PEKTIINI: RAKENNE, TOIMINNOT, TYYPIT, RUUAT, SOVELLUKSET - BIOLOGIA - 2026

Pektiinit ovat polysakkaridien ryhmään kasviperäisistä rakenteellisesti monimutkainen, jonka pääasiallinen rakenne koostuu tähteistä D-galakturonihappoa sitoo glukosidisidoksia α-1,4-D-tyypin.

Kaksisirkkaisissa kasveissa ja joissain ei-ruohoisissa yksisirkkaisissa pektiineissä on noin 35% primaarisolujen seinämissä olevista molekyyleistä. Ne ovat erityisen runsaasti molekyylejä kasvavien ja jakavien solujen seinämissä, samoin kuin kasvien kudosten "pehmeissä" osissa.

Pektiinin emäyksikkö, metyyliryhmään (-CH3) esteröity galakturonihappo (lähde: Simann13 Wikimedia Commonsin kautta)

Korkeammissa kasvisoluissa pektiinit ovat myös osa soluseinää ja useat todistuselimet viittaavat siihen, että ne ovat tärkeitä kasvulle, kehitykselle, morfogeneesille, solu-solu-tarttumisprosesseille, puolustukselle, signaloinnille, solun laajeneminen, siementen nesteytys, hedelmien kehitys jne.

Nämä polysakkaridit syntetisoidaan Golgi-kompleksissa ja kuljetetaan sitten soluseinämään kalvovesikkeleiden avulla. Pektiinien, jotka ovat osa kasvisolujen seinämämatriisia, ajatellaan toimivan paikana glukaaniverkoston laskeutumiselle ja jatkamiselle, jolla on tärkeä rooli seinämän huokoisuudessa ja kiinnittymisessä muihin soluihin.

Lisäksi pektiineillä on teollinen käyttö geeliytyvinä ja stabiloivina aineina elintarvikkeissa ja kosmetiikassa; niitä on käytetty biofilmien, liimojen, paperin korvikkeiden ja lääketieteellisten tuotteiden synteesissä implantteja tai lääkeaineita varten.

Monet tutkimukset osoittavat sen hyödyistä ihmisten terveydelle, koska on osoitettu, että ne vaikuttavat immuunijärjestelmän stimulaation lisäksi myös kolesterolin ja verensokerin alenemiseen.

Rakenne

Pektiinit ovat proteiiniperhe, joka koostuu pääasiassa galakturonihappoyksiköistä, jotka on kovalenttisesti kytketty toisiinsa. Galakturonihappo edustaa enemmän tai vähemmän 70% pektiinien koko molekyylirakenteesta, ja se voi olla kiinnittynyt O-1- tai O-4-asemiin.

Galakturonihappo on heksoosi, ts. Se on 6 hiiliatomin sokeri, jonka molekyylikaava on C6H10O.

Sen molekyylipaino on enemmän tai vähemmän 194,14 g / mol ja se eroaa rakenteellisesti galaktoosista esimerkiksi siten, että asemassa 6 oleva hiili on kiinnittynyt karboksyyliryhmään (-COOH) eikä hydroksyyliryhmään (-OH).).

Galakturonihappotähteistä löytyy erityyppisiä substituentteja, jotka määrittelevät enemmän tai vähemmän kunkin pektiinityypin rakenneominaisuudet; jotkut yleisimmistä ovat metyyliryhmiä (CH3), jotka on esteröity hiileksi 6, vaikkakin sivuketjuissa voi olla myös neutraaleja sokereita.

Verkkotunnusyhdistelmä

Jotkut tutkijat ovat todenneet, että luonnossa esiintyvät erilaiset pektiinit ovat vain yhdistelmää homogeenisia tai sileitä domeeneja (ilman oksia) ja toiset erittäin haarautuneita tai "karvaisia", jotka yhdistetään toisiinsa eri suhteissa.

Nämä domeenit on tunnistettu homogalakturonaanidomeeniksi, joka on yksinkertaisin kaikista ja sellainen, jolla on vähiten "näyttäviä" sivuketjuja; ramnogalakturonaani-I-domeeni ja ramnogalakturonaani-II-domeeni, yksi monimutkaisempi kuin toinen.

Erilaisten substituenttien läsnäolosta johtuen ja eri suhteissa, pektiinien pituus, rakenteellinen määritelmä ja molekyylipaino ovat hyvin muuttuvia, ja tämä riippuu myös suuressa määrin solutyypistä ja tarkasteltavista lajeista.

Tyypit tai verkkotunnukset

Pektiinien päärakenteen muodostava galakturonihappo voi löytyä kahdesta erilaisesta rakennemuodosta, jotka muodostavat sellaisten kolmen polysakkarididomeenin selkärangan, joita on kaikissa pektiinityypeissä.

