Mushtruk, N., & Mushtruk, M.
(2023).
Analysis of the raw material base for pectin production.
Animal Science and Food Technology,
14(2),
57-75.
https://doi.org/10.31548/animal.2.2023.57
Додавання пектину в харчові продути має важливе значення оскільки цей природний полісахарид відіграє важливу роль у покращенні якості та стійкості продукту, він дозволяє якісно зберігати продукти, які мають тривалий термін зберігання, що важливо для збереження здоров'я та добробуту споживачів. Метою дослідження є вивчення основних сировинних джерел рослинного походження для синтезу пектину, які можуть бути використані в якості перспективної сировини для підприємств харчової промисловості України. Дослідження проводили з використанням різноманітних методів аналізу, проведено ґрунтовний порівняльний аналіз наукових праць вітчизняних та закордонних вчених, які розміщено в наукометричних базах Scopus, Web of Science, Journal Citation Reports, Scimago Journal & Country Rank та Google Scholar. За результатами аналітичних досліджень, було проведено аналіз основних сировинних джерел, які використовуються для виробництва пектину та пектиновмістних паст, встановлено основні проблеми технологічного процесу виробництва. Встановлено, що додавання пектину в харчові продукти може мати значну кількість, переваг: збільшення в'язкості продукту, що корисно для створення густого текстури продукту; підвищення стійкість продукту до термічної обробки, зменшуючи ризик розділення продукту або зниження якості; збільшення функціональності, введення в продукти може допомогти покращити консистенцію та вигляд продукту, додати смак та кольорові властивості та знизити кількість цукру, який потрібно додавати до продукту для забезпечення в'язкості та смаку. Встановлено, що основною сировиною для виробництва пектину в Україні є плоди яблук. Доведено, що пектин можна отримати з інших фруктів, ягід та овочів, таких аґрус, смородина, вишня, гарбузи та інші. Інтенсифікація процесу виробництва пектину повинна забезпечити населення якісним продуктом, що дозволить запобігати різного типу інтоксикаціям, шляхом виведення з організму радіонуклідів і сприятиме оздоровленню людей у післявоєнний час. Практичне значення цього дослідження полягає в можливості допомогти виробникам знайти оптимальні джерела сировини, які мають високий вміст пектину, з метою забезпечення якості кінцевого продукту. Крім того, це дослідження також дозволить розробити відповідні технологічні рішення для оптимального процесу виробництва пектину з вибраної сировини
продукти харчування; термін зберігання; пектинові пасти; рослинна сировина; процес виробництва
[1] Acosta, P.I., Campedelli, R.R., Correa, E.L., Bazani, H.A., Nishida, E.N., Souza, B.S., & Mora, J.R. (2020). Efficient production of biodiesel by using a highly active calcium oxide prepared in the presence of pectin as a heterogeneous catalyst. Fuel, 271, article number 117651. doi: 10.1016/j. fuel.2020.117651.
[2] Albuquerque, P.B.S., de Oliveira, W.F., dos Santos Silva, P.M., dos Santos Correia, M.T., Kennedy, J.F., & Coelho, L.C.B.B. (2022). Skincare application of medicinal plant polysaccharides – A review. Carbohydrate Polymers, 277, article number 118824. doi: 10.1016/j. carbpol.2021.118824.
[3] Ázar, R.I.L., da Luz Morales, M., Maitan-Alfenas, G.P., Falkoski, D.L., Alfenas, R.F., & Guimarães, V.M. (2020). Apple juice clarification by a purified polygalacturonase from Calonectria pteridines. Food and Bioproducts Processing, 119, 238-245. doi: 10.1016/j.fbp.2019.11.013.
[4] Bagal-Kestwal, D.R., Pan, M.H., & Chiang, B.H. (2019). Properties and applications of gelatin, pectin, and carrageenan gels. Bio Monomers for Green Polymeric Composite Materials, 117-140. doi: 10.1002/9781119301714.ch6.
[5] Bashta, A., Ivchuk, N., Stetsenko, N., & Bashta, O. (2021). Rationale of fruit and berry raw materials choice to increase the confectionery’s nutritional value. Ukrainian Journal of Food Science, 9, 103-115. doi: 10.24263/2310-1008-2021-9-1-10.
