PEKTIN: STRUKTUR, FUNKSJONER, TYPER, MATVARER, APPLIKASJONER - BIOLOGI - 2025

De pektiner er den gruppen av polysakkarider av vegetabilsk opprinnelse strukturelt mer komplekse natur, hvis viktigste strukturen består av rester av D-galakturonsyre som er bundet av glukosidbindinger av α-1,4-D-type.

I dikotyledonøse planter og noen nongramine monocots utgjør pektiner omtrent 35% av molekylene som er til stede i primære cellevegger. De er spesielt mange molekyler i veggene i voksende og delende celler, så vel som i de "myke" delene av plantevev.

Basisenhet av pektin, galakturonsyre esterifisert til en metylgruppe (-CH3) (Kilde: Simann13 via Wikimedia Commons)

I celler fra høyere planter er pektiner også en del av celleveggen, og flere bevislinjer antyder at de er viktige for vekst, utvikling, morfogenese, vedheftingsprosesser for celler, forsvar, signalering, celleutvidelse, hydrering av frø, utvikling av frukt, etc.

Disse polysakkaridene syntetiseres i Golgi-komplekset og blir deretter transportert til celleveggen ved hjelp av membranvesikler. Pektiner, som er en del av plantens celleveggmatrise, antas å fungere som et sted for avsetning og utvidelse av glukanettverket som har viktige roller i veggporøsitet og adhering til andre celler.

Videre har pektiner industriell bruk som gelerings- og stabiliseringsmidler i mat og kosmetikk; de har blitt brukt i syntesen av biofilmer, lim, papirerstatninger og medisinske produkter for implantater eller medikamentbærere.

Mange studier peker på fordelene for menneskers helse, siden det har vist seg å bidra til reduksjon av kolesterol og blodsukkernivå, i tillegg til stimulering av immunforsvaret.

Struktur

Pektiner er en familie av proteiner som hovedsakelig består av galakturonsyreenheter kovalent koblet sammen. Galakturonsyre representerer omtrent 70% av hele molekylstrukturen til pektiner og kan festes ved O-1 eller O-4-stillingene.

Galakturonsyre er en heksose, det vil si at det er et sukker med 6 karbonatomer hvis molekylformel er C6H10O.

Den har en molekylvekt på mer eller mindre 194,14 g / mol og skiller seg strukturelt fra galaktose, for eksempel ved at karbonet i stilling 6 er festet til en karboksylgruppe (-COOH) og ikke til en hydroksylgruppe (-OH) ).

Ulike typer substituenter kan bli funnet på galakturonsyreresiduer, som mer eller mindre definerer de strukturelle egenskapene til hver type pektin; noen av de vanligste er metylgrupper (CH3) forestret til karbon 6, selv om nøytrale sukkerarter også kan finnes i sidekjedene.

Domenekombinasjon

Noen forskere har bestemt at de forskjellige pektinene som finnes i naturen ikke er mer enn en kombinasjon av homogene eller glatte domener (uten grener) og andre høyt forgrenede eller "hårete", som kombineres med hverandre i forskjellige proporsjoner.

Disse domenene er identifisert som homogalacturonan-domenet, som er den enkleste av alle og den med færrest "prangende" sidekjeder; rhamnogalacturonan-I-domenet og rhamnogalacturonan-II-domenet, det ene mer sammensatt enn det andre.

På grunn av tilstedeværelsen av forskjellige substituenter og i forskjellige proporsjoner, er lengden, den strukturelle definisjonen og molekylvekten til pektiner meget varierende, og dette avhenger også i stor grad av typen celle og arten som er vurdert.

Typer eller domener

Galakturonsyren som utgjør hovedstrukturen til pektiner, finnes i to forskjellige strukturelle former som utgjør ryggraden i tre polysakkarid-domener som finnes i alle typer pektiner.

Disse domenene er kjent som homogalacturonan (HGA), rhamnogalacturonan-I (RG-I) og rhamnogalacturonan-II (RG-II). Disse tre domenene kan kobles kovalent, og danner et tykt nettverk mellom den primære celleveggen og den midtre lamellen.

Homogalacturonan (HGA)

Det er en lineær homopolymer sammensatt av D-galakturonsyrerester bundet sammen av glukosidiske bindinger av typen a-1,4. Den kan inneholde opptil 200 galakturonsyrerester og gjentas i strukturen til mange pektinmolekyler (den utgjør mer eller mindre 65% av pektinene)

Dette polysakkaridet syntetiseres i Golgi-komplekset av planteceller, hvor mer enn 70% av restene er blitt modifisert ved forestring av en metylgruppe på karbonet som tilhører karboksylgruppen i posisjon 6.

Kjemisk struktur av homogalacturonan (Kilde: NEUROtiker via Wikimedia Commons)

En annen modifisering av at galakturonsyreresiduer i homogalacturonan-domenet kan gjennomgå er acetylering (tilsetning av en acetylgruppe) av karbon 3 eller karbon 2.

I tillegg har noen pektiner xylosesubstitusjoner ved karbon 3 av noen av restene deres, noe som gir et annet domene kjent som xylogalacturonan, rikelig med frukt som epler, vannmeloner, gulrøtter og i frøbelegget av erter.

Ramnogalacturonan-I (RG-I)

Dette er et heteropolysakkarid som består av i underkant av 100 repetisjoner av disakkaridet som består av L-rhamnose og D-galakturonsyre. Det representerer mellom 20 og 35% av pektiner, og uttrykket avhenger av celletypen og utviklingsøyeblikket.

Mye av rhamnosil-restene i ryggraden har sidekjeder som har individuelle, lineære eller forgrenede L-arabinofuranose- og D-galactopyranose-rester. De kan også inneholde fucoserester, glukose og metylerte glukoserester.

