Исследование йогурта обогащенный

     Установлена сорбционная способность облепихового пектина.

Значительное  содержание ацетильных групп отрицательно сказывается на желирующей способности, что доказано в эксперименте - пектин облепихи образует слабое желе.

    Выделение пектина связано с большими затратами материалов и энергетических ресурсов, что является целесообразным в случае целевого их назначения, например, при использовании их в качестве желирующего агента. Если рассматривать пектин не как желеобразователь, а как один из видов пищевых волокон, то реальнее его использование в составе сырья, которое само представляет определенную пищевую и биологическую ценность [Приложение А].

    В последнее время внимание ученых привлекает разработка продуктов функционального  назначения, лечебно-профилактического назначения. Большое внимание уделяется обогащению продуктов массового потребления, такие как молочнокислые продукты, пищевыми волокнами, биологически активными добавками и пектиновыми веществами.  
 

    1.4 Пектиновые вещества, используемые в технологии кисломолочной продукции. Свойства пектиновых веществ.

    Углеводы  – важнейший класс природных  веществ, широко распространенный в природе и играющий большую роль в жизни человека. Согласно принятой в настоящее время классификации углеводы подразделяются на три основные группы: моносахариды, олигосахариды и полисахариды. Пектиновые вещества – высокомолекулярные полисахариды, присутствующие в растворимой (растворимый пектин) или нерастворимой (протопектин) форме во всех наземных растениях и в ряде водорослей. Нерастворимые пектиновые вещества составляют большую часть первичных клеточных стенок и межклеточного вещества (срединных пластинок) растений; растворимый пектин содержится в клеточном соке [8].

    Пектиновые  полисахариды характеризуются большим  разнообразием структур, их нерегулярностью, блочным построением макромолекул и их значительной сложностью (рис.). В настоящее время считается, что пектины принадлежат к числу наиболее сложных по структуре из всех известных полисахаридов природного происхождения. В структуре их макромолекул различают две области: линейную, представленную галактуронаном, и разветвленную. 
 

    Рисунок 5. Высокометоксилированный пектин

    Основной  отраслью, потребляющей пектины в  настоящее время и в ближайшем будущем, по мнению экспертов и оптовиков-импортеров, будет оставаться пищевая промышленность.

    В фармацевтической и парфюмерно-косметической  отраслях возможно использование всех пектинов, разрешенных к использованию  в пищевой отрасли.

    Свойства  пектиновых веществ

    Растворимость. Пектин, как и другие студнеобразователи, не растворяется в среде, где существуют условия для студнеобразования.

    Наилучшим растворителем пектиновых веществ является вода. В водном растворе пектиновая молекула имеет форму спирали, карбоксильные группы которой расположены в соседних витках.

    Карбоксильные группы пектина способны к диссоциации. Константа диссоциации пектиновых веществ, являющихся полиэлектролитом, измеряется в пределах 0,1*10^-4...10*10^-4. Константа диссоциации тем меньше, чем выше плотность заряда нитевидной молекулы и чем сильнее ионная сила. При высокой степени диссоциации карбоксильных групп в результате взаимодействия одноименно заряженных электрических центров, спиральная конформация молекул пектиновых веществ нарушается, их линейные размеры возрастают. Водным растворам пектиновых веществ, как и золям других лиофильных коллоидов, свойственны высокая относительная вязкость, резко возрастающая при увеличении концентрации, а также структурная или аномальная вязкость. Пектиновые вещества помимо воды хорошо растворяются в 84 %-ной фосфорной кислоте и жидком аммиаке; в глицерине и формамиде они набухают. Во многих других органических и неорганических растворителях они практически нерастворимы.

    Растворимость пектина зависит от степени его полимеризации и степени этерификации. Растворимость пектина в воде увеличивается при повышении степени этерификации и уменьшении молекулярной массы. Из двух пектинов с разными молекулярными массами легче растворяется пектин с меньшей длиной цепи, но с большим количеством метоксильных групп.

    Пектиновые растворы оптически активны. Пектиновые вещества обладают сильными межмолекулярными взаимодействиями, зависящими от природы основной и боковой цепей, содержания Д-галактуроновой кислоты и метоксильных групп.

