Способность пектинов к студнеобразованию. Способность пектинов к студнеобразованию.

Способность пектинов к студнеобразованию.

Способность пектинов к студнеобразованию.  Пектиновые вещества образуют студни различного состава, отличающиеся между собой по физико-механическим свойствам.
Наиболее типичным для производства мармеладо-пастильных изделий является образование студня с кислотой и водой в присутствии относительно больших количеств сахара (60—80% по весу студня).
Получение студней этого типа лежит в основе производства фруктово-ягодных мармеладов, пастилы, джемов, конфет.
Не останавливаясь на вопросе о механизме студнеобразования пектина в условиях кондитерского производства (освещению этого вопроса будет уделено в дальнейшем особое место), необходимо здесь рассмотреть студнеобразующие свойства пектинов и те факторы, которыми эти свойства определяются.
Способность к студнеобразованию проявляется индивидуально у различных пектинов в зависимости от их происхождения, и поэтому они представляют неодинаковую ценность для кондитерского производства.
Известно, например, что наибольшую ценность по своей студнеобразующей способности представляют пектины яблок, цитрусовых (из корочки апельсинов и лимонов), черной смородины, крыжовника, корзинок подсолнечника и свеклы. При правильном ведении технологических процессов производства этих пектинов они дают студни, обладающие необходимой прочностью и другими ценными свойствами.
Менее полноценными в этом отношении являются пектины рябины, айвы, абрикоса, персика, сливы, клюквы. Пектины этих плодов, дающие студни, обладающие меньшей прочностью, не отвечабт требованиям производства кондитерских изделий. Еще менее ценными с точки зрения их способности к студнеобразованию являются пектины груши, вишни, летних ягод, винограда и овощей.
В пределах одного и того же вида и сорта плодов и растений способность пектина к студнеобразованию меняется в ходе развития растения, созревания плодов, в процессе хранения и переработки данного сырья.
Современное состояние знаний не дает еще возможности достоверно установить причины, определяющие природную способность к студнеобразованию у пектинов из различных источников.
Количественное содержание пектина в исследованных плодах и растениях колеблется в широких пределах от 1,8 до 28% по сухому весу растительного сырья.
Содержание пектина в данном сырье не дает возможности судить о его студнеобразующей способности. Это связано с тем, что применяющиеся способы количественного определения пектина (известный кальций-пектатный способ, метод осаждения спиртом и др.) показывают в сумме со студнеобразующими фракциями его и те фракции, которые лишены этого свойства.
В настоящее время принимают, что студнеобразующие свойства пектиновых веществ предопределяются в основном следующими факторами:
1) длиной цепи пектиновой молекулы;
2) степенью метоксилированности остатков галактуроновой кислоты;
3) наличием неуронидных составных частей (органических и минеральных).
Можно считать доказанным, что способность пектина к студнеобразованию зависит в первую очередь от размеров его молекулы. Последние определяются степенью полимеризации цепей главных валентностей и характеризуются значением молекулярного веса пектина.
Кроме природных особенностей данного пектина, степень полимеризации его молекулы зависит от условий развития растения и характера воздействия на него в процессах производства.
В ходе естественного распада пектиновых веществ в растениях положительное значение с данной точки зрения имеет первая стадия гидролиза протопектина. В плодах эта стадия совпадает с так называемой технической зрелостью их, она представляет оптимальную для студнеобразования фазу состояния пектиновых веществ. При дальнейшем распаде пектиновых веществ в естественных условиях созревания плодов на дереве или при дозревании и перезревании их в лежке происходит отщепление слабо связанных - компонентов пектина (метоксильных групп и сопутствующих веществ, таких, как галактоза, арабан и др.), а иногда и более глубокие гидролитические процессы.
При биохимической порче свежих плодов (брожение, гниение) под влиянием ферментов микроорганизмов происходит форсированный распад молекулы пектина. Одни ферменты расщепляют протопектин, другие («пектазы», или пектинэстеразы) производят деметилирование пектина, третьи («пектиназы», или полигалактуроназы) вызывают деполимеризацию его, т. е. расщепление цепи пектиновой молекулы, разрыв ее на более или менее короткие отрезки.
Пектины обладают чувствительностью к тепловому и химическому воздействиям. Поэтому деполимеризация пектиновой молекулы часто происходит и в процессах переработки пектинсодержащего сырья. Чем больше пектин подвергается различным обработкам (нагреванию, действию кислот или щелочей), тем больше опасность деполимеризации пектина, которая проявляется в уменьшении его молекулярного веса.
Данные исследований и практического опыта показывают, что все воздействия, которые вызывают деполимеризацию пектиновой молекулы, неизбежно влекут за собой ухудшение его студнеобразующей способности.
