CC BY
31
УДК 547.458.88:664:663/.664.002.35:664 (045)
Использование биологически активной
добавки «Биопектин»
в технологии функциональных продуктов
С. Н. Бутова, д-р биол. наук, профессор; В. В. Рылков, магистрант Московский государственный университет пищевых производств
Здоровье нации стало одной из приоритетных государственных задач, в рамках решения которой развивается одна из важных отраслей сегодняшней пищевой промышленности - индустрия здорового питания, а именно - питание, которое удовлетворяло бы потребности организма в энергии, пищевых веществах, способствовало профилактике хронических заболеваний, сохранению здоровья и долголетию человека.
Распоряжением Правительства РФ от 25 октября 2010 г. утверждены «Основы государственной политики РФ в области здорового питания населения на период до 2020 года». Согласно этому распоряжению, основной задачей современного производства является разработка продуктов функционального назначения с целью сохранения здоровья населения, профилактики заболеваний, связанных с неполноценным и несбалансированным питанием [1].
Эта концепция предполагает разработку, производство и поступление на рынок для широкого потребления пищевых продуктов функционального назначения, среди них и продукты масложировой продукции.
Так, в производстве растительных масел усиленными темпами развиваются и предприятия по переработке отходов производства с целью получения биологически активных добавок, таких, как биопектин, что дает возможность ликвидировать отходы в пищевой промышленности, сельском и городском хозяйствах, во-вторых, получить на базе естественно возобновляемых ресурсов биологически активное вещество, необходимое для здравоохранения, энергетики и важнейших направлений АПК.
Пектин - одна из самых незаменимых пищевых добавок, которую используют в качестве студне- и струк-турообразователя в кондитерском производстве, при консервировании, производстве майонезов, масло-жировых и молочных продуктов,
напитков и соков. он способен образовывать комплексы, является сорбентом ионов тяжелых металлов и радионуклидов. Это свидетельствует его биологическом значении. Нарушение структуры питания приводит к дефициту биологически активных веществ, в связи с этим нарушается состояние здоровья, особенно у детей, снижение энергии, сокращается продолжительность активной жизни взрослого человека, снижается интеллектуальный потенциал общества. сегодня возрастает роль биологических добавок, которые обладают защитным, диетическим и лечебно-профилактическим действием для всех категорий общества.
Такой биологической добавкой является биопектин, полученный микробиологическим путем при использовании дрожжевого комплекса ферментов пектолитического действия из отходов плодово-ягодного и овощного сырья. Всестороннее изучение его свойств представляет несомненный интерес, он может применяться как в пищевой промышленности, так и в косметической, в фармацевтике и медицине.
В пектине как добавке, помимо самого истинного вещества - соединения пектин, содержатся дисахариды, среди них сахароза, мальтоза, лактоза и моносахара, такие, как фруктоза, витамин С и бета-каротин, оказывающие действие на функцию нервной системы при перегрузках организма, на работу желудочно-кишечного тракта. Такие клеточные метаболиты, как витамины группы С позволяют использовать его для восстановления естественной сопротивляемости ослабленных в результате заболевания и переутомления организмов.
наиболее эффективным является выделение пектина с использованием ферментов [2], что упрощает технологический процесс, хотя и известны способы его получения с использованием кислот [3].
При использовании мультиэнзим-ной композиции комплекса пектоли-тических ферментов пектины полу-
чают с различными молекулярными массами, высоко- или низкоэтерифи-цированными, обладающими разными студне- и структурообразующими свойствами в зависимости от цели их применения в различных отраслях народного хозяйства [4].
Использование отходов плодово-ягодного и овощного сырья по подсчетам специалистов предприятий консервной отрасли до 30 тыс. в год позволяет получить пектин в количестве эквивалентном данному. Схема получения плодово-ягодных пектинов представлена на рис. 1.