Ramnogalacturonan II (RG-II)

Dette er det mest komplekse pektinet og representerer bare 10% av cellulære pektiner i planter. Strukturen er svært bevart hos plantearter, og den er dannet av et homogalacturonan-skjelett med minst 8 D-galakturonsyreresidier knyttet til 1,4 bindinger.

I sidekjedene har disse restene grener av mer enn 12 forskjellige typer sukker, koblet gjennom mer enn 20 forskjellige typer bindinger. Det er vanlig å finne rhamnogalacturonan-II i dimer form, med de to delene knyttet sammen av en borat-diolesterbinding.

Egenskaper

Pektiner er hovedsakelig strukturelle proteiner, og siden de kan assosiere seg med andre polysakkarider som hemicelluloser, også til stede i plantecellevegger, gir de fasthet og hardhet til nevnte strukturer.

I friskt vev øker tilstedeværelsen av frie karboksylgrupper i pektinmolekylene mulighetene og bindingsstyrken til kalsiummolekyler mellom pektinpolymerene, noe som gir dem enda mer strukturell stabilitet.

De fungerer også som et fuktighetsgivende middel og som et klebemateriale for de forskjellige cellulolytiske komponentene i celleveggen. I tillegg spiller de en viktig rolle i å kontrollere bevegelsen av vann og andre plantevæsker gjennom de hurtigst voksende delene av vev i en plante.

Oligosakkaridene avledet fra molekylene til noen pektiner deltar i induksjon av lignifisering av visse plantevev, og fremmer i sin tur akkumulering av proteaseinhibitor molekyler (enzymer som bryter ned proteiner).

Av disse grunner er pektiner viktige for vekst, utvikling og morfogenese, cellecelle-signalering og vedheftingsprosesser, forsvar, celleekspansjon, frøhydrering, fruktutvikling, blant andre.

Pektinrik mat

Pektiner er en viktig kilde til fiber som finnes i et stort antall grønnsaker og frukt som konsumeres daglig av mennesker, ettersom det er en strukturell del av celleveggene til de fleste grønne planter.

Det er veldig rikelig i skrell av sitrusfrukter som sitroner, limefrukter, grapefrukt, appelsiner, mandariner og pasjonsfrukter (pasjonsfrukt eller pasjonsfrukt), men mengden tilgjengelig pektin avhenger av modenhetstilstanden til fruktene.

De grønnere eller mindre modne fruktene er de med et høyere innhold av pektiner, ellers de fruktene som er for modne eller overdone.

Syltetøy, søt eller gelé, en av de kulinariske bruksområdene til pektin (Bilde av RitaE på pixabay.com)

Andre pektinrike frukter inkluderer epler, fersken, bananer, mango, guava, papaya, ananas, jordbær, aprikoser og forskjellige typer bær. Blant grønnsakene som har rikelig mengde med pektin er tomater, bønner og erter.

Videre er pektiner ofte brukt i næringsmiddelindustrien som geldannende tilsetningsstoffer eller stabilisatorer i sauser, galeas og mange andre typer industrielle preparater.

applikasjoner

I matindustrien

Gitt deres sammensetning er pektiner sterkt oppløselige molekyler i vann, og det er derfor de har flere bruksområder, spesielt i næringsmiddelindustrien.

Det brukes som et geldannende, stabiliserende eller fortykningsmiddel for flere kulinariske preparater, spesielt gelé og syltetøy, yoghurtbaserte drikker, milkshakes med melk og frukt, og iskremer.

Pektin er populært for å lage syltetøy (Bilde av Michal Jarmoluk på pixabay.com)

Den industrielle produksjonen av pektin til disse formål er basert på ekstraksjonen fra skallet av frukt som epler og noen sitrusfrukter, en prosess som utføres ved høy temperatur og under sure pH-betingelser (lav pH).

I menneskers helse

I tillegg til å være naturlig til stede som en del av fiberen i mange av de plantebaserte matvarene som mennesker konsumerer daglig, har pektiner vist seg å ha "farmakologiske" anvendelser:

- I behandlingen av diaré (blandet med kamilleekstrakt)

- Blokkere vedheftelsen av patogene mikroorganismer til mageslimhinnen, og unngå gastrointestinale infeksjoner

- De har positive effekter som immunregulatorer av fordøyelsessystemet

- Senk kolesterolet i blodet

- Reduser glukoseopptakshastigheten i serumet til overvektige og diabetespasienter

referanser

1. BeMiller, JN (1986). En introduksjon til pektiner: struktur og egenskaper. Kjemi og funksjon av pektiner, 310, 2-12.
2. Dergal, SB, Rodríguez, HB, & Morales, AA (2006). Matkjemi. Pearson Education.
3. Mohnen, D. (2008). Pektinstruktur og biosyntese. Nåværende mening i plantebiologi, 11 (3), 266-277.
4. Thakur, BR, Singh, RK, Handa, AK, & Rao, MA (1997). Kjemi og bruk av pektin-en gjennomgang. Kritiske anmeldelser innen matvitenskap og ernæring, 37 (1), 47-73. Thakur, BR, Singh, RK, Handa, AK, & Rao, MA (1997). Kjemi og bruk av pektin-en gjennomgang. Kritiske anmeldelser innen matvitenskap og ernæring, 37 (1), 47-73.
5. Voragen, AG, Coenen, GJ, Verhoef, RP, & Schols, HA (2009). Pektin, et allsidig polysakkarid som er til stede i plantecellevegger. Strukturell kjemi, 20 (2), 263.
6. Willats, WG, McCartney, L., Mackie, W., & Knox, JP (2001). Pektin: cellebiologi og utsikter til funksjonell analyse. Plante molekylærbiologi, 47 (1-2), 9-27.