Пектинові речовини (частина 1)
Пектинові речовини є вуглеводами вищого порядку рослинного походження. Вони присутні у всіх наземних рослинах і ряді водоростей, у великих кількостях містяться у фруктах, ягодах, а також у стеблах і коренях деяких рослин. Зміст пектинових речовин у різних частинах рослин неоднаковий і залежить від багатьох причин, у тому числі від умов росту рослин.
Пектинові речовини входять до складу міжклітинної речовини рослин, надають клітин пластичність і відіграють важливу роль у життєдіяльності рослин. Завдяки своїй гідрофільності вони здатні утримувати різну кількість води, оберігаючи цим рослини від висихання.
Пектинові речовини відносяться до поліуронідів - моносахаридів, у яких первинна спиртова група окислена в карбоксильну групу. Молекули пектинових речовин мають лінійну структуру та побудовані із залишків галактуронових кислот. Карбоксильні групи пектину зазвичай значною мірою етерифіковані металевими групами.
Моносахариди в пектинових речовинах мають, мабуть, піранозну форму, оскільки вони відрізняються високою стійкістю до кислотного гідролізу.
Між моносахаридними залишками є глюкозидні зв'язки а-1-4; високе позитивне обертання цих сполук свідчить про а-конфігурації їх, у пектинових речовин аD 20 лежить в межах від +170 до +230°.
У поняття пектинових речовин та їх похідних за прийнятою термінологією входять такі сполуки:
пектова кислота - полікислота, побудована з залишків галактуронової кислоти, пов'язаних а-1,4-глюкозидними зв'язками в довгі ланцюги, малорозчинна у воді;
пектати - солі пектової кислоти (солі лужних металіврозчинні, а лужноземельні - нерозчинні у воді);
пектинові кислоти - пектові кислоти, у яких невелика частина карбоксильних груп етерифікована метиловим спиртом;
пектинати - солі пектинових кислот (солі лужних металів розчиняються, а лужноземельних - нерозчинні у воді);
пектин (гідропектин) - пектинові кислоти, у яких частина (часто значна) карбоксильних груп етерифікована та деяка частина нейтралізована; структурна формула пектину може бути схематично представлена в наступному вигляді:
Протопектини - це нерозчинні у воді природні пектипи рослин, високомолекулярні речовини, у яких лінійні молекули пектину пов'язані поперечними містками. Назва «протопектин» показує, що він сприймається як вихідна форма пектинових речовин. Існує багато гіпотез про причини нерозчинності протопектину. Одні пояснюють її наявністю в ньому багатовалентних іонних місткових зв'язків через кальцій та магній між вільними карбоксильними групами пектинових молекул. Інші пояснюють нерозчинність протопектину механічними переплетеннями або різноманітними хімічними зв'язками між молекулами пектину та іншими групами полісахаридів (целюлози, геміцелюлози).
Пектинові речовини являють собою неоднорідну фізичну суміш пектинових макромолекул з різним ступенем полімеризації елементарних структурних одиниць з супутніми речовинами, наприклад, з пентозанами, гексозанами та ін. Тому, коли говорять про молекулярну масу пектину, мають на увазі середню величину в даному зразку.
Пектинові речовини відрізняються деякою лабільністю, внаслідок чого можуть існувати різні їх модифікації. Пектини завдяки наявності гідроксильних та карбоксильних групможуть утворювати ефіри різної складності.
Відоме значення мають особливості на пектин хімічних реагентів - кислот, лугів, окислювачів тощо. п. При дії кислот на пектин (при низьких рН) відбувається розщеплення пектинових ланцюгів по глюкозидним зв'язкам, але з цим кислоти омиляють і ефірні групи пектину. Кінцеві продукти реакції можуть бути різними залежно від рН, температури та часу дії.
Луги омиляють метоксильні групи пектин значно швидше, ніж кислоти, навіть без нагрівання. Крім того, луги за відомих умов здатні руйнувати зв'язки в ланцюзі макромолекул пектину. Вплив лугів сильно зростає у разі підвищення температури. Аміак діє значно повільніше, ніж інші луги.
Пектин легко окислюється під впливом окислювачів: Н2О2, К2Сr2О7, KJO4, хлору, брому, навіть аскорбінової кислоти. Перекис водню має значну деградуючу дію навіть за найменшої концентрації, при цьому утворюються вуглекислота, мурашина кислота, формальдегід.
Пектини у водному розчині легко руйнуються під дією різних випромінювань: ультрафіолетового, рентгенівського та особливо гамма-випромінювання. Розщеплення пектинової молекули відбувається головним чином радикалам. Пектини в студнеобразном стані значно стійкіше до опромінення і зазвичай руйнації не піддаються.
Пектинові макромолекули досить стійкі по відношенню до іонообміну, проте він все ж таки відбувається на поверхні іонообмінних смол.
Студнеутворююча здатність пектину обумовлена його властивостями високомолекулярної сполуки, розчинної у воді. Вона сильно залежить від його молекулярної маси, тобто від розмірів молекул, ступеня їх полімеризації. Водночас велике значення маютьступінь метоксилювання їх, вмісту свобод, них карбоксильних груп і ступінь заміщення їх водню тими чи іншими катіонами. Важливу роль грають багато фізико-хімічних властивостей пектину, його гідрофільність, в'язкість і т. п. Великий вплив мають багато інших компонентів, що входять в рецептури мас, що желюють.
Особливість пектинових речовин полягає в тому, що вони, на відміну від агару, агароїду та фурцеларану, зазвичай здатні утворювати холодець у водних розчинах тільки в присутності цукру та кислоти. Оптимальні умови для отримання колодця при вмісті ньому желюючого пектину в кількості 1% - присутність близько 60% цукру і 1% кислоти. Необхідне для студнеутворення співвідношення пектину, цукру та кислоти може змінюватися в деяких межах. Можливо дещо зменшувати дозування одного з компонентів, але при цьому слід змінювати дозування та інших компонентів (одного або двох).