[6] Bédouet, L., Courtois, B., & Courtois, J. (2003). Rapid quantification of O-acetyl and O-methyl residues in pectin extracts. Carbohydrate Research, 338(4), 379-383. doi: 10.1016/s0008- 6215(02)00500-1.
[7] Bermúdez-Oria, A., Rodríguez-Juan, E., Rodríguez-Gutiérrez, G., Fernández-Prior, Á., & Fernández-Bolaños, J. (2021). Effect of the olive oil extraction process on the formation of complex pectin–polyphenols and their antioxidant and antiproliferative activities. Antioxidants, 10(12), article number 1858. doi: 10.3390/antiox10121858.
[8] Biel-Nielsen, T.L., Li, K., Sørensen, S.O., Sejberg, J.J., Meyer, A.S., & Holck, J. (2022). Utilization of industrial citrus pectin side streams for enzymatic production of human milk oligosaccharides. Carbohydrate Research, 519, article number 108627. doi: 10.1016/j.carres.2022.108627.
[9] Brito, T.B., Carrajola, J.F., Gonçalves, E.C.B.A., Martelli-Tosi, M., & Ferreira, M.S.L. (2019). Fruit and vegetable residue flours with different granulometry range as raw material for pectin-enriched biodegradable film preparation. Food Research International, 121, 412-421. doi: 10.1016/j.foodres.2019.03.058.
[10] Buathongjan, C., Israkarn, K., Sangwan, W., Outrequin, T., Gamonpilas, C., & Methacanon, P. (2020). Studies on chemical composition, rheological and antioxidant properties of pectin isolated from Riang (Parkia timoriana (DC.) Merr.) pod. International Journal of Biological Macromolecules, 164, 4575-4582. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2020.09.079.
[11] Chauhan, S.S., Shetty, A.B., Hatami, E., Chowdhury, P., & Yallapu, M.M. (2020). Pectin-tannic acid nano-complexes promote the delivery and bioactivity of drugs in pancreatic cancer cells. Pharmaceutics, 12(3), article number 285. doi: 10.3390/pharmaceutics12030285.
[12] Chen, H., Niu, H., Zhang, H., Yun, Y., Chen, W., Zhong, Q., & Fu, X. (2019). Preparation and properties of ferulic acid-sugar beet pulp pectin ester and its application as a physical and antioxidative stabilizer in a fish oil-water emulsion. International Journal of Biological Macromolecules, 139, 290-297. doi:.10.1016/j.ijbiomac.2019.07.222.
[13] Chiu, C.H., Chiu, K.C., & Yang, L.C. (2022). Amelioration of obesity in mice fed a high-fat diet with uronic acid–rich polysaccharides derived from Tremella fuciformis. Polymers, 14(8), article number 1514. doi: 10.3390/polym14081514.
[14] Cho, E.H., Jung, H.T., Lee, B.H., Kim, H.S., Rhee, J.K., & Yoo, S.H. (2019). Green process development for apple-peel pectin production by organic acid extraction. Carbohydrate Polymers, 204, 97-103. doi: 10.1016/j.carbpol.2018.09.086.
[15] Çilingir, S., Goksu, A., & Sabanci, S. (2021). Production of pectin from lemon peel powder using an ohmic heating-assisted extraction process. Food and Bioprocess Technology, 14(7), 1349-1360. doi: 10.1007/s11947-021-02636-9.
[16] Ciriminna, R., Fidalgo, A., Meneguzzo, F., Presentato, A., Scurria, A., Nuzzo, D., Alduina, R., & Pagliaro, M. (2020). Pectin: A long-neglected broad-spectrum antibacterial. ChemMedChem, 15(23), 2228-2235. doi: 10.1002/cmdc.202000518.
[17] Colodel, C., Vriesmann, L.C., Teófilo, R.F., & de Oliveira Petkowicz, C.L. (2020). Optimization of acid-extraction of pectic fraction from grape (Viti’s vinifera cv. Chardonnay) pomace, a Winery Waste. International Journal of Biological Macromolecules, 161, 204-213. doi: 10.1016/j. ijbiomac.2020.05.272.
