Klassifizierung Pektin physikalisch-chemischen Eigenschaften

das unterscheidet die folgende Pektin gemäß der Nomenklatur in 1944 angenommen: Protopektins (siehe oben.), Pektin, Pektin, Säure und Pektinsäure.

Pektin ist ein Oberbegriff für eine wasserlösliche, cellulosefreie Pektinsubstanz, die aus methoxylierten Galacturonsäureresten besteht. Pektin ist ein Produkt, das aus der ersten Stufe des natürlichen Abbaus von Protopektin gewonnen wird. In unveränderter Form kann es mit Zucker, Säure und Wasser ein Gelee bilden. In reifen Früchten liegt der Großteil der Pektinsubstanzen bereits in Form von Pektin vor. In diesem Zustand sollte das für die Süßwarenverarbeitung bestimmte Obst in Produktion gehen.

Die methoxylierte polygalacturonische Kette des Pektins kann in vereinfachter Form als bezeichnet werden15.1

Bei der Hydrolyse von Pektin kommt es zu einer allmählichen Abspaltung der Methoxygruppen (Demetoxylierung). Vollständig demethoxyliertes Pektin (mit einer intakten Kette) wird in der neuen Nomenklatur Pektinsäure genannt.

Die Struktur der Pektinsäure kann durch die folgende Formel dargestellt werden:15.2

Pektinsäure ist ein Kolloid mit einem polymerisierten Molekül. Seine allgemeine Formel (C5Н7О4COOH)n. Es hat jedoch nur eine schwache Fähigkeit zur Gelbildung.

Zwischen Pektin und Pektinsäure gibt es eine Reihe von Zwischenprodukten mit unterschiedlichem Demethoxylierungsgrad. Sie sind in einer natürlichen Mischung von pektischen Substanzen enthalten. Ihre Polygalacturonkette besteht aus Einheiten, von denen die meisten oder weniger mit Methoxylgruppen gesättigt sind. Diese Verbindungen werden Pektinsäuren genannt. Ihre gallertartigen Eigenschaften variieren je nach Methoxylierungsgrad.

Die allgemeine Formel der Pektinsäure15.3

Durch den tiefen Abbau von Pektinsäure (und Pektinsäure), der nicht nur von der Demetoxylierung, sondern auch von der Aufspaltung der Polygalacturonsäure-Kette in getrennte Glieder begleitet wird, erhält man molekular lösliche Monogalacturonsäure:15.4

die sich wie eine typische einbasige Säure verhält.

Berücksichtigen Sie die wichtigsten physikalisch-chemischen Eigenschaften von Pektinsubstanzen.

Reines Pektin ist eine weiße Substanz, die in Wasser unter allmählicher Bildung einer kolloidalen Lösung - eines Sols - aufquillt.

Pektinlösungen haben eine signifikante Viskosität.

Die Viskosität der verdünnten Pektinsole steigt direkt proportional zur Konzentration an. Eine solche Beziehung besteht nur für Pektinlösungen mit Konzentrationen bis zu 1%. In Lösungen mit einer höheren Konzentration werden signifikante Abweichungen von dieser Abhängigkeit beobachtet. In dem Bereich nahe der Gelierung des Pektinsols wird eine anomale Viskosität beobachtet, die mit der Bildung einer Struktur einhergeht.

Die Zugabe von Alkohol oder Aceton (mit einer Konzentration über 50%), Ether oder Benzol zu wässrigen Pektinlösungen führt je nach Pektinkonzentration und zugesetztem Fällungsmittel entweder zu einer vollständigen Verfestigung des Sols oder zur Ausfällung des neuen Pech-111-Gels.

Proteine ​​und Tannine präzipitieren keine pektischen Substanzen aus wässrigen Lösungen.

Die Partikel des Pektinkomplexes weisen eine negative Ladung hoher Dichte auf. Letzteres ist hauptsächlich auf die freien Carboxylgruppen der Pektinsäuren zurückzuführen. Hierdurch werden Pektinsubstanzen (insbesondere in Gegenwart von Pektinsäure und Pektinsäure in ihnen) unter Einwirkung von Salzen mehrwertiger Metalle in Form von in Mineralsäuren löslichen Koagulaten dieser Salze unter bestimmten Bedingungen aus einer wäßrigen Lösung ausgefällt.

Pektin ist ein optisch aktiver Stoff mit Rechtsrotation, und seine spezifische Rotation hängt von den Früchten ab, aus denen es stammt, und vom Grad seiner Reinheit.

Pektinsäuren bilden mittlere oder saure Salze verschiedener Metalle.

Für 0,5-1,0% -Lösungen von Pektinsäuren liegt der pH-Wert im Bereich von 3,2-3,4.

