CC BY
39
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _____________________________________2008, том 51, №1__________________________________
ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
УДК 541.127:661.183.123.2
Р.М.Горшкова, С.Халикова, З.К.Мухиддинов, академик АН Республики Таджикистан Д.Х.Халиков ВЛИЯНИЕ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ КОРЗИНОК ПОДСОЛНЕЧНИКА НА ВЫХОД ФРАКЦИЙ ПРОТОПЕКТИНА
В настоящее время актуальной проблемой является разработка условий проведения гидролиза протопектина (ПП) корзинки подсолнечника (КП) под действием кислотных катализаторов, приводящих к получению ряда сетчатых и линейных полисахаридов, отличающихся молекулярной структурой полимерных цепей и моносахаридным составом [1,2]. Одним из главных параметров, приводящих к получению пектиновых веществ с заданной молекулярной структурой, является рН раствора - гидролизата [3].
Проведенные ранее нами работы показали, что также важную роль в стабилизации различных структур продуктов гидролиза ПП играют ионы кальция [4]. Известно, что ионы кальция исполняют роль своеобразных «сшивок» в макромолекулах протопектина [5]. Их удаление могло бы облегчить диффузию кислоты и ускорить процесс разрушения молекулы по этим участкам цепи. В связи с этим возникает задача более подробного изучения возможностей регулирования процесса гидролиза путем селективного удаления ионов кальция.
Целью настоящей работы является изучение влияния предварительной обработки исходного сырья на выход фракций продуктов распада ПП подсолнечника. В связи с этим очищенная от водорастворимых и смолистых веществ корзинка подсолнечника была предварительно обработана при помощи соляной кислоты (рН=1.2), при комнатной температуре, гидромодуле 1:20 и различной продолжительности процесса. Результаты представлены в табл. 1.
Таблица 1
Зависимость содержания ионов кальция в маточном растворе от продолжительности процесса
Время, ч. РНкон. Са2,мэкв/л Са2+, %
0.25 1.45 3.26 29.64
0.5 1.65 5.26 47.82
1.0 1.80 5.51 50.00
1.5 1.80 6.76 61.27
2.0 1.85 8.02 72.73
2.5 1.85 8.77 79.45
3.0 1.85 9.02 81.82
18.5 1.90 9.26 84.18
24.0 1.90 9.52 86.36
48.0 1.90 10.02 90.91
72.0 1.90 10.02 90.91
Как видно из таблицы, содержание ионов кальция в остаточном растворе возрастает с ростом продолжительности процесса и достигает максимума через 48 ч после начала обработки. Для дальнейших экспериментов нами была выбрана именно эта точка. Установлено, что при этом происходит практически полное удаление ионов кальция из клеточных стенок корзинок подсолнечника (остаток составляет 0.5%). При этом выделяется 5.5% водорастворимых пектиновых веществ и 11% олигосахаридов от массы исходного сырья.
Далее обработанные таким образом корзинки подсолнечника были подвергнуты кислотному гидролизу при исходном значении рН=1.2, температуре 85оС, гидромодуле 1:20 и при различной продолжительности процесса. Растворы гидролизатов были отделены от остатков клеточной стенки (КС) и разделены на три фракции: последовательным центрифугированием - «микрогель» (МГ), осаждением трехкратным объемом этилового спирта - «пектиновые вещества» (ПВ), высушиванием остаточного раствора - «олигосахариды» (ОС). Полученные результаты приведены в табл. 2.
Таблица 2
Выход продуктов распада протопектина корзинки подсолнечника
Время гидролиза, мин рНкон. Выход фракций, масс. %
МГ ПВ ОС КС
15 1.25 1.0 11.0 18.5 69.5
30 1.25 1.2 13.0 19.5 66.3
60 1.30 1.6 17.7 20.0 60.7
90 1.30 1.3 18.4 21.2 58.5
120 1.30 1.1 19.2 22.6 57.1
150 1.30 1.5 19.8 23.7 55.0
Как видно из табл. 2, с увеличением времени гидролиза выход фракций закономерно увеличивается. Выход МГ достигает максимума через час (рис.1) после начала гидролиза и составляет 1.6%, ПВ - увеличивается до 20%, ОС - до 24%. Процесс распада ПП достигает своего максимума -45%. На рис. 2 приводится выход МГ, пересчитанный на содержание ПП в корзинке полсолнечника.