Рис. 1. Схема получения плодово-ягодных и овощных пектинов
ПИЩЕВАЯ БИОТЕХНОЛОГИЯ - ЗАЛОГ КАЧЕСТВА И ХРАНИМОСПОСОБНОСТИ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ
ТЕМА НОМЕРА
Таблица 1
Физико-химические показатели пектинов, выделенных из отходов различного плодово-
ягодного сырья
Плодово-ягодные пектины
Показатели пектинов яблочный цитрусовый облепи-ховый черно-смородиновый черничный брусничный банановый ананасовый
Растворимость, % по массе в воде, t=20 °С в HCl, 1н в NaOH, 1н 3,0 5,7 10,0 4,0 7,2 12,0 1,0 1,8 3,0 2,5 4,75 8,2 2,3 4,37 7,5 2,0 3,9 6,6 1,6 2,5 5,0 1.5 2.6 4,8
Зольность, 1,26 1,6 2,2 1,6 1,4 1,3 1,04 1,16
Влажность, % 4,9 5,5 5,3 4,7 5,1 5,2 5,1 5,6
Метоксильные группы, % 8,3 9,2 7,0 6,7 5,8 5,0 6,8 7,1
Ацетильные группы, % 1,3 1,2 2,2 2,1 1,7 1,3 1,4 1,5
Свободные карбоксильные группы, % 11,3 10,0 20,3 17,3 16,9 15,0 20,3 19,8
Пектиновая кислота, % 46,0 45,0 35,0 40,0 39,0 37,0 41,0 40,0
Массовая доля балластных веществ, % 29,9 29,0 31,1 32,0 31,2 29,0 30,1 30,2
Статистическая объемная емкость, мг-экв/г по NaOH по HCl 5,0 4,5 5,3 4,9 4,6 4,4 4,2 4,2 LD О 4,6 4,1 4,5 ,3 34
рН 1% раствора 3,4 3,1 3,6 3,2 3,1 3,0 3,1 3,0
Температура, °С, гелеобразования, 1% раствора 77,0 84,0 60,0 60,0 57,0 53,0 63,0 69,0
Pb2+
p" 82о 30,2 24,2 27,0 35,0 30,0 24,0 24,0 23,0
41,8 31,0 52,0 47,0 39,0 32,0 32,6 29,7
Сорбция Cu2+
солей тяжелых металлов p" 8:0 24,0 34,0 22,0 22,0 28,0 45,0 25,0 37,0 23,0 34,0 20,0 22,3 33,0 35,7 33,7
Cd2+
p" 8:0 26,7 20,7 21,0 27,0 22,0 21,0 21,1
36,0 30,0 43,0 39,0 36,2 34,0 32,5 33,4
Таблица 2
Биохимические и органолептические показатели полученных пектинов
Плодово-ягодные пектины
Биохимические и органолептические показатели цитрусовый яблочный облепи-ховый черно-сморо-дино-вый черничный брусничный банановый ананасовый
СВ, % 94,5 95,1 94,7 95,3 94,9 94,8 94,9 94,4
Степень этерификации, % 72,0 68,0 58,0 63,0 62,0 59,0 64,0 61,0
Агрегатное состояние порошок порошок порошок порошок порошок порошок порошок порошок
Цвет Бледно-желтый светло-коричневый желтовато-коричневый темно-бордовый темно-бордовый темно-красный бледно-желтый светло-коричневый
Вкус безвкусный без-вкусный без-вкусный без-вкусный без-вкусный безвкусный почти отсутствует почти отсутствует
Запах почти отсутствует
Содер- РЬ2+ жание не обнаружен не об-наружен 2,0 не об-наружен не об-наружен не об-наружен 1,7 1,9
тяжелых ги2+ металлов 10,0 10,7 30,0 11,8 11,5 11,75 24,0 21,0
Cd2+ 0,3 0,4 0,41 0,3 0,31 0,3 0,38 0,39
Многоплановый спектр присущих пектину свойств обусловливает его широкое применение в медицинской и пищевой промышленности. перспективно его использование при производстве изделий лечебно-профилактического назначения.
Для наиболее рационального использования пектина и пектинсодер-жащего сырья необходимо всестороннее его изучение [3, 5-7]. С этой целью нами были изучены его биохимические, физико-химические и органолептические свойства. Основные показатели плодово-ягодных пектинов представлены в табл. 1 и 2.
Характерными показателями «Пектина» являются: степень этерифика-ции, молекулярная масса, растворимость в воде и соляной кислоте, вязкость, желирующая способность и способность сорбировать металлы.
Показано, что все пектины, плодово-ягодные и овощные, обладают всеми перечисленными свойствами. Пектины способны образовывать комплексы и выводить из организма тяжелые металлы, биогенные токсины, антибиотики и биологически вредные вещества, способные накапливаться в организме.
