PECTINĂ: STRUCTURĂ, FUNCȚII, TIPURI, ALIMENTE, APLICAȚII - BIOLOGIE - 2025

De Pectinele sunt grupul de polizaharide de origine vegetală cu structură natură mai complexă, a cărei structură principală este compusă din reziduuri de D-galacturonic de acid legat prin legături glicozidice de tip α-1,4-D.

În plantele dicotiledonate și unele monocote care nu sunt în iarbă, pectinele alcătuiesc aproximativ 35% din moleculele prezente în pereții celulari primari. Sunt molecule deosebit de abundente în pereții celulelor în creștere și împărțire, precum și în părțile „moi” ale țesuturilor vegetale.

Unitate de bază de pectină, acid galacturonic esterificat la o grupare metil (-CH3) (Sursa: Simann13 prin Wikimedia Commons)

În celulele vegetale superioare, pectinele fac parte din peretele celular și mai multe linii de dovezi sugerează că sunt importante pentru creștere, dezvoltare, morfogeneză, procese de aderență celulă, apărare, semnalizare, extinderea celulelor, hidratarea semințelor, dezvoltarea fructelor etc.

Aceste polizaharide sunt sintetizate în complexul Golgi și apoi sunt transportate la peretele celular cu ajutorul veziculelor membranare. Fiind parte a matricei peretelui celular al plantelor, se consideră că pectinele funcționează ca un loc de depunere și extindere a rețelei de glicani care are roluri importante în porozitatea peretelui și aderarea la alte celule.

Mai mult, pectinele au utilizări industriale ca agenți de gelifiere și stabilizare în produsele alimentare și cosmetice; ele au fost utilizate în sinteza de biofilme, adezivi, înlocuitori de hârtie și produse medicale pentru implanturi sau purtători de medicamente.

Multe studii indică beneficiile sale pentru sănătatea umană, deoarece s-a demonstrat că acestea contribuie la scăderea nivelului de colesterol și a glicemiei, pe lângă stimularea sistemului imunitar.

Structura

Pectinele sunt o familie de proteine ​​formate în esență de unități de acid galacturonic legate covalent între ele. Acidul galacturonic reprezintă aproximativ 70% din întreaga structură moleculară a pectinelor și poate fi atașat la pozițiile O-1 sau O-4.

Acidul galacturonic este un hexos, adică este un zahăr cu 6 atomi de carbon a căror formulă moleculară este C6H10O.

Are o greutate moleculară mai mare sau mai mică de 194,14 g / mol și diferă structural de galactoză, de exemplu, prin faptul că carbonul din poziția 6 este atașat la o grupare carboxil (-COOH) și nu la o grupare hidroxil (-OH ).

Diferite tipuri de substituenți pot fi găsite pe resturile de acid galacturonic, care definesc mai mult sau mai puțin proprietățile structurale ale fiecărui tip de pectină; unele dintre cele mai frecvente sunt grupările metil (CH3) esterificate la carbonul 6, deși zaharurile neutre pot fi găsite și în lanțurile laterale.

Combinație de domeniu

Unii cercetători au stabilit că diferitele pectine prezente în natură nu sunt decât o combinație de domenii omogene sau netede (fără ramuri) și altele extrem de ramificate sau „păroase”, care se combină între ele în proporții diferite.

Aceste domenii au fost identificate ca fiind domeniul homogalacturonan, care este cel mai simplu dintre toate și cel cu cele mai puține lanțuri laterale „spectaculoase”; domeniul rhamnogalacturonan-I și domeniul rhamnogalacturonan-II, unul mai complex decât celălalt.

Datorită prezenței diferiților substituenți și în proporții diferite, lungimea, definiția structurală și greutatea moleculară a pectinelor sunt extrem de variabile și acest lucru depinde, în mare măsură, și de tipul de celulă și de speciile luate în considerare.

Tipuri sau domenii

Acidul galacturonic care compune structura principală a pectinelor poate fi găsit în două forme structurale diferite care constituie coloana vertebrală a trei domenii polizaharidice găsite în toate tipurile de pectine.

