Використання пектинових речовин в молочній промисловості

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ

Факультет оздоровчих продуктів та готельно-ресторанної справи

Кафедра технології функціональних харчових продуктів

Тема: "Використання пектинових речовин в молочній промисловості"

Виконала

студентка ОП-ІІІ-1 Чмихун І.С.

Керівник: Колотуша Т.П.

Київ-2010

План

Вступ

1. Стан та перспективи формування і розвитку індустрії оздоровчого харчування в Україні

2. Аналіз сучасного стану виробництва пектинових речовин

2.1 Хімічний склад, цінність пектинових речовин

2.2 Види сировини, переробка і застосування

2.3 Використання інноваційних технологій у виробництві обраного продукту

2.4 Біологічна цінність пектинових речовин, лікувально-профілактичних продуктів на основі пектинів

2.5 Використання пектиновмісних речовин у спеціальних лікувальних препаратах

Висновок

Література

Вступ

У раціоні харчування населення, враховуючи складні екологічні обставини в Україні, мало продуктів та біологічно активних добавок радіопротекторної, імуностимулюючої та загальнозміцнюючої дії.

Водночас, з рослинної сировини, що вирощується в Україні, при відповідних технологіях можливо отримати всі необхідні біокомпоненти для нормального функціонування організму, оздоровлення та профілактики захворювань людей.

Тому проблеми відродження вітчизняної промисловості харчових продуктів оздоровчого і профілактичного призначення (до яких і відноситься пектин і пектинопродукти), впровадження мало- та безвідходних технологій перероблення рослинних матеріалів, залучення до сфери виробництва нетрадиційної сировини, створення нових видів функціональних продуктів харчування набирають особливої актуальності і є справою першочергової державної ваги. Важко переоцінити роль лікувальних та профілактичних властивостей пектину як природного де токсиканту в умовах екологічної ситуації, що склалася на Україні. Тому надзвичайно важливо поширювати застосування пектинів у виробництві продуктів харчування.

Розвиток вітчизняного виробництва пектинів за традиційною технологією стримується, що пов'язано із застосуванням агресивних робочих середовищ, великою витратою хімічних реагентів, високою забрудненістю продукту, значною матеріале- та енергоємностю технологічних процесів. Використання електромембранної технології підготовки водних середовищ у виробництві пектину і пектинопродуктів дає ряд значних переваг: дозволяє відмовитися від застосування хімічних реагентів, покращити якість цільових продуктів, підвищити екологічність процесу та організувати на високому рівні виробництво продуктів оздоровчого і профілактичного призначення.

1. Стан та перспективи формування і розвитку індустрії оздоровчого харчування в Україні

Україна вступила у ХХІ сторіччя в стані значного погіршення популяційного здоров'я, скорочення середньої тривалості життя, зниження приросту населення. Найгірші показники стану здоров'я відзначаються серед великих груп населення територій, що постраждали від чорнобильської катастрофи. В умовах екологічної та економічної кризи першочергове значення для населення України має збагачення звичного харчування продуктами з лікувально-профілактичними властивостями та натуральними біологічно активними добавками, що сприяють виведенню радіонуклідів, токсинів, нормалізації роботи усіх систем організму, підвищенню імунітету. За кордоном, особливо в Японії та Америці, роль профілактичного харчування оцінили вже давно. Інтерес до "продуктів здоров'я" у світі дуже великий. Це тому, що лікування за допомогою харчування є найбільш природною та реальною можливістю зберегти здоров'я для кожної людини. В Україні напрямок оздоровчого харчування тільки почав свій розвиток. Тому дуже важливим є визначення курсу державної політики щодо профілактичного харчування населення, тобто сукупності науково обгрунтованих заходів, що мають забезпечити потреби різних груп населення в раціональному, лікувально-профілактичному та дієтичному харчуванні з урахуванням економічного стану, екологічної ситуації та структури захворюваності. Таке харчування забезпечує нормальний розвиток, сприяє профілактиці захворювань, подовженню життя, підвищенню працездатності та створює необхідні умови для адекватної адаптації до негативних факторів навколишнього середовища.

Статистичні дані свідчать про значні недоліки в харчуванні широких верств населення. Зменшилося вживання найбільш цінних продуктів - молочних, овочів і фруктів, риби та м'яса - у поєднанні зі зростанням частки хлібобулочних виробів та картоплі у раціоні.

Поряд з цим встановлено, що збільшення вживання продуктів, що піддаються технологічній переробці, консервуванню та тривалому зберіганню, веде до дефіциту есенціальних (незамінних) нутрієнтів в організмі людини. Як наслідок, раціон сучасної людини має у середньому достатню енергетичну цінність, але не забезпечує рекомендовані фізіологічні норми вживання вітамінів, мінеральних речовин, органічних кислот, харчових волокон та ін. І це, зважаючи на те, що в умовах нервово-психологічного навантаження, впливу несприятливих чинників довкілля та виробництва, потреба людини в мікронутрієнтах, як у важливому захисному чиннику,істотно зростає.

Порушення у харчуванні населення зумовлені значним погіршенням економічного стану населення.

Значне місце у державній програмі здорового харчування має зайняти інформованість населення з питань здорового, раціонального та лікувально-профілактичного харчування.