Принимают, что из составных частей пектинового комплекса студнеобразующей способностью обладают пектиновые фракции с молекулярным весом не менее 10 000. Остальные фракции пектина не участвуют в студнеобразовании, они являются балластными веществами.
Степенью полимеризации определяются и гидрофильные свойства коллоидных соединений, их способность связывать воду. Эти свойства пектина имеют важное значение в производстве мармеладо-пастильных изделий, так как предохраняют их от высыхания или от намокания.
В последнее время накоплено значительное количество данных, показывающих, что деметилирование пектина, которое не сопровождается деполимеризацией его молекулы, не ведет к потере его студнеобразующих свойств. С другой стороны нередко наблюдается деполимеризация пектина до его деметилирования, т. е. расщепление пектиновой цепи на метокоилированные остатки полигалактуроновой кислоты.
Установлено также, что пектины сохраняют свою студнеобразующую способность нередко при уменьшении содержания СНзО до 5% и ниже. Получаемые при этом пектиновые кислоты проявляют свою способность к студнеобразованию в несколько иных формах, чем пектин, насыщенный метоксилами.
В общем данные исследований последнего времени приводят к новой трактовке роли СНзО. Последняя заключается в том, что содержание СНзО в пектине предопределяет лишь условия студнеобразования: количество сахара, кислоты, требуемых для образования студня, и скорость процесса студнеобразования.
На основе этого создана технология производства низкометилированных пектинов. Отличительной особенностью студнеобразования низкометилированных пектинов является то, что они образуют студни с небольшими количествами сахара (около 35% сахара по весу студня) в отличие от обычного высокометилированного пектина, который обладает способностью образовывать студни лишь с концентрацией сахара не ниже 65%.
Кроме того, пектины, содержащие не более 7,5% СНзО, обладают способностью образовывать прочные студни с ионами поливалентных металлов.
Низкометилированные пектины получают с помощью ферментативного, кислотного или щелочного гидролиза пектинсодержащего сырья. Разработаны условия получения из них студней с солями кальция без сахара и кислоты. Последние добавляют лишь для вкуса.
Наиболее прочные кальциевые студни получаются из пектиновых кислот с содержанием метилоэфирных групп в пределах от 3,5 до 6,0%.
Роль кальция или ионов других металлов при образовании этих студней заключается в том, что молекулы пектиновых кислот связываются между собой ионами металла через свободные карбоксильные группы. Поэтому этот вид пектиновых студней называют «ионносвязанными» гелями, так как связь студневой сетки осуществляется в них с помощью ионов поливалентных металлов (в данном случае —Са++ ), замещающих водороды карбоксильных групп.
В обычных пектино-сахаро-кислотных студнях (с 65% сахара) эта связь осуществляется через свободные СООН группы, которые соединяются друг с другом с образованием водородных мостиков. Поэтому эти студни обозначаются как «водородносвязанные» гели.
Имеются пектиновые студни промежуточного типа, которые содержат и сахар, и кальций. На практике получили весьма большое распространение в последние годы такие студни с 35% сахара и соответствующим количеством кальция (так называемые «низкосахарные» студни).
Указанные положения легли в основу современных представлений о роли метилоэфирных групп и их практическом значении в процессе студнеобразования пектина.
Что касается других неуронидных составных частей пектина (арабиноза, галактоза), то они не играют какой-либо существенной роли в студнеобразовании пектина. Низкое содержание их в
нативном пектине или же искусственное снижение их содержания путем очистки пектиновых препаратов ведет к соответствующему увеличению количества галактуроновых веществ в пектине и к усилению его студнеобразующей способности. Поэтому процентное содержание в пектине галактуроновой кислоты (количество уронидной части) является также показателем, характеризующим его студнеобразующую способность.
Из всего сказанного выше следует, что решающее значение для студнеобразующей способности пектина имеют процессы естественного гидролиза его в растении, извлечения его из растительного сырья и последующей обработки в производстве. Ввиду этого необходимо избегать по возможности всех тех факторов, которые вызывают деполимеризацию пектиновой молекулы. В частности, необходимо следить за тем, чтобы не допустить перезревания плодов до сбора и в послеуборочный период. Необходимо оградить фруктово-ягодное сырье от порчи в хранении, от длительного нагревания (при варке и сушке) и от сильного воздействия химических агентов (кислоты и др.) в процессах переработки.
Владимир Заниздра

Основатель сайта Baker-Group.net. Более 25-ти лет опыта в кондитерском производстве. Более 20-ти лет опыта управления. Опыт в организации и проектирования производства с нуля. Сайт: baker-group.net/contacts.html Эл. почта Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Оставить комментарий

Календарь

« Декабрь 2016 »
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
      1 2 3 4
5 6 7 8 9 10 11
12 13 14 15 16 17 18
19 20 21 22 23 24 25
26 27 28 29 30 31  

Рекомендуемые материалы