ПЕКТИН: СТРУКТУРА, ФУНКЦИЈЕ, ВРСТЕ, ХРАНА, АПЛИКАЦИЈЕ - БИОЛОГИЈА - 2025

У пектини смо група полисахарида биљног порекла структурно сложенија природа, чија је главна структура састављена резидуа д-галактуронска киселина везати глукозидних обвезницама типа α-1,4-Д.

У двотиледоним биљкама и неким неграминским монокотама пектини чине око 35% молекула присутних у зидовима примарних ћелија. Они су нарочито обилни молекули у зидовима ћелија које расту и које се деле, као и у „меким“ деловима биљног ткива.

Основна јединица пектина, галактуронска киселина естерификована у метилну групу (-ЦХ3) (Извор: Симанн13 преко Викимедиа Цоммонс)

У ћелијама високих биљака пектини су такође део ћелијске стијенке, а вишеструки докази указују да су важни за раст, развој, морфогенезу, процесе адхезије ћелијских ћелија, одбрану, сигнализацију, експанзија ћелија, хидратација семенки, развој плодова итд.

Ови полисахариди синтетишу се у Голгијевом комплексу и затим се транспортују до ћелијског зида помоћу мембранских везикула. Сматра се да пектини, као део матрице ћелијских зидова биљке, делују као место таложења и проширења глуканске мреже која има важну улогу у порозности зида и пријањању према другим ћелијама.

Даље, пектини имају индустријску употребу као средства за гелирање и стабилизацију у храни и козметици; коришћени су у синтези биофилма, лепила, замена папира и медицинских производа за имплантате или носаче лекова.

Многе студије указују на његове добробити за људско здравље, јер је показано да доприносе смањењу нивоа холестерола и глукозе у крви, поред стимулације имунолошког система.

Структура

Пектини су породица протеина у основи састављена од јединица галактуронске киселине која је ковалентно повезана. Галактуронска киселина представља више или мање 70% целокупне молекуларне структуре пектина и може се везати на положајима О-1 или О-4.

Галактуронска киселина је хексоза, односно, то је шећер са 6 атома угљеника чија је молекулска формула Ц6Х10О.

Има молекулску масу већу или мању од 194,14 г / мол и структурно се разликује од галактозе, на пример, по томе што је угљеник на положају 6 везан за карбоксилну групу (-ЦООХ), а не за хидроксилну групу (-ОХ ).

На остацима галакторонске киселине могу се наћи различите врсте супституената, који мање или више дефинишу структурне особине сваке врсте пектина; неке од најчешћих су метилне групе (ЦХ3) естерификоване до угљеника 6, мада се неутрални шећери могу наћи и у бочним ланцима.

Комбинација домена

Неки истраживачи су утврдили да различити пектини присутни у природи нису ништа друго до комбинација хомогених или глатких домена (без грана), а други врло разгранати или „длакави“, који се међусобно комбинују у различитим пропорцијама.

Ови домени су идентификовани као хомогалактуронан домен, који је најједноставнији од свих и онај са најмање "упечатљивих" бочних ланаца; домен рхамногалацтуронан-И и домен рхамногалацтуронан-ИИ, један сложенији од другог.

Због присуства различитих супституената и у различитим пропорцијама, дужина, структурална дефиниција и молекулска тежина пектина су веома променљиве, а то такође у великој мери зависи од врсте ћелије и разматраних врста.

Врсте или домене

Галактуронска киселина која чини главну структуру пектина може се наћи у два различита структурна облика који чине окосницу три полисахаридна домена која се налазе у свим врстама пектина.

Ови домени су познати као хомогалактуронан (ХГА), рхамногалацтуронан-И (РГ-И) и Рхамногалацтуронан-ИИ (РГ-ИИ). Ова три домена могу бити ковалентно повезана, формирајући густу мрежу између примарне ћелијске стијенке и средње ламеле.

Хомогалактуронан (ХГА)

То је линеарни хомополимер састављен од остатака Д-галактуронске киселине спојених заједно α-1,4 глукозидним везама. Може да садржи до 200 остатака галакторонске киселине и понавља се у структури многих молекула пектина (садржи више или мање 65% пектина)

Овај полисахарид синтетизован је у Голгијевом комплексу биљних ћелија, где је више од 70% његових остатака модификовано естерификацијом метилне групе на угљенику који припада карбоксилној групи на положају 6.

Хемијска структура хомогалактуронана (Извор: НЕУРОтикер виа Викимедиа Цоммонс)

Друга модификација којом се могу подвргнути остаци галакторонске киселине у домену хомогалактуронана је ацетилација (додавање ацетил групе) угљеника 3 или угљеника 2.

Поред тога, неки пектини имају супституције ксилозе у угљенику 3 од неких њихових остатака, што даје другачији домен познат као ксилогалактуронан, који обилује плодовима попут јабука, лубеница, шаргарепе и семеном грашка.

Рамногалацтуронан-И (РГ-И)

Ово је хетерополисахарид састављен од нешто мање од 100 понављања дисахарида сачињеног од Л-рамнозе и Д-галакторонске киселине. Представља између 20 и 35% пектина и његова експресија зависи од врсте ћелије и тренутка развоја.

Велики део остатака рамносила у својој кичми има бочне ланце који имају појединачне, линеарне или разгранате остатке Л-арабинофуранозе и Д-галактопиранозе. Такође могу да садрже остатке фукозе, глукозу и метилиране остатке глукозе.

