Место пектина в функциональном питании

УДК 664.292 Н.Н. Типсина

МЕСТО ПЕКТИНА В ФУНКЦИОНАЛЬНОМ ПИТАНИИ

Для повышения эффективности современного производства необходимо широко вовлекать в хозяйственный оборот вторичные сырьевые ресурсы. При этом используется местное растительное сырьё, что снижает себестоимость и повышает качество готовой продукции. Таким пектиносодержащим сырьём являются мелкоплодные яблоки Сибири, которые обладают профилактическим действием.

Ключевые слова: пектин, пектинопродукты, пектиновый экстракт, этерификация, гидратация, биологически активные компоненты.

N.N. Tipsina

To increase the contemporary production efficiency it is necessary to draw secondary raw resources into the economic cycle of operations widely. In this case local vegetable raw material is used. It reduces prime cost and increases finished production quality. The small-fruit apples of Siberia which possess preventive action are such pectin containing raw material.

Key words: pectin, pectin containing products, pectin extract, etherification, hydration, biologically active constituents.

Пектины - растворимые пищевые волокна, биополимеры, входящие в состав клеточных стенок, срединных пластинок и цитоплазмы растительных клеток. Они присутствуют практически во всех фруктах и овощах. Являясь структурным элементом тканей, пектины обеспечивают в растениях целостность и стабилизацию тканей клеток [8].

Молекулы растительных пектинов имеют сложное строение. Преобладающим структурным элементом пектиновых веществ являются молекулы О-галактуроновой кислоты, гликозидно-связанные а-1,4-связями между собой в полигалакуроновую кислоту, часть карбоксильных групп этерифицирована метанолом, а часть вторичных спиртовых групп может быть ацетилирована [8].

За счет наличия нейтральных моносахаридов, таких, как ксилоза, галактоза или арабиноза, присоединяющихся к макромолекулам пектина в виде боковых цепочек, а также включения рамнозы в главную цепь, пектин относится к гетерополисахаридам [8].

Вследствие того, что галактуроновая кислота в пектине присутствует в виде С-конформации, а гидроксильные группы у 1-го и 4-го атомов углерода занимают осевое положение, звенья галактуроновой кислоты в цепи галактуронана расположены под определенным углом относительно друг друга. Такая пространственная структура обусловливает высокую способность пектина к гидратации и его гидроколлоидные свойства.

Вторичные гидроксильные группы при 2, 3 и 6-м атомах углерода являются легкодоступными, так как они находятся в экваториальном положении. Многие свойства пектина определяются природой функциональных групп при 6-м атоме углерода, этерифицированной, неионизированной или ионизированной свободной карбоксильной группой.

Количество замещенных карбоксильных групп в молекуле пектина определяет степень этерификации (Е), в зависимости от которой различают низко - (Е < 50) и высокоэтерифицированные (Е > 50) пектины [8].

Структурная формула пектина со степенью этерификации 60% представлена на рисунке.

Химическая структура пектина

Высушенные пектиновые препараты представляют собой порошки светлого цвета. В большинстве случаев они хорошо растворимы в горячей воде. Физико-химические и потребительские свойства пектинов, а

именно, способность к гелеобразованию в водной среде и комплексообразованию с ионами поливалентных металлов, определяются их принадлежностью к классу кислых полисахаридов и химической структурой макромолекулы. Низкоэтерифицированный пектин является эффективным детоксикантом и радиопротектором. Это его свойство используется в производстве продуктов питания профилактического назначения [3]

Исследованиями Б.Д. Левченко, Л.М. Тимоновой, Л.А. Сушнаревой показано, что действие пектина начинает проявляться с момента попадания его в толстую кишку и заканчивается в прямой кишке. Наиболее благоприятные условия для комплексообразования пектина с металлами создаются в кишечнике при рН среды 7,1...7,6. Это объясняется тем, что при увеличении рН происходит деэтерификация пектина, что обеспечивает более интенсивное взаимодействие кислотных радикалов пектиновой молекулы с ионами металлов. Известно [3], что сорбция зависит от природы среды, полярности и пористости сорбента. Ряды ионов, составленные в порядке уменьшения их сорбционной способности, так называемые лиотропные ряды Гофмейстера, выглядят следующим образом. Для одновалентных катионов способность сорбироваться падает в ряду: Ы, Na, К, Rb, Cs, а для двухвалентных катионов - Мд, Са, Sr, Ва.