У сфері контролю над потенціалом безпеки харчування населення, якістю і безпекою продовольчої сировини і продуктів харчування необхідні наступні заходи: - активізувати прийняття "Концепції державної політики в галузі здорового харчування населення України;

- визначити основні напрями профілактики аліментарно-залежних захворювань і станів;

- забезпечити подальше вивчення впливу генетично модифікованих продуктів харчування на здоров'я населення з врахуванням даних науки і розпоряджень керівних органів;

- здійснювати соціально-гігієнічний моніторинг за забрудненням харчових продуктів і продовольчої сировини потенційно небезпечними забруднювачами різної природи;

- удосконалити методи оцінки ризику різних рівнів забруднення продуктів харчування, оцінку їх небезпеки для здоров'я людини;

- визначити найбільш вагомі регіональні забруднювачі навколишнього середовища і продуктів харчування з оцінкою експозиції і дозо-ефективної залежності їхнього впливу на здоров'я населення;

- посилити контроль за якістю виробленої, ввезеної в Україну і реалізованої продукції, за попередженням харчових отруєнь. ][2]

2. Аналіз сучасного стану виробництва пектинових речовин

2.1 Хімічний склад, цінність пектинових речовин

оздоровчий харчування пектиновий молочний

Пектинові речовини (Е-440), як полісахаридний компонент, рослинної сировини, відкриті італійським ученим Браконно в 1825 р. Свою назву вони отримали від грецького слова "pectos"- що згорнувся, застиглий. В XIX столітті і першій половині XX століття було виконані дослідження хімічного складу пектинових речовин, розроблені методи визначення їх кількісного вмісту в багатьох плодах, ягодах і коренеплодах, визначено вплив пектинів на структурні складові рослинної клітини.

Протягом тривалого часу не існувало чітко сформульованої номенклатури пектинових речовин. Тільки в 1994 р. Комітетом Американського хімічного товариства була розроблена і прийнята номенклатура пектинових речовин. В 1951 р. вченим Кертесом вона була уточнена і сьогодні має такий вигляд:

- пектинові речовини (pectin substances) - фізичні суміші пектинових речовин з супутніми речовинами (наприклад, пектозанами і гексозанами);

- пектин ( pectin ) - водорозчинна речовина, вільна від целюлози і складається із частково або повністю метоксильованих залишків полігалактуронової кислоти. В залежності від кількості метоксильованих груп і ступеня полімеризації існують різні пектини. H-пектин (H- pectin) - високоетерифікований пектин (ступінь етерифікації більше 50%; L-пектин - низькоетерифікований пектин, має ступінь етерифікацій менше 50%).

- протопектин (protopectin) - нерозчинний у воді природний пектин рослин, що складається з сітки пектинових ланцюгів, утворених в результаті сполучення іонів багатовалентних металів з неетерифікованими групами СOOH і, в незначній кількості, за допомогою ефірних містків з H₃PO₄ ;

- пектинові кислоти (pectic acid) - повністю деметоксильовані пектини. Солі пектинових кислот називаються нормальними або кислими пектатами (pectates);

- похідні пектину - пектини, звязані з різними групами, наприклад ацетилпектин.

Аналіз вітчизняної та зарубіжної літератури показує, що склад і структура багатьох пектинових речовин все ще неможливо вважати остаточно встановленими.

Згідно з сучасними уявленнями пектин має лінійну структуру. Основою пектинових речовин являється молекулярний ланцюг із залишків D-галактуронової кислоти, що мають піранозну конфігурацію і зв'язані 1>4- б - глікозидним зв'язком (рис.1).

Рис.1. Структурна формула пектину

Основний ланцюг полігалактуронової кислоти в розчині має вид спіралі, що містить три молекули галактуронової кислоти в одному витку.

Гетерополісахаридний характер пектину зумовлений присутністю структурних одиниць: пектової кислоти, галактана і арабінана. Пектова кислота, крім Д-галактуронової кислоти, включає нейтральні сахари: L-арабінозу, Д-галактозу,L-рамнозу.

Частина карбоксильних груп полігалактуронової кислоти етерифікована метанолом (пектинова кислота), а частина вторинних спиртових груп (С₂ і С₃) може бути ацетильована. Молекули пектинів можуть містити від декілька сотень до тисячі мономерних залишків, що відповідає середній молекулярній масі від 50 до 150 тис. Дослідження багатьох років показали, що пектинові речовини також містять рамногалактуронан-ІІ, що має дуже складну будову і складається з 11 різних глікозидних залишків, що включають задишки апіози, 2-0-метилфруктози, 2-0-метилксилози, і ін. Структура і хімічний склад пектинових речовин визначають просторову форму їх молекул і характер взаємодії з іншими сполуками. Установлено, що пектинові речовини володіють структурою з обмеженою гнучкістю, що стабілізується водневими і гідрофобними зв'язками.

Слід зазначити, що в теперішній час випускаються декілька видів пектинів, що виділяються із різної сировини і відрізняються за складом і функціональними властивостями: яблучний, цитрусовий, буряковий, пектин із корзинок соняху, а також комбіновані пектини із змішаної сировини. Склад молекул пектинів, що виділяються із різних рослинних об'єктів, має свої відмінні властивості: за молекулярною масою, ступенем етерифікації, присутністю ацетильованих гідроксильних груп (табл.1).

Таблиця.1 Властивості різних пектинів

Вид пектину	Характеристика
	за ступенем етерифікації	за молекулярною масою	за наявністю ацетильних групп
Яблучний	Високоетерифікований	Високомолекулярний	Неацетильований
Цитрусовий	Високоетерифікований	Низькомолекулярний	Неацетильований
Буряковий	Низькоетерифікований	Низькомолекулярний	Ацетильований
Соняховий	Низькоетерифікований	Високомолекулярний	Ацетильований

Приведені пектини відрізняються також характером розподілу карбоксильних груп по довжині пектинової молекули: в яблучних пектинах цей розподіл рівномірний, а, наприклад, в цитрусових - ні.

Особливості хімічного розподілу пектинових молекул, а саме, ступінь етерифікації, визначає різноманітність їх фізико-хімічних властивостей, основними серед яких є розчинність, драглетвірна та комплексоутворююча здатність.

Приведений аналіз свідчить, що структура бокових ланок молекул пектинових речовин до теперішнього часу неможливо остаточно вважати завершеною.

2.2 Види сировини, переробка і застосування

Сьогодні масштаби виробництва пектину значні, як, власне, і різноманітність сфер його застосування. Продукт виключно рослинного походження - пектин - визнаний абсолютно токсикологічно безпечним продуктом. А вже про його користь можна говорити нескінченно. Але, перш ніж затягнути хвалебну оду, вкажемо, де ж потрібно шукати пектин. Серйозні кількості пектину ви знайдете лише в продуктах рослинного походження. Це обумовлено його природою: по суті пектин є полісахаридом.

