Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к улучшенному способу обработки исходного материала, содержащего пектин, для уменьшения или для предотвращения химических и/или ферментативных, и/или микробиологических изменений пектина, содержащегося в указанном исходном материале, содержащем пектин.
Уровень техники и родственная информация
Пектин представляет собой сложный полисахарид, ассоциирующийся с клеточными стенками растений. Он состоит из основной цепи альфа 1-4 связанной полигалактуроновой кислоты, прерываемой рамнозными остатками, и с боковыми цепями, модифицированными нейтральными сахарами и компонентами, отличными от сахаров, такими как ацетильные, метильные группы и группы феруловой кислоты.
Боковые цепи нейтральных сахаров, которые включают в себя арабинан и арабиногалактаны, присоединены к рамнозным остаткам в основной цепи. Рамнозные остатки стремятся собираться вместе на основной цепи. Таким образом, боковые цепи, прикрепленные к этой области, упоминаются как ворсистаяобласть, а остаток основной цепи, следовательно, именуется гладкой областью.
В патенте США 5929051, Ni, et al. описывается пектин как компонент клеточных стенок растений. Клеточная стенка разделяется на три слоя: срединную пластинку, первичную и вторичную клеточную стенку. Срединная пластинка является наиболее богатой пектином. Пектины производятся и осаждаются во время роста клеточной стенки. Пектинов особенно много в мягких тканях растений, в условиях быстрого роста и высокого содержания влаги. В клеточных стенках пектины присутствуют в форме кальциевого комплекса. Наличие поперечной сшивки с помощью кальция доказывается тем фактом, что хелатирующие агенты облегчают высвобождение пектина из клеточных стенок, как описывается Nanji (патент США 1634879) и Maclay (патент США 2375376).
Согласно Dumitriu, S.: Polysaccharides, Structural diversity and functional versatility, Marcel Dekker, Inc., New York, 1998, 416-419, пектин используется в разнообразных пищевых продуктах.
Исторически, пектин используется в основном в качестве гелеобразующего агента для джема или подобных содержащих фрукты или фруктовые ароматы, богатых сахаром систем. Примеры представляют собой традиционные джемы, джемы с пониженным содержанием сахара, прозрачные желе, кондитерские желе с фруктовым ароматом, кондитерские желе без фруктового аромата, термически обратимую глазировку для пекарной промышленности, теплостойкие джемы для пекарной промышленности, кусочки в форме завитков для использования в мороженом и фруктовые полуфабрикаты для йогурта.
Значительная часть пектина используется сегодня для стабилизации молочных напитков с низким pH, включая ферментированные напитки и смеси фруктового сока и молока.
Остатки галактуроновой кислоты в пектине частично эстерифицируются и присутствуют в виде сложного метилового эфира. Степень эстерификации определяется как процент эстерифицированных карбоксильных групп. Пектин со степенью эстерификации ("DE") выше 50% именуется пектином с высоким содержанием сложного метилового эфира ("HM") или пектином с высокой степенью эстерификации, а пектин с DE, более низкой, чем 50%, упоминается как пектин с низким содержанием сложного метилового эфира ("LM") или пектин с низкой степенью эстерификации. Большая часть пектина, находящегося в растительном материале, таком как фрукты, овощи и зостера, представляют собой HM пектины. Ацетатные сложноэфирные группы могут, кроме того, присутствовать на атоме углерода 2 или 3 остатков галактуроновой кислоты. Степень ацетатной эстерификации ("DAc") определяется как процент остатков галактуроновой кислоты, содержащих ацетатную сложноэфирную группу. Большинство природных пектинов имеют низкую DAc, единственное исключение представляет собой пектин сахарной свеклы.
Пектины растворимы в воде и нерастворимы в большинстве органических растворителей. Пектины с очень низким уровнем метильной эстерификации и пектиновых кислот являются растворимыми для практических целей только виде солей калия или натрия.
Пектины являются наиболее стабильными при pH 3-4. При pH ниже 3 метоксильные и ацетильные группы и боковые цепи нейтральных сахаров удаляются. При повышенных температурах эти реакции ускоряются, и происходит расщепление гликозидных связей в галактуронановой основной цепи. При нейтральных и щелочных условия метильные сложноэфирные группы омыляются, и полигалактуронановая основная цепь разрушается посредством бета-устранения-расщепления гликозидных связей на невосстанавливающих концах остатков метоксилированной галактуроновой кислоты. Также эти взаимодействия происходят быстрее при увеличении температуры. Пектиновые кислоты и LM пектины являются устойчивыми к нейтральным и щелочным условиям, поскольку метильные сложноэфирные группы отсутствуют или присутствуют только в ограниченных количествах.
В соответствии с Kertesz, Z. I: The Pectic Substances, Interscience Publishers, Inc, New York, 1951, пектиновые материалы имеются во всех растительных тканях. Однако особенное промышленное значение имеют яблоки, свекла, лен, грейпфрут, лимоны, лаймы, апельсины, картошка и подсолнечник. Позднее, продемонстрировано также промышленное значение пектина в Aloe vera.
В патенте США 1513615, Leo описывает ферментативный способ солюбилизации протопектина. Он наблюдает, что пектаза не работает, когда присутствует кислота. Как следствие, он разрушает клетки фруктов посредством варки в воде, а затем он добавляет карбонат кальция, после чего он добавляет пектазу. Таким образом, Leo увеличивает pH до точки, в которой пектаза становится активной, для предотвращения использования кислоты при следующей далее экстракции.
В патенте США 1497884, Jameson находит решение той проблемы, что кожура содержит пектиназу, которая удаляет метильные группы на пектине. Когда присутствует пектиназа, пектин теряет метильные группы, и это приводит к более низкой способности к образованию геля. Он решает проблему посредством измельчения, сначала кожуры, а затем разрушения пектиназы посредством нагрева измельченной кожуры до температуры чуть ниже 100°C, в течение не более чем 10 минут.
В патенте США 1654131, Leo дезактивирует ферменты в кожуре посредством обработки кожуры, разрезанной на ломтики или кусочки, с помощью крепкого спирта, такого как 95% этанол. Таким образом он решает проблему понижения способности пектина к образованию геля, когда кожура сушится в присутствии кислот и ферментов. Leo использует тот факт, что спирт денатурирует белки, такие как ферменты, но он не использует никакого воздействия на ферменты с помощью уменьшения pH.
В патенте США 2020572, Platt использует такой же принцип, как в патенте США 1497884, и для разрушения ферментов обрабатывает тонкоизмельченную кожуру теплом.
В патенте США 2165902, Myers решает ту проблему, что обычная сушка в печи кожуры не нагревает кожуру достаточно быстро для дезактивирования ферментов. Он делает это посредством выщелачивания измельченной свежей кожуры с помощью раствора сульфата меди, достаточно нагретого для дезактивирования пектиназы.
В патенте США 2323483, Myers дезактивирует ферменты в свежей кожуре посредством промывки измельченной свежей кожуры в воде при 90°C в течение 5 минут.
В патенте США 2358430, Willaman описывает способ ферментативной деэстерификации пектина. Он обрабатывает дисперсию пектина с помощью пектазы, при pH 6,0 и при температуре, которая является благоприятной для пектазы. Эта температура равна 40-45°C, и после определенного времени, в течение которого pH поддерживается при 6,0, реакция останавливается посредством нагрева до 70-80°C или посредством понижения pH до 3-4, а затем нагрева. Willaman замечает решение той проблемы, что обычные способы для деэстерификации пектина, то есть, в то время, щелочная деэстерификация, приводят к понижению гелеобразующей способности у полученного деэстерифицированного пектина. Он делает это посредством предоставления возможности ферменту пектазе для деэстерификации пектина.
В патенте США 2444266, Owens описывает способ получения ряда частично деметоксилированных пектинов с высокой молекулярной массой посредством предоставления возможности природному ферменту из кожуры цитрусовых или из яблочных выжимок взаимодействовать на пектине перед экстракцией. Он подчеркивает, что кожура не должна обрабатываться для дезактивирования фермента.
В патенте США 2387635, Bailey описывает способ приготовления содержащего пектин растительного материала, для экстракции пектина. Способ включает в себя удаление растворимых твердых составляющих перед экстракцией. Способ включает в себя стадии доведения pH до 2,8-3,5, нагревания материала источника примерно до 90°C, в течение примерно 10 минут, охлаждения материала примерно до 37-40°C, добавления и выращивания в нем дрожжей, тем самым разрушая не содержащие пектина углеводные вещества, доведения pH ферментированной массы примерно до 2,9, и нагрева и последующего извлечения пектина. Начальный нагрев дезактивирует любые присутствующие ферменты и микроорганизмы. Ферментирование удаляет сахара и другие нежелательные растворимые твердые продукты.
В патенте Великобритании GB 453877 описывается процедура обработки растительного материала, содержащего пектин. Растительный материал перед экстракцией пектина обрабатывают органической или неорганической кислотой, без ухудшения гелеобразующей способности пектина. Процедура приводит к изменению гелеобразующей способности у полученного пектина. Во время обработки pH поддерживают при 0,1-2,5.
В патенте США 5567462 описывают процедуру получения пектиноцеллюлозной композиции, где измельченную кожуру цитрусовых или другой материал, содержащий пектин, обрабатывают подкисленным водным раствором для солюбилизации пектина. Патент США 5567462 предлагает использование кислот, приводящее к установлению pH в пределах от 1 до 3,3, для солюбилизации пектина.
В патенте Японии JP 59-096105 описывается процедура получения пектина высокого качества с хорошими выходами. В этом способе раствор минеральной кислоты, по меньшей мере, 0,01 н. (то есть с pH приблизительно 0,3-2), описывается в качестве предела для солюбилизации пектина.
В патенте Японии JP 61-085402 описывается способ получения пектина высокого качества с высокими выходами посредством приведения в контакт сухого растительного материала, содержащего пектин, с кислотой, при температуре ниже 10°C, перед экстракцией. Описанные кислоты представляют собой неорганические кислоты с крепостью 0,5-5,0 н. (то есть с pH приблизительно 0,1-0,3).
В итоге, в уровне техники имеют дело с проблемами ферментов в кожуре. Однако эти ферменты рассматриваются в качестве проблемы, а не возможности. Таким образом, по большей части природные ферменты разрушаются посредством использования тепла. Фактически, в уровне техники утверждается, что традиционная сушка в печи является недостаточной для разрушения фермента, и как следствие, является необходимым предварительный нагрев в водной системе. Другой подход включает в себя использование этанола для разрушения ферментов перед сушкой кожуры. Этот способ, однако, является опасным из-за потенциального риска взрыва.
Использование природных ферментов для деэстерификации пектина в кожуре является известным. Однако этот принцип либо используется на пектине, который экстрагируется, либо этот принцип используется на свежей кожуре.
Как следствие, имеется необходимость приготовления сухого исходного материала, содержащего пектин, в котором природные ферменты сделаны дезактивированными, так что они не изменяют композицию пектина в свежей кожуре во время транспортировки и во время сушки. Кроме того, ферменты должны дезактивироваться в сухой кожуре во время хранения. Однако, когда сухая кожура должна подвергаться экстракции, ферменты опять должны становиться активными, так что деэстерификация in situ в кожуре может достигаться до экстракции пектина.
