PEKTIN: STRUKTURA, FUNKCE, TYPY, POTRAVINY, APLIKACE - BIOLOGIE - 2025

Tyto pektiny jsou skupina polysacharidů rostlinného původu konstrukčně složitější přírody, jehož hlavní struktura je složena ze zbytků kyseliny D-galakturonové kyseliny vázán glykosidických vazeb typu α-1,4-D.

V dvouděložných rostlinách a některých netrávních jednoděložných rostlinách tvoří pektiny přibližně 35% molekul přítomných v primárních buněčných stěnách. Jedná se zejména o hojné molekuly ve stěnách rostoucích a dělících se buněk, jakož i v „měkkých“ částech rostlinných tkání.

Základní jednotka pektinu, kyseliny galakturonové esterifikované na methylovou skupinu (-CH3) (Zdroj: Simann13 prostřednictvím Wikimedia Commons)

V buňkách vyšších rostlin jsou pektiny také součástí buněčné stěny a mnoho důkazních linií naznačuje, že jsou důležité pro růst, vývoj, morfogenezi, procesy adheze buněk-buněk, obranu, signalizaci, buněčná expanze, hydratace semen, vývoj ovoce atd.

Tyto polysacharidy jsou syntetizovány v Golgiho komplexu a pak jsou transportovány do buněčné stěny pomocí membránových váčků. Předpokládá se, že pektiny, které jsou součástí matrice buněčné buněčné stěny, fungují jako místo pro depozici a rozšíření glukanové sítě, která má důležité role v pórovitosti stěny a přilnutí k jiným buňkám.

Kromě toho mají pektiny průmyslová použití jako želatinační a stabilizační činidla v potravinách a kosmetice; byly použity při syntéze biofilmů, lepidel, papírových náhrad a lékařských produktů pro implantáty nebo nosiče léčiv.

Mnoho studií poukazuje na jeho přínosy pro lidské zdraví, protože bylo prokázáno, že kromě stimulace imunitního systému přispívají ke snížení hladiny cholesterolu a glukózy v krvi.

Struktura

Pektiny jsou rodina proteinů v podstatě tvořená jednotkami kyseliny galakturonové kovalentně spojenými dohromady. Kyselina galakturonová představuje asi 70% celé molekulární struktury pektinů a může být připojena v pozicích O-1 nebo O-4.

Kyselina galakturonová je hexóza, tj. Je to cukr se 6 atomy uhlíku, jehož molekulární vzorec je C6H10O.

Má molekulovou hmotnost více nebo méně 194,14 g / mol a liší se strukturálně od galaktózy, například tím, že uhlík v poloze 6 je navázán na karboxylovou skupinu (-COOH) a ne na hydroxylovou skupinu (-OH)).

Na zbytcích galakturonové kyseliny lze nalézt různé typy substituentů, které více či méně definují strukturální vlastnosti každého typu pektinu; některé z nejběžnějších jsou methylové skupiny (CH3) esterifikované na uhlík 6, ačkoli neutrální cukry lze také nalézt v postranních řetězcích.

Kombinace domén

Někteří vědci určili, že různé pektiny přítomné v přírodě nejsou ničím jiným než kombinací homogenních nebo hladkých domén (bez větví) a jiných vysoce rozvětvených nebo „chlupatých“, které jsou vzájemně kombinovány v různých poměrech.

Tyto domény byly identifikovány jako homogalakturonanová doména, která je nejjednodušší ze všech a jedna s nejmenšími „ukázkovými“ postranními řetězci; doména rhamnogalacturonan-I a doména rhamnogalacturonan-II, jedna složitější než druhá.

V důsledku přítomnosti různých substituentů a v různých poměrech jsou délka, strukturální definice a molekulová hmotnost pektinů velmi variabilní, a to také do značné míry závisí na typu buňky a uvažovaném druhu.

Typy nebo domény

Kyselina galakturonová, která tvoří hlavní strukturu pektinů, může být nalezena ve dvou různých strukturálních formách, které tvoří páteř tří polysacharidových domén nalezených ve všech typech pektinů.