[18] Dao, T.A.T., Webb, H.K., & Malherbe, F. (2021). Optimization of pectin extraction from fruit peels by response surface method: Conventional versus microwave-assisted heating. Food Hydrocolloids, 113, article number 106475. doi: 10.1016/j.foodhyd.2020.106475.
[19] Demir, D., Ceylan, S., Göktürk, D., & Bölgen, N. (2021). Extraction of pectin from albedo of lemon peels for preparation of tissue engineering scaffolds. Polymer Bulletin, 78, 2211-2226. doi: 10.1007/s00289-020-03208-1.
[20] do Prado, S.B.R., Shiga, T.M., Harazono, Y., Hogan, V.A., Raz, A., Carpita, N.C., & Fabi, J.P. (2019). Migration and proliferation of cancer cells in culture are differentially affected by the molecular size of modified citrus pectin. Carbohydrate Polymers, 211, 141-151. doi: 10.1016/j. carbpol.2019.02.010.
[21] Fishman, M.L., Chau, H.K., Hotchkiss Jr, A.T., White, A., Garcia, R.A., & Cooke, P.H. (2019). Effect of long-term cold storage and microwave extraction time on citrus pectin’s physical and chemical properties. Food Hydrocolloids, 92, 104-116. doi: 10.1016/j.foodhyd.2018.12.047.
[22] Frediansyah, A. (2021). The antiviral activity of iota-, kappa-, and lambda-carrageenan against COVID-19: A critical review. Clinical Epidemiology and Global Health, 12, article number 100826. doi: 10.1016/j.cegh.2021.100826.
[23] Gamonpilas, C., Buathongjan, C., Kirdsawasd, T., Rattanaprasert, M., Klomtun, M., Phonsatta, N., & Methacanon, P. (2021). Pomelo pectin and fibre: Some perspectives and applications in the food industry. Food Hydrocolloids, 120, article number 106981. doi: 10.1016/j. foodhyd.2021.106981.
[24] Gavahian, M., Mathad, G.N., Pandiselvam, R., Lin, J., & Sun, D.W. (2021). Emerging technologies to obtain pectin from food processing by-products: A strategy for enhancing resource efficiency. Trends in Food Science & Technology, 115, 42-54. doi: 10.1016/j.tifs.2021.06.018.
[25] Guo, Q., Su, J., Shu, X., Yuan, F., Mao, L., Liu, J., & Gao, Y. (2020). Production and characterization of pea protein isolate-pectin complexes for delivery of curcumin: Effect of esterified degree of pectin. Food Hydrocolloids, 105, article number 105777. doi: 10.1016/j. foodhyd.2020.105777.
[26] Güzel, M., & Akpınar, Ö. (2019). Valorisation of fruit by-products: Production characterization of pectins from fruit peels. Food and Bioproducts Processing, 115, 126-133. doi: 10.1016/j. fbp.2019.03.009.
[27] Hosseini, S., Parastouei, K., & Khodaiyan, F. (2020). Simultaneous extraction optimization and characterization of pectin and phenolics from sour cherry pomace. International Journal of Biological Macromolecules, 158, 911-921. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2020.04.241.
[28] Huang, J., Hu, Z., Hu, L., Li, G., Yao, Q., & Hu, Y. (2021). Pectin-based active packaging: A critical review on preparation, physical properties and novel application in food preservation. Trends in Food Science & Technology, 118, 167-178. doi: 10.1016/j.tifs.2021.09.026.
[29] Kazemi, M., Khodaiyan, F., Hosseini, S.S., & Najari, Z. (2019). An integrated valorization of industrial waste of eggplant: Simultaneous recovery of pectin, phenolics and sequential production of pullulan. Waste Management, 100, 101-111. doi: 10.1016/j.wasman.2019.09.013.
[30] Kiselev, D., & Hrynyk, I. (2017). Effect of foliar application antidepressant vapor gard on the solids content and pectin in apple fruits summer term maturing. Scientific Horizons, 20(2), 56-59.
[31] Li, D.Q., Li, J., Dong, H.L., Li, X., Zhang, J.Q., Ramaswamy, S., & Xu, F. (2021). Pectin in biomedical and drug delivery applications: A review. International Journal of Biological Macromolecules, 185, 49-65. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2021.06.088.
