CC BY
151
УДК 664.292:664.123.6 ББК 36.84+42.22 Б-48
Беретарь С.Т., старший преподаватель кафедры технологии хранения и переработки сельскохозяйственной продукции факультета аграрных технологий Майкопского государственного технологического университета;
Хатко З.Н., кандидат технических наук, доцент, заведующая кафедрой технологии и переработки сельскохозяйственной продукции факультета аграрных технологий Майкопского государственного технологического университета.
ВЛИЯНИЕ СПОСОБОВ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕКТИНА ИЗ СВЕКЛОВИЧНОГО ЖОМА НА ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
(рецензирована)
В статье исследовано влияние способов получения пектина из свекловичного жома на физико-химические свойства пектина. Установлено, что при разной технологической обработке сырья и сырого пектина выявляется неодинаковое содержание функциональных групп, что в свою очередь влияет на физико-химические свойства пектина.
Ключевые слова: свекловичный жом, обработка жома, рН пектинового экстракта, ионообменные смолы, очистка сырого пектина, пектиновые вещества, нейтрализация пектинового экстракта, кондуктометрическое титрование, степень этерификации, степень метоксилирования, комплексообразующая способность.
В настоящее время повсеместно принято наименование «пектиновые вещества», объединяющие группу коллоидных производных углеводов, заключающихся в растении или выделенных из него и состоящих большей частью из ангидрогалактуроновых кислот, которые связаны в виде цепей. Карбоксильные группы полигалактуровых кислот могут быть частично этерифицированы метильными группами и частично или полностью нейтрализованы одним или более основаниями [2].
Пектиновые вещества, выделенные из разных растений, различаются по физикохимическим свойствам. Специфические особенности пектинов различного происхождения определяются тремя основными факторами: величиной молекулы,
степенью метоксилирования остатков галактуроновой кислоты, количеством балластных веществ, сопутствующих данному пектину.
Важной характеристикой пектиносодержащего сырья, помимо массовой доли пектата, является соотношение протопектина (1111) и растворимого (РП), обуславливающее различие в технологических параметрах извлечения пектина и его физико-химических свойствах.
Физико-химические свойства пектина, полученного в производственных условиях, и его дальнейшее применение в различных отраслях народного хозяйства зависят от качества используемого сырья, условий экстракции пектина из этого сырья и других факторов. Основные физико-химические свойства пектиновых веществ определяются их принадлежностью к классу полисахаридов, а некоторые специфические особенности обусловлены высоким содержанием остатков галактуроновой кислоты [1].
Характерными показателями качества пектина являются молекулярная масса, степень метоксилирования, ацетильное число, растворимость в воде, студнеобразующая способность. Молекулярная масса пектина различна в зависимости от его происхождения. Однако эти различия, особенно от свекловичного пектина, зависят не только от исходного сырья, но и от правильности ведения технологического процесса его получения. Степень метоксилирования показывает отношение метоксильных групп
галактуроновой кислоты ко всем кислотным остаткам в молекуле. Присутствие в пектинах ацетильных групп отрицательно влияет на процесс желирования [3].
Свекловичный пектин представляет собой рамногалактурон, причем в его молекуле с полимерной цепью галактуроновой кислоты связаны боковые цепи, состоящие из нейтральных сахаров (арабиноза, галактоза и рамноза), имеет достаточно низкую молекулярную массу от 15000.. .18000 а.е.м. Свекловичный пектин содержит до 1...2 % остатков аминокислоты пролина и до 1% феруловых кислот [4].
Разнообразие методов исследования пектина обусловлено необходимостью получения конечного продукта из растительной ткани, образованной в различных условиях выращивания, созревания, сохранения и переработки. Как известно, пектиновые вещества - природные полимеры, имеющие сложное химическое строение макромолекулы. В зависимости от режимных факторов (температуры, рН среды) конфигурация и конформация макромолекулы пектина изменяется [1].
Цель работы заключается в исследовании влияния способов получения пектина из свекловичного жома на физико-химические свойства пектина.
В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:
- исследовать влияние предварительной технологической обработки сырья и очистки пектинового экстракта на физико-химические свойства пектина;
- исследовать влияние предварительной обработки сырья и различного значения рН пектинового экстракта при осаждении на содержание функциональных групп в пектине.
В качестве объекта исследования использовали сухой свекловичный жом. Пектиновый экстракт из свекловичного жома получали при следующих параметрах гидролиза: температура 74...750С, концентрация соляной кислоты 1,3.. .1,5%,
продолжительность 2 часа, гидромодуль 1:15. Дальнейшую обработку проводили по схемам 1.4. Схема 1: осаждение пектина А1С13 четырехфазная спиртовая очистка пектино-алюминевого коагулята . Схема 2: обработка сухого жома ацетоном, осаждение пектина этиловым спиртом, спиртовая очистка сырого пектина. Схема 3: обработка сухого жома смесью ацетона с водой, осаждение пектина этиловым спиртом, спиртовая очистка сырого пектина. Схема 4: нейтрализация пектинового экстракта К^ОН до рН 0,7...5,0, очистка пектинового экстракта ионообменными смолами КУ -2-8чС и ЭФЭ -10П, осаждение пектина этиловым спиртом, спиртовая очистка сырого пектина.
