> Техника, страница 69 > Пектиновые вещества

Пектиновые вещества

Пектиновые вещества, вещества, находящиеся в растительных соках: в плодах (яблоки, лимоны и другие), в мясистых корнях корнеплодов (свекла, морковь), в волокнах стебля (лен) и выделяемые из водных растворов а в виде студня. Исследованиями Фреми (1810 г.) установлены три И. в.: пектоза, пектин и пектиновая кислота. Пектоза, позднее получившая название протопектина, — нерастворимое в воде .вещество, содержащееся в клеточных стенках плодов. В процессе созревания плодов протопектин переходит в растворимое вещество — п е к т и н, который растворяется в клеточном соке (переход протопектина в пектин происходит также при кипячении с водой). Из водного раствора пектин осаждается ом в виде студенистой массы; повторным растворением и осаждением можно получить достаточно чистый пектин. Под влиянием п е к т а з ы— фермента, находящегося в плодовых и других растительных соках, пектин коагулирует, то есть превращается в студень, и переходит в нектиновую к-ту. По исследованию Сухарипа протопектин представляет собой соединение целлюлозы с пектином; при кипячении с водой или разбавленными к-тами это соединение распадается с образованием растворимого пектина (т. наз. г и д р а то-пектин). Пектиновая кислот а— белый порошок, немного растворимый в воде (возможно приготовить 1%-ный раствор ее); раствор ее опалесцирует; как коллоид пектиновая кислота очень чувствительна к электролитам, сильно влияющим на ее растворимость; со щелочами дает растворимые соли, а со щелочноземельными и тяжелыми металлами—нерастворимые соли. Пектин в растворе с сахаром и органич. к-тами, взятыми в определенных соотношениях, образует желе. Пектиновая к-та при таких условиях не дает желе. Содержание пектина в плодах и овощах по исследованию Лам-пит и Гегнес следующее (в %):

Яблони для варки 1,29 Смородина черная 1,52

» » дессерта 0,82 » красная 1,16

Абрикосы. 1,03 Крыжовник. 1,08

Ренклод. 1,14 Малина.0,71

Слива. 0,96

Вишня. 0,35

Шелковица. 0,94

Земляника.0,68

По Конраду содержание П. в (пектин— гидропектин) в % от сухого вещества: Земляника незрел.

» зрелая Томаты незрел.

» зрелые,

Картофель.

По исследованию Ф. Церевитинова и Коротких содержание гидропектина (определенного по способу Мелитца) в свежих яблоках (в %):

8,82	Свекла красная.	8,82
[ 6,16	Морковь.
5,45	Репа.	11,93
2,92	Редис.	26,87
2,00	Пастернак.

Боровинка.	1,51	Апорт.	0,85
Коричное.	1,24	Антоновка.	0,76—1,04
Титовка.		Бельфлбр.	0,98
Анис алый.	1,19	Кандиль-Синап	0,76 0,94
Штрейфлипг.	0,72	Шафран красн.	0,76 0,94
Бабушкино	0,87	Кальвилькоро-
Скрыжацель.	1,09	левский.	0,79

Химич. состав пектина удалось выяснить только в последнее время. При гидролизе пектина Фелленберг (1914—16 гг.) получил арабинозу, метплпентозу, галактозу и метиловый ; последний легко отщепляется от пектина уже на холоду при взбалтывании с раствором едкого натра, при этом образуется пектиновая кислота. Из этого факта Фелленберг сделал вывод, что пектин есть метиловый эфир пектиновой кислоты. Количество метилового а, получаемого при гидролизе пектина, зависит от природы пектина. Фелленберг определил следующие количества метилового а в пектнне: из апельсина 11,60%, яблок 10,56%, айвы 10,26%, смородины 9,30%, свеклы 8,90%. Такое же расщепление пектина на пектиновую кислоту и метиловый происходит в плодах под влиянием пектазы; этим объясняется нахождение метилового а в перезрелых фруктах и в плодово-ягодных винах. Еще более разъяснили строение пектина работы Эрлиха (1917 год). При обработке пектина 70%-ньш ом в течение нескольких дней отщепляется группа арабана, и в остатке получается вещество, названное Эрлихом пектиновой кислотой. Пектиновые кислоты Фелленберга и Эрлиха—два различных вещества. Пектиновая кислота Фелленберга содержит а р а б а н, но не содержит метоксильных групп (—ОСН₈), а пектиновая к-та Эрлиха содержит мето-кснльные группы, но не содержит арабана. При гидролизе пектиновой кислоты Эрлиха нагреванием до 130—140° с 1 %-пой серной к-той, или лучше щавелевой к-той, в автоклаве в течепие 2—3 ч. получается метиловый, 1-арабиноза, d-галактоза и тетрага-лактуроновая к-та, представляющая четырехкратный полимер галактуроновой к-ты. Галактуроно-в а п к-та С_вН₁₀О₇ есть промежуточная стадия окисления галактозы в слизевую к-ту:

