ПЕКТИН, ОТЛИЧАЮЩИЙСЯ НИЗКОЙ СТЕПЕНЬЮ МЕТИЛОВОЙ ЭТЕРИФИКАЦИИ И ВЫСОКОЙ ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКОЙ ВЯЗКОСТЬЮ Российский патент 2023 года по МПК C08B37/06 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к цитрусовому пектину, отличающемуся низкой степенью метиловой этерификации, но с высокой характеристической вязкостью, к способу получения пектина с использованием кожуры цитрусовых и использованием фермента, эндогенного для кожуры плодов цитрусовых, для получения пектина.

Уровень техники

Пектин является важным полисахаридом, который находит применение в пищевой, фармацевтической и других отраслях промышленности. Полисахаридная цепь содержит большие области замещенной α1→4 связанной ангидрогалактуроновой кислоты (AGU) (Фигура 1а). Замещенная относится к метиловой этерификации (метоксилированию) в положении 6 (Фигура 1b). Процент метоксилированных карбоксильных групп в этом положении называют "степенью метиловой этерификации" или сокращенно DM. Коммерческий пектин называется пектином с высоким содержанием метилового эфира, если DM составляет 50 или выше (в процентах). Обычно его называют HM-пектином. Пектин с DM ниже 50 обычно называют пектином с низким содержанием метилового эфира или LM-пектином.

Значение DM сильно влияет на то, как пектин взаимодействует с другими материалами в растворе, и в значительной степени определяет, для каких пищевых применений пектин подходит. Например, джем с содержанием сахарозы приблизительно 65% обычно желируют HM-пектином, тогда как LM-пектин предпочтителен для джема с содержанием сахарозы ниже 55%. Другой пример: HM-пектин часто используют для приготовления йогуртовых напитков, тогда как LM-пектин обычно предпочтительнее для классического йогурта (который можно есть ложкой).

Помимо DM, еще одним важным показателем при определении области применения пектина является характеристическая вязкость (IV). IV является способностью материала загущать растворитель. Пектин может достигать высокой IV благодаря содержанию большого количества повторяющихся сахаридных звеньев в пектиновом полимере.

Тогда как DM пектина определяет его растворимость и должна быть выбрана так, чтобы соответствовать качеству пищи как растворителя для пектина, IV пектина влияет на дозировку пектина и устойчивость требуемого эффекта. Пектин с высоким значением IV может образовывать стойкие и эластичные гели, которые редко демонстрируют нестабильность. Аналогичным образом, пектин с высоким значением IV может давать стабильные суспензии молочного белка, которые имеют однородный мутный или "молочный" вид и почти не выделяют менее вязкую жидкость или не образуют видимый осадок.

Обычная экстракция пектина включает кислотные условия. Например, используют сильные неорганические кислоты, такие как азотную кислоту. Однако для сохранения высокой IV используют более мягкие условия, например, pH приблизительно 2,4 при температуре 70°C в течение 1 часа, что снижает выход. После экстрагирования с использованием процедур, обеспечивающих относительно высокую IV при получении удовлетворительного выхода, пектин будет иметь DM по меньшей мере приблизительно 55 и обычно выше. Чтобы снизить DM, пектин можно инкубировать с сильной кислотой или щелочью. Это высвобождает метильную группу от карбоксильной группы в результате гидролиза (в случае кислоты) или омыления (в случае щелочи). Однако сильные кислоты или щелочи не только расщепляют сложный эфир, но и разрушают основную полисахаридную цепь, вызывая снижение IV. Следовательно, для снижения DM жертвуют высоким значением IV.

В альтернативе DM можно снизить путем инкубирования пектина с микробным ферментом пектинэстеразой. Это может вызвать меньшую потерю IV по сравнению с кислотной или щелочной деэтерификацией. Тем не менее, пектин нужно сначала выделить из кожуры, чтобы микробный фермент пектинэстераза работала. Кроме того, после катализа фермент (который не должен быть активным в готовом пектине) нужно инактивировать путем нагревания смеси до высокой температуры, что также снижает IV.

Сущность изобретения

Авторы настоящего изобретения разработали способ получения пектина с низкой DM при сохранении высокой IV.

Таким образом, в настоящем изобретении предложен цитрусовый пектин, отличающийся:

a) степенью метиловой этерификации 30 или меньше; и

b) характеристической вязкостью 5 дл/г или больше.

Пектин может иметь степень метиловой этерификации:

a) 20 или меньше; b) 15 или меньше; или c) 10 или меньше.

Цитрусовый пектин может быть пектином из апельсинов, лимонов, грейпфрутов или лайма.

Пектин может иметь характеристическую вязкость a) 6 дл/г или больше; или b) 7 дл/г или больше.

В изобретении также предложен способ получения пектина, отличающегося степенью метиловой этерификации 30 или меньше; и характеристической вязкостью 5 дл/г или больше, способ деэтерификации, включающий инкубирование кожуры плодов цитрусовых в растворе, включающем:

a) буфер, где буфер поддерживает pH раствора, включающего кожуру, на уровне pH 5-8; и

b) кальций-связывающее вещество.

Пектин, получаемый с помощью этого способа, может быть цитрусовым пектином, как описано выше, имеющим: a) степень метиловой этерификации 30 или меньше; и b) характеристическую вязкость 5 дл/г или больше.

Период инкубирования может составлять 30 минут или больше.

Также предложено применение фермента, эндогенно присутствующего в кожуре плодов цитрусовых, для деэтерификации пектина в кожуре плодов цитрусовых. Реакция деэтерификации может включать: a) буфер, где буфер поддерживает pH на уровне 5-8; и b) кальций-связывающее вещество.

Следующее описание относится либо к реакции деэтерификации способа или применения.

Буфер может иметь концентрацию 0,02 M или выше.

Температура реакции деэтерификации может составлять: a) от 55°C до 75°C; или b) от 59°C до 65°C.

Кальций-связывающее вещество может также действовать в качестве буфера. Например, кальций-связывающим буфером может быть a) Na2H-цитрат; Na3-цитрат b); Na2H-фосфат c); или d) Na3-фосфат.

Альтернативно или дополнительно, кальций-связывающее вещество может включать катионообменные гранулы.

Кожура плодов цитрусовых может быть кожурой апельсина, лимона или лайма.

Также предложен пектин, получаемый способом, описанным выше.

По всему тексту описания, если из контекста не следует иное, термины 'включает' или 'включают', или их вариации, такие как 'включающий' или 'включающие', следует понимать, как подразумевающие, что способ или набор включает установленное целое число или группу целых чисел, но не исключение какого-либо другого целого числа или группы целых чисел.

Каждый документ, ссылка, заявка на патент или патент, цитируемые в настоящем тексте, прямо включены в настоящий документ во всей своей полноте посредством отсылки, что означает то, что их следует читать и рассматривать как часть настоящего текста. То, что документ, ссылка, заявка на патент или патент, цитируемые в тексте, не повторяются в данном тексте, служит просто для краткости. Ссылку на цитируемый материал или информацию, содержащуюся в тексте, не следует понимать как признание того, что материал или информация были частью общедоступных сведений или были известны в какой-либо стране.

Изобретение дополнительно описано ниже только посредством примера и со ссылкой на сопровождающие примеры.

Описание фигур

На Фигуре 1a показана область замещенной α 1→4 связанной ангидрогалактуроновой кислоты в пектине. На Фигуре 1b показано положение 6, в котором присутствует замена.

