Протопектин. Строение, свойства, изменения при  тепловой обработке, влияние  на консистенцию готового продукта.

Содержание пектиновых веществ в картофеле, овощах и плодах колеблется от десятых долей процента до 1,1 % (на сырую массу съедобной части). Пектиновые вещества в растительных продуктах представлены двумя формами: нерастворимой в холодной воде — протопектином и растворимой — пектином. Основную массу пектиновых веществ картофеля, овощей и плодов составляет протопектин (около 75 %).

Молекула протопектина представляет собой гетерополимер со сложной разветвленной структурой (рис. 9.1). Главная цепы этого полимера состоит из остатков молекул галактуроновой и полигалактуроновой кислот, частично этерифицированных метиловым спиртом (метаксилированных), и рамнозы. Главную цепь протопектина называют рамногалактуронаном.

Рамногалактуронан состоит из а-1,4-связанного галактуронана (галактуроновая кислота), соединенного 1,2-связью с рам-нозилом (рамнозой).

Молекулы пектина представляют собой цепочки рамногалакту-ронана, содержащие 20 и более остатков галактуроновой кислоты.

Цепочки полигалактуроновых кислот связаны между собой водородными, ангидридными, эфирными связями и солевыми мостиками, которым отводят доминирующую роль в стабилизации структуры протопектина. В молекулу протопектина могут также входить остатки фосфорной и уксусной кислот, Сахаров и целлюлозы. Кроме того, ковалентными связями могут быть присоединены боковые цепи гемицеллюлоз — галактанов и арабинанов (в некоторых случаях через фосфорную кислоту).

Молекула рамногалактуронана содержит два вида функциональных групп: гидроксильные и карбоксильные. Последние могут быть частично этерифицированы (обычно метанолом), частично связаны с катионами металлов. Часть карбоксильных групп остается свободной, обусловливая их кислотные свойства.

Отношение количества этерифицированных карбоксильных групп к общему количеству карбоксильных групп (свободные и этерифицированные) называют степенью этерификации пектиновых веществ. В зависимости от степени этерификации пектиновые вещества подразделяют на высоко- и низкоэтери-фицированные (соответственно более 70 и менее 50 %). Степень этерификации — важный показатель пектиновых веществ, отражающий их физико-химические свойства, например устойчивость к гидролизу, растворимость, студнеобразующую способность.

Степень этерификации пектиновых веществ различных овощей неодинакова (от 40 % в картофеле до 72 % в свекле). Степень этерификации и степень диссоциации полигалактуроновых кислот определяют такие свойства пектиновых веществ, проявляющиеся при кулинарной обработке картофеля, овощей и плодов, как способность к деструкции под действием ферментов, температуры, состава и рН среды, образованию растворимых и нерастворимых продуктов, деструкции, студнеобразованию и др.

Установлено, что в молекулах пектиновых веществ кроме продольных ковалентных связей в цепях рамногалактуронана присутствуют водородные связи и существуют гидрофобное взаимодействие между этерифицированными остатками галактуроновой кислоты и хелатные связи между неэтерифицированными остатками галактуроновой кислоты, образованные с участием ионов Са2+ и Mg2+ в виде солевых мостиков.

Ниже представлена схема образования солевого мостика между двумя молекулами пектиновых веществ. Горизонтальной линией изображена цепочка рамногалактуронана.

Вероятность образования солевых мостиков и степень этерификации полигалактуроновых кислот связаны обратной зависимостью.

В протопектине могут возникать и другие поперечные связи — эфирные (через фосфорную кислоту), ангидридные и иные.

Присутствие свободных карбоксильных групп предопределяет способность пектинов образовывать соли (пектинаты) и осаждаться из растворов ионами поливалентных металлов.

Количество галактуроновых и полигалактуроновых кислот и других составляющих молекулы протопектина, а также его молекулярная масса точно пока неизвестны, так как протопектин не удалось выделить из растительных тканей в неизмененном состоянии. При извлечении протопектина различными способами обычно получают продукты его распада, в частности полигалактуроновые кислоты различной степени полимеризации, галактуроновую кислоту, рамнозу и др. Считают, что молекулярная масса пектиновых веществ может колебаться в пределах от 20 000 до 200 000. Пектины с молекулярной массой 150 000…200 000 характеризуются высокой желирующей способностью. Из пектиновых веществ с различной молекулярной массой легче растворяются те, у которых меньше молекулярная масса и выше степень этерификации.

Деструкция протопектина (ПП)

Разрушение срединных пластинок проходит вследствие расщепление ПП под действием горячей воды с образованием растворимых в воде пектиновых кислот. Гидролиз ПП начинается с 60 град и интенсифицируется с 80 град и выше. Деструкция происходит за счет разрыва пектиновых связей между этарифицированными остатками галактуроновых кислот и хелатных связей (солевые мостики). Если водородные связи можно разрушить добавлением определенного количества воды, то хелатные связи разрушаются в процессе ионобменной реакции:

СОО                                                  COOK (Na)

          Са (Мg) +  ()                                    +

 COO                                                COOK (Na)

Поскольку это обратимая, то, чтобы она протекала с разрушением солевых мостиков, необходимо выводить ионы кальция из реакции, превращая их в малорастворимые или нерастворимые соли ( к примеру, крупу предварительно отваривают в воде, а потом уже начинается варка каши в молоке. Если сначала варить крупу в молоке, то хелатные связи укрепляются)

Чем больше содержание органических кислот, тем интенсивнее деструкция в ПП.

Оставьте комментарий