Пектины и его свойства

Содержание:

Введение …………………………………………………………………………..3

1.Пектины и его свойства………………………………………………………..4

2.Классификация …………………………………………………..……………..5

3.Свойство пектина……………………………………………………………….7

4.Производство …………………………………………………………………...9

5.Области применения…………………………………………………………..10

Заключение ………………………………………………………………………12

Список использованной литературы ………………………………………….13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

В современной пищевой отрасли наблюдается интенсивный рост требований к потребительским свойствам продукции. Стремление добиться оптимального соотношения цена/качество вынуждает производителей использовать нетрадиционные подходы к решению производственных проблем с целью удовлетворения потребностей всего спектра потребительского рынка, учтивая запросы и покупательную способность различных групп населения.

Следует учитывать, что специалистам в этой области зачастую приходится работать в весьма непростых условиях, когда производственные мощности изношены, качество исходного сырья нестабильно, а жесткие условия рынка ни на минуту не позволяют прервать производственный процесс.

В таких условиях огромная роль отводится использованию пищевых добавок, каждая группа которых несет свои потребительские или технологические функции. При этом необходимо помнить, что рынок функциональных добавок огромен, а успешное применение того или иного ингредиента требует хорошего знания его свойств. В данной работе рассматривается такой класс пищевых добавок, как стабилизаторы и загустители, а именно  представитель группы полисахаридов: пектин.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  1.Пектины и  его источники

  Пектиновые вещества́ или пектины (от др.-греч. πηκτός — свернувшийся, замёрзший) —полисахариды, образованные остатками галактуроновой и галуроновой кислот . Молекулы растительных пектинов имеют сложное строение. В их основе лежат молекулы D-галактуроновой кислоты, гликозидносвязанные а-1,4-связями между собой в полигалактуроновую кислоту.  Пектины, являясь структурным элементом растительных тканей, способствуют поддержанию их стабильности, повышают засухоустойчивость растений, устойчивость овощей и фруктов при хранении. Используются в пищевой промышленности — в качестве структурообразователей (гелеобразователей), загустителей, а также в медицинской и фармацевтической промышленности — в качестве физиологически активных веществ с полезными для организма человека свойствами.

 

Рис.1.молекула пектина.

Источниками пектина являются яблоки, бананы, апельсины, грейпфруты, нектарины, груши, персики, финики, черника, сливы, инжир. В дынях, ананасах, вишне, голубике, клубнике, малине, зеленом горошке пектина меньше.

Содержание пектина в продуктах:

• Цитрусовые корки - 30%;

• Яблоки - 1,5%;

• Морковь - 1,4%;

• Апельсины - 1-3,5%;

• Абрикосы - 1%;

• Вишни - 0,4%.

 В промышленных  масштабах получают пектиновые вещества в основном из яблочных и/или цитрусовых выжимок, жома сахарной свёклы, корзинок подсолнечника. Другие виды растительного сырья не имеют особого промышленного и прикладного значения. Сладости рассматривать в качестве источника пектина не следует, ведь для того, чтобы получить количество вещества, аналогичное содержанию пектина в продуктах, необходимо съесть около 7 упаковок мармелада.

Пектин – практически незаменимая пищевая добавка, которую производители обозначают как Е440. Без этого вещества не было бы таких лакомств как зефир, мармелад, конфеты, мороженого, сокосодержащих напитков, разнообразные джемы и желе, а также многих молочных продуктов, кетчупа и  майонеза [1].

 

 

 

    2.Классификация

Пектин встречается в двух формах: жидкой и в виде порошка. Они не взаимозаменяемы. Та или иная форма используется в зависимости от условий, в которых происходит смешивание продуктов. Вещество в виде порошка перемешивается с холодными фруктами или соками в свежем виде. При нагревании продуктов применяется жидкий пектин. Стоит заметить, что вещество в виде порошка имеет более обширную область применения(можно приготовить желе и мармелады из ягод и фруктов) 
В классификация пектиновых веществ приведена в следующем виде: Протопектины. Пектиновые вещества в природном виде нерастворимы в воде, но их можно экстрагировать в виде пектиновой кислоты; осуществляется это при высокой температуре в присутствии кислоты.

