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

Su pektini su skupina polisaharida biljnog porijekla strukturno složenije prirode, čija je glavna struktura se sastoji od ostataka D-galakturonska kiselina vezanih uz glukozidni vezama tipa α-1,4-D.

U dvokotilednim biljkama i nekim negraminskim monokotama pektini čine otprilike 35% molekula prisutnih u stjenkama primarnih stanica. Osobito su obilne molekule u zidovima stanica koje rastu i dijele, kao i u "mekim" dijelovima biljnih tkiva.

Osnovna jedinica pektina, galaktoronske kiseline esterificirane u metilnu skupinu (-CH3) (Izvor: Simann13 putem Wikimedia Commons)

U stanicama viših biljaka pektini su također dio stanične stijenke, a višestruki dokazni podaci sugeriraju da su važni za rast, razvoj, morfogenezu, procese adhezije staničnih stanica, odbranu, signalizaciju, ekspanzija stanica, hidratacija sjemena, razvoj plodova itd.

Ti polisaharidi sintetizirani su u Golgijevom kompleksu i zatim se pomoću membranskih vezikula transportiraju u staničnu stijenku. Smatra se da pektini, kao dio matrice biljnih stijenki, funkcioniraju kao mjesto taloženja i proširenja glukanske mreže koja ima važnu ulogu u poroznosti stijena i prianjanju na ostale stanice.

Nadalje, pektini imaju industrijsku upotrebu kao sredstva za geliranje i stabilizaciju u hrani i kozmetici; korišteni su u sintezi biofilma, ljepila, nadomjestka papira i medicinskih proizvoda za implantate ili nosače lijekova.

Mnoge studije ukazuju na njegove dobrobiti za ljudsko zdravlje jer je dokazano da doprinose i smanjenju razine kolesterola i glukoze u krvi, osim stimulacije imunološkog sustava.

Struktura

Pektini su obitelj proteina koja je u biti sastavljena od jedinica galakturonske kiseline koja je kovalentno povezana. Galakturonska kiselina predstavlja oko 70% cjelokupne molekularne strukture pektina i može se vezati na položajima O-1 ili O-4.

Galakturonska kiselina je heksoza, to je šećer sa 6 atoma ugljika čija je molekularna formula C6H10O.

Ima molekulsku masu veću ili manju od 194,14 g / mol i strukturno se razlikuje od galaktoze, na primjer, po tome što je ugljik na položaju 6 vezan na karboksilnu skupinu (-COOH), a ne na hidroksilnu skupinu (-OH).

Na ostacima galaktoronske kiseline mogu se naći različite vrste supstituenata koji više ili manje definiraju strukturna svojstva svake vrste pektina; neke od najčešćih su metilne skupine (CH3) esterificirane do ugljika 6, iako se neutralni šećeri mogu naći i u bočnim lancima.

Kombinacija domena

Neki su istraživači utvrdili da različiti pektini prisutni u prirodi nisu ništa drugo do kombinacija homogenih ili glatkih domena (bez grana), a drugi vrlo razgranati ili "dlakavi", koji se međusobno kombiniraju u različitim omjerima.

Te su domene identificirane kao homogalakturonanska domena, koja je najjednostavnija od svih i ona s najmanje "istaknutih" bočnih lanaca; domena rhamnogalacturonan-I i domena rhamnogalacturonan-II, jedna složenija od druge.

Zbog prisutnosti različitih supstituenata i u različitim omjerima, duljina, strukturna definicija i molekulska masa pektina vrlo su promjenjive, a to u velikoj mjeri ovisi i o vrsti stanice i vrstama koje se razmatraju.

Vrste ili domene

Galakturonska kiselina koja čini glavnu strukturu pektina može se naći u dva različita strukturna oblika koji čine okosnicu tri polisaharidne domene koje se nalaze u svim vrstama pektina.

