PEKTIN: STRUKTURA, FUNKCIJE, VRSTE, HRANA, APLIKACIJE - BIOLOGIJA - 2026

V pektini so skupina polisaharidov rastlinskega izvora strukturno bolj kompleksne narave, katerega osnovna zgradba je sestavljena iz ostankov D-galakturonske kisline glukozidnih vezi tipa α-1,4-D veže.

V dvodomnih rastlinah in nekaterih ne-travnih monokotah pektini predstavljajo približno 35% molekul, ki so prisotne v primarnih celičnih stenah. Še posebej so obilne molekule v stenah rastnih in delitvenih celic, pa tudi v "mehkih" delih rastlinskih tkiv.

Osnovna enota pektina, galaktoronske kisline, esterificirane v metilno skupino (-CH3) (Vir: Simann13 prek Wikimedia Commons)

V celicah višjih rastlin so tudi pektini del celične stene in številni dokazi kažejo, da so pomembni za rast, razvoj, morfogenezo, procese adhezije celic, obrambo, signalizacijo, širjenje celic, hidratacija semen, razvoj plodov itd.

Ti polisaharidi se sintetizirajo v kompleksu Golgi in se nato preko membranskih veziklov transportirajo do celične stene. Pektini, ki so del matriksa rastlinske celične stene, naj bi delovali kot mesto za odlaganje in razširitev glukanske mreže, ki ima pomembno vlogo pri poroznosti stene in oprijemu drugih celic.

Poleg tega imajo pektini industrijsko uporabo kot sredstva za geliranje in stabilizacijo v hrani in kozmetiki; so bili uporabljeni pri sintezi biofilmov, lepil, nadomestkov papirja in medicinskih izdelkov za vsadke ali nosilce zdravil.

Številne študije opozarjajo na njegove koristi za zdravje ljudi, saj je bilo dokazano, da poleg spodbujanja imunskega sistema prispevajo k znižanju ravni holesterola in glukoze v krvi.

Struktura

Pektini so družina beljakovin, ki jih v bistvu sestavljajo enote galakturonske kisline, ki so kovalentno povezane. Galakturonska kislina predstavlja približno 70% celotne molekularne strukture pektinov in se lahko pritrdi na položajih O-1 ali O-4.

Galakturonska kislina je heksoza, to je sladkor s 6 atomi ogljika, katerih molekularna formula je C6H10O.

Ima molekulsko maso več kot 194,14 g / mol in se strukturno razlikuje od galaktoze, na primer v tem, da je ogljik v položaju 6 vezan na karboksilno skupino (-COOH) in ne na hidroksilno skupino (-OH ).

Na ostankih galaktoronske kisline najdemo različne vrste substituentov, ki bolj ali manj definirajo strukturne lastnosti vsake vrste pektina; nekatere najpogostejše so metilne skupine (CH3), esterificirane do ogljika 6, čeprav nevtralne sladkorje lahko najdemo tudi v stranskih verigah.

Kombinacija domen

Nekateri raziskovalci so ugotovili, da različni pektini, prisotni v naravi, niso nič drugega kot kombinacija homogenih ali gladkih domen (brez vej) in drugih zelo razvejanih ali "dlakavih", ki se med seboj kombinirajo v različnih razmerjih.

Te domene so bile opredeljene kot domena homogalakturonana, ki je najpreprostejša od vseh in tista z najmanj »vidnimi« stranskimi verigami; domena rhamnogalacturonan-I in domena rhamnogalacturonan-II, bolj kompleksna kot druga.

Dolžina, strukturna opredelitev in molekulska teža pektinov so zaradi prisotnosti različnih substituentov in v različnih razmerjih zelo spremenljive, to pa je v veliki meri odvisno tudi od vrste celice in obravnavane vrste.

Vrste ali domene

Galakturonsko kislino, ki tvori glavno strukturo pektinov, lahko najdemo v dveh različnih strukturnih oblikah, ki tvorijo hrbtenico treh polisaharidnih domen, ki jih najdemo v vseh vrstah pektinov.

