Пектиновые вещества представляют собой сложные органиче­ские вещества — полимеры, относящиеся к группе углеводов. В со­став пектина входят цепеобразно соединенные молекулы галактуроновой кислоты С6Н10О7, которые частично этерифицированы ме­тиловым спиртом СН3ОН. Молекулярная масса пектина колеблет­ся от 20000 до 200000 и зависит от количества молекул галактуроновой кислоты, образующих удлиненную цепь. В зависимости от количества метоксильных групп СНз, включенных в молекулу пектина, пектины разделяют на низкометоксильные и высокометоксильные.

Особенностью пектиновых веществ является их способность об­разовывать при определенных условиях студни. Пектиновые веще­ства во фруктовом пюре, применяемом для изготовления мармела­да, находятся в растворенном состоянии. Однако равновесие, су­ществующее в таком растворе, зависит от энергии притяжения— сольватации — цепных молекул растворенного вещества, то есть пектина, к молекулам растворителя — воды и может быть наруше­но в результате изменения состава растворителя и температуры.

Если средняя энергия сцепления между молекулами полимера больше средней энергии их притяжения к растворителю и энергии теплового движения, то статически возникающие и распадающиеся в растворе полимеры, ассоциенты цепных молекул, превращаются в стойкие агрегаты с низкой растворимостью. В зависимости от степени концентрации и других условий такая система представ­ляет собой студень или плотный коагулянт. Студень имеет твердый каркас, состоящий из тонких нитей, представляющих собой частич­но ориентированные молекулы пектина. Объем каркаса может со­ставлять незначительную часть от объема студня, но придавать ему значительную твердость. Внутри каркаса находится жидкая фаза, в мармеладе состоящая из воды и сахара, в которой ионы электролитов движутся свободно, так же как и в растворе.

Условия образования пектинового студня зависят в основном от структуры пектина, от содержания влаги в растворе, рН среды и температуры. Вода, как правило, обеспечивает полную раствори­мость пектина, и для образования пектинового студня необходимо разбавить ее каким-либо «нерастворителем» или плохим раствори­телем. Таким нерастворителем в условиях мармеладного произ­водства является сахар. По данным других исследователей, сахар является дегидратирующим веществом, способствующим созданию необходимой концентрации пектина для перевода его из золя в гель.

Студнеобразующая сила пектина зависит, прежде всего, от энер­гии взаимосвязи его молекул, а также от количества сахара, вве­денного для уменьшения энергии сольватации.

Характеристикой студнеобразующей способности пектина яв­ляется количество сахара, необходимое для застудневания опреде­ленного количества 1%-ного раствора пектина при прочих равных условиях. Показателем студнеобразующей способности пектина является количество пектина, которое должно быть введено в са­харный сироп определенной концентрации для получения студня данной концентрации. Чем «сильнее» пектин, тем больше сахарного сиропа он может связать, поэтому концентрация сильного пектина в студне ниже, чем слабого. При хорошем фруктовом пюре, содер­жащем сильный пектин, каркас студня укрепляется, а от избытка сахара студень становится твердым.

Студнеобразующая способность пектина зависит от его молеку­лярной массы или степени полимеризации его молекул, а также от химических особенностей его молекул или от содержания в мо­лекуле свободных карбоксильных групп и степени замещения их водородов теми или иными катионами.

Желирующая способность пектина проявляется в кислой среде, и присутствие кислоты имеет большое значение для процесса студнеобразования пектина. Как известно, кислота в определенных количествах ускоряет процесс студнеобразования, однако ее роль в этом процессе пока недостаточно изучена.

Пектиновые кислоты, находящиеся в пектиновом комплексе фруктово-ягодного пюре, содержат наряду с метоксилированными карбоксильными группами, определенное количество карбоксиль­ных групп, в которых водород замещен ионами металлов из золя пюре. Эти соли пектиновых кислот не участвуют в процессе студ­необразования. Кислота, вводимая в студнеобразующий раствор, вытесняет пектиновые кислоты из их солей, в результате чего сво­бодные пектиновые кислоты получают способность к образованию пектинового студня. Количество кислоты, необходимой для студне­образования, зависит от природы кислоты, от количества и качест­ва пектина и от содержания сахара в мармеладной массе. Следует отметить, что в условиях мармеладного производства количества кислоты, содержащегося в яблочном пюре из зимних сортов яблок, бывает, как правило, достаточно для образования прочного студня.

Мармеладный студень получается из водных растворов пектина при условии, если в растворе содержится определенное количество пектина, сахара и кислоты при рН 2,8—3,2. В мармеладном произ­водстве возможны различные соотношения сахара, пектина и кис­лоты. Для образования студня необходимо 0,8—1,2% пектина, 0,8— 1% кислоты (в пересчете на яблочную) и 65—70% сахара. Желирующее яблочное пюре содержит примерно 1,1 1,2% пектина, 0,6—1,0% кислоты (в пересчете на яблочную), 6—10% сахара и около 85—90% воды. Пектина и кислоты в пюре вполне достаточно для образования мармеладного студня, тогда как сахара не хва­тает, а воды излишек. Поэтому в процессе производства к яблоч­ному пюре добавляется сахар в отношении: 1 часть сахара на 1 часть пюре.

При указанных соотношениях пюре и сахара, т. е. при загрузке 100 частей пюре и 100 частей сахара и содержании пектина и кис­лоты в пюре по 1%, содержание пектина в рецептурной смеси со­ставит 0,5%, содержание кислоты—0,5%. Этого количества пекти­на и кислоты недостаточно, но при уваривании смеси до содержа­ния влаги 30% вместо имеющихся 45% содержание пектина в мармеладном студне возрастает до 0,8% и кислоты до 0,8%, что вполне достаточно для образования желе.

В зависимости от содержания пектина в пюре и его качества соотношение пюре и сахара может колебаться в небольших преде­лах. На 1 часть пюре добавляют 0,8—1,2 частей сахара. Указанное соотношение зависит не только от содержания пектина в пюре, но и от количества кислоты. Некоторое влияние на рецептуру оказы­вает содержание в пюре дубильных веществ, золы и других ве­ществ. Обычно наряду с определением содержания пектина в пюре делают в лаборатории мармеладную пробу и на основании этого устанавливают рецептуру.

По новой схеме мармеладного производства, разработанной на московской кондитерской фабрике, в пюре до добавле­ния сахара вводится лактат натрия NаC3H5O3 или цитрат натрия Nа3C6H5O7. Указанные соли получаются нейтрализацией молочной или лимонной кислоты двууглекислой содой NaHCOз или кальци­нированной содой Nа2CO3.

Применение лактата натрия или цитрата натрия дает возмож­ность сдвинуть начало студнеобразования в сторону меньшей оста­точной влажности, а также уменьшить нарастание инвертного са­хара в процессе варки. Без применения лактата натрия массу при­ходилось уваривать до влажности 38—40%.