CC BY
126
Д. В. Хрундин, Н. К. Романова, О. А. Решетник
ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ФУМАРОВОЙ КИСЛОТЫ
В ТЕХНОЛОГИИ ЖЕЛЕЙНЫХ ИЗДЕЛИЙ
Ключевые слова: пектин, фумаровая кислота, гелеобразование, сорбционная способность,
желейные изделия.
Изучено влияние фумаровой кислоты на сорбционную способность вы-сокоэтерифицированных яблочного и цитрусового пектинов по отношению к ионам меди. Результаты проведенных исследований позволяют констатировать, что в присутствии фумаровой кислоты количество связанных ионом меди было выше, чем при использовании винной и лимонной кислот.
Keywords: pectin, fumaric acid, jelling, sorbtion, jelling products.
We have been studied influence of fumaric acid on sorbtion ability of citrus and apple pectins in relation to copper ions. It is shown the mechanical mixes on a basis of pectin and funaric acid have best sorption by ability in comparison with mixes on a basis pectin and tartric and citric acids.
Пектин играет важную роль в питании человека. Являясь природным полисахаридом, он улучшает работу желудочно-кишечного тракта, нормализует уровень холестерина в крови, способствует выведению тяжелых и радиоактивных элементов из организма и т.д. Одной из задач современной пищевой индустрии является сохранение полезных свойств пектинов как при их получении, так и при изготовлении продуктов на их основе [1].
В кондитерском производстве пектин играет роль желирующего агента, причем гелеобразующая способность зависит не только от типа пектина (природы происхождения, молекулярной массы, степени этерификации, наличия других функциональных групп), но и от технологических условий (температура желирования, содержания сахара, кислоты, ионов металлов и т.д.). Наиболее часто применяются коммерческие высокоэтерифициро-ванные (ВЭ) цитрусовый и яблочный пектины. Качество получаемых на их основе студней зависит в основном от соотношения пектин-сахар-кислота. Сахар играет роль водоотнимающего вещества и влияет на прочностные характеристики пектиновых гелей [3,4].
Кислота выполняет несколько функций: необходимого электролита для образования пространственной сетки геля, регулирует прочность студня, формирует вкусовые свойства продукта. Кроме того, кислота создает необходимое для гелеобразования значение рН-среды. Однако концентрация ионов водорода оказывает влияние не только на образование студня, но и на способность к реакции с ионами тяжелых металлов. Из данных литературы известно, что ВЭ пектины образуют устойчивые студни при рН =3,0. Металл-сорбционные свойства ВЭ пектинов проявляются в большей степени при рН от 4,0 до 6,0.
Пищевые кислоты обладают различной способностью к диссоциации в водном растворе, поэтому в зависимости от типа кислоты ее дозировка может варьироваться.
Традиционными кислотами, применяемыми для гелеобразования ВЭ пектинов являются лимонная и винная. Однако в виду их широкого применения в пищевой промышленности и большого поступления в организм человека, возникает риск возникновения на-
рушений обменных процессов и появление различных заболеваний. Замедление развития молодого организма из-за связывания кальция лимонной кислотой и образования комплексных соединений - цитратов. Избыточное поступление винной кислоты приводит к накоплению тартратов - солей винной кислоты, выведение которых связано с перегрузкой почек. Поэтому важным является поиск адекватной замены данных кислот.
Перспективной кислотой может стать фумаровая кислота. Фумаровая кислота в качестве пищевой добавки обозначается E297. Она обнаружена в растении аптечная дымянка (Fumaria officinalis), лишайниках и Исландском мхе. Фумарат является интермедиатом в цикле Кребса. Фумарат образуется при окислении сукцината ферментом сукцинат дегидрогеназой. Фумарат далее превращается в малат ферментом фумаразой. Кожа человека образует фумарат при действии солнечного света. Фумарат также является побочным продуктом цикла мочевины [5].
Впервые фумаровая кислота была получена из янтарной кислоты. Традиционный метод синтеза включает в себя стадии окисления фурфурола хлоратом натрия в присутствии ванадиевого катализатора. В настоящее время промышленный синтез фумаровой кислоты осуществляется путем каталитической изомеризации малеиновой кислоты в водных растворах.
Фумаровая кислота широко используется в кормлении птицы. Препятствуя спонтанной активации побочных процессов: свободно радикального обмена липидов, липолиза и протеолиза фумаровая кислота стимулирует механизм иммунной защиты у вакцинируемой и подвергшейся санации птицы. По этой же причине наблюдается стимуляция скорости образования яйца в процессе активного транспорта питательных веществ к месту синтеза (в воронку яйцевода).
Фумаровая кислота снижает рН содержимого желудка, что способствует улучшению расщепления протеина. Препарат влияет на состав микрофлоры пищеварительного тракта (в желудочно-кишечном тракте фумаровая кислота создает слабо-кислую среду, которая угнетает рост грибов, граммотрицательных бактерий (эшерихий, сальмонелл и др.) и одновременно усиливает рост полезных симбионтных микроорганизмов (лактобактерий, бифидобактерий, ацидобактерий, пропионовокислых бактерий). В связи с этим подобного рода кормовые добавки, состоящие из смеси органических аминокислот, относят к группе пребиотиков, которые имеют ряд преимуществ перед антибиотиками и пробиотиками.
Фумаровая кислота является универсальным антистрессовым препаратом (при вакцинации, пересадке, кормовых, технологических, транспортных стрессах и т.д.). Скармливание фумаровой кислоты перед вакцинацией способствует нормализации обмена липидов, препятствует резкой активации процессов свободно-радикального обмена липидов и стабилизирует показатели антиоксидантной защиты.
