PEKTĪNS: STRUKTŪRA, FUNKCIJAS, VEIDI, PĀRTIKAS PRODUKTI, PIELIETOJUMS - BIOLOĢIJA - 2025

The pektīni ir grupa no polisaharīdi no augu izcelsmes strukturāli sarežģītākas dabas, kuru galvenā struktūra sastāv no atlikumiem D-galakturonskābes ko saista glikozīdu obligācijas α-1,4-D tipa.

Divdīgļlapu augos un dažos viengradžu viengrandos pektīni veido apmēram 35% no molekulām, kas atrodas šūnu primārajās sieniņās. Tās ir īpaši bagātīgas molekulas augošo un dalīto šūnu sienās, kā arī augu audu “mīkstajās” daļās.

Pektīna pamatvienība, galakturonskābe, kas ir esterificēta par metilgrupu (-CH3) (Avots: Simann13 caur Wikimedia Commons)

Augstākās augu šūnās pektīni ir arī šūnas sienas daļa, un vairākas pierādījumu līnijas liek domāt, ka tie ir svarīgi augšanai, attīstībai, morfoģenēzei, šūnu un šūnu saķeres procesiem, aizsardzībai, signalizēšanai, šūnu paplašināšanās, sēklu hidratācija, augļu attīstība utt.

Šie polisaharīdi tiek sintezēti Golgi kompleksā un pēc tam ar membrānas pūslīšu palīdzību tiek nogādāti šūnas sienā. Tiek uzskatīts, ka pektīni, kas ir daļa no augu šūnu sienas matricas, darbojas kā vieta glikāna tīkla nogulsnēšanai un paplašināšanai, kam ir svarīga loma sienas porainībā un pielipšanā citām šūnām.

Turklāt pektīnus izmanto kā rūpniecībā izmantojamus želejveida un stabilizējošus līdzekļus pārtikā un kosmētikā; Tos izmanto bioplēvju, līmju, papīra aizstājēju un implantātu vai zāļu nesēju medicīnisko produktu sintēzē.

Daudzi pētījumi norāda uz tā ieguvumiem cilvēku veselībai, jo ir pierādīts, ka tie papildus imūnsistēmas stimulēšanai veicina arī holesterīna un glikozes līmeņa pazemināšanos asinīs.

Uzbūve

Pektīni ir olbaltumvielu saime, ko galvenokārt veido galakturonskābes vienības, kas ir kovalenti saistītas. Galakturonskābe veido apmēram 70% no visas pektīnu molekulārās struktūras, un to var piestiprināt O-1 vai O-4 pozīcijās.

Galakturonskābe ir heksoze, tas ir, tas ir cukurs ar 6 oglekļa atomiem, kura molekulārā formula ir C6H10O.

Tā molekulmasa ir lielāka vai mazāka par 194,14 g / mol un strukturāli atšķiras no galaktozes, piemēram, ar to, ka ogleklis 6. pozīcijā ir pievienots karboksilgrupai (-COOH), nevis hidroksilgrupai (-OH). ).

Uz galakturonskābes atlikumiem var atrast dažāda veida aizvietotājus, kas vairāk vai mazāk nosaka katra pektīna veida strukturālās īpašības; dažas no visizplatītākajām ir metilgrupas (CH3), kas esterificētas līdz oglekļa 6, kaut arī neitrālie cukuri ir atrodami arī sānu ķēdēs.

Domēna kombinācija

Daži pētnieki ir secinājuši, ka dabā esošie dažādie pektīni nav nekas cits kā viendabīgu vai gludu domēnu (bez zariem) kombinācija, un citi ir ļoti sazaroti vai "matains", kas savstarpēji apvienojas dažādās proporcijās.

Šie domēni ir identificēti kā homogalakturonāna domēns, kas ir vienkāršākais no visiem un tas, kurā ir vismazākās "košās" sānu ķēdes; ramnogalakturonāna-I domēns un ramnogalakturonāna-II domēns, kas ir viens sarežģītāks par otru.

Sakarā ar dažādu aizvietotāju klātbūtni un dažādās proporcijās, pektīnu garums, strukturālā definīcija un molekulmasa ir ļoti mainīgi, un tas lielā mērā ir atkarīgs arī no šūnas tipa un apskatītajām sugām.

Veidi vai domēni

Galakturonskābe, kas veido pektīnu galveno struktūru, ir atrodama divās dažādās struktūras formās, kas veido trīs polisaharīdu domēnu mugurkaulu, kas atrodams visu veidu pektīnos.

