CC BY
43
Химия растительного сырья. 2021. №4. С. 75-82. DOI: 10.14258/jcpim.2021048412
УДК 54:630.8:664
ВЫДЕЛЕНИЕ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЕКТИНА ИЗ НЕТРАДИЦИОННОГО ПРИРОДНОГО СЫРЬЯ
© С.Б. Хайтметова*, А.С. Тураев, Б.И. Мухитдинов, Г.А. Халилова
Институт биоорганической химии АН РУз, ул. Мирзо Улугбека, 83, Ташкент, 100125 (Узбекистан), e-mail: xsb75@mail.ru
Получение, исследование функциональных свойств и определение последующего назначения в практическом применении пектиновых веществ требует проведения тщательного изучения физико-химических характеристик полисахарида.
В результате кислотного гидролиза выделены пектиновые полисахариды из нетрадиционного сырья природного происхождения - базидиальных трутовых грибов: трутовик настоящий Fomes fomentarius, лакированый Ganoderma lucidum, щетинистоволосый Inonotus hispidus, чешуйчатый Polyporus squamosus. Полученные продукты охарактеризованы: содержанием свободных и этерифицированных карбоксильных групп, общим количеством -СООН, -ОСНз, степенью этерификации, а также данными ИК-спектроскопии.
Полученные нами пектиновые вещества, выделенные в одинаковых условиях из базидиальных грибов, по внешним данным представляют собой порошки от светло-желтого до светло-коринового цвета, обладают слабокислым вкусом, не имеют постороннего привкуса и запаха. Пектин из трутовика Inonotus hispidus заметно светлее пектинов, выделенных из других источников (Fomes fomentarius, Ganoderma lucidum, Polyporus squamosus). По органолептиче-ским свойствам он не уступает яблочному пектину. По степени этерификации их можно отнести к средноэтерифицированным пектинам. Значения степени этерификации изученных пектинов находится в пределах 50.00-66.67%, а содержание метоксильных групп - 8.47-11.43%. Содержание свободных карбоксильных групп составляет 2.25-5.40%.
Ключевые слова: пектиновые вещества, выделение, базидиальные грибы, физико-химические характеристики. Введение
Биомасса растений является экологически безопасным видом природного, растительного сырья и источником получения многих практически полезных веществ, к которым относятся и пектиновые полисахариды. Они входят в состав структурных элементов тканей высших растений и выполняют функции связывающих и упрочняющих компонентов клеточной стенки, регулируют водный обмен, а также выполняют защитную функцию во взаимодействии растений с фитопатогенами [1-7].
Благодаря природному происхождению и
уникальным физико-химическим свойствам пектин
Хайтметова Саида Бокижоновна - кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаборатории биологических активных и пектинопродукты, не имеющие полноценных за-
макромолекулярных систем, e-mail: xsb75@mail.ru Тураев Аббасхан Сабирханович - доктор химических
наук, профессор, академик, главный научный сотрудник лаборатории биологических активных
менителеи, завоевали прочное место в современной пищевой промышленности и в некоторых областях медицины. Особую значимость пектиновые веще-
макромолекулярных систем, e-mail: abbaskhan@mail.ru ства пргобр^ в мслвднге три десягалепм в свжш
Мухитдинов Бахтиёр Икромович - кандидат с появлением сведений о способности пектина вы-
технических наук, старший научный сотрудник водить из организма человека тяжелые металлы, об-
лаборатории биологических активных разуя с ними комплексы [8-11]. Организмом чело-макромолекулярных систем, e-mail: muhitdinov.bahtiyor@gmail .com Халилова Гулноза Абдувахабовна - базовый докторант
лаборатории биологических активных микрт^ганизмот. Пекгаш шир°ш используются
макромолекулярных систем, как желирующие агенты, стабилизаторы растворов, e-mail: gulnoza_xalilova@mail.ru
века пектиновые вещества не усваиваются, частично эти вещества расщепляются пектиназами
* Автор, с которым следует вести переписку.
загустители, адгезивы и эмульсификаторы во многих пищевых продуктах, при получении пектин-белковых гелей [2, 12]. Пектины выполняют важные биологические функции в растениях. Они являются регуляторами ионного и водного обмена, участвуют в структурообразовании клеточных стенок растений, способствуют прорастанию семян и росту проростков, обеспечивают тургор растений и т.д. [13]. Пектины обладают широким спектром физиологической активности [14], в том числе иммуномоделирующими [2, 15] и гастропротектив-ными свойствами [2, 16]. Пектины с разной степенью этерификации, а также полученные из них олигосаха-риды индуцируют апоптоз аденокарциномы НТ29 толстой кишки человека в условиях in vitro [17]. Данный полисахарид используются в качестве полимер-носителя биологически активных компонентов или лекарственных препаратов [18]. Модифицированный цитрусовый пектин подавляет рост раковых клеток и метаста-зирование [19, 20]. Также пектин широко используется в гастроэнтерологической медицине как терапевтическое средство при лечении заболеваний, связанных с раздражениями слизистых оболочек, и как физический барьер для защиты эпителия от оппортунистических микроорганизмов в период стресса [21, 22]. Кроме того, пектин применяется для приготовления заменителей крови [30]. Однако основное применение пектин находит в пищевой промышленности.