Aceste domenii sunt cunoscute sub denumirea de homogalacturonan (HGA), rhamnogalacturonan-I (RG-I) și rhamnogalacturonan-II (RG-II). Aceste trei domenii pot fi legate covalent, formând o rețea groasă între peretele celular primar și lamela mijlocie.

Homogalacturonan (HGA)

Este un homopolimer liniar compus din resturi de acid D-galacturonic legate între ele prin legături glucozidice de tip α-1,4. Poate conține până la 200 de reziduuri de acid galacturonic și se repetă în structura multor molecule de pectină (cuprinde mai mult sau mai puțin de 65% din pectine)

Această polizaharidă este sintetizată în complexul Golgi al celulelor vegetale, unde peste 70% din reziduurile sale au fost modificate prin esterificarea unei grupări metilice pe carbonul aparținând grupării carboxilice la poziția 6.

Structura chimică a omogalacturonanului (Sursa: NEUROtiker prin Wikimedia Commons)

O altă modificare pe care o pot suferi reziduurile de acid galacturonic în domeniul omogalacturonan este acetilarea (adăugarea unei grupe acetil) a carbonului 3 sau a carbonului 2.

În plus, unele pectine au substituții de xiloză la carbonul 3 din unele dintre reziduurile lor, ceea ce dă un domeniu diferit cunoscut sub numele de xilogalacturonan, abundent în fructe precum mere, pepene verde, morcovi și în stratul de semințe de mazăre.

Ramnogalacturonan-I (RG-I)

Aceasta este o heteropolizaharidă formată din puțin sub 100 de repetări ale dizaharidului format din L-rhamnoză și acid D-galacturonic. Reprezintă între 20 și 35% din pectine, iar expresia sa depinde de tipul de celulă și de momentul dezvoltării.

O mare parte din reziduurile de rhomnosil din coloana sa vertebrală au lanțuri laterale care posedă reziduuri individuale, liniare sau ramificate de L-arabinofuranoză și D-galactopiranranoză. De asemenea, pot conține reziduuri de fucoză, glucoză și resturi de glucoză metilată.

Ramnogalacturonan II (RG-II)

Aceasta este cea mai complexă pectină și reprezintă doar 10% din pectine celulare din plante. Structura sa este foarte conservată la speciile de plante și este formată dintr-un schelet homogalacturonan din cel puțin 8 resturi de acid D-galacturonic legate între 1,4 legături.

În lanțurile lor laterale, aceste reziduuri au ramuri de peste 12 tipuri diferite de zaharuri, legate prin mai mult de 20 de tipuri diferite de legături. Este comună găsirea Rhamnogalacturonan-II sub formă dimer, cu cele două porțiuni legate între ele printr-o legătură ester borat-diol.

Caracteristici

Pectinele sunt în principal proteine ​​structurale și, întrucât se pot asocia cu alte polizaharide, cum ar fi hemicelulozele, prezente și în pereții celulari ai plantelor, conferă fermitate și duritate structurilor menționate.

În țesutul proaspăt, prezența grupelor carboxilice libere în moleculele de pectină crește posibilitățile și rezistența de legare a moleculelor de calciu între polimerii pectinei, ceea ce le conferă și mai multă stabilitate structurală.

De asemenea, funcționează ca agent de hidratare și ca material de aderență pentru diversele componente celulolitice ale peretelui celular. În plus, acestea joacă un rol important în controlul mișcării apei și a altor fluide vegetale prin porțiile de țesut cu cea mai rapidă creștere dintr-o plantă.

Oligozaharidele derivate din moleculele unor pectine participă la inducerea lignificării anumitor țesuturi vegetale, promovând, la rândul său, acumularea de molecule de inhibitor de protează (enzime care degradează proteinele).

Din aceste motive, pectinele sunt importante pentru creștere, dezvoltare și morfogeneză, procesele de semnalizare și adeziune celulară, apărare, expansiune celulară, hidratarea semințelor, dezvoltarea fructelor, printre alții.

