Основные функциональные свойства пектиновых полисахаридов в овощном сырье

Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice

УДК 635.563.563.33.664                             

Целью работы является применение местного овощного сырья для получения различных видов лечебно-профилактического функционального питания, в том числе напитков. В условиях загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами, большое значение приобретают пектинсодержащие овощи. Установлено, что около 70% вредных веществ, поступающих в организм человека из окружающей среды, поступает с пищей.

Поэтому питание должно не только удовлетворять энергетические потребности организма, но и защищать его здоровье [1, 5, 7].

«Пусть пища станет вашим лекарством, иначе лекарство станет вашей пищей». Эти слова Гиппократа не теряют своей актуальности и в наши дни. В полной мере эту задачу могут решить функциональные продукты питания [5].

Функциональные продукты характеризуются наличием нескольких функциональных ингредиентов. Выявлено 12 биологически активных и физиологически ценных ингредиентов, обеспечивающих функциональность продукта. Практически все они содержатся в овощах. Одними из компонентов, определяющих функциональную направленность продуктов питания, являются пищевые волокна -пектиновые вещества [2, 4, 6, 9].

Пектиновые вещества — это высокомолекулярные углеводы, присутствующие практически во всех растениях. Большое количество пектина содержат свекла, морковь, тыква, перец сладкий и др. Одним из важнейших свойств пектиновых веществ является комплексообразующая способность, основанная на взаимодействии молекулы пектина с ионами тяжелых и радиоактивных металлов [2, с. 15].

По общепринятой классификации, пектиновые вещества разделяют на высокоэтерифицированные (>50%) и низкоэтерифицированные (<50%). Полное отсутствие метоксильных групп в пектиновых веществах делает его нерастворимым в воде. Степень этерификации зависит от сочетания метоксильных групп и является одним из основных факторов, влияющих на физико-химические свойства пектина. Помимо физико-химических параметров пектинов на их свойства влияние также оказывает конфигурация макромолекулы [3].

Комплексообразующая способность пектинов также зависит, в первую очередь, от степени этерификации. В данном случае, большей способностью образовывать комплексы обладают низкоэтерифицированные пектины. Пектиновые вещества представляют собой биополимер с линейной структурой. Но под воздействием рН среды и температуры конформация молекул может изменяться. Полужесткая макромолекула пектина в водном растворе обладает способностью изменять пространственное строение и распределение заряда. Соответственно этому изменяются и свойства пектиновых веществ [7].

Низкометилированным пектинам для этого требуется присутствие сшивателя ионов поливалентных металлов, например Са ²⁺ . Гелеобразующая способность пектина зависит от степени этерификации и молекулярной массы карбоксильных групп с метильными группами. Овощные пектины обладают низкой степенью этерификации и малой молекулярной массой, обладают мало растворимостью в воде, характеризуются отвердеванием только в соответствующих условиях, но устойчивы к образующемуся гелеобразующему веществу [8].

Пектиновые вещества применяются в медицине и фармацевтике благодаря другому, не менее важному их свойству — способности образовывать прочные комплексы с ионами тяжелых металлов, радионуклидов, токсинов и др. [2, 6].

Большое практическое значение они имеют при профилактике сахарного диабета. У больных сахарным диабетом пектины снижают скорость увеличения содержания глюкозы в крови после приема пищи, не изменяя при этом концентрацию инсулина в плазме крови. Доказано, что количество пектиновых полисахаридов, их структура и свойства зависят от вида сырьевого источника, от места и условий произрастания, сорта и степени зрелости растения. Экспериментально установлено, что природа сырья во многом определяет структуру, физику химические параметры и свойства продуктов распада протопектина [2, с. 7; 6, с. 15].

Материалы и методы

Экспериментальная часть работы и изучение технологических свойств использованных в опыте овощей проводилась в лаборатории «Обработка, хранение и качество», научноисследовательского института овощеводства. В овощном сырье было определено: содержание сухих веществ в соке — с помощью рефрактометра, сахар — по Бертрану, кислотность титрованием с KOH с последующим пересчетом на яблочную кислоту, количество витамина С — по реактивам Тилманс 2,6-дихлорфенолиндофенол.

Большая часть сухих веществ устанавливается по общепринятой методике, а количество пектиновых веществ определяется по исследовательскому методу Санектат, титриметрическим способом определяю связанные между собой активные кислоты, влага и пектиновые вещества. Органолептические показатели пектина (ГОСТ-29186-91) и пищевых продуктов функционального назначения (ГОСТ Р 52349-2005) основаны на действующих стандартах. Выявление функциональных групп в молекуле пектина, подразумевается методом спектроскопии при помощи прибора «PerkinElmir FT-IR».

Результаты и их обсуждение

Одним из основных этапов при составлении рецептов функциональных продуктов является изучение химического состава сырья. При разработке этих продуктов важно иметь информацию о химическом составе сырья, пищевой ценности, специальных технологических приемах обработки.

На первом этапе исследования определяли содержание пектиновых веществ в овощах, которые районированы в местных почвенно-климатических условиях. Для этого изучали овощи и проводили отбор, анализировали согласно методике. Анализ полученных данных показал, что, во всех исследуемых овощах содержание водорастворимых пектиновых веществ превышает значение показателя нерастворимой фракции протопектина.

Результаты исследования химического состава овощного сырья представлены в Таблице 1.