Te su domene poznate kao homogalakturonan (HGA), rhamnogalacturonan-I (RG-I) i rhamnogalacturonan-II (RG-II). Ove tri domene mogu se kovalentno povezati, tvoreći gustu mrežu između primarne stanične stijenke i srednje lamele.

Homogalakturonan (HGA)

To je linearni homopolimer sastavljen od ostataka D-galaktoronske kiseline povezanih glukozidnim vezama tipa α-1,4. Može sadržavati do 200 ostataka galaktoronske kiseline i ponavlja se u strukturi mnogih molekula pektina (sadrži više ili manje 65% pektina)

Ovaj polisaharid sintetizira se u Golgijevom kompleksu biljnih stanica, gdje je više od 70% njegovih ostataka modificirano esterifikacijom metilne skupine na ugljiku koji pripada karboksilnoj skupini na položaju 6.

Kemijska struktura homogalakturonana (Izvor: NEUROtiker via Wikimedia Commons)

Druga modifikacija kojom se mogu podvrgnuti ostaci galaktoronske kiseline u domenu homogalakturonana je acetilacija (dodavanje acetilne skupine) ugljika 3 ili ugljika 2.

Pored toga, neki pektini imaju zamjenu ksiloze u ugljiku 3 nekih njihovih ostataka, što daje drugačiju domenu poznatu kao ksilogalakturonan, obilnu plodovima poput jabuka, lubenica, mrkve i sjemenskog sloja graška.

Ramnogalacturonan-I (RG-I)

Ovo je heteropolisaharid sastavljen od nešto manje od 100 ponavljanja disaharida kojeg čine L-ramnoza i D-galaktoronska kiselina. Predstavlja između 20 i 35% pektina i njegova ekspresija ovisi o vrsti stanice i trenutku razvoja.

Velik dio ostataka ramnosila u kralježnici ima bočne lance koji imaju pojedinačne, linearne ili razgranate ostatke L-arabinofuranoze i D-galaktopiranoze. Oni također mogu sadržavati ostatke fukoze, glukoze i metilirane ostatke glukoze.

Ramnogalacturonan II (RG-II)

Ovo je najsloženiji pektin i predstavlja samo 10% staničnih pektina u biljkama. Njegova je struktura visoko očuvana u biljnim vrstama i tvori ga kostur homogalakturonana s najmanje 8 ostataka D-galaktoronske kiseline povezane 1,4 vezom.

U svojim bočnim lancima, ti ostaci imaju grane više od 12 različitih vrsta šećera, povezane preko više od 20 različitih vrsta veza. Uobičajeno je pronaći ranogalakturonan-II u dimernom obliku, s tim da su dva dijela povezana zajedno borat-diol esterskom vezom.

Značajke

Pektini su uglavnom strukturni proteini i, budući da se mogu povezati s drugim polisaharidima poput hemiceluloza, prisutni su i u staničnim zidovima biljaka, tim strukturama pridaju čvrstoću i tvrdoću.

U svježem tkivu, prisutnost slobodnih karboksilnih skupina u molekulama pektina povećava mogućnosti i čvrstoću vezanja molekula kalcija između pektinskih polimera, što im daje još veću strukturnu stabilnost.

Oni također djeluju kao hidratantno sredstvo i kao adhezivni materijal za različite celulološke sastojke stanične stijenke. Osim toga, oni igraju važnu ulogu u kontroli kretanja vode i ostalih biljnih tekućina kroz najbrže rastuće dijelove tkiva u biljci.

Oligosaharidi dobiveni iz molekula nekih pektina sudjeluju u indukciji lignifikacije određenih biljnih tkiva, potičući, sa svoje strane, akumulaciju molekula inhibitora proteaze (enzima koji razgrađuju proteine).

Iz tih razloga, pektini su važni za rast, razvoj i morfogenezu, stanično-staničnu signalizaciju i adhezijske procese, odbranu, širenje stanica, hidrataciju sjemena, razvoj ploda, između ostalih.