На Фигуре 2 показаны IV и DM для пектинов, полученных с применением нового описанного способа (круги). Пектин, полученный обычной кислотной деэтерификацией, обозначен ромбами, и пектин, полученный ферментативной деэтерификацией предшествующего уровня техники с использованием ферментов, обозначен треугольниками. Незакрашенные круги соответствуют процессу получения в масштабе 18 литров, маленькие круги с наклонной чертой соответствуют масштабу 36 литров, и большие закрашенные круги соответствуют примерам масштаба 800 литров из Таблиц 2 (черная заливка) и 3 (серая заливка). Прямоугольник (сплошная линия) разделяет пространство параметров ферментативно деэтерифицированного пектина, как описано в Hoejgaard et al, Pectin for Heat Stable Bakery Jams (US20070621747 20070110). Заявленные композиции расположены в верхнем левом углу, внутри пунктирных линий.

На Фигуре 3 показана IV и выход пектинов, полученных новым описанным способом. Пектин LMC предшествующего уровня техники: химически деэтерифицированный пектин с низкой DM (H: незакрашенные ромбы ниже пунктирной линии PVIV 100) был включен для сравнения. Сокращения A-G соответствуют разным производителям кожуры.

На Фигуре 4 показаны коэффициенты MODDE в линейных моделях для кажущегося ƞ=f (DM, IV, pH) и кажущегося G'=f (DM, IV, pH).

На Фигуре 5 показаны "Серебряные жемчужины" (для декорирования тортов и т.д.), суспендированные в подкисленном растворе пектина.

Подробное описание

Пектин

Пектин представляет собой полисахаридную цепь, содержащую большие области замещенной α1→4 связанной ангидрогалактуроновой кислоты (AGU) (Фигура 1). Пектины из различных плодов, овощей и растений содержат разные типы сахаров. Например, пектин из листьев алоэ содержит редкий сахар 3-OMe-рамнозу, который не содержится в цитрусовых пектинах. Пектины от различных плодов, овощей и растений также различаются по процентному содержанию различных типов сахара. Например, яблочный пектин содержит намного больше ксилозы, чем цитрусовый пектин.

Термин пектин, используемый в настоящем документе, включает соли пектина, также известные как пектаты. Пектин, описанный в настоящем документе, представляет собой неамидированный пектин, как будет известно специалисту с учетом обычного определения пектина.

Степень метиловой этерификации

Процентное содержание метоксилированных карбоксильных групп в пектине называют "степенью метиловой этерификации" или DM в сокращенной форме.

Степень метиловой этерификации пектина может составлять 30 или меньше. Например, 29, 28, 27, 26, 25, 24, 23, 22, 21, 20, 19, 18, 17, 16, 15, 14, 13, 12, 11, 10, 9, 8, 7, 6, 5 или меньше. Степень метиловой этерификации может включать диапазон любых из вышеуказанных значений.

Степень метиловой этерификации может быть измерена в соответствии с методикой, предоставленной в разделе примеров.

Например, с помощью титрования с использованием индикатора.

Характеристическая вязкость

IV растворенного полимера (такого как пектин) зависит от его состава и ковалентной структуры, а также от его взаимодействий с растворителем. IV может быть описана как собственная способность материала загущать растворитель, в котором материал растворен, в такой низкой концентрации, что одна из его молекул "чувствует себя совершенно одинокой". Более точное определение было предоставлено организацией IUPAC и будет коротко приведено здесь: если ƞ - вязкость раствора материала с концентрацией указанного материала, обозначенной с, и мы далее предполагаем, что была предоставлена серия растворов с разными концентрациями (c), и их соответствующие вязкости (ƞ) были измерены, и если мы назовем вязкость чистого растворителя ƞ₀, то характеристическая вязкость указанного материала в указанном растворителе будет представлена уравнением: IV=lim_c→0((ƞ-ƞ₀)/(c∙ƞ₀)). Часть "lim_c→0" этого уравнения означает, что мы экстраполируем значения ((ƞ-ƞ₀)/(c∙ƞ₀)) для различных значений c до c=0. Размерность IV обратно пропорциональна концентрации, и значения часто указывают в единицах дл/г.

Классический способ определения характеристической вязкости (IV) пектина включает приготовление нескольких растворов пектина и измерение вязкости этих растворов с помощью вискозиметра.

Также может использоваться более современный метод жидкостной хроматографии. Может использоваться хроматограф, оборудованный датчиком вязкости, а также датчиком, который количественно определяет концентрации растворенного материала. При хроматографии пектина можно получить ряд связанных значений концентрации и вязкости пектина. Затем IV можно интерпретировать как статистическую совокупность, и можно вычислить среднюю IV.

IV, указанная в этой заявке, представляет собой среднюю IV, определенную с помощью жидкостной хроматографии, например, гельпроникающей хроматографии. Под средней понимается среднее для значений, взятых вокруг пика на хроматограмме.

Элюент, в котором измеряют вязкость, может быть растворителем, который используется для хроматографии. Примеры подходящих элюентов включают ацетат лития. Элюент может использоваться при концентрации около 0,3 М. Например, 0,1, 0.2, 0.4, 0,5 или 0,6 М.

pH элюента может составлять около 4,6. Например, 3,5-5,5. Например, 3,5, 4, 4,5, 5 или 5,5 или в диапазоне любого из этих значений.

Концентрация пектина может находиться в диапазоне от 0,5 мг до 1,5 мг/мл. Например, при концентрации 1 мг/мл.

Температуру могут поддерживать постоянной при 37°C +/-1°C.

Например, вязкость могут измерять при 37°C, с использованием 0,3 М ацетата лития при pH 4,6 в качестве растворителя.

Подробная методика определения IV предоставлена в разделе примеров ниже.

IV может составлять 5 дл/г или больше. Например, IV может составлять 5,5 дл/г, 5,6, 5,7, 5,8, 5,9, 6, 6,1, 6,2, 6,3, 6,4, 6,5, 6,6, 6,7, 6,8, 6,9, 7, 7,1, 7,2, 7,3, 7,4, 7,5, 7,6, 7,7, 7,8, 7,9, 8, 8,1, 8,2, 8,3, 8,4, 8,5, 8,6, 8,7, 8,8, 8,9 или 9 дл/г или больше.

Процесс

Процесс получения пектина с DM 30 или меньше и IV 5 дл/г или больше включает инкубирование кожуры плодов цитрусовых в растворе, включающем: a) буфер, где буфер поддерживает pH раствора, включающего кожуру, на уровне pH 5-8; и b) кальций-связывающее вещество.

Авторы изобретения предположили, что pH сильно влияет на эндогенный фермент в кожуре плодов цитрусовых, который может деэтерифицировать пектин (под эндогенным ферментом понимается фермент, обычно присутствующий в кожуре плодов цитрусовых; под деэтерификацией понимается уменьшение метиловой этерификации, т.е. DM). Авторы изобретения также предположили, что кальций-связывающее вещество удаляет кальций из пектина, позволяя этому эндогенному ферменту получать доступ к эфирной связи и отщеплять метильную группу с деэтерификацией пектина и получением LM-пектина. Образующийся деэтерифицированный пектин высвобождается в раствор. Таким образом, перед деэтерификацией пектин не нужно сначала экстрагировать (например, с использованием кислоты). Пектин деэтерифицируется in situ в плодовой или овощной биомассе и высвобождается в раствор. Поскольку условия для деэтерификации in situ являются достаточно мягкими для сохранения активности эндогенного фермента, получаемый LM-пектин также имеет высокое значение IV.