Таблица 1

КОЛИЧЕСТВО ПЕКТИНА В СВЕЖЕМ РАСТИТЕЛЬНОМ СЫРЬЕ (в % от сухого вещества, на 100 г)

Наименование сырья	Клетчатка
Свекла столовая	3,5–3,9
Морковь	8,5–9,0
Тыква	7,0–16,0
Кабачки	2,5–3,0
Патиссон	2,9–3,5

Из данных, представленных в Таблице 1 видно, что по количеству пектиновых веществ первое место занимает тыква (7,0–17,0%), затем морковь (9,0%), столовая свекла (3,5–3,9%), кабачки (2,5–3,0%) и патиссон (2,9–3,5%). При переработке растительного сырья, при нагревании клетчатка практически не изменяется, гемицеллюлоза незначительно набухает.

Размягчение тканей происходит при распаде протопектина и разгибателей. Результаты исследования химического состава овощных пюре представлены в Таблице 2.

Таблица 2

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ОВОЩНОГО СЫРЬЯ ПОСЛЕ ОБРАБОТКИ (на 100 г продукта)

Показатели состава	at м	о к г Й	6	0) CD a4 £ Vo
Пектиновые вещества, г	1,68	1,86	1,56	1,62	1,65
Органическое кислоты, г	21,5	0,1	0,2	0,1	0,1
Белки, %	0,7	0,7	2,2	0,5	0,5
Суммарная массовая доля легкоусвояемых углеводов и крахмала, %	6,5	5,0	12,7	4,5	4,7
Жиры, %	0,1	0,1	1,7	—	—

Как видно из данных в Таблице 2 по количеству органических кислот (21,5 г) и общему количеству легкоусвояемых углеводов и крахмала (6,5%) из всех образцов преобладает морковь. По количеству пектина в образцах преобладает тыквенное пюре (1,86 г). Так, наибольшее количество белка содержится в столовой свекле (2,2%), в двух других образцах этот показатель был одинаковым (0,7%). Свекла превосходила два других образца по общей массе жиров (1,7%) и легкоусвояемых углеводов и крахмала (12,7%).

Таблица 3

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ (%) И ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ (ккал/100 г) овощных соков

Наименование соков	о	s	Углеводы			co 3 Q S *	8 У о X§ 0?	^ ^ Г)
				5
Морковный	84,6	1,1	5,6	0,2		0,6      0,2		28
Тыквенный	85,4	0,5	12,1	0		0,6      0,1		48
Свекольный	83,4	1,0	9,9	0		-        0,2		42
Морковно-яблочный	88,9	0,7	8,0	0,1		0,4      0,4		21
Свекольно виноградный	87,5	0,8	10,3	0,0		0,3      0,2		34
Тыквенно-абрикосовый с мякотью	86,1	0,6	11,8	0,3		0,6      0,3		62

Содержание овощных соков обладает достаточным количеством высоких и полезных свойств. Поэтому есть смысл полюбить овощные соки, чтобы ощутить на себе им полезные свойства для здоровья. Соки с мякотью отличаются повышенным содержанием пектиновых веществ и клетчатки, поэтому они ценятся значительно выше по сравнению с соками без мякоти. Получение пектина из растительного сырья возможно путем перевода протопектина в гидратную форму с использованием 0,1 N HCl и 1% аммиачно-лимонной кислоты. Растительные пектины обрабатывали и сравнивали с фруктовыми пектинами (Таблица 4).

Из таблиц можно сделать вывод, что физико-химические показатели переднего пектина были более оптимальными, и использование переднего пектина будет учтено в дальнейших исследованиях. Тыквенный пектин имеет комплексообразующую способность с довольно свободными карбоксильными группами. Этот показатель имеет большое значение, характеризуя его высокие функциональные свойства.

Таблица 4

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОБРАЗЦОВ ПЕКТИНА

Основные показатели                  Количества в разных образцах пектина

	яблоко	цитрусовые	свекла	тыква
Влажность, %	9,2	10,3	9,0	11,2
Пепел, %	1,25	1,50	1,71	1,20
pH 1%	3,3	3,0	4,0	4,1
Температуры гелеобразования, °C	78	82	75	52
степени этерификации, %	68	71	47	56
Массовая доля свободных карбоксильных групп, %	11,4	8,9	19,6	12,5
Массовая доля балластных материалов,%	16,1	17,0	27,0	16,0
Пектиновая кислота, %	46,2	45,3	36,1	43,4
20 °C mPa·в с, 1% вязкость раствора	4,4	3,4	3,6	4,2

На основании литературных данных и практических опытов можно сделать вывод, что растительное сырье является ценным сырьем с функциональными веществами.

Овощные пектины обладают низкой степенью этерификации и малой молекулярной массой, обладают плохой растворимостью характеризуются медленным отвердением только в соответствующих условиях, но устойчивы к образующемуся гелеобразующему веществу.

Овощной пектин имеет комплексообразующую способность с довольно свободными карбоксильными группами. Этот показатель имеет большое значение в производстве продуктов функционального питания. Это свойство дает основание рекомендовать пектин для включения в рацион питания лиц, находящихся в среде, загрязненной радионуклидами и имеющих контакт с тяжелыми металлами. Следовательно, содержание в плодах протопектина и растворимого пектина непостоянно и зависит от зрелости. Производство продуктов в новом ассортименте, позволит возместить физиологические потребности населения, высококачественными и безопасными продуктами питания.