Takšne domene so poznane kot homogalakturonan (HGA), rhamnogalacturonan-I (RG-I) in ranogalakturonan-II (RG-II). Te tri domene lahko povezujemo kovalentno in tvorijo gosto mrežo med primarno celično steno in srednjo lamelo.

Homogalakturonan (HGA)

To je linearen homopolimer, sestavljen iz ostankov D-galaktoronske kisline, povezanih skupaj z glukozidnimi vezmi tipa α-1,4. Vsebuje lahko do 200 ostankov galaktoronske kisline in se ponavlja v strukturi številnih molekul pektina (obsega več ali manj 65% pektinov)

Ta polisaharid se sintetizira v kompleksu rastlinskih celic Golgi, kjer je bilo več kot 70% njegovih ostankov spremenjenih z esterifikacijo metilne skupine na ogljiku, ki pripada karboksilni skupini na položaju 6.

Kemična zgradba homogalakturonana (Vir: NEUROtiker prek Wikimedia Commons)

Druga sprememba, ki jo lahko opravijo ostanki galakturonske kisline v domeni homogalakturonana, je acetilacija (dodajanje acetilne skupine) ogljika 3 ali ogljika 2.

Poleg tega nekateri pektini nadomeščajo ksilozo pri ogljiku 3 nekaterih njihovih ostankov, kar daje drugačno domeno, znano kot ksilogalakturonan, obilno s sadjem, kot so jabolka, lubenice, korenje in semenski plašč graha.

Ramnogalakturonan-I (RG-I)

To je heteropolisaharid, sestavljen iz slabih 100 ponovitev disaharida, sestavljenega iz L-ramnoze in D-galaktoronske kisline. Predstavlja med 20 in 35% pektinov, njegova ekspresija pa je odvisna od vrste celice in trenutka razvoja.

Večina ostankov rhamnosil-a v njegovi hrbtenici ima stranske verige, ki imajo posamične, linearne ali razvejane ostanke L-arabinofuranoze in D-galaktopiranoze. Lahko vsebujejo tudi ostanke fukoze, glukozo in metilirane ostanke glukoze.

Ramnogalakturonan II (RG-II)

To je najkompleksnejši pektin in predstavlja le 10% celičnih pektinov v rastlinah. Njegova rastlina je pri rastlinskih vrstah zelo ohranjena in tvori jo okostje homogalakturonana z vsaj 8 ostanki D-galaktoronske kisline, povezanimi z 1,4 vezmi.

V svojih stranskih verigah imajo ti ostanki veje več kot 12 različnih vrst sladkorjev, povezane preko več kot 20 različnih vrst vezi. Običajno je, da se ramnogalakturonan-II nahaja v dimerni obliki, pri čemer sta dva dela povezana z borat-diol ester vezjo.

Lastnosti

Pektini so večinoma strukturni proteini in ker se lahko povezujejo z drugimi polisaharidi, kot so hemiceluloze, so prisotni tudi v celičnih stenah rastlin, tem strukturam dajejo trdnost in trdoto.

V svežih tkivih prisotnost prostih karboksilnih skupin v molekulah pektina poveča možnosti in vezno moč kalcijevih molekul med pektinskimi polimeri, kar jim daje še večjo strukturno stabilnost.

Delujejo tudi kot vlažilno sredstvo in kot adhezivni material za različne celulološke sestavine celične stene. Poleg tega igrajo pomembno vlogo pri nadzoru gibanja vode in drugih rastlinskih tekočin skozi najhitreje rastoče dele tkiva v rastlini.

Oligosaharidi, pridobljeni iz molekul nekaterih pektinov, sodelujejo pri indukciji lignifikacije nekaterih rastlinskih tkiv, s čimer spodbujajo kopičenje molekul zaviralcev proteaze (encimi, ki razgrajujejo beljakovine).

Zaradi teh razlogov so pektini pomembni za rast, razvoj in morfogenezo, celično-celične signalizacijske in adhezijske procese, obrambo, širjenje celic, hidratacijo semen, razvoj plodov itd. med ostalimi.