Hrana bogata pektinom

Pektini su važan izvor vlakana koji su prisutni u velikom broju povrća i voća koje čovjek svakodnevno konzumira, jer je strukturni dio staničnih zidova većine zelenih biljaka.

Vrlo je bogata u kore citrusnog voća, poput limuna, limete, grejpa, naranče, mandarine i pasiranog voća (pasivno voće ili pasijsko voće), međutim, količina dostupnog pektina ovisi o stanju zrelosti voće.

Zeleniji ili manje zreli plodovi su oni s većim sadržajem pektina, inače oni plodovi koji su previše zreli ili pretjerani.

Džem, slatko ili žele, jedna od kulinarskih primjena pektina (Slika RitaE na pixabay.com)

Ostalo voće bogato pektinom uključuje jabuke, breskve, banane, mango, guavu, papaju, ananas, jagode, marelice i razne vrste bobica. Među povrćem koje ima obilnu količinu pektina spadaju rajčica, grah i grašak.

Nadalje, pektini se često koriste u prehrambenoj industriji kao dodaci za geliranje ili stabilizatori u umacima, galama i mnogim drugim vrstama industrijskih pripravaka.

Prijave

U prehrambenoj industriji

S obzirom na svoj sastav, pektini su visoko topive molekule u vodi, zbog čega imaju višestruku primjenu, posebno u prehrambenoj industriji.

Koristi se kao sredstvo za geliranje, stabiliziranje ili zgušnjavanje za više kulinarskih pripravaka, posebno žele i džemova, pića na bazi jogurta, mliječni kolači s mlijekom i voćem i sladoledi.

Pektin je popularan za pravljenje džemova (Slika Michal Jarmoluk na pixabay.com)

Industrijska proizvodnja pektina za ove svrhe temelji se na njegovoj ekstrakciji iz kore plodova kao što su jabuke i neki agrumi, proces koji se izvodi pri visokoj temperaturi i u kiselim pH uvjetima (niskim pH).

U ljudskom zdravlju

Osim što su prirodno prisutne u sastavu vlakana u mnogim biljnim namirnicama koje ljudi svakodnevno konzumiraju, pokazalo se da pektini imaju "farmakološke" primjene:

- U liječenju proljeva (pomiješano sa ekstraktom kamilice)

- Blokirajte prianjanje patogenih mikroorganizama na sluznicu želuca, izbjegavajući gastrointestinalne infekcije

- Imaju pozitivne učinke kao imuno-regulatori probavnog sustava

- Niži kolesterol u krvi

- Smanjite stopu apsorpcije glukoze u serumu pretilih i dijabetičara

Reference

1. BeMiller, JN (1986). Uvod u pektine: struktura i svojstva. Kemija i funkcija pektina, 310, 2-12.
2. Dergal, SB, Rodríguez, HB, i Morales, AA (2006). Kemija hrane. Pearson Education.
3. Mohnen, D. (2008). Pektinska struktura i biosinteza Trenutno mišljenje o biljnoj biologiji, 11 (3), 266-277.
4. Thakur, BR, Singh, RK, Handa, AK, i Rao, MA (1997). Kemija i upotrebe pektina - pregled. Kritički osvrti u hrani i prehrani, 37 (1), 47-73. Thakur, BR, Singh, RK, Handa, AK, i Rao, MA (1997). Kemija i upotrebe pektina - pregled. Kritički osvrti u hrani i prehrani, 37 (1), 47-73.
5. Voragen, AG, Coenen, GJ, Verhoef, RP, & Schols, HA (2009). Pektin, svestrani polisaharid prisutan u stanicama biljnih stijena. Strukturna kemija, 20 (2), 263.
6. Willats, WG, McCartney, L., Mackie, W., & Knox, JP (2001). Pektin: stanična biologija i izgledi za funkcionalnu analizu. Biljna molekularna biologija, 47 (1-2), 9-27.