В залежності від виду рослин, кліматичних і метеорологічних умов їх росту кількість, склад пектинових речовин і їх властивості змінюються.

Вміст пектинових речовин в рослинних матеріалах коливається в широких межах: від 0,1 - 0,5 до 50 %. Найбільша кількість пектину в лимонних вичавках (30-35 %), в апельсинових і мандаринових вичавках (25-30 %), буряковому жомі (20-25 %), яблучних вичавках (5-15 %). Локалізовані пектинові речовини в різних частинах рослин нерівномірно. Так, в яблуках основна кількість пектинів знаходиться в епідермісі, а в цукровому буряку - в м'якоті.

Пектинові речовини багатьох рослин (моркви, черешні, цикорію і ін.) не мають драглетвірної здатності, в зв'язку з чим вони не можуть бути використані як джерело отримання пектину. В якості перспективної сировини для розширення асортименту і збільшення об'ємів виробництва желеутворювачів можуть бути рекомендовані такі відходи сокового виробництва, як: вичавки абрикос, айви, яблук, мандаринів, шкірка лимонів, апельсинів, грейпфрутів, буряковий жом, корзинки соняху і ін.

В нашій країні промисловою сировиною для отримання пектину являються яблучні вичавки і буряковий жом. Використання цитрусової сировини - мандаринових вичавок - в якості джерела отримання пектину в нашій країні являється недоцільним.

Для виробництва пектину використовують свіжу, сульфітовану і сушену сировину. Сушка і сульфітування пектиновмісної сировини визвані необхідністю збільшення терміну її зберігання перед переробкою. В сушеній сировині уповільнюються мікробіологічні і фізико-хімічні процеси, в результаті чого кількість і якість пектинових речовин в процесі зберігання майже не змінюються. В сульфітованій сировині в процесі зберігання якість пектину погіршується, драглетвірна здатність знижується в середньому на 18-19 %.

За якісними показниками найбільш цінною пектиновмісною сировиною для виробництва товарного пектину являється свіжа сировина, зокрема коренеплоди цукрового і кормового буряку. Промислова переробка такої сировини для виробництва пектину в нашій країні і за кордоном відсутня. Але проводяться дослідження і розробка регламенту отримання пектину із коренеплодів буряку.

Відомо, що пектинові речовини знаходяться в усіх частинах рослин: в корінцях, в стеблах, в суцвіттях, в листках, в плодах і овочах.

Пектиновмісну сировину можна розділити на три основні групи.

До першої групи віднесені овочі: бульбоплоди (картопля), коренеплоди (буряк, морква), листові (капуста, цибуля), стеблові (селера), плодові (баклажани, томати), гарбузові (гарбузи, дині, кавуни), бобові (горох, квасоля).

Друга група пектиновмісної сировини включає плоди і ділиться на дві підгрупи: насіннєві (яблука, айва), кісточкові (вишня, черешня), ягоди "справжні" (виноград, смородина), ягоди "не справжні" (суниця, полуниця, малина), плоди субтропічні і тропічні (лимони, апельсини, мандарини, інжир, гранати).

До третьої групи віднесені інші види промислової сировини також з високим вмістом пектину: листя чаю і тютюну, стебло і суцвіття-корзинки соняху, стулки плодів-коробочок бавовнику, кора хвойних пород дерев (сосна, ялина, модрина).

В першій групі найбільша кількість пектину знаходиться в коренеплодах (6,4…30 %) і гарбузових овочах (1,7…23,6 %); в другій - в насіннєвих (3,3…19,9 %), тропічних (5,5…15,8 %) і тропічних (9,0…14,0 %) плодах, ягодах справжніх (4,2…12,6 %). В третій групі - стеблах (20,0…35,7 %) і корзинках соняху (до 24 %).

В підгрупі коренеплодів найбільший вміст пектинових речовин у буряці цукровому і кормовому (18…30 %), в моркві (6,4…14,9 %). В підгрупі гарбузових овочів найбільшу цікавість в якості промислової пектиновмісної сировини представляє кавун кормовий (6,4…23,6 %) і гарбуз (2,6…17 %). Кавун кормовий і диня можуть бути рекомендовані для включення в профілактичне харчування як продукти з відносно високим вмістом пектинових речовин.

В підгрупі насіннєвих плодів найбільшу кількість пектинових речовин знаходиться в яблуках (6,1…19,9 %) і горобині (9,3…10,6 %), трохи менше - в айві (5,3…9,6 %), грушах (3,3…8,0 %). Проте з невеликих об'ємів промислової переробки горобини в якості сировинного джерела для отримання пектиновмісних желетворювачів ( пасти, пюре) слід розглядати айву і грушу.

В підгрупі субтропічних і тропічних плодів високий вміст пектинових речовин: в інжирі - 5,5…15,8 %, гранатах - 10…14 %, фейхоа і хурмі -

9…12 %. Це дозволяє зробити висновок про доцільність використання цього виду сировини для виробництва пектиновмісних харчових продуктів, так як розглянуті плоди крім пектинових містять ряд інших біологічно-активних речовин, що визначають її лікувальні і дієтичні властивості.

Найбільш поширеними із субтропічних плодів - цитрусові: лимони, апельсини, грейпфрути, мандарини - також практично не відрізняються між собою за вмістом пектинових речовин. В середньому кількість пектину в їх тканинах коливається в межах 9…14 %.

В підгрупі справжніх ягід найбільша кількість пектинових речовин знаходиться в червоній смородині - 4,2…12,6 %, журавлині - 6,6…11,0 %, чорній смородині - 5,9…10,6 %, аґрусі - 5,0…7,9 % і винограді - 4,2…6,6 %. Внаслідок високому вмісту пектину, вітамінів С і Р, органічних кислот і сахарів, збалансованих на смак, цю підгрупу плодів доцільно використовувати при виробництві пектиновмісних харчових продуктів.

