Что такое пектин биология
Пектиновые вещества
Пектины, или пектиновые полисахариды – это группа водорастворимых углеводов, которые встречаются в клеточных мембранах и межклеточных тканях некоторых растений.
Что такое пектин
Пектин – это натуральное вещество, содержащееся в ягодах и фруктах. Особенно много его в яблоках. В плодах пектин помогает сохранять стенки ячеек, соединенные вместе. В незрелых плодах содержится пропектин – вещество-предшественник, которое превращается в пектин только после созревания фрукта. На этапе созревания вещество помогает фруктам сохранять форму и твердость. В спелых фруктах расщепляется до состояния простых сахаридов, которые полностью растворяются в воде. Именно этот химический процесс объясняет, почему перезрелый плод становится мягким и теряет форму.
История открытия
Джемы и желе в кулинарных книгах хозяек появились достаточно давно. По крайней мере, в XVIII веке, а точнее в 1750 году, рецепты этих десертов были опубликованы в лондонском издании. Тогда желеобразные сладости изготовляли из яблок, смородины, айвы и некоторых других фруктов.
И только в 1820 год впервые было выделено вещество, которое, как оказалось, собственно и является ключевым для изготовления джемов и желе. Затем, когда люди узнали список желирующих продуктов, они научились изготовлять мармелады из фруктов и ягод, которые сами по себе не способны загустевать. И чтобы обмануть природу, кондитеры прибегли к яблочным компонентам в качестве дополнительного ингредиента.
Первый коммерческий вариант пектина имел форму яблочной выжимки. Первый жидкий экстракт вещества появился в 1908 году в Германии. Затем его научились производить в США. Именно американцу Дугласу принадлежит патент на производство жидкого пектина. Документ датируется 1913 годом. Немного позже это вещество приобрело широкую популярность в странах Европы. А в последние годы центром производства являются Мексика и Бразилия. Там пектин извлекают из цитрусовых.
Где содержится?
Пектин содержится во многих фруктах и ягодах, которые растут в наших широтах. А это яблоки, груши, айва, сливы, персики, абрикосы, черешни, крыжовник, земляника, виноград, малина, смородина, клюква, ежевика. Также важным источником пектина являются цитрусовые фрукты: апельсины, грейпфруты, лимоны, лаймы, мандарины. Но что касается цитрусов, то в этих фруктах вещество концентрируется преимущественно в коже, в мякоти его очень мало.
Как определить концентрацию во фруктах
Концентрация пектина зависит от стадии спелости фрукта. Это, конечно, важная информация. Но все же как определить, достаточно ли дозрели фрукты для сбора урожая? Ну правда, не нести же каждый плод на исследование в лабораторию. И для таких случаев существует одна хитрость, которая поможет определить примерную концентрацию вещества.
Для этого понадобится чайная ложка измельченного плода и 1 столовая ложка спирта. Смешать два ингредиента, выложить в плотно закрывающуюся тару и слегка потрясти. Если во фрукте содержится высокая концентрация пектина, выделенный сок превратится в прочный гелеобразный комочек. Низкое содержание пектиновых веществ приведет к образованию мелких каучуковых частиц. Средний уровень содержания пектина должен выдать результат в форме нескольких кусочков желеобразной субстанции.
Фруктовый пектин: польза и вред для организма
Большинство растительных продуктов содержат пектиновые вещества. Но самая большая концентрация есть в цитрусовых, яблочной и сливовой кожуре. Эти продукты также являются превосходным источником растворимой клетчатки.
Некоторые исследования, проводимые американскими учеными, показали, что продукты, содержащие пектин, могут предотвращать распространение раковых клеток по организму.
Если говорить о вреде для здоровья, то пектиновые вещества, пожалуй, не способны навредить здоровому человеку. Но все же, прежде чем принимать пектиновые добавки, лучше посоветоваться с врачом.