Сущность изобретения
В настоящее время неожиданно обнаружено, что когда рН в свежей кожуре доводится до значения, находящегося в пределах от 3,2 до 3,9, при температуре ниже 90°С, природная пектинэстераза в кожуре становится дезактивированной. Таким образом, имеет место минимальная деэстерификация во время транспортировки свежей кожуры и во время последующей промывки и/или обычной сушки свежей кожуры. Поскольку фермент остается дезактивированным, активность фермента может быть восстановлена в более поздний момент времени, посредством увеличения рН до значения, более высокого, примерно, чем 4,0.
Настоящее изобретение включает в себя способ обработки такого растительного материала, полученный в результате пектин, заявленное изобретение позволяет добиться неожиданно высокой степени сохранения молекулярной массы пектина, высокой степени сохранения степени этерификации, высокого выхода пектина и низкой его чувствительности к кальцию, что невозможно было предсказать на основании известного уровня техники.
Подробное описание изобретения
Настоящее изобретение относится к улучшенному способу обработки растительного исходного материала, содержащего пектин, перед экстракцией пектина из растительного исходного материала, содержащего пектин.
Исходный растительный материал, содержащий пектин, может представлять собой любой материал, содержащий пектин. Такие материалы включают в себя плоды цитрусовых, другие фрукты, такие как яблоки, свеклу, остатки от производства соевого белка, льняное семя или лек, алое, шляпки подсолнечника, и тому подобное. Настоящее изобретение является особенно пригодным для обработки растительного исходного материала, содержащего пектин, который изначально имеет рН выше 4. Примеры таких растительных материалов представляют собой апельсин, грейпфрут, кормовую свеклу, сахарную свеклу и морковь.
Настоящее изобретение включает в себя способ обработки такого растительного материала, полученный в результате пектин, полученный посредством последующей экстракции обработанного исходного растительного материала, содержащего пектин, и применения указанного пектина.
Способ включает в себя следующие стадии: Настолько быстро, насколько это возможно, после физических манипуляций с исходным растительным материалом, содержащим пектин, например, отжима, остатки, например, кожура цитрусовых, косточки и выжимки после получения сока, обрабатывают подкисленной водой. Если это затруднительно, обработка растительного исходного материала, содержащего пектин, должна иметь место настолько быстро, насколько это возможно, после промывки свежей водой растительного исходного материала, содержащего пектин. Исходный растительный материал, содержащий пектин, может обрабатываться в том виде, как он поступает, или же исходный растительный материал, содержащий пектин, может измельчаться или нарезаться для улучшения обработки. pH подкисленной воды может варьировать в пределах от 3,2 до 3,9, и более предпочтительно, в пределах pH 3,4-3,7. При значениях pH ниже примерно 3,2, пектин будет солюбилизироваться, что является нежелательным. При значениях pH примерно 4 и выше, с другой стороны, природная пектинэстераза становится активной и начинает деэстерификацию и деградацию пектина. Обработка подкисленной водой или промывка подкисленной водой может осуществляться в загрузочном режиме или в непрерывном режиме. При загрузочном способе промывки одна или несколько стадий промывки могут использоваться для удаления настолько большого количества растворимого материала, такого как сахар, насколько это возможно. Хотя более трех стадий промывки и могут использоваться для удаления еще большего количества растворенных веществ, три стадии промывки дают приемлемый уровень растворенных веществ без неприемлемого увеличения стоимости. При непрерывном способе промывки кислоту добавляют в конце линии промывки, где природные кислоты, если они присутствуют в исходном растительном материале, содержащем пектин, имеют самую низкую концентрацию. Такие непрерывные противоточные технологии промывки хорошо известны в данной области.
Кислота, используемая в настоящем изобретении, может представлять собой любую неорганическую и любую органическую кислоту, способную к уменьшению pH исходного растительного материала, содержащего пектин, до желаемого pH. Примеры неорганических кислот включают в себя хлористоводородную кислоту, серную кислоту, двуокись серы, азотную кислоту и тому подобное, а примеры органической кислоты включают в себя лимонную кислоту, щавелевую кислоту, уксусную кислоту и тому подобное. Другие средства для достижения желаемого значения pH исходного растительного материала, содержащего пектин, представляют собой использование буферного раствора вместо кислоты. Примеры буферных растворов включают в себя:
Для предотвращения экстракции пектина, содержащегося в растительном исходном материале, содержащем пектин, промывка подкисленной водой должна иметь место при температурах ниже 90°C, предпочтительно, ниже 50°C, а наиболее предпочтительно, ниже 35°C. Для практических целей промывка подкисленной водой должна иметь место при температуре воды, допустимой на ощупь, которая в большинстве случаев должна находиться в пределах между 10°C и 30°C, но и более низкие температуры подкисленной воды также могут использоваться.
Когда используется загрузочный способ промывки, удобно слегка отжимать промытый исходный растительный материал, содержащий пектин, между последующими промывками, для обеспечения наилучшего возможного удаления растворенных веществ. Отжим должен осуществляться таким способом, что исходный растительный материал, содержащий пектин, только отжимается для освобождения для избытка жидкости, но не способом, который вызывает раздавливание исходного растительного материала, содержащего пектин, таким образом, чтобы это не представляло сложности при разделении и/или сушке далее в способе.
Время, в течение которого исходный растительный материал, содержащий пектин, промывается подкисленной водой, должно быть достаточным для эффективного уменьшения pH исходного растительного материала, содержащего пектин, до pH, находящегося в пределах от 3,2 до 3,9, а более предпочтительно, в пределах pH от 3,4 до 3,7. Это время находится, как правило, в пределах 5-60 минут на каждую стадию промывки, предпочтительно, 5-30 минут на каждую стадию промывки, а наиболее предпочтительно, 10-20 минут на каждую стадию промывки. Более длительные времена промывок являются возможными, но не обеспечивают каких-либо дополнительных преимуществ.
После промывки подкисленной водой активность растительной эстеразы в обработанном исходном растительном материале, содержащем пектин, является неактивной или дезактивированной. Таким образом, растительная эстераза, которая присутствует в природе, в исходном растительном материале, содержащем пектин, не производит больше своего воздействия деэстерификации на пектин, содержащийся в растительном исходном материале, содержащем пектин. Таким образом, обработанный исходный растительный материал, содержащий пектин, может храниться или транспортироваться без деэстерификации пектина, содержащегося в растительном исходном материале, содержащем пектин. Это является важным, поскольку растительная эстераза деэстерифицирует пектин в исходном растительном материале, содержащем пектин, блочным образом, что делает полученный пектин более чувствительным к кальцию. В дополнение к этому, посредством предотвращения образования блоков групп карбоновых кислот сводится к минимуму риск деполимеризации во время последующей сушки и экстракции при высоких температурах. Посредством дезактивирования растительной эстеразы пектин остается неизменным. Пектин в обработанном исходном растительном материале, содержащем пектин, может впоследствии экстрагироваться в соответствии с известными способами.
Обработанный исходный растительный материал, содержащий пектин, может также использоваться для непосредственной экстракции в соответствии с известными способами. Альтернативно, обработанный исходный растительный материал, содержащий пектин, может сушиться и необязательно измельчаться перед экстракцией пектина из высушенного обработанного исходного растительного материала, содержащего пектин. Эта возможность является особенно полезной, когда операция обработки и операция экстракции располагаются далеко друг от друга и когда транспортировка влажной обработанной кожуры является непрактичной. Настоящее изобретение является особенно полезным, когда обработанный исходный растительный материал, содержащий пектин, впоследствии сушится. Сушка может иметь место любым известным способом, с помощью вакуума или без него. Температура сушки, меньшая, чем 80°C, рекомендуется для предотвращения образования твердого покрытия на поверхности растительного исходного материала, содержащего пектин. Поскольку растительная эстераза может быть дезактивирована и остается дезактивированной во время стадии сушки недостаток известных принципов сушки исходного растительного материала, содержащего пектин, устраняется. Во время обычной сушки, в которой растительная эстераза не дезактивируется, медленный нагрев во время сушки приводит к сильной деэстерификации, которую предотвращает настоящее изобретение.
Однако настоящее изобретение также дает возможность повторного активирования растительной эстеразы, так что может иметь место блочная деэстерификация во влажном или сухом, промытом кислотой исходном растительном материале, содержащем пектин, до экстракции. Это осуществляется посредством опрыскивания влажного или сухого, промытого кислотой исходного растительного материала, содержащего пектин, раствором щелочи, такой как разбавленный гидроксид натрия или любая другая пригодная для использования щелочь, для доведения pH растительного исходного материала, содержащего пектин, до значения, превышающего 4,0, предпочтительно, до 4,5-6,0, а наиболее предпочтительно, до 4,5-5,5. Альтернативно, влажный или сухой, промытый кислотой исходный растительный материал, содержащий пектин, может суспендироваться в указанной разбавленной щелочи. Температура выбирается как оптимальная температура для растительной эстеразы, которая находится в пределах 40-80°C, предпочтительно, 50-70°C, а наиболее предпочтительно 60-70°C, а время выбирается для достижения желаемой блочной деэстерификации. В зависимости от температуры время находится в пределах примерно от 1 часа, при высоких температурах, до нескольких часов, при более низких температурах.
Настоящее изобретение также относится к пектину, экстрагированному из обработанного исходного растительного материала, содержащего пектин. Таким образом, обработка исходного растительного материала, содержащего пектин, в соответствии с настоящим изобретением приводит к получению пектина с низкой чувствительностью к кальцию. Фактически, чувствительность к кальцию, когда она измеряется как отношение прочности на разрыв между гелем, полученным с добавлением ионов кальция, и гелем, полученным без добавления ионов кальция, находится в пределах от 0,90 до 1,40, предпочтительно, от 0,90 до 1,20, а наиболее предпочтительно, от 0,90 до 1,10. Это улучшение чувствительности к кальцию является особенно полезным для пектина, полученного из апельсина, грейпфрута и свеклы.
В дополнение к этому указанный пектин имеет более высокую молекулярную массу, чем пектин, который не подвергается обработке по настоящему изобретению. Молекулярная масса увеличивается на величину до 50%, часто, на 10-40%, и обычно на 15-30%. Увеличение молекулярной массы является особенно выраженным, когда используются апельсин, грейпфрут и свекла.
Кроме того, традиционная USA SAG (ее определение смотри ниже) пектина увеличивается. Посредством обработки исходного растительного материала, содержащего пектин, в соответствии с настоящим изобретением, USA SAG увеличивается на величину до 30%, более часто на 5-25%, и обычно, на 10-20%. Увеличение USA SAG является особенно выраженным, когда используются апельсин, грейпфрут и свекла.
Настоящее изобретение также относится к применению обработанного исходного растительного материала, содержащего пектин, при производстве пектина, при производстве корма для животных и для использования в пищевых продуктах.
Настоящее изобретение также относится к применениям указанного пектина. Применения включают в себя пищевые продукты, косметические продукты, фармацевтические продукты и бытовые продукты. Пектин по настоящему изобретению является особенно пригодным для приготовления джемов и желе, для пекарных изделий, содержащих джемы и тесто, либо слоеных, либо нет, подкисленных белковых напитков, препаратов для лечения ран, продуктов для пациентов со стомой, и тому подобное.
Материалы и методы
• Экстракция пектина
В настоящем применении пектин экстрагируется с использованием следующих стадий:
1. 15 литров воды нагревают до 70°C в емкости с кожухом из нержавеющей стали, имеющей объем 18 литров и снабженной мешалкой.
2. 500 г кожуры добавляют в воду и pH доводят до 1,7-1,8 посредством добавления 62% азотной кислоты.
3. Экстракцию осуществляют при 70°C, в течение 7 часов, при перемешивании.
4. После экстракции содержимое емкости фильтруют в воронке Бюхнера, с использованием диатомовой земли в качестве фильтрующей среды.