Таблиця 2. Вміст пектину в овочах і плодах

Сировина	Вміст, %	Сировина	Вміст, %
Буряк	1,1	Гарбуз	0,5
Яблука	1	Перець зелений і червоний	0,4
Абрикоси, персики, земляніка	0,7	Огірки, баклажани	0,4
Апельсини, грейпфрути, виноград, груші	0,6	Морква, капуста, зелена цибуля	0,6

Перспективним джерелом сировини для промислового виробництва пектину являються також стебла і суцвіття-корзинки соняху, стулки плодів-коробочок і бавовнику, кора хвойних порід дерев.

Важливою характеристикою пектиновмісної сировини, крім масової частки пектину, являється співвідношення протопектину (ПП) і розчинного пектину (РП), зумовлюючи відмінність в технологічних параметрах добування пектину і його фізико-хімічних властивостях.

Нами проведена класифікація сировини по цьому співвідношенні.

Перша група - коренеплоди (цукровий і кормовий буряк, морква), насіннєві (яблука, айва) і кісточкові (вишня, слива) плоди - відрізняються високим співвідношенням ПП/РП - 69…91 %. До другої групи за величиною цього співвідношення можна віднести стебла і суцвіття-корзинки соняху, кору хвойних дерев, що містять 53…72 % протопектину. Найменше співвідношення протопектину і розчинного пектину характерне для субтропічних і тропічних плодів, гарбузових, овочів і томатів - 28…60 %.

Критерієм оцінки промислового значення сировини для організації пектинового виробництва являється вміст галактуронової кислоти в пектині. Найбільший вміст галактуронової кислоти спостерігається у цитрусових плодах (90,4…92,4 %), найменший у вишні (44,0…48,2 %),

На основі приведених даних можна зробити висновок про те, що в якості промислової пектиновмісної сировини для виробництва пектину доцільно використовувати цитрусові плоди, суцвіття-корзинки соняху, коренеплоди (цукровий і кормовий буряк, моркву), яблука, айву, виноград, кору хвойних порід дерев і стулки плодів коробочок бавовнику.

З метою визначення можливості розробки універсальної апаратурно-технологічної схеми переробки різної пектиновмісної сировини була проведена класифікація пектинових речовин сировини по вмісту ацетильної складової.

Аналіз літературних і експериментальних даних показав, що найбільша кількість ацетильних груп знаходиться в цукровому буряці, корзинках соняху, стулках бавовника, айві і томатах. Практично однаково низький вміст ацетильної складової (0,11…0,27 %) у буряці кормовому, моркві, яблуках, корі хвойних порід дерев.

Враховуючи загальний вміст пектинових речовин, співвідношення протопектину і розчинного пектину, розглянута сировина може класифікуватись таким чином, що технологічні параметри процесів одержання пектинових речовин із їх можуть бути однаковими.

Для характеристики пектиновмісної сировини за основними властивостями (драглетвірною і комплексоутворювальною здатністю) проведена класифікація основних підгруп за ступенем етерифікації і вмісту метоксильованої складової.

Найбільш комплексоутворювальну здатність (більше 40 %) має пектин з цукрового буряку і вишні. Найбільший вміст метоксильованої складової (11,9…10,6 %) відзначається у субтропічних плодах, айві, яблуках, що зумовлює високу молекулярну масу і драглетвірну здатність пектину, отриманого із цієї сировини. Слід зазначити високий вміст метоксильованих груп (9,5…6,5 %) в такому нетрадиційному для виробництва сировини, як абрикоси, виноград, смородина, журавлина, що забезпечує доцільність їх використання для використання пектиновмісних паст, пюре і фруктових кондитерських і консервних продуктів з пониженим вмістом цукру.

Пектинові речовини цукрового, кормового буряку, моркви, кавуну, гарбуза і суцвіть-корзинок соняху, що мають ступінь етерифікакації

Е=40…60 %, доцільно використовувати в якості желеутворювачів.

Приведена класифікація пектиновмісної сировини за масовою часткою пектинових речовин і галактуронової кислоти, ацетильної і метоксильованої складової, співвідношення протопектину і розчинного пектину дозволяє зробити висновок не тільки про можливість і доцільність розробки загальної апаратурно-технологічної схеми для переробки різних видів сировини, але і визначити перспективну область використання пектинових речовин з урахуванням їх комплексоутворюючої і драглетвірної здатностей.][7]

2.3 Використання інноваційних технологій у виробництві пектину

Виробництво пектину -- порівняно молода харчова галузь. Вперше експериментальне вироблення пектинових речовин з цитрусових вичавок було організоване в 1924 р. в США. Критерій оцінки промислового значення сировини для пектинового виробництва -- вміст пектинових речовин. У яблучних і цитрусових вичавках їх найбільше.

Світове виробництво пектину на початок 90-х років ХХ ст. становило 80 тис. т, а в країнах СНД - всього 600...650 т/рік.

Сучасна промислова технологія отримання пектину заснована на кислотно-термічному або ферментативному гідролізі сировини і включає наступні етапи:

*складування і сортування сировини за сортом і якістю. Важливий критерій оцінки вихідної сировини -- вміст пектинових речовин, що володіють високою водоутримуючою здатністю;

*в процесі гідролізу протопектин стає розчинним. Його екстрагують гарячою водою. В деяких випадках міру етерифікації виділених пектинів спеціально знижують. Для цього концентрований рідкий екстракт піддають контрольованій деетеріфікації. Потім екстракт очищають механічним шляхом, освітлюють і концентрують;

* осадження пектину. Спеціальна технологія із застосуванням спирту дозволяє виділити з пектинового екстракту пектин, який вичавлюють, потім сушать і розмелюють до здобуття гомогенних часток;

*стандартизація пектину дає можливість випускати продукт з незміненими властивостями згідно вимогам ринку. Виробники пектину в цілях стандартизації зазвичай змішують його з цукрами, а в деякі пектини ще додають харчові буферні солі, необхідні для досягнення заданих рН і тривалість зсідання.