Крайне редко, порошкообразный пектин может вызвать приступы астмы у больных, а также, метеоризм. Важно помнить, что цитрусовые фрукты принадлежат к группе высоко аллергенных продуктов. Людям с непереносимостью цитрусов от пектина, изготовленного из этого рода фруктов, также важно отказаться. Исследования говорят, что люди с аллергией на орехи кешью или фисташки потенциально могут страдать и непереносимостью пектиновых веществ.
Преимущества фруктового пектина
Пектин из фруктов обладает множеством полезных эффектов для человеческого организма. Рассмотрим некоторые из них.
Снижает уровень холестерина
Высокий уровень холестерина является одним из основных факторов развития сердечно-сосудистых заболеваний. Как показали исследования, цитрусовый пектин снижает уровень холестерина в крови на 6-7 процентов. Но, как говорят ученые, это еще не предел. Яблочный пектин дает еще лучшие результаты в борьбе с липопротеинами низкой плотности.
Влияние на пищеварение
Будучи формой растворимой клетчатки, пектин, попадая в пищеварительный тракт, трансформируется в гелеобразное вещество, что способствует замедлению пищеварительного процесса. Этот эффект позволяет надолго сохранить ощущение сытости, что особенно важно для людей, соблюдающих низкокалорийную диету для похудения. Кроме того, желирующие свойства пектина помогают в лечении диареи.
Борьба с раком
Согласно данным, опубликованным в 1941 году в одном научном журнале в Польше, пектин способствует гибели раковых клеток в толстой кишке. Также снизить риск возникновения онкологических заболеваний поможет способность пектина “вытягивать” из организма канцерогены. Но пока этот аспект воздействия на организм ученые продолжают исследовать.
Другие полезные свойства:
Суточная потребность
Суточная потребность в пектине составляет примерно 15 г. Этой порции достаточно, чтобы отрегулировать уровень холестерина. Желая сбросить вес с помощью этого вещества, дневную порцию важно увеличить до 25 г. К слову сказать, чтобы получить 5 г пектина, придется съесть примерно полкилограмма свежих фруктов.
Важно увеличить потребление пектина людям с высоким уровнем сахара или холестерина, лишним весом, онкологическими заболеваниями, запорами. Потребность в веществе увеличивается при интоксикациях и инфекционных заболеваниях.
Домашний джем и пектин
Наверное у каждого есть бабушка либо знакомая, которая, как только в садах появятся фрукты, берется варить джемы. И поначалу этот процесс кажется настоящим волшебством – жидкая смесь, прокипяченная на слабом огне, превращается в желе или густое повидло. Но если знать, что этот процесс становиться возможен только благодаря наличию во фруктах пектина, все волшебство развеивается. Хотя, не так. Волшебство не развеивается – просто варенье раскрывает свою главную тайну.
Но даже у бабушек, которые на своем веку переварили сотни литров варенья, фруктовая сладость может порой не получиться. И виновником будет уже знакомый нам пектин.
«Проблемное» варенье: почему так происходит?
Гранулированное, с кусковой текстурой варенье говорит о том, что во фруктах содержалось слишком много пектина.
Слишком жесткий джем получится, если продукт варить при очень низкой температуре. При этом вода испаряется, а пектин не разрушается. Подобный эффект получится и при варке на слишком большом огне без помешивания.
Использование недозрелых фруктов с низким содержанием пектина также не самым лучшим образом влияет на консистенцию сладкого варева.
При перегреве варенья разрушается структура пектина. В результате продукт теряет способность к застыванию.
Стадии производства
Производство пектиновых веществ – процесс, состоящий из нескольких этапов. Разные компании изготовляют вещество по собственной технологии, но нечто в этом процессе остается идентичным всегда.
