PECULIARITIES OF SORPTION PROPERTIES FORMATION FOR PECTIN SUBSTANCES FROM DIFFERENT CPECIES OF PUMPKIN

• Main Authors: Кондратенко, Владимир Владимирович, Кондратенко, Татьяна Юрьевна
• Format: Article in Journal/Newspaper
• Language: Russian
• Published: South Ural State University 2020
• Subjects: pectin; sorption properties; polyvalent cations; carboxyl groups; primary functional groups; secondary functional groups; dissociation degree; complexing ability; пектиновые вещества; сорбционные свойства; поливалентные катионы; карбоксильные группы; первичные функциональные группы; вторичные функциональные группы; степень диссоциации; комплексообразующая способность; artici
• Online Access: https://vestnik.susu.ru/food/article/view/9365

The investigation results of pectin substances isolated from the pumpkin species Cucurbita maxima (the varieties: Prikornevaya, Mramornaya, Volzhskayaseraya 92), Cucurbitamoschata (the varieties: Prikubanskaya 1, Vitaminnaya, Muskatnaya) and Cucurbitapepo (Staroselskaya variety) at the maturation time and during storage with 30 days’ intervals and carefully urified for sorption properties in relation to Pb2+-cations as model polyvalent ions are shown.Complexing ability for each specimen was determined by the complexometric titration method. Analytical characteristics (uronic component, the count of free carboxyl groups, amide component, the count of the carboxyl groups esterified with methanol and acetyl component) were determined by conductometric titration. Physicochemical parameter (pH of 1 % aqueous solution) was determined potentiometrically. The absence of obvious correlation between the proportion of free carboxyl groups and a complex-forming ability of pectin samples has been established experimentally. Also found no significant influence of amide component on that correla-tion. Based on the existing notions of charge formation mechanisms the generalized mathematical model of charge pectin molecules in aqueous solutions has been proposed. Analysis of this model solution has shown a high probability of pectic substances hydroxyl grou s’ artici ation in sorp-tion processes. It is also found that the proportion of adsorbed cations are not accounted direct in-teraction with primary and secondary functional groups for the test samples ranged from 59.6 to 98.2 % of the magnitude of their complexing ability. Based on simulation results it was suggested that sorption ability of pectin may be presented as a assuming of three components –polyvalent cations chemisorption by primary functional groups, cation adsorption due to the partial charge formed on the surface of the colloidal particles by the dissociation of hydroxyl groups as well as absorption due to part of the initial cation-containing aqueous solution “entra ed” in cells structured sediment. It should be mandatory to take into account when determining the requirements for analytical and physicochemical properties of pectin, when used them as a component of a prescri tion for the creation of functional’ and s ecial ur ose’ foods. Приведены результаты исследования сорбционных пектиновых веществ, выделенных из мякоти плодов тыквы видов Cucurbita maxima (сорта Прикорневая, Мраморная, Волжская серая 92), Cucurbita moschata (сорта Прикубанская 1, Витаминная, Мускатная) и Cucurbita pepo (сорт Старосельская) в момент созревания и в процессе хранения с интервалом 30 дней и предварительно очищенных, по отношению к поливалентным катионам модельного ксенобиотика – Pb2+. Методом комплексонометрического титрования для каждого образца была определена его комплексообразующая способность. Аналитические характеристики (уронидную составляющую, долю свободных карбоксильных групп, амидную составляющую, долю карбоксильных групп, этерифицированных метанолом и ацетильную составляющую) определяли кондуктометрическим титрованием, физико-химические показатели (рН 1%-го водного раствора) определяли потенциометрически. Экспериментально установлено отсутствие явной корреляции между долей свободных карбоксильных групп и комплексообразующей способностью исследованных образцов пектиновых веществ. Также установлено отсутствие значимой корреляции и при учёте амидной составляющей. На основании существующих представлений о механизмах зарядообразования предложена обобщённая математическая модель формирования заряда пектиновых молекул в водных растворах. Анализ решения данной модели показал высокую вероятность участия гидроксильных групп пектиновых веществ в сорбционных процессах. Также установлено, что доля сорбированных катионов, не приходящихся непосредственное взаимодействие с первичными и вторичными функциональными группами, для исследованных образцов составляла от 59,6 до 98,2 % от величины их комплексообразующей способности. На основании результатов моделирования предложено рассматривать сорбционную способность пектиновых веществ как совокупность трёх составляющих – хемосорбции поливалентных катионов первичными функциональными группами, адсорбции катионов за счет частичного заряда, формируемого на поверхности коллоидных частиц при диссоциации гидроксильных групп, а также абсорбции за счет части первоначального катион-содержащего водного раствора, «защемленного» в ячейках оструктуренного осадка. Это следует в обязательном порядке принимать во внимание при определении требований к аналитическим и физико-химическим свойствам пектиновых веществ при использовании их как рецептурного компонента для создания пищевых продуктов функционального и специализированного назначения.