Условия деэтерификации для стабилизации фермента отличаются поэтому от используемых ранее для деэтерификации пектина путем щелочного омыления или кислотного гидролиза, которые требуют сильно щелочного или кислого pH и высоких температур. Поэтому процесс не требует включения стадии щелочного омыления или кислотного гидролиза для деэтерификации, которые снижают IV пектина из-за экстремальных значений температуры и pH, используемых для деэтерификации пектина. (Омыление обычно требует pH по меньшей мере 9. Деэтерификация кислотой обычно требует pH ниже чем приблизительно 1,2. Например, ниже pH, ниже чем приблизительно 1,5, 2, 2,5 или 3).

Стадию нейтрализации также часто используют в способах деэтерификации, включающих кислотный гидролиз и щелочное омыление, для изменения pH от экстремально кислого или щелочного. Эта стадия нейтрализации не нужна в случае нового способа, описанного в настоящем документе, поскольку способ проводят при нейтральном pH.

Этот новый метод с применением эндогенного фермента также позволяет преодолеть недостатки, встречающиеся при использовании микробного фермента, а именно: 1) пектин не нужно сначала выделять из кожуры, поскольку реакция проходит в кожуре, при этом ферменты кожуры катализируют деэтерификацию пектина, который высвобождается из нерастворимого растительного материала в раствор; и 2) фермент не нужно инактивировать после того, как он произвел катализ, поскольку фермент остается в кожуре, а кожуру отфильтровывают из раствора, например, с помощью барабанного вакуумного фильтра.

В раствор может быть добавлена другая пектинсодержащая биомасса, и пектин из этой биомассы также экстрагируется в результате воздествмя ферментов из цитрусовой кожуры. В альтернативе цитрусовый пектин, описанный в пунктах 1-4 формулы изобретения или описанный выше, может быть получаемым в результате пектином. То есть пектин, полученный с применением описанного в настоящем документе способа, может быть цитрусовым пектином, отличающимся: а) степенью метиловой этерификации 30 или меньше; и б) характеристической вязкостью 5 дл/г или больше.

Буфер и pH

Буфер является раствором, который устойчив к изменениям pH.

Предпочтительным pH в способе получения пектина, описанного в настоящем документе, являеся pH 5-8. Например, pH 5, 5,1, 5,2, 5,3, 5,4, 5,5, 5,6, 5,7, 5,8, 5,9, 6, 6,1, 6,2, 6,3, 6,4, 6,5, 6,6, 6,7, 6,8, 6,9, 7, 7,1, 7,2, 7,3, 7,4, 7,5, 7,6, 7,7, 7,8, 7,9 или 8. pH может быть диапазоном любого из отдельных перечисленных значений pH. Например, pH 5-7; или 5 - ниже 8. Например, 5-7,6 или 5-7,7, или 5-7,8, или 5-7,9.

Буферы, которые работают в этом диапазоне pH, включают ацетат натрия, Na₂H-цитрат или Na₃-цитрат, Na₂H-фосфат, NaH₂PO₄ или Na₃-фосфат. Также может использоваться любая комбинация буферов.

Буфер(ы), используемый в способе, поддерживает pH в диапазоне pH 5-8 или любом другом диапазоне, полученном из указанных выше отдельных значений. Под выражением "поддерживает pH" подразумевается поддержание pH раствора при добавлении кожуры для получения пектина, имеющего степень метиловой этерификации 30 или меньше и IV 5 дл/г или больше. Например, pH раствора поддерживается в диапазоне pH 5-8 на время любого из периодов инкубирования, представленных ниже.

Буфер(ы) может использоваться в концентрации 0,01-0,5 М. Например, 0,01 М, 0,015 М, 0,02 М, 0,025 М, 0,03 М, 0,035 М, 0,04 М, 0,045 М, 0,05 М, 0,055 М, 0,06 М, 0,065 М, 0,07 М, 0,075 М, 0,08 М, 0,085 М, 0,09 М, 0,095 М, 0,1 М, 0,105 М, 0,110 М, 0,115 М, 0,12 М, 0,125 М, 0,13 М, 0,135 М, 0,14 М, 0,145 М, 0,15 М, 0,155 М, 0,16 М, 0,165 М, 0,17 М, 0,175 М, 0,18 М, 0,185 М, 0,19 М, 0,195 М, 0,2 М, 0,205 М, 0,21 М, 0,215 М, 0,22 М, 0,225 М, 0,23 М, 0,235 М, 0,24 М, 0,245 М, 0,25 М, 0,3 М, 0,35 М, 0,4 М, 0,45 М или 0,5 М; или любом диапазоне, полученном из любых из указанных значений.

Как объяснено выше, авторы изобретения предположили, что буфер стабилизирует pH-зависимый фермент в кожуре плодов цитрусовых.

Кальций-связывающее вещество

В дополнение к буферу, который стабилизирует фермент(ы) кожуры плодов цитрусовых, катализирующие деэтерификацию, способ также требует присутствия кальций-связывающего вещества.

Как пояснено выше, авторы изобретения предположили, что кальций-связывающее вещество удаляет кальций из пектина в кожуре, позволяя деэтерифицирующим ферментам получать доступ к сложноэфирной связи и катализировать реакцию деэтерификации.

Кальций-связывающее вещество может быть серной кислотой или сульфат-содержащей солью; или щавелевой кислотой или оксалат-содержащей солью.

Предпочтительно кальций-связывающее вещество также является буфером, который поддерживает процесс при pH 5-8. Таким образом, к кожуре требуется добавлять только один раствор, поскольку кальций-связывающий буфер выполняет обе функции буферизации процесса для активации деэтерифицирующего фермента в кожуре; и связывания кальция в кожуре, обеспечивая доступ деэтерифицирующего фермента к пектину в кожуре. Таким образом, кальций-связывающее вещество может быть фосфатным или цитратным буфером. Катион может быть одновалентным. Одновалентные катионы способствуют растворимости пектина. Например, Na+ или K+. Авторы изобретения предположили, что катионы, такие как Na+ и K+, могут также способствовать активации фермента кожуры плодов цитрусовых.

Например, Na₂H-цитрат или Na₃-цитрат или комбинация этих солей. Например, Na₂H-фосфат, NaH₂PO₄ или Na₃-фосфат.

Также кальций-связывающий буфер может быть буфером ЭДТА, например, Na-ЭДТА; или Na-пирофосфат.

Кальций-связывающий буфер может быть комбинацией этих буферов или любых других кальций-связывающих буферов.

