PEKTIN: STRUKTUR, FUNKTIONER, TYPER, FØDEVARER, APPLIKATIONER - BIOLOGI - 2025

De pectiner er gruppen af polysaccharider af vegetabilsk oprindelse strukturelt mere kompleks natur, hvis vigtigste struktur er sammensat af rester af D-galacturonsyre bundet af glucosidbindinger af α-1,4-D-type.

I dikotyledonøse planter og nogle nongramine monocots udgør pectiner cirka 35% af molekylerne, der er til stede i primære cellevægge. De er især rigelige molekyler i væggene i celler, der vokser og deler sig, såvel som i de "bløde" dele af plantevæv.

Basisenhed af pectin, galacturonsyre esterificeret til en methylgruppe (-CH3) (Kilde: Simann13 via Wikimedia Commons)

I celler fra højere planter er pectiner også en del af cellevæggen, og adskillige bevislinjer antyder, at de er vigtige for vækst, udvikling, morfogenese, celle-celleadhæsionsprocesser, forsvar, signalering, celleudvidelse, hydrering af frø, udvikling af frugter osv.

Disse polysaccharider syntetiseres i Golgi-komplekset og transporteres derefter til cellevæggen ved hjælp af membranvesikler. Pektiner, der er en del af plantecellevægsmatrixen, menes at fungere som et sted til afsætning og udvidelse af glucan-netværket, der har vigtige roller i vægporøsitet og adhæsion til andre celler.

Endvidere har pektiner industriel anvendelse som gelerings- og stabiliseringsmidler i fødevarer og kosmetik; de er blevet brugt til syntese af biofilm, klæbemidler, papirerstatninger og medicinske produkter til implantater eller medikamentholdere.

Mange undersøgelser peger på fordelene for menneskers sundhed, da det har vist sig, at de bidrager til faldet i kolesterol og blodsukkerniveauet ud over stimuleringen af ​​immunsystemet.

Struktur

Pectiner er en familie af proteiner, der i det væsentlige består af galacturonsyreenheder, der er kovalent bundet sammen. Galacturonsyre repræsenterer ca. 70% af hele molekylstrukturen af ​​pectiner og kan fastgøres ved O-1 eller O-4 positioner.

Galacturonsyre er en hexose, det vil sige et sukker med 6 carbonatomer, hvis molekylformel er C6H10O.

Det har en molekylvægt på mere eller mindre 194,14 g / mol og adskiller sig strukturelt fra galactose, for eksempel ved at carbonet i position 6 er bundet til en carboxylgruppe (-COOH) og ikke til en hydroxylgruppe (-OH).

Forskellige typer substituenter kan findes på galacturonsyrerester, som mere eller mindre definerer de strukturelle egenskaber for hver type pectin; nogle af de mest almindelige er methylgrupper (CH3), der er forestret til carbon 6, selvom der også findes neutrale sukkerarter i sidekæderne.

Domæne-kombination

Nogle forskere har bestemt, at de forskellige pektiner, der findes i naturen, kun er en kombination af homogene eller glatte domæner (uden grene) og andre stærkt forgrenede eller "behårede", som kombineres med hinanden i forskellige proportioner.

Disse domæner er identificeret som homogalacturonan-domænet, som er det enkleste af alle og det med færrest "prangende" sidekæder; rhamnogalacturonan-I-domænet og rhamnogalacturonan-II-domænet, det ene mere komplekst end det andet.

På grund af tilstedeværelsen af ​​forskellige substituenter og i forskellige størrelsesforhold er længden, den strukturelle definition og molekylvægten af ​​pektiner meget varierende, og dette afhænger også i vid udstrækning af celletypen og den betragtede art.

Typer eller domæner

Den galacturonsyre, der udgør hovedstrukturen af ​​pektiner, kan findes i to forskellige strukturelle former, der udgør rygraden i tre polysaccharid-domæner, der findes i alle typer pectiner.