Пектини отримують з природної рослинної сировини практично в незмінному вигляді, при цьому зберігаються всі фізіологічно-цінні властивості. Пектини, як розчинні харчові волокна позитивно впливають на здоров'я людини. Окрім лікувальних характеристик пектин має багаточисельні технологічні властивості, такі, як здатність до драглеутворення, хороша розчинність і температурна стійкість, а також дозволяє отримати продукт з необхідними текстурами і органолептичними показниками. Тому пектин і пектиновмісні продукти -- цінні добавка при виробництві харчових продуктів.][8]

Високоетерифікований (60-70%) пектин (0,3-0,5%-й розчин) у кислих розчинах цукру (концентрації вище 60%) при охолодженні (90-60 ° С) повільно (20 -120 хв) утворює прозорий неплавкий гель з блискучим зламом. Високоетерифікований пектин застосовується у виробництві кондитерських желейних і пастельних виробів, для стабілізації кисломолочних напоїв. Для запобігання грудкування пектин перед використанням змішують з п'ятикратною кількістю цукру. Розчинність високоетерифікованого пектину зростає із збільшенням ступеня етерифікації та зменшенням довжини ланцюга. Міцність пектинового гелю, незалежно від виду пектину, зростає із збільшенням концентрації пектину і ступеня полімеризації.

У залежності від швидкості і температури початку желюванняя високоетерифіковані пектини діляться на дві групи: швидко і повільно желюючі. Швидко желюючий пектини має більш високу ступінь етерифікації, тобто містить менше карбоксильних груп, дисоціація яких повинна гальмуватися добавкою кислоти, щоб процес желювання мав місце. Відповідно, ці пектини желюють при більш високих значеннях рН. Найбільш сприятлива область рН для швидко желюючих пектинів від 3,0 до 3,4, для повільно желюючих - від 2,8 до 3,2. Повністю етерифіковані пектин може желювати взагалі без додавання кислоти при наявності цукру в достатній кількості.

Швидко желюючий пектини застосовуються у виробництві варення, особливо при температурі розливу вище 85 ° С. Вони гарантують рівномірний розподіл фруктів по всьому об'єму варення. Повільно желюючий пектини використовуються переважно у виробництві фруктових желе, мармеладу або варення, якщо температура розливу нижче 70 ° С і не потрібно піклуватися про рівномірний розподіл фруктів у продукті. Збільшенням кількості цукру і зниженням рН можна добитися прискорення процесу желювання. Уповільнити желювання дозволяє використання буферних солей - ретардаторов. Цю роль виконують, як правило, солі одновалентних катіонів та молочної, винної, лимонної або фосфорної кислот. Катіони приєднуються до дисоційованої карбоксильної групи, внаслідок чого пектинові ланцюжки не можуть зблизитися для утворення міжмолекулярних зв'язків. Результатом є зниження температури початку желюванняя і збільшення часу желювання. Крім того, буферні солі підвищують рН перед дозуванням кислоти, що допомагає запобігти передчасному желюванню. Ступінь цих змін можна регулювати концентрацією буферних солей, хоча занадто висока дозування солей може негативно позначитися на смаку і міцності гелю.

Низькоетерифіковані пектини - це пектинові препарати зі ступенем етерифікації полігалактуронової кислоти менш 50%.

Низькоетерифіковані пектини поділяються на звичайний і амідований. Обидві групи здатні до гелеутворення в дуже широкому діапазоні рН. Низькоетерифіковані пектини утворюють гелі в присутності іонів Са. І ступінь амідування і ступінь етерифікації впливає на утворення гелю,чим вона нижче, тим більше вміст іонів Са.

Амідовані пектини використовують у виробництві фруктових желе з низьким вмістом цукру. Низькоетерифіковані менш чутливі до наявності іонів Са, ніж амідовані, бо амідовані використовуються як емульгатори і загусники.

В світі виробляються комбіновані пектини зі стандартних типів:швидко, повільно, середньожелюючі.

Пектин використовують в косметології в якості структуро-, гелеутворювача і емульгатора природного походження. За кордоном використовують переважно високоетерифіковані пектини (ступінь етерифікації > 50%). Високоетерифіковані пектини по сумісності споживчих властивостей відповідають вимогам, які пред'являються до косметологічної сировини.

Втім, пектини застосовуються далеко не лише в кондитерському виробництві (цукерок, фруктових начинок, кондитерських желейних і пастильних виробів). Дуже широко пектин застосовується і при виробництві молочних продуктів, десертів, морозива, комбінованого масла, майонезу, кетчупа. Величезна різноманітність продуктів харчової промисловості створює практично необмежені можливості для використання коштовних властивостей пектину.

По структуротворних характеристиках пектини прийнято ділити на високоетерифікування і низкоетеріфіковані. Перша група надає ширші можливості регулювання желеутворення, зате пектини другої групи здатні желювати без вживання кислоти. Виходячи з цих якостей і приймаються вирішення по вживанню пектинів тієї або іншої групи. Низькоетерефіковані пектини застосовують при виробництві продуктів з нейтральним смаком (наприклад, з ароматизаторами м'яти, кориці, рому).

Крім того, чинниками що впливають на вибір вживаного типа пектину, є процентний вміст в продукті сухих речовин, оскільки вміст їх нижче 55% обмежує вживання пектинів високоетерифікувань.

Пектин в молочному виробництві

У молочній промисловості пектини дуже активно застосовуються при виробництві йогуртів, сирів, морозива, молочно-фруктових десертів, заквасок і підкисленних молочних продуктах. Пектини застосовують у виробництві фруктових наповнювачів для йогурту, в яких пектини утворюють м'яку жельовану структуру, досить щільну для рівномірного розподілу фруктових часток. Пектин, особливо у поєднанні з рослинною камеддю, перешкоджає перенесенню кольору фруктового наповнювача на молочну фазу готового продукту.

