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

De pektiner är den grupp av polysackarider av vegetabiliskt ursprung strukturellt mer komplex natur, vars huvudsakliga strukturen består av rester av D-galakturonsyra bundna av glukosidbindningar av α-1,4-D-typ.

I dikotyledonösa växter och vissa nongramina monocots utgör pektiner ungefär 35% av molekylerna som finns i primära cellväggar. De är särskilt rikliga molekyler i väggarna i växande och delande celler, liksom i de "mjuka" delarna av växtvävnader.

Basenhet för pektin, galakturonsyra förestrad till en metylgrupp (-CH3) (Källa: Simann13 via Wikimedia Commons)

I celler från högre växter är pektiner också en del av cellväggen och flera bevislinjer tyder på att de är viktiga för tillväxt, utveckling, morfogenes, vidhäftningsprocesser för celler, försvar, signalering, cellutvidgning, hydrering av frön, utveckling av frukt, etc.

Dessa polysackarider syntetiseras i Golgi-komplexet och transporteras sedan till cellväggen med hjälp av membranvesiklar. Pektiner, som är en del av växtcellväggsmatrisen, tros fungera som en plats för avsättning och utvidgning av glukanätverket som har viktiga roller i väggporositet och vidhäftning till andra celler.

Dessutom har pektiner industriell användning som gelnings- och stabiliseringsmedel i livsmedel och kosmetika; de har använts för syntes av biofilmer, lim, pappersersättare och medicinska produkter för implantat eller läkemedelsbärare.

Många studier pekar på dess fördelar för människors hälsa, eftersom det har visats att de bidrar till minskningen av kolesterol och blodsockernivåer, utöver stimuleringen av immunsystemet.

Strukturera

Pektiner är en familj av proteiner som i huvudsak består av galakturonsyreenheter kovalent kopplade samman. Galakturonsyra representerar cirka 70% av hela molekylstrukturen hos pektiner och kan fästas vid O-1 eller O-4-positionerna.

Galakturonsyra är en hexos, det vill säga det är ett socker med 6 kolatomer vars molekylformel är C6H10O.

Den har en molekylvikt av mer eller mindre 194,14 g / mol och skiljer sig strukturellt från galaktos, till exempel genom att kolet i position 6 är bundet till en karboxylgrupp (-COOH) och inte till en hydroxylgrupp (-OH) ).

Olika typer av substituenter kan hittas på galakturonsyrarester, vilka mer eller mindre definierar de strukturella egenskaperna för varje typ av pektin; några av de vanligaste är metylgrupper (CH3) förestrade till kol 6, även om neutrala sockerarter också finns i sidokedjorna.

Domänkombination

Vissa forskare har fastställt att de olika pektiner som finns i naturen inte är mer än en kombination av homogena eller släta domäner (utan grenar) och andra mycket grenade eller "håriga", som kombineras med varandra i olika proportioner.

Dessa domäner har identifierats som homogalacturonan-domänen, som är den enklaste av alla och den med de minsta "pråliga" sidokedjorna; rhamnogalacturonan-I-domänen och rhamnogalacturonan-II-domänen, en mer komplex än den andra.

På grund av närvaron av olika substituenter och i olika proportioner är längden, den strukturella definitionen och molekylvikten för pektiner mycket varierande, och detta beror också till stor del på typen av cell och den art som beaktas.

Typer eller domäner

Galakturonsyran som utgör pektins huvudstruktur kan hittas i två olika strukturella former som utgör ryggraden i tre polysackariddomäner som finns i alla typer av pektiner.

Dessa domäner är kända som homogalacturonan (HGA), rhamnogalacturonan-I (RG-I) och rhamnogalacturonan-II (RG-II). Dessa tre domäner kan kopplas kovalent och bilda ett tjockt nätverk mellan den primära cellväggen och den mittersta lamellen.

Homogalacturonan (HGA)

Det är en linjär homopolymer som består av D-galakturonsyrarester kopplade samman med glukosidiska bindningar av typen a-1,4. Den kan innehålla upp till 200 galakturonsyrarester och upprepas i strukturen för många pektinmolekyler (den utgör mer eller mindre 65% av pektinerna)

Denna polysackarid syntetiseras i Golgi-komplexet av växtceller, där mer än 70% av dess rester har modifierats genom förestring av en metylgrupp på kolet som tillhör karboxylgruppen i position 6.

Kemisk struktur för homogalacturonan (Källa: NEUROtiker via Wikimedia Commons)

En annan modifiering som galakturonsyrarester i homogalacturonan-domänen kan genomgå är acetylering (tillsats av en acetylgrupp) av kol 3 eller kol 2.

Dessutom har vissa pektiner xylossubstitutioner vid kol 3 av några av deras rester, vilket ger en annan domän som kallas xylogalacturonan, riklig med frukter såsom äpplen, vattenmeloner, morötter och i fröskiktet av ärter.

Ramnogalacturonan-I (RG-I)

Detta är en heteropolysackarid som består av knappt 100 upprepningar av disackariden som består av L-rhamnos och D-galakturonsyra. Det representerar mellan 20 och 35% av pektiner och dess uttryck beror på celltypen och utvecklingsmomentet.

Mycket av rhamnosilresterna i ryggraden har sidokedjor som har individuella, linjära eller grenade L-arabinofuranos- och D-galaktopyranosrester. De kan också innehålla fukosrester, glukos och metylerad glukosrester.