Disse domæner er kendt som homogalacturonan (HGA), rhamnogalacturonan-I (RG-I) og rhamnogalacturonan-II (RG-II). Disse tre domæner kan kobles kovalent og danner et tykt netværk mellem den primære cellevæg og den midterste lamella.

Homogalacturonan (HGA)

Det er en lineær homopolymer sammensat af D-galacturonsyrerester bundet sammen med glucosidiske bindinger af typen a-1,4. Det kan indeholde op til 200 galacturonsyrerester og gentages i strukturen i mange pektinmolekyler (det udgør mere eller mindre 65% af pektinerne)

Dette polysaccharid syntetiseres i Golgi-komplekset af planteceller, hvor mere end 70% af dets rester er blevet modificeret ved forestring af en methylgruppe på det carbon, der hører til carboxylgruppen i position 6.

Kemisk struktur af homogalacturonan (Kilde: NEUROtiker via Wikimedia Commons)

En anden modifikation, som galacturonsyrerester i det homogalacturonan-domæne kan gennemgå, er acetylering (tilsætning af en acetylgruppe) af carbon 3 eller carbon 2.

Derudover har nogle pectiner xylosesubstitutioner ved carbon 3 af nogle af deres rester, hvilket giver et andet domæne kendt som xylogalacturonan, rigeligt med frugter såsom æbler, vandmeloner, gulerødder og i frøbelægningen af ​​ærter.

Ramnogalacturonan-I (RG-I)

Dette er et heteropolysaccharid, der består af knap 100 gentagelser af disaccharidet, der består af L-rhamnose og D-galacturonsyre. Det repræsenterer mellem 20 og 35% af pectiner, og dets ekspression afhænger af celletypen og udviklingsmomentet.

Meget af rhamnosil-resterne i dens rygrad har sidekæder, der har individuelle, lineære eller forgrenede L-arabinofuranose- og D-galactopyranose-rester. De kan også indeholde fucoserester, glukose og methyleret glukoserester.

Ramnogalacturonan II (RG-II)

Dette er det mest komplekse pektin og repræsenterer kun 10% af cellulære pektiner i planter. Dens struktur er meget konserveret i plantearter, og den er dannet af et homogalacturonan-skelet med mindst 8 D-galacturonsyre-rester bundet med 1,4 bindinger.

I deres sidekæder har disse rester grene på mere end 12 forskellige typer sukker, bundet gennem mere end 20 forskellige typer obligationer. Det er almindeligt at finde rhamnogalacturonan-II i dimere form, med de to dele bundet sammen af ​​en borat-diolesterbinding.

Funktioner

Pectiner er hovedsageligt strukturelle proteiner, og da de kan assosieres med andre polysaccharider, såsom hemicelluloser, også til stede i plantecellevægge, giver de strukturerne hårdhed og hårdhed.

I frisk væv øger tilstedeværelsen af ​​frie carboxylgrupper i pectinmolekylerne mulighederne og bindingsstyrken af ​​calciummolekyler mellem pectinpolymererne, hvilket giver dem endnu mere strukturel stabilitet.

De fungerer også som et fugtighedsmiddel og som et klæbemateriale til cellevæggens forskellige cellulolytiske komponenter. Derudover spiller de en vigtig rolle i at kontrollere bevægelse af vand og andre plantevæsker gennem de hurtigst voksende dele af væv i en plante.

Oligosacchariderne afledt fra molekylerne i nogle pektiner deltager i induktionen af ​​lignificering af visse plantevæv og fremmer på sin side akkumuleringen af ​​proteaseinhibitormolekyler (enzymer, der nedbryder proteiner).

Af disse grunde er pectiner vigtige for vækst, udvikling og morfogenese, celle-celle-signalering og adhæsionsprocesser, forsvar, celleudvidelse, frøhydrering, frugtudvikling, blandt andre.

