ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РФ
Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Алтайский государственный технический университет

имени И.И. Ползунова»

Бийский технологический институт (филиал)

Е.В. Аверьянова, Р.Ю. Митрофанов

ПЕКТИН. ПОЛУЧЕНИЕ И СВОЙСТВА

Методические рекомендации по выполнению лабораторных работ

по курсам «Технология переработки лекарственного растительного сырья» для студентов очной и очно-заочной форм обучения
по специальности 070100 «Биотехнология» и «Пищевые биологически активные добавки» для студентов очной и заочной форм обучения
по специальности 270500 «Технология бродильных производств
и виноделие»

Бийск 2006

УДК 664.2 : 006.354
Аверьянова, Е.В. Пектин. Получение и свойства: методические рекомендации по выполнению лабораторной работы по курсам «Технология переработки лекарственного растительного сырья» для студентов очной и очно-заочной форм обучения по специальности 070100 «Биотехнология» и «Пищевые биологически активные добавки» для студентов очной и заочной форм обучения по специальности 270500 «Технология бродильных производств и виноделие»  Е.В. Аверьянова, Р.Ю. Митрофанов.

Алт. гос. тех. ун-т, БТИ.  Бийск.

Изд-во Алт. гос. тех. ун-та, 2006.  44 с.

Приведены примеры получения пектина из различного растительного сырья, ряд методик по качественному и количественному анализу пектиновых веществ, их свойства и применение в пищевой и фармацевтической промышленности.

Рассмотрены и одобрены

на заседании кафедры

«Биотехнология».

Протокол № 65 от 14.03.05

Рецензент: с.н.с. Вандель А.П. (ФГУП ФНПЦ «Алтай», г. Бийск)

ВВЕДЕНИЕ

Пектиновые вещества – это группа высокомолекулярных полисахаридов, входящих в состав клеточных стенок и межклеточных образований растений совместно с целлюлозой, гемицеллюлозой, лигнином. Наибольшее количество пектиновых веществ находится в плодах и корнеплодах. В промышленности пектин получают из яблочных выжимок, свеклы, корзинок подсолнечника. Различают нерастворимые пектины (протопектины), которые входят в состав первичной клеточной стенки и межклеточного вещества, и растворимые, содержащиеся в клеточном соке, из которого пектиновые вещества можно получить осаждением спиртом. При созревании и хранении плодов нерастворимые формы пектина переходят в растворимые, с этим связано размягчение плодов при созревании и хранении. Переход нерастворимых форм в растворимые происходит также при тепловой обработке растительного сырья, осветлении плодово-ягодных соков.

Пектин находит широкое применение в различных отраслях народного хозяйства: в консервной и кондитерской промышленности для получения желе, мармелада, джема, повидла, конфитюра; при производстве мороженого в качестве эмульгаторов и стабилизаторов пены; в химической и фармацевтической промышленности  при изготовлении клея, моющих средств, ионообменных смол, кинопленок и искусственных волокон на основе нитропектина и ацетилпектина; в сельском хозяйстве  для получения стойких инсектицидных эмульсий.

На основе пектина готовятся различные медицинские препараты: кровоостанавливающие, для лечения заболевания желудочно-кишечного тракта.

Установлено, что пектиновые вещества тормозят процессы гниения в кишечнике больше, чем искусственно введенные дезинфицирующие вещества.

Наличие в составе пектиновых веществ уроновых кислот повышает сопротивляемость организма.

Пектин способствует снижению кровяного давления, выведению из организма холестерина, рекомендуется для диетического питания. Благодаря способности пектиновых веществ не расщепляться под действием ферментов желудка, а также взаимодействовать с ионами различных металлов, они используются как профилактическое средство при интоксикации организма тяжелыми металлами.

1 НОМЕНКЛАТУРА И СТРУКТУРА ПЕКТИНОВЫХ ВЕЩЕСТВ

Пектины представляют собой полисахариды клеточных стенок. Основным компонентом пектиновых полисахаридов являются полиуроновые кислоты. У высших растений они состоят из остатков

D-галактуроновой кислоты, связанных С-1С-4-связями, на долю которой в зависимости от источника происхождения пектиновых веществ приходится от 83 до 90 %.