    Растворы пектинов обладают также способностью к двойному лучепреломлению. С уменьшением длины пектиновой молекулы под воздействием ферментов или действия щелочей двойное лучепреломление уменьшается. При очистке пектина и нейтрализации карбоксильных групп двойное лучепреломление увеличивается до тех пор, пока не произойдет коагуляция системы [15].

    Вязкость. Повышенная вязкость является одним из характерных свойств водных растворов пектиновых веществ, являющихся лиофильными коллоидами. Молекулы пектина в растворе легко ассоциируются либо друг с другом, либо с крупными молекулами сопутствующих веществ. Являясь высокомолекулярными веществами, пектины не диффундируют из растворов через клеточные мембраны растений. Это свойство используют для отделения пектиновых веществ от низкомолекулярных веществ. Ограниченная способность к диффузии может и должна быть использована в производстве пектина, в частности, в процессах концентрирования и нормализации среды пектиновых растворов по рН. Это позволит снизить расход химических реагентов и получить целевые продукты с высоким содержанием пектиновых веществ.

    Молекулы пектина в воде подвергаются сольватации, то есть вокруг них образуется жидкостный слой, более плотный в первых слоях и рыхлый в участках, удаленных от частиц пектина. Взаимное расположение пектиновых молекул в оводненных структурах может изменяться в широких пределах в зависимости от химической природы растворителя, влияя на вязкость коллоида.

    Различают следующие виды вязкости: абсолютную, относительную, удельную и приведенную. Для пектиновых веществ характерна также структурная или аномальная вязкость.

    Вязкость водных растворов пектинов зависит от различных факторов: концентрации, длины молекулярной цепи, степени этерификации, присутствия электролитов и температуры. С увеличением молекулярной массы пектина при прочих равных условиях вязкость увеличивается. При одной и той же молекулярной массе вязкость возрастает с увеличением электрического заряда макромолекулы, определяемого количеством свободных карбоксильных групп. Исследования, проведенные с пектиновыми веществами различной степени этерификации, показали, что при рН 6...7 вязкость максимальная, при рН 4 - минимальная. В интервале рН 3,5...8,0 пектиновый раствор ведет себя как раствор пучков элементарных фибрилл. При добавлении небольших количеств NaCl в растворы пектина вязкость раствора сначала заметно снижается, а затем принимает постоянное значение для любого образца пектина.

    Увеличение вязкости является обязательным при формировании пространственных агрегатов между пектиновыми молекулами.

    Вязкостные свойства пектинов также в определенной степени зависят от содержания метоксильных групп в их молекуле. Пектины с содержанием метоксильных групп свыше 50 % проявляют в растворах свойства, характерные низкомолекулярным соединениям.

    Гибкость пектиновых цепей. Известно, что пектиновые молекулы имеют преимущественно нитчатую структуру и принадлежат к линейным коллоидам с длиной молекулы порядка 10^-5 см. В водных растворах пектиновая молекула приобретает форму спирали. Эту конформацию обычно принимают макромолекулы, у которых дальний конформационный порядок в виде спирали иммобилизован, например водородными связями. Конформационные характеристики определяют такое важное для полимеров свойство, как гибкость цепи, то есть способность изменять свою конформацию в результате внутримолекулярного теплового движения или вследствие действия внешних сил. В водных растворах пектины представляют собой полугибкую макромолекулу, имеющую конформацию спирали с постоянным поперечным сечением. При этом карбоксильные группы располагаются друг над другом. Локальная гибкость пектиновой цепи определяется ее длиной: причем чем больше длина цепи, тем больше ее гибкость. В 1996 г., французский ученый Rinaudo М. результатами своих исследований подтвердил эту гипотезу. Было установлено, что на гибкость пектиновой молекулы помимо ее длины существенное влияние оказывает ее молекулярная масса, величина отрицательного заряда диссоциированных карбоксильных групп и сила электростатического отталкивания [15].