5. Отфильтрованный экстракт подвергают ионному обмену, при перемешивании, посредством добавления 50 мл смолы (Amberlite SR1L, производится Rohm&Haas) на литр отфильтрованного экстракта. Во время перемешивания ионный обмен осуществляют в течение 20 минут, при перемешивании.
6. Подвергнутый ионному обмену фильтрат фильтруют на воронке Бюхнера, снабженной тканью.
7. Отфильтрованный, подвергнутый ионному обмену фильтрат осаждают посредством добавления его к трем частям 80% изопропанола, при этом осторожно перемешивая.
8. Осадок собирают на нейлоновой ткани и отжимают вручную, для удаления изопропанола, настолько, насколько это возможно.
9. Отжатый вручную осадок промывают один раз в 60% изопропаноле, а затем сушат при 70°C в сушильном шкафу, при атмосферном давлении.
10. После сушки пектин измельчают.
• Прочность на разрыв и температура IPPA при SS 65% для HM-пектина (медленная процедура)
Принцип
Прочность на разрыв измеряется на Texture Analyzer (TA-XT2) в синтетическом желе, при 65% и pH 3,0. Прочность на разрыв измеряется при уровне кальция 0 м.д. Ca2+ (разрыв -Ca2+) и 90 м.д. Ca2+ (разрыв +Ca2+).
Оборудование:
1. Весы (максимальная нагрузка 3-6 кг)
2. Стеклянные химические стаканы, (1000 мл), 2 штуки
3. Мерная колба, (1000 мл), 2 штуки
4. Магнитная мешалка
5. Высокоскоростной миксер
6. Электрический теплый столик, диаметр 15 см, 1500 Вт
7. Кастрюля, нержавеющая сталь, 1,5 л
8. Черпак
9. Мешалка на 500 об/мин
10. Шпиндель мешалки (HETO, артикул № 000240, чертеж № 0004259)
11. Пипетка
12. Термостатически контролируемая водяная баня Haake D-8-G
13. Стальные контейнеры для образцов (внутренний диаметр 50 мм, внутренняя высота 74 мм) с крышками
14. Чашки Петри (нижняя часть), диаметр: 61 мм, высота: 9 мм
15. Крышки для чашек Петри
16. Сушильный шкаф при 25°C ± 2°C
17. Липкая лента
18. Проволочная резка для сыра
19. Texture Analyzer, тип TA-XT2
20. Рефрактометр
21. pH-метр
22. Секундомер
23. Компьютер с Windows
24. Принтер
25. Компьютерная программа для определения температуры IPPA. Это программное обеспечение доступно от CPKelco.
Цитрат тетрагидрат кальция, Ca3(C6H5O7)2,4H2O:
Бензоат натрия, C7H5NaO2:
Лимонная кислота, моногидрат, C6H8O7, H2O,
50% (мас./объем):
1,898 г
1,000 г
25 мл (приблизительно)
Растворяют в указанной последовательности в 900 мл деионизованной воды, добавляют лимонную кислоту, при перемешивании, до тех пор, пока не растворится цитрат кальция. Доводят pH до 3,4 - 3,5 с помощью лимонной кислоты и переносят количественно в 1000 мл мерную колбу, которая заполняется до отметки деионизованной водой.
Бензоат натрия, C7H5NaO2
Лимонная кислота, моногидрат, C5H8O7, H2O,
50% (мас./объем):
1,000 г
18 мл (приблизительно)
Лимонная кислота, моногидрат, C6H8O7, H2O:
Растворяют лимонную кислоту в деионизованной воде и дополняют с помощью деионизованной воды до 1000 мл, в целом.
Пектин (150 градусов USA-SAG):
х г
Взвешивают воду и медленно добавляют пектин в высокоскоростной миксер на скорости 1. После добавления скорость увеличивают до скорости 3, в течение 5 мин. Охлаждают раствор до температуры окружающей среды и увеличивают массу до 400 г, и перемешивают в высокоскоростном миксере. Отвешивают 121 г пектина в 250 мл стеклянном химическом стакане.
Вычисление x г пектина:
(8,7 x 150)/(предполагаемая градусность USA-SAG) = x г
Рецепт:
Гель +Ca2+:
Раствор пектина:
Раствор лимонной кислоты, приблизительно
50% (мас./объем):
120 г
3 мл (предполагаемое количество)
Конечный выход:
600 г
Гель -Ca2+:
50% (мас./объем):
Процедура:
Определение температуры IPPA (разработано CP Kelco) и приготовление образцов раствора с кальцием и без него:
1. Запуск программы. Используют следующие настройки:
• Начальная температура: 95°C
• Конечная температура: 15°C
• Градиент температуры: 1°C/мин
• Введение имени файла
2. Заполняют деионизованную воду в металлический контейнер и помещают в термостатически контролируемую водяную баню Haake D-8-G.
3. Помещают эталонный сенсор в среднюю часть контейнера и нажимают START. После этого водяная баня будет нагреваться до начальной температуры.
4. Отвешивают буферный раствор в эмалированную кастрюлю (диаметр 16 см, внутренняя высота 7,5 см). Добавляют сахар и запускают секундомер. Нагревают до кипения при перемешивании (500 об/мин).
5. Добавляют раствор пектина из 250 мл стеклянный химический стакан (120 г) и выскребывают (остаток в химическом стакане приблизительно 1 г), и продолжают кипячение и перемешивание.
6. Продолжают кипячение в течение 1 минуты.
7. Добавляют вычисленное количество раствора лимонной кислоты. Продолжают кипячение и перемешивание в течение 30 секунд.
8. Увеличивают массу до 600 г с помощью деионизованной воды или кипятят для выпаривания. (На практике может добавляться чуть большее количество воды, для достижения правильного растворения твердых продуктов).
9. Удаляют кастрюлю с тепла и перемешивают с использованием черпака. Оставляют на 20 секунд перед удалением всей пены.
10. Заполняют два контейнера образцами (с крышками) для термостатически контролируемой водяной бани Haake D-8-G и помещают сенсоры в средние части контейнеров. Нажимают зеленую кнопку PRE TO GO ON. После падения разности температур до меньшей, чем 2°C, начинается охлаждение. Наконец, компьютер будет вычислять температуру гелеобразования.
Определение прочности на разрыв:
1. Заполняют, непосредственно после стадии 7, 3 чашки Петри (нижняя часть) (диаметр 61 мм, высота 9 мм), все они снабжены оболочкой из ленты.
2. Закрывают чашки Петри крышками для предотвращения высыхания геля при стоянии.
3. Оставляют желе на 18-24 часов при 25°C±2°C перед измерением прочности на разрыв.
Разрыв:
1. Удаляют оболочку из ленты и отрезают верхние части желе с помощью проволочной резки для сыра вровень с верхним краем чашки Петри.
2. Измеряют прочность на разрыв на TA-XT2
• Расстояние, проходимое плунжером: 6 мм
• Диаметр плунжера: 12,7 мм
• Скорость плунжера: 0,5 мм/сек.
3. Получают результаты как средние значения для трех желе с Ca2+ и трех желе без Ca2+, соответственно, (разрыв +Ca) и (разрыв -Ca).
4. Измеряют количество растворимых твердых продуктов. Измерения могут осуществляться в металлических контейнерах для измерения температуры IPPA. Количество растворимых твердых продуктов должно составлять 64,5-65,5%. В противном случае, исследование должно быть повторено.
5. Измеряют pH. Он должен составлять 2,95-3,05. В противном случае, исследование должно быть повторено при заданном количестве лимонной кислоты, смотри примечание.
Примечание:
УстановлениеpH, если он находится вне пределов для анализа.
Количество лимонной кислоты в мл может вычисляться в соответствии со следующими формулами, если композиция пектина известна: x = pH в 1% растворе
с кальцием:
Пектины лимона и лайма: 50% раствор лимонной кислоты = 0,0094x2 + 0,8926x + 0,2004
Пектины апельсина: 50% раствор лимонной кислоты = 1,1364x2 - 6,7409x + 12,775
без кальция:
Пектины лимона и лайма: 50% раствор лимонной кислоты = 0,0671x2 + 0,4573x + 0,8023
Пектины апельсина: 50% раствор лимонной кислоты = 2,2727x2 - 14,482x + 25,551
Количество лимонной кислоты является только предполагаемым. pH Конечного продукта определяет количество добавленной лимонной кислоты. Формулы для вычисления количества 50% раствора лимонной кислоты генерируются посредством регрессии достаточного количества образцов.
• Прочность на разрыв и температура IPPA при 60% для HM-пектина (быстрая процедура)
Принцип
Прочность на разрыв измеряется на Texture Analyzer (TA-XT2) в синтетическом желе при 60% и pH 3,0. Прочность на разрыв измеряется при уровне кальция 0 м.д. Ca2+ (разрыв -Ca2+) и 90 м.д. Ca2+ (разрыв +Ca2+).
Оборудование:
1. Весы, максимальная нагрузка 3-6 кг
2. Стеклянные химические стаканы, (1000 мл), 2 штуки
3. Мерная колба, (1000 мл), 2 штуки
4. Магнитная мешалка
5. Высокоскоростной миксер
6. Электрический теплый столик, диаметр: 15 см, 1500 Вт
7. Кастрюля, нержавеющая сталь, 1,5 л
8. Черпак
9. Мешалка при 500 об/мин
10. Шпиндель мешалки (HETO, артикул № 000240, чертеж № 0004259)
11. Пипетка
12. Термостатически контролируемая водяная баня Haake D-8-G
13. Стальные контейнеры для образцов (внутренний диаметр 50 мм, внутренняя высота 74 мм) с крышками
14. Чашки Петри (нижняя часть), диаметр: 61 мм, высота: 9 мм
15. Крышки для чашек Петри
16. Сушильный шкаф при 25°C ± 2°C
17. Липкая лента
18. Проволочная резка для сыра
19. Texture Analyzer, тип TA-XT2
20. Рефрактометр
21. pH-метр
22. Секундомер
23. Компьютер с Windows
24. Принтер
25. Компьютерная программа для определения температуры IPPA (разработано CP Kelco)
Цитрат тетрагидрат кальция, Ca3(C6H5O7)2,4H2O: Бензоат натрия, C7H5NaO2:
Лимонная кислота, моногидрат, C6H8O7, H2O, 50% (мас./объем)
1,898 г
1000 г
25 мл (приблизительно)
Растворяют в указанной последовательности 900 мл деионизованной воды и переносят количественно в 1000 мл мерную колбу, которая заполняется до отметки деионизованной водой. Раствор pH должен составлять 3,4-3,5.
Бензоат натрия, C7H5NaO2:
1000 г
Растворяют как № 1.
Раствор лимонной кислоты, 50% мас./объем:
Лимонная кислота, моногидрат, C6H8O7, H2O: 500 г
Растворяют лимонную кислоту в деионизованной воде и увеличивают массу с помощью деионизованной воды до 1000 мл в целом.
Раствор пектина:
Растворяют пектин в высокоскоростном миксере в течение 5 минут. Охлаждают раствор до температуры окружающей среды и увеличивают массу до 400 г, и перемешивают в высокоскоростном миксере. Отвешивают 121 г раствора пектина в 250 мл стеклянный химический стакан.
Вычисление x г пектина:
(8,7 x 150)/(предполагаемые градусы USA-SAG) = x г
Рецепт:
Гель +Ca2+:
50% (мас./объем):
Гель -Ca2
Деионизованная вода:
Раствор пектина:
Раствор лимонной кислоты приблизительно
50% (мас./объем):
30 г
120 г
2,5 мл (предполагаемое количество)
Процедура:
Определяют температуры IPPA, которая представляет собой температуру гелеобразования геля, полученного в соответствии с указанной выше композицией, и приготавливаютобразец раствора с кальцием и без него.