На начальном этапе производитель пектина получает яблочную выжимку или кожуру цитрусовых (обычно этот продукт без проблем поставляют производители соков). Затем в сырье добавляют горячую воду, с добавлением минеральных кислот и других ферментов. Твердые частицы удаляют, раствор концентрируют путем удаления некоторой части жидкости. После выдержки концентрат смешивают со спиртом, что позволяет осадить пектин. Осадок отделяют, промывают спиртом, сушат. В процессе промывания могут использовать соли либо щелочи. До или после сушки пектин может быть обработан аммиаком. Последний этап производства заключается в измельчении сухого, затвердевшего вещества в порошок. На продажу готовый пектин часто поступает в форме смесей с другими пищевыми добавками.
Пектин в пищевой промышленности
Из-за способности образовывать гелеобразный раствор, пектин используют в пищевой промышленности для изготовления мармеладов, джемов, конфитюров как добавку Е440. Она играет роль стабилизатора, загустителя, осветлителя, влагоудерживающего и фильтрующего компонента.
Главные источники для промышленного пектина – цитрусовый и яблочный компоненты. Из цитрусов обычно используют кожицу, а от яблок на переработку идет выжимка после приготовления сидра. Другие источники: сахарная свекла, хурма, корзинки подсолнечника (все в виде жмыха). Кстати, для приготовления желе достаточно совсем немного пектина, фруктовых кислот и сахара.
Пектин, представленный в пищевой промышленности, – это полимер, почти на 65 процентов состоящий из галактуроновой кислоты. Содержится также в разных соусах, пастиле, желейных продуктах, некоторых конфетах, мороженом и даже входит в состав активированного угля.
Другие сферы применения
Загущающие свойства этого вещества нашли применение в фармацевтической и текстильной промышленности. Считается, что пектин способен снижать уровень липопротеинов низкой плотности («плохого» холестерина), а также лечить диарею. Помимо этого, существует мнение, что пектин способствует гибели раковых клеток.
Пектин обладает интересными физико-химическими свойствами, которые влияют на сердечно-сосудистую систему и пищеварительные функции организма. Известны его способности снижать холестерин и улучшать состояние работы кишечника. Итак, как оказалось яблочное варенье – продукт не просто вкусный, а исключительно полезный. Помните об этом, выбирая в следующий раз сладость к чаю.
Больше свежей и актуальной информации о здоровье на нашем канале в Telegram. Подписывайтесь: https://t.me/foodandhealthru
Пектиновые вещества
Пекти́новые вещества́ или пектины (от др.-греч. πηκτός — свернувшийся, замёрзший) — полисахариды, образованные остатками главным образом галактуроновой кислоты. Присутствуют во всех высших растениях, особенно много во фруктах и в некоторых водорослях. Пектины, являясь структурным элементом растительных тканей, способствуют поддержанию в них тургора, повышают засухоустойчивость растений, устойчивость овощей и фруктов при хранении. Используются в пищевой промышленности — в качестве структурообразователей (гелеобразователей), загустителей, а также в медицинской и фармацевтической промышленности — в качестве физиологически активных веществ с полезными для организма человека свойствами. В промышленных масштабах получают пектиновые вещества в основном из яблочных и/или цитрусовых выжимок, жома сахарной свёклы, корзинок подсолнечника. Другие виды растительного сырья не имеют особого промышленного и прикладного значения.
Содержание
Применение
Пектин для применения в пищевой и фармацевтической промышленности — очищенный полисахарид получают кислотной экстракцией из цитрусовых (лайм, лимон, апельсин, грейпфрут), яблочных выжимок, жома сахарной свеклы или из корзинок подсолнечника. Технологическая схема получения пектина предусматривает его очистку после экстракции, осаждение органическими растворителями, сушку, измельчение и т. н. стандартизацию. Стандартизация представляет собой процесс модификации свойств пектина, достигаемой физическими и/или химическими способами, с целью приведения их в соответствие с технологическими и рецептурными требованиями производства различных групп пищевых и непищевых продуктов. Пектин является гелеобразователем, стабилизатором, загустителем, влагоудерживающим агентом, осветлителем, веществом, облегчающим фильтрование и средством для капсулирования, зарегистрирован в качестве пищевой добавки E440. В пищевой промышленности пектин используют в производстве начинок для конфет, производстве фруктовых начинок, кондитерских желейных и пастильных изделий (например, зефир, пастила, мармелад), молочных продуктов, десертов, мороженого, спредов, майонеза, кетчупа, сокосодержащих напитков. В фармацевтической и медицинской промышленности пектин используют для капсулирования лекарств, а также для изготовления специальных лечебно-профилактических средств,например, из пектина изготавливают биологически активную добавку «Пепидол», которая применяется при дисбактериозе, кишечных инфекциях и отравлениях.
