CC BY
154
Берзегова А. А., МГТУ, г. Майкоп
ХИМИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ И НОМЕНКЛАТУРА ПЕКТИНОВЫХ ВЕЩЕСТВ
Химическая структура пектинов растительного сырья интенсивно изучается уже более 50 лет Этот вопрос имеет большое точение вследствие того, что пектиновые вещества, являясь связывающими и цементирующими агентами в клетках растительных тканей всех высших растений, в том числе плодов и овощей, играют очень важную роль при га созревании, хранении и промышленной переработке.
Пектиновые вещества, обладающие свойствами лиофильных коллоидов, являются высокомолекулярными соединениями углеводной природы. Из пектиновых веществ в растениях находятся: растворимый пектин, пектиновая кислота и протопектин.
Пектиновые вещества как определенные соединения были открыты в 1824г. Браконо, который дал выделенным им желирующим веществам название пектин, пектиновая кислота, а се солям - пектаты (Braconnot, 1825, 1Я31). Позже было установлено наличие в клеточных стенках нерастворимого пектина - «пекгозы». получившего впоследствии наименование протопектин (Fremy,1840, 1844, 1859; Tschirsh, 1889. 1907). На первых этапах исследования был установлен элементарный состав пектиновых веществ и отмечена их связь с углеводами.
После работ Суарец (Suarez, 19 i 7), обнаружившего в клеточных стенках уроновыс кислоты, Эрлиха (1917), установившего* что D - галактуроновая кислота является основной строительной единицей пектиновых веществ, и работ Фелленберга (1913, 1917, 1918), открывшего метоксильпые фупггът выяснились основные черты строения пектинов. Пектин, в основ-ном, являемся метиловым эфиром полигалактуроновои кислоты.
Галактуроновая кислота является переходной формой между галактозой и слизевой кислотой.
J алаклуроновая кислота может быть получена из чистой полигалактуроиовоЙ кислоты (Keriesz, 1951). До 1932 г. полигалактуроновую кислоту получали из пектина кислотным гидролизом, Появление в 1931 г. препараты псктиназы промышленного производства позволило перейти от кислотного гидролиза к этимитичсскому растеплению, что внесло рационализа-цию в метода получения полигалактуроиовоЙ кислоты (Hhrlich; 1932, 1936).
Галактуроновая кислота распространена в растениях как единица пектиновой молекулы и как звено различных природных веществ: растительных гумми, гуминеллюлоз, сапонина, растительных слизей (Henglein, 1958). В мономерной форме галактуроновая кислота встречается в рас-тигельных тканях и как продукт расщепления пектина во фруктовых соках. Гаррис (Harris, 1943) обнаружил моногатактуроновую кислоту' в яблочных выжимках (0.0013-0,0054%) и гниющих плодах, появляющуюся при энзиматическом расщеплении пектина. Некоторыми авторами (Henglein, 1958) была обнаружена галактуроновая кислота в свеклосахарном соке (9-18 мт на 1 кг сока).
Установление строения молекулы пектина, в основе которой лежит молекула галакту-роновой кислоты, представляло большие трудности вследствие изменения пектина при извлечении его из растений и наличия примесей, сопутствующих основному соединению. Первоначально были предложены формклы, предполагающие циклическое строение молекулы пектина: тетраг&тактуроновая кислота Эрлиха (Ehrlidi, 1917 Д926), шестичленное колыю Нанжи, Пато-па, Линга (Nanjii, Paton, Ling, 1925) и др. Последующие исследования не подтвердили циклического строения пектиновой молекулы;, не нашло также подтверждения положение о том. что в молекулу пектина входят арабиноза, галактоза и уксусная кислота.
Позже было установлено, что пектиновые вещссгеа построены подобно целлюлозе - из остатков галаклуроиовой кислоты, соединенных в длинные цепи глюкозвдными связями ( Meyer и. Mark, 1930; MorelL Bauer> 1934). Эта точка зрения получила особое развитие в исследованиях Хенпгейна с сотрудниками (Henglein, 1943, 1947, 1950, 1958; Henglein u. Schneider, 1936; Schneider и. Bock> 1937; Schneider u. Ziervogef, 1936; Schneidcr a. Fritschii, 1936).’B более поздних работах этих исследователей 6ьело высказано предположение, что остатки галактуроноюй кислоты в полигалак-туроновых кислотах соединены через позиции I и: 4, что ранее было доказано для целлюлозы.
По данным (Henglein, I960), пектиновые молекулы имеют преимущественно нитчатую структуру и принадлежат к линейным коллоидам. В большинстве случаев они образуют частичные эфиры с мегиловым спиртом и различается по величине молекул и степени этерификацни.
