Пектини - биологија

Пектини (од грчки: πηκτός пектос = цврсти, коагулирани) се полисахариди од зеленчук, поточно полиурониди, кои во суштина се состојат од единици α-1,4-гликозидиски поврзани Д-галактуронска киселина. Од нутриционистичка гледна точка, пектините се диетални влакна за луѓето. Многу микроорганизми, од друга страна, можат да претворат пектини.

Појава

Пектини се наоѓаат во сите повисоки копнени растенија. Овде можете да најдете пектини во сите цврсти компоненти, на пример, стеблата, цвеќињата, лисјата, итн. Пектините се содржани во централните ламели и примарните клеточни wallsидови, каде што имаат функција на зацврстување и регулирање на водата. Составот на пектин не само што се разликува од растение до растение, туку зависи и од видот и возраста на растителното ткиво. Растителни делови со релативно цврсти/тврди компоненти се особено богати со пектин, на пр. Б. Агруми или овошни гроздови од сончогледи. Од друга страна, меките плодови имаат малку пектин, на пр. Б. Јагоди.

Содржина на пектини во овошјето и зеленчукот (засновано на свежа тежина): [1]

• Јаболко 1–1,5%
• Кајсија 1%
• Цреша 0,4%
• Портокалово 0,5-3,5%
• Моркови 1,4%
• Јаболкова матица 15%
• Кора од цитрус 30%

Кога пектините се извлекуваат од растителните ткива, тие се хемиски променети. Затоа се користат природните пектини од зеленчук Протопектини со цел да се разликуваат од хемиски модифицираните пектини.

Екстракција

Секоја година се произведуваат околу 40 000 тони пектин ширум светот. Екстракцијата на пектин се одвива со голем технички напор од растителни суровини со висока содржина на пектин, како што се јаболко, цитрус или пулпа од цвекло. Различни видови на пектини со различни својства произлегуваат од различните почетни материјали и различните методи на извлекување и модификации во зависност од производителот. И покрај овој широк спектар на варијации, може да се формулира основна шема на екстракција и модификација:

1. Извлекување на сите растворливи во вода супстанции од суровините со топла вода;
2. Одвојување на пектините од другите растворливи во вода супстанции со врнежи со етанол, метанол или изопропанол;
3. Повеќекратно центрифугирање/филтрирање и миење;
4. Измена со хлороводородна киселина за да се намали степенот на естерификација или амонијак; во случај на амонијак, се произведуваат амидирани пектини;
5. Со филтрирање, миење и сушење повторно се добива прав од бел до сивкав пектин;
6. Пектинот е прилагоден на неговата област на примена преку адитиви (на пример, трска шеќер за стандардизација, пуферни супстанции за регулирање на pH вредноста и достапност на калциум).

Хемиска структура и својства

Класата на супстанции на пектините се јавува во различни структури. Заедничко за сите нив е дека тие се полисахариди, чија главна компонента (најмалку 65% по тежина) е α-Д-галактуронска киселина (pKa-Вредност 2.9) како мономер. Овие мономери на галактуронска киселина се поврзани едни со други преку α-1,4-, главно, исто така, во мала мера преку β-1,4-гликозидни врски и со тоа се формира 'рбетот на молекулата на пектин.

Структурни карактеристики на разни пектини

Дел од 'рбетот на пектините: Поли-а- (1 → 4) -галактуронска киселина.	Делумно естерифициран дел од 'рбетот	Рамногалактуронан: 'рбет со „кик“ преку вградена рамноза

Овој линеарен 'рбет периодично се прекинува со 1,2-врски со α-L-рамноза. Оттука и систематското име за пектин Рамно-галактуронска киселина. Вклучувањето на единиците на рамноза доведува до нарушувања во формално правилниот ланец на полигалактуронска киселина: синџирите се „свиткани“. Градежните блокови на рамнозата во природните пектини, пак, имаат олигомерни странични ланци направени од шеќери арабиноза, галактоза или ксилоза. Овие неутрални странични синџири на шеќер можат за возврат да се поделат на арабинани, галактани и арабиногалактан-I, како и арабиногактан-II, што е поврзано со протеини, но често се класифицира и како хемицелулози. Страничните ланци се обично помеѓу една и 50 шеќерни единици. Повеќето од овие странични ланци, но особено кисело-лабилната арабинофураноза, се губат во индустриското производство на пектини. Гранките во ланецот преку Л-рамноза и неговите странични ланци не се јавуваат редовно, туку се акумулираат во т.н. влакнести региони. Спротивно на тоа, се нарекуваат линеарни делови на ланецот мазни региони.

Покрај гранките на главниот ланец, постојат и други карактеристики на макромолекулата на пектин. Хидроксилните групи на атомот на С2 или С3 на единиците на галактуронска киселина се ацетилираат во мала мера или се заменуваат со други неутрални шеќери како Д-галактоза, Д-ксилоза, L-арабиноза, L-рамноза - и тука, главно во влакнести региони. Карбокси групите на полигалактуронска киселина често се естерифицираат со метанол. Степенот на естерификација и ацетилација варира со потеклото на пектинот, но има одлучувачко влијание врз хемиските својства. Затоа пектините се класифицираат според нивниот просечен степен на естеризација VE.