Pektinsäure in trockener Form ist ein weißes Pulver mit geringer Wasserlöslichkeit. Mit Alkalien werden lösliche Salze (Pektate) und mit Erdalkali- und Schwermetallen unlösliche Salze gebildet. Mit Tanninen wird es im Gegensatz zu Pektin ausgefällt.

Das Molekulargewicht (M) von Pektinsubstanzen variiert in Abhängigkeit von der Herkunft des Pektins und dem Grad seiner Depolymerisation.

Pektinsubstanzen sind in der Regel eine polymolekulare Mischung, d. H. Eine Mischung von Molekülen verschiedener Größen. Daher können wir nur über die Durchschnittswerte von M sprechen.

Die besondere Schwierigkeit bei der Etablierung von M-Pektinen liegt in der Tatsache, dass Pektine ein heterogenes Gemisch sind, das vorher gereinigt werden muss.

Darüber hinaus gibt es eine Vielzahl von Methoden zur Bestimmung von M, die für dasselbe Produkt unterschiedliche Werte ergeben.

Schneider und Bock (1937), die M von Apfelpektin nach der osmotischen Methode (für Pektinnitrate, die frei von "Satelliten" sind) bestimmten, ermittelten Durchschnittswerte von 30000 bis

100 000; für Pektinorangen wurde das Molekulargewicht von 150 000 gefunden, für Zitrone 220 000 und Rübe 20 000 - 25 000.

Svedberg und Graham (1938) stellten unter Verwendung der Ultrazentrifugationsmethode fest, dass die Werte von M für Apfel-, Birnen- und Pflaumenpektin von 40 000 bis 50 000 reichen.

Etwas höhere Werte werden erhalten, wenn M von Pektin durch die pericosimetrische Methode bestimmt wird.

Neben dem Wert von M sind Daten zur Form und Größe ihrer Moleküle von großem Interesse für die Charakterisierung der physikochemischen Eigenschaften von Hochpolymeren. Pektinsäuremoleküle sind zylindrisch; Moleküldicke ca. xnumx a.

Die beschriebenen physikalisch-chemischen Eigenschaften bestimmen die Fähigkeit von Pektinen, mit Zucker und Säure Gelatine zu bilden.

Die Fähigkeit von Pektinen zur Gelbildung

Pektin Gelees bilden unterschiedliche Zusammensetzung voneinander in physikalischen und mechanischen Eigenschaften unterscheiden.

Am typischsten für die Herstellung von Marmeladenpastila ist die Bildung von Gelee mit Säure und Wasser in Gegenwart relativ großer Mengen Zucker (60 - 80 Gew .-% Gelee). Gelees dieser Art sind die Grundlage für die Herstellung von Obst- und Beerenmarmeladen, Marshmallows, Marmeladen und Süßigkeiten.

Ohne die Frage nach dem Mechanismus der Geleebildung von Pektin unter den Bedingungen der Süßwarenherstellung zu untersuchen (dieser Frage wird in Zukunft ein besonderer Stellenwert eingeräumt), müssen hier die gallertartigen Eigenschaften von Pektinen und die Faktoren, durch die diese Eigenschaften bestimmt werden, berücksichtigt werden.

Die Fähigkeit zur Gelatinierung äußert sich je nach Herkunft individuell in verschiedenen Pektinen und ist daher für die Süßwarenherstellung von ungleichem Wert.

Es ist beispielsweise bekannt, dass Pektine von Äpfeln, Zitrusfrüchten (aus einer Kruste von Orangen und Zitronen), schwarzen Johannisbeeren, Stachelbeeren, Sonnenblumenkörben und Rüben hinsichtlich ihrer Fähigkeit zur Geleebildung am wertvollsten sind. Bei ordnungsgemäßer Verwaltung der technologischen Produktionsprozesse dieser Pektine verleihen sie den Gelees die erforderliche Festigkeit und andere wertvolle Eigenschaften.

Weniger wertvoll sind in dieser Hinsicht die Pektine von Eberesche, Quitte, Aprikose, Pfirsich, Pflaume, Cranberry. Pektine dieser Früchte, die den Gelees eine geringere Festigkeit verleihen, erfüllen nicht die Anforderungen für die Herstellung von Süßwaren. Noch weniger wertvoll hinsichtlich ihrer Fähigkeit zur Gelbildung sind Pektine aus Birnen, Kirschen, Sommerbeeren, Trauben und Gemüse.

Innerhalb der gleichen Art und Vielfalt von Früchten und Pflanzen ändert sich die Fähigkeit des Pektins zur Gelatinierung während der Entwicklung der Pflanze, der Fruchtreife, während der Lagerung und Verarbeitung dieses Rohmaterials.

Der aktuelle Wissensstand bietet noch keine Möglichkeit, die Ursachen, die die natürliche Fähigkeit zur Gelatinierung von Pektinen aus verschiedenen Quellen bestimmen, verlässlich zu bestimmen.

