Химическая характеристика пектина, выделенного из растительного сырья

ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ

УДК 664.292:613.26

А.В. Тры

аспирант,

кафедра общей и биологической химии, ФГБОУ ВПО «Ульяновский государственный

университет»

ХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПЕКТИНА, ВЫДЕЛЕННОГО ИЗ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ

Аннотация. Определены физико-химические параметры выделенного цитрусового пектина: содержание галактуроновой кислоты, содержание свободных кислотных групп, содержание этерифицированных карбоксильных групп, средняя молярная масса, полная статическая обменная емкость по катионам одновалентных и двухвалентных металлов. Показано, что выделенный цитрусовый пектин относится к низкоэтерифицированным, среднемолекулярным пектинам, которые находят применение в качестве лечебно-профилактических средств.

Ключевые слова: пектиновые вещества, химическая характеристика пектина, ионообменная емкость

пектина.

A.V. Try, Ulyanovsk state university

CHEMICAL CHARACTERISTICS OF PECTIN SUBSTANCES EXTRACTED FROM PLANT MATERIALS

Abstract. Defined physico-chemical parameters of the extracted citrus pectin: the galacturonic acid content, the content of free acid groups and esterified carboxylic groups, normal molar mass, total static exchange capacity for monovalent and divalent cations of metals. Established that isolated citrus pectin relates to low esterificated, the middle molecular of pectin, which are used as treatment and preventive agents.

Keywords: pectin substances, chemical characteristics of pectin, ion exchange capacity of pectin.

В настоящее время одной из самых важных проблем является загрязнение окружающей среды и увеличение количества заболеваний, связанных с ухудшением экологической обстановки в мире. В связи с этим актуальной проблемой в настоящее время является поиск веществ и создание на их основе средств, обладающих антитоксическим действием. Среди таких веществ особое внимание привлекают вещества природного происхождения. Это связано с тем, что они не вызывают большого количества побочных действий по сравнению с химическими препаратами [1].

Среди таких веществ, оказывающих детоксикационные свойства, особое место занимают пектиновые вещества. Пектины способны выводить из организма биогенные токсины, анаболики, ксенобиотики, продукты метаболизма, а также биологически вредные вещества, способные накапливаться в организме: холестерин, желчные кислоты, мочевину, билирубин [2]. Для рационального использования пектина и пектинсодержащего сырья в различных отраслях необходимо всестороннее изучение его физико-химических характеристик.

Состав пектиновых веществ и их антитоксические свойства колеблются в зависимости от вида растений, от условий, в которых они произрастают, от сорта, к которому они принадлежат, от возраста растения, а также от способа их выделения [3]. Для оценки детоксицирующих свойств пектина имеют значение такие показатели, как средняя молярная масса, галактуроно-вая кислота, содержание свободных кислотных групп, этерифицированных карбоксильных групп, полная статистическая обменная емкость и др. [4, 5].

Цель исследования - определить содержание галактуроновой кислоты, содержание свободных кислотных групп, этерифицированных карбоксильных групп в выделенном пектине, среднюю молярную массу пектина, полную статическую обменную емкость пектина по катионам одно- и двухвалентных металлов.

Материалы и методы эксперимента. Для изучения физико-химических параметров цитрусового пектина определяли содержание свободных кислотных групп, содержание этери-фицированных карбоксильных групп, среднюю молярную массу, полную статическую емкость по катионам одно- и двухвалентных металлов, а также содержание галактуроновой кислоты.

Содержание свободных кислотных групп и этерефицированных карбоксильных групп определяли в соответствии с методикой [6]. В первом случае аликвотную часть водного раствора пектина объемом 50 мл помещали в стакан для титрования, приливали 5 мл 1 М раствора нитрата калия и титровали 0,04 М раствором гидроксида калия потенциометрически.

Для определения этерифицированных карбоксильных групп в колбу к исследуемой пробе прибавляли из пипетки 50 мл 0,1 н раствора гидроксида натрия. Колбу закрывали и оставляли на 2 часа при комнатной температуре для омыления этерифицированных карбоксильных групп. После этого к раствору прибавляли 50 мл 0,1 н раствора соляной кислоты и ее избыток оттитровывали 0,1 н раствором гидроксида натрия.

Определение полной статической обменной емкости (ПСОЕ) пектинов по катионам одновалентных металлов проводили в соответствии с методикой [6]. Определенное количество пектина растворяли в дистиллированной воде. К раствору пектина добавляли небольшое количество сухого катионита и оставляли на ночь. Далее раствор пектина сливали с катионита и переносили в мерную колбу. Воду после промывки катионита также переносили в мерную колбу. К приготовленному раствору добавляли 65 мл 0,1 М раствора гидроксида калия, объем в колбе доводили до метки и оставляют на ночь. Затем из анализируемого раствора отбирали аликвотную часть, помещали в стакан для титрования, добавляли 5 мл 1 М раствора хлорида натрия и титровали потенциометрически 0,2 М раствором серной кислоты. Определение ПСОЕ пектинов по катионам двухвалентных металлов [6] проводили аналогично, за исключением того, что к приготовленному раствору добавляли 25 мл 0,2 М раствора хлорида кальция.

Определение содержания галактуроновой кислоты в пектине проводили по методике [7]. Навеску пектина растворяли в дистиллированной воде при перемешивании до растворения пектина. Из полученного раствора отбирали аликвотную часть, добавляли 2-3 капли индикатора метилового красного и титровали потенциометрически 0,005 М раствором гидроксида натрия.

