника).

Пек­тиновые вещества корнеплодов (свеклы, моркови и др.

) не под­вержены действию кислот и прямых солнечных лучей, поэтому гидролиз их в ткани растения развивается гораздо медленнее и в составе их преобладает нерастворимая протопектиновая фракция.

Состав пектиновых веществ. Строение молекулы пектина

В связи с трудностью выделения пектиновых веществ в чис­том виде до последнего времени существовал ряд неясностей и противоречий по вопросу о химическом составе их.

Эволюция взглядов по этому вопросу может быть в настоя­щий момент кратко представлена в следующем виде.

Ранними исследованиями было установлено присутствие в составе пектинового комплекса арабана и галактана.

При исследовании золы пектиновых веществ (протопектина) было установлено, что она в основной массе состоит из кальция и магния, с преобладанием кальция.

Было также показано, что при обработке пектина едким натром происходит отщепление метоксильных групп СН30. В растворе при этом получается натриевая соль органической кис­лоты пектина и метиловый спирт (происходит омыление пектина).

Такое же действие, как и едкий натр, на пектин оказывают другие щелочи и щелочно реагирующие вещества.

После полно­го омыления пектина щелочью и после удаления ионов металла из полученной соли остается свободная кислота, которую перво­начально называли пектиновой кислотой.

https://www.youtube.com/watch?v=ycUW_M8sPqA

На основании указанных наблюдений был сделан вывод, что пектин является метиловым эфиром пектиновой кислоты.

В дальнейшем в связи с обнаружением в составе пектиновых веществ арабана, кальция и магния было предположено, что они представляют смесь арабана с кальциево-магниевой солью пек­тиновой кислоты.

Обе эти составные части отличаются друг от друга по своим химическим и физическим свойствам. Так, например, арабан является левовращающим, в то время как вся остальная часть комплекса является правовращающей. Арабан растворяется в  спирте, а кальциево-магниевая соль пектиновой кислоты нерастворима в нем.

Последнее свойство было использовано для от­мщения арабана от основного комплекса пектина. Арабан извле­кается из пектина путем длительной обработки последнего 70%- иым спиртом. В осадке при этом остается кальциево-магниевая голь пектиновой кислоты. Прибавлением НCl к спирту при извле­чении арабана достигается удаление Са и Мg из указанной соли.

Полученный таким образом нерастворимый остаток рассматри­вали как пектиновую кислоту.

В последующем из спиртонерастворимой части пектинового комплекса было выделено кристаллическое вещество, близкое по своим свойствам к галактозе и к глюкуроновой кислоте. Это ве­щество, составляющее основную массу пектина, было идентифицировано как галактуроновая кислота.

Галактуроновая кислота является альдегидокислотой, кото­рая получается при осторожном окислении галактозы аналогич­но тому, как при таком же окислении глюкозы из последней получается ее изомер—глюкуроновая кислота.

Галактуроновая кислота под действием кислоты при нагрева­нии отщепляет СО2 и образует фурфурол.

Вначале считали, что галактуроновая кислота составляет ос­нову пектинового комплекса в виде полимеризованной молекулы тстрагалактуроновой кислоты.

Последняя имеет в своем составе 4 молекулы d-галактуроновой кислоты, от которых отняты 4 молекулы воды.

При этом предполагалось, что тетрагалактуроновая кислота, образующая ядро пектиновой молекулы, имеет строение замкну­того кольца.

Результаты новых работ показали, что основное ядро пекти­новой молекулы состоит не менее чем из 8—10 остатков галактуроновой кислоты и что неуронидные составные части пектина, т. е. галактоза и арабиноза, являются лишь сопутствующими ве­ществами по отношению к пектину. Они не находятся в стехио­метрических отношениях с полигалактуроновым ядром и слабо связаны с последним.

Позднее было установлено, что пектиновый комплекс в дейст­вительности имеет в основе своей полигалактуроновое ядро, со­стоящее из многих остатков галактуроновой кислоты, но что по­следние соединены между собой в открытой цепи. Так, например, при помощи рентгенографических и рефрактометрических иссле­дований нитро- и ацетилоэфиров пектина было доказано, что молекула пектина имеет цепеобразное строение наподобие моле­кулы крахмала и целлюлозы.

По своей длине молекула у пектиновых эфиров меньше, чем у эфиров целлюлозы, и больше, чем у эфиров крахмала.

Карбоксильные группы остатков галактуроновой кислоты на­сыщены радикалами метилового спирта.

