PEKTIN: SZERKEZET, FUNKCIÓK, TÍPUSOK, ÉTELEK, ALKALMAZÁSOK - BIOLÓGIA - 2025

A pektinek a növényi eredetű, szerkezetileg bonyolultabb poliszacharidok csoportját képezik, amelynek fő szerkezete D-galakturonsav maradékaiból áll, amelyeket az α-1,4-D típusú glükozid kötések kötnek.

A kétszikű növényekben és néhány nem fűben élő egyszikű növényekben a pektinek a primer sejtfalakban levő molekulák körülbelül 35% -át teszik ki. Különösen gazdag molekulák a növekvő és osztódó sejtek falában, valamint a növényi szövetek "puha" részeiben.

A pektin alapvető egysége, a galakturonsav metilcsoporttá (-CH3) észterezve (Forrás: Simann13 a Wikimedia Commons segítségével)

A magasabb növények sejtjeiben a pektinek szintén a sejtfal részét képezik, és több bizonyítéksor azt sugallja, hogy ezek fontosak a növekedéshez, fejlődéshez, morfogenezishez, sejt-sejt adhéziós folyamatokhoz, védekezéshez, jelátvitelhez, sejtek expanziója, a magvak hidratálása, gyümölcsök fejlődése stb.

Ezeket a poliszacharidokat a Golgi komplexben szintetizálják, majd membrán vezikulumok segítségével továbbítják a sejt falához. A pektinek, amelyek a növényi sejtfal mátrix részét képezik, úgy gondolják, hogy a glükánhálózat lerakódásának és meghosszabbításának helyszíne, amely fontos szerepet játszik a fal porozitásában és más sejtekhez való tapadásában.

Ezenkívül a pektineket ipari felhasználásként gélesítik és stabilizálják az élelmiszerekben és a kozmetikumokban; felhasználták biofilmek, ragasztók, papírpótlók és implantátumok vagy gyógyszerhordozók gyógyászati ​​termékeinek szintézisében.

Számos tanulmány rámutat az emberi egészség előnyeire, mivel bebizonyosodott, hogy az immunrendszer stimulációja mellett hozzájárul a koleszterin és a vér glükóz szintjének csökkentéséhez.

Szerkezet

A pektinek olyan fehérjék egy családja, amelyek lényegében kovalensen összekapcsolt galakturonsav egységekből állnak. A galakturonsav a pektinek teljes molekuláris szerkezetének körülbelül 70% -át képviseli, és az O-1 vagy O-4 helyzetben kapcsolódhat.

A galakturonsav hexóz, vagyis 6 szénatomos cukor, amelynek molekuláris képlete C6H10O.

Molekulatömege 194,14 g / mol vagy annál kevesebb, és szerkezetileg különbözik a galaktóztól például abban, hogy a 6. helyzetben lévő szén egy karboxilcsoporthoz (-COOH) kapcsolódik, és nem egy hidroxilcsoporthoz (-OH) kapcsolódik).

Különböző típusú szubsztituensek találhatók a galakturonsav-maradványokon, amelyek többé-kevésbé meghatározzák az egyes pektin típusok szerkezeti tulajdonságait; a leggyakoribbak a metilcsoportok (CH3), amelyek 6 szénatomra észterezve vannak, bár semleges cukrok is megtalálhatók az oldalláncokban.

Domain kombináció

Egyes kutatók megállapították, hogy a természetben jelenlévő különböző pektinek nem más, mint homogén vagy sima domének (ágak nélkül) kombinációja, mások erősen elágazó vagy "szőrös", amelyek különböző arányban vannak egymással kombinálva.

Ezeket a doméneket azonosították a homogalakturonán doménként, amely a legegyszerűbb és a legkevesebb "mutatós" oldallánccal rendelkezik; a rhamnogalakturonan-I domén és a rahamnogalakturonan-II domén, az egyik bonyolultabb, mint a másik.

A különböző szubsztituensek jelenléte és eltérő arányban a pektinek hossza, szerkezeti meghatározása és molekulatömege nagymértékben változó, és ez nagymértékben függ a sejt típusától és a vizsgált fajoktól is.

Típusok vagy domainok

A pektinek fő szerkezetét alkotó galakturonsav két különböző szerkezeti formában található meg, amelyek a gerincét alkotják háromféle poliszacharid doménnek, amelyek minden pektin típusban megtalálhatók.

