PEKTÍN: ŠTRUKTÚRA, FUNKCIE, TYPY, POTRAVINY, APLIKÁCIE - BIOLÓGIE - 2026

Tieto pektíny sú skupina polysacharidov rastlinného pôvodu konštrukčne zložitejšie prírody, ktorého hlavnou štruktúra je zložená zo zvyškov kyseliny D-galakturónovej kyseliny viazaný glykozidových väzieb typu α-1,4-D.

V dvojklíčnolistých rastlinách a niektorých netrávnatých jednoklíčnolistých plodinách tvoria pektíny približne 35% molekúl prítomných v primárnych bunkových stenách. Sú to najmä bohaté molekuly v stenách rastúcich a deliacich sa buniek, ako aj v „mäkkých“ častiach rastlinných tkanív.

Základná jednotka pektínu, kyseliny galakturónovej esterifikovanej na metylovú skupinu (-CH3) (Zdroj: Simann13 prostredníctvom Wikimedia Commons)

Vo vyšších rastlinných bunkách sú pektíny tiež súčasťou bunkovej steny a viaceré línie dôkazov naznačujú, že sú dôležité pre rast, vývoj, morfogenézu, adhézne procesy medzi bunkami, obranu, signalizáciu, bunková expanzia, hydratácia semien, vývoj ovocia atď.

Tieto polysacharidy sa syntetizujú v Golgiho komplexe a potom sa transportujú do bunkovej steny pomocou membránových vezikúl. Predpokladá sa, že pektíny, ktoré sú súčasťou matrice rastlinnej bunkovej steny, fungujú ako miesto na ukladanie a rozširovanie glykánovej siete, ktoré má dôležité úlohy v pórovitosti steny a priľnavosti k iným bunkám.

Ďalej, pektíny majú priemyselné použitie ako želatinačné a stabilizačné činidlá v potravinách a kozmetike; používajú sa pri syntéze biofilmov, lepidiel, papierových náhrad a lekárskych výrobkov pre implantáty alebo nosiče liekov.

Mnohé štúdie poukazujú na jeho prínosy pre ľudské zdravie, pretože sa preukázalo, že okrem stimulácie imunitného systému prispievajú k zníženiu hladiny cholesterolu a glukózy v krvi.

štruktúra

Pektíny sú rodinou proteínov tvorených v podstate jednotkami kyseliny galakturónovej kovalentne spojených. Kyselina galakturónová predstavuje asi 70% celej molekulárnej štruktúry pektínov a môže byť pripojená v polohe O-1 alebo O-4.

Kyselina galakturónová je hexóza, to znamená, že ide o cukor so 6 atómami uhlíka, ktorého molekulový vzorec je C6H10O.

Má molekulovú hmotnosť viac alebo menej 194,14 g / mol a štruktúrne sa líši od galaktózy, napríklad tým, že uhlík v polohe 6 je viazaný na karboxylovú skupinu (-COOH) a nie na hydroxylovú skupinu (-OH). ).

Na zvyškoch kyseliny galakturónovej sa nachádzajú rôzne typy substituentov, ktoré viac menej definujú štruktúrne vlastnosti každého typu pektínu; niektoré z najbežnejších sú metylové skupiny (CH3) esterifikované na uhlík 6, hoci v postranných reťazcoch sa nachádzajú aj neutrálne cukry.

Kombinácia domén

Niektorí vedci zistili, že rôzne pektíny prítomné v prírode nie sú ničím iným ako kombináciou homogénnych alebo hladkých domén (bez vetiev) a iných vysoko rozvetvených alebo „chlpatých“, ktoré sú navzájom kombinované v rôznych pomeroch.

Tieto domény boli identifikované ako homogalakturonanová doména, ktorá je najjednoduchšia zo všetkých a doména s najmenšími „nápadnými“ bočnými reťazcami; doména rhamnogalacturonan-I a doména rhamnogalacturonan-II, jedna zložitejšia ako druhá.

Vzhľadom na prítomnosť rôznych substituentov a v rôznych pomeroch je dĺžka, štruktúrna definícia a molekulová hmotnosť pektínov veľmi variabilná, a to tiež do veľkej miery závisí od typu bunky a uvažovaného druhu.

Typy alebo domény

Kyselina galakturónová, ktorá tvorí hlavnú štruktúru pektínov, sa dá nájsť v dvoch rôznych štruktúrnych formách, ktoré tvoria kostru troch polysacharidových domén nachádzajúcich sa vo všetkých typoch pektínov.