1. Запуск программы. Используют следующие настройки:
• Начальная температура: 95°C
• Конечная температура: 15°C
• Градиент температуры: 1°C/мин
• Введение имени файла
2. Заполняют деионизованную воду в металлический контейнер и помещают в термостатически контролируемую водяную баню Haake D-8-G.
3. Помещают эталонный сенсор в среднюю часть контейнера и нажимают START. После этого водяная баня будет нагреваться до начальной температуры.
4. Отвешивают буферный раствор в эмалированную кастрюлю (диаметр 16 см, внутренняя высота 7,5 см). Добавляют сахар и запускают секундомер. Нагревают до кипения при перемешивании (500 об/мин).
5. Добавляют раствор пектина из 250 мл стеклянного химического стакана (120 г) и выскребывают (остаток в химическом стакане приблизительно 1 г), и продолжают кипячение и перемешивание.
6. Продолжают кипячение в течение 1 минуты
7. Добавляют вычисленное количество раствора лимонной кислоты. Продолжают кипячение и перемешивают в течение 30 секунд.
8. Увеличивают массу до 600 г с помощью деионизованной воды или кипятят для выпаривания. (На практике может добавляться чуть большее количество воды, для достижения правильно растворимых твердых продуктов).
9. Удаляют кастрюлю с тепла и перемешивают с использованием черпака. Оставляют на 20 секунд перед удалением всей пены.
10. Заполняют два контейнера с образцом, с крышками, для термостатически контролируемой водяной бани Haake D-8-G и помещают сенсоры в средние части контейнеров. Нажимают зеленую кнопку PRE TO GO ON. После падения разности температур до температуры меньшей, чем 2°C, начинается охлаждение. Наконец, компьютер вычисляет температуру гелеобразования.
Определение прочности на разрыв:
1. Заполняют, непосредственно после стадии 7, 3 чашки Петри (нижняя часть) (диаметр 61 мм, высота 9 мм), все снабжены оболочкой из ленты.
2. Закрывают чашки Петри крышками для предотвращения высыхания геля при стоянии.
3. Оставляют желе в течение 18-24 часов при 25°C±2°C перед измерением прочности на разрыв.
Разрыв:
1. Удаляют оболочку из ленты и отрезают верхние части желе с помощью проволочной резки для сыра вровень с верхним краем чашки Петри.
2. Измеряют прочность на разрыв на TA-XT2
• Расстояние, проходимое плунжером: 6 мм
• Диаметр плунжера: 12,7 мм
• Скорость плунжера: 0,5 мм/сек
3. Получают результаты как средние значения для трех желе с Ca2+ и трех желе без Ca2+, соответственно, (разрыв +Ca) и (разрыв -Ca).
4. Измеряют количества растворимых твердых продуктов. Измерения могут осуществляться в металлическом контейнере для измерения температуры IPPA. Количество растворимых твердых продуктов должно составлять 59,5-60,5. В противном случае, исследование должно быть повторено.
5. Измеряют pH. Он должен составлять 2,95-305. В противном случае, исследование должно быть повторено при заданном количестве лимонной кислоты, смотри примечание.
Примечание:
Установление pH, если он находится вне пределов для анализа
Количество лимонной кислоты в мл может вычисляться в соответствии со следующими формулами, если композиция пектина известна: x = pH в 1% растворе
с кальцием:
Пектины лимона и лайма: 50% раствор лимонной кислоты = 0,0094x2 + 0,8926x + 0,2004
Пектины апельсина: 50% раствор лимонной кислоты = 1,1364x2 - 6,7409x + 12,775
без кальция:
Пектины лимона и лайма: 50% раствор лимонной кислоты = 0,0671x2 + 0,4573x + 0,8023
Пектины апельсина: 50% раствор лимонной кислоты = 2,2727x2 - 14,482x + 25,551
Количество лимонной кислоты является только предполагаемым. pH Конечного продукта определяет количество добавленной лимонной кислоты. Формулы для вычисления количества 50% раствора лимонной кислоты генерируются посредством регрессии достаточного количества образцов.
• Определение градусности USA SAG пектина с высоким содержанием сложных эфиров
Принцип:
Метод измерения градусности USA SAG представляет собой метод, который непосредственно выражает способность пектина к связыванию сахаров. Метод рассматривает гель, содержащий 65% растворимых твердых продуктов, при pH 2,2-2,4, и что этот гель оседает на 23,5%. Метод требует, чтобы приготавливался ряд гелей, содержащих различные концентрации пектина. Для геля, который удовлетворяет требованиям, вычисляется отношение между пектином и сахаром. Если отношение равно 1:150, пектин имеет 150 градусов USA SAG.
Оборудование:
1. Аналитические весы
2. Лабораторные весы (максимальная нагрузка 3-5 кг, точность 0,2 г)
3. Кастрюля из нержавеющей стали, 1,5 л, диаметр 15 см
4. Электрический теплый столик, диаметр 15 см, 1500 Вт
5. Двигатель мешалки, регулируемая скорость, 500-1000 об/мин
6. Шток мешалки (HETO, артикул № 000240, чертеж № 0004259)
7. Химические стаканы (1000 мл и 150 мл)
8. Шпатель
9. Секундомер
10. Термометр, 100°C
11. pH-метр
12. Стекла и лента SAG
13. Ridgelimeter
14. Проволочная резка для сыра
15. Рефрактометр
16. Инкубатор
Химикаты:
Сахар
Винная кислота (488 г на литр раствора)
Деионизованная вода
Приготовление желе:
1. Отвешивают в 1000 мл химический стакан 650/(650-x) г сахара, (x = предполагаемая твердость пектина).
2. Переносят 20-30 г взвешенного сахара в сухой 150 мл химический стакан и добавляют взвешенный образец пектина (масса пектина для использования в желе выражается как: 650 г/предполагаемая градусность).
3. Тщательно смешивают пектин и сахар в стакане посредством перемешивания с помощью шпателя.
4. Выливают 410 мл деионизованной/дистиллированной воды в 1500 мл эмалированную кастрюлю из нержавеющей стали и помещают в нее шток мешалки. Выливают смесь пектин/сахар в воду - всю за один раз - при этом перемешивая при 1000 об/мин. Продолжают перемешивание в течение двух минут. (Является важным погружение, настолько быстро, насколько возможно, раствора пектин/сахар в воду и перенесение любых микроколичеств пектина/сахара в малом химическом стакане в кастрюлю).
5. Через 2 минуты кастрюлю помещают на предварительно нагретый электрический теплый столик и перемешивают при 500 об/мин.
6. Когда содержимое достигнет полностью развитого кипения, добавляют оставшийся сахар и продолжают нагрев и перемешивание до тех пор, пока сахар не растворится и пока общая масса загрузки желе не достигнет 1015 г.
7. Электрический теплый столик должен быть отрегулирован таким образом, чтобы полное время нагрева для желе составляло 5 - 8 минут (полная нагрузка, 1500 Вт).
8. После взвешивания 1015 г загрузки на лабораторных весах, ее оставляют, не беспокоя, на столике, в течение одной минуты. Затем заполняют доверху кастрюлю, так что содержимое почти перетекает через край, и быстро снимают всю пену. Помещают термометр в загрузку и продолжают осторожное перемешивание до тех пор, пока температура не достигнет точно 95°C.
9. Быстро выливают загрузку на два предварительно приготовленных стекла для метода SAG, каждое из которых содержит 1,75-2,25 мл раствора винной кислоты и снабжено липкой лентой, делающей возможным заполнение приблизительно на 1 см выше краев стекла.
10. Через 15 минут, стекла покрывают крышками и, когда температура достигает 30-35°C, помещают стекла в инкубатор, при 25±3°C, в течение 20-24 часов.
Измерение:
1. После 20-24 часов хранения желе удаляют крышки со стекол и удаляют ленту. Используя проволочную резку для сыра, отрезают верхний слой и выбрасывают.
2. Затем осторожно переворачивают желе со стекла в перевернутое положение, на квадратную стеклянную пластинку, поставляемую в комплекте с Ridgelimeter.
3. Запускают секундомер, как только желе окажется на стеклянной пластинке. Если желе наклоняется слегка на одну сторону, это обычно может корректироваться посредством осторожного наклона стеклянной пластинки в другом направлении.
4. Пластинку и желе осторожно помещают на основание Ridgelimeter, так что желе центрируется под микрометрическим винтом, который затем должен свинчиваться вниз рядом с поверхностью желе.
5. Через две минуты после запуска секундомера торец микрометрического винта приводят в контакт с поверхностью желе и записывают показания Ridgelimeter до ближайших 0,1.
6. Измеряют pH, если гель SAG является рыхлым или атипичным при визуальном осмотре или на ощупь. pH Должен находиться в пределах между 2,2 и 2,4. В противном случае, образец должен исследоваться повторно.
Вычисление градусности желе из пектина:
1. Используя калибровочную таблицу Ridgelimeter, преобразуют показания Ridgelimeter в Фактор 1.
2. Используя корректировочную таблицу для количества растворимых твердых продуктов, измеренное количество растворимых твердых продуктов преобразуют в Фактор 2.
3. Когда умножают предполагаемую градусность, для исследования, на корректировочные факторы, получают истинную градусность:
• Предполагаемая градусность x Фактор 1 x Фактор 2 = истинная градусность
Калибровочная таблица для Ridgelimeter
Значения корреляции, вычисленные для "перестановочного" анализа SAG
Значения корреляции
• Определение молекулярной массы для пектина
Принцип:
Молекулярную массу оценивают посредством измерения относительной вязкости 0,1% раствора пектина, используя Na-гексаметафосфат.
Оборудование:
1. Вискозиметр Оствальда или подобный ему (минимум, два) со временем выхода для воды (25°C) от 100 до 150 секунд.
2. Прозрачная термостатируемая водяная баня, 25,0°C ± 0,3°C.
3. Цифровой секундомер.
Реагенты:
1. Раствор Na-гексаметафосфата:
a) 20,0 г Na-гексаметафосфата растворяют в 1800 мл подвергнутой ионному обмену деаэрированной (кипяченой) воды.
b) pH доводят до 4,50 ± 0,05 с помощью 1 M HCl.
c) Раствор разбавляют подвергнутой ионному обмену, деаэрированной (кипяченой) водой до объема 2000 мл.
Процедура:
1. Используемые вискозиметры должны очищаться, как описано в секции: Очистка/обслуживание вискозиметров.
2. Время выхода для раствора гексаметафосфата измеряют (секция: Измерение времени выхода) на используемых вискозиметрах каждый раз, когда приготавливают новый раствор гексаметафосфата, и каждый новый рабочий день, когда измеряются раствора пектина. Непосредственно перед измерением необходимое количество раствора гексаметафосфата фильтруют через стеклянный фильтр № 3.
3. Систему образцов пектина для определения молекулярной массы приготавливают следующим образом:
a) Промывают пектин кислотой, как описано в способе для определения AGA и DE (GENU Control Methods No 378).
b) Приблизительно 90 г раствора гексаметафосфата отвешивают в эмалированный химический стакан с магнитом.
c) Постепенно, при перемешивании, добавляют 0,1000 г промытого кислотой пектина.
d) Раствор нагревают до 70°C при перемешивании. Перемешивание продолжают до тех пор, пока пектин полностью не растворится.
e) Раствор охлаждают до 25°C
f) Массу увеличивают до 100,0 г с помощью раствора гексаметафосфата.
g) Фильтруют через стеклянный фильтр № 3.