Кальций-связывающее вещество может быть раствором, добавляемым к кожуре. В альтернативе кальций-связывающее вещество может быть прикреплено к гранулам, добавляемым к кожуре. Например, катионообменным гранулам. Катионообменные гранулы могут использоваться в комбинации с буфером, например, любым буфером, перечисленным в этой разделе или в разделе "Буфер и pH" выше. Кальций-связывающее вещество или кальций-связывающие буферы могут использоваться в концентрации 0,01-0,5 М. Например, 0,01 М, 0,015 М, 0,02 М, 0,025 М, 0,03 М, 0,035 М, 0,04 М, 0,045 М, 0,05 М, 0,055 М, 0,06 М, 0,065 М, 0,07 М, 0,075 М, 0,08 М, 0,085 М, 0,09 М, 0,095 М, 0,1 М, 0,105 М, 0,110 М, 0,115 М, 0,12 М, 0,125 М, 0,13 М, 0,135 М, 0,14 М, 0,145 М, 0,15 М, 0,155 М, 0,16 М, 0,165 М, 0,17 М, 0,175 М, 0,18 М, 0,185 М, 0,19 М, 0,195 М, 0,2 М, 0,205 М, 0,21 М, 0,215 М, 0,22 М, 0,225 М, 0,23 М, 0,235 М, 0,24 М, 0,245 М, 0,25 М, 0,3 М, 0,35 М, 0,4 М, 0,45 М или 0,5 М; или в любом диапазоне, полученном из любого из указанных значений. Более высокие концентрации также использоваться могут. Однако вышеуказанные более низкие концентрации снижают стоимость. Более высокие концентрации могут использоваться и могут быть рентабельными, если буфер будет использоваться повторно.

Концентрация буфера указана до добавления кожуры. Например, 529,4 г Na₃-цитрата, 2∙H₂O добавляют к 36 л деионизированной воды. Также добавляют кожуру, при этом небольшое количество воды в кожуре не учитывают. Кожура приближенно не влияет на объем жидкости. Na₃-цитрат, 2∙H₂O имеет молекулярную массу по формуле 294,10, поэтому результат следующий: конц.=(529,4/294,10)/36 M=0,050 M=50 мМ.

Температура

Процесс могут проводить при температуре 30-75°C. Например, 30, 32, 34, 35, 36, 38, 40, 42, 44, 45, 46, 48, 50, 52, 54, 55, 56, 58, 60, 62, 64, 65, 66, 68, 70, 72, 74 или 75°C или в любом диапазоне температуры, полученной из указанных значений. Например, 55-75°C или 59-65°C.

Продолжительность инкубирования

Инкубирование кожуры в растворе может продолжаться в течение 20 минут или больше. Например, 30 минут или больше, 45 минут или больше, 60 минут или больше, 75 минут или больше, 90 минут или больше, 105 минут или больше, 120 минут или больше, 135 минут или больше, 150 минут или больше, 165 минут или больше, 180 минут или больше, 195 минут или больше, 210 минут или больше, 225 минут или больше, 240 минут или больше, 255 минут или больше, 270 минут или больше, 285 минут или больше или 300 минут или больше.

Сырье для процесса

Сырье, используемое для выделения пектина, включает кожуру плодов цитрусовых. Кожура плодов цитрусовых может быть кожурой апельсина, лимона и/или лайма.

Применение пектина

Получаемый пектин может применяться в продуктах питания и напитках. Например, при суспендировании нерастворимого в воде материала в геле.

Примеры

Аспекты и варианты осуществления настоящего изобретения будут проиллюстрированы далее только посредством примера и со ссылкой на следующие эксперименты.

Методика измерения IV

Определение характеристической вязкости (IV) пектина из апельсина, лайма и лимона с помощью FIPA (анализа полимера с вводом пробы в поток)

Принцип

Молекулы, присутствующие в соке, разделяют по размеру с помощью гель-проникающей эксклюзионной хроматографии. В установке FIPA размер пор колонки настолько мал, что молекулы полимера (пектина) элюируются отдельно от низкомолекулярных компонентов, таких как соли и сахара. Поток элюата из хроматографической колонки проходит через четыре датчика: показателя преломления (RI), прямоуглового и малоуглового лазерного светорассеяния (RALLS/LALLS) и датчика вязкости. Характеристическая вязкость определяется по выходному сигналу датчика вискозиметра в сочетании с датчиком показателя преломления. Концентрация определяется только по выходному сигналу датчика показателя преломления. RALLS используется для декстрана (контроля) при определении мол. массы в сочетании с датчиком показателя преломления.

Элюент

Элюент или растворитель представляет собой 0,3 М литий ацетатный буфер с pH около 4,6.

Методика

Стандарты и контроль:

В качестве контрольного стандарта используют декстран с молекулярной массой прибл. 64000 Дальтон, (концентрация приблизительно 2,0 мг/мл) и контрольный образец (рабочую партию) пектина с известной IV (концентрация 1 мг/мл).

Подготовка образца

Ручная подготовка образца молотого порошка пектина: (пектин и рабочая партия)

1. Образец массой приблизительно 40,0 мг взвешивают во флаконе с синей крышкой объемом 100 мл с использованием полумикроаналитических весов (цена деления 0,01 мг) и регистрируют точное количество образца.

2. Добавляют 100 мкл этанола и бросают магнитный перемешивающий элемент во флакон с синей крышкой

3. Добавляют 40,0 мл элюента и закрывают флакон крышкой.

4. Помещают флакон с синей крышкой на магнитную мешалку

5. Помещают флаконы с синей крышкой в термостат при 75±2°C с магнитным перемешиванием на 30 мин

6. Через 30 мин флакон оставляют в водяной бане при 5°C на 5 мин для охлаждения до комнатной температуры.

7. Образец переносят во флакон автодозатора.

Условия анализа

Элюент: 0,3 М Li- ацетатный буфер, pH 4,6.

Поток: 1,0 мл/мин

Конц. пектина: 1,0 мг/мл

Температура: 37°C

Методика измерения DM

Методика - Определение только % DM - посредством индикатора или при использовании pH-метра/автобюретка

(Спиртовая кислота: 100 мл 60% IPA+5 мл дымящей HCl 37%)

1. Взвешивают 2,00 г пектина в стеклянном стакане на 250 мл.

2. Добавляют 100 мл спиртовой кислоты и перемешивают с помощью магнитной мешалки в течение 10 мин.

3. Фильтруют через воронку Бюхнера с фильтровальной бумагой.

4. Промывают стакан 90 мл спиртовой кислоты.

5. Промывают 1000 мл 60% IPA.

6. Промывают прибл. 30 мл 100% IPA.

7. Сушат образец в течение прибл. 15 мин на воронке Бюхнера с вакуумным всасыванием.

8. Взвешивают прибл. 0,40 г образца в стеклянном стакане на 250 мл.

10. Взвешивают два образца для определения в двойной повторности. Отклонение между определениями в двойной повторности не должно превышать абсолютное значение 1,5%, иначе тест необходимо повторить.

11. Увлажняют пектин приблизительно 2 мл 100% IPA и добавляют приблизительно 100 мл деионизированной воды при перемешивании с использованием магнитной мешалки.

Теперь образец готов к титрованию (карбоксильных групп в пектине для вычисления процента деэтерификации) либо посредством индикатора, либо при использовании pH-метка/автобюретки. Метод с использованием индикатора описан ниже.

Титрование с использованием индикатора

1. Добавляют 5 капель индикатора фенолфталеина и титруют 0,1 М NaOH до изменения цвета (регистрируют как титр V1).

2. Добавляют 20,0 мл 0,5 М NaOH при перемешивании. Оставляют закрытым фольгой точно на 15 мин.

3. Добавляют 20,0 мл 0,5 М HCl при перемешивании и перемешивание продолжают, пока не исчезнет цвет.

4. Добавляют 3 капли индикатора фенолфталеина и титруют 0,1 М NaOH до изменения цвета (регистрируют как титр V2).

Первое титрование (V1) определяет количество всех карбоксильных групп, которые не имеют метиловой этерификации. Затем добавляют сильную щелочь, которая омыляет сложные метиловые эфиры, вместо которых образуются свободные карбоксилы. Затем второе титрование позволяет определить количество этих новых карбоксильных групп (V2), которые раньше были сложноэфирными группами.

