Исследование функциональных свойств облепихового пектина

Химия растительного сырья. 1998. №1. С. 29-32

УДК: 664.002.3.004.14

ИССЛЕДОВАНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СВОЙСТВ ОБЛЕПИХОВОГО ПЕКТИНА

© А.М. Золотарева, Т.Ф. Чиркина, Д.Ц. Цыбикова, Ц.М. Бабуева

Восточно-Сибирский государственный технологический университет, г. Улан-Удэ

Изучено вторичное сырье переработки плодов облепихи с целью выделения пектина. Оценены его физикохимические свойства. Экспериментальные исследования показали, что облепиховый пектин из-за наличия значительного количества ацетильных групп как желирующий агент применятся не может. Значительное содержание свободных карбоксильных групп обусловливает высокие ионообменные свойства. In vitro доказаны сорбционные свойства облепихового пектина по отношению к кадмию, ртути, свинцу.

Пектиновые вещества входят в состав клеточной стенки срединных пластинок, цитоплазмы растительных клеток. Они присутствуют практически во всех высших растениях. Выполняя благодаря своим специфическим свойствам ряд важных функций (регулировка водного режима тканей, транспорт водного тока и другие), участвуют в процессах растяжения клеточных стенок. Пектины обнаружены в некоторых водорослях и морских травах.

Согласно современным представлениям пектин имеет линейную структуру. Основой пектиновых веществ является молекулярная цепь из остатков D-галактуроновой кислоты, имеющих пи-ранозную конфигурацию и соединенных 1,4-Ь-гликозидной связью. Многоплановый спектр присущих пектину свойств обусловливает его широкое применение в медицинской и пищевой промышленности. Наиболее перспективно его использование при производстве изделий лечебнопрофилактического назначения. В нашей стране производство пектина основано на использовании яблочных выжимок и свекловичного жома. Для районов Сибири и Дальнего Востока эти виды сырья не являются основными, поэтому задача

полного использования местных фруктовоягодных ресурсов приобретает особое значение так как, с одной стороны климатические условия определяют повышенную потребность в биологи-чески-активных веществах. А, с другой стороны, тем, что снабжение населения фруктами и продуктами их переработки осуществляется из дорогостоящего привозного сырья.

В нашу задачу входило исследование облепихового шрота, являющегося вторичным сырьем промышленной переработки плодов облепихи на сок и масло, в качестве источника пищевого пектина.

Физико-химические свойства пектина, его дальнейшее применение зависят от качества используемого растительного сырья, условий экстракций пектина из этого сырья, также от баланса функциональных групп.

Для рационального использования пектина и пектинсодержащего сырья в пищевой промышленности необходимо всестороннее изучение его физико-химических свойств. В зависимости от целей выделение пектина можно вести по двум направлениям: получение технологического пектина, удовлетворяющего требованиям соответст-

вующей отрасли промышленности; выделение пектиновых веществ для исследования строения и состояния в клетках растений. Наши эксперименты касаются исследования свойств пектиновых веществ.

В лабораторных условиях был выделен пектин облепиховый по методу Лазурьевского, заключающемуся в том, что обезжиренную муку заливают 4-кратным объемом 0.03 н соляной кислоты и проводят гидролиз в течение 1 ч при температуре 90оС. Вытяжку фильтруют. Затем нейтрализуют аммиаком до слабокислой реакции и упаривают в 2 раза. К оставшемуся сиропу добавляют 2 объема спирта. Выпавший пектин отделяют центрифугированием, высушивают под вакуумом.

В таблице представлены физико-химические показатели облепихового пектина в сравнении со свекловичным.

Полученный препарат представляет собой по-лиуронид довольно высокой степени чистоты, о чем свидетельствует низкий эквивалентный вес, одинаковый со свекловичным (для сравнения по-лигалактуроновая кислота имеет эквивалентный вес 176). Облепиховый пектин содержит значительное количество свободных карбоксильных групп, обусловливающих довольно высокие ионообменные свойства. В сравнении со стандартной полигалактуроновой кислотой обменная статическая емкость облепихового пектина делает неполным его растворение в воде.

Физико-химическая характеристика пектинов

Показатель Количественные характеристики пектинов

Облепиховый Свекловичный

Растворимость, %

в воде 95 100

в Ж1 91 100

Зольность, % 2.2 1.2

Влажность, % 5.3 7.8

Метоксильные группы, % 9.2 3.3

Ацетильные группы, % 1.2 2.6

Свободные карбоксильные группы, % 20.3 19.7

Эквивалентный вес 225 225

Статическая обменная емкость,

мг-экв/г

по NaOH 4.6 4.0

по HQ 4.4 3.5

pH 1% раствора 2.3-3.6 4.1

В работе были также исследованы инфракрасные спектры облепихового пектина.

В качестве стандартного образца служил свекловичный пектин.