Пектин является естественным полимерным соединением, входящим в состав структурных элементов клеточной ткани всех земных растений. В зависимости от вида растений и способа извлечения, состав пектиновых веществ характеризуется различным соотношением кислых и нейтральных фракций, содержанием остатков галактуроновой кислоты и нейтральных моносахаридов, степенью метоксилирования, ацети-лирования, величиной молекулярной массы и др. Поэтому пектины различных источников отличаются друг от друга по химическому составу и качественным показателям. Известно, что такие этапы технологии процесса выделения пектина, как предобработка сырья, температура, продолжительность экстракции и вид оса-дителя, подбираются в зависимости от особенностей перерабатываемого сырья [23].
По химическому строению пектиновые вещества - это сложные эфиры полигалактуроновой кислоты и метилового спирта. В клеточных стенках растений, образованных из целлюлозы, они вместе с гемицел-люлозами выполняют структурные функции, являются цементирующим материалом этих стенок, объединяют клетки в единое целое в том или ином органе растений.
Пектиновые вещества широко распространены в природе: они встречаются в плодах, соках, корнях, стеблях большинства растений. Сырьем для получения пектина традиционно служат свекловичный жом, яблочные выжимки, корочки цитрусовых плодов [24] и др.
Пектиновые вещества были открыты в 1825 г., однако несмотря на то, что их изучение продолжается практически 200 лет, химическое строение этих соединений выяснено лишь во второй половине ХХ в. Пектиновые вещества включают нерастворимый протопектин, растворимые пектиновые полисахариды и сопутствующие им галактаны, арабинаны и арабиногалактаны. Пектиновые полисахариды (пектины) входят в большую группу гликаногалактуронанов - кислых растительных полисахаридов, главную углеводную цепь которых составляют 1,4-связанные остатки a-D-галактопиранозилуроновой кислоты. Пектины включают в себя как составляющие компоненты нерастворимого протопектина, так и растворимые полисахариды соков растений [25].
Проведенный анализ литературных источников [26] показал следующее: содержание пектиновых веществ зависимости от источника сырья бывает в различном количестве. Пектин, вырабатывается по различным производственным схемам, в которых, как правило, выполняются три основные операции: извлечение пектина из подготовленного сырья, его очистка, выделение и сушка. Для определения строения пектинов используют классические методы: полный и частичный гидролиз, ферментативное расщепление и перио-датное окисление (распад по Смиту), метод метилирования Хеуорзса, а также физико-химические методы: все виды спектроскопии ядерного магнитного резонанса (ЯМР), хромато-масс-спектрометрию. Для определения расположения углеводных цепей пектинов в пространстве в последние годы применяют атомно-си-ловую микроскопию (АСМ), впервые предложенную для этой цели в 1997 г. [27-29]. По современным взглядам, пектиновые вещества представляют собой коллоидный комплекс полисахаридов кислого характера, состоящий из арабинана, галактана и так называемой пектиновой кислоты. Молекулярная масса пектинов колеблется от 3000 до 300000 Да [30]. Пектины различных источников отличаются друг от друга по свойствам. Лучше других изучены пектины плодов и овощей, пектины из базидиальных грибов практически не изучены.
Таким образом, цель работы состоит в том, чтобы выделить пектин из нетрадиционного сырья природного происхождения и изучить его некоторые основные химические характеристики.
Экспериментальная часть
Выделение пектиновых веществ. В качестве природного сырья для извлечения пектиновых веществ нами были выбраны базидиальные трутовые грибы: трутовик настояший - (лат. Fomesfomentarius), лакиро-ваный (лат. Ganoderma lucidum), щетинистоволосый (лат Inonotus hispidus), чешуйчатый (лат Polyporus squamosus).