Tieto domény sú známe ako homogalakturonan (HGA), rhamnogalacturonan-I (RG-I) a rhamnogalacturonan-II (RG-II). Tieto tri domény môžu byť kovalentne spojené, čím sa vytvorí hrubá sieť medzi primárnou bunkovou stenou a strednou lamelou.

Homogalakturonan (HGA)

Je to lineárny homopolymér zložený zo zvyškov kyseliny D-galakturónovej vzájomne spojených glukozidickými väzbami typu a-1,4. Môže obsahovať až 200 zvyškov kyseliny galakturónovej a opakuje sa v štruktúre mnohých molekúl pektínu (obsahuje viac alebo menej 65% pektínov)

Tento polysacharid je syntetizovaný v Golgiho komplexe rastlinných buniek, kde viac ako 70% jeho zvyškov bolo modifikovaných esterifikáciou metylovej skupiny na uhlíku, ktorý patrí do karboxylovej skupiny v polohe 6.

Chemická štruktúra homogalakturonanu (Zdroj: NEUROtiker prostredníctvom Wikimedia Commons)

Ďalšou modifikáciou, ktorú môžu podstúpiť zvyšky kyseliny galakturónovej v homogalakturónovej doméne, je acetylácia (pridanie acetylovej skupiny) uhlíka 3 alebo uhlíka 2.

Okrem toho niektoré pektíny majú na uhlíku 3 niektoré zo svojich zvyškov xylózové substitúcie, čo vedie k odlišnej doméne známej ako xylogalakturonan, ktorá je hojná v ovocí, ako sú jablká, melóny, mrkva a v semenách hrachu.

Ramnogalakturonan-I (RG-I)

Jedná sa o heteropolysacharid tvorený takmer 100 opakovaniami disacharidu tvoreného L-ramnózou a kyselinou D-galakturónovou. Predstavuje 20 až 35% pektínov a jeho expresia závisí od typu bunky a momentu vývoja.

Väčšina zvyškov ramnosilu vo svojom hlavnom reťazci má postranné reťazce, ktoré majú individuálne, lineárne alebo rozvetvené zvyšky L-arabinofuranózy a D-galaktopyranózy. Môžu tiež obsahovať zvyšky fukózy, glukózy a metylované zvyšky glukózy.

Ramnogalakturonan II (RG-II)

Toto je najzložitejší pektín a predstavuje iba 10% bunkových pektínov v rastlinách. Jeho štruktúra je vysoko konzervovaná v rastlinných druhoch a je tvorená homogalakturónovou kostrou obsahujúcou najmenej 8 zvyškov kyseliny D-galakturónovej spojených 1,4 väzbami.

Vo svojich postranných reťazcoch majú tieto zvyšky vetvy viac ako 12 rôznych typov cukrov, spojené prostredníctvom viac ako 20 rôznych typov väzieb. Je obvyklé nájsť rhamnogalakturonan-II v dimérnej forme, pričom tieto dve časti sú navzájom spojené väzbou borát-diolester.

Vlastnosti

Pektíny sú hlavne štrukturálne proteíny a keďže sa môžu asociovať s inými polysacharidmi, ako sú hemicelulózy, prítomné tiež v bunkových stenách rastlín, prepožičiavajú uvedeným štruktúram pevnosť a tvrdosť.

V čerstvom tkanive zvyšuje prítomnosť voľných karboxylových skupín v molekulách pektínu možnosti a väzbovú silu molekúl vápnika medzi pektínovými polymérmi, čo im poskytuje ešte väčšiu štrukturálnu stabilitu.

Fungujú tiež ako zvlhčovacie činidlo a ako adhézny materiál pre rôzne celulózové zložky bunkovej steny. Okrem toho zohrávajú dôležitú úlohu pri riadení pohybu vody a iných rastlinných tekutín cez najrýchlejšie rastúce časti tkaniva v rastline.

Oligosacharidy odvodené od molekúl niektorých pektínov sa podieľajú na indukcii ligácie určitých rastlinných tkanív, čo zase podporuje akumuláciu molekúl proteázového inhibítora (enzýmov, ktoré degradujú proteíny).