Можна використовувати низькометоксильований пектин як желюючий засіб в молочних десертах, але він коштує дорожче, ніж карагенан, желююче молоко при набагато нижчих концентраціях. Проте існують чинники, по яких виробники часто віддають перевагу низькометоксильованному пектину як желюючого засобу в кисломолочних пудингах і молочних десертах з фруктами. На відміну від карагенану низькометоксильованний пектин не міститься з казеїном і тому забезпечує прийнятний термін зберігання продукту.

Найважливішим чинником, що зумовлює стан здоров'я нації, є живлення, раціональне і адекватне за кількісними і якісними показниками і медико-біологічними вимогами. У "Концепції державній політиці в області здорового живлення населення України" велика увага приділяється розвитку біотехнології нового вигляду харчових продуктів із застосуванням білкових харчових добавок, біологічно активних речовин, а також використанню побічної білково-вуглеводної сировини харчової промисловості.

Молоко, білково-вуглеводна сировина і продукти його переробки є коштовними продуктами харчування. У молочній сировині містяться енергетичні, пластичні і регуляторні біологічно активні речовини, необхідні людині для зростання і підтримки нормального функціонального стану організму. Найбільш коштовні компоненти молочної сировини - білки, жири, вуглеводи, а так само мінеральні солі, мікроелементи, вітаміни та інші, біологічно активні речовини. Солі кальцію, магнію, калія, натрію, заліза, лимонною, фосфорною, соляною кислот і інших знаходяться в молоці в легкозасвоюваній формі.

Як відомо, білки молока володіють високою живильною цінністю і майже повністю (на 97-98%) засвоюються організмом, а також підвищують засвоюваність білків рослинного походження. З іншого боку, у зв'язку із змінами в образі життя, сучасна людина піддається дії екологічно несприятливих чинників, зв'язаних зі вступом в зовнішнє середовище багаточисельних ксенобіотиків. Тому важливим є включення в продукти харчування рослинних харчових волокон, зокрема ентеросорбентів природного походження харчового пектину.

Здобуття продуктів з максимально можливим збереженням природної біологічної цінності і функціональних властивостей, давно займає важливе місце в роботі учених. У цьому плані певний інтерес представляє використання в молочній промисловості, ультрафільтрації, зворотного осмосу, електродіалізу, молекулярно-ситової і іонообмінної хроматографії. Починаючи з 30-х років минулого століття, було почато вивчення здатності деяких природних полікислот взаємодіяти з водними розчинами білків. В даний час відоме велике число систем, для яких характерна концентрація молекулярних компонентів в одній з фаз. Залежно від умов і властивостей об'єктів можливе рідкофазне розшарування або утворення осаду. Причини, що приводять, в одному випадку, до утворення концентрованої фази у вигляді рідини, а в іншому - у вигляді осаду, остаточно не з'ясовані.

Протягом ряду років в ІНЕОС під керівництвом проф. В.Б.Толстогузова велися систематичні дослідження термодинамічної сумісності білків і полісахаридів у водних середовищах . Ці дослідження показали, що білки і полісахариди, як правило, обмежено сумісні. При змішуванні розчинів білка і полісахариду утворюється двофазна система, причому білок міститься в одній (білковою) фазі, а полісахарид в іншій (полісахарідной). Було встановлено, що в певних умовах розділення білка і полісахариду утворюється двофазна система, причому білок міститься в одній (білковою) фазі, а полісахарид в іншій (полісахаридній). Було встановлено, що в певних умовах розділення білка і полісахариду може бути повним. Ці особливості фазового рівновазі в системах вода - білок - полісахарид вказали на можливість розділення і концентрації білків знежиреного молока полісахаридами - пектином. Фундаментальні дослідження по фракціонуванню і концентрації білків молочного сировини пектином були проведені під керівництвом проф. С Молочникова, покладені в основу безвідходної технології переробки молока із застосуванням полісахаридів (Біо-тон).

В даний час безпосередньо в молочній промисловості застосовують спеціальні пектини для стабілізації структури і подовження терміну зберігання всіляких молочних виробів - рідких йогуртів, йогуртів з міцною консистенцією, сиру, пудингу. Як компоненти фруктово-желейних начинок, рідких концентратів пектини можуть використовуватися у виробництві фруктових йогуртів, фруктово-молочних десертів, морозива і інших продуктів з фруктовими наповнювачами. Широкий вибір напрямів використання пектинів, а також неможливість переважно його адекватної заміни іншими речовинами дозволяє віднести цей інгредієнт до харчових добавок, без яких неможливе виробництво якісно нових харчових продуктів, що відповідають сучасним фізіологічним і естетичним потребам людини.

Всі пектини мають різні фізико-хімічні і функціональні властивості, обумовлені природними відмінностями у вмісті метоксильних, карбоксильних, гідроксильних груп, властивих кожному полісахариду, мірою деметоксилювання, що відбувається під час екстракції, освітлення і виділення полісахаридів, наявністю домішок (арабани, галактани і ін.). Основними чинниками, що визначають характер дії пектинів в молочних продуктах, є міри етерифікації і дисоціації молекул. Оскільки властивості пектинів роблять вплив на склад і властивості отримуваних при фракціонуванні молочної сировини пектином молочно-білкових концентратів, були проведені дослідження по вивченню розділяючої здатності різних видів пектинів.

При проведенні роботи досліджувалися пектини вітчизняні і провідних зарубіжних фірм (Балмер ЛТД Хербстрайт і Фокс) різних видів (яблучний і цитрусовий) з різною мірою етерифікації. Фракціонування молочної сировини пектином передбачає змішення молочної сировини з розчином полісахариду і здобуття в результаті мимовільного або направленого розділення двох фаз - концентрату натурального казеїну (КНК) і безказеїнової фази (БФ). Такий процес фракціонування і концентрації можна назвати біомембранним осмосом, оскільки в результаті явища обмеженою термодинамічною сумісністю біополімерів (білків молока і пектину), як рідка мембрана. На підставі проведених досліджень можна зробити висновок про можливість використання вітчизняних і імпортних пектинів високоетерифікувань різних типів для фракціонування молочної сировини. При цьому пектини повинні мати наступні физико-хімічні показники: міра етерифікації 68-78 %; міра метоксилювання 6-7%; масова доля галактуронової кислоти 70- 75%; рН 2,7-2,8.