Для выделения пектиновых веществ из пириродного сырья использовались высушенные, измельченные, обессмоленные трутовые тела, массой 5 г, которые помещали в колбу и заливали гидролизующей смесью (50 мл 1.1% раствор НС1). Гидролиз-экстракция проводился при температуре 85-90 °С, продолжительность гидролиза 2 ч. После чего смесь отфильтровывали, фильтрат упаривали при температуре 60 °С. Пектиновые вещества осаждали 96%-ным этиловым спиртом в соотношении 1 : 2. Пектин отфильтровывали через капронные мембраны высушивали на воздухе и измельчали.
Определение физико-химических показателей. С помощью метода потенциометрического титрования было вычислено содержание свободных и этерифицированных карбоксильных групп, общее количество -СООН, -ОСНз, степень этерификации по ГОСТ 29186-91. Потенциометрическое титрование проводилось на основе метода, приведенных в работах [31, 32], основанный на алкалиметрическом титровании. В качестве титранта был использован 0. 1 н раствор гидроксида натрия.
ИК-спектроскопия. ИК-спектры пектина снимали на ИК-Фурье спектрометре «IRTracer-100» (SHIMADZU CORP., Япония, 2017) в комплекте с приставкой нарушенного полного внутреннего отражения (НПВО) MIRacle-10 c призмой diamond/ZnSe (спектральный диапазон по шкале волновых чисел - 4000450 см-1 в таблетке с КВг, разрешение - 4 см-1, чувствительность соотношение сигнал/шум - 60.000 : 1; скорость сканирования - 20 спектров в секунду).
Обсуждение результатов
Исследование функциональных свойств пектинов, выделенных из нетрадиционных сырьевых источников, с целью получения и изучения физико-химических свойств полисахаридов [30, 33], выявление новых областей возможного применения выделенных препаратов является актуальной задачей. Исходя из этого, в данной работе в качестве сырьевых источников были взяты базидиальные трутовые грибы.
В результате кислотного гидролиза из базидиальных трутовиков были выделены пектиновые вещества, которые обладают слабокислым вкусом, не имеют постороннего привкуса и запаха. По органолепти-ческим свойствам они не уступают яблочному пектину. 1% водный раствор этого пектина имеет значение рН от 3.0 до 3.2.
В таблице 1 представлены данные по наибольшему выходу полученных нами пектиновых веществ из базидиальных грибов (Fomes fomentarius, Ganoderma lucidum, Inonotus hispidus, Polyporus squamosus), в сравнении пектина с яблочной выжимкой. Коэффициент извлечения пектина из базидиальных грибов составляет 21-23%, влажность 8.0-8.7% и выход от 4.2-4.6%.
В работе исследованы инфракрасные спектры полученных пектинов из базидиальных грибов. Обширную информацию о строении пектиновых веществ дают инфракрасные (ИК) спектры [34, 35]. Благодаря сравнительной простоте и универсальности эксперимента, ИК-спектроскопия стала распространенным методом исследования структуры растительных полисахаридов. Было проведено исследование ИК-спектров пектиновых веществ, полученнных из базидиальных грибов, и представлен их сравнительный анализ.
Таблица 1. Максимальный выход пектиновых веществ (гидролизующий агент 1.1% раствор НС1,
продолжительность гидролиза 2 ч)
Наименование пектина Коэффициент извлечения Ки, % Выход, % (в расчете на вес сырья) Влажность, %
*Пектин из яблочного выжимки 23 4.6 8.0
Пектин из трутовика настояшего - Fomes fomentarius 21 4.2 8.7
Пектин из трутовика лакированного - Ganoderma 21 4.2 8.3
lucidum
Пектин из трутовика щетинистый - Inonotus hispidus 22 4.4 8.6
Пектин из трутовика чешуйчатого - Polyporus squamosus 23 4.6 8.0
Примечание: пектин, выделенный из яблочной выжимки, использован для сравнения физико-химических характеристик.
Проведенный анализ ИК-спектров образцов базидиального и яблочного пектинов, как впервые полученных и исследованных нами, так и описанных в литературе [34], позволил выявить основные функциональные группы полос поглощения базидиального пектина.
В области 3000-3600 см-1 наблюдается интенсивная широкая асимметричная полоса, соответствующая валентным колебаниям группы -ОН. Смещение полосы в низкочастотную область по сравнению с частотой свободной гидроксильной группы (3670-3580 см-1) п(ОН) объясняется ее участием в образовании водородных связях. Воздушно-сухие пектины содержат около 10% воды, поэтому валентные колебания воды п(Н20) перекрываются полосами п(ОН)с гидроксильных групп пектина. В области 2600 см-1 наблюдается широкая сложная полоса, относящаяся к валентным колебаниям гидроксильных групп карбоксилов п(ОН)А, связанных водородной связью в карбоксил карбоксильной димерной группировке (табл. 2).