юпгс
Предлагаемый принцип строения пектина вполне соответствует современным представлениям о его коллоидных свойствах и объясняет различия в качестве пектинов, выделенных из равных видов растений.
Пектин в чистом виде представляет собой белый порошок, чаще от желтовато-белого до коричневого или серого ивета. Порошки пектина почти без запаха, слизистые при пробе па язык. Пектины трудно раствори мы в холодной воде, легче в горячей с образованием коллоидного раствора - золя.
Растворимость пектина зависит от степени полимеризации пектина и степени этерифика-ции его. Растворимость в воде увеличивается при повышении степени этерификации метиловым спиртом и уменьшении величины молекулы. Пектиновые кислоты, полностью лишенные метхж-сильных групп, даже при небольшом молекулярном весе нерастворимы п воде (Бузина Г.В., 3960).
Одной из самых характерных особенностей пектинового золя, как лиофилыюго коллоида, является непропорционатько большое возрастание вязк<гсти при увеличении его кешцептрации. Кертец (Kertesz, 1951) итмечаег, что высокая вязкость некоторых фруктовых соков и экстрактов привлекла внимание химиков бопее 120 лет назад и привела к открытию пектиновых веществ.
Пектин способен образовывать гель только в присутствие сахара и кислоты в определенных соотношениях или под действием поливалентных металлических ионов (Сооновский, 1959>Гликман, 1961).
Пектиновые вещества, выделенные из разных растений, различаются по физикохимическим свойствам (Ehrlicb, 1936: Сосновский, 1959, Kenesz. 1951). Специфические особенности пектинов различного происхождения определяются тремя основными факторами; величиной молекулы, степенью мстоксилирования остатков галактуроновой кислоты, количеством балластных веществ, сопутствующих данном}- пектину. Установлено, что яблочный, цитрусовый, клюквенный, смородиновый пектины обладают хорошими желиругащими свойствами. тогда как пектины сахарной свеклы, груш, цикоря почти не желируют (Hinton, 1940).
Для выяснения желирующей способности пектинов большое значение имели работы Мелитца (Mehlitz, 1927, 1938, 1939), изучавшего свойства фракций пектина с различной величиной частиц. Разделение фракций достигалось ультрафштьтрацией через мембраны из нитроклетчатки. Было установлено, что большая часть яблочного пектина имеет частицы величиной больше 0,2 мк, причем 1/3 из них размером больше 0,6 мк и 2/3 от 0,2 до 0.6 мк.
Пектиновые вещества широко распространены в растительном мире, особенно в плодах и овощах, но изучение их проводилось на ограниченном числе объектов, главным образом использующихся как сырье в консервной и кондитерской промышленности для получения ЖБЛИ-рующих продуктов.
К настоящему времени выяснено, что каждому виду плодов свойственно определенное содержание спи рто не растворимо г о остатка., пектиновых веществ и соотношение их фракций (растворимого пектина и протопектина).
Внутри каждой плодовой культуры растений, в зависимости от сортового разнообразия и изменяющихся внешних условий, показатели эти колеблются в определенных пределах, характерных для данных группы.
Из семечковых плодов - яблони, груши и айвы - наибольшим содержанием общего пектина отличаются айва и яблоки и незначительным - груша. У айвы большая часть пектина
предс явлена протопектином, у яблока он составляет 30-40% обнюго пектина, у груши почти весь пектин в растворимой форме.
Отдельные вид косточковых плодов заметно различаются по содержанию и составу пектиновых веществ. Для черешни и вишни характерно постоянное преобладание протопектина, при колеблющемся, по сортам содержании общего пектина. Кроме того, пектиновые вещества составляют значительную часть спиртонерастворимых веществ.
Литература:
1. Голубев В.Н., Шелухина П.П. Пектин: химия, технология, применение. - М.: Изд-во Академии технологических наук РФ, 1995.
2. Сабуров Н.ВГ'рживо В.М. Исследование дикорастущих плодов. Тр. Центр, ин-та пищевой и вкусовой лром-ти. 1930 г.
3. Трусевич Г.В. Дикорастущие плодовые Л зо во-Черн о морского края и их использование. Ростов-на-До ну, 1938 г.
4. Ермаков А.И., Арасимович В.В., Смирнов-Иконникова МИ., Ярош Н.П., Луковнико-ва Г.А. Методы биохимического исследования растений. Л., 1972 г.
5. Жуковский П.М. Культурные растения и их сородичи. Л., 1971 г.
6. Туркин В.А. Использование дикорастущих плодово-ягодных и орехоплодных растений. - М.,: Сельхозгш, 1960.