Рамногалацтуронан ИИ (РГ-ИИ)

Ово је најкомплекснији пектин и представља само 10% ћелијских пектина у биљкама. Његова структура је високо очувана у биљним врстама и формирана је од хомогалактуронанског скелета од најмање 8 остатака Д-галакторонске киселине повезаних 1,4 везама.

У својим бочним ланцима, ови остаци имају гране више од 12 различитих врста шећера, повезане преко више од 20 различитих врста веза. Уобичајено је да се римногалактуронан-ИИ налази у димерном облику, при чему су два дела повезана заједно борат-диол естерском везом.

Карактеристике

Пектини су углавном структурни протеини и, пошто се могу повезати са другим полисахаридима, попут хемицелулоза, такође присутних у ћелијским зидовима биљака, тим структурама дају чврстину и тврдоћу.

У свежем ткиву, присуство слободних карбоксилних група у молекулима пектина повећава могућности и чврстоћу везања молекула калцијума између пектинских полимера, што им даје још већу структурну стабилност.

Они такође делују као хидратантно средство и као адхезиони материјал за различите целулолошке састојке ћелијског зида. Поред тога, они играју важну улогу у контроли кретања воде и других биљних течности кроз најбрже растуће делове ткива у биљци.

Олигосахариди добијени из молекула неких пектина учествују у индукцији лигнификације одређених биљних ткива, подстичући на тај начин акумулацију молекула инхибитора протеазе (ензима који разграђују протеине).

Из тих разлога, пектини су важни за раст, развој и морфогенезу, ћелијску ћелијску сигнализацију и процесе адхезије, одбрану, ширење ћелија, хидратацију семена, развој плода, међу другима.

Храна богата пектином

Пектини су важан извор влакана који су присутни у великом броју поврћа и воћа које човјек свакодневно конзумира, јер је структурни део ћелијских зидова већине зелених биљака.

Врло је обилује кором цитрусног воћа, попут лимуна, лимете, грејпа, наранџе, мандарине и пасираног воћа (пасивно воће или пасивно воће), међутим, количина доступног пектина зависи од стања зрелости плодови.

Зеленије или мање зрело воће су они са већим садржајем пектина, иначе плодови који су превише зрели или претерани.

Џем, слатко или желе, једна од кулинарских примјена пектина (Слика РитаЕ на пикабаи.цом)

Остало воће богато пектином укључује јабуке, брескве, банане, манго, гуаву, папају, ананас, јагоде, марелице и разне врсте бобица. Међу поврћем које има обилну количину пектина спадају парадајз, пасуљ и грашак.

Даље, пектини се обично користе у прехрамбеној индустрији као додаци за гелирање или стабилизатори у умацима, галама и многим другим врстама индустријских препарата.

Апликације

У прехрамбеној индустрији

С обзиром на свој састав, пектини су високо растворљиви молекули у води, због чега имају вишеструку примену, посебно у прехрамбеној индустрији.

Користи се као средство за гелирање, стабилизацију или згушњавање за више кулинарских препарата, посебно желе и џемова, пића на бази јогурта, млечних колача са млеком и воћем и сладоледа.

Пектин је популаран за прављење џема (Слика Мицхал Јармолук на пикабаи.цом)

Индустријска производња пектина за ове сврхе заснива се на његовој екстракцији из коре плодова као што су јабуке и неки агруми, процес који се изводи на високим температурама и у киселим пХ условима (ниским пХ).

У људском здрављу

Поред тога што су природно присутне као део влакана у многим биљним намирницама које људи свакодневно конзумирају, показало се да пектини имају и "фармаколошке" примене:

- Код лечења дијареје (помешано са екстрактом камилице)

- Блокирајте пријањање патогених микроорганизама на слузокожу стомака, избегавајући гастроинтестиналне инфекције

- Имају позитивне ефекте као имуно-регулатори пробавног система

- Нижи холестерол у крви

- Смањити степен апсорпције глукозе у серуму гојазних и дијабетичара

Референце

1. БеМиллер, ЈН (1986). Увод у пектине: структура и својства. Хемија и функција пектина, 310, 2-12.
2. Дергал, СБ, Родригуез, ХБ, и Моралес, АА (2006). Хемија хране. Пеарсон Едуцатион.
3. Мохнен, Д. (2008). Пектинска структура и биосинтеза Тренутно мишљење о биологији биљака, 11 (3), 266-277.
4. Тхакур, БР, Сингх, РК, Ханда, АК, и Рао, МА (1997). Хемија и употребе пектина - преглед. Критички прегледи у области прехрамбене науке и исхране, 37 (1), 47-73. Тхакур, БР, Сингх, РК, Ханда, АК, и Рао, МА (1997). Хемија и употребе пектина - преглед. Критички прегледи у области прехрамбене науке и исхране, 37 (1), 47-73.
5. Вораген, АГ, Цоенен, ГЈ, Верхоеф, РП, Сцхолс, ХА (2009). Пектин, свестрани полисахарид присутан у ћелијама зидова биљке. Структурна хемија, 20 (2), 263.
6. Виллатс, ВГ, МцЦартнеи, Л., Мацкие, В. и Кнок, ЈП (2001). Пектин: ћелијска биологија и изгледи за функционалну анализу. Биљна молекуларна биологија, 47 (1-2), 9-27.