Co to jest pektyna (E440)? Źródła, typy, zastosowania i korzyści

Źródło | Komponenty | Rodzaje | Produkcja | Zastosowania | Bezpieczeństwo | Najczęściej zadawane pytania 

Pektyna, naturalny polisacharyd powszechnie stosowany jako środek żelujący, zagęszczacz, emulgator i stabilizator w żywności z europejskim dodatkiem do żywności o numerze E440. Ten składnik jest wytwarzany głównie ze skórki cytrusów i wytłoków jabłkowych i jest powszechnie stosowany do żelowania dżemów i galaretek.

Źródła

Pektyna występuje naturalnie w roślinach i można ją znaleźć w ścianach komórkowych oraz w środkowej warstwie komórek większości warzyw i owoców. Źródła do komercyjnej produkcji pektyny pochodzą głównie z wytłoków jabłkowych i skórek cytrusowych. Obie pochodne pektyny są pektynami wysokometoksylowymi.

1. Wytłoki jabłkowe

Wytłoki jabłkowe są głównym produktem ubocznym produkcji soku jabłkowego. Jabłka są najpierw przetwarzane na sok, a z pozostałych wytłoków powstaje pektyna. Suche wytłoki zawiera około 10% do 20% pektyn.

Pektyna jabłkowa może być stosowana jako zagęszczacz w produktach mlecznych, środek żelujący do dżemów i galaretek, dodatek do napojów owocowych oraz stabilizator w różnych przetwórstwach spożywczych.

2. Skórka cytrusowa

Skórka cytrusów jest najczęściej używanym surowcem do produkcji pektyn niż wytłoki jabłkowe o wysokiej zawartości pektyn. Pektyna cytrusowa odnosi się do pektyny ekstrahowanej ze skórek owoców cytrusowych, takich jak limonka, cytryna, pomarańcza i grejpfrut.

Skórka cytrusów jest głównym produktem ubocznym przetwarzania owoców cytrusowych. Jego zawartość pektyn stanowi około 20-30% suchej masy. W porównaniu z innymi rodzajami pektyny ma silne żelowanie, wysoki stopień estryfikacji i dużą masę cząsteczkową.

3. Inne źródła

Zawartość pektyn różni się w zależności od rodzaju, pochodzenia, dojrzałości, okresu przechowywania i procesu produkcyjnego roślin. Następujące owoce również zawierają pektyny, ale mają mniejszą zawartość w porównaniu z powyższymi dwoma głównymi źródłami:

• Morela
• Jeżyna
• Wiśnia
• Brzoskwinia
• Ananas

Z czego składa się pektyna?

Pektyna spożywcza jest polisacharydem o dużej masie cząsteczkowej, który składa się z dwóch części:ponad 65% kwasu galakturonowego i 35% innych polisacharydów i niewielkiej ilości monosacharydów.

Kwas D-galakturonowy

Podstawowa struktura pektyny składa się głównie z jednostek kwasu D-galakturonowego, które są polimeryzowane przez wiązania α-1,4-glikozydowe, a częściowo grupy karboksylowe na resztach kwasu galakturonowego występują jako estry metylowe (metylowane).

Pozostałe grupy karboksylowe kwasu galakturonowego występują jako wolny kwas lub w soli potasu, sodu, amonu, wapnia i tak dalej.

Procent całkowitego kwasu galakturonowego odzwierciedla czystość pektyny, której zawartość nie powinna być mniejsza niż 65% dla jej jakości spożywczej.

Inne polisacharydy

Inne rodzaje sacharydów obojętnych są połączone z podstawową strukturą jako łańcuchy boczne. Takie sacharydy odnoszą się głównie do galaktozy, ramnozy, arabinozy, fukozy, ksylozy, mannozy itp.

Stopień estryfikacji lub stopień metoksylacji

Kwas galakturonowy jest zwykle estrowany grupą metoksy, grupą amidową i tym podobnymi. Stopień estryfikacji (DE) to suma metylacji, acetylacji i amidacji kwasu poligalakturonowego w głównym łańcuchu pektyny.

DM odnosi się do stopnia metylacji kwasu poligalakturonowego na długim łańcuchu pektyny. DE ma prawie takie samo znaczenie jak DM w pektynie.

DE jest głównym elementem rozróżniającym rodzaj pektyny, a także ważnym czynnikiem, który odzwierciedla fizyczne i chemiczne właściwości pektyny, takie jak rozpuszczalność, właściwości żelowe i stabilność emulsji.