Пектиновые кислоты. Это коллоидные полигалактуроновые кислоты, у которых некоторые карбоксильные группы этерифицированы. При соответствующем рН они образуют гель с добавлением сахара, а также (если степень этерификации невысока) — с солями металлов. Такие вещества называются пектинатами.

Пектовые кислоты. Это коллоидные полигалактуроновые кислоты, не этерифицированные метиловыми группами. Их соли называют пектатами.

Промышленные пектины.

Промышленные пектины производятся почти исключительно из отходов цитрусовых и яблок. После получения из фруктов сока (в случае цитрусовых — и ароматических эфирных масел) остается мякоть. Остаток мякоти, получаемый при переработке яблок, называют выжимками.

Экстрагированные и очищенные пектины подразделяют на две основные группы — высокометоксилированные и низкометоксилированные пектины. Существует и третья группа, все шире применямая в настоящее время, — амидированные, или амидные, пектины.

У высокометоксилированных пектинов этерифицированы 50 или более процентов карбоксильных групп, и для образования геля необходимо присутствие сахара и кислоты. Степень этерификации выше 50% определяет поведение этих веществ при образовании студня (например скорость застывания).

У низкометоксилированных пектинов этерифицированы менее 50% всех карбоксильных групп. Чтобы произвести желе на их основе, необходимо добавить соли металлов (обычно кальция), но в кондитерском производстве такие пектины ценятся особо, поскольку желе может производиться с сахаром, пектином и солью кальция, с использованием кислоты или без нее. При этом продукция, выпущенная без добавления кислоты, зачастую имеет лучшие вкусовые свойства, тогда как для обеспечения максимальной прочности желе на высокометоксилированных пектинах требуется повысить кислотность до рН 3.

При использовании низкометоксилированных пектинов сахар не так важен, и это их свойство оказывается полезным при приготовлении пудингов и соусов. 
     Амидированные пектины.

У таких пектинов определенная часть групп галактуроновой кислоты СООН замещается группами CONH,; как правило, число таких групп составляет от 15 до 25%. При использовании этих пектинов допустима большая концентрация кальция, чем для низкоэтерифицированных пектинов, а при производстве некоторых видов кондитерских изделий структурообразование будет происходить быстрее. Такие пектины используются также в приготовлении термообратимых джемов и желе для хлебобулочных изделий.

Прочность студня, производимого с использованием определенного количества сахара и кислоты, связана с длиной молекулярной цепи пектина, которая зависит от качества сырья и метода экстрагирования.

Качество конечного продукта может существено отличаться из-за сезонных изменений и разновидности используемых плодов (цитрусовых или яблок), и для решения этой проблемы прочность студня стандартизована и соответствует минимальному уровню прочности, который может быть получен при промышленной экстракции. В случаях, когда экстрагируемые пектины характеризуются большой прочностью геля, их разбавляют сахаром, так как он входит в большинство рецептур.

Механизм образования студня принято объяснять пониженной термодинамической активностью воды в присутствии сахара. Из раствора выделяется пектин, и образуется трехмерная сеть, состоящая из зон перехода между расположенными близко друг к другу молекулами пектина.

Высокоэтерифицированный1 пектин — общие характеристики.Производится несколько сортов такого пектина, обеспечивающего разную скорость студнеобразования. Скорость и температура студнеобразования определяются метоксильным содержанием — чем выше степень этерификации, тем выше температура студнеобразования. Если содержание сахара или растворимых твердых веществ высоко (как, например, в кондитерских желе), температура студнеобразования повышается. Другим фактором, влияющим на температуру и скорость студнеобразования, является присутствие некоторых буферных солей, что особенно ценно для кондитерского желе, поскольку добавление этих солей позволяет предотвратить преждевременное студнеобразование. В этих целях чаще всего используются натриевая соль лимонной кислоты и различные полифосфаты натрия. Необходимо помнить, что обладающие сходными свойствами буферные соли могут содержаться во многих фруктах, и это следует учитывать при приготовлении джемов или желе из мякоти плодов. Значительное влияние может оказать и применение жесткой воды.

Температурой «садки» называется температура, при которой во время охлаждения массы начинается студнеобразование. Кондитерские изделия с использованием любого типа пектина необходимо формовать или отливать при более высокой температуре, чем температура «садки».