Der quantitative Gehalt an Pektin in Früchten und Pflanzen untersucht variiert stark von der 1,8 28% auf das Trockengewicht des Pflanzenmaterials.

Der Gehalt an Pektin in diesem Rohstoff macht es nicht möglich, seine gallertartige Fähigkeit zu beurteilen. Dies liegt daran, dass die zur quantitativen Bestimmung von Pektin verwendeten Methoden (die bekannte Calcium-Pektat-Methode, die Methode der Fällung mit Alkohol usw.) insgesamt mit ihren gelbildenden Anteilen und denjenigen Anteilen, denen diese Eigenschaft entzogen ist, zeigen.

Derzeit wird angenommen, dass die geleebildenden Eigenschaften von Pektinsubstanzen hauptsächlich durch die folgenden Faktoren vorgegeben sind:

  1. Kettenlänge des Pektinmoleküls;
  2. der Methoxylierungsgrad von Galacturonsäureresten;
  3. das Vorhandensein von Neuronid-Komponenten (organisch und mineralisch).

Es kann als erwiesen angesehen werden, dass die Fähigkeit des Pektins zur Gelbsucht in erster Linie von der Größe seines Moleküls abhängt. Letztere werden durch den Polymerisationsgrad der Ketten der Hauptvalenzen bestimmt und sind durch den Wert des Molekulargewichts des Pektins charakterisiert.

Neben den natürlichen Eigenschaften dieses Pektins hängt der Polymerisationsgrad seines Moleküls von den Bedingungen der Pflanzenentwicklung und der Art seiner Auswirkungen auf die Produktionsprozesse ab.

Im Zuge des natürlichen Zerfalls von Pektinsubstanzen in Pflanzen hat die erste Stufe der Hydrolyse von Protopektin unter diesem Gesichtspunkt einen positiven Wert. Bei Früchten fällt dieses Stadium mit deren sogenannter technischer Reife zusammen, es repräsentiert die Phase des Zustands der pektischen Substanzen, die für die Gelierung optimal ist. Bei der weiteren Zersetzung von Pektinsubstanzen unter natürlichen Bedingungen der Fruchtreife am Baum oder während der Reifung und während der Reifung werden schwach gebundene Komponenten des Pektins (Methoxylgruppen und verwandte Substanzen wie Galactose, Araban usw.) abgespalten und manchmal tiefer hydrolytisch Prozesse.

Beim biochemischen Verderben von frischen Früchten (Gärung, Fäulnis) unter dem Einfluss von Enzymen von Mikroorganismen kommt es zu einem forcierten Zerfall des Pektinmoleküls. Einige Enzyme spalten Protopektin ab, andere ("Pektasen" oder "Pektinesterasen") demethylieren Pektin, und einige ("Pektinasen" oder Polygalakturonasen) verursachen dessen Depolymerisation, d. H. Sie spalten die Kette des Pektinmoleküls in kürzere oder kürzere Segmente auf.

Pektine sind hitze- und chemikalienempfindlich. Daher tritt die Depolymerisation des Pektinmoleküls häufig bei der Verarbeitung von pektinhaltigen Rohstoffen auf. Je mehr Pektin verschiedenen Behandlungen unterzogen wird (Erhitzen, Einwirkung von Säuren oder Laugen), desto größer ist die Gefahr der Depolymerisation von Pektin, die sich in einer Abnahme seines Molekulargewichts äußert.

Diese Studien und praktische Erfahrungen zeigen, dass alle Auswirkungen, die Depolymerisation der Pektinmolekülen verursachen zwangsläufig eine Verschlechterung seiner Fähigkeit studneobrazuyuschey zur Folge haben.

Es wird angenommen, dass von den Bestandteilen des Pektinkomplexes Pektinfraktionen mit einem Molekulargewicht von mindestens 10 000 die Fähigkeit zur Geleebildung aufweisen. Die restlichen Pektinfraktionen sind nicht an der Gelierung beteiligt, sondern Ballaststoffe.

Polymerisationsgrad hydrophilen Eigenschaften definiert und kolloidale Verbindungen, ihre Wasserbindungsvermögen. Diese Eigenschaften von Pektin sind wichtig bei der Herstellung von Marmelade-Pastila Produkte wie sie zu schützen vor dem Austrocknen oder nass.

In letzter Zeit wurden zahlreiche Daten gesammelt, die zeigen, dass die Pektin-Demethylierung, die nicht mit einer Depolymerisation ihres Moleküls einhergeht, nicht zu einem Verlust ihrer Geliereigenschaften führt. Andererseits wird häufig eine Depolymerisation von Pektin vor seiner Demethylierung beobachtet, d. H. Die Spaltung der Pektinkette in methoxylierte Reste von Polylacticuronsäure.

