Что такое низкометоксильный пектин E440? Виды, стабильность, метод, применение

Пектин с низким содержанием метоксила (LM Pectin) - это пектин с этерификацией менее 50%. Обычно его добывают из дисков подсолнечника или картофеля, либо получают из высокоэфирного пектина путем обработки кислотой или щелочью для уменьшения его метоксилирования путем деэтерификации.

Пектин LM - это низкометоксилированный пектин с высокой реакционной способностью к ионам кальция. Гелеобразование пектина LM можно регулировать путем изменения pH и добавления различных солей кальция в процессе гелеобразования.

Пектин LM можно дополнительно разделить на нормальный пектин LM и амидированный пектин LM.

1. Основные параметры низкометоксильного пектина

Название продукта	Пектин с низким содержанием метоксила, LM Pectin	Степень эстерификации	<50%
Сырьевые материалы	Яблоко, цитрусовые, грейпфрут, подсолнечный диск и т.д.	Способ приготовления	Щелочной метод, ферментный метод
Классификация	Обычный низкометоксильный пектин, низкометоксильный амидированный пектин	Приложения	Варенье с низким содержанием сахара, молочные продукты, хлебобулочные изделия

2. Виды низкометоксильного пектина

Низкометоксильный пектин можно разделить на обычный низкометоксильный пектин и низкометоксильный амидированный пектин (LMA-пектин).

3. Стабильность низкометоксильного пектина

Низкометоксильный пектин немного более стабилен при более высоких значениях pH. В щелочных условиях пектины могут подвергаться деэтерификации даже при комнатной температуре. Если деэтерификация проводится с помощью аммиака, часть метокси метилового эфира преобразуется в амино амид. Низкометоксильные амидированные пектины обладают лучшими физическими свойствами, чем другие низкометоксильные пектины, и могут широко использоваться в качестве желирующих агентов.

4. Механизмы желирования низкометоксильного пектина

4.1 Механизмы гелеобразования обычного низкометоксильного пектина

Механизм образования геля низкометоксильного пектина полностью отличается от механизма образования геля высокометоксильного пектина. Гель образуется в результате ионной связи между карбоксильными группами двух цепей пектиновых молекул через кальциевый мостик и совместного действия водородных связей. Этот гель зависит от концентрации ионов кальция в системе и, напротив, не очевиден для сахаров и кислот.

Условия гелеобразования низкометоксильного пектина: диапазон pH 2-6, содержание растворимых сухих веществ 10%-80%, образующийся гель термически обратим.

На гелеобразование низкометоксильного пектина влияют условия этерификации пектина, относительная молекулярная масса, содержание кальция, рН, другие заместители и скорость охлаждения.

Среди них кальций является необходимым условием, и доказано, что на грамм низкометоксильного пектина требуется около 25 мг кальция. Низкометоксильный пектин с разной степенью этерификации обладает разной кальциевой активностью.

Взаимосвязь между степенью желирования и степенью этерификации низкометоксильного пектина противоположна таковой для высокометоксильного пектина. Температура желирования низкого метоксильного пектина обратно пропорциональна степени этерификации, а температура желирования желе из низкого метоксильного пектина практически не отличается от температуры плавления.

5. Факторы, влияющие на прочность гелей с низким содержанием метоксильного пектина

5.1 Качество пектина

Благодаря высокому качеству молекул, зона связывания модели "яичная коробка" легко формируется, а качество гелеобразования хорошее.

5.2 Стоимость DE и стоимость DA для пектина

Если значение DE увеличивается, температура гелеобразования снижается; если значение DA увеличивается, температура гелеобразования также повышается. Однако если значение DA настолько велико, что температура гелеобразования выше температуры кипения системы, это приведет к тому, что система сразу же образует прегель.

5.3 Содержание пектина

При увеличении содержания прочность геля и температура геля повышаются, но слишком высокое содержание приводит к образованию предгеля, в результате чего прочность геля снижается.

5.4 Концентрация ионов кальция

Для некоторых пектинов со значениями DE и DA до достижения оптимальной прочности геля концентрация ионов кальция увеличивается, прочность геля и температура геля повышаются; после достижения оптимальной прочности геля концентрация ионов кальция продолжает увеличиваться, прочность геля начинает становиться хрупкой и слабой, и в конце концов образуется предгель.

5.5 Хелатор ионов кальция

Добавление или присутствие полифосфата, цитрата и т.д., которые могут хелатировать ионы кальция в системе, может снизить эффективную концентрацию ионов кальция, тем самым уменьшая риск образования прегеля, особенно при высоком содержании твердых веществ в системе.

5.6 Содержание растворимых твердых веществ

При увеличении содержания увеличивается прочность геля и повышается температура гелеобразования, но слишком высокое содержание приводит к образованию прегеля.

5.7 Типы растворимых твердых веществ

Различные вещества в разной степени влияют на способность пектина связывать ионы кальция. Например, при фиксированных условиях pH=3,0, содержании сухих веществ=31% и содержании ионов кальция 20 мг/г пектина, величина прочности геля составляет отвар сахара>42DE сироп глюкозы>высокофруктозный сироп>сорбит, соответственно. Чувствительность различных видов твердых веществ к ионам кальция, образующим прегель, также различна.

5.8 Системный pH

pH может находиться в диапазоне 2,6-6,8. При увеличении pH требуется больше пектина или ионов кальция для образования геля того же качества; увеличение pH приводит к снижению температуры гелеобразования.

5.9 Метод использования

Если раствор ионов кальция добавить к раствору пектина, температура которого ниже температуры гелеобразования, это приведет к немедленному образованию пре-геля.