Šie domēni ir pazīstami kā homogalakturonāns (HGA), ramnogalakturonāns-I (RG-I) un ramnogalakturonāns-II (RG-II). Šos trīs domēnus var savienot kovalenti, veidojot biezu tīklu starp primārās šūnas sienu un vidējo lameli.

Homogalakturonāns (HGA)

Tas ir lineārs homopolimērs, kas sastāv no D-galakturonskābes atlikumiem, kas savienoti kopā ar α-1,4 tipa glikozīdiskajām saitēm. Tas var saturēt līdz 200 galakturonskābes atlikumiem un atkārtojas daudzu pektīna molekulu struktūrā (tas satur vairāk vai mazāk 65% pektīnu)

Šis polisaharīds tiek sintezēts augu šūnu Golgi kompleksā, kur vairāk nekā 70% tā atlikumu ir modificēti, esterificējot metilgrupu uz oglekļa, kas pieder karboksilgrupai 6. pozīcijā.

Homogalakturonāna ķīmiskā struktūra (Avots: NEUROtiker caur Wikimedia Commons)

Vēl viena modifikācija, ko var veikt galakturonskābes atlikumi homogalakturonāna domēnā, ir oglekļa 3 vai oglekļa 2 acetilēšana (acetilgrupas pievienošana).

Turklāt dažiem pektīniem ir dažu atlikumu ksilozes aizvietotāji pie oglekļa 3, kas rada atšķirīgu domēnu, kas pazīstams kā ksilogalakturonāns, un tas ir bagātīgs augļos, piemēram, ābolos, arbūzos, burkānos un zirņu sēklu apvalkā.

Ramnogalakturonāns-I (RG-I)

Tas ir heteropolisaharīds, kas sastāv no nedaudz mazāk kā 100 disaharīda atkārtojumiem, ko veido L-ramnoze un D-galakturonskābe. Tas veido no 20 līdz 35% pektīnu, un tā ekspresija ir atkarīga no šūnas veida un attīstības brīža.

Lielai daļai ramnozila atlieku tās mugurkaulā ir sānu ķēdes, kurām ir atsevišķas, lineāras vai sazarotas L-arabinofuranozes un D-galaktopiranozes atliekas. Tie var saturēt arī fukozes atlikumus, glikozi un metilētā glikozes atlikumus.

Ramnogalakturonāns II (RG-II)

Šis ir vissarežģītākais pektīns, un tas veido tikai 10% no šūnu pektīniem augos. Tās struktūra ir ļoti konservēta augu sugās, un to veido vismaz 8 D-galakturonskābes atlikumu homogalakturona skelets, kas savienots ar 1,4 saitēm.

Šīm atliekām sānu ķēdēs ir vairāk nekā 12 dažādu veidu cukuru filiāles, kas savienotas caur vairāk nekā 20 dažādu veidu saitēm. Parasti ir atrodams ramnogalakturonāns-II dimēra formā, abas daļas savienojot ar borāta-diola estera saiti.

Iespējas

Pektīni galvenokārt ir strukturāli proteīni, un, tā kā tie var saistīties ar citiem polisaharīdiem, piemēram, hemicelulozes, kas atrodas arī augu šūnu sienās, tie piešķir šīm struktūrām stingrību un cietību.

Svaigos audos brīvo karboksilgrupu klātbūtne pektīna molekulās palielina kalcija molekulu iespējas un saistošo spēku starp pektīna polimēriem, kas tām piešķir vēl lielāku struktūras stabilitāti.

Tie darbojas arī kā mitrinošs līdzeklis un kā adhēzijas materiāls dažādiem šūnas sienas celulolītiskajiem komponentiem. Turklāt tiem ir svarīga loma, kontrolējot ūdens un citu augu šķidrumu kustību caur visātrāk augošajām audu porcijām augā.

Oligosaharīdi, kas iegūti no dažu pektīnu molekulām, piedalās noteiktu augu audu lignifikācijas indukcijā, veicinot proteāzes inhibitoru molekulu (fermenti, kas noārda olbaltumvielas) uzkrāšanos.

Šo iemeslu dēļ pektīni ir svarīgi augšanai, attīstībai un morfoģenēzei, šūnu-šūnu signalizācijas un adhēzijas procesiem, aizsardzībai, šūnu paplašināšanai, sēklu hidratācijai, augļu attīstībai, starp citiem.