Растворимость
Пектины для промышленного применения, полученные из различных растительных источников, представляют собою порошки без запаха от светлокремового до коричневого цвета. Цитрусовые пектины обычно светлее яблочных. Во влажной атмосфере пектины могут сорбировать до 20 % воды. В избытке воды они растворяются. Пектины не растворяются в растворах с cодержанием сухих веществ более 30 %. В отличие от сахарного песка, который сразу же после попадания в воду начинает растворяться, частица пектинового порошка, попав в воду, всасывает ее, словно губка, увеличиваясь в размерах в несколько раз, и только после достижения определенного размера начинает растворяться. Если частицы пектинового порошка при соприкосновении с водой находятся близко друг к другу, то, всасывая воду и разбухая, они слипаются, образуя один большой липкий ком, чрезвычайно медленно растворяющийся в воде.
Желирование
В производстве пищевых продуктов, таких как варенье, джем, конфитюр, мармелад, пектин применяют в качестве гелеобразователя. Пектин может быть использован в составе желирующего сахара для приготовления желейных продуктов в домашних условиях. В зависимости от химических свойств различают две основные группы пектинов — 1) высокоэтерифицированные пектины и 2) низкоэтерифицированные пектины. Механизмы желирования у названных групп пектинов отличаются друг от друга.
Высокоэтерифицированные пектины желируют при высоком содержании сухих веществ в среде (напр., при высоком содержании сахара) и высокой кислотности, низкоэтерифицированные пектины способны образовывать гели при низких содержаниях сухих веществ и невысокой кислотности. Желирование высокоэтерифицированных пектинов — это процесс, при котором полимерные молекулы в условиях высокой кислотности и высокого содержания сухих веществ, взаимодействуют друг с другом через образование химических связей — водородных мостиков, образуют плотную пространственную структуру, называемую гелем или желе. Молекулы пектина образуют равномерно распределенную трехмерную сеть, связывая при этом большое количество воды. Желирование низкоэтерифицированных пектинов происходит как по механизму желирования высокоэтерифицированных пектинов, так и в результате взаимодействия с ионами поливалентных металлов, например, с ионами кальция. При этом ионы кальция являются связующими звеньями между полимерными молекулами пектина, образующими пространственную структуру геля (желе). Именно гелеобразующая способность пектина является определяющим фактором его широкого применения в пищевой промышленности.
Комплексообразование
Комплексообразующая способность основана на взаимодействии молекулы пектина с ионами тяжелых и радиоактивных металлов. Благодаря наличию в молекулах большого количества свободных карбоксильных групп именно низкоэтерифицированные пектины проявляют наибольшую эффективность. Специальные препараты, содержащие комплексы высоко- и низкоэтерифицированных пектинов, включают в рацион питания лиц, находящихся в среде, загрязненной радионуклидами, и имеющих контакт с тяжелыми металлами. Специальные высокоочищенные пектины могут быть отнесены к незаменимому веществу для использования в производстве функциональных пищевых продуктов, а также продуктов здорового и специального (профилактического и лечебного) питания. Оптимальная профилактическая дозировка специального пектина составляет 5-8 г в сутки, а в условиях радиоактивного загрязнения — не менее 15-16 г. [1] [2]
Производство
Производство пектина — динамически развивающийся бизнес с ежегодным увеличением производства на 3-4 %. Мировое производство и рынок пектина сосредоточено в Европе (Германия, Швейцария и др.), Южной Америке (Аргентина, Бразилия), Южной Африке, Китае, Иране и др. Объем производства составляет приблизительно 28-30 тыс. т в год. На долю пектина из цитрусовых культур приходится до 70 % производимого пектина, и на долю яблочных пектинов — до 30 %. Ведущими мировыми производителями этого продукта являются компании Herbstreith & Fox, Cargill, Danisco, Unipectin. В Российской Федерации пектин в основном применяют для производства кондитерских желейных изделий (мармелад, зефир), фруктовых желейных консервов (конфитюр, джем, повидло, начинки), кисломолочных продуктов (йогурты, начинки для йогуртов), хлебобулочных изделиях (термостабильные начинки) и др. В 2011 году в городе Фролово планируется строительство первого в Российской Федерации завода по производству пектина.