4. Для каждого определения молекулярной массы измеряют время выхода (секция: Измерение времени выхода) для раствора пектина/ гексаметафосфата на двух различных вискозиметрах.
5. Молекулярную массу вычисляют (секция: Вычисление) по-отдельности для каждого вискозиметра, с использованием самого последнего измеренного времени выхода для раствора гексаметафосфата на рассматриваемом вискозиметре.
6. Если разница между двумя вычисленными молекулярными массами меньше, чем 3500, вычисляется среднее значение. Значение округляют до ближайшего числа, кратного 1000, и оно будет представлять собой результат метода.
7. Если разница между двумя вычисленными молекулярными массами будет составлять 3500 или более, вискозиметры должны очищаться и должно осуществляться новое измерение времени выхода для раствора гексаметафосфата.
Измерение времени выхода:
1. Вискозиметр дважды промывают образцом.
2. Выливают в вискозиметр 5,00 мл образца и помещают его в термостатированную водяную баню, при 25,0°C ± 0,3°C, по меньшей мере, на 15 минут, перед измерением.
3. Время измеряют на двух выходах. Если разница между временами равна больше чем x секунд, измерение повторяют до тех пор, пока вы не будете иметь два последовательных измерения, которые отличаются не более чем на x секунд.
• x = 0,2 секунды, при измерении раствора гексаметафосфата
• x = 0,4 секунды, при измерении образцов
4. Время выхода, которое необходимо для дальнейших вычислений, представляет собой среднее значение указанных выше двух или трех идентичных или почти идентичных результатов измерений.
Очистка/обслуживание вискозиметров:
1. После завершения работы: промывают один раз водой, подвергнутой ионному обмену, а затем, один раз, 1 M HCl.
2. Заливают между днями работы: 1 M HCl.
3. В рабочий день, перед измерением: промывают дважды в подвергнутой ионному обмену (не деаэрированной (кипяченой)) воде.
4. Забивание: тщательно промывают с помощью тонкой медной проволоки.
Вычисление:
Относительная вязкость вычисляется следующим образом:
nr={t0-(K/t0)}/(K/th)},
где t0 и th представляют собой времена выхода для раствора пектина и раствора гексаметафосфата, соответственно.
Параметр K может с достаточной точностью может фиксироваться при значении 107 сек2, при использовании вискозиметра Оствальда. В противном случае, K может вычисляться следующим образом:
K = {Q x tv 2}/{Q + (0,226 x L x tv)},
где Q = объем колбы вискозиметра в см3, L = длина капиллярной трубки в см, и tv - время выхода для воды в секундах.
Молекулярная масса, Mw, пектина вычисляется следующим образом:
Mw={(nr 1/P-1) x P}/k x C,
где P фиксируется при значении 6, и k фиксируется при 4,7 · 10-5 моль x г-1; C представляет собой процент массовый пектина в системе образцов - то есть 0,1%, при подстановке численных значений, получается:
M = 1,277 · 106 (nr 1/6 - 1) г/моль.
Литература:
Poul E. Christensen:
Methods of Grading Pectin in Relation to Molecular Weight (Intrinsic Viscosity) of Pectin.
Food Research, vol. 19, p. 163 - 171 (1954).
Christian J.B. Smit and Edwin F. Bryant:
Properties of Pectin Fractions Separated on Diethylaminoethylcellulose Columns. Journal of Food Science, vol. 32, p. 197-199 (1967)
• Определение степени эстерификации (DE) и галактуроновой кислоты (GA) в неамидном пектине
Принцип:
Этот метод относится к определению % DE и % GA в пектине, который не содержит сложного амидного и ацетатного эфира.
Оборудование:
1. Аналитические весы
2. Стеклянный химический стакан, 250 мл, 5 штук
3. Измерительное стекло, 100 мл
4. Вакуумный насос
5. Вакуумируемая колба
6. Кристаллизатор №.1 со стеклянным фильтром (воронка Бюхнера и фильтровальная бумага)
7. Секундомер
8. Пробирка
9. Сушильный шкаф, при 105°C
10. Десикатор
11. Магнитная мешалка и магниты
12. Бюретка (10 мл, точность ± 0,05 мл)
13. Пипетки (20 мл: 2 штуки, 10 мл: 1 штука)
14. pH-метр/автоматическая бюретка или фенолфталеин
Химикаты:
1. Вода, не содержащая двуокиси углерода (деионизованная вода)
2. Изопропанол (IPA), 60% и 100%
3. Хлористый водород (HCl), 0,5 н., дымящийся, 37%
4. Гидроксид натрия (NaOH), 0,1 н. (с точностью до четвертого знака, например, 0,1002), 0,5 н.
5. Нитрат серебра (AgNO3), 0,1 н.
6. Азотная кислота (HNO3), 3 н.
7. Индикатор, фенолфталеин, 0,1%
Процедура - определение % DE и % GA
(Кислый спирт: 100 мл 60% IPA + 5 мл HCl, дымящийся, 37%):
1. Отвешивают 2,0000 г пектина в 250 мл стеклянном химическом стакане.
2. Добавляют 100 мл кислого спирта и перемешивают на магнитной мешалке в течение 10 мин.
3. Фильтруют сквозь сухой, взвешенный кристаллизатор со стеклянным фильтром.
4. Полностью промывают химический стакан с помощью 6 x 15 мл кислого спирта.
5. Промывают 60% IPA до тех пор, пока фильтрат не освободится от хлорида (приблизительно 500 мл).
(Тест на хлорид: Переносят приблизительно 10 мл фильтрата в пробирку, добавляют приблизительно 3 мл 3 н. HNO3 и добавляют несколько капель AgNO3. Фильтрат не будет содержать хлорида, если раствор прозрачный, в противном случае, будет происходить преципитация хлорида серебра.)
6. Промывают 20 мл 100% IPA.
7. Сушат образец в течение 2 ½ часов при 105°C.
8. Взвешивают кристаллизатор после сушки и охлаждения в десикаторе.
9. Аккуратно отвешивают 0,4000 г образца в 250 мл стеклянном химическом стакане.
10. Отвешивают два образца для двукратного определения. Абсолютное отклонение между двумя определениями должно составлять, максимум, 1,5%. Если отклонение превышает 1,5%, исследование должно быть повторено.
11. Смачивают пектин приблизительно 2 мл 100% IPA и добавляют приблизительно 100 мл не содержащей двуокиси углерода деионизованной воды, при перемешивании на магнитной мешалке.
После этого образец готов для титрования, либо посредством индикатора, либо посредством использования pH-метра/автоматической бюретки.
Процедура - определение только % DE
(Кислый спирт: 100 мл 60% IPA + 5 мл HCl, дымящейся, 37%):
1. Отвешивают 2,00 г пектина в 250 мл стеклянном химическом стакане.
2. Добавляют 100 мл кислого спирта и перемешивают на магнитной мешалке, в течение 10 минут.
3. Фильтруют через воронку Бюхнера с фильтровальной бумагой.
4. Промывают химический стакан 90 мл кислого спирта.
5. Промывают 1000 мл 60% IPA.
6. Промывают приблизительно 30 мл 100% IPA.
7. Сушат образец в течение приблизительно 15 мин на воронке Бюхнера с вакуумным отсосом.
8. Взвешивают приблизительно 0,40 г образца в 250 мл стеклянном химическом стакане.
9. Взвешивают два образца для двукратного определения. Абсолютное отклонение между двумя определениями должно составлять, максимум, 1,5%. Если отклонение превышает 1,5%, исследование должно быть повторено.
10. Смачивают пектин приблизительно 2 мл 100% IPA и добавляют приблизительно 100 мл деионизованной воды, при перемешивании на магнитной мешалке.
После этого образец готов для титрования, либо посредством индикатора, либо посредством использования pH-метра/автоматической бюретки.
Примечание: Очень важно, чтобы образцы с % DE < 10% титровались очень медленно, поскольку во время титрования образец будет растворяться только очень медленно.
Титрование с использованием индикатора:
1. Добавляют 5 капель фенолфталеинового индикатора и титруют 0,1 н. NaOH до изменения цвета (регистрируют это как титр V1).
2. Добавляют 20,00 мл 0,5 н. NaOH, при перемешивании. Оставляют стоять в течение ровно 15 минут. Когда он стоит, образец должен покрываться фольгой.
3. Добавляют 20,00 мл 0,5 н. HCl, при перемешивании, и перемешивают до исчезновения окраски.
4. Добавляют 3 капли фенолфталеина и титруют 0,1 н. NaOH до изменения окраски (регистрируют это как титр V2).
Слепой тест (осуществляется двукратное определение):
Добавляют 5 капель фенолфталеина к 100 мл не содержащей двуокиси углерода или деионизованной воде (того же типа, как используется для образца) и титруют в 250 мл стеклянном химическом стакане 0,1 н. NaOH до изменения окраски (1-2 капли).
Добавляют 20,00 мл 0,5 н. NaOH и оставляют образец стоять, не прикасаясь к нему, в течение ровно 15 минут. Когда он стоит, образец должен покрываться фольгой.
Добавляют 20,00 мл 0,5 н. HCl и 3 капли фенолфталеина, и титруют до изменения окраски 0,1 н. NaOH (регистрируют это как B1). Максимальное количество, допустимое для титрования, равно 1 мл 0,1 н. NaOH. Если титруют более чем 1 мл, 0,5 н. HCl должна разбавляться малым количеством деионизованной воды. Если образец демонстрирует изменение окраски при добавлении 0,5 н. HCl, 0,5 н. NaOH должен разбавляться малым количеством не содержащей двуокиси углерода воды. Максимальное допустимое разбавление водой является таким, чтобы растворы находились в пределах между 0,52 и 0,48 н.
Титрование с использованием pH-метра/автоматической бюретки:
При использовании автоматической бюретки типа ABU 80 могут применяться следующие настройки:
1. Титруют 0,1 н. NaOH до pH 8,5 (регистрируют результат как титр V1).
2. Добавляют 20,00 мл 0,5 н. NaOH, при перемешивании, и оставляют образец стоять без перемешивания в течение ровно 15 минут. Когда он стоит, образец должен покрываться фольгой.
3. Добавляют 20,00 мл 0,5 н. HCl, при перемешивании, и перемешивают до получения постоянного pH.
4. После этого титруют 0,1 н. NaOH до pH 8,5 (регистрируют результат как титр V2).
Слепой тест (осуществляют двукратное определение):
1. Титруют 100 мл не содержащей двуокиси углерода или деионизованной воды (того же типа, как используется для образца) до pH 8,5 0,1 н NaOH (1-2 капли).
2. Добавляют 20,00 мл 0,5 н. NaOH, при перемешивании, и оставляют образец стоять без перемешивания в течение ровно 15 минут. Когда он стоит, образец должен покрываться фольгой.
3. Добавляют 20,00 мл 0,5 н. HCl, при перемешивании, и перемешивают до получения постоянного pH.
4. Титруют до pH 8,5 0,1 н. NaOH (регистрируют это как B1). Максимальное количество, допустимое для титрования, равно 1 мл 0,1 н. NaOH. Если титруют более чем 1 мл, 0,5 н. HCl должна разбавляться малым количеством деионизованной воды. Если pH не опускается ниже 8,5 при добавлении 0,5 н. HCl, 0,5 н. NaOH должна разбавляться малым количество не содержащей двуокиси углерода воды. Максимально допустимое разбавление водой является таким, что растворы находятся в пределах между 0,52 и 0,48 н.