DE zwykle różni się ze względu na różne pochodzenie surowców i proces produkcyjny. Zwykle waha się od 30% (np. pektyna słonecznikowa) do 70% (np. cytrusy, pektyny jabłkowe).

Trzy rodzaje pektyn

Istnieją trzy rodzaje pektyn, jeśli są klasyfikowane według stopnia estryfikacji (DE):

1. Pektyna o wysokiej zawartości metoksylu (HMP):DE>50% (zwykle 55-75%)
2. Pektyna o niskiej zawartości metoksylu (LMP):DE<50% (zwykle 20% – 40%)
3. Pektyna nisko metoksylowana (LMAP):stopień amidacji<25%, 25%

HMP i LMP mają ten sam numer E co E450i, podczas gdy numer E LMAP to E450ii.

1. Pektyna wysokometoksylowa

Nazywana również pektyną HM, z DE>50%. Jest używany głównie do produkcji żywności o wysokiej zawartości cukru i kalorii, powszechnie do robienia tradycyjnych (o wysokiej zawartości cukru) dżemów i galaretek, nieodpowiednich dla diabetyków.

Żel

Siła żelu jest jedną z głównych właściwości pomiaru jakości pektyny. Jest to zdolność do tworzenia żelu z ciałami stałymi (zwykle sacharozą i glukozą) w określonych warunkach.

Pektyna HM może tworzyć nieodwracalny pod wpływem ciepła żel po schłodzeniu w obecności wysokiej zawartości rozpuszczalnych substancji stałych i niskiego pH. Do ugotowania pektyny w celu utworzenia żelu potrzebna jest wysoka temperatura, podczas gdy pektyna LM może zestalić się w niższej temperaturze. (np. 50 do 70°C)

Nawiasem mówiąc, pektyna tworzy termoodwracalne żele, gdy po ugotowaniu dodaje się roztwór alginianu sodu.

Siła żelu

DE jest ściśle związany z siłą żelu i szybkością żelowania (im wyższy DE, tym szybsze tworzenie żelu). Pektyna HM szybko wiąże w wyższych temperaturach i tworzy bardziej elastyczny i kruchy żel niż pektyna LM.

Mechanizm żelowy

Pektyna HM i pektyna LM mają różne mechanizmy tworzenia żelu ze względu na różne wartości DE. Mechanizm żelowy pektyny HM polega na oddziaływaniu wiązań hydrofobowych między wiązaniami wodorowymi a grupami estru metylowego. Taki mechanizm żelowania jest również nazywany żelowaniem kwasu cukrowo-pektynowego.

DE

Im niższa wartość DE, tym dłuższy czas wiązania i niższa wymagana temperatura. Pektynę HM można dalej podzielić na trzy typy w zależności od czasu i temperatury wiązania:szybkie wiązanie, średnio szybkie wiązanie i wolne wiązanie.

Szybki i powolny zestaw

Szybkowiążąca pektyna szybko wiąże w wyższej temperaturze niż następne. Nadaje się do produkcji wszelkich dżemów i galaretek wymagających zawieszenia owoców oraz nadaje się do domowego wyrobu w niewielkich ilościach.

Powoli wiążąca się pektyna powoli tworzy żele. Zwykle robi się dżemy na dużą skalę i przezroczyste galaretki, które nie wymagają zawieszenia.

PH

Optymalne pH dla żeli to 2,0 – 3,8. Pektyna wysokoestrowa jest trudna do utworzenia żelu, jeśli wartość pH jest wyższa niż 3,8; jednocześnie zmniejszy się stopień żelowania, a pektyna ulegnie rozkładowi w środowisku nadmiernie kwaśnym.

Zawartość rozpuszczalnych substancji stałych

Żelowanie wysokoestrowej pektyny wymaga dużej ilości rozpuszczalnych substancji stałych, ogólnie zawartość rozpuszczalnych substancji stałych powinna być wyższa niż 55%. Cukier jest zwykle w postaci rozpuszczalnych substancji stałych i dodaje się go w celu przyspieszenia żelowania.

Zawartość pektyn

Żele można tworzyć, gdy zawartość pektyn wynosi 0,3-0,5%.