Es wurde auch festgestellt, dass Pektine ihre Fähigkeit zur Gelbildung beibehalten, häufig mit abnehmendem CH-Gehalt.30 bis 5% und darunter. Die resultierenden Pektinsäuren zeigen ihre Fähigkeit zur Gelierung in geringfügig anderen Formen als Pektin, das mit Methoxylgruppen gesättigt ist.

Im Allgemeinen führen neuere Forschungsdaten zu einer neuen Interpretation der Rolle von HF30. Letzteres ist der Gehalt an CH30 in Pektin gibt nur die Gelierungsbedingungen vor: die Zuckermenge, die zur Bildung von Gelee erforderlichen Säuren und die Geschwindigkeit des Gelierungsprozesses.

Darauf aufbauend wurde eine Technologie zur Herstellung von niedrig methylierten Pektinen geschaffen. Ein charakteristisches Merkmal der Gelierung von niedrig methylierten Pektinen ist, dass sie mit geringen Mengen Zucker (etwa 35% Zucker pro Gewicht Gelee) Gelee bilden, im Gegensatz zu dem üblichen hoch methylierten Pektin, das nur mit einer Zuckerkonzentration von nicht weniger als 65% Gelee bilden kann.

Darüber hinaus enthalten Pektine nicht mehr als 7,5% CH30 haben die Fähigkeit, mit mehrwertigen Metallionen starke Gelees zu bilden.

Niedrig methylierte Pektine werden durch enzymatische, saure oder alkalische Hydrolyse von Pektin-haltigen Rohstoffen erhalten. Entwickelte Bedingungen für die Herstellung dieser Gelees mit Calciumsalzen ohne Zucker und Säure. Letztere werden nur nach Geschmack zugesetzt.

Das haltbarste Calciumgelee wird aus Pektinsäuren mit einem Methylestergehalt im Bereich von 3,5 bis 6,0% erhalten.

Die Rolle von Calcium oder Ionen anderer Metalle bei der Bildung dieser Gelees besteht darin, dass die Pektinsäuremoleküle durch Metallionen über freie Carboxylgruppen aneinander gebunden sind. Daher wird diese Art von Pektingelee als "ionengebundene" Gele bezeichnet, da das Gelee-Netz in ihnen unter Verwendung von mehrwertigen Metallionen (in diesem Fall -Ca ++) gebunden ist, die die Hydroxide der Carboxylgruppen gemäß ersetzen15.5

In herkömmlichem Pektin-Zucker-Säure-Gelee (mit 65% Zucker) erfolgt diese Bindung über freie COOH-Gruppen, die unter Bildung von Wasserstoffbrücken miteinander verbunden sind. Daher werden diese Gelees als "wasserstoffgebundene" Gele bezeichnet.

Es gibt Pektingelee vom Zwischentyp, das sowohl Zucker als auch Kalzium enthält. In der Praxis haben sich solche Gelees mit 35 ~% Zucker und der entsprechenden Menge an Kalzium (die sogenannten zuckerarmen Gelees) in den letzten Jahren sehr verbreitet.

Diese Bestimmungen bildeten die Grundlage moderner Vorstellungen über die Rolle von Methylestergruppen und ihre praktische Bedeutung für den Prozess der Gelatinierung von Pektin.

Die anderen neuroniden Komponenten des Pektins (Arabinose, Galactose) spielen bei der Gelbildung des Pektins keine wesentliche Rolle. Ihr geringer Gehalt an nativem Pektin oder eine künstliche Verringerung ihres Gehalts durch Reinigung von Pektinzubereitungen führt zu einer entsprechenden Erhöhung der Menge an galacturonischen Substanzen im Pektin und zu einer Erhöhung seiner Gelbildungsfähigkeit. Daher ist der Prozentsatz an Galacturonsäure im Pektin (die Menge des Uronteils) auch ein Indikator, der seine Fähigkeit zur Gelbildung charakterisiert.

Aus alledem folgt, dass die Prozesse des Natürlichen von entscheidender Bedeutung für die Geleebildungsfähigkeit des Pektins sind. Hydrolyse in einer Pflanze, Extraktion aus pflanzlichen Materialien und anschließende Verarbeitung in der Produktion. In Anbetracht dessen ist es notwendig, alle Faktoren, die die Depolymerisation des Pektinmoleküls verursachen, so weit wie möglich zu vermeiden. Insbesondere muss darauf geachtet werden, dass die Früchte vor der Ernte und während der Nachernte nicht überreifen. Es ist notwendig, Obst- und Beerenrohstoffe vor Verderb bei der Lagerung, vor längerer Erhitzung (beim Kochen und Trocknen) und vor dem starken Einfluss chemischer Stoffe (Säuren usw.) bei den Verarbeitungsprozessen zu schützen.

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