Область 2000-1500 см-1 относится к колебаниям группы С=О. Здесь возможно поглощение, относящееся к валентным колебаниям п(С=О) трех групп: (1717-1733 см-1), (1636-1647 см-1). Соотношение интенсивностей полос поглощения, соответствующих этим группам, может меняться в зависимости от того, какая форма в структуре пектиновых веществ преобладает (эфирная, кислотная или ионная). Метод ИК -спектроскопии оказался чрезвычайно информативным при контроле чистоты пектинов, полученных различными способами. Он позволяет контролировать как примеси белковой природы, так и наличие кальциевых солей, образующихся при гидролизе протопектина. При подготовке образцов пектина для записи спектров происходит замещение водорода карбоксильной группы на ионы калия. Это приводит к появлению удвоения некоторых полос и к уменьшению интенсивности полосы при 1740 см-1. Интенсивность полос поглощения при 1550 см-1 согласуется с содержанием метоксильных групп в препаратах. 1369-1435 см-1 интенсивная полоса поглощения наблюдается у базидиального пектина. 14431367 см-1 полосы внутренних деформационных колебаний метильной группы, а также 1200-1000 см-1 относятся к валентным колебаниям связей С-С, С-О и С-О-С пиранозных циклов.
Полученные нами пектиновые вещества, выделенные в одинаковых условиях из базидиальных грибов (Fomes fomentarius, Ganoderma lucidum, Inonotus hispidus, Polyporus squamosus), по внешным данным представляют собой порошки от светло-желтого до светло-коричнового света, пектин из трутовика Inonotus hispidus заметно светлее пектина из других. По степени этерификации их можно отнести к средноэтерифицированным пектинам. Значения степени этерификации изученных пектинов в пределе 50.00-66.67% (табл. 3). Содержание метоксильных групп в пределе 8.47-11.43%. Содержание свободных карбоксильных групп составляет 2.25-5.40% [23].
Таблица 2. Положение максимумов полос поглощения (см-1) яблочного и базидиальных пектинов
Пектин из Пектин из трутовика щетини-стоволосого -Inonotus hispidus Пектин из
Пектин из яблочного выжимки трутовика настояшего -Fomes fomentarius трутовика чешуйчатого -Polyporus squamosus Пектин из трутовика лакированного -Ganoderma lucidum Преимущественные типы колебаний
3226-3443 3316 3329 3321 3314 v(0H^, v(H20)
2919 2887 2993 2896 2894 v (СН)
2846 2157 v (СН)
1742 1717 1733 1724 v (С=0)е
1617 1636 1647 1636 1636
1435 1370 1435 1370-1363 1369 5aS(CH3)K
1374 1318 1368 Ss(CH)e
1305 1313 1313 5 (СН)к
1276 1261 1259-1276 1202 1276
1146 1157 1152 1158 1156 v (С-О-С)
1103 v5^-0H)^ v (С-С, С-0)к
1021 1021 1020 1013 1025 v (С-С, С-0)к
955 897 894 897 894 Y (ОН)с
882 P(CH3)e
782, 721, 667, 602, 564 607 602,559 599 Пульсационные коле-
619, 535, 514, 502 бания пиранозных колец
Таблица 3. Физико-химические показатели пектина
Наименование пектина Содержание, % Степень этерифика-ции, %
Свободные карбоксильные группы, Кс Этерифицирован-ные карбоксильные группы, Ке Общее количество карбоксильных групп, Ко Метоксиль-ные группы
Пектин из яблочного выжимки 2.3±0.13 7.65±0.12 9.95±0.15 10.78±0.13 77.30±0.14
Пектин из трутовика настояшего 3.6±0.15 4.725±0.1 8.325±0.11 9.56±0.15 56.76±0.12
- Fomes fomentarius
Пектин из трутовика лакирован- 3.6±0.2 4.5±0.15 8. 1 ±0. 13 9.37±0.11 55.56±0.13
ного - Ganoderma lucidum
Пектин из трутовика щетинисто- 2.25±0.13 4.5±0.13 6.75±0.18 11.43±0.14 66.67±0.11
волосый - Inonotus hispidus
Пектин из трутовика чешуйча- 2.25±0.14 2.25±0.11 4.5±0.16 8.47±0.13 50±0.12
того - Polyporus squamosus
Заключение
Таким образом, из базидиальных трутовых грибов, произрастающих в Узбекистане, в лабораторных условиях выделены пектиновые вещества в чистом виде.
Выделенные из базидиальных трутовых грибов пектиновые вещества охарактеризованы физико-химическими методами анализа (потенциометрическим титрованием и ИК-спектроскопией), на основе которых вычислена содержания свободных и этерифицированных карбоксильных групп, общее количество карбоксильных и метоксильных групп, а также степень этерификации.
