Мониторинг качества растительного сырья для создания пектиновых биопрепаратов функционального и лечебного назначения
Автор: Азимова С.Т., Кизатова М.Ж., Токтамысова А.Б., Донченко Л.В.
Журнал: Вестник Алматинского технологического университета @vestnik-atu
Рубрика: Техника и технологии
Статья в выпуске: 4 (109), 2015 года.
Бесплатный доступ
В данной работе изучено количество и состав пектиновых веществ для получения конкурентоспособных пектиновых биопрепаратов с высокими хелатными свойствами из вторичных сырьевых ресурсов сокового и сахарного производств (яблочные выжимки) и нетрадиционного для пектина сырья - тыквы, выращенных в Казахстане. Разработка технологии извлечения пектиновых веществ с заданными свойствами из различного растительного сырья позволит организовать производство пектиновых биопрепаратов с высокой физиологической активностью для снижения экологической нагрузки жителей промышленных регионов и современного мегаполиса. В конечном итоге, это будет способствовать улучшению качества и продлению жизни населения, что является приоритетным критерием для любого государства.
Пектин, пектиновые вещества, органические кислоты, сахара, карбоксильные группы, тыква, яблоко, желеобразующая способность
Короткий адрес: https://sciup.org/140204825
IDR: 140204825
Текст научной статьи Мониторинг качества растительного сырья для создания пектиновых биопрепаратов функционального и лечебного назначения
На всем постсоветском пространстве производство пектина отсутствует. При этом имеется огромный выбор продуктов, которые могли бы служить сырьевой базой для производства пектина - фрукты, овощи, бахчевые культуры. В Казахстане традиционно возделывается большое количество тыквенных культур (тыква твердокорая, крупноплодная, мускатная, а также кабачки и патиссоны). Однако из-за отсутствия технологий и заводов по их переработке часть урожая остается на полях, а доля в общей массе перерабатываемой и используемой части незначительна. Поэтому представляет интерес рассмотрение вопросов по разработке технологии продуктов питания и пектина из тыквы [2].
Объекты и методы исследований
Объектом исследования является пектин. Пектин - это природный полисахарид, присутствующий в растениях - фруктах, овощах, корнеплодах и некоторых видах водорослей. Специалисты называют пектин природным «санитаром» нашего организма, поскольку он обладает способностью выводить яды и вредные вещества: пестициды, ионы тяжелых металлов, радиоактивные элементы. Суточная норма потребления пектина, существенно снижающая показатели холестерина в крови, составляет 15 граммов. В пище вой промышленности пектин зарегистрирован в качестве добавки под названием Е440 и используется в качестве загустителя для производства начинок для конфет, мармелада, зефира, йогуртов, сокосодержащих напитков [1].
Следует отметить, что в последние годы спрос на пектины увеличивается. По оценкам журнала «Quarterly Review of Food Hydrocolloids», начиная с 1991 года, на мировом рынке наблюдается устойчивый рост потребления пектина в среднем на 33,5% в год [2].
Мировой рынок гидроколлоидов в настоящее время оценивается специалистами объемом около 3 млрд. долларов США. Производство пектина при этом составляет 10,91% от общего объема гидроколлоидов на сумму 319 млн. долларов. Однако, в послед -ние годы спрос на пектины увеличивается, область использования которых неуклонно расширяется с появлением прогрессивных видов продуктов питания. Кроме того, пектин относится к растворимым пищевым волокнам и входит в число нутрицевтиков, используемых в рационе здорового питания. Мировое производство пектина составляет свыше 30 тыс. т. [2].
Карбоксильные и гидроксильные группы пектиновой или пектовой кислот могут вступать в химические реакции; полученные при этом соединения рассматриваются как соответствующие производные двух видов.
При взаимодействии пектиновых веществ с кислотами реагируют гидроксильные группы. Существуют азотнокислые, муравьинокислые эфиры пектинов, ацетилпек-тины, нитропектины и т.д. Гидроксильные группы пектиновых веществ могут также алкилироваться; при этом получаются соответствующие простые эфиры.
Органические кислоты имеют важное значение в обмене веществ в плодах и овощах. В соотношении с сахарами они в значительной степени определяют вкус плодов и овощей.
Органические кислоты оказывают сильное действие на выделение пищеварительных соков в организме человека. Поэтому они способствуют лучшему усвоению компонентов пищи, в которых содержание кислот невелико (рыбные, мясные, мучные, крупяные изделия и т.д.).
Наиболее распространенными являются яблочная, лимонная и винная кислоты, менее распространены - щавелевая, салициловая, бензойная, янтарная, пировиноградная, хло-рогеновая, уксусная и др.
Результаты и их обсуждение
Целью данной работы является изучение количества и состава пектиновых веществ для получения конкурентоспособных пектиновых биопрепаратов с высокими хелатными свойствами из вторичных сырьевых ресурсов сокового и сахарного производств (яблочные выжимки) и нетрадиционного для пектина сырья – тыквы, выращенной в Казахстане.
Проведенные исследования фракционного состава и содержания органических кислот в тыкве и яблоках отечественных сортов проанализированы в таблицах 1 и 2.
Результаты исследований показали, что массовая доля общего пектина в яблоках Ардагер составляет 16,1%, что значительно больше, чем в других сортах: Американка и Золотое превосходное. Фракционный состав пектина показывает, что количество протопектина колеблется от 10,1 до 11,92 %, тогда, как содержание гидропектина составляет от 3,81 до 4,67%. Изучение общего пектина в тыкве показало, что сорт Афродита характеризуется значительно высоким содержанием (21,8%), а Карина уступает на 30% и соответствует 15,8%. Фракционный состав пектина в тыкве показывает аналогичную динамику и в соотношении протопектин:гидропек-тин и соотвествует 11,88:3,96% и 15,5:6,3% в сортах Карина:Афродита, соответственно.