Содержание в продуктах питания
Поскольку пектиновые вещества представляют собой природные органические соединения – полисахариды, то и содержатся они в различных количествах в плодах, овощах, корнеплодах. Наиболее богаты пектинами свёкла столовая, морковь, перец, тыква, баклажаны, яблоки, айва, вишня, слива, груши, цитрусовые, ягоды. Высоким содержанием пектинов характеризуются также фруктовые и овощные соки с мякотью (яблочный, морковный, яблочно-морковный, яблочно-клюквенный, айвовый, персиковый, томатный), фрукты и ягоды, протёртые с сахаром и его заменителем (яблоки, клубника, крыжовник, слива, смородина и др.). Рекомендуются и готовые плодоовощные консервы, обогащённые пектином (перец резаный с овощами, икра баклажанная), фруктовые пюре, напитки, кисели, сиропы, мармелад, драже, желе. [3]
СОДЕРЖАНИЕ
Биология
В биологии растений пектин состоит из сложного набора полисахаридов (см. Ниже), которые присутствуют в большинстве первичных клеточных стенок и особенно распространены в недревесных частях наземных растений. Пектин является основным компонентом средней ламеллы, где он помогает связывать клетки вместе, но также содержится в первичных клеточных стенках. Пектин депонируется путем экзоцитоза в клеточную стенку через пузырьки, образующиеся в гольджи.
Было обнаружено, что пектин играет определенную роль в восстановлении ДНК некоторых типов семян растений, обычно пустынных растений. Пектиновые поверхностные пленки, богатые пектином, создают слой слизи, который удерживается в росе, что помогает клетке восстанавливать свою ДНК.
Было показано, что потребление пектина незначительно (на 3-7%) снижает уровень холестерина ЛПНП в крови. Эффект зависит от источника пектина; пектины яблока и цитрусовых были более эффективны, чем пектин волокон мякоти апельсина. Механизм, по-видимому, заключается в повышении вязкости в кишечном тракте, что приводит к снижению абсорбции холестерина из желчи или пищи. В толстом и толстом кишечнике микроорганизмы разлагают пектин и высвобождают короткоцепочечные жирные кислоты, которые положительно влияют на здоровье ( пребиотический эффект).
Химия
Выделенный пектин обычно имеет молекулярную массу 60 000–130 000 г / моль, в зависимости от происхождения и условий экстракции.
В пектинах с высоким содержанием сложных эфиров / метоксигруппах при содержании растворимых твердых веществ выше 60% и значении pH от 2,8 до 3,6 водородные связи и гидрофобные взаимодействия связывают отдельные цепи пектина вместе. Эти связи образуются, когда вода связывается сахаром и заставляет нити пектина слипаться. Они образуют трехмерную молекулярную сеть, которая создает макромолекулярный гель. Механизм гелеобразования называется гелем с низкой водной активностью или гелем с сахарной кислотой и пектином.
В то время как пектинам с низким содержанием эфиров / метоксигруппам необходим кальций для образования геля, они могут делать это при более низких растворимых твердых веществах и более высоких значениях pH, чем пектины с высоким содержанием сложных эфиров. Обычно пектины с низким содержанием эфиров образуют гели с диапазоном pH от 2,6 до 7,0 и с содержанием растворимых твердых веществ от 10 до 70%.
