Определение комплексообразующей способности пектина из створок бобов сои методом обратного титрования

В данной статье рассмотрен вопрос экспериментальных исследований определения комплексообразующей способности соевого пектина, полученного из створок соевых бобов, а также его значение в пищевой промышленности.

Ключевые слова: пектин, соя, промышленность, переработка, аминокислоты, зерно, осадок.

В современном мире большое количество химических веществ попадает в окружающую среду, в результате не только естественных природных процессов, но и из-за бурного развития промышленности. Среди таких веществ активное место занимают тяжелые металлы.

Главным образом, для повышения эффективности производства, необходимо создание малоотходных и безотходных технологий, большее использование вторичных сырьевых ресурсов. Производство пектина и пектинопродуктов, как ничто другое, отвечает за использование вторичных сырьевых ресурсов, а именно, получение комплексообразователя и студнеобразователя. Пектин обладает способностью связывать и выводить из организма тяжелые и радиоактивные металлы.

В России предприятий по производству пектина нет. Исходя из свойств пектина, следовало бы ожидать, что население экологически загрязненных районов будет обеспеченно пектином, но продолжительная ориентация на импортные поставки пектина только для кондитерской промышленности, затормозила развитие пектинового производства в России.

Таким образом, разработка получения пектинов с высокими комплексообразующими свойствами является актуальной задачей для пищевой и фармацевтической отраслей промышленности.

Пектиновые вещества — полисахариды. Присутствуют во всех высших растениях, особенно 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.

Область применения в пищевой промышленности:

-          студнеобразователь при изготовлении желейно-пастильных изделий (мармелада, зефира, пастилы, начинки для конфет, крема торта).

-          добавка к лечебным сортам хлебобулочных и макаронных изделий, для выпечки нечерствеющих сортов хлеба

-          желеобразователь в производстве фруктво-ягодных наполнителей (для хлебобулочных изделий), конфитюров и прочих плодоовощных консервов; во фруктовых начинках для молочных продуктов пектины обеспечивают необходимые реологические свойства и гарантируют хорошую способность к механическому дозированию. Во фруктовых начинках для йогуртов пектины образуют гладкую и мягкую структуру и подчеркивают вкус исходного фруктового сырья.

-          эмульгатор для изготовления майонеза и жидких маргаринов в масложировой промышленности;

-          стабилизатор при изготовлении безалкогольных напитков и различных купажированных соков с мякотью, концентрированных фруктовых напитков;

-          введение пектина в кисломолочные продукты позволяет также существенно увеличить сроки их хранения

-          в молочном производстве для стабилизации кисломолочных продуктов, сквашенных или непосредственно подкисленных (соединения фруктового сок + молоко). Пектин реагирует с казеином, предотвращает коагуляцию казеина и позволяет пастеризацию кисломолочных продуктов для продления срока хранения.

-          в производстве мороженого (в качестве стабилизатора только при выработке плодово-ягодного мороженого)

-          в производстве сыров (для увеличения их водопоглотительной способности, гелей, киселей, муссов;

-          в производстве диетического и лечебно-профилактического питания для детей и взрослых пектины используются в качестве источников растворимых пищевых волокон, а также добавок, которые способствуют связыванию ионов тяжелых металлов и их выведению из организма.

-          при применении в производстве кетчупов яблочные пектины компенсируют недостаточное действие природных пектинов томатов и улучшают реологические свойства готового продукта

Пектин очень важен для стабилизации обмена веществ, он снижает содержание холестерина в организме, улучшает периферическое кровообращение, а также перистальтику кишечника. Но самое ценное его свойство в том, что он обладает способностью очищать живые организмы от вредных веществ. Многие специалисты называют пектин санитаром человеческого организма за его уникальную способность выводить из организма такие вредные вещества, как радиоактивные элементы, ионы токсичных металлов и пестициды. Пектин адсорбирует уксуснокислый свинец сильнее активированного угля. Он обладает активной комплексообразующей способностью по отношению к радиоактивному кобальту, стронцию, цезию, цирконию, рутению, иттрию и другим металлам. В процессе усвоения пектин превращается в пектиновую кислоту, которая соединяется с тяжелыми металлами и радионуклидами, образуя нерастворимые соли, выделяемые из организма естественным путем. Есть и другой механизм выведения из организма радиоактивных веществ — он возможен благодаря способности низкомолекулярной фракции пектина проникать в кровь и образовывать связанные комплексы с последующим естественным удалением. Вследствие массы положительных свойств пектин нашел широкое применение в фармацевтической промышленности, а для бытового применения это вещество специально производят промышленным способом.

Одним из важнейших свойств пектинов, с точки зрения практического использования, является их комплексообразующая способность — свойство, основанное на взаимодействии амидированных или свободных ионизированных карбоксильных групп пектина с ионами поливалентных металлов, с образованием относительно устойчивого малодиссоциирующего «комплекса».

