ПЕКТИН

ПЕКТИН (грец. pektos — затверділий, застиглий); Pectin (USP, CAS №9000–65–5); син.: Citrus pectin; E440; methopectin; methyl pectin; methyl pectinate; mexpectin; pectina; pectinic acid — природний полімер D-галактуронової кислоти, з мол. м. 30 000–100 000. Міситься в рослинній сировині, плодах, овочах, коренеплодах, належить до розчинних харчових волокон. Був відкритий у 1825 р. Головний ланцюг молекули П. побудований з 1→4 зв’язаних залишків галактуронової кислоти, а бічні ланцюжки складаються з 2-О-заміщеної L-рамнопіранози, галактози та інших моносахаридів. Карбоксильні групи галактуронової кислоти часто утворюють метилові етери. Відомі низькоетерифіковані П. і високоетерифіковані П. зі ступенем етерифікації понад 50%. Гідроксильні групи С-2 і С-3 бувають ацильованими. Залишки рамнози поодиноко включені в поліуронідний ланцюг або з’єднані між собою. Для П. з високим вмістом рамнози доведено чітке чергування залишків α-D-галактуронової кислоти й α-L-рамнопіранози. У положенні 4 залишків рамнози, а іноді й в інших положеннях головного ланцюга можуть приєднуватися більш-менш складні бічні ланцюги, побудовані із залишків D-галактози, L-арабінози, рідше — D-ксилози, D-глюкуронової кислоти, L-фукози, D-апіози й ін. Вміст цих додаткових моносахаридів коливається в широких межах (від 0 до 50%). Невелика частина гідроксильних груп молекул деяких П. може бути етерифікована феруловою кислотою (4-НО) (3-СН3О)С6Н3СН=СНСООН. Термін П. часто вживають у широкому розумінні, відносячи до них, крім власне П., також поліуроніди морських водоростей, напр. альгінати із сланів ламінарії (див. Ламінарія) або арабінани і галактани, що супроводжують П. при їхньому витягу з ЛРС. В останньому випадку кислі компоненти сумішей полісахаридів називають пектиновими кислотами, а їх солі — пектинатами. Омиленням складноетерних груп одержують пектові кислоти, які не містять нейтральних моносахаридів, солі яких називають пектатами. Деякі полісахариди, які за сучасною класифікацією відносять до камедей, є типовими П. (див. Камеді). За вмістом галактуронової кислоти до П. також можна віднести полісахариди подорожника великого (плантаглюцид).

Одержують П. із відходів виробництва фруктових соків (яблучного, лимонного, апельсинового, мандаринового), іноді — з відходів виробництва бурякового цукру або соняшникової олії шляхом екстракції при нагріванні зазвичай з розчином фосфорної, сульфатної або іншої мінеральної кислоти. Екстракт концентрують, фільтрують і осаджують П. спиртом. Для очищення П. використовують його властивість утворювати пектинати з металами. Вміст П. в білій частині шкірки цитрусових досягає 25–30%, у шкірці яблук — 40%, а в жомі — 10–20% сухої маси. Із червоних водоростей родів Gracilaria, Gelidium, Ahfelcia i Phillophora одержують агар (див. Агар).

Pektin_1.ai

Pektin_2.ai

Товарний П. має емпіричну формулу (С6Н8О6)n· (ОСН3)m, де n коливається близько 50, m=30–80% від n. Головні ланцюги П. побудовані із α-D-галактуронової кислоти, зв’язаних 1→4 зв’язками, і містять певну кількість залишків 2-О-L-рамнопіранози; короткі бічні ланцюги утворюють D-галактозу, L-рамнозу, L-арабінозу та D-ксилозу. У високоетерифікованих П. зазвичай заміщено 60–70% карбоксильних груп. Низькоетерифіковані П. можуть бути деетерифіковані аміаком з заміщенням частини етерних груп на амідні. Такі П. називаються амідованими.