Ручные вычисления

Vt=V1+(V2-B1)

(V2-B1)×100

% DE (процент этерификации)=Vt

% DFA (процент свободной кислоты)=100-% DE

194,1×Vt×C×100

% GA* (процент галактуроновой кислоты)=m

* В расчете на беззольное и безводное вещество

194,1: Молекулярная масса GA

C: Корректированная молярная концентрация 0,1 М NaOH, используемого для титрования (например, 0,1002 М)

m: вес в мг промытого и высушеного образца для титрования

количество промытого кислотой, высушенного пектина ×100

% Чистый пектин=взвешенное количество пектина

Пример 1: Выделение пектина из высушеной лимонной кожуры

1) 529,4 г Na₃-цитрата, 2∙H₂O добавляют к 36 л деионизированной воды и перемешивают до растворения.

2) Раствор нагревают до 60°C.

3) Добавляют 900 г высушенной кожуры.

4) Смесь инкубируют при 60°C с легким перемешиванием в течение 150 минут. Перемешивание должно быть достаточным для поддержания частей кожуры во взвеси и в движении.

5) Жидкость фильтруют через слой Dicalite 4258 (DICALITE EUROPE nv, B-9000 GENT, http://www.dicalite-europe.com). Задержанный на фильтре материал отбрасывают, а жидкость, проходящую через слой, взвешивают и собирают для следующих операций (эта жидкость является раствором, не содержащим или содержащим небольшое количество диспергированного нерастворимого материала).

6) Ионообменная смола Amberlite^TM SR1L NA Resin 25LT Bag, product # 10026751 (The Dow Chemical Company) добавляют в количестве 50 мл на литр жидкого экстракта; смолу (которая представляет собой небольшие гранулы, напоминающие икру лосося) поддерживают в суспензии при перемешивании в течение 30 минут при температуре окружающей среды.

7) Жидкий экстракт выливают через 60 мкм нейлоновую ткань (SEFAR PETEX 07-59/33, Sefar AG, 9410 Heiden, Switzerland, filtration@sefar.com). Задержанный материал, то есть использованную ионообменную смолу, отбрасывают.

8) Жидкость вливают в 3 части 80% 2-пропанола, который медленно перемешивают. Образуются нити осаждаемого пектина.

9) Смесь выливают через 60 мкм нейлоновую ткань (SEFAR PETEX 07-59/33). Затем ткань сворачивают вокруг собранного твердого материала (нитевидного осадка) и сжимают вручную, чтобы отжать как можно больше жидкости. Твердый материал собирают для последующих операций. Жидкость, проходящую через ткань, отбрасывают.

10) Твердый материал, полеченный выше, сушат при 65°C в течение 10±2 часов.

11) Высушенный материал взвешивают и затем размалывают; мельница снабжена 300 мкм ситом. Порошок, проходящий через сито, считается пектиновым продуктом.

Вычисление выхода при выделении: пектин из пункта (10) выше имел массу перед размолом 76,77 г, тогда как масса жидкости после фильтрования составила 13375 г. Таким образом, выход пектина на литр осветленного экстракта составлял 5,74^о/_оо вес/вес. Для смеси пункта (4) в общей сложности использовали 36 л воды. Пектин был получен из 900 г кожуры, см. пункт (3). Значение выхода, указанное в настоящем документе, вычисляли следующим образом:

выход=(5,74∙36/900)∙100% вес/вес=23,0% вес/вес

В каждом случае, когда в настоящем документе указан выход, он вычислен таким способом. Следует отметить, что расчет является приблизительным: он не учитывает, что содержание сухого вещества в кожуре, а также в высушенном пектине может немного отличаться от 100%. Выход описывает количество пектина, которое было растворено в условиях экстракции, и включает количество пектина, которое может быть потеряно при практическом производстве, поскольку оно будет удерживаться в утилизируемых твердых материалах вышеуказанных операций (6) и (7), в свою очередь, потому что из указанных материалов нельзя удалить всю содержащую пектин жидкость.

Аналитические результаты для пектина: IV=8,3 дл/г; DM=8,7.

Обсуждение результатов: Значение IV выше, чем любое IV, описанное в предшествующем уровне техники для цитрусового пектина с DM, меньше или равным 8,7. Выход также неожиданно хороший и аналогичен выходу, который считается хорошим при использовании традиционного выделения.

Пример 2. Выделение из нескольких партий кожуры с Na3-цитратом

Несколько образцов пектина получали с параметрами получения, указанными в таблице 1 ниже, или выполняли такие же этапы, как в примере 1. Полученный выход, IV и DM показаны в таблице 1 ниже. Также указан PVIV. PVIV является выходом, умноженным на IV. Эти результаты показаны на Фигуре 2.

Логистика Параметры получения Результат Номер эксперимента Суммарный объем при экстракции Тип кожуры Партия кожуры Доза Na₃-цитрата Температура Длительность Выход Степень этерификации Характеристическая вязкость PVIV литры ммоль/л °C Минуты % в/в дл/г EB-01 18 лимон A 0,025 60 150 19,1 6,0 8,08 154 EB-02 18 лимон B 0,050 60 60 16,7 7,9 8,84 148 EB-03 18 лимон B 0,050 60 150 23,0 8,7 8,31 191 EB-04 18 лайм C 0,050 60 20 21,3 29,5 5,29 113 EB-05 18 лайм C 0,050 60 40 25,0 23,8 5,50 138 EB-06 18 лайм C 0,050 60 60 27,7 17,1 6,35 176 EB-07 18 лайм C 0,050 60 90 34,2 15,6 6,30 215 EB-08 18 лайм D 0,040 64 240 35,1 16,4 5,41 190 EB-09 18 лайм D 0,040 64 240 39,5 18,7 5,06 200 EB-10 18 лайм D 0,025 60 120 22,9 28,9 4,13 95 EB-11 18 лайм D 0,025 60 180 23,7 31,7 5,15 122 EB-12 18 лимон E 0,025 64 120 23,3 25,6 5,79 135 EB-13 18 лимон E 0,025 64 180 25,6 26,5 5,89 151 EB-14 18 лимон E 0,025 64 240 25,1 24,9 6,02 151 EB-15 18 лимон E 0,040 64 120 26,6 16,2 6,76 180 EB-16 18 лимон E 0,040 64 180 25,1 15,7 6,39 160 EB-17 18 лимон E 0,040 64 240 29,5 12,8 6,26 185 EB-18 36 лимон F 0,025 62 300 22,6 19,3 6,90 156 EB-19 36 лимон F 0,040 62 300 27,6 9,4 5,87 162 EB-20 36 лимон F 0,040 75 300 37,0 14,7 3,36 124 EB-21 36 лимон F 0,033 75 120 32,0 24,9 4,31 138 EB-22 36 лимон F 0,033 62 120 22,3 15,0 7,13 159 EB-23 36 лимон F 0,033 68 120 25,5 16,4 5,98 152 EB-24 36 лимон G 0,033 62 90 17,4 11,8 10,40 181 EB-25 800 лимон G 0,033 62 90 17,1 4,2 9,59 164 EB-26 800 лимон G 0,033 62 150 17,3 7,1 9,20 159 EB-27 800 лимон G 0,033 66 90 19,6 6,8 8,00 157 EB-28 800 лимон G 0,033 70 90 22,0 8,8 6,35 140 EB-29 800 лимон G 0,033 74 90 26,5 14,6 4,40 117

Таблица 1.