Высокометоксилированные пектины образуют студень в присутствии еще трех ингредиентов — воды, сахара и кислоты, роль каждого из которых можно представить следующим образом: пектин, растворенный в воде, частично диссоциирует, образуя ионы СОСГ, в результате чего молекулы приобретают отрицательный заряд и между ними возникает сила отталкивания.

Присутствие сахара приводит к снижению растворимости пектина в воде, а добавление кислоты подавляет ионизацию пектина, что позволяет противодействовать электростатическому отталкиванию молекул, и в результате образуются зоны перехода.

3.Свойства пектина:

a) Растворимость

Пектины для промышленного применения, полученные из различных растительных источников, представляют собою порошки без запаха от светлокремового до коричневого цвета. Цитрусовые пектины обычно светлее яблочных. Во влажной атмосфере пектины могут сорбировать до 20 % воды. В избытке воды они растворяются. Пектины не растворяются в растворах с cодержанием сухих веществ более 30 %. В отличие от сахарного песка, который сразу же после попадания в воду начинает растворяться, частица пектинового порошка, попав в воду, всасывает ее, словно губка, увеличиваясь в размерах в несколько раз, и только после достижения определенного размера начинает растворяться. Если частицы пектинового порошка при соприкосновении с водой находятся близко друг к другу, то, всасывая воду и разбухая, они слипаются, образуя один большой липкий ком, чрезвычайно медленно растворяющийся в воде.

б) Желирование

В производстве пищевых продуктов, таких как варенье, джем, конфитюр, мармелад, пектин применяют в качестве гелеобразователя. Пектин может быть использован в составе смеси с сахаром т.е. "желирующего сахара", применяемого для приготовления желейных продуктов в домашних условиях. В зависимости от химических свойств различают две основные группы пектинов — 1) высокоэтерифицированные пектины и 2) низкоэтерифицированные пектины. Механизмы желирования у названных групп пектинов отличаются друг от друга.

Высокоэтерифицированные пектины желируют при высоком содержании сухих веществ в среде (напр., при высоком содержании сахара) и высокой кислотности, низкоэтерифицированные пектины способны образовывать гели при низких содержаниях сухих веществ и невысокой кислотности. Желирование высокоэтерифицированных пектинов — это процесс, при котором полимерные молекулы в условиях высокой кислотности и высокого содержания сухих веществ, взаимодействуют друг с другом через образование химических связей — водородных мостиков, образуют плотную пространственную структуру, называемую гелем или желе. Молекулы пектина образуют равномерно распределенную трехмерную сеть, связывая при этом большое количество воды. Желирование низкоэтерифицированных пектинов происходит как по механизму желирования высокоэтерифицированных пектинов, так и в результате взаимодействия с ионами поливалентных металлов, например, с ионами кальция. При этом ионы кальция являются связующими звеньями между полимерными молекулами пектина, образующими пространственную структуру геля (желе). Именно гелеобразующая способность пектина является определяющим фактором его широкого применения в пищевой промышленности.

в) Комплексообразование

Комплексообразующая способность основана на взаимодействии молекулы пектина с ионами тяжелых металлов и радионуклидов. Благодаря наличию в молекулах большого количества свободных карбоксильных групп именно низкоэтерифицированные пектины проявляют наибольшую эффективность. Специальные препараты, содержащие комплексы высоко- и низкоэтерифицированных пектинов, включают в рацион питания лиц, находящихся в среде, загрязненной радионуклидами, и имеющих контакт с тяжелыми металлами. Специальные высокоочищенные пектины могут быть отнесены к незаменимому веществу для использования в производстве функциональных пищевых продуктов, а также продуктов здорового и специального (профилактического и лечебного) питания. Оптимальная профилактическая дозировка специального пектина составляет 5-8 г в сутки, а в условиях радиоактивного загрязнения — не менее 15-16 г.[2].

Специалистами пектин называется природным «санитаром» нашего организма, поскольку данное вещество обладает способностью выводить из тканей яды и вредные вещества: пестициды, ионы тяжелых металлов, радиоактивные элементы, не нарушая при этом естественного бактериологического баланса организма.

Польза пектина обусловлена влиянием вещества на обмен веществ организма: он стабилизирует окислительно-восстановительные процессы, улучшает периферическое кровообращение, перистальтику кишечника, а также снижает уровень холестерина в крови.