Ezeket a doméneket homogalakturonán (HGA), rhamnogalakturonan-I (RG-I) és rhamnogalakturonan-II (RG-II) néven ismertek. Ez a három domén kovalensen összekapcsolható, sűrű hálózatot képezve az elsődleges sejtfal és a középső lamella között.

Homogalakturonán (HGA)

Ez egy lineáris homopolimer, amely D-galakturonsav-maradékokból áll, amelyeket az a-1,4 típusú glükozid kötések kötnek össze. Legfeljebb 200 galakturonsav maradékot tartalmazhat, és sok pektin molekula szerkezetében megismétlődik (a pektinek több mint 65% -át tartalmazza)

Ezt a poliszacharidot a növényi sejtek Golgi-komplexében szintetizálják, ahol a maradékanyagok több mint 70% -át módosítottuk egy metilcsoport észterezésével a karboxilcsoporthoz tartozó szénnél a 6. helyzetben.

A homogalakturonán kémiai szerkezete (Forrás: NEUROtiker a Wikimedia Commons segítségével)

A homogalakturonán domén galakturonsav maradékának egy másik módosítása a szén 3 vagy a szén 2 acetilálása (acetilcsoport hozzáadása).

Ezen túlmenően néhány pektin xilózszubsztitúcióval rendelkezik egyes aminosavaik szénatomján 3, ami különféle domént képez, amely xilogalakturonán néven ismert, amely gyümölcsökben, például almában, görögdinnyeben, sárgarépában és a borsó magburkolatában gazdag.

Ramnogalakturonan-I (RG-I)

Ez egy heteropoliszacharid, amely alig 100 ismétlésből áll, amely L-ramnózból és D-galakturonsavból álló diszacharidból áll. Ez a pektinek 20-35% -át képviseli, és expressziója a sejt típusától és a fejlődés pillanatától függ.

A gerincben lévő ramnozil-maradékok nagy részének oldallánca van, amelyek egyedi, egyenes vagy elágazó L-arabinofuranóz- és D-galaktopiranóz-maradványokat tartalmaznak. Tartalmazhatnak fukózmaradékokat, glükózt és metilezett glükózmaradékokat is.

Ramnogalakturonan II (RG-II)

Ez a legbonyolultabb pektin, és csak a növények celluláris pektinjeinek 10% -át képviseli. Szerkezete erősen konzerválódik a növényi fajokban, és legalább 8 D-galakturonsav maradékból álló homogalakturonán csontvázból áll, amelyet 1,4-kötések kötnek össze.

Az oldalláncukban ezeknek a maradványoknak több mint 12 különböző típusú cukra van elágazva, amelyek több mint 20 különféle kötéssel kapcsolódnak egymáshoz. Gyakran előfordul, hogy a ramnogalakturonan-II dimer formájában van, és a két részt borát-diol-észter-kötés köti össze.

Jellemzők

A pektinok elsősorban szerkezeti fehérjék, és mivel képesek asszociálni más poliszacharidokkal, például hemicellulózokkal, amelyek szintén jelen vannak a növények sejtfalában, szilárdságot és keménységet biztosítanak az említett szerkezetekhez.

A friss szövetekben a szabad karboxilcsoportok jelenléte a pektinmolekulákban növeli a kalciummolekulák lehetőségeit és kötőképességét a pektinpolimerek között, ami még nagyobb szerkezeti stabilitást biztosít számukra.

Hidratáló szerként és adhéziós anyagként is szolgálnak a sejtfal különféle cellulolitikus összetevőihez. Ezenkívül fontos szerepet játszanak a víz és más növényi folyadékok mozgásának ellenőrzésében a növény leggyorsabban növekvő szövetrészein keresztül.

Egyes pektinek molekuláiból származó oligoszacharidok részt vesznek bizonyos növényi szövetek lignifikációjának indukciójában, elősegítve a proteáz inhibitor molekulák (enzimek, amelyek lebontják a fehérjéket) felhalmozódását.

Ezen okok miatt a pektinek fontos szerepet játszanak a növekedésben, fejlődésben és morfogenezisben, a sejt-sejt jelző és adhéziós folyamatokban, a védekezésben, a sejtek expanziójában, a mag hidratálásában, a gyümölcs fejlődésében, többek között.