Несмотря на то, что выход пектиновых веществ из базидиальных трутовых грибов составляет не более 5%, по основным характеристикам он сопоставым с пектинами, выделяемыми из традиционного сырья.
Список литературы
1. Комиссаренко С.Н., Спиридонов В.Н. Пектины - их свойства и применение // Растительные ресурсы. 1998. Т. 34, вып. 1. С. 111-119.
2. Оводов Ю.С. Полисахариды цветковых растений: структура и физиологическая активность // Биоорганическая химия. 1998. Т. 24. №7. С. 483-501.
3. Mohnen D. Pectin structure and biosynthesis // Curr. Opin. Plant Biol. 2008. Vol. 11, no. 3, pp. 266-277. DOI. 10.1016/j.pbi.2008.03.006.
4. Schols H.A., Vierhuis E., Bakx E.J., Voragen A.G.J. Different populations of pectic hairy regions occur in apple cell walls // Carbohydr. Res. 1995. Vol. 275. N2. Pp. 343-360. DOI: 10.1016/0008-6215(95)00155-M.
5. Чиркова Т.В. Амарант - культура XXI века // Соросовский образовательный журнал. 1999. №10. С. 22-27.
6. Офицеров Е.Н., Костин В.И. Углеводы амаранта и их практическое использование. Ульяновск, 2001. 180 с.
7. Gawkowska D., Cybulska J., Zdunek A. Structure-Related Gelling of Pectins and Linking with Other Natural Compounds: A Review // Polymers. 2018. Vol. 10. P. 762. DOI: 10.3390/polym10070762.
8. Елькина Е.А., Шубаков А.А., Оводов Ю.С. Влияние пектинов на рост злаковых культур // Химия растительного сырья. 2005. №4. С. 53-56.
9. Золотарева А.М., Чуркина Т.Ф., Цыбикова Д.Ц., Бабуева Ц.М. Исследование функциональных свойств обле-пихового пектина // Химия растительного сырья. 1998. №1. C. 29-32.
10. Сарафанова Л.А. Применение пищевых добавок. Технические рекомендации. СПб., 2005. 200 с.
11. Шахматов Е.Г., Михайлова Е.А., Макарова Е.Н. Структурно-химическая характеристика и биологическая активность полисахаридов Heracleum sosnowskyi Manden // Химия растительного сырья. 2015. №4. С. 15-22. DOI: 10.14258/jcprm.201504878.
12. Bedouet L., Denys E., Courtois B., Courtois J. Changes in esterified pectins during development in the flax stems and leaves // Carbohydr. Polym. 2006. Vol. 65. Pp. 165-173. DOI: 10.1016/j.carbpol.2005.12.041.
13. Тулинов А.Г., Шлык М.Ю., Лобанов А.Ю., Михайлова Е.А., Шубаков А.А. Фолиарная обработка картофеля пектиновыми полисахаридами // Аграрная Россия. 2017. №10. С. 3-6.
14. Потиевский Э.Г., Новиков А.И. Медицинские аспекты применения пектина. М., 2002. 96 с.
15. Попов С.В. Взаимодействие фагоцитов млекопитающих с полисахаридами растений. Сыктывкар, 2002. 110 с.
16. Крылова С.Г., Ефимова Л.А., Зуева Е.П., Хотимченко М.Ю., Амосова Е.Н., Разина Т.Г., Лопатина К.А., Хо-тимченко Ю.С. Гастропротекторное действие некрахмального полисахарида пектата кальция в эксперименте // Бюлл. эксп. биол. мед. 2008. Т. 145. С. 678-681.
17. Olano-Martin E., Rimbach G.H., Gibson G.R., Rastall R.A. Pectin and pectic-oligosaccharides induce apoptosis in vitro human colonic adenocarcinoma cells // Anticancer Res. 2003. Vol. 23. Pp. 341-346.
18. Sriamornsak P., Sungthongjeen S., Puttipipatkhachom S. Use of pectin as a carrier for intragastric floating drug delivery: Carbonate salt contained beads // Carbohydr. Polym. 2007. Vol. 67. Pp. 436-445. D01:10.1016/j.car-bpol.2006.06.013. ISSN: 0144-8617.
19. Nangia-Makker P., Conclin I., Hogan V., Raz A. Inhibition of Human Cancer Cell Growth and Metastasis in Nude Mice by Oral Intake of Modified Citrus Pectin // J. Natl. Cancer Inst. 2002. Vol. 94. Pp. 1854-1862. DOI: 10.1093/jnci/94.24.1854.