Обсуждение результатов: Как было показано, процесс обеспечивает получение пектина с DM 30 или меньше и IV 5 дл/г или больше с различными партиями кожуры. Также, как было показано, он работает при концентрациях буфера до 25 мМ и при температурах в пределах от 60-74°C.

Значения pH для вышеуказанных образцов были следующими:

Значения pH Без кожуры С кожурой соль мМ pH в р-ре pH 1
min Na₃Цитрат 40 8,5 6,05

Пример 3: Выделение с другими буферными солями

Другие соли кроме Na3-цитрата также могут найти применение для экстракции. Если будет использоваться Na2H-цитрат, pH во время экстракции будет ниже, чем при использовании Na3-цитрата. Также могут использоваться фосфаты натрия. В Таблице 2 приведены результаты экспериментов по выделению с другими солями или при выполнении таких же этапов, как в примере 1. Все эксперименты, показанные в Таблице 2, проводили в объеме 18 л.

Параметры получения Результат Номер эксперимента Тип кожуры Партия кожуры Буферная соль Доза буферной соли Температура Длительность Выход Степень этерификации Характеристическая вязкость PVIV ммоль/л °C Минуты % в/в дл/г 01 лимон A Na₂HЦитрат 0,10 70 150 21,8 30 9,08 198 02 апельсин J Na₂HPO₄ 0,05 64 300 33,4 11,5 4,56 152

Таблица 2.

Обсуждение результатов: Как можно видеть, различные фосфатные и цитратные буферы стабилизируют деэтерифицирующий фермент в кожуре и способствуют высвобождению пектина с DM 30 или меньше и IV 5 дл/г или больше.

pH этих растворов был следующим:

Значения pH Без кожуры С кожурой соль мМ pH в р-ре pH 1
min Na₂HЦитрат 40 5,3 5,1 Na₂HPO₄ 40 9,1 6,7

Пример 4: Выделение с высоким отношением кожуры/воды

Высокая доза цитрата, по-видимому, улучшает выход экстракции, но повышает стоимость.

С целью улучшения эффективности использования цитрата провели две экстракции с более высоким соотношением кожуры/воды и более высоким соотношением цитрата/воды с последующим просеиванием, и затем разбавлением незадолго до фильтрации через Dicalite 4258. Таким образом, цитрат мог присутствовать в высокой концентрации в течение большей части экстракции, тогда как был только обычный расход на количество отработанной кожуры. В таблице 3 представлены результаты этих экспериментов.

Логистика Номер эксперимента 01 02 Суммарный объем в начале фильтрации, литры 800 800 Параметры получения Тип кожуры Лимон Лимон Партия кожуры G G Отношение кожуры/воды до фильтрации 1:25 1:25 Доза Na3-цитрата до фильтрации, ммоль/литр 0,053 0.053 Температура до фильтрации, °C 62 62 Длительность до фильтрации, минуты 120 120 Доза Na3-цитрата в конце фильтрации, ммоль/литр 0,035 0,035 Температура в конце фильтрации, °C 62 62 Результаты Выход, % в/в 19,6 18,0 Степень этерификации 3,9 4,0 Характеристическая вязкость, дл/г 8,73 9,50 PVIV 171 171

Таблица 3.

Пример 5: Сравнительный пример с использованием известных способов экстракции

Партии кожуры, которые использовали для экспериментов, также тестировали с так называемой "стандартной экстракцией", которая является обычным способом контроля качества кожуры перед ее применением для коммерческого производства пектина. Стандартная экстракция включает суспендирование кожуры в подкисленной воде в течение семи часов при 70°C с последующей фильтрацией и выделением пектина, как описано в примере 1. Смесь до экстракции подкисляли путем добавления такого большого количества азотной кислоты, чтобы в течение экстракции pH составил 1,7. Пектин, полученный с помощью стандартной экстракции, обычно имеет DM приблизительно 67±приблизительно 4. Свойства образцов пектина, полученных с помощью стандартной экстракции из партий кожуры, использованных для описанных в настоящем документе экспериментов, представлены в таблице 4 ниже.

Логистика Результат Тип кожуры Партия кожуры Выход Степень этерификации Характеристическая вязкость PVIV % в/в дл/г апельсин 1 23,2 57 4,2 97 лимон 2 19,0 61 5,3 101 лимон 3 21,2 61 5,2 109 лимон 4 27,2 64 5,3 143 лимон 5 26,1 65 5,1 133 апельсин 6 24,5 57 4,1 101 апельсин 7 29,4 62 4,9 144 апельсин 8 23,3 59 3,9 91 лимон 9 25,2 66 5,8 147 лимон 10 22,2 64 4,5 99 лимон 11 21,6 62 5,2 113 лимон 12 27,0 66 5,4 146 апельсин 13 22,3 60 4,6 102 лимон 14 29,9 65 5,3 157 лимон 15 29,6 64 5,1 149 лимон 16 26,5 66 5,5 147 лимон 17 25,9 65 5,3 138 лайм 19 29,6 64 4,7 140 лайм 20 28,7 67 4,9 140 лайм 21 26,3 67 5,8 151 апельсин 22 24,3 64 5,0 122 лимон 23 27,5 65 5,4 149 лимон 24 29,9 69 5,8 174 лимон 25 27,7 66 5,6 156 минимум 19,0 56,9 3,9 91 максимум 29,9 68,7 5,8 174 среднее 25,8 63,6 5,1 131

Таблица 4.

Различные из представленных выше примеров в Таблице 4 (стандартная экстракция) выполняли с теми же партиями кожуры, как и примеры в Таблице 1 (заявленный способ).

- Например, для образцов EB-04 - EB-07 в Таблице 1 использовали ту же партию кожуры, что и для образца 19 в Таблице 4. Как видно из сравнения этих образцов, заявленный способ давал пектин с DM=15,6-29,5 и IV=5,29-6,30; тогда как стандартная экстракция давала пектин с DM=64 и IV=4,7.

- Для образцов EB-12 к EB-17 в Таблице 1 использовали ту же партию кожуры, что и для образца 23 в Таблице 4. Как видно из сравнения этих образцов, заявленный способ давал пектин с DM=12,8-26,5 и IV=5,79-6,76; тогда как стандартная экстракция давала пектин с DM=65 и IV=5,4.

- Наконец, для образцов EB-24 - EB-29 в Таблице 1 использовали ту же партию кожуры, что и для образца 25 в Таблице 4. Как видно из сравнения этих образцов, заявленный способ давал пектин с DM=4,2-14,6 и IV=4,4-10,4; тогда как стандартная экстракция давала пектин с DM=66 и IV=5,6.

Другие образцы из Таблиц 5 и 6 не были полезными для сравнения, поскольку это коммерчески пектины, доступные в продаже, которые обычно изготавливают из смешанных партий кожуры.

Неамидированный LM-пектин, также называемый "пектином LMC", является текущим коммерческим продуктом. В Таблице 5 перечислены свойства некоторых партий LMC. Следует отметить, что значения IV для этих партий пектина намного ниже, чем у образцов пектина согласно изобретению. Отсутсвуют данные по выходу при производстве отдельных партий пектина из таблицы 5, однако выход приблизительно 24% по весу можно считать типичным для производства LMC; и такой выход был принят для расчета PVIV. Тип коммерческого продукта в таблице ниже относится к обозначению класса пектинов, доступных в продаже.