Неэтерифицированные звенья галактуроновой кислоты могут быть либо свободными кислотами (карбоксильными группами), либо солями натрия, калия или кальция. Соли частично этерифицированных пектинов называются пектинатами, если степень этерификации ниже 5 процентов, соли называются пектатами, нерастворимой кислотной формой, пектиновой кислотой.
Для приготовления пектин-геля ингредиенты нагревают, растворяя пектин. При охлаждении ниже температуры гелеобразования начинает образовываться гель. Если гелеобразование слишком сильное, результатом является синерезис или зернистая текстура, тогда как слабое гелеобразование приводит к чрезмерно мягким гелям.
Амидированные пектины ведут себя как пектины с низким содержанием эфиров, но требуют меньше кальция и более устойчивы к избытку кальция. Кроме того, гели из амидированного пектина термообратимы; их можно нагреть, и после охлаждения они снова затвердеют, тогда как обычные пектиновые гели после этого останутся жидкими.
Пектины с высоким содержанием сложного эфира закрепляются при более высоких температурах, чем пектины с низким содержанием сложного эфира. Однако реакции гелеобразования с кальцием усиливаются по мере снижения степени этерификации. Точно так же более низкие значения pH или более высокие растворимые твердые вещества (обычно сахара) увеличивают скорость гелеобразования. Поэтому подходящие пектины могут быть выбраны для джемов и желе или для кондитерских желе с высоким содержанием сахара.
Источники и производство
Типичные уровни пектина в свежих фруктах и овощах:
Затем осажденный спиртом пектин отделяют, промывают и сушат. Обработка исходного пектина разбавленной кислотой приводит к пектинам с низкой степенью этерификации. Когда этот процесс включает гидроксид аммония (NH 3 (водн.)), Получают амидированные пектины. После сушки и измельчения пектин обычно стандартизируется сахаром, а иногда солями кальция или органическими кислотами, чтобы оптимизировать производительность в конкретном применении.
Использует
Sriamornsak показал, что пектин может использоваться в различных платформах для пероральной доставки лекарств, например, в системах с контролируемым высвобождением, желудочно-удерживающих системах, системах доставки, специфичных для толстой кишки, и в системах доставки мукоадгезивов, в зависимости от его токсичности и низкой стоимости. Было обнаружено, что пектин из разных источников обеспечивает разную способность к гелеобразованию из-за различий в размере молекул и химическом составе. Как и в случае с другими природными полимерами, основной проблемой пектина является несоответствие воспроизводимости между образцами, что может привести к плохой воспроизводимости характеристик доставки лекарственного средства.
В сигарах пектин считается отличным заменителем растительного клея, и многие курильщики сигар и коллекционеры используют пектин для восстановления поврежденных табачных листьев на своих сигарах.
Во время Второй мировой войны пилотам союзников были предоставлены карты, напечатанные на шелке, для навигации при побеге и уклонении. Процесс печати сначала оказался почти невозможным, потому что сразу же растеклись несколько слоев чернил, размывая контуры и делая названия мест неразборчивыми, пока изобретатель карт Клейтон Хаттон не смешал немного пектина с чернилами, и пектин сразу же свернул чернила и препятствует его запуску, позволяя четко видеть мелкие топографические объекты.
Легальное положение
В Соединенных Штатах пектин считается безопасным для употребления в пищу человеком.
В Международной системе нумерации (INS) пектин имеет номер 440. В Европе пектины подразделяются на E-номера E440 (i) для неамидированных пектинов и E440 (ii) для амидированных пектинов. Во всех национальных и международных законах есть спецификации, определяющие его качество и регулирующие его использование.
История
Пектин сначала продавался в виде жидкого экстракта, но сейчас он чаще всего используется в виде высушенного порошка, который легче хранить и обрабатывать, чем жидкость.