Аналитические характеристики пектина в яблоках зимнего периода созревания

Введение Ухудшение экологических условий во многих регионах мира, сопровождающееся загрязнением окружающей среды и пищевых продуктов токсическими веществами и радионуклидами, требует, помимо обеспечения безо- пасности продуктов питания, также проведения профилактических мероприятий. Пектин является физиологическим компонентом. Так, в соответствии с регламентом EU432/2012 пектины рекомендуются для снижения уровня холестерина и глюкозы в крови соответственно по 4 и 10 г/сутки [1].

Промышленную значимость пектиносодержащего сырья оценивают не только по содержанию пектиновых веществ, но и по их аналитическим характеристикам, которые, в свою очередь, определяют целевую направленность выделенных пектинов. Известно, что студне- и комплексообразующая способности обусловливают применение пектинов в пищевой промышленности для производства лечебно-профилактических продуктов питания с различной консистенцией.

Объекты и методы исследований

Проведены исследования пектиновых веществ (ПВ) из яблок зимнего периода созревания по определению в них аналитических характеристик. В качестве объектов исследования были использованы сорта зимних яблок Апорт, Старкримсон, Заря Алатау и Голден Делишес, произрастающие в предгорной зоне Заилийского Алатау.

К аналитическим характеристикам пектиновых веществ относятся следующие: свободные карбоксильные группы, этерифи-цированные карбоксильные группы, общие карбоксильные группы, степень этерифи- кации, уронидная составляющая, ацетильные группы, содержание метоксильных групп [2]. Функциональные группы, обуславливающие аналитические характеристики пектиновых веществ, позволяют оценить физико-химические свойства пектинов и служат критерием для рекомендации их применения.

Содержание функциональных групп определяли методом кондуктометрического титрования [3].

Результаты и их обсуждение

Результаты исследований показали, что максимальное количество пектиновых веществ (ПВ) в пересчете на а.с.м. содержится в яблоках сорта Заря Алатау – 16,91%, минимальное содержание в сорте Голден Делишес – 7,98%. При этом содержание растворимого пектина (РП) изменяется в интервале от 2,29% (Голден Делишес) до 6,61% (Заря Алатау). Содержание протопектина (ПП) изменяется от 5,69% (Голден Делишес) до 10,3% (Заря Алатау).

Известно, что соотношение в молекулах пектиновых веществ функциональных групп определяет такие их свойства, как способность образовывать студни и вступать в реакцию с ионами металлов и т.д. Результаты исследований представлены в таблице 1 [4].

Таблица 1 – Аналитические характеристики пектиновых веществ, полученных из яблок зимнего периода созревания, произрастающих в предгорной зоне Заилийского Алатау

Показатели	Сорт яблок
	Апорт	Старкримсон	Заря Алатау	Голден Делишес
Свободные карбоксильные группы, %	4	3	5	4
Этерифицированные карбоксильные группы, %	11,11	4,4	8,36	8,56
Общие карбоксильные группы, %	15,49	7,2	12,87	12,71
Степень этерификации, %	71,75	61,04	64,96	67,36
Уронидная составляющая, %	64,3	29,54	52,96	52,37
Ацетильные группы (в расчете на аналитическую навеску), %	0,15	0,19	0,19	0,18
Ацетильные группы (в расчете на уронидную составляющую), %	0,24	0,64	0,35	0,34
Содержание метоксильных групп (в расчете на аналитическую навеску), %	11,96	10,25	10,88	11,26

Данные таблицы 1 показывают, что содержание свободных карбоксильных групп в исследуемых образцах колеблется от 3% (Старкримсон) до 5% (Заря Алатау). Следует отметить, что образец Старкримсон является низким (рис. 1), что указывает на невысокую комплексообразующую способность исследуемого пектина в этом сорте. На комплексо- образование влияет степень этерификации, которая определяет линейную плотность заряда макромолекулы, а, следовательно, силу и способ связи катионов. Степень этерификации является одним из существенных факторов, определяющих область применения пектиновых веществ.