ОНО

оно

н—с—он но-с—н I

НО—С—II

н-d—он н-с-он

НО-С—II

но—с—н

н-с—он соон

II—с—он но—с—н I

НО—С—II I

Н—С—ОН СООН

СН₂ОН СООН

d-галактоза d-галактуроновая к-та слизевая к-та

На основании этих исследований Эрлих рассматривает пектин, как кальциево-магнезиальную соль комплексной ангидро-арабано-галактозидо-метокси-тетрагалак-туроновой к-ты. Исследования пектина сахарпой свеклы, произведенные Эрлихом и Зоммерфельдом (1926 год)

и Эрлихом и Ф. Шубертом (1929 г.), показали присутствие в пектине остатков уксусной кислоты и дали возможность количественно определить состав молекулы пектиновой к-ты; распад молекулы пектиповой кислоты на составные части при гидролизе по Эрлиху идет по следующему ур-ию:

С₄₁Н_воОз_в+9Н₂0=4СвНю0₇+ 2СН3ОН +2СН3СООН4· пектиновая галактуроно- метиловый уксусная к-та вая к-та к-та

+ CgH loOs + CfiH^Oe. арабиноза галактоза

Основным свойством пектина является способность коагулировать, то есть образовывать гель, растворимый в воде; таким образом пектин является обратимым коллоидом. Для промышленных целей наибольшее значение имеет свойство пектина образовывать желе при варке с раствором сахара и фруктовым соком, содержащим определенное количество к-т. Для образования желе необходимы три ингредиента: пектин, сахар и кислота. Но Л. Сингу наилучшее %-ное соотношение пектина, кислоты и сахара для образования желе таково: 1,25% пектина, 1,05% лимонной кислоты и 51% сахара (в готовом желе). Но при этом надо отметить следующее. 1) Количество пектина, нужное для образования желе, зависит от %-ного содержания метоксильных групп: высоко-мотоксилированные пектины дают плотное желе при концентрации меньшей 1 %, даже при 0,5%; при содержании ок. 11% метилового а в пектине требуется 1 % пектина, при меньшем содержании метилового а требуется до 2% и более пектина (в готовом продукте). 2) Количество к-ты, необходимой для образования желе, различно и зависит от природы кислоты, что объясняется различной степенью диссоциации к-т; так, винной кислоты надо брать меньше, чем лимонной. В виду этого правильнее делать определение концентрации водородных ионов: при 60—65% сахара и 1 % пектина для образования плотного желе Р_н должен быть равным 3,1—3,2, а для более мягкого—3,4; при 50% сахара и 0,7—0,9% пектина Р_п =2,8— 3,1. 3) Лучшее содержание сахара 55%; при сильно желирующих пектинах достаточно 50%, а при слабых—60 % сахара (в готовом продукте). В общем, при производстве желе, чем больше пектина и кислоты содержится в соке, тем меньше можно брать сахара.