2. Pektyna o niskiej zawartości metoksylu

Nazywana również pektyną LM, z DE <50%, która jest używana do produkcji żywności o niskiej zawartości cukru i kalorii. Powstaje w wyniku zakwaszania/alkizacji/enzymatycznej deestryfikacji pektyny HM. Może być stosowany do dżemów i galaretek o niskiej zawartości cukru lub pikantnych.

Żel

Żelowanie pektyny LM ma mniejsze wymagania co do zawartości rozpuszczalnych substancji stałych, ale wymagana jest obecność kationów dwuwartościowych, takich jak jony wapnia (zwykle dodawane w postaci mleczanu wapnia zamiast chlorku wapnia, którego nie można używać do robienia pysznych dżemów i galaretki ze względu na gorzki smak).

Może być żelowany z niską zawartością rozpuszczalnych substancji stałych, a powstały żel jest odwracalny termicznie. Im wyższy stopień estryfikacji, tym niższa temperatura żelu.

Generalnie żeluje w następujących warunkach:

• PH:szeroki zakres pH, od 2,6 do 7,0.
• Zawartość rozpuszczalnych substancji stałych:od 10-80%.

Mechanizm

Grupy karboksylowe w pektynie mogą reagować z jonami wapnia, które łączą dwie grupy karboksylowe z ładunkami ujemnymi. Jony wapnia mogą łączyć się z cząsteczkami pektyny, tworząc żel bez potrzeby zbyt dużej ilości cukru w ​​porównaniu z pektyną HM. Tak powstaje żel pektynowy LM.

Pektyna o wysokiej zawartości metoksylu VS Pektyna o niskiej zawartości metoksy

Oprócz powyższych porównań, oto kilka innych różnic między nimi:

1. Rozpuszczalność:im wyższy DE pektyny, tym mniej hydrofilowy, więc pektyna HM jest mniej rozpuszczalna niż pektyna LM w wodzie lub nawet aglomeratu. Rozwiązaniem takich problemów jest podniesienie temperatury rozpuszczania.
2. Stabilność kwasowa:pektyna HM może być stabilna w zakresie wartości pH od 2,5 do 4,5, podczas gdy pektyna LM może być stabilna tylko w roztworze o niższej kwasowości. Pektyna HM zostanie przekształcona w pektynę LM, jeśli będzie zbyt kwaśna.

3. Pektyna nisko metoksylowana

Pektyna nisko metoksylowana (LMAP), inny rodzaj pektyny LM, jest zwykle otrzymywana w reakcji pektyny HM z amoniakiem. Nie może być uważany za naturalny dodatek.

Grupy karboksylowe na resztach kwasu galakturonowego LMAP występują częściowo jako estry metylowe i estry amidowe. Stopień amidacji (DA) LMAP odnosi się do amidowanego kwasu galakturonowego w całkowitym kwasie galakturonowym, którego stopień spożywczy zwykle nie przekracza 25%.

Żel

W porównaniu ze zwykłą pektyną LM o tym samym DE, temperatura wymagana do żelowania LMAP jest niższa.

LMAP tworzy termicznie odwracalny żel po podgrzaniu, stopieniu i schłodzeniu. Do tworzenia żeli wymaga mniejszego procentu stężenia Ca2+ (0,1 – 0,3%) w porównaniu ze zwykłą pektyną LM, która potrzebuje 0,3 – 0,5%.

Zmodyfikowana pektyna cytrusowa

Nazywana również MCP, bardziej przyswajalna forma pektyny, dlatego może być łatwo przyswajalna przez organizm. Jest to pektyna cytrusowa o niskiej masie cząsteczkowej otrzymywana przez hydrolizę naturalnej pektyny do niskiego stopnia estryfikacji, a tym samym o niskiej masie cząsteczkowej. MCP może mieć zalety hamowania wzrostu komórek rakowych. ()

Jak powstaje Pektyna?

Podstawową zasadą stosowaną do ekstrakcji pektyny jest rozkład pierwotnej pektyny (w postaci protopektyny, kwasów pektynowych i pektynianów) na pektynę rozpuszczalną w wodzie, a następnie oddzielenie jej od celulozy, skrobi, białka, barwników i innych składników.

Ekstrakcja kwasu

Do ekstrakcji pektyny stosuje się kwaśne, enzymatyczne i mikrobiologiczne procesy produkcyjne. Metoda ekstrakcji kwasowej jest powszechnie stosowaną metodą.

