Che cos'è la pectina a basso metossile E440? Tipi, stabilità, metodo, usi

Pectina a basso contenuto di metossile (Pectina LM) è una pectina con esterificazione inferiore a 50%. Di solito viene estratta dai dischi di girasole o dalle patate, oppure ottenuta da pectine ad alto contenuto di esteri mediante trattamento acido o alcalino per ridurne la metossilazione tramite deesterificazione.

La pectina LM è una pectina poco metossilata con un'elevata reattività agli ioni di calcio. La gelificazione della pectina LM può essere controllata regolando il pH e aggiungendo diversi sali di calcio durante il processo di gelificazione.

La pectina LM può essere ulteriormente suddivisa in pectina LM normale e pectina LM amidata.

1. Parametri di base della pectina a basso contenuto di metossile

Nome del prodotto	Pectina a basso metossile, LM Pectina	Grado di esterificazione	<50%
Materie prime	Mela, agrumi, pompelmo, disco di girasole, ecc.	Metodo di preparazione	Metodo alcalino, metodo enzimatico
Classificazione	Pectina regolare a basso metossile, pectina amidata a basso metossile	Applicazioni	Marmellate, prodotti lattiero-caseari e prodotti da forno a basso contenuto di zucchero

2. Tipi di pectina a basso contenuto di metossile

La pectina a basso metossile può essere ulteriormente classificata in pectina normale a basso metossile e pectina amidata a basso metossile (pectina LMA).

3. Stabilità della pectina a basso contenuto di metossile

La pectina a basso metossile è leggermente più stabile a condizioni di pH più elevate. In condizioni alcaline, le pectine possono subire una de-esterificazione anche a temperatura ambiente. Se la de-esterificazione viene effettuata con ammoniaca, parte del metossile dell'estere metilico viene convertito nell'ammina dell'ammide. Le pectine amidate a basso metossile hanno proprietà fisiche migliori rispetto alle altre pectine a basso metossile e possono essere ampiamente utilizzate come agenti gelificanti.

4. Meccanismi di gelificazione della pectina a basso contenuto di metossile

4.1 Meccanismi di gelificazione della pectina regolare a basso metossile

Il meccanismo di formazione del gel della pectina a basso metossile è completamente diverso da quello della pectina ad alto metossile. Il suo gel è il risultato della connessione ionica tra i gruppi carbossilici delle due catene di molecole di pectina attraverso il ponte di calcio e l'azione congiunta del legame idrogeno. Questo gel è influenzato dalla concentrazione di ioni calcio nel sistema e non è evidente per gli zuccheri e gli acidi.

Le condizioni di gel della pectina a basso metossile: intervallo di pH 2-6, contenuto di solidi solubili 10%-80%, il gel formato è termicamente reversibile.

La gelificazione della pectina a basso metossile è influenzata dalle condizioni di esterificazione della pectina, dalla massa molecolare relativa, dal contenuto di calcio, dal pH, da altri sostituenti e dalla velocità di raffreddamento.

Tra questi, il calcio è una condizione necessaria ed è stato dimostrato che sono necessari circa 25 mg di calcio per grammo di pectina a basso metossile. La pectina a basso metossile con diversi gradi di esterificazione ha un'attività calcica diversa.

La relazione tra grado di gelificazione e grado di esterificazione della pectina a basso metossile è opposta a quella della pectina ad alto metossile. La temperatura di gelificazione della pectina a basso metossile è inversamente proporzionale al grado di esterificazione e la temperatura di gelificazione della gelatina a basso metossile ha una differenza minima o nulla rispetto alla temperatura di fusione.

5. Fattori che influenzano la forza dei gel di pectina a basso contenuto di metossile

5.1 Qualità della pectina

Con un'elevata qualità molecolare, la zona di legame del modello "egg box" può essere formata facilmente e la qualità della formazione del gel è buona.

5.2 Valore DE e valore DA della pectina

Se il valore DE aumenta, la temperatura di formazione del gel diminuisce; se il valore DA aumenta, aumenta anche la temperatura di formazione del gel. Tuttavia, se il valore di DA è così alto che la temperatura di gelificazione è superiore alla temperatura di ebollizione del sistema, il sistema formerà immediatamente un pre-gel.