Pārtika, kas bagāta ar pektīniem

Pektīni ir svarīgs šķiedrvielu avots, kas atrodas daudzos dārzeņos un augļos, ko cilvēks katru dienu patērē, jo tas ir struktūras sastāvdaļa šūnu sienām lielākajā daļā zaļo augu.

Tas ir ļoti bagātīgs citrusaugļu, piemēram, citronu, laimu, greipfrūtu, apelsīnu, mandarīnu un pasifloru (pasifloru vai pasifloru augļu) mizās, tomēr pieejamais pektīna daudzums ir atkarīgs no augļa gatavības pakāpes. augļi.

Zaļāki vai mazāk nogatavojušies augļi ir tie, kuriem ir lielāks pektīnu saturs, pretējā gadījumā augļi, kas ir pārāk nogatavojušies vai pārspīlēti.

Ievārījums, salds vai želeja, viens no kulinārijas veidiem - pektīns (RitaE attēls vietnē pixabay.com)

Pie citiem ar pektīniem bagātiem augļiem pieder āboli, persiki, banāni, mango, gvajava, papaija, ananāsi, zemenes, aprikozes un dažāda veida ogas. Starp dārzeņiem, kuros ir daudz pektīna, ir tomāti, pupas un zirņi.

Turklāt pektīnus pārtikas rūpniecībā parasti izmanto kā želejveida piedevas vai stabilizatorus mērcēs, galejās un daudzos citos rūpniecisko preparātu veidos.

Lietojumprogrammas

Pārtikas rūpniecībā

Ņemot vērā to sastāvu, pektīni ir ļoti labi šķīstošas ​​molekulas ūdenī, tāpēc tiem ir daudzkārtējs pielietojums, īpaši pārtikas rūpniecībā.

To lieto kā želejošu, stabilizējošu vai sabiezējošu līdzekli vairākiem kulinārijas izstrādājumiem, īpaši želejām un ievārījumiem, dzērieniem, kas gatavoti uz jogurta bāzes, kokteiļiem ar pienu un augļiem un saldējumiem.

Pektīns ir populārs ievārījumu gatavošanai (Mihala Jarmoluka attēls vietnē pixabay.com)

Šiem nolūkiem paredzētā pektīna rūpnieciskās ražošanas pamatā ir tā ekstrahēšana no augļu, piemēram, ābolu un dažu citrusaugļu, mizām - process, kas tiek veikts augstā temperatūrā un skābā pH (zemā pH) apstākļos.

Cilvēka veselībā

Pierādīts, ka pektīni ir dabiski kā šķiedrvielu daļa daudzos augu izcelsmes pārtikas produktos, ko cilvēki katru dienu patērē, un tie ir arī “farmakoloģiski” pielietojami:

- caurejas ārstēšanā (sajauc ar kumelīšu ekstraktu)

- bloķēt patogēno mikroorganismu pieķeršanos kuņģa gļotādai, izvairoties no kuņģa-zarnu trakta infekcijām

- Viņiem ir pozitīva ietekme kā gremošanas sistēmas imūnregulatoriem

- Holesterīna līmeņa pazemināšanās asinīs

- Samaziniet glikozes absorbcijas līmeni pacientiem ar aptaukošanos un diabētu

Atsauces

1. BeMillers, JN (1986). Ievads pektīnos: struktūra un īpašības. Pektīnu ķīmija un funkcijas, 310, 2–12.
2. Dergal, SB, Rodríguez, HB, & Morales, AA (2006). Pārtikas ķīmija. Pīrsona izglītība.
3. Mohnen, D. (2008). Pektīnu struktūra un biosintēze. Pašreizējais atzinums augu bioloģijā, 11. (3), 266. – 277.
4. Thakur, BR, Singh, RK, Handa, AK, & Rao, MA (1997). Ķīmiskā viela un pektīna pielietojums. Kritiskās atsauksmes par pārtikas zinātni un uzturu, 37 (1), 47-73. Thakur, BR, Singh, RK, Handa, AK, & Rao, MA (1997). Ķīmiskā viela un pektīna pielietojums. Kritiskās atsauksmes par pārtikas zinātni un uzturu, 37 (1), 47-73.
5. Voragen, AG, Coenen, GJ, Verhoef, RP, & Schols, HA (2009). Pektīns, universāls polisaharīds, kas atrodas augu šūnu sienās. Strukturālā ķīmija, 20 (2), 263.
6. Willats, WG, McCartney, L., Mackie, W., & Knox, JP (2001). Pektīns: šūnu bioloģija un funkcionālās analīzes iespējas. Augu molekulārā bioloģija, 47 (1–2), 9–27.