    Полиэлектролитные свойства. Благодаря присутствию в молекуле уроновых кислот, пектины являются полиэлектролитами. Электростатические свойства частиц пектиновых веществ определяются величиной отрицательного заряда, являющегося функцией степени этерификации карбоксильных групп пектовой кислоты.

    Для оценки этой функциональной зависимости введен термин – «параметр заряда».

    Электростатические свойства и параметр заряда пектиновой молекулы существенно зависят от содержания метоксильных и свободных карбоксильных групп, а также длины пектиновой цепи или степени ее полимеризации. Пектовые кислоты, с низким содержанием метоксильных групп, имеют высокую чувствительность к электролитам. С увеличением содержания карбоксильных групп в пектиновой молекуле и степени ее полимеризации, чувствительность ее к электролитам также повышается.

    Комплексообразующая способность. Одним из важнейших свойств пектиновых веществ является их комплексообразующая способность, основанная на взаимодействии молекулы пектина с ионами тяжелых и радиоактивных металлов. Это свойство дает основание рекомендовать пектин для включения в рацион питания лиц, находящихся в среде, загрязненной радионуклидами и имеющих контакт с тяжелыми металлами. Для организма человека особенно опасны долгоживущие изотопы цезия (Cs¹³⁷), стронция (Sr⁹⁰), иттрия (I⁹¹) и др. Экскреция пектина по отношению к введенной дозе Cs¹³⁷ составляет 8,4 % , стронция – 52,6%.  Комплексообразующие свойства пектиновых веществ зависят от содержания свободных карбоксильных групп, т. е. степени этерификации карбоксильных групп метанолом. Степень этерификации определяет линейную плотность заряда макромолекулы, а, следовательно, силу и способ связи катионов.

    Комплексообразующая способность пектинов зависит от рН среды. При разных значениях рН пектиновые вещества имеют различные значения комплексообразующей способности.

    Благодаря комплексообразующему свойству по отношению к металлам пектин является незаменимым веществом в производстве пищевой продукции профилактического и лечебного питания. Оптимальная профилактическая доза пектина составляет не более 2…4 грамм в сутки для контактирующих с тяжелыми металлами, а в условиях радиоактивного загрязнения – не менее 15…16 грамм [20].

    Студнеобразующая способность. Студнеобразование зависит от молекулярной массы пектина; степени этерификации его молекулы и содержания функциональных групп; концентрации сахара в растворе; количества балластных веществ, сопутствующих данному пектину; температуры и рН среды.

    С учетом степени этерификации молекулы пектина различают два вида студней: с побочной валентностью и с основной.

    Кислотно-сахарные пектиновые студни образуются водородными связями при участии недиссоциированных свободных карбоксильных групп. Такой тип студня характерен для высокоэтерифицированных пектинов. Низкоэтерифицированные пектины образуют студни только в присутствии ионов Са²⁺. При этом молекулы пектина взаимодействуют между собой за счет свободных карбоксильных групп, связываемых Са-ионом в прочный каркас. Такие студни называют ионносвязанными. Кроме этих основных, возможны студни промежуточные, содержащие и сахар и Са-ион. Такие студни характерны для пектинов со степенью этерификации 50 %, в частности для свекловичного. Студнеобразование пектина зависит от рН студня и температуры процесса. Для высокоэтерифицированных пектинов максимальная прочность студня достигается при рН 3,0…3,3, для низкоэтерифицированных – при рН 2,5…2,8. Снижение рН на 1/10 в определенных условиях студнеобразования может вызвать повышение оптимальной температуры на 5 °С.

    Эмульгирующие и пенообразующие свойства. Пектин, являясь поверхностно-активным веществом, обладает ярко выраженными эмульгирующими и пенообразующими свойствами.

    Вязкость эмульсий пектина с жиром резко возрастает с увеличением концентрации эмульгатора и жира. Так, для 50 %-ной эмульсии с 0,5 % свекловичного пектина она равна 4,8 сантипуаза (сПс), а с 1 % -5880 сПс. При увеличении концентрации жира вязкость также повышается. Например, вязкость эмульсии при увеличении концентрации жира с 50 до 55 % возрастает с 4,8 до 13,5 сПс.