20. Eliaz I. // Clin. Prad Altern. Med. 2002. Vol. 2. Pp. 177-179. DOI: 10.1016/j.carres.2008.08.038.
21. Liu L.S., Fishman M.L., Kost J., Hicks K.B. Pectin-based systems for colon-specific drug delivery via oral route // Biomaterials. 2003. Vol. 24. Pp. 3333-3343. DOI: 10.1016/s0142-9612(03)00213-8.
22. Shmidgall J., Hensel A. Bioadhesive properties of polygalacturonides against colonic epithelial membranes // Internal. J. Biol. Macromol. 2002. Vol. 30. Pp. 217-225. DOI: 10.1016/S0141-8130(02)00036-3.
23. Никитина И.С., Гайнанова Л.Т., Абдулин М.И., Беспалова А.А. Пектиновые вещества корней лопуха обыкновенного Arctium lappa L. и корней одуванчика лекарственного Taraxacum officiale wig. // Химия растительного сырья. 2012. №2. С. 21-26.
24. Бузина, Г.В., Кибрик Э.Д., Парфененко В.В. Производство свекловичного пектина. М., 1974. C. 1-26.
25. Оводов Ю.С. Современные представления о пектиновых веществах // Биоорганическая химия. 2009. Т. 35. N»3. С. 293-310.
26. Иванова Н.В., Остроухова Л.А., Бабкин В.А. и др. Комплекс мономерных фенольных соединений коры лиственницы // Химия растительного сырья. 1999. №4. С. 5-7.
27. Оводова Р.Г., Головченко В.В., Попов С.В., Оводов Ю.С. Новейшие сведения о пектиновых полисахаридах // Известия Коми научного центра УрО РАН. 2010. №50. С. 59-65.
28. Патова О.А., Головченко В.В., Оводов Ю.С. Пектиновые полисахариды: структура, свойства // Известия АН. Серия химическая. 2014. №9. С. 1901-1925.
29. Round A.N., MacDougal A.J., Ring S.G., Morris V.J. Unexpected branching in pectin observed by atomic force microscopy // Carbohydr. Res. 1997. Vol. 303. Pp. 251-253. DOI: 10.1016/S0008-6215(97)00175-4.
30. Ефремов А.А., Кондратюк Т.А. Выделение пектина из нетрадиционного растительного сырья и применение его в кондитерском производстве // Химия растительного сырья. 2008. №4. С. 171-176.
31. Аверьянова Е.В., Школьникова М.Н. Пектин: методы выделения и свойства. Бийск, 2015. С. 34-35.
32. Бодякина И.М., Багрянцев В.А., Котов В.В., Лукин А.Л. Потенциометрическое определение состава и степени этерификации молекул пектина // Вестник ВГУ, серия: Химия. Биология. Фармация. 2012. №2. С. 9-13.
33. Иванова Н.В., Попова О.В., Бабакин В.А. Изучение влияния различных факторов на выход и некоторых характеристики пектиновых веществ коры лиственницы // Химия растительного сырья. 2003. №4. С. 43-46.
34. Филиппов М.П. Инфракрасные спектры пектиновых веществ. Кишинев, 1978. 74 с.
35. Минзанова С.Т., Миронов В.Ф., Коновалов А.И., Выштакалюк А.Б., Цепаева О.В., Миндубаев А.З., Миронова Л.Г., Зобов В.В. Пектины из нетрадиционных источников: технология, структура, свойства и биологическая активность. Казань, 2011. С. 62-64.
Поступила в редакцию 10 сентября 2020 г.
После переработки 24 августа 2021 г.
Принята к публикации 31 августа 2021 г.
Для цитирования: Хайтметова С.Б., Тураев А.С., Мухитдинов Б.И., Халилова Г.А. Выделение и физико-химические характеристики пектина из нетрадиционного природного сырья // Химия растительного сырья. 2021. №4. С. 75-82. DOI: 10.14258/jcprm.2021048412.
bblflehehhe h oh3hko-xhmhheckhe xapaktephcthkh nekthha.
81
Khaytmetova S.B.*, Turaev A.S., Muhitdinov B.I, Khalilova G.A. ISOLATION AND PHYSICOCHEMICAL CHARACTERIZATION OF PECTIN FROM NONCONVENTIONAL NATURAL RAW MATERIALS
Institute of Bioorganic Chemistry of Uzbekistan Academy of Sciences, ul. Mirzo Ulugbeka, 83, Tashkent, 100125
(Uzbekistan), e-mail: xsb75@mail.ru
Obtaining and studying the functional properties and determining the subsequent purpose in the practical use of pectin substances requires a thorough study of physical and chemical characteristics of the polysaccharide.