По степени этерификации (72%) наилучшим признан цитрусовый, несколько хуже - яблочный, низкая степень этерификации у брусничного пектина. При внесении 1-процентного пектина в антибиотическую среду снижается действие бета-лактамных антибиотиков пенициллинового ряда уже через 1 ч и резко падает через 24 ч. На изменение действия других антибиотиков (эритромицина, стрептомицина, тетрациклина) пектины заметного влияния не оказывают.
Среди многих полезных свойств пектина отмечается его способность нейтрализовать токсическое действие нитратов и нитритов на организм человека. В настоящее время медики уделяют большое внимание вредному токсическому действию нитратов и нитритов на организм, особенно у детей грудного возраста, которое проявляется в форме метгемоглаби-немии, являющейся следствием окисления двухвалентного железа в трехвалентное, и превращения красной крови в темно-коричневую. Эти превращения вызывают образование опухолей на всех органах, кроме костей. Было отмечено, что «Пектин» способен нейтрализовать действие нитратов и нитритов практически на 50% при введении его в овощные блюда в количестве 0,5%.
Чрезвычайно интересные данные получены при изучении бактерицидных свойств препарата «Пектин». Исследования, проводимые
как с плодово-ягодными, так и с овощными пектинами, показали их отрицательное действие на патогенные микроорганизмы, присутствующие в выделениях гнойных ран, которое проявляется уже через 2 ч, а через 96 ч наблюдается значительное снижение содержания патогенных микроорганизмов (по данным лаборатории ЦГСЭН западного округа г. Москвы).
Лучшими биопектинами по своим свойствам являются цитрусовые, черносмородиновые, яблочные, тыквенные, морковные и свекловичные.
Разработка отечественных препаратов «Биопектин» решает актуальную задачу, очищает живые организмы от вредных веществ, не нарушая бактериологического баланса организма, что свидетельствует о важном значении активной биологической добавки в условиях вредной окружающей среды.
В целом использование пектина - перспективное направление для организации лечебного и лечебно-профилактического питания населения, проживающего в зонах экологического неблагополучия, а также лиц, работающих на производствах с вредными условиями труда или подвергшихся внешнему и внутреннему облучению радионуклидами.
В России производство пектинов отсутствует. Распад СССР, сильнейший экономический кризис привели к полной деградации мощностей немногочисленных существовавших пектиновых заводов, поэтому производство пектина и функциональных продуктов с ним для Российской Федерации является актуальной проблемой обеспечения национальной безопасности населения.
ЛИТЕРАТУРА
1. Россия в цифрах. 2010: Краткий статистический сборник. - М.: Росстат, 2010. - 558 с.
2. Бутова, С. Н. Биотехнологическая деградация отходов растительного сырья. - М.: Изд-во Россельхозакадемия. -2004. - 319 с.
3. Донченко, Л.В. Пектин: основные свойства, производство и примене-ние./Л. В. Донченко, Г. Г. Фирсов. - М.: ДеЛи принт. - 2007. - 276 с.
4. Зеленский, Г. С. Пищевые волокна в рациональном питании человека. Сб. науч. тр. - М. - 1989. - с. 10-14.
5. Компанцев, В. А. Комплексообразо-вание пектинов с ионами поливалентных металлов/В. А. Компанцев, Н. Ш. Кай-шева, Л. П. Гокжаева // - Пищевая промышленность. - 1990. - № 11. -С. 30-40.
6. Лившиц, О.Д. Вопросы питания / О.Д. Лившиц, Л.А. Меньшикова. -
Издательская группа «ГЭОТАР-Медиа». -1991. - с. 71-72.
7. Истомин, А. В. Гигиенические аспекты использования пектина и пектиновых веществ в лечебно-профилактическом питании: пособие для врачей./А. В. Истомин, Т. Л. Пилат. -М.: - 2009. - 4 с.
REFERENCES
1. 1. Rossiya v cifrah. 2010: Kratkij statisticheskij sbornik. - M.: Rosstat, 2010. - 558 p.
2. Butova, S. N. BiotekhnoLogicheskaya degradaciya othodov rastiteL'nogo syr'ya. -M.: Izd-vo RosseL'hozakademiya. - 2004. -319 p.