Масова доля білка в КНК при фракціонуванні знежиреного молока пектином складала 12-14 %,а у БФ - 0,8-1 % залежно від властивостей пектину. Беськазєїновая фаза (БФ) після концентрації будь-яким з відомих способів набуває властивостей концентрату харчового, що структурує (КСП). З метою економії витрати пектину розглянута можливість його повторного використання для фракціонування і концентрації білків знежиреного молока у вигляді КСП, що згущує. Встановлено, що повторне використання пектину для здобуття концентрату натурального казеїну не приводить до зміни основних закономірностей процесу концентрації казеїнового комплексу молока. В той же час, відбувається концентрація сухих речовин в другій БФ (масова доля білка складає 1,5-1,7%).

Певний практичний інтерес має вивчення процесу фракціонування не лише знежиреного молока, але і інших видів молочної сировини. При фракціонуванні пектином відновленого і згущуючого знежиреного молока масова доля білка в КНК складає, відповідно, 11-12% і 14-15%, масова доля білка в БФ, відповідно, - 0,8-0,9% і 1,5-1,6%. В ході проведення експериментів по фракціонуванню цілісного і нормалізованого молока пектином було встановлено, що молочний жир повністю переходить в нижню фазу - КНК. При цьому залежно від масової долі жиру в молоці 4,2-5,2%, масова доля жиру в КНК складає від 20% до 12%,а масова доля білка в КНК змінювалася трохи і складала 12-13%,прічем масова доля білка в БФ залишалася в межах 0,9-1%.

На підставі вищевикладених результатів вживання нетрадиційного способу фракціонування і концентрації компонентів молочної сировини (знежиреного молока, відновленого і згущуючого знежиреного молока, цілісного молока) пектином високоетерифікування, а також повторного використання пектину у вигляді КСП, заснованому на явищі термодинамічній несумісності високомолекулярних біополімерів, отримують беськазєїновую фазу (БФ) і концентрат натурального казеїну (КНК) або жирний концентрат натурального казеїну (жирний КНК). Беськазєїновая фаза містить сироваткові білки, пектин і інші розчинні речовини молока. Концентратом натурального казеїну є розчин казеїн, що знаходиться в колоїдно-дисперсному стані. Концентрат, отриманий у вигляді фосфатного для казеїну-кальцію комплексу або з концентрованим молочним жиром, повністю розчиняється у воді, має унікальну структуру, обуславлівающую його стійкість до денатуруючих дій і хорошу расщепляємость протеолетічеськимі ферментами. Отримані продукти фракціонування, володіють високою біологічною цінністю, корисними функціональними властивостями і повною технологічною сумісністю з традиційною твариною і рослинною сировиною, що дозволить отримувати на їх основі нові структурні харчові елементи із заданим хімічним складом і функціональними властивостями з метою створення продуктів лікувально-профілактичного призначення

2.4 Біологічна цінність пектинових речовин, лікувальних і профілактичних продуктів на основі пектину

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.

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.

Нині пектин як природній комплексоутворювач викликає підвищений інтерес не тільки тому, що він недостатньо вивчений світовою практикою, а й тому, що його застосування вкрай необхідне в умовах погіршення екологічної ситуації.

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.

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.

Науковці цього інституту досліджували буряковий екстракт, одержаний за вказаною технологією з масовою часткою пектину 2 %. За вмістом солей важких металів і миш`яку екстракт задовольняв гігієнічні вимоги, які пред`являють до фруктових соків.

Враховуючи нетрадиційний екстрагент, перевіряли дію пектинового екстракту при тривалому надходженні його в організм. Встановлено нешкідливість його вживання навіть у значно збільшених кількостях. Про це свідчить функціональний стан ряду організмів. Водночас відзначаємо сприятливий вплив екстракту на окремі показники вуглеводного й ліпідного обмінів - зниження вмісту глюкози й тригліцеридів сироватки крові. Однопроцентний пектиновий екстракт, який додають до розчину, стимулює скорочувальну здатність гладком`язової мускулатури.

Досліджували також комплексоутворюючу здатність екстракту щодо солей важких металів на прикладі розчину азотнокислого свинцю на трьох групах тварин. Виявлено, що профілактична доза пектину у вигляді екстракту збільшує виведення свинцю на 8 %, а подвоєна кількість - на 13 % порівняно з контролем.

Усе це дає змогу розглядати буряковий пектиновий екстракт як продукт з профілактичними властивостями щодо обмінів, застійних явищ жовчовивідних шляхів, нагромадження солей важких металів в організм і рекомендувати його для широкого використання в харчуванні людей.

Харчовою промисловістю виготовляються різні групи виробів профілактичного і лікувального призначення.

Пюре фруктове з пектином (яблучно-вишневе, айвове) - однорідна тонко подрібнена слабкожельована маса без плодоніжок, кісточок і шкірки. Смак, запах і колір - властиві плодам, з яких виготовлені консерви. Кількість пектину (в перерахунку на пектат кальцію) - 2 %.

Кисіль з пектином (з черешні і вишні) виготовляється із свіжих заморожених плодів, залитих цукровим сиропом з додаванням яблучного високометоксильованого пектину, лимонної кислоти.

Сироп пектиновий для безалкогольних напоїв - сиропоподібна рідина сірувато-коричневого кольору. В склад входить буряковий пектин, натуральний яблучний сік або вода, цукор і ферментний препарат "Аваморин ППК". Сироп містить 38 % сухих речовин, рН 3,3; пектину в перерахунку на пектат кальцію - 5,0 %.