Alimente bogate în pectine

Pectinele sunt o sursă importantă de fibre care este prezentă într-un număr mare de legume și fructe consumate zilnic de om, deoarece este o parte structurală a pereților celulari ai majorității plantelor verzi.

Este foarte abundent în cojile de citrice precum lămâi, limes, grapefruits, portocale, mandarine și fructe de pasiune (fructe de pasiune sau fructe de pasiune), cu toate acestea, cantitatea de pectină disponibilă depinde de starea de maturitate a fructele.

Fructele mai verzi sau mai puțin coapte sunt cele cu un conținut mai mare de pectine, altfel acele fructe prea coapte sau exagerate.

Dulceata, dulceata sau jeleu, una dintre aplicatiile culinare ale pectinei (Imagine de RitaE pe pixabay.com)

Alte fructe bogate în pectine includ mere, piersici, banane, mango, guava, papaya, ananas, căpșuni, caise și diverse tipuri de fructe de pădure. Printre legumele care au cantități abundente de pectină se numără roșiile, fasolea și mazărea.

Mai mult, pectinele sunt utilizate în mod obișnuit în industria alimentară ca aditivi gelifizanți sau stabilizatori în sosuri, galee și multe alte tipuri de preparate industriale.

Aplicații

În industria alimentară

Având în vedere compoziția lor, pectinele sunt molecule extrem de solubile în apă, motiv pentru care au aplicații multiple, în special în industria alimentară.

Este utilizat ca agent de gelifiere, stabilizare sau îngroșare pentru mai multe preparate culinare, în special jeleuri și gemuri, băuturi pe bază de iaurt, lapte cu lapte și fructe și înghețate.

Pectina este populară pentru confecționarea blocajelor (Imagine de Michal Jarmoluk pe pixabay.com)

Producția industrială de pectină în aceste scopuri se bazează pe extragerea acesteia din cojile de fructe, cum ar fi merele și unele fructe citrice, proces care se realizează la temperaturi ridicate și în condiții de pH acid (pH scăzut).

În sănătatea umană

Pe lângă faptul că sunt prezenți în mod natural ca parte a fibrei în multe dintre produsele alimentare pe bază de plante pe care oamenii consumă zilnic, pectinele s-au dovedit că au aplicații „farmacologice”:

- În tratamentul diareei (amestecat cu extract de mușețel)

- Blocați aderarea microorganismelor patogene la mucoasa stomacului, evitând infecțiile gastro-intestinale

- Au efecte pozitive ca imuno-regulatori ai sistemului digestiv

- Scăderea colesterolului din sânge

- Scăderea ratei de absorbție a glucozei la serul pacienților obezi și diabetici

Referințe

1. BeMiller, JN (1986). O introducere în pectine: structură și proprietăți. Chimia și funcția pectinelor, 310, 2-12.
2. Dergal, SB, Rodríguez, HB și Morales, AA (2006). Chimia alimentară. Pearson Education.
3. Mohnen, D. (2008). Structura și biosinteza pectinei. Opinia curentă în biologia plantelor, 11 (3), 266-277.
4. Thakur, BR, Singh, RK, Handa, AK, & Rao, MA (1997). Chimie și utilizări ale pectinei-o revizuire. Recenzii critice în știința alimentelor și nutriție, 37 (1), 47-73. Thakur, BR, Singh, RK, Handa, AK, & Rao, MA (1997). Chimie și utilizări ale pectinei-o revizuire. Recenzii critice în știința alimentelor și nutriție, 37 (1), 47-73.
5. Voragen, AG, Coenen, GJ, Verhoef, RP, & Schols, HA (2009). Pectina, un polizaharid versatil prezent în pereții celulelor vegetale. Chimie structurală, 20 (2), 263.
6. Willats, WG, McCartney, L., Mackie, W., & Knox, JP (2001). Pectină: biologie celulară și perspective pentru analiza funcțională. Biologie moleculară a plantelor, 47 (1-2), 9-27.