Z týchto dôvodov sú pektíny dôležité pre rast, vývoj a morfogenézu, signalizačné a adhézne procesy bunka-bunka, obrana, expanzia buniek, hydratácia semien, vývoj ovocia, okrem iného.

Potraviny bohaté na pektín

Pektíny sú dôležitým zdrojom vlákniny, ktorá je prítomná vo veľkom množstve zeleniny a ovocia, ktoré človek denne konzumuje, pretože je štrukturálnou súčasťou bunkových stien väčšiny zelených rastlín.

Je veľmi hojný v šupkách citrusových plodov, ako sú citróny, limetky, grapefruity, pomaranče, mandarínky a mučenky (mučenky alebo mučenky), množstvo dostupného pektínu však závisí od stavu zrelosti ovocie.

Zeleninové alebo menej zrelé ovocie sú plody s vyšším obsahom pektínov, inak sú to plody, ktoré sú príliš zrelé alebo prehnané.

Jam, sladké alebo želé, jedna z kulinárskych aplikácií pektínu (Obrázok od RitaE na pixabay.com)

Medzi ďalšie ovocie bohaté na pektín patria jablká, broskyne, banány, mango, guava, papája, ananás, jahody, marhule a rôzne druhy bobúľ. Medzi zeleninu, ktorá obsahuje veľké množstvo pektínu, patria paradajky, fazuľa a hrach.

Okrem toho sa pektíny bežne používajú v potravinárskom priemysle ako želatínujúce prísady alebo stabilizátory v omáčkach, galériách a mnohých ďalších typoch priemyselných prípravkov.

aplikácia

V potravinárskom priemysle

Vzhľadom na svoje zloženie sú pektíny vysoko rozpustnými molekulami vo vode, a preto majú viac aplikácií, najmä v potravinárskom priemysle.

Používa sa ako želatinačné, stabilizačné alebo zahusťovacie činidlo pre rôzne kulinárske prípravky, najmä pre želé a džemy, nápoje na báze jogurtov, kokteily s mliekom a ovocím a zmrzliny.

Pektín je obľúbený pri výrobe džemov (Obrázok Michal Jarmoluk na pixabay.com)

Priemyselná výroba pektínu na tieto účely je založená na jeho extrakcii zo šupiek ovocia, ako sú jablká a niektoré citrusové plody, čo je proces, ktorý sa vykonáva pri vysokej teplote a v kyslých podmienkach pH (nízke pH).

V ľudskom zdraví

Okrem toho, že pektíny sa prirodzene vyskytujú ako súčasť vlákniny v mnohých rastlinných potravinách, ktoré ľudia konzumujú každý deň, preukázali sa „farmakologickými“ aplikáciami:

- pri liečbe hnačky (zmiešanej s harmančekovým extraktom)

- Blokovať priľnavosť patogénnych mikroorganizmov k sliznici žalúdka a predchádzať gastrointestinálnym infekciám

- Majú pozitívne účinky ako imunoregulátory tráviaceho systému

- Znížte hladinu cholesterolu v krvi

- Znížte rýchlosť absorpcie glukózy v sére obéznych a diabetických pacientov

Referencie

1. BeMiller, JN (1986). Úvod do pektínov: štruktúra a vlastnosti. Chémia a funkcia pektínov, 310, 2-12.
2. Dergal, SB, Rodríguez, HB a Morales, AA (2006). Potravinová chémia. Pearson Education.
3. Mohnen, D. (2008). Pektínová štruktúra a biosyntéza. Aktuálny názor na biológiu rastlín, 11 (3), 266-277.
4. Thakur, BR, Singh, RK, Handa, AK, & Rao, MA (1997). Chémia a použitie pektínu-prehľad. Critical Reviews in Food Science & Nutrition, 37 (1), 47-73. Thakur, BR, Singh, RK, Handa, AK, & Rao, MA (1997). Chémia a použitie pektínu-prehľad. Critical Reviews in Food Science & Nutrition, 37 (1), 47-73.
5. Voragen, AG, Coenen, GJ, Verhoef, RP, a Schols, HA (2009). Pektín, všestranný polysacharid prítomný v rastlinných bunkových stenách. Struct Chemistry, 20 (2), 263.
6. Willats, WG, McCartney, L., Mackie, W., & Knox, JP (2001). Pektín: bunková biológia a vyhliadky na funkčnú analýzu. Molekulárna biológia rastlín, 47 (1-2), 9-27.