Pektinben gazdag ételek

A pektinok fontos rostforrás, amely az ember által naponta fogyasztott sok zöldségben és gyümölcsben található meg, mivel a legtöbb zöld növény sejtfalának szerkezeti része.

Nagyon gazdag a citrusfélék, például a citrom, a lime, a grépfrút, a narancs, a mandarin és a szenvedélyes gyümölcs (a szenvedélyes gyümölcs vagy a szenvedélyes gyümölcs) héjában, azonban a rendelkezésre álló pektin mennyisége az érettség állapotától függ. a gyümölcsök.

A zöldebb vagy kevésbé érett gyümölcsök magasabb pektintartalommal rendelkeznek, különben azok a gyümölcsök, amelyek túl érett vagy túlteljesek.

Jam, édes vagy zselés, a pektin egyik kulináris felhasználása (RitaE kép a pixabay.com oldalon)

Más pektinben gazdag gyümölcsök közé tartozik az alma, az őszibarack, a banán, a mangó, a guava, a papaya, az ananász, az eper, a sárgabarack és a különféle bogyók. Bőséges mennyiségű pektint tartalmazó zöldségek között vannak a paradicsom, a bab és a borsó.

Ezenkívül a pektineket gyakran használják az élelmiszeriparban gélesítő adalékanyagokként vagy stabilizátorokként szószokban, galeákban és sok más ipari készítményben.

Alkalmazások

Az élelmiszeriparban

Összetételük miatt a pektinek vízben jól oldódó molekulák, ezért alkalmazhatók többszörösen, különösen az élelmiszeriparban.

Zseléző, stabilizáló vagy sűrítőszerként használják többféle kulináris készítményhez, különösen zselékhez és dzsemekhez, joghurt alapú italokhoz, tejjel és gyümölcsökkel készített turmixokhoz és fagylalthoz.

A pektin népszerű dzsemek készítéséhez (Michal Jarmoluk képe a pixabay.com-on)

Az e célból történő pektin ipari előállítása azon alapul, hogy extrahálják a gyümölcsök, például alma és néhány citrusfélék héjából, ezt a folyamatot magas hőmérsékleten és savas pH-körülmények között (alacsony pH-érték) hajtják végre.

Az emberi egészségben

Amellett, hogy a pektinek természetesen a rost részét képezik számos növényi eredetű élelmiszerben, amelyet naponta fogyasztanak, a pektinek „farmakológiai” alkalmazásokat mutatnak:

- hasmenés kezelésében (kamilla kivonattal keverve)

- Blokkolja a patogén mikroorganizmusok tapadását a gyomor nyálkahártyájába, elkerülve a gyomor-bélrendszeri fertőzéseket

- Pozitív hatással vannak az emésztőrendszer immunszabályozóiként

- Alacsonyabb vér koleszterinszint

- Csökkentse a vércukorszint felszívódási arányát az elhízott és cukorbetegek szérumában

Irodalom

1. BeMiller, JN (1986). Bevezetés a pektinekhez: szerkezet és tulajdonságok. A pektinek kémiája és funkciója, 310, 2-12.
2. Dergal, SB, Rodríguez, HB, & Morales, AA (2006). Élelmiszerkémia. Pearson oktatás.
3. Mohnen, D. (2008). Pektinszerkezet és bioszintézis. Jelenlegi vélemény a növénybiológiáról, 11 (3), 266-277.
4. Thakur, BR, Singh, RK, Handa, AK és Rao, MA (1997). A pektin kémiája és felhasználása - áttekintés. Kritikus áttekintés az élelmiszertudományról és táplálkozásról, 37 (1), 47-73. Thakur, BR, Singh, RK, Handa, AK és Rao, MA (1997). A pektin kémiája és felhasználása - áttekintés. Kritikus áttekintés az élelmiszertudományról és táplálkozásról, 37 (1), 47-73.
5. Voragen, AG, Coenen, GJ, Verhoef, RP és Schols, HA (2009). Pektin, a növényi sejtfalakban jelen lévő sokoldalú poliszacharid. Strukturális kémia, 20 (2), 263.
6. Willats, WG, McCartney, L., Mackie, W. és Knox, JP (2001). Pektin: sejtbiológia és a funkcionális elemzés kilátásai. Növényi molekuláris biológia, 47 (1-2), 9-27.