By using the acidic hydrolysis method, pectic polysaccharides were isolated from nonconventional raw materials of natural origins - basidial fungus mushrooms Fomes fomentarius, Ganoderma lucidum, Inonotus hispidus, Polyporus squamosus. The polysaccharides isolated were characterized: such as content of free and etherifying carboxyl groups, total -COOH groups, -OCH3 groups, degree of etherification and by data of the IR-spectroscopy.
The pectic polysaccharides isolated in identical conditions from the basidial mushrooms were powders with colors from light yellow to is light-brown by the appearance, possess sub-acidic taste, have no extraneous smack and a smell. The pectin from Inonotus hispidus was much lighter than other pectins (Fomes fomentarius, Ganoderma lucidum, Polyporus squamosus). The pectin's isolated were similar to the apple pectin by the organoleptic properties. They can classified as averagely etherified pectins regarding the degree etherification. Etherification degree of the studied pectins was in the range of 50.00-66.67%. The methoxyl groups were ranged between 8.47-11.43%. Content of free carboxylic groups in the range of 2.25-5.40%.
Keywords: pectic polysaccharides, isolation, basidiomycetes, physicochemical characteristics
Referenses
1. Komissarenko S.N., Spiridonov V.N. Rastitel'nyye resursy, 1998, vol. 34, no. 1, pp. 111-119. (in Russ.).
2. Ovodov Yu.S. Bioorganicheskaya khimiya, 1998, vol. 24, no. 7, pp. 483-501. (in Russ.).
3. Mohnen D. Curr. Opin. Plant Biol., 2008, vol. 11, no. 3, pp. 266-277. DOI. 10.1016/j.pbi.2008.03.006.
4. Schols H.A., Vierhuis E., Bakx E.J., Voragen A.G.J. Carbohydr. Res, 1995, vol. 275, no. 2, pp. 343-360. DOI: 10.1016/0008-6215(95)00155-M.
5. Chirkova T.V. Sorosovskiy Obrazovatel'nyy Zhurnal, 1999, no. 10, pp. 22-27. (in Russ.).
6. Ofitserov Ye.N., Kostin V.I. Uglevody amaranta i ikh prakticheskoye ispol'zovaniye. [Amaranth carbohydrates and their practical use]. Ul'yanovsk, 2001, 180 p. (in Russ.).
7. Gawkowska D., Cybulska J., Zdunek A. Polymers, 2018, vol. 10, p. 762. DOI: 10.3390/polym10070762.
8. Yel'kina Ye.A., Shubakov A.A., Ovodov Yu.S. Khimiya rastitel'nogo syr'ya, 2005, no. 4, pp. 53-56. (in Russ.).
9. Zolotareva A.M., Churkina T.F., Tsybikova D.Ts., Babuyeva Ts.M. Khimiya rastitel'nogo syr'ya, 1998, no. 1, pp. 2932. (in Russ.).
10. Sarafanova L.A. Primeneniyepishchevykh dobavok. Tekhnicheskiye rekomendatsii. 6-ye izd., ispr. i dop. [The use of food additives. Technical recommendations. 6th ed., Rev. and add.]. St.-Petersburg, 2005, 200 p. (in Russ.).
11. Shakhmatov Ye.G., Mikhaylova Ye.A., Makarova Ye.N. Khimiya rastitel'nogo syr'ya, 2015, no. 4, pp. 15-22. DOI: 10.14258/jcprm.201504878. (in Russ.).
12. Bedouet L., Denys E., Courtois B., Courtois J. Carbohydr. Polym., 2006, vol. 65, pp. 165-173. DOI: 10.1016/j.car-bpol.2005.12.041.
13. Tulinov A.G., Shlyk M.Yu., Lobanov A.Yu., Mikhaylova Ye.A., Shubakov A.A. Agrarnaya Rossiya, 2017, no. 10, pp. 3-6. (in Russ.).
14. Potiyevskiy E.G., Novikov A.I. Meditsinskiye aspekty primeneniya pektina. [Medical aspects of the use of pectin]. Moscow, 2002, 96 p. (in Russ.).
15. Popov S.V. Vzaimodeystviye fagotsitov mlekopitayushchikh s polisakharidami rasteniy. [Interaction of mammalian phagocytes with plant polysaccharides]. Syktyvkar, 2002, 110 p. (in Russ.).
16. Krylova S.G., Yefimova L.A., Zuyeva Ye.P., Khotimchenko M.Yu., Amosova Ye.N., Razina T.G., Lopatina K.A., Khotimchenko Yu.S. Byull. eksp. biol. med., 2008, vol. 145, pp. 678-681. (in Russ.).