Kwasy mineralne (takie jak kwas chlorowodorowy, kwas siarkowy) lub kwasy organiczne (np. kwas cytrynowy) są stosowane do hydrolizy oryginalnej pektyny do rozpuszczalnej w wodzie pektyny, a następnie uzyskania surowej pektyny przez wytrącanie etanolem lub wytrącanie soli metali.

Strącanie etanolu

Wytrącanie etanolu jest zajęte, ponieważ pektyna jest nierozpuszczalna w alkoholu izopropylowym, etanolu i innych rozpuszczalnikach organicznych. I następuje suszenie, mielenie i standaryzacja (zwykle z cukrem).

Przetwarzanie enzymatyczne

Enzymy takie jak esterazy, poligalakturonazy i liazy pektynowe są często stosowane w celu ułatwienia hydrolizy pektyn do różnych stopni estryfikacji lub polimeryzacji.

Właściwości

Rozpuszczalność

Pektyna jest rozpuszczalna w gorącej wodzie. Jego rozpuszczalność zależy od stopnia polimeryzacji oraz zawartości i rozmieszczenia grup metoksylowych.

Podobnie jak w przypadku innych hydrokoloidów, cząstki pektyny najpierw pęcznieją, a następnie ulegają rozpuszczeniu. Jeśli cząstki nie są rozdzielane równomiernie po zdyspergowaniu w wodzie, powstają grudki. Dlatego zaleca się wstępne zmieszanie go z cukrem i innymi składnikami, a następnie powolne rozpuszczenie w gorącej wodzie (85 – 90°C) za pomocą odpowiedniego mieszadła szybkoobrotowego.

Lepkość

Pektyna może być stosowana jako zagęszczacz w zastosowaniach spożywczych, ale wykazuje niższą lepkość w porównaniu z innymi środkami zagęszczającymi. Jego lepkość jest związana ze składem, strukturą, masą cząsteczkową i DE.

Jakie są zastosowania pektyny?

Pektyna jest szeroko stosowana jako środek żelujący w dżemach konserwowych i galaretkach; działa również jako zagęszczacz, stabilizator i emulgator w sokach owocowych, pieczeniu, cukierkach i produktach mlecznych. Tymczasem jest źródłem błonnika pokarmowego. Globalna roczna produkcja sięga 60 000 ton, ale wciąż brakuje.

Pektyny mogą również współpracować z innymi zagęszczaczami w żywności, takimi jak żelatyna, mączka chleba świętojańskiego, modyfikowana skrobia spożywcza, agar, guma guar i guma arabska.

Jamy

Zastosowanie pektyn dotyczy przede wszystkim dżemów, galaretek i marmolad, które są różnymi rodzajami przetworów owocowych.

Dżemy owocowe są tradycyjnym zastosowaniem pektyn, które poprawiają delikatność, skracają czas gotowania, zapewniają dobrą płynność, poprawiają teksturę i kolor oraz wydłużają okres przydatności do spożycia. Zalecana ilość do użycia wynosi około 0,2-0,3%.

Istnieje wiele dżemów owocowych, które można wytworzyć z pektyny, na przykład poniższa lista: 

• Dżem śliwkowy
• Dżem malinowy
• Dżem brzoskwiniowy
• Dżem truskawkowy
• Marmolada pomarańczowa
• Dżem jeżynowy 
• Dżem morelowy
• Dżem jagodowy
• dżem rabarbarowy
• Dżem morelowy
• Dżem pomidorowy
• Dżem winogronowy
• Dżem z mango
• Dżem żurawinowy

Żel

Poprawia konsystencję, dodaje smaku, zmniejsza synerezę, nadaje galarecie miękki i gładki smak.

Sok owocowy i napój

Pektyna poprawia odczucie w ustach, pomaga uwolnić smak, stabilizuje inne składniki i zapewnia lepkość soku owocowego lub napojów owocowych. Jest również rozpuszczalnym błonnikiem w napoju.

Lody

Dzięki działaniu emulgującemu i stabilizującemu sprawiają, że gotowy produkt ma delikatny i gładki smak. Zalecany poziom użytkowania:0,1%-0,2%.

Cukierki i żelki

Pektyna jest idealnym środkiem żelującym do produkcji wysokiej jakości cukierków i żelków. Nadaje przezroczysty wygląd, nadaje elastyczną konsystencję, prezentuje doskonały smak i nie przywiera do zębów, a także jest niskokaloryczny. Zalecany poziom użytkowania:1,5%-2,5%.