Производство пектина. В виду широкого применения пектина в кондитерском производстве вместо агар-агара и желатины, за границей получило большое развитие производство пектина, в особенности в США и Германии. В СССР производство пектина ведется на кондитерской ф-ке Моссельпрома в Москве, и строится з-д в Гомеле. На практике пектин получается из яблок и цитрусовых плодов (апельсины, лимоны). В США имеются з-ды, получающие пектин из белой паренхимной ткани (albedo) кожи цитрусовых плодов. Но гл. обр. пектин получается из отбросов при технич. обработке яблок. Для производства яблочного пектина применяется следующее сырье. 1) Выжимки яблок, остающиеся при яблочном виноделии; это лучшее сырье для производства пектина, потому что содержащийся в них протопектин вполне сохранен от разложения. 2) Кожица и сердцевина яблок, остающиеся при сушке яблок; в кожице пектина больше, чем в сердцевине. 3) Яблочные вытерки, остающиеся при производстве яблочного теста; этот материал значительно хуже предыдущих, т. к. в нем меньше протопектина вследствие частичного разложения его при ошпаривании яблок. 4) II а д а-лица яблок. Количество пектина в яблоках постепенно увеличивается с возрастом плода, достигая максимума в середине сентября, а затем количество пектина уменьшается. Содержание пектина в антоновских яблоках по месяцам таково: в июне 0,42%, июле 0,66%, августе 1,26%, сентябре 1,62%, октябре 1,15% и ноябре 0,73%. Т. о. для производства пектина можно пользоваться падалицей, начиная с середины августа; падалица более раннего времени дает меньший выход пектина, к-рый кроме того обладает слабой желируюшей способностью. Сырье для получения пектина лучше брать в сухом состоянии, потому что с высушенными выжимками и другими яблочными отбросами выщелачивание и экстракция идут легче, т. к. они образуют рыхлую массу. Заводское производство пектина слагается из следующих операций: 1) В ы-щелачивание холодной водой. Цель этой операции состоит в удалении из выжимок путем диффузии сахара, к-т, солей, ароматич. и красящих веществ. Промывку холодной водой ведут до тех пор, пока стекающая промывная вода не будет иметь уд. в меньше 1,003. Промывка имеет громадное значение для качества получаемого пектина и должен быть проведена особо тщательно. 2) Экстракция. Промытые выжимки подвергаются экстрагированию горячей водой, при котором протопектин разлагается на целлюлозу и пектин, причем последний переходит в раствор. Чем выше t° экстрагирующей воды, тем меньше времени требуется для полной экстракции; обычно экстракция производится при 85— 100°. Применение более высоких t°, то есть ведение этого процесса в автоклаве (115— 120°), повышает выход пектина, но понижает его качества вследствие отщепления метоксильных групп. Воды для экстрагирования берется в 4—6 раз больше (по весу) промытых выжимок. В. Руккер рекомендует прибавлять 0,2% молочной кислоты для ускорения экстракции и увеличения выхода пектина. 3) Прессование проваренных выжимок. После экстракции вся масса из чана идет на пресс (гид-равлич. винодельческий пресс) для отделения раствора. 4) О с в е т л е н и е пектинового раствора. Для удаления взвехиенных частиц горячий раствор подвергают центрифугированию, что удобно производить на сепараторе «-Альфа» Лаваля с числом об/м. не менее 7 000. В США пектиновый раствор обрабатывается ферментами, превращающими крахмал в сахар и белки в аминокислоты. Для этого можно пользоваться америк. препаратом протозима или препаратом такодиастаз. Обработку ферментами ведут при 48—49° в течение 20—60 минут. 5) Обработка углем. Для обесцвечивания и дезодорирования пектиновый раствор обрабатывают активированным углем. Прекрасно действует американский активированный уголь «Дарко», которого берется 0,3—0,8% от веса раствора; обработка ведется при 77—82° в течение 35—60 минут. 6) Фильтрование. Для окончательного осветления пектиновый раствор фильтруют через фильтрпресс с применением асбест-целлюлозы. 7) Сгущение пектинового раствора ведется в вакуум-аппарате до желаемой концентрации (с содержанием 5% пектина и больше). Полученный пектиновый экстракт (жидкий пектин) разливают в жестянки, которые герметически закупоривают и пастеризуют при 75—77° в течение 30 мин.

Пектиновый порошок. Для получения пектина в сухом виде пектиновый экстракт высушивают в сушилках с разбрызгиванием, например в сушилках системы Краузе. Получение сухого пектина возможно путем осаждения его из раствора ом или минеральными солями; но эти способы на практике еще не применяются.

Применение пектина. Главнейшее применение пектиновые препараты находят в кондитерской промышленности вместо агар-агара. В виду того что пектиновые препараты, выпускаемые различными фабриками, отличаются по своим желирую-1цим свойствам, на ф-ках желе и джема, для которых за границей пектин находит громадное применение, приходится постоянно вести лабораторный контроль производства. Применение пектина в производстве желе дает возможность готовить желе из любого ягодного и фруктового сока, даже содержащего очень мало пектина (например вишня, ананасы), кроме того при применении пектина желе получается лучшего вкуса, аромата и цвета, что зависит от того, что желе в этом случае готовится при очень непродолжительном нагревании (необходимом для растворения сахара), между тем как при старом способе производства желе приходится кипятить плодовый сок с сахаром в течение долгого времени длд того, чтобы уварить сок до той концентрации пектина, при которой желе будет застывать. В СССР пектин нашел применение в производстве сухой пастилы и мармеладной начинки для карамели. Кроме кондитерской промышленности пектин имеет другие применения; из них нек-рые интересны в практическом отношении.

Пектин как эмульгирующее вещество. Пектин может быть использован в качестве эмульгирующего вещества для жиро-йодных эмульсий. Он успешно применяется для эмульгирования касторового масла и минеральных масел. Эмульсии касторового масла имеют белоснежный цвет, обладают консистенцией меда и почти лишены неприятного вкуса; к ним можно прибавлять различные сладкие и ароматич. ингредиенты. В США пектин идет для приготовления майонеза (эмульсия прованского масла в воде с яйцом) и при составлении эмульсий для обрызгивания деревьев. Пектин может применяться как клей, т. к. обладает значительной клейкостью. Клей, приготовленный из пектина, должен быть законсервирован для предупреждения его порчи от микроорганизмов. Пектиновый клей совершенно лишен запаха. Пектин применяется также при приготовлении взбитых сливок для увеличения стойкости их; в США готовятся порошки для взбитых сливок и глазури, содержащие до 10% пектина. Опыты над применением пектина в производстве мороженого показали, что пектин имеет в этом отношении некоторое преимущество перед желатиной.

Лит.: Церевитинов Ф. В., Химия п товароведение свежих плодов и овощей, стр. 60—103, Москва, 1930; Sucharipa It., Die Pektiiisloffe, Braunschweig, 1925; Hooker W. A., Fruitpectin, N. Y., 1928. Ф. Церевитинов.