Пектин практически не усваивается пищеварительной системой организма, являясь, по сути, растворимой клетчаткой. Проходя вместе с другими продуктами по кишечнику, пектин всасывает в себя вредные вещества и холестерин, которые вместе с ним выводятся из организма. Также пектин обладает свойством связывать ионы тяжелых и радиоактивных металлов, благодаря чему включается в рацион людей, контактирующих с тяжелыми металлами или находящихся в загрязненной среде обитания.

Польза пектина заключается также в его способности улучшать микрофлору кишечника, оказывать умеренное противовоспалительное и обволакивающее действия на слизистую оболочку желудка при язвенных поражениях, формировать оптимальные условия для микробиоценоза - процесса размножения полезных для организма микробов.

Все вышеперечисленные свойства пектина позволяют рекомендовать данное вещество как составляющее ежедневного рациона питания каждого человека.

Суточная норма потребления пектина, существенно снижающая показатели холестерина в крови составляет 15 граммов, однако, пектиновым добавкам следует предпочесть употребление в пищу обычных фруктов и ягод.

 

 

 

 

 

 

 

4.Производство

Пектин, как вещество, был выделен 200 лет назад из фруктового сока французским химиком Анри Браконно. Первые фабрики по массовому производству пектина были построены в 30-х годах ХХ века.

Производство пектина — динамически развивающийся бизнес с ежегодным увеличением производства на 3-4 %. Мировое производство и рынок пектина сосредоточено в Европе (Германия, Швейцария и др.), Южной Америке (Аргентина, Бразилия), Южной Африке, Китае, Иране и др. Объем производства составляет приблизительно 28-30 тыс. т в год. На долю пектина из цитрусовых культур приходится до 70 % производимого пектина, и на долю яблочных пектинов — до 30 %. Ведущими мировыми производителями этого продукта являются компании Herbstreith & Fox, Cargill, Danisco, CP Kelco, Yantai Andre Pectin. Последний, по данным Центра инвестиционно-промышленного анализа и прогноза, вырвался в 2012 году в лидеры, заняв 22 % российского рынка. В Российской Федерации пектин в основном применяют для производства кондитерских желейных изделий (мармелад, зефир), фруктовых желейных консервов (конфитюр, джем, повидло, начинки), кисломолочных продуктов (йогурты, начинки для йогуртов), хлебобулочных изделиях (термостабильные начинки) и др. В 2011 году в городе Фролово планируется строительство первого в Российской Федерации завода по производству пектина.

Технологическая схема получения пектина предусматривает его экстрагирование из исходного сырья путем гидролиза в кислой среде при одновременном нагревании, с последующей концентрации, омыление(очистку), осаждение органическими растворителями(спирта), сушку в мягких условиях, измельчение , просеиванием и контролем по чистоте и микробному содержанию.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.Области применения

a. Пищевая промышленность

• студнеобразователь при изготовлении желейно-пастильных изделий (мармелада, зефира, пастилы, начинки для конфет, крема торта). 

• добавка к лечебным сортам хлебо-булочных и макаронных изделий, для выпечки нечерствеющих сортов хлеба

• желеобразователь в производстве фруктво-ягодных наполнителей (для хлебобулочных изделий), конфитюров и прочих плодоовощных консервов; во фруктовых начинках для молочных продуктов пектины обеспечивают необходимые реологические свойства и гарантируют хорошую способность к механическому дозированию. Во фруктовых начинках для йогуртов пектины образуют гладкую и мягкую структуру и подчеркивают вкус исходного фруктового сырья.

• эмульгатор для изготовления майонеза и жидких маргаринов в масложировой промышленности;

• стабилизатор при изготовлении безалкогольных напитков и различных купажированных соков с мякотью, концентрированных фруктовых напитков; 

• введение пектина в кисломолочные продукты позволяет также существенно увеличить сроки их хранения;

• в молочном производстве для стабилизации кисломолочных продуктов, сквашенных или непосредственно подкисленных (соединения фруктового сок + молоко). Пектин реагирует с казеином, предотвращает коагуляцию казеина и позволяет пастеризацию кисломолочных продуктов для продления срока хранения.