В целом, значения величин выходов существенно отличаются от аналогичных работ, проведенных нами ранее, но без предварительной обработки исходного сырья [2]. Суммарный распад 1111 остается без изменений, а выход фракций распределяется по иной схеме: выход микрогеля резко
Рис.1. Выход МГ до (1) и после (2, 2а) предварительной обработки корзинки подсолнечника раствором HCl.
уменьшается, в то время как значения дов ПВ и ОС значительно увеличиваются. График зависимости выхода МГ от продолжительности гидролиза для предварительно обработанного сырья, при прочих равных условиях, аналогичны графику необработанного сырья, то есть является экстремальным. Однако абсолютного значения выхода МГ для первого образца во всей области продолжительности гидролиза примерно на порядок ниже, чем для второго. Предварительная обработка исходного сырья приводит к смещению значения максимума на вышеуказанном графике в сторону меньшего времени гидролиза. При этом выход фракции ПВ для обработанного сырья резко увеличивается, особенно в начале процесса, достигая величин в 4-5 раза больше, чем для необработанного материала, и гидролиз практически завершается в течение часа и далее стремится к своей предельной величине. Выход ОС для предварительно обработанного сырья уже в самом начале процесса достигает величин более 40% и далее растет по прямолинейному закону Для необработанного сырья закономерности изменения выхода олигосахаридов аналогичны, но значение выхода в процессе гидролиза более чем в 2 раза меньше, чем у обработанного сырья. При этом наклон зависимости выхода от продолжительности гидролиза, естественно, для второго случая больше, чем для первого.
Таким образом, полученные данные показывают, что в ходе предварительной обработки произошло извлечение ионов кальция из матрицы сетчатых полимеров протопектина и микрогеля, что привело к образованию полисахаридов с менее разветвленной или линейной структурой и объясняется низким выходом микрогеля, увеличением выходов пектиновых веществ и олигосахаридов.
Acknowledgment: Investigation was done under the USDAISTC Grant Project T-1419.
Институт химии им. В.И.Никитина Поступило 21.01.2008 г.
АН Республики Таджикистан
Рис. 2. Выход ПВ (1,2) и ОС (3,4) до (1,3) и после (2,4) предварительной обработки корзинки подсолнечника.
ЛИТЕРАТУРА
1. Shewflet A.L., Worthiqton O.J. - Food Technol., 1953, №7, p.336.
2. Халиков Д.Х., Мухиддинов З.К. - Химия природ. соед., 2004, №2, с.118.
3. Qudrat-Khuda M., Siddiq I. R., Amir S.M. - Pakistan J. Sci. Ind. Res., 1972, №15, р.202.
4. Халиков Д.Х., Мухиддинов З.К., Авлоев Х.Х. - ДАН РТ, 1998, т.41, №1-2, с. 62.
5. Халиков Д.Х., Мухиддинов З.К., Авлоев Х.Х. - ДАН РТ, 1996, т.39, №11-12, с.78
Р.М.Горшкова, С.Холи^ова, З.К.Мухиддинов, Ч,.Х.Холи^ов НАТИЧДИ ПЕШАКИИ ТОЗА КАРДАНИ САБАТАИ ОФТОБПАРАСТ БА Х,ОСИЛШАВИИ ЦИСМ^ОИ ПРОТОПЕКТИН
Максади кор омухтани натичаи тозакунии сабати офтобпараст пеш аз гидролиз аз ионх,ои калсий ба х,осилшавии компонентх,ои протопектин мебошад. Нишон дода шудааст, ки дар натичаи бо махлули HCl дар мади аввал тоза кардани сабатаи офтобпараст баромади моддах,ои пектинй як дарача зиёд мегардад ва микдори микрогел х,амон кадар кам мешавад.
R.M.Gorshkova, S.Khalikova, Z.K.Muhidinov, D.Kh.Khalikov INFLUENCE OF PRELIMINARY PROCESSING OF SUNFLOWER HEAD RESIDUE ON PROTOPECTIN FRACTION YIELD
The study of the influence of preliminary treatment of a sunflower head residue on an yield of protpectin fraction (pectin, microgel and oligosaccharides) are described. Preliminary processing of raw material at a room temperature by the НС1 solution lead to sharp increase in an pectin yield by decreasing of microgel fraction.