П. — аморфні порошки з мол. м. близько 80 тис.; білого або з жовтуватим, сіруватим і коричневатим відтінком кольору сипкі порошки, майже без запаху. Розчинність П. залежить від ступеня полімеризації, етерифікації й розміру молекули. П. з низьким ступенем полімеризації (<40%) добрерозчинні у холодній воді, лугах; високоетерифіковані П. добрерозчинні в гарячій воді, погано — у спиртах, у холодній воді набухають. Молекули П. найбільш стійкі при рН ≈4,0. Посилення кислотності призводить до гідролізу складноетерних груп і глікозидних зв’язків, а в лужному середовищі спостерігається омилення складних етерів і розщеплення головного ланцюга.

Цінною практичною властивістю П. є здатність утворювати гелі, що зумовлено міжмолекулярною асоціацією ділянок молекул, побудованих із залишків α-D-галактуронової кислоти. При цьому для низькометильованих П. вирішальну роль відіграє координація цих залишків з іонами Са2+ або зниження ступеня дисоціації карбоксильних груп при підкисненні; для високометильованих П. — переважають гідрофобні взаємодії. В обох випадках сильний вплив на властивості гелів має характер розподілу окремих структурних елементів молекули П. уздовж ланцюга полімеру. Гелеутворювальні властивості підсилюються за наявності гідрофільних речовин (напр. сахарози, гліцерину). Високоетерифіковані П. розчинні в кислих (рН <4,0) розчинах цукру (концентрація вища за 60%), при охолодженні утворюють прозорий неплавкий гель. Міцність пектинового гелю незалежно від виду П. зростає з підвищенням концентрації П. і ступеня полімеризації. За швидкістю й температурою початку гелеутворення високоетерифіковані П. поділяють на 2 групи: які швидко й повільно утворюють желе. Процес перебігає швидше у П. з високим ступенем етерифікації, бо вони містять менше вільних карбоксильних груп, дисоціація яких гальмується додаванням кислоти. Повністю етерифіковані П. можуть утворювати гелі без додавання кислоти, якщо цукру достатньо. Процес желеутворення прискорюється при підвищенні концентрації цукру й зниженні рН. Для цього використовують буферні солі — ретардатори (солі одновалентних катіонів і молочної, винної, лимонної або фосфатної кислот). Катіони приєднуються до дисоційованих карбоксильних груп, унаслідок чого пектинові ланцюги не можуть наблизитися для утворення міжмолекулярних зв’язків. Низькоетерифікований, тобто дуже іоногенний П. у розчинах, які містять кальцій (>200 мг/л), утворює прозорий плавкий гель. Швидкість желеутворення й міцність гелю залежать від значення рН, концентрації цукру та іонів, які взаємодіють з кальцієм.

П. використовуються у фармацевтичній та харчовій промисловості як гелеутворювачі, адсорбенти, емульгатори, як компоненти полімерних терапевтичних систем з контрольованим вивільненням діючих речовин, стабілізатори, загусники, водоутримувальні агенти, освітлювачі, речовини, які полегшують фільтрування, засоби для капсулювання, виробництва живильних середовищ. Вони мають властивість пролонгувати дію ліків.

П. є компонентами природних харчових продуктів, які не перетравлюються, не всмоктуються й не розщеплюються мікрофлорою кишечнику (див. Харчові волокна). Низькометильований П. сприяє виведенню з організму важких металів і радіонуклідів завдяки високій здатності до комплексоутворення. Для П. характерні адсорційні, гастропротекторні, антацидні, гіпохолестеринемічні властивості. Добова потреба в П.р. в раціоні дорослої людини становить 5–6 г.

Низькоетерифіковані й амідовані П. використовують як загусники й стабілізатори консистенції кисломолочних продуктів, молочних десертів, напоїв, кетчупів. З додаванням П. виробляють термостабільні фруктові начинки й глянець для кондитерських виробів.

Пищевая химия / Под ред. А.П. Нечаева. — М., 2004; Рудиченко В.Г. Природні харчові сорбенти як чинник здоров’я сучасної людини. — К., 1997; Сарвафанова Л.А. Пищевые добавки: Энциклопедия. — СПб., 2004; Химическая энциклопедия. — Т. 3. — М., 1992.