Hrana, bogata s pektinom

Pektini so pomemben vir vlaknin, ki so prisotni v velikem številu zelenjave in sadja, ki ga človek vsak dan porabi, saj je strukturni del celičnih sten večine zelenih rastlin.

Zelo obilno je v olupkih citrusov, kot so limone, limete, grenivke, pomaranče, mandarine in pasijonke (pasijonka ali pasijonka), vendar je količina razpoložljivega pektina odvisna od stanja zrelosti sadje.

Zelejše ali manj zrelo sadje je tisto z večjo vsebnostjo pektinov, sicer pa tisto sadje, ki je preveč zrelo ali predozirano.

Džem, sladka ali žele, ena od kulinaričnih aplikacij pektina (Slika RitaE na pixabay.com)

Ostalo sadje, bogato s pektinom, vključuje jabolka, breskve, banane, mango, guavo, papajo, ananas, jagode, marelice in različne vrste jagodičja. Med zelenjavo, ki ima obilne količine pektina, so paradižnik, fižol in grah.

Pektini se poleg tega pogosto uporabljajo v prehrambeni industriji kot dodatki za želiranje ali stabilizatorji v omakah, galejah in mnogih drugih vrstah industrijskih pripravkov.

Prijave

V prehrambeni industriji

Pektini so zaradi svoje sestave zelo topne molekule v vodi, zato imajo večkratno uporabo, zlasti v prehrambeni industriji.

Uporablja se kot sredstvo za geliranje, stabilizacijo ali zgostitev za številne kulinarične pripravke, zlasti želeje in marmelade, pijače na osnovi jogurta, mlečni kolači z mlekom in sadjem ter sladoledi.

Pektin je priljubljen za pripravo džemov (Slika Michal Jarmoluk na pixabay.com)

Industrijska proizvodnja pektina za te namene temelji na njegovi ekstrakciji iz lupin sadja, kot so jabolka in nekateri agrumi, postopek, ki se izvaja pri visoki temperaturi in v kislih pH (nizkih pH).

Na zdravje ljudi

Poleg tega, da so naravno prisotne kot del vlaknin v številnih rastlinskih živilih, ki jih človek uživa vsak dan, so pokazali, da imajo pektini tudi „farmakološke“ aplikacije:

- pri zdravljenju driske (pomešano z ekstraktom kamilice)

- Blokirajte oprijem patogenih mikroorganizmov na želodčno sluznico, pri čemer se izogibajte prebavnim okužbam

- Imajo pozitivne učinke kot imunoregulatorji prebavnega sistema

- Niža holesterol v krvi

- Zmanjšajte stopnjo absorpcije glukoze v serumu debelih in sladkornih bolnikov

Reference

1. BeMiller, JN (1986). Uvod v pektine: zgradba in lastnosti. Kemija in delovanje pektinov, 310, 2-12.
2. Dergal, SB, Rodríguez, HB, & Morales, AA (2006). Kemija hrane. Pearsonova vzgoja.
3. Mohnen, D. (2008). Pektinska struktura in biosinteza Trenutno mnenje o biologiji rastlin, 11 (3), 266–277.
4. Thakur, BR, Singh, RK, Handa, AK, in Rao, MA (1997). Kemija in uporabe pektina - pregled. Kritični pregledi v Food Science & Nutrition, 37 (1), 47–73. Thakur, BR, Singh, RK, Handa, AK, in Rao, MA (1997). Kemija in uporabe pektina - pregled. Kritični pregledi v Food Science & Nutrition, 37 (1), 47–73.
5. Voragen, AG, Coenen, GJ, Verhoef, RP, & Schols, HA (2009). Pektin, vsestranski polisaharid, prisoten v rastlinskih celičnih stenah. Strukturna kemija, 20 (2), 263.
6. Willats, WG, McCartney, L., Mackie, W., & Knox, JP (2001). Pektin: celična biologija in možnosti funkcionalne analize. Rastlinska molekularna biologija, 47 (1-2), 9-27.