Ponadto jego synergia z żelatyną pozwala uniknąć niskiej temperatury topnienia, która występuje, gdy używana jest tylko żelatyna, poprawiając w ten sposób stabilność wyrobów cukierniczych.

Jogurt

Jego celem jest poprawa smaku i przedłużenie okresu przydatności do spożycia poprzez zapewnienie kremowego i gęstego smaku oraz stabilizację emulsji.

Korzyści zdrowotne

Wraz z celulozą, gumą guar, mączką chleba świętojańskiego i innymi trzema składnikami pektyna jest definiowana przez FDA jako błonnik pokarmowy, co jest dobre dla naszego zdrowia i zapewnia następujące korzyści (): 

• Obniżenie poziomu glukozy/ciśnienia krwi
• Utrzymuj poziom cholesterolu we krwi
• Złagodzić zaparcia
• Wzrost sytości i zmniejszenie spożycia energii

Czy pektyna jest bezpieczna do spożycia?

Tak, prawie nie ma skutków ubocznych, a bezpieczeństwo zostało zatwierdzone przez amerykańską Agencję ds. Żywności i Leków (FDA) i Europejski Urząd ds. Bezpieczeństwa Żywności (EFSA), a także Wspólny Komitet Ekspertów FAO / WHO ds. Dodatków do Żywności (JECFA).

EFSA

Po przeprowadzeniu badań genotoksyczności, toksyczności przewlekłej, toksyczności reprodukcyjnej i innych EFSA stwierdził, że nie ma potrzeby ustalania ADI ani obaw dotyczących bezpieczeństwa stosowania pektyny (E 440i) i amidowanej pektyny (E 440ii) jako dodatków do żywności. ()

FDA

Pektyna jest powszechnie uznawana za bezpieczną (GRAS) i może być stosowana jako emulgator, stabilizator i zagęszczacz w żywności bez ograniczeń innych niż obecna dobra praktyka produkcyjna. ()

JECFA

Klasa funkcji:Środek żelujący, zagęszczacz, stabilizator, emulgator. () 

Dopuszczalne dzienne spożycie:ADI „nie określone” ustawione od 1981 r. ()

Często zadawane pytania

Czy to halal?

Tak, pektyna jest halal i jest zgodna z polityką muzułmańską.

Czy jest bezglutenowy?

Tak, jest bezglutenowy, jak bez pszenicy, żyta, jęczmienia czy krzyżówek tych zbóż.

Czy to wegańskie?

Tak, pektyna jest wegańska, ponieważ naturalnie występuje w owocach, a proces produkcyjny bez użycia produktów pochodzenia zwierzęcego jest, więc nadaje się do diety wegetarian.

Jak zrobić dżem z płynnej i suchej pektyny?

Pektyna handlowa jest dostępna zarówno w postaci suchego proszku (białego lub jasnożółtego), jak i płynnego. Mają tę samą funkcję żelowania dżemu lub galaretki, ale nie są wymienne, a metoda gotowania w celu tworzenia żelu jest inna, zwłaszcza kolejność dodawania cukru.

Płynną pektynę można dodać po ugotowaniu cukru i owoców lub soku, natomiast cukru nie dodaje się, dopóki sproszkowana pektyna nie rozpuści się i nie ugotuje z owocami lub sokiem przez kilka minut.

Wniosek

Teraz możesz mieć wiedzę na temat zagęszczacza i środka żelującego – pektyny (E440), z następujących aspektów:

• Dwa główne źródła owoców:wytłoki jabłkowe i skórka cytrusów.
• Trzy rodzaje pektyn:HMP, LMP i LAMP podzielone na kategorie według stopnia estryfikacji (DE)
• Procesy produkcyjne:ekstrakt kwaśny, po wytrąceniu etanolem.
• Zastosowania spożywcze:dżemy, galaretki, lody, wyroby cukiernicze i jogurt.
• Korzyści zdrowotne jako błonnik pokarmowy
• Bezpieczeństwo
• Najczęściej zadawane pytania:czy jest to wegańska, bezglutenowa, płynna czy sucha pektyna.

W jakich etykietach żywności znalazłeś ten składnik? Lub jeśli masz jakieś pytania lub uwagi dotyczące tego dodatku, daj mi znać w komentarzach.