Таблица 1 – Содержание пектина и его фракционный состав в тыкве и яблоках, выращенных в Казахстане
Показатели, % |
Объекты исследований по сортам |
||||
Тыква |
Яблоки |
||||
Карина |
Афродита |
Золотое превосходное |
Ардагер |
Америка нка |
|
Массовая доля общего пектина в пересчете на абсолютно сухое вещество |
15,8 |
21,8 |
13,9 |
16,1 |
15,6 |
Протопектин |
1,88 |
15,5 |
10,1 |
11,44 |
11,92 |
Гидратопектин |
3,96 |
6,30 |
3,81 |
4,67 |
3,70 |
Массовая доля влаги |
85,1 |
89,5 |
81,9 |
83,3 |
84,9 |
Содержание карбоксильных групп, этерифицированных метанолом |
3,186 |
0,532 |
6,378 |
10,31 |
4,095 |
Общее содержание карбоксильных групп |
8,399 |
4,008 |
10,1 |
13,83 |
6,871 |
Общая степень этерификации (СЭ) |
37,94 |
43,27 |
62,71 |
74,53 |
59,6 |
Полиуронидная составляющая |
33,84 |
15,51 |
41,76 |
57,29 |
28,15 |
Ацетильная составляющая от массы чистого пектина |
0,51 |
1,119 |
0,256 |
0,008 |
0,407 |
Метоксильная составляющая от массы чистого пектина |
6,486 |
2,363 |
10,52 |
12,39 |
10,02 |
По степени этерификации пектины, содержащиеся в тыкве, относятся к низко-этерифицированным, а в яблоках – высоко- этерифицированным. Это свидетельствует о более высокой растворимости в воде яблочных пектинов по сравнению с пектинами тыквы. Пропектины со степенью этерификации более 66% хорошо растворимы в воде (яблоки сорта «Ардагер»), а менее 39,6% -малорастворимы (тыква сорта «Карина») (табл. 1).
С увеличением степени этерификации количество кислоты, необходимой для образования студня, снижается. Яблочные пектины, имеющие СЭ 60–65%, а в тыкве 40-42% и образуют студни максимальной прочности при рН = 2,6÷2,9, а если СЭ равна 70–80% — при рН = 3,1÷3,3.
Пектины с высоким содержанием метоксильных групп, содержащиеся в исследуемых сортах яблок, обнаруживают желирующую способность только в присутствии большого количества сахара и кислоты.
Пектины с низким содержанием метоксильных групп, содержащиеся в тыкве, способны образовывать желе без сахара в присутствии небольшого количества ионов поливалентных металлов. Общее содержание карбоксильных групп в тыкве Карина в два раза больше, чем в Афродите. В яблоках содержание карбоксильных групп наибольшее в сорте Ардагер -13,83%, наименьшее содержание в яблоках Американка – 6,87%.
В тыкве обнаружено большое содержание ацетильных групп 0,5-1,119%, связанных с гидроксильными группами пектиновых веществ, что значительно ухудшает их студнеобразующие свойства (табл. 1). В яблоках метоксильная составляющая 10-12%.
Таблица 2 – Содержание органических кислот и сахаров в тыкве и яблоках, выращенных в Казахстане
Показатели |
Наименование показателя |
Результат Карина, % |
Результат Афродита, % |
Органические кислоты |
Винная |
0,06 |
0,02 |
Яблочная |
0,011 |
0,011 |
|
Янтарная |
0,28 |
0,27 |
|
Лимонная |
Не обн. |
Не обн. |
|
Молочная |
Не обн. |
Не обн. |
|
Фракционный состав сахаров |
Фруктоза |
1,97 |
1,35 |
Глюкоза |
1,03 |
0,12 |
|
Сахароза |
5,1 |
4,19 |
Характерным и важным свойством пектина является его способность давать студни в присутствии сахара и кислот, отсюда и их название.
Желирующая способность пектина растительного, широко используемая пищевой промышленностью, у разных растений далеко не одинакова и зависит от относительной молекулярной массы пектина, от степени метоксилирования остатков галактуроновой кислоты и количества сопутствующих балластных веществ, концентрации сахара в растворе, температуры и рН среды.
Содержание сахаров в сорте Карина больше, чем в сорте Афродита (табл. 2).
Заключение, выводы
Разработка технологии извлечения пектиновых веществ с заданными свойствами из различного растительного сырья позволит организовать производство пектиновых биопрепаратов с высокой физиологической активностью для снижения экологической нагрузки жителей промышленных регионов и современного мегаполиса. В конечном итоге, это будет способствовать улучшению качества и продлению жизни населения, что является приоритетным критерием для любого государства.
Полученные показатели позволят выбрать технологию получения пектина из исследуемого растительного сырья и предсказать свойства полученного из него пектина, которые определяют направление его использования или методов обработки для получения требуемых свойств.
Список литературы Мониторинг качества растительного сырья для создания пектиновых биопрепаратов функционального и лечебного назначения
- Сокол Н.В., Хатко З.Н., Донченко Л.В., Фирсов Г.Г. Состояние рынка пектина в России и за рубежом.//Новые технологии. -Краснодар. -2008. -№6. -С. 30-35.
- Донченко Л.В., Фирсов Г.Г. Технология пектина и пектинопродуктов. -Краснодар, 2006. -276с.
- Зайко Г.М. Хелатные комплексы в составе пектиновых препаратов и проблема очистки пектина/Г.М. Зайко, Ю.М. Шапиро//Извест. Вузов. Пищевая технология. -2000. -№ 5-6. -С. 24-25.