[32] Li, Q., Yao, S., Deng, L., & Zeng, K. (2022). Changes in biochemical properties and pectin nanostructures of juice sacs during the granulation process of pomelo fruit (Citrus grandis). Food Chemistry, 376, article number 131876. doi: 10.1016/j.foodchem.2021.131876.
[33] Ma, X., Jing, J., Wang, J., Xu, J., & Hu, Z. (2020). Extraction of low methoxyl pectin from fresh sunflower heads by subcritical water extraction. ACS Omega, 5(25), 15095-15104. doi: 10.1021/ acsomega.0c00928.
[34] Marques, C., Sotiles, A.R., Farias, F.O., Oliveira, G., Mitterer-Daltoe, M.L., & Masson, M.L. (2020). Full physicochemical characterization of malic acid: Emphasis in the potential as a food ingredient and application in pectin gels. Arabian Journal of Chemistry, 13(12), 9118- 9129. doi: 10.1016/j.arabjc.2020.10.036.
[35] Mercado-Mercado, G., de la Rosa, L.A., & Alvarez-Parrilla, E. (2020). Effect of pectin on the interactions among phenolic compounds determined by antioxidant capacity. Journal of Molecular Structure, 1199, article number 126967. doi: 10.1016/j.molstruc.2019.126967.
[36] Mzoughi, Z., & Majdoub, H. (2021). Pectic polysaccharides from edible halophytes: Insight on extraction processes, structural characterizations, and immunomodulatory potentials. International Journal of Biological Macromolecules, 173, 554-579. doi: 10.1016/j. ijbiomac.2021.01.144.
[37] Naqash, F., Masoodi, F.A., Gani, A., Nazir, S., & Jhan, F. (2021). Pectin recovery from apple pomace: Physico-chemical and functional variation based on methyl-esterification. International Journal of Food Science & Technology, 56(9), 4669-4679. doi: 10.1111/ijfs.15129.
[38] Palamarchuk, I., Mushtruk, M., Sukhenko, V., Dudchenko, V., Korets, L., Litvinenko, A., Deviatko, O., Ulianko, S., & Slobodyanyuk, N. (2020). Modelling of the process of vybromechanical activation of plant raw material hydrolysis for pectin extraction. Potravinarstvo Slovak Journal of Food Sciences, 14, 239-246. doi: 10.5219/1305.
[39] Palamarchuk, I., Zozulyak, O., Mushtruk, M., Petrychenko, I., Slobodyanyuk, N., Domin, O., Udodov, S., Semenova, O., Karpovych, I., & Blishch, R. (2022). The intensification of the dehydration process of pectin-containing raw materials. Potravinarstvo Slovak Journal of Food Sciences, 16, 15-26. doi: 10.5219/1711.
[40] Picot-Allain, M.C.N., Ramasawmy, B., & Emmambux, M.N. (2022). Extraction, characterization, and application of pectin from tropical and sub-tropical fruits: A review. Food Reviews International, 38(3), 282-312. doi: 10.1080/87559129.2020.1733008.
[41] Selvendran, R.R. (1985). Developments in the chemistry and biochemistry of pectic and hemicellulosic polymers. Journal of Cell Science, 2, 51-88. doi: 10.1242/jcs.1985.supplement_2.4.
[42] Sganzerla, W.G., Rosa, G.B., Ferreira, A.L.A., da Rosa, C.G., Beling, P.C., Xavier, L.O., & de Lima Veeck, A.P. (2020). Bioactive food packaging based on starch, citric pectin and functionalized with Acca sellowiana waste by-product: Characterization and application in the postharvest conservation of apple. International Journal of Biological Macromolecules, 147, 295-303. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2020.01.074.
[43] Shen, S.G., Lin, Y.H., Zhao, D.X., Wu, Y.K., Yan, R.R., Zhao, H.B., & Han, P.P. (2019). Comparisons of functional properties of polysaccharides from Nostoc flagelliforme under three culture conditions. Polymers, 11(2), article number 263. doi: 10.3390/polym11020263.
[44] Souza, S.V.D.S., Jordão, C., Zampieri, D., Spontoni do Espírito, B., Leite, J., Guercio, A.C., & de Oliveira, W. (2020). El consumo de la polidextrosa previene la obesidad y sus comorbilidades en ratas alimentados con dieta hipercalórica. Revista Chilena De Nutrición, 47(1), 6-13. doi: 10.4067/s0717-75182020000100006.