Вычисление:
• Vt=V1+(V2-B1)
• % DE (уровень эстерификации) = {(V2 - B1) x 100}/Vt
• % DFA (уровень свободной кислоты) = 100 - % DE
• % GA* (уровень галактуроновой кислоты) = (194,1 x Vt x н x 100)/400
* По отношению к веществу, не содержащему влаги и золы
194,1: Молекулярная масса для GA
N: Скорректированная нормальность для 0,1 н. NaOH, используемого для титрования (например, 0,1002 н.)
400: масса в мг промытого и высушенного образца для титрования
% Чистого пектина = {(количество промытого кислотой, высушенного пектина) x 100}/(взвешенное количество пектина)
• чувствительность к кальцию - CS-99-2
Принцип:
pH Раствора пектина доводят до 3,60 с использованием 3,0 M Na-ацетатного буфера. Образец растворяют посредством нагрева в водяной бане, при 75°C, в течение 5-10 минут. Затем к образцу добавляют 272 м.д. кальция (выше 70°C). Вязкость образца обычно измеряют с помощью вискозиметра LVT, с использованием шпинделя №1 или 2, при 60 об/мин, 5°C, через 19 ± 3 часа. Измерение должно осуществляться без защитной петли обратной связи.
Оборудование:
1. Стаканы для измерения вязкости, внутренний диаметр 48 мм, высота 110 мм
2. Магниты длиной приблизительно 30 мм
3. Водяная баня (75°C) с магнитной мешалкой
4. Фольга или другой толерантный к теплу материал покрытия
5. 5 мл и 20 мл пипетки или раздаточные устройства
6. pH-метр
Реагенты:
1. 90-100% IPA
2. Раствор CaCl2 (32 г/л CaCl2, 2H2O)
3. 3,0 M Na-ацетатный буфер.
Приготовление буфера для 2 литров 3,0 M натрийацетатного буфера, pH 3,60:
1. 81,64 г Na-ацетата, 3H2O растворяют в химическом стакане, с использованием приблизительно 1200 мл подвергнутой ионному обмену воды.
2. Раствор переносят количественно в 2000 мл мерную колбу.
3. В вытяжном шкафу, добавляют 309 мл 100% уксусной кислоты, и мерную колбу заполняют до отметки подвергнутой ионному обмену водой.
5 литров: 204 г Na-ацетата, 3H2O, 772 мл 100% уксусной кислоты.
pH Раствора равен 3,60±0,05. Если приготовление вызывает сомнения, проверяют pH.
Концентрация раствора пектина:
0,4%: отвешивают образец 0,64 г (нестандартизованный пектин)
0,5%: отвешивают образец 0,80 г (стандартизованный пектин)
Процедура:
1. Отвешивают образец пектина в стакан для измерения вязкости.
2. Добавляют 5,0 мл IPA
3. Перемешивают образец на магнитной мешалке, при этом добавляя 130 мл кипящей (выше 85°C) воды. Важно, чтобы стакан для измерения вязкости был покрыт (то есть, фольгой) в течение всего перемешивания.
4. Добавляют 20 мл 3,0 M Na-ацетатного буфера, pH 3,60.
5. Перемешивают образец в водяной бане при 75°C, в течение, минимум 5 минут, с помощью магнита. Если образец содержит комки, процедура растворения должна быть повторена.
6. Перемешивают образец с помощью вихревой мешалки, приблизительно 2 см. Добавляют 5 мл раствора кальция (CaCl2, 2H2O, 32 г/л). Максимальное время добавления равно 2 секунды. Образец перемешивают в течение приблизительно 10 секунд.
ВАЖНО:
Если вихрь исчезает в то время, когда добавляют кальций - и/или наблюдаются локальное гелеобразование или захваченные пузырьки воздуха - образец отмечают как преждевременно образующий гель в результате анализа. Если образец измеряют позднее как нормальный образец, полученный результат будет слишком низким. Затем анализ может осуществляться при более низкой концентрации пектина.
7. Удаляют магнит и покрывают стакан, например, фольгой.
8. Помещают образец в водяную баню, 5°C, на 19±3 часов. Убеждаются, что уровень воды водяной бани такой же, что и уровень поверхности образца.
9. Если на поверхности образца присутствуют пузырьки воздуха, их осторожно удаляют перед измерением образца. Измеряют вязкость через 1 минуту, при 5°C, с использованием вискозиметра LVT, используя шпиндель № 2, при 60 об/мин. Для результатов ниже 10, на вискозиметре, измерение осуществляют с использованием шпинделя № 1. Для результатов измерения выше 100, образец помещают в водяную баню, при 5°C, в течение 19±3 час. Затем измеряют вязкость с использованием шпинделя № 3, при 60 об/мин.
Используют соответствующий коэффициент для вычисления вязкости (сП - сантипуаз). Значение CS равно вычисленной вязкости.
• Прозрачность 1% раствора пектина - холодный раствор
Принцип:
Прозрачность 1% раствора пектина определяют с помощью спектрофотометра.
Оборудование:
1. Химический стакан, 250 мл
2. 100% IPA
3. Магнит
4. Магнитная мешалка
5. Деионизованная вода
6. Мерная колба, 100 мл
7. Пипетка
8. Спектрофотометр
Процедура:
1. Отвешивают 1 г пектин в 250 мл химический стакан.
2. Смачивают 3 мл IPA.
3. Помещают магнит в химический стакан.
4. Помещают химический стакан на магнитную мешалку,
5. Добавляют 96 мл деионизованной воды, при перемешивании.
6. Перемешивают до тех пор, пока не пектин растворится.
7. Измеряют прохождение или поглощение на спектрофотометре, на 655 нм.
8. Получают результаты как %T (прохождение) или %Abs (поглощение).
• Определение остаточного сахара в кожуре
Цель:
Определение остаточного сахара в кожуре осуществляют посредством промывки 50% изопропанолом.
Оборудование:
1. Стеклянный химический стакан, 600 мл
2. Весы (точность 0,2 г)
3. Магнитная мешалка
4. Магнит
5. Бумажные фильтры (грубые), например, типа AGF 614
6. Сушильный шкаф, при 65-70°C
7. Воронка Бюхнера
8. Вакуумный насос
Растворы:
Изопропанол, 50%
Процедура:
1. Отвешивают 10 г образца кожуры в 600 мл стеклянный химический стакан.
2. Добавляют 200 мл 50% изопропанола.
3. Перемешивают в течение 4 часов на магнитной мешалке.
4. Промывают кожуру и фильтруют 250 мл 50% изопропанола.
5. Помещают фильтр и образец в сушильный шкаф, при 65-70°C, в течение ночи, и взвешивают.
Вычисление остаточного сахара в кожуре, %:
{(SS x 10) - (net x 95)} x 100/(SSx 10), где
SS = процент сухого материала перед промывкой и сушкой
Net = масса промытой и высушенной кожуры
95 = установленный процент сухого материала в промытой и высушенной кожуре
• Определение pH в HM- и LM-пектинах - холодный раствор
Принцип:
pH определяют в 1% холодном приготовленном растворе пектина.
Материалы:
1. Химический стакан, 250 мл
2. 100% IPA
3. Магнит
4. Магнитная мешалка
5. Деионизованная вода
6. Пипетка
7. pH-метр
Процедура:
1. Отвешивают 1 г пектина в 250 мл химический стакан.
2. Смачивают 3 мл IPA.
3. Помещают магнит в химический стакан.
4. Помещают химический стакан в мешалку.
5. Добавляют 95 г деионизованной воды.
6. Перемешивают до тех пор, пока пектин не растворится.
7. Калибруют pH-метр с помощью буферных растворов, при pH 7,00, приготовленных из гидрофталата калия и динатрий гидрофосфата; и при pH 4,01, приготовленных из гидрофталата калия, соответственно, при 25°C. Оба буферных раствора должны растворяться в воде, полученной посредством обратного осмоса, а затем двукратного ионного обмена. После этого измеряют pH раствора пектина при 25°C.
• Определение потерь при сушке HM- и LM-пектина
Принцип:
Потери при сушке определяют посредством сушки известного количества пектина в течение 2 часов, при 105°C, в сушильном шкафу.
Оборудование:
1. Сушильный шкаф, при 105°C
2. Испытательный химический стакан
3. Аналитические весы
4. Десикатор
Способ:
1. Сушат испытательный химический стакан в течение, по меньшей мере, 30 минут, при 105°C. Охлаждают испытательный химический стакан в десикаторе и взвешивают его.
2. Переносят известное количество, например 2,000 г пектина, в испытательный химический стакан.
3. Помещают испытательный химический стакан с пектином в сушильный шкаф, при 105°C, в течение 2 часов.
4. Охлаждают испытательный химический стакан с пектином в десикаторе и взвешивают его.
Вычисляют потери при сушке:
% потерь при сушке = {(г невысушенного пектина - г высушенного пектина)} x 100/(г невысушенного пектина)
• Определение активности растительной эстеразы
Принцип:
Гидролиз метилэстеразных связей в пектине при постоянном pH. Потребность в титрующем веществе измеряется как функция времени и активность измеряется как
Одна единица = моли деметилированных карбоксильных групп в минуту.
Оборудование:
1. Аналитические весы (точность 0,1 г).
2. Водяная баня, при 5°C.
3. Секундомер.
4. pH-метр.
5. Двигатель мешалки, регулируемый, 50 - 2000 об/мин.
6. Центрифуга.
7. Блендер Waring.
8. Титровальное устройство
Химикаты и растворы:
1. Хлорид натрия, аналитическое качество.
2. Гидроксид натрия, аналитическое качество.
3. Гидрокарбонат натрия, аналитическое качество.
4. Подвергнутая ионному обмену вода с проводимостью ниже 1 мС/см.
5. 0,0625 M гидрокарбонат натрия.
6. 1 M гидрокарбонат натрия.
Процедура:
1. Измельчают кожуру.
2. Взвешивают 50,0 г кожуры и переносят ее в 2,01 пластиковый химический стакан.
3. Добавляют подвергнутую ионному обмену воду до получения рабочей консистенции.
4. Добавляют хлорид натрия до концентрации 1 моль.
5. Доводят pH до 6,0 с помощью 0,5 M гидроксида натрия.
6. Помещают пластиковый химический стакан в водяную баню, 5°C, и медленно перемешивают в течение 2 часов. Устанавливают pH каждые полчаса.
7. Центрифугируют массу при 9000 об/мин, в течение 30 минут.
8. Извлекают супернатант для определения активности растительной эстеразы.
9. Раствор пектина приготавливают посредством растворения 20,0 г пектина цитрусовых, имеющего DE 72%, и 23,4 г хлорида натрия в 700 мл кипящей, подвергнутой ионному обмену воды, посредством перемешивания в блендере Waring, в течение 3-4 минут.
10. Охлаждают раствор пектина до комнатной температуры и доводят общую массу до 1000 г.
11. Нагревают 100,0 г раствора пектина до 60°C
12. Доводят pH раствора пектина до 5,50 с помощью 1 M гидрокарбоната натрия и немедленно добавляют 5 мл супернатанта, указанного выше. Количество супернатанта может быть большим, чем 5 мл, или меньшим, чем 5 мл, в зависимости от реальной активности растительной эстеразы в супернатанте.
13. Начинают титрование с помощью 0,0625 M гидрокарбоната натрия и регистрируют кривую титрования.
14. Определяют крутизну (p) линейной части кривой титрования.