ИК спектры облепихового пектина получены на спектрометре ИКС-29 в области 700— 3600 см-1.

ИК-спектры содержат важную информацию о составе и структуре веществ. Они дают возможность определить чистоту (индивидуальность) препарата, относительное и абсолютное количество свободных и замещенных карбоксильных групп. Наличие зольной составляющей и т.д.

ИК-спектр полученного нами препарата облепихового пектина был приготовлен в виде пасты в вазелиновом масле.

Известно, что полосы поглощения первичных гидроксильных групп наблюдаются в области 3590-3650 см-1, а вторичных гидроксильных групп в области 3450-3500 см-1. В эксперименте для облепихового пектина получилась интенсивная полоса поглощения в области 3450-3500 см-1, что объясняем не только наличием большого количества свободных гидроксильных групп (ацетильная составляющая равна 1,2 по сравнению со свекловичным пектином, ацетильная составляющая которого равна 2,6), но и смещением полосы поглощения первичных гидроксильных групп за счет ассоциации свободных гидроксильных групп при образовании водородных связей.

В области 1740—1700 см-1 наблюдаются полосы поглощения, свидетельствующие о наличии свободных карбоксильных групп. Интенсивность полос поглощения практически одинакова для обоих препаратов.

При рассмотрении спектров полученных препаратов видно, что полосы поглощения для препаратов одинаковы, хотя количество ионизированных карбоксильных групп (зольность 1.2) для свекловичного пектина невелика. По всей вероятности, этот факт объясняется его более сильной гидрофильностью. Влажность свекловичного пектина на 47% выше, чем влажность облепихового пектина.

Интенсивность полос поглощения при 1550 см-1 согласуется с содержанием метоксиль-ных групп в препаратах. Наиболее интенсивная полоса наблюдается для облепихового пектина.

Таким образом, полученные другими методами характеристики облепихового пектина подтверждаются инструментальным методом.

Пектиновые вещества представляют собой природный ионообменник. Наличие свободных карбоксильных групп галактуроновой кислоты обусловливает способность пектиновых кислот

связывать в пищеварительном тракте ионы тяжелых металлов с последующим образованием нерастворимых комплексов (пектинаты, пектаты), которые не всасываются и выводятся из организма. Это свойство используется в профилактике отравления солями тяжелых металлов.

В эксперименте определяли сорбционную способность облепихового пектина in vitro по отношению к тяжелым металлам, а именно к ртути, кадмию, свинцу в связи с их высокой токсичностью.

Сорбционная способность образцов пищевых волокон может быть выражена количеством тяжелого металла, связывающегося полностью с 1 г пектина. Унифицированные методики по определению сорбционной способности отсутствуют.

Поскольку при использовании пектина для профилактических и лечебных целей взаимодействие пектина с металлами будет происходить в кислой среде желудка (рН 1.2—1.5) и в щелочной среде кишечника (рН 8) поставлены опыты при различных значениях водородного показателя; время и температура контакта соответствовали условиям желудочно-кишечного тракта.

Условия желудочно-кишечного тракта воспроизводили согласно методике перевариваемости в искусственном желудке. В наружный сосуд заливали 50 мл соляной кислоты (концентрация 0.02 н), во внутренний сосуд — 15 мл этой же кислоты. Во внутренний стакан вносили 1 г исследуемого образца и 1 мл солей тяжелых металлов в концентрации 0.05 мг/см. Пробы помещали в термостат на 3 часа при температуре 37оС. Количество связанных тяжелых металлов определяли по разности между вносимым и остаточным количеством тяжелых металла в расчете на 1 г пектина.

Щелочную среду кишечника создавали при помощи фосфатного буфера. Сорбционная способность облепихового пектина в щелочной среде ко всем трем металлам выше, чем в кислой, и возрастает в ряду кадмий, ртуть, свинец.

Сорбционная способность облепихового пектина в кислой среде составляет 21—31% от внесенного количества тяжелых металлов. В щелочной среде сорбционная способность возрастает до 42—63%.

Наши эксперименты подтверждают сведения о высокой избирательности пектинов к ионам свинца.

В результате проведенных исследований показано, что содержание пектиновых веществ в облепиховом шроте составляет 3,5—4,0%.

Установлена сорбционная способность облепихового пектина.

Значительное содержание ацетильных групп отрицательно сказывается на желирующей спо-

собности, что доказано в эксперименте: пектин облепихи образует слабое желе.

Выделение пектина связано с большими затратами материалов и энергетических ресурсов, что является целесообразным в случае целевого их назначения, например, при использовании в качестве желирующего агента. Если рассматривать пектин не как желеобразователь, а как один из видов пищевых волокон, то реальнее его использование в составе сырья, которое само представляет определенную пищевую и биологическую ценность.

Поступило в редакцию 20.02.98