Фумаровая кислота выполняет в организме защитную функцию при недостатке кислорода и одновременном избытке углекислого газа. Она не обладает эмбрионно-токсичным действием.
Несмотря на широкий спектр действия в пищевой промышленности область применения фумаровой кислоты остается очень ограниченной. Она применяется в основном как подкислитель. Обычно используется при приготовлении напитков, леденцовой карамели и выпечки. Обладает более выраженным кислым вкусом, чем лимонная кислота (для достижения одинакового вкусового эффекта требуется 0,91 г фумарата вместо 1,36 г цитрата) [6].
Таким образом, правильный выбор кислоты определяет не только реологические, но и, что существенно важнее, профилактические свойства желейных изделий на основе пектина.
Экспериментальная часть
Целью данного исследования явилось изучение влияния пищевых кислот (винной, лимонной, фумаровой) на сорбционную способность ВЭ пектинов по отношению к ионам тяжелых металлов в технологии желейных изделий.
Объектами исследований служили: пектины - цитрусовый (Германия) и яблочный (Польша), винная кислота, лимонная кислота, фумаровая кислота, сульфат меди.
Для сравнения сорбционной способности растворов смеси пектина и кислоты 0,08 %, 0,16 %, 0,2 % концентрации по отношению к меди (концентрация 0,4 %), определяли методом спектроскопии, сущность которого заключается в определении избытка внесенных ионов меди, не связавшихся с пектином. При этом использовали смеси пектина и кислот следующих соотношений: 1:1; 3:1; 6:1.
Наибольшее количество связанных ионов меди отмечается при концентрации 0,16%, что, вероятно, связано с наиболее оптимальным соотношением компонентов смеси.
Снижение сорбционной способности пектина в присутствии винной кислоты вызвано, по-видимому, уменьшением диссоциации карбоксильных групп молекул пектина, что способствовало снижению отрицательного заряда молекул полимера и ослабляло действие сил электростатического притяжения между ионами металлов и анионами пектина.
Кроме того, диссоциированные остатки винной кислоты способствуют сближению молекул пектина. Возникшие пространственные изменения в расположении карбоксильных групп пектина затрудняют подход ионов меди к карбоксильным группам пектина, что приводит к снижению связывания ионов металлов.
Наибольшее количество связанных ионов меди отмечается при концентрации 0,16%, что, вероятно, связано с наиболее оптимальным соотношением компонентов смеси. При концентрации пектина и кислоты 0,08 % (при соотношении пектин: кислота 6:1) количество связанных ионов меди в составило 7,7 %, при концентрации пектина и кислоты
0,16 % - 25,4 %, при концентрации пектина и кислоты 0,20 % - 20 %.
В случае использования лимонной кислоты изменение сорбционной способности пектинов носит аналогичный характер.
В случае использования фумаровой кислоты сорбционная способность пектина сохранялась в большей степени. Количество связанных ионов металлов была выше по сравнению с системами, содержащими винную и лимонную кислоты.
В наибольшей степени связывающая способность цитрусового пектина снижалась при относительно высоком содержании кислоты в растворе (1:1). Однако в присутствии фумаровой кислот, сорбционная способность цитрусового пектина оставалась на высоком уровне, по сравнению с растворами, содержащими винную и лимонную кислоты тех же концентраций.
В случае использования яблочного пектина характер изменения его сорбционной способности под действием пищевых кислот носил аналогичный характер.
Таким образом, проведенные нами исследования позволили установить, что сорбционная способность пектиновых веществ сильно зависит от типа пищевой кислоты. Наибольшее количество ионов тяжелых металлов связывалось в присутствии фумаровой кислоты.
Полученные результаты представляют большое практическое значение, т. к. позволяют сохранить сорбционную способность пектиновых веществ, что позволит получать
желейные изделия с выраженным профилактическим действием.
Литература
1. Гимаев, И.Н. Влияние параметров процесса гидролиза-экстракции на выход и качество пектина из плодово-ягодного сырья / И.Н.Гимаев, Н.К.Романова, О. А. Решетник // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2004. - № 1. - С. 214-218.;
2. Хрундин, Д.В. Пектин: освоенные и потенциальные возможности применения в пищевой промышленности / Д.В. Хрундин, Н.К.Романова, О.А. Решетник // Известия Санкт-Петербургского госуд. ун-та низкотемпературных и пищевых технологий. - 2008. - № 3. - С. 35-39.;
3. Хрундин, Д. В. Влияние технологических факторов на основные свойства цитрусового пектина / Д.В. Хрундин, Н.К.Романова, О.А. Решетник // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2010. - № 3. - С. 32-33.;
4. Донченко, Л.В. Технология пектина и пектинопродуктов / Л.В. Донченко. - М.: ДеЛи, 2000. -255 с.
5. Сарафанова, Л.А. Применение пищевых добавок: технические рекомендации / Л.А.Сарафанова. - 6-е изд., испр. и доп.. - СПб.: ГИОРД, 2005. - 193 с.
6. Могильный, М.П. Пищевые и биологически активные вещества в питании / М.П.Могильный. -М.: ДеЛи принт, 2007. - 240 с.
© Д. В. Хрундин - канд. техн. наук, доц. каф. технологии пищевых производств КГТУ, Н. К. Романова - канд. техн. наук, доцент той же кафедры, [email protected]; О. А. Решетник - д-р техн. наук, профессор, зав. каф. технологии пищевых производств КГТУ, [email protected].