Tyto domény jsou známé jako homogalakturonan (HGA), rhamnogalacturonan-I (RG-I) a rhamnogalacturonan-II (RG-II). Tyto tři domény mohou být spojeny kovalentně a vytvářejí silnou síť mezi primární buněčnou stěnou a střední lamelou.

Homogalakturonan (HGA)

Je to lineární homopolymer složený ze zbytků kyseliny D-galakturonové spojených glukosidickými vazbami typu a-1,4. Může obsahovat až 200 zbytků kyseliny galakturonové a opakuje se ve struktuře mnoha molekul pektinu (obsahuje více či méně 65% pektinů)

Tento polysacharid je syntetizován v Golgiho komplexu rostlinných buněk, kde více než 70% jeho zbytků bylo modifikováno esterifikací methylové skupiny na uhlíku, který patří do karboxylové skupiny v poloze 6.

Chemická struktura homogalakturonanu (Zdroj: NEUROtiker přes Wikimedia Commons)

Další modifikací, kterou mohou zbytky kyseliny galakturonové v homogalakturonanové doméně podstoupit, je acetylace (přidání acetylové skupiny) uhlíku 3 nebo uhlíku 2.

Kromě toho některé pektiny mají substituce xylózy na uhlíku 3 některých ze svých zbytků, což vede k jiné doméně známé jako xylogalakturonan, která je hojná v ovocích, jako jsou jablka, vodní melouny, mrkev a v semenném plášti hrachu.

Ramnogalacturonan-I (RG-I)

Jedná se o heteropolysacharid tvořený těsně pod 100 opakováními disacharidu tvořeného L-ramnózou a kyselinou D-galakturonovou. Představuje mezi 20 a 35% pektinů a jeho exprese závisí na typu buňky a okamžiku vývoje.

Většina zbytků rhamnosilu ve svém hlavním řetězci má postranní řetězce, které mají jednotlivé, lineární nebo rozvětvené zbytky L-arabinofuranózy a D-galaktopyranózy. Mohou také obsahovat zbytky fukózy, glukózy a methylované zbytky glukózy.

Ramnogalakturonan II (RG-II)

Toto je nejsložitější pektin a představuje pouze 10% buněčných pektinů v rostlinách. Jeho struktura je v rostlinných druzích vysoce konzervativní a je tvořena homogalakturonovou kostrou obsahující alespoň 8 zbytků kyseliny D-galakturonové vázané 1,4 vazbami.

Ve svých postranních řetězcích mají tyto zbytky větve více než 12 různých typů cukrů, spojené přes více než 20 různých typů vazeb. Je obvyklé najít rhamnogalacturonan-II v dimerní formě, přičemž obě části jsou spojeny dohromady vazbou boritan-diolester.

Funkce

Pektiny jsou hlavně strukturální proteiny a protože se mohou asociovat s jinými polysacharidy, jako jsou hemicelulózy, přítomné také v buněčných stěnách rostlin, propůjčují uvedeným strukturám pevnost a tvrdost.

V čerstvé tkáni zvyšuje přítomnost volných karboxylových skupin v molekulách pektinu možnosti a vazebnou sílu molekul vápníku mezi polymery pektinu, což jim poskytuje ještě větší strukturální stabilitu.

Fungují také jako zvlhčující činidlo a jako adhezivní materiál pro různé celulolytické složky buněčné stěny. Kromě toho hrají důležitou roli při řízení pohybu vody a dalších rostlinných tekutin přes nejrychleji rostoucí části tkáně v rostlině.

Oligosacharidy odvozené od molekul některých pektinů se účastní indukce lignifikace určitých rostlinných tkání a podporují tak akumulaci molekul inhibitoru proteázy (enzymů, které degradují proteiny).

Z těchto důvodů jsou pektiny důležité pro růst, vývoj a morfogenezi, procesy signalizace a adheze buněk a buněk, obranu, expanzi buněk, hydrataci semen, vývoj ovoce, mezi ostatními.