[45] Staubmann, L., Mistlberger-Reiner, A., Raoui, E.M., Brunner, G., Sinawehl, L., Winter, M., Liska, P., & Pignitter, M. (2023). Combinations of hydrocolloids show enhanced stabilizing effects on cloudy orange juice ready-to-drink beverages. Food Hydrocolloids, 138, article number 108436. doi: 10.1016/j.foodhyd.2022.108436.
[46] Su, S., Ding, X., Hou, Y., Liu, B., Du, Z., & Liu, J. (2023). Structure elucidation, immunomodulatory activity, antitumor activity, and its molecular mechanism of a novel polysaccharide from Boletus reticulatus Schaeff. Food Science and Human Wellness, 12(2), 647-661. doi: 10.1016/j. fshw.2022.07.067.
[47] Sukhenko, Y., Mushtruk, M., Vasyliv, V., Sukhenko, V., & Dudchenko, V. (2019). Production of Pumpkin Pectin Paste. In Lecture Notes in Mechanical Engineering (pp. 805-812). New York: Springer International Publishing. doi: 10.1007/978-3-030-22365-6_80.
[48] Teaford, H.R., Saleh, O.M.A., Villarraga, H.R., Enzler, M.J., & Rivera, C.G. (2020). The many faces of itraconazole cardiac toxicity. Mayo Clinic Proceedings: Innovations, Quality & Outcomes, 4(5), 588-594. doi: 10.1016/j.mayocpiqo.2020.05.006.
[49] Vásquez, P., Vega-Gálvez, A., & Bernal, C. (2022). Production of antioxidant pectin fractions, drying pretreatment methods and physicochemical properties: Towards pisco grape pomace revalue. Journal of Food Measurement and Characterization, 16(5), 3722-3734. doi: 10.1007/ s11694-022-01482-3.
[50] Wang, R., Liang, R., Dai, T., Chen, J., Shuai, X., & Liu, C. (2019). Pectin-based adsorbents for heavy metal ions: A review. Trends in Food Science & Technology, 91, 319-329. doi: 10.1016/j. tifs.2019.07.033.
[51] Wang, W., Feng, Y., Chen, W., Adie, K., Liu, D., & Yin, Y. (2021). Citrus pectin modified by micro fluidization and ultrasonication: Improved emulsifying and encapsulation properties. Ultrasonics Sonochemistry, 70, article number 105322. doi: 10.1016/j.ultsonch.2020.105322.
[52] Wang, Y., Wang, S., & Liu, L. (2022). Recovery of natural active molecules using aqueous twophase systems comprising ionic liquids/deep eutectic solvents. Green Chemical Engineering, 3(1), 5-14. doi: 10.1016/j.gce.2021.07.007.
[53] Webster, I., Imperial, E.G., Westcott, C., & Strijdom, H. (2019). The cardiovascular effects of Aspalathus linearis supplementation in male Wistar rats receiving fixed-dose combination first-line antiretroviral therapy. Cardiovascular Journal of Africa, 30(2), 95-102. doi: 10.5830/cvja-2018-075.
[54] Yang, H., Tsai, C.C., Jiang, J.S., & Hua, C.C. (2021). Rheological and textural properties of apple pectin-based composite formula with Xanthan gum modification for preparation of thickened matrices with dysphagia-friendly potential. Polymers, 13(6), article number 873. doi: 10.3390/ polym13060873.
[55] Zheplinska, M., Mushtruk, M., Vasyliv, V., Kuts, A., Slobodyanyuk, N., Bal-Prylypko, L., Nikolaenko, M., Kokhan, O., Reznichenko, Y., & Salavor, O. (2021). The micronutrient profile of medicinal plant extracts. Potravinarstvo Slovak Journal of Food Sciences, 15, 528-535. doi: 10.5219/15.
[56] Zheplinska, M., Vasyliv, V., Deviatko, O., Ulianko, S., & Kanivets, N. (2022). Research of wheat fiber with pumpkin pectin plant additive. In Lecture Notes in Mechanical Engineering (pp. 237- 246). New York: Springer International Publishing. doi:10.1007/978-3-031-06044-1_23.