приказна

Пектинот првпат беше откриен во овошните сокови во 1790 година од страна на францускиот хемичар и фармацевт Луис-Никола Вокелин. Сепак, тоа не го добило своето име дури во 1824 година, кога францускиот ботаничар и хемичар Анри Браконо го продолжил истражувањето и ја именувал желатинозната супстанца пектинска киселина. Сто години подоцна, К.Смоленски беше првиот кој се сомневаше дека пектинот може да се состои од полимерна галактуронска киселина. Во 1930 година, Мејер и Марк ја препознале формата на синџирот на молекулата на пектин, а во 1937 година Шнајдер и Бок развиле формула за пектин. Дури на почетокот на 20 век луѓето ја препознаа практичната употреба на пектини, кои можат да се користат за производство на храна благодарение на нивните добри својства на гелирање. [2]
Веројатно најпозната марка за агенси за гелирање што содржат пектини од 1928 година е „Опекта“.

Класификација на пектини

Високо метилирани или високо естерифицирани пектини

• по дефиниција имаат степен на естерификација поголем од 50%,
• гел со содржина на шеќер од најмалку 55% ​​по тежина,
• треба pH од 1-3,5 за ова,
• затоа може да се користи само во кисели производи со висок шеќер, на пр. B. во џемови и овошни пломби.

Ниско метилирани, ниски метилестерски пектини

• по дефиниција имаат степен на естерификација помеѓу 50% и 5%,
• може да формира желе дури и без шеќер во присуство на поливалентни катјони,
• потребна е pH вредност од 1-7 за ова,
• се користат за производство на овошни препарати што се пумпаат, особено за млечни производи.
• се користат за да се направат нискокалорични ширења на овошје.

Пектински киселини

• по дефиниција имаат степен на естерификација помал од 5%,
• гел како ниско метилирани пектини (види погоре),
• и паѓаат при високи вредности на pH и високо ниво на поливалентни катјони како Пектети, Соли на нестерифицирани пектински киселини.

Амидопектини (амидирани пектини, E 440ii)

• спаѓаат во групата на ниско метилирани пектини, при што одреден дел од групите карбоксилна киселина се присутни како амид како резултат на реакцијата со амонијак,
• гел како ниско метилирани пектини и со шеќер и со поливалентни катјони,
• на својствата на желе, сепак, помалку влијае влијанието на содржината на поливалентни катјони, особено калциумот. Затоа, тие се поцврсти за употреба.

Главната разлика во технологијата на апликација помеѓу модификациите е тенденцијата да се формираат гелови од водени раствори и својствата на гелите формирани. Со степенот на естерификација и употребата на други адитиви, брзината на формирање на гел, јачината на гелот, ослободувањето на вкусот и ширењето може да се контролираат на насочен начин.

Апликации

Поради нивната способност да формираат гелови, пектините се неопходна компонента на многу производи во прехранбената индустрија, фармацевтската индустрија или за козметика во која се користат средства за гел, згуснување и/или стабилизатори од различни причини. [3] Во прехранбената индустрија и делумно во домаќинствата, пектинот се користи за правење желеа, џемови и џемови (видете ја статијата Опекта), Слатки, печива, стабилизирање на пијалоци и млечни производи. Пектините, како агар-агар, карагенан или алгинска киселина, може да се користат како чисто растителни замени за желатин.

Ниско метилирани пектини се користат во производството на јогурт и во пастеризацијата на кисело млечни производи, каде коагулацијата на казеинот се спречува со присуство на пектин.

Тој е број еден во ЕУ како додаток на храна Е 440 без максимално ограничување на количината (квантен сатис) генерално одобрен за скоро сите намирници.

Нивните својства како згуснувачи, заштитни колоиди и стабилизатори се користат и во фармацевтската и козметичката индустрија за да се зголеми вискозитетот и стабилноста на емулзиите и суспензиите и да се произведат разни гелови, креми и пасти.

Другите медицински апликации на пектини се резултат на нивната способност да дејствуваат како агенс за комплексирање при детоксикација на труење со тешки метали и нивната способност да го намалат нивото на холестерол во крвта. Исто така се користи во некои лекови за лекување на дијареја.

Механизми за гелирање

Молекулите на пектин се многу големи (макромолекули) и треба да биде тешко да се отстранат поради нивната тежина и голема површина. Всушност, сепак, релативно големи количини на пектин може да се растворат во само малку топла вода. Причината за овој феномен се слободните групи карбоксилна киселина на градежните блокови на галактуронската киселина. Киселите групи се дисоцираат во воден раствор. Ова создава остатоци од анјонска киселина кои се повеќе или помалку рамномерно распоредени преку макромолекулата. Негативниот полнеж осигурува дека молекулите на пектин се одбиваат електростатски. Понатаму, околу овие носители на полнеж се формираат големи хидратациони лушпи, кои дополнително спречуваат молекулите да се приближат една до друга. На овој начин, пектините остануваат во суспензија, поради што пектините се распоредуваат во групата хидроколоиди.

Со цел да се гелира, мора да се надмине бариерата на електростатско одбивање и хидратациони школки. Постојат два механизма за ова:

Lationелација со поливалентни катјони

Поливалентниот катјон е врзан од две или повеќе анјонски карбоксилатни групи во хелатниот комплекс, така што се формира гел во кој поливалентните катјони ги држат пектинските ланци заедно во тродимензионална мрежа. Гелацијата се одвива според таканаречениот модел „кутија со јајца“.

Geелација со шеќер и киселина

Киселината претвора многу остатоци од анјонска киселина во кисели групи, со што се намалува електростатското одбивање помеѓу синџирите на пектини. Големи количини шеќер имаат дехидрирачки ефект, т.е. Х. тие исто така врзуваат вода од големите хидратни лушпи на пектините. Ова им овозможува на пектинските ланци, на пр. Понекогаш со вклучување на шеќерот, тие се приближуваат едни кон други и формираат тродимензионална мрежа поврзана со водородни врски.

---