Способность пектинов (пищевая добавка Е440) проявлять гелеобразующие, структурообразующие, стабилизирующие, эмульгирующие свойства используется в кондитерской, хлебопекарной, молочной, масложировой, консервной и косметической отраслях промышленности [8].

В кондитерской промышленности высокоэтерифицированный пектин нашел широкое применение в производстве мармеладов, желе, разнообразных начинок [7].

Пектин, обладая хорошей водопоглотительной способностью, удерживает свободную воду в продуктах, поэтому при добавлении низкоэтерифицированного пектина в хлебобулочные и кондитерские изделия увеличивается срок сохранения их свежести.

Использование низкоэтерифицированного пектина в молочных продуктах основано на его способности образовывать прочные гели в присутствии ионов Са [3].

Известно использование влагосвязывающей способности пектинов при производстве пищевых эмульсий типа майонезов [4]. Такие продукты характеризуются улучшенной структурой. Возможность использования пектина как эмульгатора в системе масло-вода обусловлено наличием ацетильных групп в молекулах пектина, усиливающих гидрофобные свойства молекулы, придавая ей поверхностно-активный характер.

Кроме того, благодаря своему строению пектин оказывает стабилизирующее действие на структуру жидких продуктов, препятствует кристаллообразованию, выпадению в осадок фруктовой мякоти.

В консервной промышленности пектин используют в производстве желейных изделий: желе, конфитюров, джемов, повидла, а также для выработки других изделий на пектине лечебно-профилактического назначения (пюре, кисели, соки, напитки, овощные и мясные консервы и др.).

На кафедре на протяжении ряда лет проводятся работы по использованию пектина в хлебопечении в качестве анионактивного ПАВ.

В технологии хлебопечения важными являются такие свойства пектиновых веществ, как набухае-мость, вязкость, способность образовывать гели, регулировать кристаллообразование, повышать водопоглотительную способность, эмульгирующие свойства. Внесение в тесто пектинов влияет на биологические, коллоидные и микробиологические процессы приготовления теста, повышается его начальная кислотность, снижается рН. Процесс брожения в тесте идет более активно. При внесении пектинов в тесто наблюдается укрепление клейковины, эта способность предопределяет их использование при переработке слабой муки или с пониженным содержанием клейковины. Установлено также положительное влияние пектинов на сохранение свежести готовых изделий. При внесении пектина и пектинового экстракта свежесть хлеба удлиняется на 12-24 ч, что имеет немаловажное значение в решении проблемы обеспечения сохранности хлебобулочных изделий [1, 4, 6].

Большой популярностью у населения пользуются также безалкогольные напитки. Устойчивой тенденцией в их производстве является увеличение выпуска напитков специального назначения. К ним относятся напитки, в которых использованы биологически активные компоненты, оказывающие лечебнопрофилактическое действие на организм человека. Создание безалкогольных напитков лечебнопрофилактического назначения в настоящее время является весьма актуальным в связи с ухудшением экологической обстановки, увеличением количества людей, страдающих хроническими заболеваниями, и высоким процентом населения, занятого на производстве с вредными условиями труда [2].

В ассортименте безалкогольных напитков лечебно-профилактического действия все большее значение уделяют напиткам, обогащенным пектиновыми веществами, так как именно в гидратированной форме пектин оказывает на организм человека более эффективное физиологическое воздействие [2].

Применению пектина как лечебно-профилактическому средству противотоксического действия на катионы тяжелых и радиоактивных металлов посвящено значительное количество научных исследований.

Установлено, в том числе и на кафедре технологии хлебопекарного, кондитерского и макаронного производств КрасГАУ [7], что пектин является эффективным комплексообразователем для профилактики

отравлений свинцом, ртутью, кадмием, молибденом, марганцем. Показано, что пектины оказывают благоприятное действие не только в условиях острого и подострого воздействия металлов, но и при длительном поступлении их в организм.