Полигалактуроновая цепь метоксилированного пектина пред­ставляется по новейшим воззрениям в следующем виде:

Каждое звено цепи представляет собой шестичленное кольцо, состоящее из пяти углеродов и одного кислорода. Отдельные звенья соединены между собой в положениях 1 :4.

По имеющимся данным молекулярный вес очищенного пекти­на достигает 100 000 и выше, а полигалактуроновая цепь содер­жит не более 12 остатков галактуроновой кислоты— метоксилированных или лишенных метоксилов (М соответственно равен 190 или 176). Отсюда следует, что около 80 цепей должны быть связаны между собой в одном пучке, чтобы образовать молекулярный агрегат пектина.

На основании того, что полигалактуроновое ядро пектина от­личается стойкостью против действия гидролизующих агентов и обладает положительным вращением, предполагается, что участ­вующие в пектиновом ядре радикалы d-галактуроновой кислоты имеют пиранозную структуру.

Количественное содержание СН30 в пектинах составляет 10—12 % по весу полигалактуронидной части. Это содержание СН30 соответствует степени метоксилированности, равной 75% по отношению ко всему количеству карбоксильных групп полигалактуроновой цепи.

Ряд авторов обнаружил присутствие в пектиновых препара­тах различного происхождения до 13,0% уксусной кислоты. Дру­гие авторы отрицают наличие уксусной кислоты в составе пек­тина. В данный момент можно считать, что уксусная кислота и виде ацетильных эфирных групп СН3СО участвует лишь в составе свекловичного пектина.

Минеральные составные части представлены в пектиновом комплексе в виде Са, М£ и их солей. В процессе естественного образования пектинового комплекса происходит присоединение катионов Са и Мg к политалактуроновой цепи путем замещения водорода карбоксильных групп.

Предполагается, что ионы Са и (и др. поливалентных металлов), находясь в пектиновой молекуле, связывают карбок­сильные группы смежных цепей главных валентностей и соеди­няют последние между собой.

Кроме Са и Мg, в составе золы пектинов найдены незначи­тельные количества Fе, А1 и SiO2.

Количественное содержание зольных элементов в нативном пектине не могло быть точно определено в связи с тем, что извлечение пектина из растительной ткани происходит обычно при воздействии кислот, что ведет к более или менее сильной деминерализации пектина.

Следует отметить, что имеющиеся разногласия в отношении отдельных составных частей пектиновых веществ вызываются различием в методах извлечения последних из исходного ма­териала. Необходимо указать также, что различия в химическом составе пектинов зависят еще и от происхождения их.

Источник: https://baker-group.net/confectionery-formulations-technology-raw-materials-and-ingredients/manufacture-marmalade-pastila-products/pectin-plant-the-role-of-pectin-in-plants.html

Способ получения пектина из растительного сырья

Сырье для производства пектина.: Содержание пектиновых веществ во вторичных растительных материалах

Изобретение относится к пищевой, фармацевтической и биохимической отраслям промышленности и может быть использовано в производстве пектина из растительного сырья, обладающего необходимыми характеристиками, при этом с исключением традиционных стадий спиртового осаждения и концентрирования на вакуум-выпарных установках.

Известно, что благодаря сложной структуре своей молекулы, основу которой составляет полигалактуроновая кислота, пектин обладает свойствами биологически-активных веществ, что позволяет активно использовать его в лечебно-профилактических целях.

Пектины или пектиновые вещества – полисахариды, образованные, в основном, остатками галактуроновой кислоты.

Анализ отечественных и зарубежных разработок показывает, что состав и структуру пектиновых веществ нельзя на данном этапе развития науки считать окончательно изученными (Smidaroed О.

Structure and properties of charged polysaccharides // Intern. Congr. Pure Appl. Chem. / Proc. – 1980. – 27th. – P. 315-327.)

В 1951 г. классификация пектиновых веществ была уточнена ученым Кертесом (Kertes) и в настоящее время имеет следующий вид (ГОСТ Р51806-2001):

Пектин: Сухой, порошкообразный продукт от светло-бежевого до светло-серого цвета, состоящий преимущественно из частично этерифицированной метанолом полигалактуроновой кислоты и ее натриевых, калиевых, кальциевых и аммониевых солей, в котором массовая доля галактуроновой кислоты в сухом обеззоленном веществе составляет не менее 65%, выделяемый из растительной ткани высших растений, обладающий стабилизирующей, загущающей, гелеобразующей способностью и функциональными свойствами, предназначенный для употребления одновременно с пищей или для применения в качестве пищевой добавки, или физиологически функционального пищевого ингредиента.

