Состав пектиновых веществ.Строение молекулы пектина

В связи с трудностью выделения пектиновых веществ в чистом виде до последнего времени существовал ряд неясностей и противоречий по вопросу о химическом составе их.
Эволюция взглядов по этому вопросу может быть в настоящий момент кратко представлена в следующем виде.

Ранними исследованиями было установлено присутствие в составе пектинового комплекса арабана и галактана.
При исследовании золы пектиновых веществ (протопектина) было установлено, что она в основной массе состоит из кальция и магния, с преобладанием кальция.
Было также показано, что при обработке пектина едким натром происходит отщепление метоксильных групп СНз0. В растворе при этом получается натриевая соль органической кислоты пектина и метиловый спирт (происходит омыление пектина). Такое же действие, как и едкий натр, на пектин оказывают другие щелочи и щелочно реагирующие вещества. После полного омыления пектина щелочью и после удаления ионов металла из полученной соли остается свободная кислота, которую первоначально называли пектиновой кислотой.
На основании указанных наблюдений был сделан вывод, что пектин является метиловым эфиром пектиновой кислоты.
В дальнейшем в связи с обнаружением в составе пектиновых веществ арабана, кальция и магния было предположено, что они представляют смесь арабана с кальциево-магниевой солью пектиновой кислоты.
Обе эти составные части отличаются друг от друга по своим химическим и физическим свойствам. Так, например, арабан является левовращающим, в то время как вся остальная часть комплекса является правовращающей. Арабан растворяется в спирте, а кальциево-магниевая соль пектиновой кислоты нерастворима в нем. Последнее свойство было использовано для отделения арабана от основного комплекса пектина. Арабан извлекается из пектина путем длительной обработки последнего 70%- ным спиртом. В осадке при этом остается кальциево-магниевая соль пектиновой кислоты. Прибавлением НСL к спирту при извлечении арабана достигается удаление Са и Мg из указанной соли. Полученный таким образом нерастворимый остаток рассматривали как пектиновую кислоту.
В последующем из спиртонерастворимой части пектинового комплекса было выделено кристаллическое вещество, близкое по своим свойствам к галактозе и к глюкуроновой кислоте. Это вещество, составляющее основную массу пектина, было идентифицировано как галактуроновая кислота.
Галактуроновая кислота является альдегидокислотой, которая получается при осторожном окислении галактозы аналогично тому, как при таком же окислении глюкозы из последней получается ее изомер—глюкуроновая кислота.
СОСТАВ ПЕКТИНОВЫХ ВЕЩЕСТВ. СТРОЕНИЕ МОЛЕКУЛЫ ПЕКТИНА
Галактуроновая кислота под действием кислоты при нагревании отщепляет С02 и образует фурфурол.
Вначале считали, что галактуроновая кислота составляет основу пектинового комплекса в виде полимеризованной молекулы тетрагалактуроновой кислоты.
Последняя имеет в своем составе 4 молекулы α-галактуроновой кислоты, от которых отняты 4 молекулы воды.
6Н10О7--4Н20= С20Н28О16(СООН)4
При этом предполагалось, что тетрагалактуроновая кислота, образующая ядро пектиновой молекулы, имеет строение замкнутого кольца.
Результаты новых работ показали, что основное ядро пектиновой молекулы состоит не менее чем из 8—10 остатков галактуроновой кислоты и что неуронидные составные части пектина, т. е. галактоза и арабиноза, являются лишь сопутствующими веществами по отношению к пектину. Они не находятся в стехиометрических отношениях с полигалактуроновым ядром и слабо связаны с последним.
Позднее было установлено, что пектиновый комплекс в действительности имеет в основе своей полигалактуроновое ядро, состоящее из многих остатков галактуроновой кислоты, но что последние соединены между собой в открытой цепи. Так, например, при помощи рентгенографических и рефрактометрических исследований нитро- и ацетилоэфиров пектина было доказано, что молекула пектина имеет цепеобразное строение наподобие молекулы крахмала и целлюлозы.
По своей длине молекула у пектиновых эфиров меньше, чем у эфиров целлюлозы, и больше, чем у эфиров крахмала.
Карбоксильные группы остатков галактуроновой кислоты насыщены радикалами метилового спирта.
Полигалактуроновая цепь метоксилированного пектина представляется по новейшим воззрениям в следующем виде:
Пектин
Каждое звено цепи представляет собой шестичленное кольцо, состоящее из пяти углеродов и одного кислорода. Отдельные звенья соединены между собой в положениях 1 :4.
По имеющимся данным молекулярный вес очищенного пектина достигает 100 000 и выше, а полигалактуроновая цепь содержит не более 12 остатков галактуроновой кислоты— метоксилированных или лишенных метоксилов (М соответственно равен 190 или 176). Отсюда следует, что около 80 цепей должны быть связаны между собой в одном пучке, чтобы образовать молекулярный агрегат пектина.
На основании того, что полигалактуроновое ядро пектина отличается стойкостью против действия гидролизующих агентов и обладает положительным вращением, предполагается, что участвующие в пектиновом ядре радикалы α-галактуроновой кислоты имеют пиранозную структуру.
Количественное содержание СНзО в пектинах составляет 10-12% по весу полигалактуронидной части. Это содержание
СНзО соответствует степени метоксилированности, равной 75% по отношению ко всему количеству карбоксильных групп полигалактуроновой цепи.
Ряд авторов обнаружил присутствие в пектиновых препаратах различного происхождения до 13,0% уксусной кислоты. Другие авторы отрицают наличие уксусной кислоты в составе пектина. В данный момент можно считать, что уксусная кислота в виде ацетильных эфирных групп СНзСО участвует лишь в составе свекловичного пектина.
Минеральные составные части представлены в пектиновом комплексе в виде Са, Mg и их солей. В процессе естественного образования пектинового комплекса происходит присоединение катионов Са и Mg к полигалактуроновой цепи путем замещения водорода карбоксильных групп.
Предполагается, что ионы Са и Mg (и др. поливалентных металлов), находясь в пектиновой молекуле, связывают карбоксильные группы смежных цепей главных валентностей и соединяют последние между собой.
Кроме Са и Mg, в составе золы пектинов найдены незначительные количества Fe, АL и Si02.
Количественное содержание зольных элементов в нативном пектине не могло быть точно определено в связи с тем, что извлечение пектина из растительной ткани происходит обычно при воздействии кислот, что ведет к более или менее сильной деминерализации пектина.
Следует отметить, что имеющиеся разногласия в отношении отдельных составных частей пектиновых веществ вызываются различием в методах извлечения последних из исходного материала. Необходимо указать также, что различия в химическом составе пектинов зависят еще и от происхождения их.
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

« Февраль 2017 »
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          

Рекомендуемые материалы