Необходимое для студнеобразования количество сахара зависит от качества и количества пектина. Чем выше качество пектина и больше содержание его, тем больше необходимо вводить сахара для образования студня. От избытка сахара студень становится пластичнее, в изломе более крупнозернистым, но менее прочным. На производстве его называют сахаристым.
Значение сахара для студнеобразования трехкомпонентной системы пектин-сахар-кислота, по-видимому, заключается в том, что сахар в основном играет роль дегидратирующего вещества. Растворимость пектина в сахарном растворе уменьшается.
Положительное влияние кислоты на студнеобразование выражается в том, что водно-пектино-сахарный раствор в присутствии кислоты желирует быстрее и дает более плотный студень. Без кислоты студня не образуется.
Роль кислоты, вероятно, состоит в том, что она, понижая рН пектинового раствора до 3,0-3,2, вытесняет ионы металла из солей пектина. Частично освобожденные от ионов металла карбоксильные группы слабой пектиновой кислоты образуют межмолекулярные водородные связи. Это повышает студнеобразующую способность пектинового раствора и улучшает качество студня.
Избыток кислоты подавляет диссоциацию карбоксильных групп пектиновой кислоты, отчего качество изделий ухудшается.
Растворимые в воде макромолекулы пектина имеют отрицательный заряд, так как пектиновые вещества в водном растворе всегда содержат диссоциированные группы и между ионами пектиновых веществ возникают электростатические силы отталкивания.
Прибавление кислоты снижает диссоциацию пектиновых макромолекул, а введение сахарозы лишает их водной оболочки, в результате чего происходит взаимодействие между макромолекулами с образованием структурного каркаса. Внутри структурного каркаса находится раствор сахарозы и кислоты. Чем теснее взаимодействие между молекулами, тем прочнее структурный каркас и тем более прочный образуется гель. Образование таких каркасов происходит за счет водородных мостиков.
рН водных и сахарных растворов в пределах одной концентрации пектиновых веществ - величина постоянная. рН водных растворов уменьшается с возрастанием концентрации пектина. Прибавление возрастающих количеств сахарозы не оказывает заметного влияния на величину рН.
Активная кислотность пектина зависит от его химических свойств. 1%-ный раствор чистого пектина нормального качества имеет рН 3-4.
Исследования показали (С. Л. Коваленко), что растворы пектина различного происхождения имеют значения рН часто близкие, но не всегда одинаковые. Так, 1%-ный раствор яблочного пектина (без сахара и содержащий различные количества сахара - до 37,5%) имеет рН от 2,85 до 3,20, свекловичный - 2,86-3,05. 0,5%-ные растворы имеют рН соответственно: яблочного пектина - от 3,05 до 3,40, свекловичного - от 3,05 до 3,20, лимонного - 2,60.
В пектине диссоциации подвергается только часть свободных карбоксильных групп. Полная диссоциация свободных карбоксильных групп не достигается ни при каких условиях. Было найдено, что при бесконечном разведении эта величина диссоциации составляет 28% Для лимонного и 33% для яблочного пектина.
Химический состав и свойства (в том числе желирующая способность) пектиновых веществ могут быть различными в зависимости от их происхождения (вида фруктов и ягод), степени созревания плодов, условий их хранения, способа переработки сырья и многих других факторов.
При этом может изменяться молекулярная масса пектина, количество звеньев в его макромолекуле, количество свободных карбоксильных групп, количество карбоксильных групп, у которых водород замещен металлами, количество метоксильных групп и т. д., поэтому могут изменяться его физико-химические свойства.
Кроме того, пектин может содержать, часто в виде примеси, другие углеводы - моно- и дисахариды, олиго- и полисахариды, а также минеральные вещества (в солях карбоксильных соединений). Могут быть и другие примеси, в том числе минеральные вещества (зола).
Полноценный пектин, как и многие другие высокомолекулярные соединения, обладает большой гидрофильностью, растворим в воде. Растворимость пектина в воде зависит от степени его полимеризации и этерификации. Растворимость увеличивается при повышении степени этерификации метиловым спиртом и уменьшении величины молекулы. Пектовые кислоты, полностью лишенные метоксильных групп, даже при небольшой молекулярной массе нерастворимы в воде. Пектиновые кислоты растворяются в воде с образованием растворов, отличающихся большой вязкостью.
Желирующие свойства пектина связаны с его гидрофильностью, обусловленной особым его строением, молекулярной природой поверхности и наличием на ней таких радикалов и центров, которые способны присоединить к себе с помощью водородных связей молекулы воды.