Полигалактуроновая кислота: Кислота, представляющая собой линейный полимер, молекула которого состоит из связанных 1.4-гликозидными связями остатков α-D-галактуроновой кислоты и некоторого количества остатков L-рамнозы.

Высокоэтерифицированный пектин: Пектин, в котором степень этерификации карбоксильных групп в молекуле полигалактуроновой кислоты равна или более 50%.

Ннзкоэтерифицированный пектин: Пектин, в котором степень этерификации карбоксильных групп в молекуле полигалактуроновой кислоты составляет менее 50%.

Амидированный пектин: Низкоэтерифицированный пектин, в котором часть эфирных групп в молекуле полигалактуроновой кислоты замещена на амидные группы, при этом степень амидирования составляет не более 25%, а массовая доля азота после обработки кислотой и этанолом – не более 2,5%.

Пектиновая кислота: Полигалактуроновая кислота, в молекуле которой часть карбоксильных групп этерифицирована метанолом.

Пектинат: Соль пектиновой кислоты.

Пектовая кислота: Полигалактуроновая кислота, выделенная из пектиновой кислоты гидролизом сложноэфирных групп.

Пектат: Соль пектовой кислоты.

Пектиновое вещество: Вещество, состоящее из пектиновой кислоты, пектинатов, нейтральных полисахаридов. К нейтральным полисахаридам относят арабинан и галактан.

Протопектин: Водонерастворимая природная форма пектина, содержащаяся в растительной ткани высших растений, гидролизуемая в присутствии химических реагентов или ферментов с образованием пектина при экстрагировании растительного сырья в водной среде.

Пектинсодержащий продукт: Сухой порошкообразный или жидкий продукт, состоящий из частично этерифицированной метанолом полигалактуроновой кислоты и ее натриевых, калиевых, кальциевых и аммониевых солей, компонентов растительных тканей высших растений, в котором массовая доля галактуроновой кислоты в сухом обеззоленном веществе составляет от 50% до 65%.

Пектинопродукт: Сухой порошкообразный или жидкий продукт, состоящий из частично этерифицированной метанолом полигалактуроновой кислоты и ее натриевых, калиевых, кальциевых и аммониевых солей, компонентов растительных тканей высших растений, в котором массовая доля галактуроновой кислоты в сухом обеззоленном веществе составляет менее 50%.

В результате многочисленных исследований ученые пришли к выводу, что пектин можно рассматривать как смеси трех полисахаридов: пектовой кислоты, галактана, арабинана. Пектовая кислота, кроме D-галактуроновой кислоты, включает нейтральные сахара: L-арабинозу, D-галактозу, L-рамнозу.

Пектину присвоен код пищевой добавки Е-440.

Одним из важнейших свойств пектинов является их желирующая способность. Желирование – процесс, при котором горячий пектиносодержащий раствор при охлаждении образует плотное тело заданной формы, связывая при этом большое количество жидкости.

Особенностью пектина как структурообразователя является способность формировать гели в водных растворах только в присутствии определенного количества сахара и кислоты и/или ионов кальция.

Пектин обладает активной комплексообразующей способностью.

Авторы статьи Verfahren zur Herstellung von Fleischerzeugnissen / Westphal Gunter, Sielaff Heinz, Oelker Peter, Ehwald Rudolf; Humboldt Universitat zu Berlin. Pat. 258743 МКИ4 A23L 1/317. – 1988 показывают, что фармакологической активностью обладают все структурные единицы пектиновых веществ.

Использование пектина в профилактических и лечебных целях связано:

1. С комплексообразующей способностью молекулы пектина и его способностью связывать ионы тяжелых и радиоактивных металлов. Подробные исследования описаны в статьях:

Хотимченко М.Ю., Ковалев В.В., Зиганшина О.А. Оценка энтеросорбционной активности различных сорбентов при свинцовом поражении экспериментальных животных // Биологически активные добавки к пище: XXI век: Мат. IV Межд. Симпозиума. – М.; VIP Publishing, 2000. – С. 271-272.

Хотимченко М.Ю., Хасина Э.И., Ковалев В.В. Эффективность пищевых некрахмальных полисахаридов при экспериментальном токсическом гепатите // Вопросы питания, 2000, т. 69, №1-2. – С. 22-26.

2. С влиянием на межклеточные взаимодействия, приводящие к нормализации иммунитета. Положительные результаты использования пектина при лечении онкологических заболеваний приведены в работах ученых из разных стран:

Сергеев А.В. Использование пектинов как нетоксичных иммуномодуляторов в онкологии // Химия и использ. экстрактив. веществ дерева: Тез. докл. 3 Всес. н.-т. конф. – Горький, 1990. – С. 113-114.