Pektinrige fødevarer

Pektiner er en vigtig kilde til fiber, der findes i et stort antal grøntsager og frugter, der konsumeres dagligt af mennesker, da det er en strukturel del af cellevæggene i de fleste grønne planter.

Det er meget rigeligt i skræl af citrusfrugter såsom citroner, limefrugter, grapefrugter, appelsiner, mandariner og pasjonsfrugter (pasjonsfrugt eller pasjonsfrugt), men den disponible mængde pektin afhænger af modenhedstilstanden for frugterne.

De grønnere eller mindre modne frugter er de med et højere indhold af pektiner, ellers er de frugter, der er for modne eller overdrevne.

Marmelade, sød eller gelé, en af ​​de kulinariske anvendelser af pektin (Billede af RitaE på pixabay.com)

Andre pektinrige frugter inkluderer æbler, ferskner, bananer, mango, guava, papaya, ananas, jordbær, abrikoser og forskellige typer bær. Blandt de grøntsager, der har rigelige mængder pectin, er tomater, bønner og ærter.

Yderligere anvendes pektiner almindeligvis i fødevareindustrien som geldannende tilsætningsstoffer eller stabilisatorer i saucer, galeas og mange andre typer industrielle præparater.

Applikationer

I fødevareindustrien

I betragtning af deres sammensætning er pektiner stærkt opløselige molekyler i vand, hvorfor de har flere anvendelser, især i fødevareindustrien.

Det bruges som et gelerings-, stabiliserings- eller fortykningsmiddel til flere kulinariske præparater, især gelé og syltetøj, yoghurtbaserede drikkevarer, milkshakes med mælk og frugt og is.

Pectin er populært til fremstilling af syltetøj (Billede af Michal Jarmoluk på pixabay.com)

Den industrielle produktion af pektin til disse formål er baseret på dens ekstraktion fra skræl af frugter såsom æbler og nogle citrusfrugter, en proces, der udføres ved høj temperatur og under sure pH-betingelser (lav pH).

I menneskers sundhed

Ud over at være naturligt til stede som en del af fiberen i mange af de plantebaserede fødevarer, som mennesker spiser dagligt, har pectiner vist sig at have "farmakologiske" anvendelser:

- Ved behandling af diarré (blandet med kamilleekstrakt)

- Bloker for adhæsion af patogene mikroorganismer til maveslimhinden og undgår mave-tarminfektioner

- De har positive effekter som immunregulatorer af fordøjelsessystemet

- Sænk kolesterol i blodet

- Sænk glukoseabsorptionshastigheden i serum hos overvægtige og diabetikere

Referencer

1. BeMiller, JN (1986). En introduktion til pektiner: struktur og egenskaber. Kemi og funktion af pektiner, 310, 2-12.
2. Dergal, SB, Rodríguez, HB, & Morales, AA (2006). Madkemi. Pearson Uddannelse.
3. Mohnen, D. (2008). Pektinstruktur og biosyntese. Aktuel udtalelse inden for plantebiologi, 11 (3), 266-277.
4. Thakur, BR, Singh, RK, Handa, AK, & Rao, MA (1997). Kemi og anvendelser af pektin-en gennemgang. Kritiske anmeldelser inden for madvidenskab og ernæring, 37 (1), 47-73. Thakur, BR, Singh, RK, Handa, AK, & Rao, MA (1997). Kemi og anvendelser af pektin-en gennemgang. Kritiske anmeldelser inden for madvidenskab og ernæring, 37 (1), 47-73.
5. Voragen, AG, Coenen, GJ, Verhoef, RP, & Schols, HA (2009). Pectin, et alsidigt polysaccharid, der findes i plantecellevægge. Structural Chemistry, 20 (2), 263.
6. Willats, WG, McCartney, L., Mackie, W., & Knox, JP (2001). Pektin: cellebiologi og muligheder for funktionel analyse. Plante-molekylærbiologi, 47 (1-2), 9-27.