Интересом нашего исследования стал соевый пектин, так как Краснодарском крае ежегодно выращивают и перерабатывают около 20,3 ц/га сои. После уборки сои на полях, а также в процессе её очистки остается большое количество стеблей и створок, которые в дальнейшем можно отправлять на переработку для получения пектина [1].

Сама соя получила свою популярность среди бобовых культур, возделываемых человеком, благодаря высокому содержанию полноценного белка (до 50 %), качественного масла (17–25 %), высокой урожайности и качественным набором незаменимых аминокислот для животных (когда соевых жмых идёт на корм скоту) и человека (особенно много в соевом белке лизина). Также соевом зерне содержится целый ряд витаминов (в мг на 100 г): β-каротина — 0,15–0,20, витамина Е — 17,3, пиридоксина (В6) — 0,7–1,3, ниацина (РР) — 2,1–3,5, пантотеновой кислоты (В3) — 1,3–2,23, рибофлавина (В2) — 0,22–0,38, тиамина (В1) — 0,94–1,8, холина — 270, а также (в мкг на 100 г зерна): биотина — 6,0–9,0, фолиевой кислоты — 180–200.11

Таблица 1

Содержание незаменимых аминокислот в некоторых продуктах

Для нашего исследования мы взяли створки бобов сои (рис.1), промыли их холодной водой, высушили, очистили от примесей и измельчили от 1 до 4 мм. Получилось 300 грамм измельченной стружки. После этого осуществили гидролиз-экстрагирование 0,3 %-ным раствором янтарной кислоты при температуре 80–85°С в гидромодуле 1:10 в течение 120 минут. Данный способ решает задачу переработки вторичных сырьевых ресурсов производства семян сои, и при этом предельно сохранить физико-химические свойства пектина.

Рис. 1. Створки бобов сои

Далее полученная смесь (рис.2) остывает, проходит фильтрацию через бельтинг, и осаждается 95 % этиловым спиртом. Полученный осадок пектина несколько раз промываем спиртом для очистки от балластных примесей и ионов янтарной кислоты, использованной в процессе гидролиза. Полученный осадок фильтруется и высушивается в сушильном шкафу. Оставшийся спирт нейтрализуется.

Рис. 2. Спиртоосаждение пектинового экстракта

Пектиновый порошок, полученный в результате спиртового осаждения, содержит не только чистый пектин, но и балластные по отношению к нему вещества. Следует отметить, что в пектиновом производстве особое внимание уделяют дополнительной очистке пектина и пектинопродуктов, используемых в пищевом производстве. В соответствии с требованиями стандартов содержание чистого пектина в товарном образце пектина не должно быть менее 70 %.

После высушивания для определения комплексообразующей способности полученного соевого пектина мы пользуемся обратным (трилонометрическим) титрованием. Суть данной методики заключается в том, что в среду, содержащую пектин вносится известное количество ионов свинца. После связывания свинца пектином определяют количество не связанного пектином свинца обратным титрованием. Плюсы данного метода — занимает около 2 часов, не используя сильные реагенты.

В химический стакан емкостью 250 мл вносим 0,5г пектина, заливаем 100 мл дистиллированной воды и перемешиваем в течение 10 минут на магнитной мешалке. Затем в стакан при помощи мерной пипетки приливаем 50 мл стандартного 0,035н раствора уксуснокислого свинца 1. При этом образуется рыхлый осадок Pb-пектина 3. Содержимое стакана перемешиваем и количественно переносим в мерную колбу на 250 мл и доводим до метки дистиллированной водой 2, тщательно перемешивая, и оставляем при комнатной температуре на 1 час, для установления равновесия между раствором и осадком. Потом содержимое мерной колбы фильтруем через складчатый бумажный фильтр.

Рис. 3. Подготовка раствора пектина к анализу

Первую порцию фильтрата отбрасываем, а из последующих отбираем 20мл аликвоты свинца для анализа. Анализ остаточного свинца в растворе после осаждения пектината свинца проводим комплексонометрически: отобранную аликвоту 20 мл помещают в титровальную коническую колбу на 250 мл, приливают 20 мл 0,05н раствора трилона Б, 15 мл раствора аммиачного буфера и на кончике шпателя индикатор эриохрома черного. Полученный раствор в кобле титруем из бюретки на 25 мл 0,05н раствором сульфата цинка, до перехода окраски индикатора от синего к фиолетовому. Контрольный опыт поводят аналогично, но вместо пектина или пектинового экстракта в колбу вносят 20мл дистиллированной воды.

В результате проведенных опытов на определение комплексообразующей способности пектина, полученного из створок бобов сои, мы определили массу свинца в анализируемых и контрольных опытах, и по полученным результатам рассчитали комплексообразующую способность пектиносодержащего продукта в миллиграмм ионов свинца на грамм пектина.

Литература:

1.         Ольховатов Е. А. Исследование свойств пектиновых веществ и разработка технологий получения пектина и пектинопродуктов из покровных тканей различных плодов с применением биотехнологической модификации (обзор) [Текст] / Е. А. Ольховатов // Молодой ученый. — 2015. — № 5.1. — С. 93–95.