Содержание свободных карбоксильных групп (Кс), %

Апорт Старкримсон Заря Алатау Голден Делишес

Рисунок 1 - Содержание свободных карбоксильных групп в яблоках зимнего периода созревания

Количественные показатели  степени     предгорной зоне Заилийского Алатау, предс- этерификации пектина из яблок зимнего     тавлены на рисунке 2.

периода созревания, произрастающих в

Степень этерификации (СЭ), %

Апорт    Старкримсон Заря Алатау    Голден

Делишес

Рисунок 2 - Степень этерификации пектиновых веществ в яблоках зимнего периода созревания

Как видно из рисунка 1, по степени этерификации полученные образцы пектиновых веществ относятся к группе высоко-этерифицированных пектинов (Е>50%). Наибольшее значение степени этерификации имеет пектин из яблок сорта Апорт (71,75%), наименьшее - пектин из сорта Старкримсон (61,04%).

Значение степени этерификации согласуется с данными о содержании свободных карбоксильных групп у всех исследуемых образцов. Высокое значение степени этерификации и низкое содержание свободных карбоксильных групп предполагает высокую студнеобразующую способность пектиновых веществ.

Известно, что степень этерификации также определяет условия и механизм студне-образования. Для высокоэтерифицирован-ных пектинов характерен кислотно-сахарный студень, образованный побочной валентностью, т. е. водородной связью при участии недиссоциированных свободных карбоксильных групп. Существенное влияние на студнеобразующую способность оказывает ацетильная составляющая. Ацетильные группы (рис.3), связанные с гидрооксигруппами пектиновых веществ, значительно ухудшают их студнеобразующие свойства. Содержание ацетильных групп в молекуле пектина более 1% понижает его студнеобразующую способность.

Содержание ацетильных карбоксильных групп (Ац), %

Рисунок 3 – Содержание ацетильных карбоксильных групп в яблоках зимнего периода созревания

В образцах пектинов, полученных из дикорастущих плодов и ягод, данный показатель является низким и изменяется в пределах от 0,24% (кизил) до 0,65% (боярышник). Все яблоки зимнего периода созревания можно расположить в ряд по возрастанию ацетильной составляющей: Апорт< Голден Делишес< Заря <Старкримсон.

Не менее существенное значение на студнеобразование оказывают метоксильные группы (рис. 4). Чем выше содержание химически активных групп, тем лучше студне-образование. В полученных образцах пектина содержание метоксильной составляющей варьируется от 10,25% (Голден Делишес) до 11,96% (Апорт). Высокое содержание метоксильной составляющей обуславливает высокую молекулярную массу и студнеобразующую способность пектина, полученного из яблок зимнего периода созревания.

Метоксильная составляющая, экспериментальное значение, %

Метоксильная составляющая, теоретическое значение, %

Рисунок 4 – Содержание метоксильной составляющей пектиновых веществ в исследуемых яблоках зимнего периода созревания

О чистоте пектина можно судить по уронидной составляющей, которая в полученных образцах содержится в количестве 29,54 – 64,03% (рис. 5). Наибольшее значение полигалактуроновой кислоты отмечено в пектине, выделенном из яблок сорта Апорт (64,03%), а наименьшее – из сорта Старкримсон (29,54%).

Рисунок 5 – Уронидная составляющая (Пч), %

Их данных рисунка 5 видно, что чистота пектина в исследуемых яблоках сорта Апорт (64,03%), Заря Алатау (52,96%) и Голден Делишес (52,37%) достаточно высокая, что положительно сказывается на студнеобразующей способности.

Заключение, выводы

Низкая карбоксильная и ацетильная составляющие, высокая метоксильная составляющая обуславливают высокую студнеобразующую способность пектиновых веществ [3]. Полученные данные подтверждают целесообразность использования данного сырья для получения пектиносодержащих продуктов.

Таким образом, на основании комплексного анализа аналитических характеристик пектиновых веществ, полученных из яблок зимнего периода созревания, произрастающих в предгорной зоне Заилийского Алатау, можно заключить, что аналитические характеристики пектиновых веществ позволяют прогнозировать физико-химические свойства пектинов и их применение.