В настоящее время, согласно рекомендациям МЗ РФ, лицам, занятым на работах, связанных с воздействием тяжелых металлов, рекомендуется выдавать 2 г пектина в виде обогащенных им консервированных растительных пищевых продуктов, фруктовых соков, напитков и других изделий [5, 7].

Учитывая вышеизложенное сотрудники кафедры на протяжении ряда лет занимаются изучением пектиносодержащего сырья и полуфабрикатов из него (в частности, мелкоплодные яблоки Красноярского края).

В таблице приведено содержание пектиновых веществ в плодах мелкоплодных яблонь, выращиваемых в Красноярском крае [6].

Отмечено, что мелкоплодные яблоки Красноярского края содержат большее количество пектиновых веществ по сравнению с крупноплодными яблоками и мелкоплодными сортами Алтайского края. Повышенное накопление пектиновых веществ обусловлено климатическими особенностями.

Содержание пектиновых веществ в плодах мелкоплодных яблонь

Сорт Содержание пектиновых веществ, % на сырую массу Отношение ПП/(ВП+ПП), %

ВП ПП Общее содержание

Воспитанница 0,31+0,14 0,7±0,20 1,01+0,34 69,3

Аленушка 0,49+0,08 0,72±0,35 1,21+0,43 59,5

Фонарик 1,01+0,21 1,10+0,04 2,11±0,25 52,1

Красноярский снегирек 0,64±0,06 0,29±0,15 0,93+0,21 31,2

Живинка 0,62+0,11 0,65+0,39 1,27+0,50 51,18

Добрыня 1,05+0,09 1,26±0,84 2,31+0,93 54,5

Смена 0,85+0,32 0,87+0,16 1,71+0,48 50,58

Замена 0,69+0,25 0,83±0,05 1,52+0,30 54,6

Байкал 0,42+0,01 0,69+0,24 1,11±0,25 62,16

Зорька 0,69±0,15 0,74+0,41 1,43±0,56 51,17

Юность 0,32+0,75 0,71+0,14 1,03±0,89 68,9

Ранетка пурпуровая 1,06+0,09 1.37±0,50 2,49±0,59 55,02

Яркое 0,71+0,01 0,65+0,15 1,36±0,16 47,79

Ранетка Ермолаева 1,12+0,15 1,09+0,19 2,15+0,34 50.69

Горноалтайская 0,92+0,34 1,04+0,27 1,96±0,61 53,06

Забайкальская 0,82±0,17 0,91±0,06 1,73+0,23 52,6

Кызыкуль 0,98+0,28 1,09+0,13 2,05+0,41 53,17

Тунгус 0,62+0,05 0,81+0,11 1,43+0,16 56,64

Вега 0,54+0,02 0,78+0,28 1,32±0,30 59,09

Данные говорят о том, что мелкоплодные яблоки Сибири - огромный профилактический резерв для питания населения.

Выводы

Мелкоплодные яблоки представляют ценное сырье по содержанию пектиновых веществ, что позволяет их использовать в лечебно-профилактическом и функциональном питании, так как функциональные пищевые продукты предназначены в первую очередь для питания детей, людей пожилого возраста, спортсменов; лиц, подвергающихся значительным физическим и эмоциональным нагрузкам, жителей районов, не благополучных в экологическом отношении.

Литература

1. Андреев, В.В. Способы получения и применения различных типов яблочного пектина / В.В. Андреев, И.В. Науменко, Л.П. Паршакова // Обзор. информ. Сер. 4. ЦНИИТЭИПищепром, 1981. - Вып.16. - 31 с.

2. Беличенко, А.М. Роль безалкогольного напитка в здоровом питании человека XXI века / А.М. Беличенко, Г.Л. Филонова // Пиво и напитки. - 1998. - № 3. - С. 39-41.

3. Бекетаева, М.И. Перспективы производства и использования пектина / М.И. Бекетаева. - Алма-Ата: КазНИИНТИ, 1990. - С. 43

4. Колмакова, Н. Пектин и его применение в различных пищевых производствах / Н. Колмакова // Пищевая пром-сть. - 2003. - № 6. - С. 60-62.

