Холодная технология пектина

Основная и наиболее несовершенная стадия переработки пектинсодержащего сырья — гидролиз и экстракция пектиновых веществ. Высокие температура и концентрация минеральных кислот, а также значительная продолжительность гидролиза и экстракции приводят к потере нативных свойств пектиновых биополимеров, в частности к снижению желирующей и комплексообразующей способности [1,2].

Один из путей устранения этих недостатков технологии и отказа от жестких режимов гидролиза и экстракции пектиновых биополимеров — использование в производственном цикле холодных технологий пектинов — кавитационной и мембранной. Гидроакустические и мембранные процессы позволяют не только резко интенсифицировать массообмен в системе пектинсодержащее сырье — растворитель, но и осуществлять гидролиз, экстракцию и концентрирование при температуре окружающей среды и в безреагентном режиме. Экспериментально исследованы физико-химические свойства пектина «холодной» технологии и дана медико-биологическая оценка некоторых пищевых лечебно-профилактических продуктов, имеющих пектин.

Пектинсодержащее сырье — 1) цитрусовые выжимки Батумского комбината по переработке цитрусовых плодов, 2) яблочные выжимки Барского консервного завода и 3) свекловичный жом Красноармейского свекловичного завода. Измельчение сырья, гидролиз и экстракцию пектиновых веществ вели в гидро­акустическом экстракторе — дезинтеграторе ГК-5 объемом 5 дм³ [3], разработанном в Одесском технологическом институте и обеспечивающем числа кавитации 0,4—1,1. Процессы проводили при гидромодулях (пектинсодержащее сырье: растворитель) 1:6, 1:3 и 1:10 соответственно для цитрусового, яблочного и свекловичного сырья. Растворитель во всех случаях — дистиллированная вода, подкисленная уксусной кислотой до рН 4. Пектин из водных экстрактов очищали и концентрировали в две стадии с применением мембранной технологии.

На первой стадии микрофильтрацией на пористых тефлоновых трубчатых мембранах Ф-3 отделяли твердую часть пульпы от жидкой, содержащей пектин, на второй — ультрафильтрацией на половолоконных мембранах ВСА-15 пектинсодержащий водный экстракт разделяли на низко- и высокомолекулярные фракции и концентрировали пектиновые вещества. Использовали унифицированную установку АР-0,2 производства ОКБ тонкого биологического машиностроения (г. Кириши). Температура 25 +/-1 °С, рабочее давление 0,18 МПа и скорость протока пектинсодержащего экстракта и пульпы 0,1 м/с.

Количество перешедшего в водный раствор пектина определяли по полигалактуроновой кислоте карбозольным методом. Перешедшие в раствор пектиновые соединения идентифицировали по ИК-спектрам [4], снятым в области 500—4000 см^-1 на Specord-75R.

Количество свободных (К_с), метоксилированных (К_м), ацетильных (К.,) карбоксильных групп, степень этерификации (П_э) и молекулярный вес пектиновых веществ определяли амперометрическим и вискозиметрическим методами [5]. Желирующую способность пектиновых веществ измеряли реджелиметром в единицах SAG [6]. Комлексообразующую способность пектиновых веществ оценивали по методике [7]. Медико-гигиеническую проверку полученных на основе пектина «холодной» технологии продуктов (соки с мякотью и пектином) вели в клинических условиях совместно с сотрудниками Института микробиологии и вирусологии Академии наук УССР.

Схема выделения пектиновых веществ («холодная» технология) представлена на рис. 1. При переработке пектинсодержащего сырья кавитационно-мембранной технологией образуется концентрат пектиновых веществ (3 — 3,7 %) — жидкий пектин, физико-химические показатели которого приведены в табл. 1, и два побочных полупродукта — жидкий (водный раствор, содержащий моносахара, водорастворимые витамины, минеральные соли, свободные аминокислоты) и твердый (тонкогомогенизированная растительная масса с влажностью 35—40 %). Эти два полупродукта можно успешно применять в биотехнологических производствах как компоненты для получения кормовых дрожжей.