5.3 Contenuto di pectina

Se il contenuto aumenta, la resistenza del gel e la temperatura del gel aumentano, ma un contenuto troppo elevato porta alla formazione di pre-gel, per cui la resistenza del gel si riduce.

5.4 Concentrazione dello ione calcio

Per alcune pectine con valori di DE e DA, prima di raggiungere la forza ottimale del gel, la concentrazione di ioni calcio aumenta, e la forza del gel e la temperatura del gel aumentano; dopo aver raggiunto la forza ottimale del gel, la concentrazione di ioni calcio continua ad aumentare, e la forza del gel inizia a diventare fragile e debole, e infine forma un pre-gel.

5.5 Chelante di ioni di calcio

L'aggiunta o la presenza di polifosfato, citrato, ecc. in grado di chelare gli ioni calcio nel sistema, può ridurre la concentrazione effettiva di ioni calcio, riducendo così il rischio di formazione di pregel, soprattutto quando il contenuto di solidi nel sistema è elevato.

5.6 Contenuto di solidi solubili

Quando il contenuto aumenta, la forza del gel aumenta e la temperatura di formazione del gel aumenta, ma un contenuto troppo elevato porta alla formazione di pregel.

5.7 Tipi di solidi solubili

Different substances affect the ability of pectin to bind calcium ions to different degrees. Under the fixed conditions of pH=3.0, solids content=31% and calcium ions content of 20mg/g pectin, for example, the magnitude of gel strength is decoction sugar>42DE glucose syrup>high fructose syrup>sorbitol, respectively. The sensitivity of different solids species to the calcium ions that produce pregel also all differ.

5.8 pH del sistema

Il pH può essere compreso tra 2,6 e 6,8. Un aumento del pH richiede una maggiore quantità di pectina o di ioni calcio per formare la stessa qualità di gel; un aumento del pH comporta una minore temperatura di formazione del gel.

5.9 Metodo di utilizzo

Se la soluzione di ioni calcio viene aggiunta alla soluzione di pectina a una temperatura inferiore a quella di formazione del gel, il sistema formerà immediatamente un pre-gel.

La soluzione di ioni di calcio deve essere aggiunta in forma più diluita, altrimenti si verificherà un fenomeno di formazione locale di pre-gel o di non-gel.

Se si utilizzano sali di calcio che possono essere sciolti solo lentamente, la formazione e la resistenza del gel possono essere migliorate nel tempo.

I gel formati dalla pectina a basso metossile, in particolare la pectina amidata, sono gel termicamente reversibili. Se il valore di DE è elevato e il contenuto di solidi è alto, i gel formati avranno anche una migliore stabilità termica.

La pectina a basso metossile ha una buona tissotropia e il gel diventa pompabile con la forza di taglio, soprattutto per la produzione di yogurt polposi.

A basso contenuto di solidi (20%), la CMC o la farina di semi di carrube composta con pectina a basso metossile può migliorare l'organizzazione del gel. La gomma xantana composta con pectina riduce l'organizzazione del gel.

6. Metodo di preparazione della pectina a basso metossile

La produzione di pectina viene generalmente estratta con acqua calda in condizioni di bassi valori acidi e alcalini; quando si produce pectina in polvere, questa viene essiccata e polverizzata dopo la precipitazione con alcoli, e la pectina estratta è la pectina HM.

Se la de-esterificazione viene effettuata in condizioni acide o alcaline, si può produrre pectina LM e si possono ottenere vari tipi di pectine cambiando le condizioni di estrazione o de-esterificazione.

6.1 Metodo alcalino

Mettere il concentrato di pectina in una pentola di acciaio inossidabile, aggiungere idrossido di ammonio per regolare il pH a 10,5 e mantenerlo a una temperatura costante di 15℃ per 3 ore. Aggiungere quindi un volume uguale di alcool 95% e una quantità adeguata di acido cloridrico per abbassare il pH a circa 5.

Dopo aver mescolato, lasciare riposare per 1 ora, filtrare la pectina precipitata, strizzarla, quindi lavarla con alcool 50% e 95% rispettivamente per 1 volta, pressarla a secco e stenderla su una teglia, asciugarla in un essiccatore sottovuoto a 65℃, toglierla e macinarla finemente, confezionarla per ottenere il prodotto finito.