17. Olano-Martin E., Rimbach G.H., Gibson G.R., Rastall R.A. Anticancer Res., 2003, vol. 23, pp. 341-346.
18. Sriamornsak P., Sungthongjeen S., Puttipipatkhachom S. Carbohydr. Polym., 2007, vol. 67, pp. 436-445. DOI:10.1016/j.carbpol.2006.06.013. ISSN: 0144-8617.
19. Nangia-Makker P., Conclin I., Hogan V., Raz A. J. Natl. Cancer Inst., 2002, vol. 94, pp. 1854-1862. DOI: 10.1093/jnci/94.24.1854.
20. Eliaz I. Clin. Praet. Altern. Med., 2002, vol. 2, pp. 177-179. DOI: 10.1016/j.carres.2008.08.038.
21. Liu L.S., Fishman M.L., Kost J., Hicks K.B. Biomaterials, 2003, vol. 24, pp. 3333-3343. DOI: 10.1016/s0142-9612(03)00213-8.
22. Shmidgall J., Hensel A. Internal. J. Biol. Macromol., 2002, vol. 30, pp. 217-225. DOI: 10.1016/S0141-8130(02)00036-3.
23. Nikitina I.S., Gaynanova L.T., Abdulin M.I., Bespalova A.A. Khimiya rastitel'nogo syr'ya, 2012, no. 2, pp. 21-26. (in Russ.).
24. Buzyna, H.V., Kybryk E.D., Parfenenko V.V. Proyzvodstvo sveklovychnoho pektyna. [Production of beet pectin]. Moscow, 1974, pp. 1-26. (in Russ.).
25. Ovodov Yu.S. Bioorganicheskaya khimiya, 2009, vol. 35, no. 3, pp. 293-310. (in Russ.).
26. Ivanova N.V., Ostroukhova L.A., Babkin V.A. i dr. Khimiya rastitel'nogo syr'ya, 1999, no. 4, pp. 5-7. (in Russ.).
* Corresponding author.
82
C.B. Xahtmetoba, A.C. Typaeb, E.H. Myxhtflhhob, r.A. Xatchtcoba
27. Ovodova R.G., Golovchenko V.V., Popov S.V., Ovodov Yu.S. Izvestiya Komi nauchnogo tsentra UrORAN, 2010, no. 50, pp. 59-65. (in Russ.).
28. Patova O.A., Golovchenko V.V., Ovodov Yu.S. Izvestiya AN. Seriya khimicheskaya, 2014, no. 9, pp. 1901-1925. (in Russ.).
29. Round A.N., MacDougal A.J., Ring S.G., Morris V.J. Carbohydr. Res, 1997, vol. 303, pp. 251-253. DOI: 10.1016/S0008-6215(97)00175-4.
30. Yefremov A.A., Kondratyuk T.A. Khimiya rastitel'nogo syr'ya, 2008, no. 4, pp. 171-176. (in Russ.).
31. Aver'yanova Ye.V., Shkol'nikova M.N. Pektin: metody vydeleniya i svoystva. [Pectin: isolation methods and properties]. Biysk, 2015, pp. 34-35. (in Russ.).
32. Bodyakina I.M., Bagryantsev V.A., Kotov V.V., Lukin A.L. Vestnik VGU, seriya: Khimiya. Biologiya. Farmatsiya, 2012, no. 2, pp. 9-13. (in Russ.).
33. Ivanova N.V., Popova O.V., Babakin V.A. Khimiya rastitel'nogo syr'ya, 2003, no. 4, pp. 43-46. (in Russ.).
34. Filippov M.P. Infrakrasnyye spektrypektinovykh veshchestv. [Infrared spectra of pectin substances]. Kishinev, 1978, 74 p. (in Russ.).
35. Minzanova S.T., Mironov V.F., Konovalov A.I., Vyshtakalyuk A.B., Tsepayeva O.V., Mindubayev A.Z., Mironova L.G., Zobov V.V. Pektiny iz netraditsionnykh istochnikov: tekhnologiya, struktura, svoystva i biologicheskaya aktivnost'. [Pectins from non-traditional sources: technology, structure, properties and biological activity]. Kazan', 2011, pp. 62-64. (in Russ.).
Received September 10, 2020 Revised August 24, 2021 Accepted August 31, 2021
For citing: Khaytmetova S.B., Turaev A.S., Muhitdinov B.I., Khalilova G.A. Khimiya Rastitel'nogo Syr'ya, 2021, no. 4, pp. 75-82. (in Russ.). DOI: 10.14258/jcprm.2021048412.