Potraviny bohaté na pektin

Pektiny jsou důležitým zdrojem vlákniny, která je přítomna ve velkém množství zeleniny a ovoce denně konzumovaného člověkem, protože je strukturální součástí buněčných stěn většiny zelených rostlin.

Je velmi hojný ve slupkách citrusových plodů, jako jsou citrony, limety, grapefruity, pomeranče, mandarinky a mučenky (mučenky nebo mučenky), avšak množství dostupného pektinu závisí na stavu zralosti ovoce.

Zelenější nebo méně zralé plody jsou plody s vyšším obsahem pektinů, jinak jsou to plody, které jsou příliš zralé nebo přehnané.

Jam, sladké nebo želé, jedna z kulinářských aplikací pektinu (Obrázek od RitaE na pixabay.com)

Mezi další ovoce bohaté na pektin patří jablka, broskve, banány, mango, guava, papája, ananas, jahody, meruňky a různé druhy bobulí. Mezi zeleniny, které obsahují hojné množství pektinu, patří rajčata, fazole a hrášek.

Kromě toho se pektiny běžně používají v potravinářském průmyslu jako gelovací přísady nebo stabilizátory v omáčkách, galeasách a mnoha dalších typech průmyslových přípravků.

Aplikace

V potravinářském průmyslu

Vzhledem k jejich složení jsou pektiny vysoce rozpustnými molekulami ve vodě, a proto mají více aplikací, zejména v potravinářském průmyslu.

Používá se jako želatinační, stabilizační nebo zahušťovací činidlo pro více kulinářských přípravků, zejména želé a džemy, nápoje na bázi jogurtu, koktejly s mlékem a ovocem a zmrzliny.

Pektin je oblíbený pro výrobu džemů (Obrázek Michal Jarmoluk na pixabay.com)

Průmyslová výroba pektinu pro tyto účely je založena na jeho extrakci ze slupek ovoce, jako jsou jablka a některé citrusové plody, což je proces, který se provádí při vysoké teplotě a v kyselých podmínkách pH (nízké pH).

V lidském zdraví

Kromě toho, že pektiny jsou přirozeně přítomny jako součást vlákniny v mnoha rostlinných potravinách, které lidé denně konzumují, mají „farmakologické“ aplikace:

- při léčbě průjmu (ve směsi s heřmánkovým extraktem)

- Blokujte přilnutí patogenních mikroorganismů na žaludeční sliznici a vyhněte se gastrointestinálním infekcím

- Mají pozitivní účinky jako imunoregulátory trávicího systému

- Snížení hladiny cholesterolu v krvi

- Snižte rychlost absorpce glukózy v séru obézních a diabetických pacientů

Reference

1. BeMiller, JN (1986). Úvod do pektinů: struktura a vlastnosti. Chemie a funkce pektinů, 310, 2-12.
2. Dergal, SB, Rodríguez, HB, a Morales, AA (2006). Potravinová chemie. Pearsonovo vzdělávání.
3. Mohnen, D. (2008). Struktura pektinu a biosyntéza. Aktuální názor v biologii rostlin, 11 (3), 266-277.
4. Thakur, BR, Singh, RK, Handa, AK, & Rao, MA (1997). Chemie a použití pektinu-přehled. Critical Reviews in Food Science & Nutrition, 37 (1), 47-73. Thakur, BR, Singh, RK, Handa, AK, & Rao, MA (1997). Chemie a použití pektinu-přehled. Critical Reviews in Food Science & Nutrition, 37 (1), 47-73.
5. Voragen, AG, Coenen, GJ, Verhoef, RP, a Schols, HA (2009). Pektin, všestranný polysacharid přítomný v buněčných stěnách rostlin. Struct Chemistry, 20 (2), 263.
6. Willats, WG, McCartney, L., Mackie, W., & Knox, JP (2001). Pektin: buněčná biologie a vyhlídky na funkční analýzu. Molekulární biologie rostlin, 47 (1-2), 9-27.