Pienta K.J. Inhibition of spontaneous metastasis in a rat prostate cancer model by oral administration of modified citrus pectin // 1. Natl. Canser Inst, 1995, 1-87 (5). – P. 348-353.

Platt D. Modulation of the lung colonization of B16: fl melanoma cell by (modified) citrus pectin // 1. Natl. Cancer Inst, 1992, 84 (6). – P. 438-442.

Raloff J. Pectin helps fight cancer’s spread // Science news, 1992, vol. 141, №12. – P. 180.

3. С сорбционной способностью, которая позволяет активно использовать пектин в профилактике хронических неинфекционных заболеваний, терапевтической и хирургической практике, в нормализации обменных процессов в организме, в частности снижения уровня холестерина ЛПНП в плазме крови человека, гликемической и инсулинемической реакции.

Olsen Roger A. Hydrocolloid – adhesive composition. Patent 4952618, adhesive composition. Patent 4952618, USA, МКИ5 A61L 15/00, C08L 1/00. – 1990.

Mosbcy Deral T. Wound filling compositions. Patent 4956350, USA, МКИ5 A61K 31/00, С08В 37/00. – 1990.

Matheson H.В., Coon I.S., Story J.A. Cholesterol 7-alpha-hydroxylase activity is increased by dietary modification with psyllium hydrocolloid, pectin, cholesterol and cholestyramine in rats // J. Nutr., 1995, vol. 125, №3. – P. 454-458.

Tiwary С.М., Ward J.A., Jakson B.A. Effect of pectin on satiety in healthy US Army adults // J. Amer. Coll. Nutr., 1997, vol. 16, №5. – P. 423-428.

Veldman F.J., Nair C.H., Vorster H.H. Possible mechanism through which dietary pectin influences fibrin network architecture in hypocholesterolemic subjects // Thromb. Res., 1999, vol. 93, №6. – P. 253-264.

Быков A.T. Восстановительная медицина и экология человека М., ГЭОТАР-Медиа, 2009-699 с.

Тутельян В.А., Байгарин Е.К., Погожева А.В. Пищевые волокна: гигиеническая характеристика и оценка эффективности. М.: СвР-Аргус, 2012 – 244 с.

4. Со способностью образовывать гели на поверхности слизистой оболочки желудка и кишечника, изменять вязкость содержимого желудка и кишечника, а при воздействии ферментов кишечника образовывать необходимые организму кислоты:

Clausen M.R., Moriensen Р.В. Kinetic-studies on the metabolism of short-chain fatty-acids and glucose by isolated rat colonocytes // Gastroenterology, 1994, vol. 106, №2. – P. 423-432.

Scheppach W. Effects of short-chain fatty-acids on gut morphology and function // Gut., 1994, vol. 35, №1. – P. 35-38.

Tiwary С.М., Ward J.A., Jakson B.A. Effect of pectin on satiety in healthy US Army adults // J. Amer. Coll. Nutr., 1997, vol. 16, №5. – P. 423-428.

Lim B.O., Yamada K., Proll J. Dietary fibers modulate indices of intestinal immune function in rats // J. Nutr., 1998, vol. 127, №5. – P. 663-667.

Nie Y., Li Y., Wu Y. Colloidal vismuth pectin: an alternative to vismuth subcitrate for the treatment of Helicobacter pylori-positive duodenal ulcer // Helicobacter., 1999, vol. 4, №2. – P. 128-134.

Пектины являются вспомогательным средством при приготовлении многих лекарственных форм, служат основой для получения пастилок, суппозиториев, являются исходным сырьем в приготовлении гидрогелей, таблеток, мягких желатиновых и ректальных капсул, свечей. Используется их пролонгированное действие в таблетках, микстурах с разными лекарственными препаратами.

Известные способы получения пектина, предполагают:

– использование для гидролиза-экстракции пектиносодержащего сырья кавитационной обработки в гидроакустическом экстракторе-дезинтеграторе, концентрацию фильтрата на ультрафильтрационных мембранах на твердой подложке с диаметром пор (1-10)⋅10-9 м, сгущение в вертикальном двухкорпусном прямоточном циркуляционно-пленочном вакуум-выпарном аппарате и сушку при температуре 75-92°C (патент RU 2066962 C1, опубл. 27.09.1996). Основными недостатками способа являются трудности поддержания стандартного кавитационного режима, высокая энергозатратность процесса.

Источник: https://edrid.ru/rid/217.015.9a97.html

Medic-studio
Добавить комментарий