Логистика Результат Номер Тип коммерческого продукта Теоретический выход Степень этерификации Характеристическая вязкость PVIV % в/в дл/г 01 LM 12 CG 24 34,9 3,04 72 02 LM 12 CG 24 34,1 2,97 70 03 LM 13 CG 24 39,1 3,44 81 05 LM 18 CG 24 39,1 3,15 75 06 LM 18 CG 24 38,9 2,87 68 07 LM 22 C 24 53,7 3,69 87 08 LM 22 C 24 50,7 3,54 84 09 LM 12 CG 24 34,0 2,39 57 10 LM 12 CG 24 32,5 2,43 57 11 LM 12 CG 24 31,2 2,41 57 12 LM 12 CG 24 32,8 2,40 57 13 LM 12 CG 24 34,4 2,41 57 14 LM 12 CG 24 32,0 2,39 57 15 LM 12 CG 24 32,9 2,35 56 16 LM 12 CG 24 31,0 2,20 52 17 LM 12 CG 24 34,7 3,14 74 18 LM 12 CG FM 24 34,2 3,15 74 19 LM 12 CG FM 24 37,2 3,24 77 20 LM 12 CG FM 24 33,3 2,95 70 21 LM 12 CG 24 32,9 3,11 74 22 LM 12 CG FM 24 32,9 3,11 74 23 LM 12 CG 24 33,7 3,20 76 24 LM 12 CG 24 33,3 3,18 75 25 LM 12 CG 24 34,8 3,24 77 26 LM 12 CG FM 24 33,1 2,79 66 27 LM 12 CG FM 24 32,5 2,64 62 28 LM 12 CG 24 30,0 2,36 56 29 LM 12 CG 24 29,0 2,32 55 30 LM 12 CG 24 30,7 2,42 57 31 LM 12 CG 24 35,6 2,43 57 32 LM 12 CG 24 31,7 2,23 53 33 LM 12 CG 24 33,3 2,32 55 34 LM 12 CG 24 33,3 2,57 61 35 LM 12 CG 24 32,3 2,48 59 36 LM 12 CG 24 32,6 2,49 59 37 LM 12 CG 24 30,8 2,48 59 38 LM 12 CG 24 30,8 2,52 60 39 LM5CS 24 8,4 2,36 56 40 LM5CS 24 7,5 2,43 57 41 LM5CS 24 5,5 2,59 61 42 LM5CSJ-QP 24 6,0 2,72 64 43 LM5CSJ 24 8,8 2,59 61 44 LM5CS 24 9,8 2,55 60 45 LM5CS 24 8,0 2,55 60 46 LM5CS 24 10,1 2,58 61 47 LM5CSJ-QP 24 9,8 2,91 69 48 LM5CSJ-QP 24 10,0 2,75 65 49 LM5CSJ-QP 24 8,9 2,60 61 50 LM5CS 24 6,5 2,63 62 51 LM5CS 24 8,3 2,85 67 52 LM5CS 24 7,9 2,68 63 53 LM5CS 24 6,8 2,43 57 минимум → 5,5 2,2 52,0 максимум → 53,7 3,7 87,2 среднее → 26,8 2,7 64,2

Таблица 5.

В DKPA200201033 и US20070621747 описано, как может быть получен пектин с DM приблизительно 30-40 путем ферментативной деэтерификации пектина с более высокой DM. Образцы, полученные согласно этому описанию, перечислены в таблице 6.

Логистика Результат Номер эксперимента Выход Степень этерификации Характеристическая вязкость PVIV % в/в дл/г LME 1 26,5 45,3 4,91 130 LME 2 26,5 57,0 5,16 137 LME 3 26,5 37,4 5,13 136 LME 4 26,5 37,8 4,77 126 LME 5 26,5 35,3 5,28 140 LME 6 26,5 36,3 4,93 131 LME 7 26,5 36,1 5,19 138 LME 8 26,5 35,8 5,16 137 LME 9 26,5 36,3 5,13 136 LME 10 26,5 36,2 5,11 135 LME 11 26,5 36,0 4,89 130 LME 12 26,5 35,8 4,94 131 LME 13 26,5 35,3 4,91 130 минимум 26,5 35,3 4,8 126,4 максимум 26,5 57,0 5,3 140,0 среднее 26,5 38,5 5,0 133,5

Таблица 6.

Все образцы из таблиц 1-6 представлены на фигуре 2 с DM на оси X и IV на оси Y. На этой диаграмме был представлен пектин Хойгарда (см. прямоугольник со сплошной линией). Этот пектин получен с микробным ферментом пектинэстеразой.

Как видно из представленных выше таблиц и Фигуры 2, образцы, полученные согласно новым методикам, описанным в настоящем документе, заметно отличаются от образцов предшествующего уровня техники, поскольку они находятся в верхней левой части диаграммы, т.е. они обладают уникальной комбинацией низкого DM и высокой IV. На диаграмме показана композиция согласно изобретению, полученная новым способом, описанным в настоящем документе, в виде пунктирной линии с IV=5 дл/г и DM 30 или ниже.

Такие же образцы также представлены на фигуре 3, где выход указан на оси X, а IV - на оси Y. Как видно на этой фигуре, образцы, полученные согласно новой методике, описанной в настоящем документе, имеют в целом более высокую IV и более высокий выход, чем предыдущие способы деэтерификации. Например, химически деэтерифицированный пектин (т.е. полученный щелочным омылением или кислотным гидролизом) представлен незакрашенными ромбами (H).

Пример 6. Применение нового пектина для суспендирования кондитерских бусин в легком геле

Растворы образцов пектина согласно изобретению и (для сравнения) некоторые другие образцы пектина вне заявленных параметров были приготовлены путем сухого смешивания 0,25 г пектина с 5 г сахарозы, а затем диспергирования порошкообразной смеси в 500 г чистой деионизированной воды с перемешиванием при комнатной температуре. Перемешивание продолжали в течение 10 минут.

Экспериментальная система:

реометр Haake Mars, Thermo Scientific, CPS100120, II (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA USA 02451) со следующими настройками и параметрами:

- измерение геометрии FL40 (крыльчатый шпиндель FL40)

- регулятор температуры DC30, установленный на 25°C

- зазор 4,000 мм

Методика:

a) 150 мл 0,05% в/в раствора пектина помещали в чашу (диаметром 44 мм, длиной 120 мм) при 25°C +/-0,1°C

b) Крыльчатый инструмент (FL40 - диаметр 40 мм) погружали в жидкость

c) Начинали цикл измерения с перемешиванием, скорость сдвига 25 с-1 в течение 1 минуты.

d) В начале этой последовательности образец подкисляли путем добавления 2 мл 10% раствора лимонной кислоты

После перемешивания в течение 1 минуты растворы или гели оценивали в осцилляционном тесте с приложением нагрузки=1,0 Па и частоты колебаний=1 Гц. Кажущаяся вязкость (обозначение ƞ*) и кажущийся динамический модуль упругости (обозначение G') считывали через 30 минут.

Результаты представлены в таблице 7 ниже.

