В водних розчинах пектин являє собою напівгнучку макромолекулу, що має конформацію спіралі з постійним поперечним розтином, карбоксильні групи якої розташовані одна під другою. Під дією температури і рН середовища дисоціація вільних карбоксильних груп посилюється, при цьому кожна дисоційована група отримує протилежний заряд. Виникають близько розташовані однойменно заряджені сили відштовхування, які випрямляють спіральну молекулу і збільшують її лінійні розміри і в`язкість розчину. Підвищення температури і концентрації водневих іонів прискорює реакцію гідролітичного розщеплення протопектипу, про що свідчить зменшення періоду синусоїдної кривої. При збільшенні тривалої дії (0,4 год) відбувається частинна деструкція основного ланцюга полімеру, що призводить до зменшення молекулярної маси, зниження концентрації П Р і збільшення вмісту галактуронової кислоти ( Г К). При збільшенні часу гідролізу до 0,8 год гідролітичне розщеплення протопектину продовжується, концентрація П Р збільшується і знижується вміст Г К. Утворені пектинові макромолекули структуються з частково деструктурованими пектинами, збільшуючи таким чином молекулярну масу полімера. Потім знову спостерігається кислотно-темічна деструкція П Р і збільшення вмісту Г К. При видаленні джерела сировини реакція полімеризації і деструкції продовжуються протягом 0,5 год, а потім відбувається деструкція П Р, чим і викликана необхідність різкого охолодження екстракту після закінчення процесу видалення цільового продукту – одного із нових прийомів в технології пектинового виробництва.
Підтвердженням гіпотези являється синусоїдальні зміни молекулярної маси і холодцевидних здатностей пектину в процесі гідролізу – екстрагування.
Таким чином, встановлено закономірність зміни концентрації, молекулярної маси і холодцеутвореної здатності П Р, зміни вмісту Г К у водних розчинах в залежності від тривалості процесу видалення пектину вказують на існування певного клітинного відношення (G) реакції деструкції ( Gg) і полімеризації ( Gn), тобто пектиновмісна сировина в процесі гідролізу-екстрагування розрізняється по кількості актів розриву або зливання при певних температурах і рН. Використання в виробничій практиці феномену П Р дозволяє розробити технологію отримання пектинових холодцеутворювачів з заданими якостями і максимальною ступінню видалення.
Електромембранне очищення пектину
Дедалі ширше викоритовують біополярні мембрани для регулювання кислотно-основних властивостей водних систем. Приміром, впровадження їх глюкозо-фруктозне, пектинове, крохмальне виробництво дає змогу відмовитися від застосівання хімічних реагентів, зменшити вміст іонів в продуктах тощо. Найчастіше технологію застосовують при виробництві пектину. Технологічна інструкція затвержена Мінітерством охорони здоров`я України, а дослідна партія продукції одержала позитивні відгуки дегустаторів. Використання екстракту КТІХПу при виготовленні пектину істотно змінює технологію, з`являються можливості використання безкислотного гідролізу. В результаті цього пектинові екстракти можна виготовити практично на всіх цукрових заводах, лініях по переробці овочів та фруктів ( буряків, моркви) в умовах безвихідної та екологічно чистої технології. Експериментальні випробування пектинового екстракту на різних підприємствах з використанням елекромембранної обробки води дали позитивні результати. Випробування елекротехнології при випуску з рослинної сировини дає змогу підвищити його якість, збільшити вихід і скоротити тривалість процесу. Промивання і набухання, екстрагування гідролізу виключає застосування мінеральних кислот, робить продукт екологічно чистим. Завдяки цьому зменшується витрати спирту і палива, зменшується собівартість пектину.
Лікувальні властивості пектинів
Забезпечення населення продуктами лікувально-профілактичного призначення має велике методичне й соціально-економічне значення. Важливе місце в розв`язанні цієї проблеми належить пектиновмісним харчовим виробам.
Одним з основних ефектів терапевтичного впливу пектинових речовин їх детоксикуюча дія щодо катіонів важких і радіоактивних металів. Цю властивість пояснює наявність в пектинових речовинах вільних карбоксильних груп галактуронової кислоти, що спричиняє утворення в шлунково-кишковому тракті нерозчинних комплексів з катіонами полівогенних металів, у тому числі токсичним, важкими та радіоактивними. Аналогічні комплекси утворюються з токсичними, які потрапили або утворилися в організмі людини – фенолами, амінами тощо. Крім того, потрапляючи у кишечник, пектинові речовини посилюють кислотність середовища, бактерицидно впливають на хвороботворні бактерії.
Дослідами також встановлено, що пектини виявляють лікувальну дію при виразці шлунку регулюють вміст холестерину, підвищують стійкість до алергічних факторів, мають інші лікувальні властивості. Тож збільшувати виробництво продуктів, забезпечених пектином, необхідно не лише для лікувально-профілактичного харчування тих, хто працює в умовах підвищеного радіоактивного фону чи контактує з важкими металами, а й для масового споживання.