Полученные по всем схемам образцы пектина исследовались на содержание аналитических групп (Кс - содержание свободных карбоксильных групп; Кн - содержание нейтрализованных карбоксильных групп аммиаком; Кэ - содержание этерифицированных карбоксильных групп; Ко - общее содержание карбоксильных групп; Ац.п.п. - ацетильная составляющая массы пектинового порошка; Мет.пп. - метоксильная составляющая массы пектинового порошка) методом кондуктометрического титрования. Результаты исследований приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Аналитические характеристики свекловичного пектина
Способ получения пектина Аналитические характеристики свекловичного пектина, %
Кс Кн Кэ Ко А ц.п.п Мет.п.п
Схема 1 1,4 0,6 10,05 12,0 1,46 6,8
Схема 2 1,6 1,06 12,3 17,0 1,33 8,5
Схема 3 1,1 11,1 2,81 15,0 1,43 1,94
Как видно из таблицы 1, наибольшее содержание всех карбоксильных групп отмечается в пектине, полученном из жома, обработанного ацетоном (общих - 17,0%, этерифицированных - 12,3%, свободных - 1,6%). Кроме того, в этом пектине максимальная полиуронидная составляющая (8,5%). Наибольшее количество нейтрализованных карбоксильных групп содержится в пектине, полученном из жома, обработанного смесью ацетона с водой. Ацетильная составляющая пектина во всех исследуемых образцах отличается незначительно и составляет 1,33.1,46% [5].
Известно, что комплексообразующая способность пектина зависит от рН среды. При разных значениях рН пектиновые вещества имеют различные значения комплексообразующей способности. Установлено, что ионообменная обработка пектинового экстракта значительно увеличивает комплексообразующая способность [3].
Полученные нами аналитические характеристики свекловичного пектина, осажденного при различных значениях рН и, обработанных ионообменными смолами, приведены на рисунке 1.
____________рН пектинового экстракта__________
Е мет. - степень этерификации метанолом, % Е ам. - степень этерификации аммиаком, %
Рис. 1. Аналитические характеристики свекловичного пектина, осажденного при различных значениях рН и, обработанных ионообменными смолами
Из рисунка 1 видно, что с увеличением рН пектинового экстракта при осаждении пектина показатели определяемых аналитических характеристик изменяются, а именно при большей степени этерификации метанолом (3,9; 4,4; 5,0). Степень этерификации обуславливает растворимость пектинов, а главное - их способность к комплексообразованию. Известно, что чем больше метоксильная составляющая, тем меньше комплексообразующая способность. Изменение степени этерификации аммиаком и метанолом, в общем, носит колебательный характер.
Таким образом, разная технологическая обработка сырья и сырого пектина обуславливает неодинаковое содержание функциональных групп, что, в свою очередь, влияет на физико-химические свойства пектина.
Выводы:
1. Условия выделения пектиновых веществ из свекловичного жома оказывают существенное влияние на аналитические характеристики пектина.
2. При разной технологической обработке сырья и сырого пектина выявляется неодинаковое содержание функциональных групп, что, в свою очередь, влияет на физикохимические свойства пектина.
3. С увеличением рН пектинового экстракта при осаждении, а именно при большей степени этерификации метанолом показатели определяемых аналитических характеристик изменяются.
Литература
1. Донченко Л.В. Технология пектина и пектинопродуктов / Учебное пособие. - М.: ДеЛи, 2000. - 354с.
2. Пектин. Методы контроля в пектиновом производстве// В.В. Нелина, Л.В. Донченко, Н.С. Каропович, Г.Н. Игнатьева. - К.: Знание, 1992. - 113с.
3. Хатко З.Н. Биохимическое обоснование и разработка способов получения высокоочищенного свекловичного пектина /Дис.канд.техн. наук. - Краснодар, 1997. - 151с.
4. Беретарь С.Т., Хатко З.Н. Аналитические характеристики очищенного свекловичного пектина. Мат. Второй межд. научно-практ. конф. «Актуальные проблемы экологии в условиях современного мира». Майкоп, 2002. - С.62-63.
5. Беретарь С.Т., Хатко З.Н. Влияние аналитических характеристик пектиновых веществ на их комплексообразующую способность. Мат. Четвертой всероссийской научно-практ. конф. студентов, аспирантов, докторантов и молодых ученых «Наука XXI -веку» (первая сессия).- Майкоп, 2003. - С.42-43.