Повидло яблучне з пектином виробляють із різних плодів з вмістом сухих речовин 55 %, пектину - 25 % при рН - не більше 3,3.

На основі пектинів зі ступенем етерифікації 45,5 і 33,2 % розроблені рецептури на абрикосовий і полуничний конфітюри, в яких вміст цукру не перевищує 30-35 %, пектину 1,1 %, хлориду кальцію 0,6 %.

Отже, біологічна дія пектинових речовин свідчить, що їх вплив на функціональний стан органів травлення і обміну речовин значною мірою залежить від сорбційних властивостей, у тому числі від здатності зв`язувати воду, жовчні кислоти, токсини тощо.

Яблучний, буряковий і цитрусовий пектин використовують у кондитерських виробах, споживання яких через високий вміст рафінованих вуглеводів для цих хворих лімітується. Тому збагачувати раціони пектином слід пектинопродуктами, які не містять вуглеводів.

Пошуки ефективних харчових лікувально-профілактичних засобів широкого спектра дії набувають великого значення. Тому заслуговують на увагу харчові продукти, збагачені пектиновими речовинами. За своїми властивостями пектин поступається лише хлорофілу - незамінній речовині для творення гемоглобіну.

2.5 Використання пектинових речовин у спеціальних лікувальних препаратах

Багатоплановий спектр терапевтичної дії пектина обумовлює його застосування для виготовлення лікарських препаратів.

Завдяки своїм хімічним властивостям:ступені етерифікації, молекулярній масі, вмісту ацетильних груп, рН водних розчинів пектинові речовини застосовують в якості замінювачів крові, крововостановлюючі засоби. Гемостатичні властивості пектинових препаратів використовують при крововиливах шлунку, кишечника, в стоматології та гемофілії, зменшуючи час згортання крові від 40 до 92%. В хірургічній практиці пектинові речовини застосовують для обробки ран. Рани, які оброблені 2%-ним розчином пектину, не загнивають і швидко загоюються. Найтрадиційнішим є використання пектину і лікарських форм на його основі при лікуванні і профілактики шлунково-кишкових захворювань.

При отруєнні солями важких металів та іншими токсинами пектинові речовини використовують в якості антидота.

Пектин сприятливо впливає на холестериновий обмін, застосовується при лікуванні і профілактиці атеросклерозу, лікуванні цукрового діабету.

Детоксикуючі властивості пектинові речовини обумовлюють їх здатність у сумісництві з антибіотиками пропонгувати дію цих ліків.

Перспективними є розробки комбінованих лікарських форм, які представляють трикомпонентну систему пектин-флавонол-азотовмісні речовини кислого або основного характеру. Введення пектину в лікарські форми знижує токсичність амідопріну, підвищує біодоступність.

Висновок

Пектин - це природна сировина рослинного походження. Пошуки ефективних харчових лікувально-профілактичних засобів широкого спектра дії набувають великого значення. Тому заслуговують на увагу харчові продукти, збагачені пектиновими речовинами. За своїми властивостями пектин поступається лише хлорофілу - незамінній речовині для проходження процесу фотосинтезу. Пектинові речовини регулюють вміст холестерину, сприяють обміну речовин, підвищують стійкість до алергічних факторів, сприяють загоюванню ран, прискорюють лікування опіків та виразки шлунку.

У молочній промисловості пектини дуже активно застосовуються при виробництві йогуртів, сирів, морозива, молочно-фруктових десертів, заквасок і підкисленних молочних продуктах. В даний час безпосередньо в молочній промисловості застосовують спеціальні пектини для стабілізації структури і подовження терміну зберігання всіляких молочних виробів - рідких йогуртів, йогуртів з міцною консистенцією, сиру, пудингу. Основними чинниками, що визначають характер дії пектинів в молочних продуктах, є міри етерифікації і дисоціації молекул. Властивості пектинів роблять вплив на склад і властивості отримуваних при фракціонуванні молочної сировини пектином молочно-білкових концентратів.

Література

1. Показники здоров'я населення та використання ресурсів охорони здоров'я в Україні за 2003--2004 роки. --ЦМС МОЗ України. --1991--2005 рр.

2. ЄРБ "Здоров'я для всіх", ВООЗ, січень 2005 р.

3. Голубев В. Н., Шелухина Н. П. Пектин: химия, технология, применение.-- М., 1995.-- 317 с.

4. Донченко Л.В. Технология пектина и пектинопродуктов: Учебн.пособ.. - М.:ДеЛи,2000. - 256 с.

5. Пектин. Производство и применение. Под ред. Н.С.Карповича. - К.:Урожай, 1989.-88с.

6. Альбертсон Пер-Оке. Разделение клеточных частиц и макромолекул. М.: Мир, 1974. - 382 с.

7. Состояние мировой молочной промышленности. Пер. с англ. А.В. Бережной /Молочная промышленность, 2004, № 2 , с. 4 - 12.

Состояние мировой молочной промышленности. Пер.с англ. А.В. Бережной/Молочная промышленность, 2004, № 4 , с. 14-16.

8. Производство пектина/Л.В.Донченко, Н.С.Карпович, Е.Г.Симхович и др../ Под ред. Н.С.Карповича.-Кишенев:Штиинца, 1993.-182с.

9. Дудки М.С., Щелкунов Л.Ф. Новые продукты питания.-М.:МАИК "Наука", 1998.-304с.

10. Щелкунов Л.Ф., Дудкин М.С., Корзун В.Н. Пища и экология.- О: Оптимум, 2000.-517с.

11. Котов А.И., Корзун В.Н. Пищевые продукты в лечебном питании.-К.: Здоровья, 1985.-144 с.

12. Пилат Т.Л., Иванов А.А. Биологически активные добавки к пище (теория, производство, применение). М.: Аввалон, 2002.- 710 с.

13. Толстогузов В. Б. Новые формы белковой пищи. М.: Агропромиздат, 1987.- 303 с.

Размещено на Allbest.ru