Nämä domeenit tunnetaan nimellä homogalakturonaani (HGA), ramnogalakturonaani-I (RG-I) ja ramnogalakturonaani-II (RG-II). Nämä kolme domeenia voidaan kytkeä kovalenttisesti muodostaen paksun verkon primaarisen soluseinän ja keskimmäisen lamellin väliin.

Homogalakturonaani (HGA)

Se on lineaarinen homopolymeeri, joka koostuu D-galakturonihappotähteistä, jotka on kytketty toisiinsa a-1,4-tyypin glukosidisidoksilla. Se voi sisältää jopa 200 galakturonihappotähdettä ja toistuu monien pektiinimolekyylien rakenteessa (se sisältää enemmän tai vähemmän 65% pektiineistä)

Tämä polysakkaridi syntetisoidaan kasvisolujen Golgi-kompleksissa, jossa yli 70% sen tähteistä on modifioitu esteröimällä metyyliryhmä hiilessä, joka kuuluu karboksyyliryhmään kohdassa 6.

Homogalakturonaanin kemiallinen rakenne (Lähde: NEUROtiker Wikimedia Commonsin kautta)

Toinen modifikaatio, jonka galakturonihappotähteet homogalakturonaanidomeenissa voidaan suorittaa, on hiilen 3 tai hiilen 2 asetylointi (asetyyliryhmän lisääminen).

Lisäksi joillakin pektiineillä on ksyloosisubstituutioita joidenkin niiden tähteistä hiilen 3 kohdalla, mikä tuottaa erilaisen domeenin, joka tunnetaan ksylogalakturonaanina, jota on runsaasti hedelmissä, kuten omenoissa, vesimeloneissa, porkkanoissa, ja herneiden siemenkuoressa.

Ramnogalakturonaani-I (RG-I)

Tämä on heteropolysakkaridi, joka koostuu vajaat 100 toistosta disakkaridista, jotka koostuvat L-ramnoosista ja D-galakturonihaposta. Se edustaa 20-35% pektiineistä ja sen ilmentyminen riippuu solutyypistä ja kehityshetkestä.

Suuren osan selkärangan ramnosilitähteistä on sivuketjuja, joissa on yksittäisiä, suoraketjuisia tai haarautuneita L-arabinofuranoosi- ja D-galaktopyranoositähteitä. Ne voivat sisältää myös fukoositähteitä, glukoosia ja metyloituja glukoositähteitä.

Ramnogalakturonaani II (RG-II)

Tämä on monimutkaisin pektiini ja edustaa vain 10% kasvien solupektiineistä. Sen rakenne on erittäin säilynyt kasvilajeissa ja se muodostuu vähintään 8 D-galakturonihappotähteen homogalakturonaanirungosta, joka on sidottu 1,4-sidoksella.

Näillä tähteillä on sivuketjuissaan yli 12 erityyppistä sokeria, jotka on kytketty yli 20 erityyppisen sidoksen kautta. On yleistä löytää ramnogalakturonaani-II dimeerimuodossa, jolloin kaksi osaa on kytketty toisiinsa boraatti-dioliesterisidoksella.

ominaisuudet

Pektiinit ovat pääasiassa rakenneproteiineja ja koska ne voivat liittyä muihin polysakkaridiin, kuten hemiselluloosiin, joita esiintyy myös kasvien soluseinämissä, ne antavat kiinteyden ja kovuuden mainituille rakenteille.

Tuoreessa kudoksessa vapaiden karboksyyliryhmien läsnäolo pektiinimolekyyleissä lisää kalsiummolekyylien mahdollisuuksia ja sitoutumislujuutta pektiinipolymeerien välillä, mikä antaa heille entistä enemmän rakenteellista stabiilisuutta.

Ne toimivat myös kosteuttavana aineena ja tartuntamateriaalina soluseinämän erilaisille sellulolyyttisille komponenteille. Lisäksi niillä on tärkeä rooli veden ja muiden kasvinesteiden liikkumisen ohjauksessa kasvin kudoksen nopeimmin kasvavien osien kautta.

Joidenkin pektiinien molekyyleistä johdetut oligosakkaridit osallistuvat tiettyjen kasvakudosten ligoitumisen indusointiin, mikä puolestaan ​​edistää proteaasi-inhibiittorimolekyylien (proteiineja hajottavien entsyymien) kertymistä.

Näistä syistä pektiinit ovat tärkeitä kasvulle, kehitykselle ja morfogeneesille, solu-solujen signalointi- ja tarttumisprosesseille, puolustukselle, solun laajenemiselle, siementen hydraatiolle, hedelmien kehitykselle, muiden joukossa.