Карбоксильная группа каждого остатка D-галактуроновой кислоты может существовать в разных состояниях: образовывать соли с ионами определенных металлов, чаще всего кальция (пектат), причем атомы двух- и трехвалентных металлов могут связывать несколько цепей полигалактуроновой кислоты; соль может быть одновременно и метоксилирована (пектинат), или оставаться немодифицированной (пектовая кислота  основа всех видов пектиновых веществ), или быть частично метоксилированной (эту форму обычно называют пектином):

R

Пектовая кислота Н

Пектат Ме⁺

Пектин Н и СН₃

Пектинат Ме⁺ и СН₃
Незначительную часть в составе пектиновых веществ составляют нейтральные полисахариды  арабинаны и галактаны, что и обусловливает гетерополисахаридный характер пектина. Арабинаны представляют собой разветвленные полимеры, состоящие из остатков
L-арабофуранозы, соединенные между собой α-С-1С-5-связями. Галактаны  неразветвленные цепи, образованные из остатков
D-галактопиранозы, соединенных -С-1С-4-связями. При этом возможно, что часть карбоксильных групп галактуроновой кислоты этерифицирована указанными нейтральными полисахаридами. Молекулярная масса пектиновых веществ достигает 200000.

Согласно современным представлениям пектин имеет линейную структуру, в которой остатки D-галактуроновой кислоты имеют пиранозную конфигурацию (рисунок 1 а).

Используют и другой способ изображения молекулы пектина, в котором отдельные кольца повернуты относительно друг друга и лежат в различных плоскостях (рисунок 1 б).

Рисунок 1  Структурная формула пектина

В течение длительного времени не существовало четко сформулированной номенклатуры пектиновых веществ. В литературе применялось около 50 различных терминов. В настоящее время утвердилась следующая номенклатура пектиновых веществ, разработанная Комитетом Американского химического общества и официально принятая в 1944 г.:

 пектин (pectin) – водорастворимое вещество, свободное от целлюлозы и состоящее из частично или полностью метоксилированных остатков полигалактуроновой кислоты. В зависимости от количества метоксильных групп и степени полимеризации существуют различные пектины. Н-пектин (H-pectin) – высокоэтерифицированный пектин. Имеет степень этерификации, т. е. отношение числа этерифицированных карбоксильных групп на каждые 100 карбоксильных групп пектиновой кислоты, более 50 %; L-пектин (L-pectin) – низкоэтерифицированный пектин. Имеет степень этерификации менее 50 %;

 пектиновые вещества (pectic substances) – физические смеси пектинов с сопутствующими веществами (например, пентозанами и гексозанами);

 пектиновые кислоты (pectin acid) – высокомолекулярные полигалактуроновые кислоты, небольшая часть карбоксильных групп которых этерифицирована метиловым спиртом. Соли пектиновых кислот называются нормальными или кислыми пектинатами (pectinates);

 пектовые кислоты (pectic acid) – полностью деметоксилированные пектины с нетронутой цепью. Соли пектовых кислот называются нормальными или кислыми пектатами (pectates);

 протопектин (protopectin) – нерастворимый в воде природный пектин растений, состоящий в основном из сети пектиновых цепей, образованных в результате соединения многовалентных ионов металла с неэтерифицированными группами COOH (образование ионных мостиковых связей), и в незначительном количестве при помощи эфирных мостиков с H₃PO₄;

 производные пектина – пектины с различными группами, связанными по главным валентностям, например ацетилпектин.

Рисунок 2  Пространственная структура молекулы пектина
Структура и химический состав пектиновых веществ определяют пространственную форму их молекул и характер взаимодействия с другими соединениями. Установлено, что пектиновые вещества обладают структурой с ограниченной гибкостью, стабилизируемой водородными и гидрофобными связями (рисунок 2).