3. Donchenko, L.V. Pektin: osnovnye svojstva, proizvodstvo i primene-nie./L. V. Donchenko, G. G. Firsov. - M.: DeLi print. - 2007. - 276 p.
4. ZeLenskij, G.S. Pishchevye voLok-na v racionaL'nom pitanii cheLoveka. Sb.nauch.tr. - M., - 1989. - p. 10-14.
5. Kompancev, V. A. KompLeksoobrazo-vanie pektinov s ionami poLivaLentnyh met-aLLov./V. A. Kompancev, N. SH. Kajsheva, L. P. Gokzhaeva. - M.: Pishchevaya promy-shLennost'. - 1990. - № 11. - p. 30-40.
6. Livshic, O. D. Voprosy pitaniya/O. D. Liv-shic, L. A. Men'shikova. - IzdateL'skaya grup-pa «GEHOTAR-Media». - 1991. - p. 71-72.
7. Istomin, A. V. Gigienicheskie aspekty ispoL'zovaniya pektina i pektinovyh vesh-chestv v Lechebno-profiLakticheskom pitanii: posobie dLya vrachej./A.V. Istomin, T.L. PiLat. - M.: - 2009. - 4 p.
Использование биологически активной добавки «Биопектин» в технологии функциональных продуктов
Ключевые слова
биологически активные вещества; биополимер; отходы; пектин; растительное сырье
Реферат
В данной работе рассмотрена возможность получения пектина из отходов плодово-ягодного и овощного сырья, что дает возможность ликвидировать отходы в пищевой промышленности, а также на базе естественно возобновляемых ресурсов получить активное вещество пектин, столь необходимый благодаря своим биологически активным свойствам для здравоохранения, важнейших отраслей АПК в условиях экологически вредных изменений для человека и в природе. Пути ферментативного гидролиза из отходов растительного сырья получен пектин - полисахарид природного происхождения. В статье представлена схема получения пектина. Пектины, полученные из отходов различного растительного сырья, анализировались по физико-химическим, органолептическим и биохимическим показателям. Данные анализов представлены в табл. 1 и 2. Показано, что лучшими являются цитрусовые, яблочные и свекловичные пектины, а также тыквенный, морковный и банановый. В работе указано, что полученные пектины уменьшают содержание нитратов и нитритов, содержание В-лактамных антибиотиков в организмах даже при внесении раствора пектина в количестве 0,5%, отсутствие токсического действия на органы человека при использовании 0,5-1,0% его раствора. Таким образом, пектин - уникальный биополимер. Работы по изучению его свойств, использовании его в медицине и фармацевтике продолжаются.
Using biologically active additive «Biopectin» in the technology of functional products
Key words
biologically active substances; biopolymer; vegetable raw materials; pectin; waste
Abstracts
In this paper, we consider the possibility of obtaining pectin from waste products of fruit and berry and vegetable raw materials, which makes it possible to eliminate waste in the food industry, and secondly, on the basis of naturally renewable resources, to obtain the active substance pectin, so necessary due to its biologically active properties for health, the most important branches of the agroindustrial complex in conditions of environmentally harmful changes for humans and in nature. Ways of enzymatic hydrolysis from wastes of plant raw materials produced pectin - a polysaccharide of natural origin. The article presents a scheme for obtaining pectin. Pectins obtained from wastes of various plant raw materials were analyzed for physicochemical, organoleptic and biochemical parameters. The data of the analyzes are presented in Tables 1 and 2. It is shown that the best are citrus, apple and beetroot pectins, as well as pumpkin, carrot and banana. It is stated that the obtained pectins reduce the content of nitrates and nitrites, the content of B-lactam antibiotics in organisms even when applying a pectin solution in an amount of 0.5%, the absence of toxic effect on human organs when using 0.5-1.0% of its solution. Thus, pectin is a unique biopolymer. Works on the study of its properties, its use in medicine and pharmaceuticals are continuing.
Авторы
Бутова Светлана Николаевна, д-р биол. наук, профессор, Рылков Виталий Валерьевич, магистрант
Московский государственный университет пищевых производств, 125080, Москва, Волоколамское ш., д. 11, [email protected]
Authors
Butova Svetlana Nikolaevvna, Doctor of Biological Sciences, Professor, Rilkov Vitaliy Valerievich, graduate student Moscow State University of Food Production, 11, Volokolamskoe highway, Moscow, 125080, [email protected].