5. Методические указания по использованию в лечебно-профилактических целях пектинов и пектиносодержащих продуктов. № 5049-89. - Киев: Урожай, 1990. - 15 с.

6. Типсина, Н.Н. Мелкоплодные яблоки Сибири в кондитерских изделиях пищевой промышленности и массовом питании / Н.Н. Типсина. - Красноярск: КрасГАУ, 1998. - 103 с.

7. Типсина, Н.Н. Использование пектиносодержащих продуктов при отравлении солями тяжелых металлов / Н.Н. Типсина, Е.М. Типсина // Вестн. КрасГАУ. - Красноярск, 2006. - №14. - С. 181-184.

8. Бетева, Е.А. Пектин, его модификации и применение в пищевой промышленности / Е.А. Бетева, А.А. Кочеткова, М.В. Гернет. - М.: АгроНИИТэИПП, 1992. - № 4. - 36 с.

'-------♦-----------

УДК 66.047.755(088.8) А.Н. Остриков, И.В. Кузнецова, Ю.В. Складчикова

ИССЛЕДОВАНИЕ ФОРМ СВЯЗИ ВЛАГИ В БЕЛЫХ КОРЕНЬЯХ ПАСТЕРНАКА, ПЕТРУШКИ И СЕЛЬДЕРЕЯ МЕТОДОМ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО-ТЕРМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА

Дифференциально-термическим анализом осуществлена оценка состояния воды в пастернаке, петрушке и сельдерее, изучено наличие в них воды различной степени связанности: свободной, физико-механической и физико-химической, определены интервалы состояния воды при различной связи влаги с материалом.

Ключевые слова: сельдерей, петрушка, пастернак, влага, дифференциально-термический анализ.

A.N. Ostrikov, I.V. Kuznetsova, Yu.V. Skladchikova THE RESEARCH OF THE DAMPNESS CONNECTION FORMS IN THE WHITE PARSLEY, PARSNIP AND CELERY ROOTS BY MEANS OF THE DIFFERENTIAL- THERMAL ANALYSIS TECHNIQUE

The estimation of water condition in parsley, parsnip, celery is realized by the differential-thermal analysis. The availability of water in parsley, parsnip, celery of different link degree such as free, physic-mechanical, physic- chemical is studied. The intervals of water condition are defined at different dampness and material links are determined.

Key words: parsley, parsnip, celery, dampness, differential-thermal analysis.

Сушеные белые коренья пастернака, петрушки и сельдерея являются важной пищевой добавкой при производстве вкусовых приправ. От правильности выбора режима сушки зависят пищевая ценность и качественные показатели готовой продукции, являющиеся результатом структурно-механических, биологических и физико-химических преобразований веществ. Для эффективной реализации процесса сушки белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея необходимо изучить характер связи влаги с определением участков, на которых осуществляется преобразование веществ при повышении температуры.

В качестве объекта исследования использовали пластины белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея толщиной 3-4 мм.

Исследование закономерностей теплового воздействия на растительные продукты осуществляют методом неизотермического анализа на дериватографе системы «Паулик - Паулик - Эрдей» в атмосфере воздуха с постоянной скоростью нагрева 3 °С/мин до 300 °С.

Дифференциально-термический анализ позволяет установить направление и величину изменения энтальпии, связанной с изменением влагосодержания белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея в результате их нагрева. Исследования осуществляли в кварцевых тиглях с общей массой навески для образца - 500 мг. В качестве эталона использовали AhOз, прокаленный до 2800 °С. Применяемые для количественной обработки методом неизотермической кинетики термоаналитические кривые одновременно регистрируют изменения температуры, массы образца, скорости изменения температуры или энтальпии и изменения массы (кривые ТА, ТG, DTA и DTG). Регулировочное устройство давало возможность равномерного нагревания печи, а достижение линейности программы нагрева печи обеспечивало воспроизводимость кривых ТА, ТG, DTA и DTG.