• в производстве мороженого (в качестве стабилизатора только при выработке плодово-ягодного мороженого);

• в производстве сыров (для увеличения их водопоглотительной способности, гелей, киселей, муссов;

• в производстве диетического и лечебно - профилактического питания для детей и взрослых пектины используются в качестве источников растворимых пищевых волокон, а также добавок, которые способствуют связыванию ионов тяжелых металлов и их выведению из организма;

• при применении в производстве кетчупов яблочные пектины компенсируют недостаточное действие природных пектинов томатов и улучшают реологические свойства готового продукта [3].

б. Медицина В медицине  пектин применяется  как в профилактических целях, так и в качестве лечебного средства. Пектины нашли применение в лечении острых кишечных инфекций. В последнее десятилетие изучено влияние пектинов на микрофлору, предложено обоснованное лечение, на которое имеется разрешение Фармкомитета РФ. Установлено, что, в зависимости от концентрации пектина и микробной нагрузки, происходит угнетение роста микроорганизмов в течение 2 часов и более. Наиболее благоприятный биоценоз по составу микробной флоры в кишечнике достигается при добавлении яблочного пектина, который, к тому же, способствует наилучшему усвоению пищи при одновременном снижении аппетита.Пектин оказывает положительное влияние на некоторые показатели иммунитета. Низкометоксилированные пектины способствуют ускоренному выведению из организма радиоактивных веществ. Пектин адсорбирует уксуснокислый свинец сильнее активированного угля. Он обладает активной комплексообразующей способностью по отношению к радиоактивному кобальту, стронцию, цезию, цирконию, рутению, иттрию и другим металлам. В процессе усвоения пектин превращается в пектиновую кислоту, которая соединяется с тяжелыми металлами и радионуклидами, образуя нерастворимые соли, выделяемые из организма естественным путем. Есть и другой механизм выведения из организма радиоактивных веществ - он возможен благодаря способности низкомолекулярной фракции пектина проникать в кровь и образовывать связанные комплексы с последующим естественным удалением. Пектины являются вспомогательным средством при приготовлении многих лекарственных форм, служат основой для получения пастилок, суппозиториев, являются исходным сырьем в приготовлении гидрогелей, таблеток, мягких желатиновых и ректальных капсул, свечей. Используется их пролонгированное действие в таблетках, микстурах с разными лекарственными препаратами. Введение пектина может усилить терапевтический эффект или снизить побочное негативное действие лекарственных препаратов. Пектины усиливают действие противотуберкулезных препаратов. Сочетание флавоноидов с пектинами при разработке комбинированных препаратов "Фластапиол", "Фластахол", "Флавоглюцид" усиливает их детоксикационное действие при заболеваниях печени. В целом, установлена перспективность использования пектинов в лечении и профилактике многих заболеваний человека [3],[4].

в. Косметика В косметике пектин применяется как стабилизатор и эмульгатор паст, мазей, кремов и масел, имеющих растительную основу. В дезодорантах и зубных пастах - для придания аромата свежести. В лосьонах и шампунях - как тонизирующий стабилизатор и сгуститель.

    Пектин может использоваться для технических целей:

• в геологии в качестве пектинового клея при бурении;

• в текстильной промышленности при отделке тканей;

• в литейном производстве в качестве добавки в формовочные смеси, благодаря чему достигается более высокая точность отливок;

• в полиграфии при закреплении печатных материалов [5].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

Пектиновые вещества - чрезвычайно эффективные и абсолютно безвредные природные детоксиканты, выводящие из организма тяжелые металлы, радионуклиды, нитраты и другие токсины. Поэтому их иногда называют иногда «даром растительного царства», основным благотворителем и «санитаром человеческого организма».

В списке пищевых добавок пектин обозначен как Е440 и относится к классу улучшителей консистенции: стабилизаторов, загустителей и гелеобразователей. Отрицательного действия пектина не установлено и его применение в качестве пищевой добавки разрешено без ограничений во всех странах мира.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы:

1. А.А Кочеткова. Некоторые аспекты применения пектина //Пищевая промышленность, №7, 1992.с.28-29.

2. А. П. Нечаев, С. Е. Траубенберг, А. А. Кочеткова, В. В. Колпакова, И. С. Витол, И. Б. Кобелева «Пищевая химия», Санкт-Петербург, ГИОРД, 2001.-540с

3. Нечаев А.П., Кочеткова А.А., Зайцев А.Н. Пищевые добавки. - М.: Колос, 2001. -256с

4. http://ru.wikipedia.org

5. http://www.pekto.eu