15. Вычисляют активность растительной эстеразы как единицы/мл = p x 62,5/мл супернатанта.
Способ определения кислотной обработки исходного растительного материала, содержащего пектин:
Одно из средств определения того, обрабатывался ли исходный растительный материал, содержащий пектин, подкисленной водой, представляет собой использование следующего исследования для определения pH растительного исходного материала, содержащего пектин. Это исследование является полезным для растительного исходного материала, содержащего пектин, который изначально имеет pH выше 4. Примеры таких исходных растительных материалов, содержащий пектины представляют собой апельсин, грейпфрут, кормовую свеклу, сахарную свеклу, яблоки и морковь. Для растительных исходных материалов, содержащих пектин, которые изначально имеют pH 4 или ниже, должны использоваться другие средства для определения того, обрабатывался ли исходный растительный материал, содержащий пектин, подкисленной водой.
При исследовании сухой кожуры получают десять граммов (10 г) образца и добавляют образец в химический стакан. Когда исследуют влажную кожуру, размер образца увеличивается до пятидесяти граммов (50 г).
Добавляют в химический стакан 150 мл деионизованной или дистиллированной воды.
Перемешивают смесь кожура/вода в течение 15 минут, используя брусок магнитной мешалки, при температуре окружающей среды.
Через 15 минут измеряют pH. Предпочтительно, pH измеряют с использованием pH-метра, такого как pH M290 (доступен от Radiometer), снабженный таким электродом как PHC2401-8 (доступен от Radiometer).
Например, высушенный исходный растительный материал, содержащий пектин, демонстрирующий pH ниже 5, указывал бы на материал, который обрабатывали подкисленной водой, предпочтительно, это высушенный исходный растительный материал, содержащий пектин, демонстрирующий pH примерно ниже 4,4, более предпочтительно, примерно ниже 4,0, еще более предпочтительно, демонстрирующий pH в пределах между 4,0 и 3,5.
Примеры
Следующие примеры предлагаются в качестве иллюстрации, но не в качестве ограничения.
• Сравнительный пример
Этот пример повторяет способ обработки апельсиновой кожуры, как описано в патенте США 2387635 (Bailey, H.S.).
8 литров измельченной апельсиновой кожуры (измеряют посредством вытеснения) добавляют к 4,67 литров кипящей воды. Добавляют некоторое количество 62% азотной кислоты для поучения pH в пределах 2,8-3,6, во время нагрева. Считается, что количество из 80 мл 62% азотной кислоты обеспечивает pH 3,4 во время нагрева. Относительно высокое количество кислоты, необходимое для понижения pH, объясняется относительно высокой буферной емкостью свежей кожуры и низким количеством добавленной воды. Через 10 минут массу охлаждают и кожуру отделяют на сите. Затем кожуру отжимают с использованием гидравлического пресса и отжатую кожуру распределяют тонким слоем на нескольких поддонах для сушки и сушат при 70°C в сушильном шкафу, при атмосферном давлении.
500 г высушенной кожуры впоследствии экстрагируют в соответствии со способом "Экстракция пектина", и полученный пектин помечают как Сравнительный пример 1.
Результаты:
Сахара
приэкстракции,
мл
экстракта при
25°C
г
%
%
%
%
1%
%
*: Прохождение
Из этого примера видно, что способ, используемый в патенте США 2387635, дает апельсиновый материал с высоким содержанием сахаров. Таким образом, способ, описанный в патенте США 2387635, не обеспечивает эффективного удаления сахаров из апельсиновой кожуры. В дополнение к этому, при высоком содержании сахаров в кожуре, полученный выход пектина является низким. Если смотреть на полученный пектин, USA SAG является низкой, и такой же является молекулярная масса. Это указывает на то, что пектин деполимеризуется во время следующего далее нагрева суспензии апельсиновая кожура/вода. Наконец, этот пример демонстрирует, что посредством нагрева суспензии апельсиновая кожура/вода примерно до 90°C, активность растительной эстеразы полностью устраняется.
Пример 1
В этом примере обработка кислотой осуществляется при комнатной температуре и более высоким количеством воды.
8 литров измельченной апельсиновой кожуры (измеряют посредством вытеснения) добавляют к 24 литрам воды, к которой заранее добавляют некоторое количество кислоты, для достижения pH смеси кожура/вода в пределах 2,8-3,6. Предполагается, что количество из 20 мл 62% азотной кислоты приводит к получению pH 3,2, для смеси кожура/вода. Смесь кожура/вода перемешивают при комнатной температуре, в течение 15 минут. После этого периода кожуру отделяют от жидкости и извлеченную кожуру отжимают под небольшим давлением на гидравлическом прессе, для удаления избытка воды, без раздавливания кожуры. Затем отжатую кожуру добавляют к 24 литрам свежей воды, к которой до этого добавляют некоторое количество кислоты, для достижения pH смеси кожура/вода в пределах 2,8-3,6. Предполагается, что количество из 15 мл 62% азотной кислоты приводит к получению pH 3,2 для смеси кожура/вода. Более низкое количество кислоты, необходимое на этой стадии, объясняется первой стадией, которая должна была удалить некоторую часть природной кислоты кожуры. Смесь кожура/вода перемешивают при комнатной температуре, в течение 15 минут, а затем кожуру отделяют от жидкости. Извлеченную кожуру отжимают при небольшом давлении на гидравлическом прессе, для удаления избытка воды, без раздавливания кожуры. Эту последнюю стадию промывки повторяют, после чего извлеченная и отжатая кожура распределяется тонким слоем на нескольких поддонах и сушится при 70°C, в сушильном шкафу, при атмосферном давлении.
500 г высушенной кожуры затем экстрагируют в соответствии со способом "Экстракция пектина" и полученный пектин помечают как пример 1.
Результаты:
Таблица 1.1
Сахара
приэкстракции, мл
25°C
г
Таблица 1.2
%
%
%
%
1%
%
*: Прохождение
Это пример демонстрирует, что, когда применяется способ по настоящему изобретению, меньше сахара остается в кожуре, промытой кислотой, и как следствие, выход пектина резко увеличивается. Кроме того, промывка подкисленной водой дает увеличение как USA SAG, так и молекулярной массы, по сравнению со сравнительным примером, фактически, отношение USA SAG примера 1, если сравнивать с USA SAG сравнительного примера, равно 1,20. Таким образом, посредством обработки апельсиновой кожуры в соответствии с настоящим изобретением, достигается 20% увеличение USA SAG. Соответственно, отношение между молекулярной массой пектина, полученного в примере 1, и пектина, полученного в сравнительном примере, равно 1,23. Таким образом, молекулярная масса увеличивается на 23%, когда апельсиновая кожура обрабатывается в соответствии с настоящим изобретением.
Пример 2
В этом примере сравнительный пример повторяют со свежими апельсинами, непосредственно снятыми с апельсинового дерева. Однако этот пример использует пар вместо кипящей воды. Процедура является такой же, как в примере 1. Однако после трехкратной промывки подкисленной водой слегка отжатый остаток кожуры помещают в воронку Бюхнера. К выходу воронки Бюхнера присоединяют трубку и затем пар инжектируют в кожуру через трубку. Обработка паром продолжается в течение 3 минут. С помощью термопары измеряют температуру внутри кожуры, и предполагается, что температура 90°C достигается после 2 минут обработки паром. После обработки паром кожуру далее обрабатывают, как в примере 1. Полученный пектин помечают "D".
Результаты:
Таблица 2.1
%
-Ca
+Ca
Для абсолютно свежей апельсиновой кожуры, USA SAG примерно на 16% выше, чем в сравнительном примере. Подобным же образом, молекулярная масса выше примерно на 14%.
Пример 3
Этот пример основывается на примере 1, с тем исключением, что используемая апельсиновая кожура представляет собой апельсиновую кожуру из примера 2. Таким образом, обработка осуществляется при комнатной температуре, кожуру промывают три раза, при pH 3,5, с последующей сушкой. Высушенная кожура экстрагируется таким же образом, как в примерах 1 и 2.
Результаты:
Таблица 3.1
%
-Ca
Этот пример демонстрирует, что промывка подкисленной водой приводит к увеличению как USA SAG, так и молекулярной массы, по сравнению со сравнительным примером. Фактически, отношение USA SAG примера 3 по сравнению с примером 2 равно 1,12. Таким образом, посредством обработки апельсиновой кожуры в соответствии с настоящим изобретением, достигается 12% увеличение USA SAG. Соответственно, отношение между молекулярной массой пектина, полученного в примере 3, и пектина, полученного в примере 2, равно 1,25. Таким образом, молекулярная масса увеличивается на 25%, когда апельсиновая кожура обрабатывается в соответствии с настоящим изобретением. Таким образом, независимо от свежести апельсинов, настоящее изобретение обеспечивает значительное увеличение как USA SAG, так и молекулярной массы полученного пектина.
Пример 4
Настоящее изобретение масштабируется как 1000:1, и способ осуществляют в течение нескольких дней. Таким образом, свежую кожуру промывают водой в 4-стадийном противоточном способе. Полученный pH сравнительных примеров изменяется в пределах между 4,5 и 5,2. Для промывки кислотой pH доводят до 3,4-3,6. Обработка происходит при 30 градусах C. После промывки кожуру сушат непрерывно.
Образцы отбирают в течение всего исследования и эти образцы экстрагируют по рецепту, используемому в примере 1.
Результаты:
Таблица 4.1
При использовании свежей воды или подкисленной воды значения SAG значительно не отличаются. Однако, глядя на отношение между значениями прочности на разрыв, полученные с добавлением кальция и без него, кожура, обработанная свежей водой, дает пектин с отношением ниже 0,83. Кожура, промытая подкисленной водой, дает пектин с указанным отношением выше 0,94. Это демонстрирует, что кожура, обработанная подкисленной водой, дает пектин со значительно более низкой чувствительностью к кальцию. Фактически, гели, содержащие кальций, приготовленные из пектина, полученного от промывки кожуры в свежей воде, демонстрируют ясное доказательство преждевременного гелеобразования, в то время как это явление не наблюдается в соответствующих гелях, приготовленных из пектина, промытого подкисленной водой.
Пример 5
Это пример приводится для демонстрации воздействия температуры промывки подкисленной водой на высушенную кожуру и полученный пектин.
Используют приблизительно 25 кг свежей апельсиновой кожуры. Кожуру измельчают и обрабатывают, как объясняется ниже.
В сравнительном примере 5 третью часть кожуры промывают 3 раза без кислоты. pH промывочной воды измеряют как pH 5,18.
Остаток кожуры обрабатывают подкисленной водой, на этой последней стадии смесь нагревают до различных температур.
Промывка подкисленной водой
Кожуру перемешивают в течение 15 минут при комнатной температуре, с 3 объемами воды. pH доводят до 3,5 с помощью азотной кислоты, а затем кожуру отделяют на "сушильном поддоне". Соблюдают осторожность при добавлении кислоты в воду, перед добавлением кожуры.
Кожуру слегка отжимают на гидравлическом прессе для удаления избытка подкисленной воды. Соблюдают осторожность для предотвращения раздавливания кожуры.
Кожуру повторно загружают во вторую порцию из 3 объемов воды и pH доводят до 3,5. Смесь кожуры и подкисленной воды перемешивают в течение дополнительных 15 минут. Кожуру отделяют на сушильном поддоне.
Кожуру отжимают, как на предыдущей стадии.
Кожуру разделяют на две (2) порции одинакового размера.
