Пектины как представитель полисахаридов

Цель работы: Изучить состав и свойства пектина, освоить методику определения массового содержания пектиновых веществ в растительном сырье, изучить технологию получения пектина.

1.ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Пектиновые вещества – гликаногалактуронаны – основной компонент растений и водорослей. Общим признаком пектиновых веществ является основная цепь полигалактуроной кислоты. Часть карбоксильных групп в молекуле пектина этерифицирована метиловым спиртом. В состав пектиновых веществ входят также моносахариды – галактоза, арабиноза и др.

По внешнему виду пектины представляют собой порошки светло-серого цвета с высокой гигроскопичностью и слабокислым вкусом.

Содержание пектиновых веществ составляет от 0,2 до 2,5 %.

Молекулярная масса пектинов составляет от 18 до 800 тысяч.

Больше всего пектинов в цитрусовых (лимон, апельсин, грейпфрут), корзинках подсолнечника, сахарной и кормовой свеклы, яблоках.

В растениях пектины находятся в двух формах:

- водонерастворимый (протопектин)

- водорастворимый

Нерастворимые пектиновые вещества составляют большую часть первичных клеток стенок и межклеточного вещества растений в комплексе с гемицелюллозой. Растворимый пектин содержится в клеточном соке. Пектиновые вещества способствуют удержанию тканей в состоянии тургора, повышает засухоустойчивлсть растений и устойчивость плодов и растений при хранении.

Протопектин жестко связан с клетчаткой, белками не только ковалентными связями, но и за счет ионных мостиков кальция и магния.

В зависимости от содержания этерифицированных карбоксильных групп различают:

- высокометаксилированные пектины (>50 %) – яблоки и цитрусовые

- низкометаксилированные (< 50 %) - сахарная свекла, корзинки подсолнечника.

Размягчение растительных материалов при созревании происходит в результате перехода нерастворимого протопектина в растворимый пектин под действием пектолитических ферментов. Для перехода нерастворимого протопектина в растворимый используют также кислоты.

Желирующая способность пектина зависит от длины цепи галактуроновых кислот и метоксильных групп.

Наличие в молекуле пектина химически активных групп способствует образованию прочных нерастворимых соединений с вредными веществами (тяжелыми металлами, радионуклидами, пестицидами), а также с веществами, которые накапливаются в организме человека в результате его жизнедеятельности (холестерин, мочевина, биллерубин и т.д.). Образующиеся соединения выводятся из организма (комплексообразующая способность).

Лучшими комплексообразующими свойствами отличаются низкометаксилированные пектины (сахарная свекла, корзинки подсолнечника).

Вязкие пектиновые растворы обволакивают слизистую оболочку желудка, предохраняя ее от механических и химических воздействий, препятствуют всасыванию токсинов. Это уменьшает воспалительные процессы, способствует быстрому восстановлению организма.

Кроме того, пектины являются питательной средой для полезных микроорганизмов, которые сдвигают рН среды в более кислую сторону и способствуют гибели болезнетворных бактерий.

Часть пектиновых веществ способна всасываться в кровяное русло, связывает и удаляет вредные вещества, например, до 27 % холестерина, «очищает» стенки кровеносных сосудов.

Пектиновые вещества тормозят всасывание углеводов и нормализуют уровень глюкозы в крови; снижают вредное действие лекарства на организм.

Одним из важных свойств пектина является способность его растворов образовывать прочные гели в присутствии сахара и кислот, что позволяет использовать его как естественный желирующий продукт.

Пектин широко применяется в пищевой промышленности в качестве студнеобразователя. Его используют при приготовлении кондитерских изделий – мармелада, зефира, желейных сортов конфет, фруктовых начинок и кремов для тортов, в хлебопечении. В консервной промышленности пектин служит стабилизатором соков, загустителем томата-пюре, острого томатного соуса, желирующей добавкой в повидле, джемах, конфитюрах. В молочной промышленности он находит применение как эмульгатор при производстве мороженого, фруктово-молочных напитков, сметаны, майонеза, необходим в сыроделии. В медицине этот продукт применяется как дезинтоксикатор, он способствует выводу из организма тяжелых металлов и радионуклидов.

Сырьем для промышленного производства пектина служит лимонная корка (20-40 %), жом яблок (10-20 %), жом сахарной свеклы.

Традиционная технология производства пектина независимо от вида используемого растительного сырья основывается на кислотном гидролизе протопектина при высоких температурах и молекулярной диффузии пектина из частиц сырья в экстракт.

2. МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

2.3. Приборы, материалы, растворы: аналитическиевесы с разновесами; измельчитель тканей; фарфоровая чашка со ступкой; химический стакан на 150 см³; мерный цилиндр на 100 см³; фильтровальная бумага; 0,1 н. раствор соляной кислоты; 0,1 н. раствор NaOH; фенолфталеин; этиловый спирт; пипетки; растительное сырье.

2.4. Проведение опыта. Взвешивают на аналитических весах измельченный сухой растительный материал массой 1,0 г, смачивают 2 см³ этиловым спиртом и растворяют в 20 см³ дистиллированной воды.

Спирт, воду и все прибавляемые далее растворы необходимо отмеривать пипетками.

Полученную смесь тщательно перемешивают в ступке при помощи пестика, добавляют к раствору или суспензии 4 см³ NаОН (С=40 г/дм³ = 1 н. р-р NаОН) и оставляют для омыления метильно-эфирных групп на 20-30 мин.

Затем при помешивании производят нейтрализацию и подкисление смеси НСl (С=1 моль/дм³) путем прибавления 6 см³ НСL. После этого добавляют еще 50 см³ НСl (С=0,1 моль/дм³). Полученную массу следует тщательно размешать, дать немного (приблизительно 5 мин) постоять и еще раз перемешать для достижения выравнивания концентрации НСL внутри и снаружи выпавших хлопьев пектовой кислоты.

После этого смесь фильтруют через неплотный бумажный фильтр в сухую колбу, тщательно перемешивают фильтрат, отбирают 10-20 см³ и титруют NaOH (С=0,1 моль/дм³) с индикатором фенолфталеином (2-3 капли).

Затем титруют остаток, состоящий из осадка на фильтре вместе с фильтром и остатком фильтрата.

где С – объем раствора 0,1 н. раствора NaOH, израсходованный на титрование

пектовой кислоты, см³;

176 – грамм-эквивалент пектовой кислоты;

N – концентрация гидроксида натрия, моль/дм³;

Пример обработки результатов:

При анализе 1 г жома

G₀=1(жом)+20 (Н₂О)+4 (щелочь)+6 (к-та 1)+50 (к-та 2) = 81 г

На титрование 20 см³ фильтрата, содержащего НСL израсходовано 26 см³ р-ра NaOH (С=0,1 моль/дм³). Соответственно на титрование HCL, содержащейся в остатке (81-20=61) должно пойти Х см³ гидроксида натрия той же концентрации

С=в-а

Тогда содержание пектовой кислоты в образце:

Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 4