Ramnogalacturonan II (RG-II)

Detta är det mest komplexa pektinet och representerar endast 10% av cellulära pektiner i växter. Strukturen är mycket bevarad i växtarter och den bildas av ett homogalacturonan-skelett med minst 8 D-galakturonsyrarester kopplade till 1,4 bindningar.

I deras sidokedjor har dessa rester grenar av mer än 12 olika typer av socker, sammanlänkade genom mer än 20 olika typer av bindningar. Det är vanligt att hitta rhamnogalacturonan-II i dimer form, med de två delarna kopplade samman med en borat-diolesterbindning.

Funktioner

Pektiner är huvudsakligen strukturella proteiner och eftersom de kan associeras med andra polysackarider, såsom hemicellulosor, även närvarande i väggarna i växter, ger de fasthet och hårdhet till nämnda strukturer.

I färsk vävnad ökar närvaron av fria karboxylgrupper i pektinmolekylerna möjligheterna och bindningsstyrkan för kalciummolekyler mellan pektinpolymererna, vilket ger dem ännu mer strukturell stabilitet.

De fungerar också som ett fuktgivande medel och som ett vidhäftande material för cellväggens olika cellulolytiska komponenter. Dessutom spelar de en viktig roll för att kontrollera rörelsen av vatten och andra växtvätskor genom de snabbast växande delar av vävnad i en växt.

Oligosackariderna härledda från molekylerna i vissa pektiner deltar i induktionen av lignifiering av vissa växtvävnader, vilket i sin tur främjar ackumuleringen av proteasinhibitormolekyler (enzymer som bryter ned proteiner).

Av dessa skäl är pektiner viktiga för tillväxt, utveckling och morfogenes, cellcellssignalering och vidhäftningsprocesser, försvar, cellutvidgning, utsäde hydrering, fruktutveckling, bland andra.

Pektinrika livsmedel

Pektiner är en viktig källa till fiber som finns i ett stort antal grönsaker och frukter som konsumeras dagligen av människan, eftersom det är en strukturell del av cellväggarna i de flesta gröna växter.

Det är mycket rikligt i skal av citrusfrukter som citroner, limefrukter, grapefrukt, apelsiner, mandariner och passionsfrukter (passionsfrukt eller passionsfrukt), men mängden tillgängligt pektin beror på mognadstillståndet för frukterna.

De grönare eller mindre mogna frukter är de med ett högre innehåll av pektiner, annars är de frukter som är för mogna eller inaktuella.

Sylt, söt eller gelé, en av de kulinariska applikationerna av pektin (Bild av RitaE på pixabay.com)

Andra pektinrika frukter inkluderar äpplen, persikor, bananer, mango, guava, papaya, ananas, jordgubbar, aprikoser och olika typer av bär. Bland de grönsaker som har stora mängder pektin är tomater, bönor och ärtor.

Dessutom används pektiner ofta i livsmedelsindustrin som gelande tillsatser eller stabilisatorer i såser, galeas och många andra typer av industriella beredningar.

tillämpningar

Inom livsmedelsindustrin

Med tanke på deras sammansättning är pektiner mycket lösliga molekyler i vatten, varför de har flera tillämpningar, särskilt inom livsmedelsindustrin.

Det används som gelande, stabiliserande eller förtjockande medel för flera kulinariska preparat, särskilt gelé och sylt, yoghurtbaserade drycker, milkshakes med mjölk och frukt och glass.

Pektin är populärt för att göra sylt (Bild av Michal Jarmoluk på pixabay.com)

Den industriella produktionen av pektin för dessa ändamål är baserad på dess extraktion från skal av frukt som äpplen och vissa citrusfrukter, en process som genomförs vid hög temperatur och i sura pH-förhållanden (lågt pH).

När det gäller människors hälsa

Förutom att de är naturligt närvarande som en del av fibern i många av de växtbaserade livsmedel som människor konsumerar dagligen har pektiner visat sig ha ”farmakologiska” tillämpningar:

- Vid behandling av diarré (blandat med kamomill-extrakt)

- Blockera vidhäftningen av patogena mikroorganismer till magslemhinnan och undvik gastrointestinala infektioner

- De har positiva effekter som immunreglerare av matsmältningssystemet

- Sänk blodkolesterol

- Minska glukosabsorptionshastigheten i serum för överviktiga och diabetiker

referenser

1. BeMiller, JN (1986). En introduktion till pektiner: struktur och egenskaper. Pektins kemi och funktion, 310, 2-12.
2. Dergal, SB, Rodríguez, HB, & Morales, AA (2006). Matkemi. Pearson Education.
3. Mohnen, D. (2008). Pektinstruktur och biosyntes. Aktuellt yttrande inom växtbiologi, 11 (3), 266-277.
4. Thakur, BR, Singh, RK, Handa, AK, & Rao, MA (1997). Kemi och användning av pektin-en recension. Kritiska recensioner inom matvetenskap och näring, 37 (1), 47-73. Thakur, BR, Singh, RK, Handa, AK, & Rao, MA (1997). Kemi och användning av pektin-en recension. Kritiska recensioner inom matvetenskap och näring, 37 (1), 47-73.
5. Voragen, AG, Coenen, GJ, Verhoef, RP, & Schols, HA (2009). Pektin, en mångsidig polysackarid som finns i växtcellväggar. Structural Chemistry, 20 (2), 263.
6. Willats, WG, McCartney, L., Mackie, W., & Knox, JP (2001). Pektin: cellbiologi och möjligheter till funktionell analys. Växtmolekylärbiologi, 47 (1-2), 9-27.