В третий раз повторяют процедуру с тремя 3 объемами воды, и pH доводят до 3,5. pH регистрируют перед отделением кожуры на сушильном поддоне. На третьей и конечной стадии промывки подкисленной водой, используют различные температуры. Пример 5a промывают при 25°C. Пример 5b промывают при 65°C.
Все примеры кожуры отжимают с использованием гидравлического пресса для удаления избытка воды. Отжатую обработанную кожуру распределяют на нескольких сушильных поддонах. Затем отжатую обработанную кожуру сушат в сушильном шкафу, приблизительно при 70°C, и с достаточным притоком воздуха, в течение ночи (приблизительно 15 часов) до тех пор, пока она не будет считаться "высушенной".
Таблица 5.1
(л)
Все образцы экстрагируют с использованием модифицированной стандартной экстракции HM пектина в 50-литровых емкостях: (2,5 час, 75°C, 1000 граммов кожуры, 40 литров воды, pH 1,9-2,1).
После экстракции образцы фильтруют сквозь диатомовую землю, подвергают ионному обмену с использованием 50 мл смолы (Amberlite SR1L от Rohm&Haas) на литр сока, и осаждают, 1:3, в 80% IPA, с последующей промывкой в 60% IPA.
Результаты:
Таблица 5.2
(мл)
25°С
(г)
* На разбавленном соке.
+CA
Этот пример демонстрирует, что способ по настоящему изобретению может осуществляться при температурах от температуры окружающей среды, по меньшей мере, до 65°C. Это сохраняет низкое значение CS, без изменения SAG.
Пример 6
Процедуру примера 5 повторяют.
В сравнительном примере 6 третью часть кожуры промывают 3 раза без кислоты. pH Промывочной воды измеряют как pH 4,89.
В примере 6a конечная промывка подкисленной водой осуществляется при 25°C. В примере 6b конечная промывка подкисленной водой осуществляется при 70°C.
(л)
Результаты:
(мл)
25°C
(г)
(г)
* На разбавленном соке.
+CA
Это пример демонстрирует, что способ по настоящему изобретению может осуществляться при температурах в пределах от температуры окружающей среды, по меньшей мере, до 70°C. Это сохраняет низкое значение CS, без изменения SAG.
Пример 7
Этот пример приводится для демонстрации воздействия промывки подкисленной водой на высушенную кожуру и на полученный пектин, производимый из плодов цитрусовых, иных, чем апельсин, а именно из грейпфрута.
Приблизительно 30 кг свежих грейпфрутов выжимают с получением сока и кожуру измельчают, как в примере 5.
В сравнительном примере 1 измельченную кожуру перемешивают с 3 объемами воды в течение 15 минут, при комнатной температуре. pH Воды регистрируют после 15 минут перемешивания и кожуру отделяют на сушильном поддоне.
Кожуру слегка отжимают на гидравлическом прессе, для удаления избытка воды. Соблюдают осторожность, для предотвращения раздавливания кожуры.
Кожуру повторно загружают во вторую порцию из 3 объемов воды и перемешивают в течение дополнительных 15 минут, при комнатной температуре. pH Воды регистрируют после 15 минут перемешивания и кожуру отделяют на сушильном поддоне.
Эту стадию промывки повторяют в третий раз.
Отжатую обработанную кожуру затем сушат в сушильном шкафу приблизительно при 70°С и при достаточном притоке воздуха, в течение ночи (приблизительно 15 часов), до тех пор, пока она не будет рассматриваться как "высушенная".
Промывка подкисленной водой
В примере 7 кожуру обрабатывают, как в сравнительном примере 7, за исключением того, что кожуру промывают подкисленной водой, содержащей 9 мл 62% HNO3, при pH от 3,5 до 3,8. Соблюдают осторожность при добавлении кислоты в воду, до добавления кожуры, чтобы обеспечить отсутствие соприкосновения кожуры с концентрированной кислотой.
(л)
(мл)
кожуры
(г)
1 промывка
1 промывка
Все примеры высушенной кожуры экстрагируют с использованием следующего способа экстракции пектина.
В небольшую отжимную центрифугу загружают 15 л воды, при 70°C. Затем в отжимную центрифугу добавляют пятьсот грамм (500 г) высушенной кожуры и доводят pH воды до 1,7 посредством добавления 62% HNO3.
Дополнительная кислота может добавляться в отжимную центрифугу через 15 минут, если необходимо, для поддержания pH. Экстракция продолжается при температуре 70°C и pH 1,7, в течение 7 часов.
После экстракции образцы фильтруют через диатомовую землю, подвергают ионному обмену, с использованием 50 мл смолы (Amberlite SR1L от Rohm&Haas) на литр сока, и осаждают, 1:3, в 80% IPA, с последующей промывкой в 60% IPA. Полученный пектин сушат в сушильном шкафу и определяют массу полученного пектина.
Результаты:
(мл)
25°С
сока
25°С, после 1 час экстракции
70°С,
сП
(мин)
пример 7
T
Это пример демонстрирует улучшение пектина, полученного из обработанной высушенной кожуры грейпфрута, если сравнивать с пектином, полученным из необработанной высушенной кожуры грейпфрута.
Пример 8
Этот пример приводится для демонстрации воздействия промывки подкисленной водой на высушенную кожуру и полученный пектин, произведенный из фруктов иных, чем цитрусовые, а именно, из яблок.
Получают пятьдесят (50) кг яблок (Belle de Bosfcoop). Кожуру от яблок приготавливают как в примере 7.
(кг)
Мл,
Промывка 1/pH
мл
Промывка 2/pH
мл
Промывка 3/pH
(кг)
Образцы экстрагируют с использованием модифицированной стандартной экстракции HM пектина, в 18-литровых емкостях: (7 час, 70°C, 450 грамм кожуры, 13,5 литров воды, кислота, как описано).
После экстракции образцы фильтруют через диатомовую землю, подвергают ионному обмену, с использованием 50 мл смолы (Amberlite SR1L от Rohm&Haas) на литр сока, и осаждают, 1:3, в 80% IPA, с последующей промывкой в 60% IPA.
Результаты:
(мл)
25°С
(г)
pH
-Ca
+Ca
+Ca
пример 8
Этот пример демонстрирует улучшение пектина, полученного из обработанной высушенной яблочной кожуры, если сравнивать с пектином, полученным из необработанной высушенной яблочной кожуры. Результат представляет собой высокую Mw, более высокое значение SAG и более низкое значение CS.
Пример 9
В этом примере пример 1 повторяют на промышленной установке, то есть пример 1 масштабируют 1000:1. Одну загрузку обрабатывают в соответствии с примером 1, кислотой, тогда как другую загрузку обрабатывают в соответствии с примером 1, однако, без промывки кислотой. После этого высушенные загрузки кожуры измеряют в соответствии со "Способом для определения обработки кислотой исходного растительного материала, содержащего пектин". В дополнение к этому, на обеих загрузках определяют активность растительной эстеразы в соответствии со способом "Определение активности растительной эстеразы".
Результаты
единицы/г
%
%
+Ca
-Ca
Этот пример демонстрирует, что активность фермента в апельсиновой кожуре сохраняется во время обработки кислотой в соответствии с настоящим изобретением.
Кроме того, этот пример демонстрирует, что обработка кислотой в соответствии с настоящим изобретением дает пектин, полученный из обработанной кислотой апельсиновой кожуры, который является существенно менее чувствительным к кальцию, чем пектин, полученный из той же апельсиновой кожуры, которая не обрабатывается кислотой.
Более низкая чувствительность к кальцию дополнительно иллюстрируется тем фактом, что обработка кислотой приводит к более высокому отношению между прочностью на разрыв геля, полученного с добавлением ионов кальция, по сравнению с прочностью на разрыв геля, полученного без добавления ионов кальция.
Хотя изложенное выше изобретение описывается подробно для целей ясности понимания, будет очевидно, что определенные модификации могут осуществляться в рамках прилагаемой формулы изобретения.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| КОМПОЗИЦИИ, ПРОДУКТЫ И СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ БИОМАССЫ, СОДЕРЖАЩЕЙ АКТИВИРОВАННЫЙ ПЕКТИН | 2019 |
|
RU2812486C2 |
| КОМПОЗИЦИИ, ПРОДУКТЫ И СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВИРОВАННОЙ БИОМАССЫ, СОДЕРЖАЩЕЙ ПЕКТИН | 2018 |
|
RU2802830C2 |
| КОМПОЗИЦИИ, ПРОДУКТЫ И СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ БИОМАССЫ, СОДЕРЖАЩЕЙ АКТИВИРОВАННЫЙ ПЕКТИН | 2018 |
|
RU2772133C2 |
| СПОСОБ ЭКСТРАКЦИИ ПЕКТИНА | 2012 |
|
RU2541377C1 |
| ПЕКТИН, ОТЛИЧАЮЩИЙСЯ НИЗКОЙ СТЕПЕНЬЮ МЕТИЛОВОЙ ЭТЕРИФИКАЦИИ И ВЫСОКОЙ ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКОЙ ВЯЗКОСТЬЮ | 2019 |
|
RU2796984C2 |
| ПЕКТИНСОДЕРЖАЩАЯ КОМПОЗИЦИЯ (ВАРИАНТЫ) И СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ | 1994 |
|
RU2165713C2 |
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПИЩЕВОЙ ДОБАВКИ - ПЕКТИНА ИЗ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ | 2017 |
|
RU2706573C2 |
| ВОЛОКНА ЦИТРУСОВЫХ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ | 2017 |
|
RU2764636C2 |
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАЗДЕЛЕННЫХ НА ФРАКЦИИ ПЕКТИНОВЫХ ПРОДУКТОВ | 1999 |
|
RU2272812C2 |
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЦИТРУСОВОГО ВОЛОКНА ИЗ КОЖУРЫ ЦИТРУСОВЫХ | 2013 |
|
RU2603582C2 |
Изобретение относится к пектину и к обработанному исходному растительному материалу, содержащему пектин. Способ получения обработанного исходного растительного материала путем дезактивации пектинэстеразы предусматривает получение растительного материала фруктов, содержащего пектин, и приведение его в контакт с водой, имеющей значение рН от 3,2 до 3,9, при температуре ≤70°С. После чего извлекают обработанный исходный растительный материал. Кроме того, изобретение предусматривает обработанный исходный растительный материал, содержащий пектин, полученный в соответствии с указанным способом, для использования, соответственно, при экстракции пектина, в качестве корма для животных или в качестве ингредиента в пищевых продуктах. Кроме того, изобретение предусматривает пектин, полученный в соответствии с указанным способом, посредством экстракции из исходного растительного материала. Причем молекулярная масса указанного пектина является более высокой на величину до 50%, чем молекулярная масса пектина, полученного от экстракции подобного, но необработанного исходного растительного материала, содержащего пектин. Соотношение между чувствительностью к кальцию указанного пектина и чувствительностью к кальцию пектина, экстрагированного из подобного, но необработанного промывкой исходного растительного материала, содержащего пектин, находится в пределах 0,90-1,40. Пектин хорошо сохраняет молекулярную массу и степень этерификации, обладает высоким выходом и низкой чувствительностью к кальцию. 6 н. и 24 з.п. ф-лы, 19 табл.
| RU 2055486 C1, 10.03.1996 | |||
| Натяжное устройство конвейера с бесконечным тяговым органом | 1972 |
|
SU474475A1 |
| WO 9910384 A, 04.03.1999 | |||
| Приспособление для остановки поршня паровозной машины при езде паровоза без пара | 1933 |
|
SU39168A1 |
| US 5656734 A, 12.08.1997. | |||