Pektiinirikkaat ruuat

Pektiinit ovat tärkeä kuitulähde, jota on läsnä monissa ihmisten päivittäin kuluttamissa vihanneksissa ja hedelmissä, koska se on rakenteellinen osa useimpien vihreiden kasvien soluseinää.

Sitä on erittäin runsaasti sitrushedelmien, kuten sitruunoiden, limetit, greipit, appelsiinit, mandariinit ja passionhedelmät (passiohedelmät tai passionhedelmät) kuorissa, käytettävissä olevan pektiinin määrä riippuu kuitenkin kypsyyden tilasta. hedelmät.

Vihreät tai vähemmän kypsät hedelmät ovat hedelmiä, joissa on enemmän pektiinejä, muuten hedelmät, jotka ovat liian kypsiä tai ylikypsiä.

Jam, makea tai hyytelö, yksi pektiinin kulinaarisista sovelluksista (RitaE: n kuva pixabay.com-sivustossa)

Muihin pektiinirikkaisiin hedelmiin kuuluvat omenat, persikat, banaanit, mango, guava, papaija, ananas, mansikat, aprikoosit ja erityyppiset marjat. Vihanneksia, joissa on runsaasti pektiinimääriä, ovat tomaatit, pavut ja herneet.

Lisäksi pektiinejä käytetään yleisesti elintarviketeollisuudessa hyytelöivinä lisäaineina tai stabilointiaineina kastikkeissa, galeoissa ja monissa muissa teollisuusvalmisteissa.

Sovellukset

Elintarviketeollisuudessa

Koostumuksensa vuoksi pektiinit ovat hyvin vesiliukoisia molekyylejä, minkä vuoksi niitä on useita sovelluksia, etenkin elintarviketeollisuudessa.

Sitä käytetään hyytelöivänä, stabiloivana tai sakeuttavana aineena useille kulinaarisille valmisteille, erityisesti hyytelöille ja hilloille, jogurttipohjaisille juomille, maidonpuristuksille maidolla ja hedelmillä sekä jäätelöihin.

Pektiini on suosittu hillojen valmistukseen (Kuva: Michal Jarmoluk, pixabay.com)

Pektiinin teollinen tuotanto näitä tarkoituksia varten perustuu sen uuttamiseen hedelmien, kuten omenoiden ja eräiden sitrushedelmien kuorista, prosessi, joka suoritetaan korkeassa lämpötilassa ja happamissa pH-olosuhteissa (matala pH).

Ihmisten terveydessä

Sen lisäksi, että pektiinejä on luonnossa läsnä osana kuitua monissa kasviperäisissä elintarvikkeissa, joita ihmiset päivittäin kuluttavat, pektiineillä on osoitettu olevan "farmakologisia" sovelluksia:

- ripulin hoidossa (sekoitettu kamomillauutteen kanssa)

- Estää patogeenisten mikro-organismien tarttuminen mahalaukun limakalvoon välttäen maha-suolikanavan tulehduksia

- Niillä on positiivisia vaikutuksia ruuansulatuksen immunoregulaattoreina

- Alempi veren kolesteroli

- Laske glukoosin imeytymisastetta liikalihavien ja diabeetikkojen seerumissa

Viitteet

1. BeMiller, JN (1986). Johdanto pektiineihin: rakenne ja ominaisuudet. Pektiinien kemia ja toiminta, 310, 2-12.
2. Dergal, SB, Rodríguez, HB, & Morales, AA (2006). Elintarvikekemia. Pearson koulutus.
3. Mohnen, D. (2008). Pektiinirakenne ja biosynteesi. Nykyinen lausunto kasvibiologiasta, 11 (3), 266 - 277.
4. Thakur, BR, Singh, RK, Handa, AK, ja Rao, MA (1997). Kemia ja pektiini-käyttö. Kriittiset arvostelut ravintotieteestä ja ravitsemuksesta, 37 (1), 47-73. Thakur, BR, Singh, RK, Handa, AK, ja Rao, MA (1997). Kemia ja pektiini-käyttö. Kriittiset arvostelut ravintotieteestä ja ravitsemuksesta, 37 (1), 47-73.
5. Voragen, AG, Coenen, GJ, Verhoef, RP, & Schols, HA (2009). Pektiini, monipuolinen polysakkaridi, joka on läsnä kasvisolujen seinämissä. Rakennekemia, 20 (2), 263.
6. Willats, WG, McCartney, L., Mackie, W., & Knox, JP (2001). Pektiini: solubiologia ja funktionaalisen analyysin näkymät. Kasvien molekyylibiologia, 47 (1-2), 9 - 27.