З цією метою спеціалісти нашої асоціації розробляють рецептури й технології приготування пектиновмісних виробів різних груп – хлібобулочних, кондитерських та безалкогольних напоїв.
Збільшивши найближчим часом виробництво пектину для цих продуктів за технологією яка передбачає використання мінеральних кислот практично неможливо. На подальших технологічних стадіях цей метод вимагає значної кількості хімічних реагентів на нейтралізацію й зчищення кінцевого продукту.
Тому для збільшення випуску пектиновмісних виробів наші спеціалісти оперативно розробили принципово новий спосіб одержання пектину й пектиновмісних драглеутворювачів з рослинної сировини. Він передбачає переробку вторинної сировини на консервних заводах за безвідхідною екологічно чистою технологією. Як гідролізуючий агент після спеціальної електромембранної обробки використовують воду. Це дає змогу обійтися без хімічних реагентів, які забруднюють кінцевий продукт.
Водночас з виробництвом пектину та інших готових пектинопродуктів технологічна схема переробки яблучних вичавок передбачає виробництво рідких і сухих екстрактів, пюре й порошків, які можна використовувати для виготовлення продуктів без додаткового очищення й обробки. Крім підвищеного вмісту пектину, такі продукти містять органічні кислоти, засвоювані цукри, цінний комплекс макро- і мікроелементів, харчові волокна.
Медико-біологічну оцінку пектинових драглеутворювачів і продуктів на їх основі дав П`ятигорський фармацевтичний інститут. Клінічну апробацію пектинового екстракту проведено на базі лікарні й поліклініки управління внутрішніх справ Краснодара й санаторію “Дубова роща”, що в Желєзноводську.
З використанням пектинопродуктів з яблучної і бурякової сировини розроблені й широко випробувані на виробництві кондитерські, консервні, хлібобулочні, макаронні вироби й безалкогольні напої.
Спільно з Київським об`єднанням макаронної промисловості розроблено булочку здобну й вермішель збагачені пектиновими речовинами. На основі концентрованого пектинового екстракту із свіжих яблучних вичавок розроблено кондитерські вироби: желейний мармелад, зефір, цукерки. З яблучним пектиновим екстрактом розроблено желейні консервні вироби – желе, конфітюри, фрукти та овочі в желе. Продукція має приємний смак і аромат, колір, щільну желейну консистенцію.
Застосування пектинового екстракту у виробництві желейних продуктів дає змогу скоротити витрати цукру й кислоти завдяки використанню цукрів і органічних кислот, які містяться в екстракті.
На основі протертих пюре прогідролізованих вичпвок розроблено різні види повидла – яблучне, яблучно-вишневе, яблучно-сливове. Перші партії цих продуктів виготовлені Солдатським консервним заводом “Кабардино - Балкаріє”.
При розробці безалкогольних напоїв використовували різні пектинові продукти: концентрований та сухий екстракт. Напої з додаванням концентрованих соків теж приємні на смак, у них відчувається аромат свіжих плодів. Пектинових речовин у цих напоях не менше як півпроцента.
На основі концентрованого пектинового екстракту в купажі з плодовими натуральними соками розроблено вітамінізовані напої. Одна склянка такого напою містить половину добової потреби у вітаміні С і не менше одного грама пектину.
На всі нові види харчових виробів розроблено нормативно-технічну документацію.
Нарівні з фруктовими соками
Як відомо, харчові волокна належать до нерозчинних полісахаридів. Однак їх роль у харчуванні досить значна. Вони запобігають розвитку застійних явищ у гепатобільярній системі. Здатність абсорбувати різні сполуки використовується в профілактичному харчуванні. Ефект зв`язування з глюкозою й жирними кислотами враховується при складанні раціонів хворим для корекції вуглеводного й ліпідного обмінів. Харчові волокна частково перетравлюється ферментами мікроорганізмів, сприяючи утворенню ряду вітамінів ( зокрема групи В), які певною мірою поповнюють їх дефіцит в організмі.
Серед значної кількості харчових волокон рослинного походження особливого значення надають пектиновим речовинам. Вони не мають протипоказань для включення їх у раціон, характеризуються водотривкістю – важливої умови при виробництві желе мармеладу, зефіру. Однак, враховуючи хорошу комплексоутворюючу здатність пектинів, особливо щодо солей важких металів, необхідно слідкувати, щоб пектиновмісні продукти відповідали гігієнічним вимогам.
Тому для розширення виробництва пектинів на Україні необхідно або вдосконалювати наявні технології, або створювати нові, які б забезпечували необхідну чистоту продукту.
Спеціалісти Київського технологічного інституту харчової промисловості розробили схему одержання пектиновмісних екстрактів з бурякового жому і яблучних вичавок. При цьому контролюються ступінь чистоти сировини, а для екстракції пектинів використовуються новий екстрагент – електродіалізна вода (рН = 3-4) замість традиційних неорганічних кислот. Одержані таким способом екстракти масовою часткою пектинів від 0,88 до 2 % слід використовувати нарівні з фруктовими соками для профілактичного й дієтичного харчування.