La resa è di circa 90% della quantità di pectina.

6.2 Metodo enzimatico

Il metodo enzimatico consiste nell'estrarre la pectina a basso contenuto di metossi mediante defatigazione con lipasi.

Rispetto ai metodi tradizionali con alcali e acidi, presenta i vantaggi della facilità di controllo del processo, dell'elevata qualità del prodotto, del risparmio energetico e della riduzione dei costi.

Flusso di processo Materie prime → frantumazione → lavaggio → sgrassatura → estrazione della gomma → filtrazione → precipitazione → filtrazione → desalinizzazione lavaggio alcolico → filtrazione → essiccazione → frantumazione → prodotto finito.

7. Usi della pectina a basso contenuto di metossile

La pectina a basso contenuto di metossile è utilizzata in un'ampia gamma di applicazioni, come marmellate a basso contenuto di zucchero, prodotti lattiero-caseari, prodotti da forno, pectine per specchi e yogurt.

Il contenuto di solidi deve essere inferiore a 60% e il prodotto deve contenere calcio o altri ioni metallici per formare il gel finale.

La pectina a basso contenuto di metossile viene utilizzata in sistemi con pH=2,6-6,8, contenuto di solidi superiore a 10% e presenza di ioni calcio (almeno 15mg/g di pectina), principalmente per marmellate a basso contenuto di zucchero, basi per polpa di yogurt, caramelle gommose, dolci, glasse per prodotti da forno, ecc.

La scelta della pectina per un'applicazione specifica dipende interamente dalle condizioni del sistema, dai costi di produzione e dai requisiti del prodotto.

La pectina amidata ha una maggiore versatilità rispetto alla normale pectina a basso metossile.

In genere, la pectina deve essere sciolta in acqua pura prima di essere miscelata con altri eccipienti.

Le soluzioni di pectina pura hanno una bassa viscosità e sono fluidi newtoniani. L'applicazione generale della pectina nelle marmellate o gelatine varia da 0,3% (pectina ad alto metossile, circa 65% di solidi solubili) a 0,7% (pectina amidata o a basso metossile, circa 35% di solidi solubili).

In generale High Methoxyl Pectin does not form gels above pH 3.5; Low Methoxyl Pectin does not form gels after pH > 6.5.

Dalla natura e dalla funzione della pectina, è noto che qualsiasi cambiamento nelle condizioni del sistema influenzerà l'uso dell'effetto, se la formazione di pre-gel, non solo per aumentare i costi di produzione, ma anche per ridurre la qualità del prodotto, cambiare altri fattori può anche rendere il fenomeno pre-gel scomparso.

Cibo	Funzione	Tipo preferito	Motivo della selezione	Concentrazione dell'applicazione/%
Marmellata a basso contenuto di solidi (sostanze sospese <55%)	Agente gelificante	Pectina amidata	Gelificazione senza aggiunta di sali di calcio	0.4-1.0
Gelatina alimentare di zucchero morbida con aroma naturale	Agente gelificante	Pectina idrolizzata acida (utilizzata in combinazione con l'amido)	Porta solidi solubili elevati (76%-78%)	1.0-2.0
Glassa di gelatina di pane reversibile a caldo	Agente gelificante	Pectina amidata	Gelifica in un intervallo leggermente più ampio di solidi solubili	1.0-2.0
Prodotti di latte vaccino acido gelificato	Agente gelificante	Pectina amidata		0.5-1.0
Frutta in scatola per la preparazione di dolci al latticello alla frutta	Agente gelificante	Pectina amidata o idrolizzata in acido	Necessità di aggiungere latticello ai prodotti a base di frutta per controllare l'effetto gelificante	0.8-1.2
Budino istantaneo in polvere	Agente gelificante	Pectina amidata	Richiede una rapida dissoluzione in acqua e una rapida gelificazione con l'aggiunta di latticello.	0.8-1.2
Base di sciroppo per budino al cioccolato o alla vaniglia pronto al consumo	Agente gelificante	Pectina amidata	Lo sciroppo non deve essere eccessivamente denso, ma deve avere un pH neutro con il latticello per una rapida gelificazione.	0.8-1.2