Определение средней молярной массы пектина проводилось вискозиметрическим методом по методике [4]. Навеску пектина растворяли в 1% водном растворе хлорида натрия при перемешивании. Раствор количественно переносили в мерную колбу вместимостью 100 мл, доводили объем раствора в колбе до метки 1%-ным водным раствором хлорида натрия, затем измеряли вязкость полученного раствора с помощью вискозиметра.

Результаты и обсуждение. Содержание галактуроновой кислоты в пектине хорошего качества составляет 65% [8]. Содержание галактуроновой кислоты цитрусового пектина составило (66,88 ± 1,76)%, что подтверждает его высокое качество.

Степень этерификации представляет собой отношение числа этерифицированных карбоксильных групп к общему содержанию карбоксильных групп в пектине (этерифицированных и неэтерифицированных). Чем меньше степень этерификации пектина, тем выше его детоксици-рующая активность. Количество свободных кислотных групп для выделенного пектина составляет (74,67 ± 5,33)%, а количество этерифицированных карбоксильных (22,81 ± 2,14)%.

Молярная масса является одним из основных показателей, характеризующих солюбили-зирующие свойства пектина. Данный показатель зависит от условий выделения пектина из растительного сырья (температуры, гидролизующего агента, времени гидролиза). Известно, что жели-рующие свойства пектинов увеличиваются с ростом молекулярной массы молекул [9]. Поскольку в процессе получения образуются смеси пектинов с различными длинами цепей, а следовательно, и с различной молярной массой, говорят о некоторой средней молярной массе. Для выделенного из цитрусовой цедры пектина данная величина составляет 22 712,07 ± 8,11 Да. Полученный

нами цитрусовый пектин состоит в среднем из 130-150 мономерных сахаров.

ПСОЕ характеризует максимальную (в течение 10-12 часов) ионообменную емкость пектинов. Данный показатель дает приблизительную характеристику длительного (около 12 ч) пребывания пектинов в организме человека. Из литературных данных известно [10], что для свекловичного пектина эта величина составляет 4,4 мг-экв/г. ПСОЕ цитрусового пектина по катионам одновалентных металлов составила (1,3 ± 0,2) мг-экв/г. На основе полученного результата можно сделать вывод, что данный пектин обладает невысокой обменной статической емкостью по катионам одновалентных металлов.

ПСОЕ свекловичного пектина по катионам двухвалентных металлов составляет 3,05 мг-экв/г [10]. Для выделенного цитрусового пектина данный показатель составил (24,0 ± 3,1) мг-экв/г. По катионам двухвалентных металлов ПСОЕ цитрусового пектина превосходит ПСОЕ по катионам одновалентных металлов. Следовательно, полученный нами пектин способен связывать двухвалентные ионы металлов в большей степени, чем ионы одновалентных металлов.

Заключение. В данной работе определены следующие физико-химические параметры выделенного цитрусового пектина: содержание галактуроновой кислоты, содержание свободных кислотных групп, этерифицированных карбоксильных групп, средняя молярная масса пектина, полная статическая обменная емкость пектина по катионам одно- и двухвалентных металлов.

Определив данные параметры, полученный нами цитрусовый пектин можно отнести к группе среднемолекулярных, низкоэтерифицированных пектинов. Данный пектин содержит в своем составе большое количество свободных кислотных групп, необходимых для связывания и выведения тяжелых металлов и различных токсинов. Таким образом, можно сделать вывод о возможности использования полученного нами пектина в пищевой промышленности и в медицине в качестве лечебно-профилактического средства, а также рекомендовать обогащение пектином диеты жителей индустриальных городов и работников производств с вредными условиями труда с целью снизить неблагоприятное воздействие среды на организм человека.

Список литературы:

1. Рациональное питание. Рекомендуемые уровни потребления пищевых и биологически активных веществ: методические рекомендации МР 2.3.1. 19150. Введ. 2004. - 02.06. М.: Медицина, 2004. 25 с.

2. Комиссаренко С.Н. Пектины - их свойства и применение / С.Н. Комиссаренко, В.Н. Спиридонов // Растительные ресурсы. 1998. Т. 34, вып. 1. С. 111-119.

3. Пектин и сырьевые ресурсы / Н.С. Карпович [и др.] // Пищевая промышленность. 1981. № 3. С. 36-39.

4. Арасимович В.В. Методы анализа пектиновых веществ, гемицеллюлоз и пектолити-ческих ферментов в плодах / В.В. Арасимович, С.В. Балтага, Н.П. Пономарева. Кишинев: РИО АН МССР, 1970. 84 с.

5. Зяблицева Н.С. Изучение полисахаридов клубней топинамбура и создание на их основе лечебно-профилактических средств: дис. ... канд. фармац. наук. Пятигорск, 1998. 157 с.

6. Кайшева Н.Ш. Анализ пектинов защитного действия / Н.Ш. Кайшева, С.Н. Щербак, В.А. Компанцев // Журнал аналитической химии. 1994. Т. 49, № 11. С. 1158-1162.

7. Шелухина Н.П. Пектины и параметры его получения / Н.П. Шелухина, Р.Ш. Абаева, Г.Б. Аймухамедова Фрунзе, 1987. 108 с.

8. Золотарева А.М. Исследование функциональных свойств облепихового пектина // Химия растительного сырья. 1998. № 1. С. 29-32.

9. Мелвин-Хьюз Е.А. Равновесие и кинетика реакций в растворах. М.: Химия, 1975. 472 с.

10. Гапоненко Т.А. Комплексные соединения галактуроновой кислоты с соединениями железа / Т.А. Гапоненко, З.И. Проценко // Журнал неорганической химии. 1987. Т. 13. С. 173177.