Таблица1

Экспериментально установлено, что пектиновые вещества методом ультрафильтрации можно сконцентрировать и до более высоких значений по сухим веществам, но для этого необходимо увеличить линейную скорость протока экстракта до чисел выше 0,5 м/с и повысить рабочее давление свыше 0,5 МПа, что для половолоконкых мембран ВСА-15 невозможно по их эксплуатационным характеристикам.

Жидкий пектин чистотой 87—92 % может затем поступать либо на распылительную сушку

  с получением сухого пектина, либо использоваться в кондитерской, консервной и молочной промышленности при выработке зефира, мармелада, конфитюров, соков и нектаров, низкокалорийного мороженого и других пищевых продуктов.

Следует отметить, что кавитационно-мембранная технология пектина обеспечивает не только мягкие условия переработки пектинсодержащего сырья, улучшающие технологические показатели пектиновых веществ, но и высокий выход целевого продукта — 92—98 %. Из рис. 2 видно, что, при этом способе также достигают и высокой чистоты пектина.

Мягкие условия обработки, не приводящие к деструкции макромолекул пектиновых веществ, влияют и на их комплексообразующие свойства (табл. 2).

Таблица 2

Пектиновые вещества с функциональными группами —СООН, —ОН, — СОСН, и другими можно (табл. 2) использовать как ионообменники и сорбенты для извлечения из водных растворов ионов тяжелых и радиоактивных металлов, а также органических молекул (синтетические пиретроиды и гербициды). Следует отметить, что макромолекулы пектина «холодной» технологии обладают повышенной комплексообразующей активностью, которая практически не зависит от вида пектинсодержащего сырья, т.е. природа пектинового вещества существенно не влияет на характер взаимодействия.

Следовательно, такой пектиновый концентрат перспективен в качестве активной добавки для овоще-фруктовых соков с мякотью. Продукты «Экобио», «Биоодессика», «Биооранж» уже прошли медико-гигиенические испытания в условиях клиники и биохимзаводов.

Установлено, что включение овоще-фруктовых напитков с мякотью и пектином в рацион больных повышает эффективность общепринятой терапии. На 7—8-й день лечения активизируется выведение тяжелых металлов, радионуклеидов и некоторых пестицидов, соответственно резко повышается уровень антиоксидантной системы организма, улучшается состав микрофлоры желудочно-пищеварительного тракта и носоглотки.

На фруктово-овощные напитки с мякотью и пектином разработана и утверждена нормативно-техническая документация (ТУ-10.17 УССР 54—89), со второй половины 1989 г. Барский консервный завод приступил к выпуску этих продуктов лечебно-профилактического назначения.

ЛИТЕРАТУРА

1. Филиппов М. П., Школенко Г. А. Пектиновые вещества из плодов // Пищевая промышленность, 1988, № 8.

2. Кдцева Г. Н., Кухта Е. П., Панова Э. П. и др.Исследование взаимодействия пектиновых веществ с солями // Химия природных соединений, 1988, № 2.

3. А. с. 1274756 (СССР). Б. И. № 45, 1986.

4. Филиппов М. П. Инфракрасные спектры пектиновых веществ.— Кишинев: Штиинца, 1978,

5. АймухамеДова Г. Б., Шелухина Н. П. Пектиновые вещества и методы их определения. — Фрунзе: Илим, 1979.

Пектин, производство и применение / Под ред, Н. С. Карповича — Киев: Урожай, 1989.

7. Ван М., Надыпал И. Исследование комплексообразования новейшими методами.— М., Мир, 1989.

8. Голубев В. Н., Кобелева С. М., Каландадзе В. В. и др. ЭВМ-конструирование комбинированных пищевых продуктов // Изв. вузов. Пищевая технология, 1988, № 5.

9. BUCHER UNIPEKTIN AG

10. http://www.pall.com

Мармелад на хлопковом пектине

Пектиновые вещества из отходов пищевых производств