Раствор ионов кальция следует добавлять в более разбавленном виде, иначе это приведет к локальному образованию предгеля или локальному явлению негелеобразования.

При использовании солей кальция, которые растворяются медленно, образование геля и его прочность со временем увеличиваются.

Гели, образованные низкометоксильным пектином, особенно амидированным пектином, являются термически обратимыми гелями. При высоком значении DE и высоком содержании твердых веществ образующиеся гели также обладают лучшей термостабильностью.

Низкометоксильный пектин обладает хорошей тиксотропностью, и гель становится перекачиваемым под действием силы сдвига, что особенно важно для производства тягучего йогурта.

При низком содержании сухих веществ (20%) КМЦ или камедь саранки, соединенные с низкометоксильным пектином, могут улучшить организацию геля. Ксантановая камедь, соединенная с пектином, уменьшает структуру геля.

6. Метод приготовления низкометоксильного пектина

При производстве пектина его обычно экстрагируют горячей водой при низких значениях кислот и щелочей, а при получении порошкообразного пектина его сушат и измельчают в порошок после осаждения спиртами, и полученный пектин представляет собой пектин HM.

Если деэтерификация проводится в кислых или щелочных условиях, можно получить пектин LM, а также различные виды пектинов путем изменения условий экстракции или деэтерификации.

6.1 Щелочной метод

Поместите пектиновый концентрат в кастрюлю из нержавеющей стали, добавьте гидроксид аммония, чтобы довести pH до 10,5, и выдержите при постоянной температуре 15℃ в течение 3 часов. Затем добавьте равный объем спирта 95% и соответствующее количество соляной кислоты, чтобы понизить pH примерно до 5.

После перемешивания дайте постоять 1 ч, отфильтруйте осажденный пектин, отожмите его, затем промойте спиртом 50% и 95% соответственно в течение 1 раза, отожмите и разложите на противне, высушите в вакуумной сушилке при 65℃, отберите и мелко измельчите, упакуйте, чтобы получить готовый продукт.

Выход составляет около 90% от количества пектина.

6.2 Ферментный метод

Ферментный метод заключается в выделении низкометоксичного пектина методом обезжиривания липазой.

По сравнению с традиционными щелочными и кислотными методами он обладает такими преимуществами, как простота управления процессом, высокое качество продукции, экономия энергии и снижение затрат.

Технологический поток Сырье → дробление → промывка → обезжиривание → экстракция камеди → фильтрование → осаждение → фильтрование → обессоливание промывка спирта → фильтрование → сушка → дробление → готовый продукт.

7. Применение пектина с низким содержанием метоксила

Пектин с низким содержанием метоксила используется в широком спектре областей применения, таких как джемы с низким содержанием сахара, молочные продукты, хлебобулочные изделия, зеркальный пектин и йогуртовые компаньоны.

Содержание твердых частиц должно быть менее 60%, а для образования конечного геля продукт должен содержать ионы кальция или других металлов.

Низкометоксильный пектин используется в системах с pH=2,6-6,8, содержанием сухих веществ выше 10% и наличием ионов кальция (не менее 15 мг/г пектина), в основном для джемов с низким содержанием сахара, йогуртовых основ, жевательных конфет, сладостей, глазури для выпечки и т.д.

Выбор пектина для конкретного применения полностью зависит от условий системы, производственных затрат и требований к продукту.

Амидированный пектин обладает большей универсальностью, чем обычный пектин с низким содержанием метоксила.

Как правило, пектин растворяют в чистой воде перед смешиванием с другими вспомогательными веществами.

Чистые растворы пектина имеют низкую вязкость и являются ньютоновскими жидкостями. Общее применение пектина в джемах или желе колеблется от 0,3% (высокометоксильный пектин, около 65% растворимых твердых веществ) до 0,7% (амидированный или низкометоксильный пектин, около 35% растворимых твердых веществ).

В общем Пектин с высоким содержанием метоксила не образует гелей при pH выше 3,5; пектин с низким содержанием метоксила не образует гелей при pH > 6,5.

Из природы и функции пектина известно, что любое изменение в условиях системы повлияет на использование эффекта, если образуется пре-гель, то не только увеличиваются производственные затраты, но и снижается качество продукта, изменение других факторов также может привести к исчезновению явления пре-геля.

Еда	Функция	Предпочтительный тип	Причина выбора	Концентрация применения/%
Затор с низким содержанием твердых частиц (взвешенные вещества <55%)	Желирующий агент	Амидированный пектин	Желирование без добавления солей кальция	0.4-1.0
Мягкое сахарное пищевое желе с натуральным вкусом	Желирующий агент	Кислотный гидролизованный пектин (используется в сочетании с крахмалом)	С высоким содержанием растворимых твердых веществ (76%-78%)	1.0-2.0
Горячий двусторонний хлеб, покрытый глазурью	Желирующий агент	Амидированный пектин	Гели в несколько более широком диапазоне растворимых твердых веществ	1.0-2.0
Желированные кисломолочные продукты из коровьего молока	Желирующий агент	Амидированный пектин		0.5-1.0
Консервированные фрукты для приготовления фруктовых кефирных конфет	Желирующий агент	Амидированный или кислотно-гидролизованный пектин	Необходимость добавления пахты во фруктовые продукты для контроля желирующего эффекта	0.8-1.2
Порошок для приготовления пудинга	Желирующий агент	Амидированный пектин	Требуется быстрое растворение в воде и быстрое загустевание при добавлении пахты	0.8-1.2
Сиропная основа для готового к употреблению шоколадного или ванильного пудинга	Желирующий агент	Амидированный пектин	Сироп не должен быть слишком густым, сироп должен быть нейтральным по pH с пахтой для быстрого желирования	0.8-1.2