Логистика Independent parameters Rheology results Номер эксперимента Неменклатура, используемая на Фиг. 5 Степень этерификации Характеристическая вязкость pH 0,3% пектина в чистой воде G', модуль упругости n*; вязкость дл/г Па мПа∙с FG-01 EB-34 12,8 6,26 5,12 0,502 229,7 FG-02 EB-34 12,8 6,26 5,12 0,459 218,7 FG-03 EB-37 19,1 6,9 4,42 1,310 346,9 FG-04 EB-37 19,1 6,9 4,42 1,200 333,8 FG-05 EB-38 9,4 5,9 4,03 1,100 314,4 FG-06 EB-38 9,4 5,9 4,03 1,100 321,6 FG-07 14,7 3,36 4,28 0,180 141,8 FG-08 14,7 3,36 4,28 0,184 138,3 FG-09 EB-40 24,9 4,31 4,24 0,106 169,5 FG-10 EB-41 15,0 7,13 3,88 1,580 418,2 FG-11 EB-41 15,0 7,13 3,88 1,510 421,4 FG-12 EB-42 16,4 6 3,99 0,882 291,1 FG-13 EB-42 16,4 6 3,99 0,869 285,9 FG-14 16,7 5,88 3,75 0,232 175,9 FG-15 16,7 5,88 3,75 0,270 179,0 FG-16 39,6 2,7 4,75 0,329 137,8 FG-17 37,6 10,2 4,89 1,900 500,0 FG-18 37,6 10,2 4,89 1,810 483,2 FG-19 EB-44 4,2 9,6 4,47 2,360 501,7 FG-20 EB-44 4,2 9,6 4,47 2,090 438,9 FG-21 7,8 9,2 4,78 1,690 487,9 FG-22 7,8 9,2 4,78 1,530 430,3 FG-23 11,6 3,2 0,320 137,8 FG-24 11,6 3,2 0,322 138,8

Таблица 7.

Результаты можно сравнить друг с другом, но их нельзя принимать как абсолютные показатели для ƞ* и G', поскольку использовался крыльчатый шпиндель.

Данные в таблице 7 анализировали с помощью программы MODDE, чтобы описать, как результаты реологического исследования, кажущиеся ƞ* и G', зависят от независимых параметров, DM пектина, IV пектина и pH пектина. В данном случае "pH пектина" означает pH, который дает пектин при растворении в концентрации 0,3% в/в в чистой деионизированной воде. Коэффициенты MODDE представлены на фигуре 4. Различные растворы, использованные в таблице 7 выше, показывают, что IV является параметром с наибольшим влиянием.

Растворы пектина из таблицы 7 затем использовали для суспендирования нерастворимых материалов в растворах или гелях. "Серебряный жемчуг" (Dr. Oetker Danmark AS, Sydvestvej 15, 2600 Glostrup) осторожно перемешивали с жидкостями; "Серебряный жемчуг" представляет собой сферы диаметром приблизительно 4 мм, предназначенные для декорирования десертов или тортов. Результат показан на фигуре 5. Препараты на фигуре 5 являются полужидкими или слабо желированными в том смысле, что они плывут при легком вращении/поворачивании своих стеклянных контейнеров (показано на фигуре 5), однако после остановки движения контейнера бусины прекращают свое движение с изменением изначального направления указанного движения на обратное; это считается подтверждением существования геля. Как видно на фигуре 5, бусины остаются взвешенными в растворах пектина с высокой IV, при этом они оседают на дно в растворах пектина с низкой IV. Суспендирующее действие, которое в данном случае показано с помощью "Серебряного жемчуга", также может быть суспензией других пищевых продуктов, например, специй и кусочков овощей в заправке для салатов.

Изобретение относится к технологии получения пектина. Предложенный цитрусовый пектин имеет степень метиловой этерификации 25 или меньше и характеристическую вязкость 5 дл/г или больше. Способ деэтерификации для получения пектина в кожуре плодов цитрусовых со степенью метиловой этерификации 25 или меньше и характеристической вязкостью 5 дл/г или больше включает инкубирование цитрусовой кожуры в растворе, включающем буфер, где буфер поддерживает pH раствора, включающего кожуру, на уровне pH 5-8, и кальций-связывающее вещество. Также предложено применение фермента, эндогенно содержащегося в кожуре цитрусовых, для деэтерификации пектина в кожуре плодов цитрусовых с получением заявленного цитрусового пектина. Изобретение направлено на получение пектина с низкой степенью метиловой этерификации и высокой характеристической вязкостью. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 5 ил., 7 табл., 6 пр.

1. Цитрусовый пектин, отличающийся:

a) степенью метиловой этерификации 25 или меньше и

b) характеристической вязкостью 5 дл/г или больше.

2. Цитрусовый пектин по п.1, где пектин является апельсиновым, лимонным, лаймовым или грейпфрутовым пектином.

3. Цитрусовый пектин по п.1 или 2, где степень метиловой этерификации составляет:

a) 20 или меньше; b) 15 или меньше или c) 10 или меньше.

4. Цитрусовый пектин по пп.1-3, где характеристическая вязкость составляет: a) 6 дл/г или больше или b) 7 дл/г или больше.

5. Способ деэтерификации для получения пектина в кожуре плодов цитрусовых по пп.1-4, отличающегося степенью метиловой этерификации 25 или меньше и характеристической вязкостью 5 дл/г или больше, включающий инкубирование цитрусовой кожуры в растворе, включающем:

a) буфер, где буфер поддерживает pH раствора, включающего кожуру, на уровне pH 5-8; и

b) кальций-связывающее вещество.

6. Применение фермента, эндогенно содержащегося в кожуре цитрусовых, для деэтерификации пектина в кожуре плодов цитрусовых с получением цитрусового пектина по пп.1-4.

7. Применение по п.6, где реакция деэтерификации включает: a) буфер, где буфер поддерживает pH при 5-8; и b) кальций-связывающее вещество.

8. Способ по п.5, где буфер для деэтерификации присутствует в концентрации 0,02 М или выше.

9. Применение по п.7, где буфер для деэтерификации присутствует в концентрации 0,02 М или выше.

10. Способ по п.5 или 8, где температура реакции деэтерификации составляет: a) от 55°C до 75°C или b) от 59°C до 65°C.

11. Применение по пп.6, 7 или 9, где температура реакции деэтерификации составляет: a) от 55°C до 75°C или b) от 59°C до 65°C.

12. Способ по пп.5, 8 или 10, где кальций-связывающее вещество b) также является буфером a).

13. Применение по пп.7, 9 или 11, где кальций-связывающее вещество b) также является буфером a).

14. Способ по п.12, где кальций-связывающий буфер включает любое одно или более из следующего: a) Na₂H-цитрат; b) Na₃-цитрат; c) Na₂H-фосфат и d) Na₃-фосфат.

15. Применение по п.13, где кальций-связывающий буфер включает любое одно или более из следующего: a) Na₂H-цитрат; b) Na₃-цитрат; c) Na₂H-фосфат и d) Na₃-фосфат.

16. Способ по пп.5, 8, 10, 12 или 14, где кальций-связывающее вещество включает катионообменные гранулы.

17. Применение по пп.7, 9, 11, 13 или 15, где кальций-связывающее вещество включает катионообменные гранулы.

18. Способ по любому из пп.5, 8, 10, 12, 14 или 16, где длительность инкубирования составляет 30 минут или больше.

19. Способ по любому из пп.5, 8, 10, 12, 14, 16 или 18, где кожура плодов цитрусовых является апельсиновой, лимонной, грейпфрутовой или лаймовой кожурой.

20. Применение по пп.6, 7, 9, 11, 13 или 15, где кожура плодов цитрусовых является апельсиновой, лимонной, грейпфрутовой или лаймовой кожурой.