ПЕКТИН: СТРУКТУРА, ФУНКЦІЇ, ТИПИ, ПРОДУКТИ, ЗАСТОСУВАННЯ - БІОЛОГІЯ - 2025

У пектини представляють собою групу полісахаридів рослинного походження , структурно більш складної природи, чия основна структура складається із залишків D-галактуроновой кислоти , пов'язаних з глюкозидні зв'язки типу α-1,4-D.

У дводольних рослинах та деяких неграмінових однодольних пектини становлять приблизно 35% молекул, присутніх у первинних клітинних стінках. Вони особливо рясні молекули в стінках зростаючих і ділючих клітин, а також у «м’яких» частинах тканин рослин.

Основна одиниця пектину, галактуронової кислоти, етерифікованої до метильної групи (-CH3) (Джерело: Simann13 через Wikimedia Commons)

У вищих рослинних клітинах пектини також є частиною клітинної стінки, і багато рядків свідчень свідчать про те, що вони важливі для росту, розвитку, морфогенезу, процесів адгезії клітинних клітин, захисту, сигналізації, розширення клітин, гідратація насіння, розвиток плодів тощо.

Ці полісахариди синтезуються в комплексі Гольджі і потім транспортуються до клітинної стінки за допомогою мембранних везикул. Пектини, будучи частиною матриці клітинної стінки рослин, функціонують як місце для відкладення та розширення глюканової мережі, що відіграє важливу роль у пористості стінок та приєднанні до інших клітин.

Крім того, пектини мають промислове використання як желюючі та стабілізуючі агенти в їжі та косметиці; їх використовують у синтезі біоплівки, клеїв, замінників паперу та медичних виробів для імплантатів чи носіїв ліків.

Багато досліджень вказують на його користь для здоров’я людини, оскільки було показано, що вони сприяють зниженню рівня холестерину та глюкози в крові, крім стимуляції імунної системи.

Будова

Пектини - це сімейство білків, по суті складається з одиниць галактуронової кислоти, ковалентно пов'язаних між собою. Галактуронова кислота становить близько 70% всієї молекулярної структури пектинів і може бути приєднана в положеннях O-1 або O-4.

Галактуронова кислота - це гексоза, тобто це цукор з 6 атомами вуглецю, молекулярна формула якого - C6H10O.

Він має молекулярну масу більше або менше 194,14 г / моль і структурно відрізняється від галактози, наприклад, тим, що вуглець у положенні 6 приєднаний до карбоксильної групи (-COOH), а не до гідроксильної групи (-OH ).

На залишках галактуронової кислоти можна знайти різні типи заступників, які більш-менш визначають структурні властивості кожного типу пектину; деякі найпоширеніші - це метильні групи (СН3), стерифіковані до вуглецю 6, хоча нейтральні цукри можуть бути також у бічних ланцюгах.

Поєднання доменів

Деякі дослідники визначили, що різні пектини, наявні в природі, є не що інше, як комбінація однорідних або гладких доменів (без гілок) та інших сильно розгалужених або «волохатих», які поєднуються між собою в різних пропорціях.

Ці домени були ідентифіковані як домен гомогалактуронан, який є найпростішим з усіх і тим, що має найменші "видовищні" бічні ланцюги; домен rhamnogalacturonan-I та домен rhamnogalacturonan-II, один складніший за інший.

Через наявність різних заступників і в різних пропорціях довжина, структурна дефініція та молекулярна маса пектинів сильно змінюються, і це також значною мірою залежить від типу клітини та розглянутих видів.

Типи або домени

Галактуронову кислоту, яка становить основну структуру пектинів, можна знайти у двох різних структурних формах, що складають основу трьох полісахаридних доменів, що містяться у всіх типах пектинів.

Ці домени відомі як гомогалактуронан (HGA), рамногалактуронан-I (RG-I) і рамногалактуронан-II (RG-II). Ці три домени можуть бути пов'язані ковалентно, утворюючи густу мережу між первинною клітинною стінкою та середньою пластинкою.

Гомолактуронан (HGA)

Це лінійний гомополімер, що складається з залишків D-галактуронової кислоти, з'єднаних між собою глюкозидними зв’язками типу α-1,4. Він може містити до 200 залишків галактуронової кислоти і повторюється в структурі багатьох молекул пектину (він містить більше або менше 65% пектинів)

Цей полісахарид синтезується в комплексі рослин рослин Гольджі, де понад 70% його залишків були модифіковані шляхом естерифікації метильної групи на вуглеці, що належить до карбоксильної групи в положенні 6.

Хімічна структура гомолактуронану (Джерело: NEUROtiker через Wikimedia Commons)

Інша модифікація, через яку можуть зазнати залишки галактуронової кислоти в домі гомогалактуронану - ацетилювання (додавання ацетильної групи) вуглецю 3 або вуглецю 2.

Крім того, деякі пектини мають заміщення ксилози у вуглеці 3 деяких їх залишків, що дає інший домен, відомий як ксилогалактуронан, багатий такими фруктами, як яблука, кавуни, морква та насіннєва оболонка гороху.

Рамногалактуронан-I (RG-I)

Це гетерополісахарид, що складається з трохи менше 100 повторів дисахариду, що складається з L-рамнози та D-галактуронової кислоти. Він становить від 20 до 35% пектинів, і його експресія залежить від типу клітини та моменту розвитку.

Значна частина залишків рамносілу в його магістралі має бічні ланцюги, які мають індивідуальні, лінійні або розгалужені залишки L-арабінофуранози та D-галактопіранози. Вони також можуть містити залишки фукози, глюкози та метильовані залишки глюкози.

Рамногалактуронан II (RG-II)

Це найскладніший пектин і становить лише 10% клітинних пектинів у рослинах. Його структура є високозбереженою у рослинних видів, і вона утворена скелетом гомогалактуронану, що містить щонайменше 8 залишків D-галактуронової кислоти, з'єднаних 1,4 зв’язками.

У своїх бічних ланцюгах ці залишки мають гілки понад 12 різних типів цукрів, пов'язаних через більш ніж 20 різних типів зв’язків. Рамноголактуронан-II зазвичай зустрічається в димерній формі, причому дві частини з'єднані між собою ефіром борат-діолового ефіру.

Особливості

Пектини - це переважно структурні білки, і, оскільки вони можуть асоціюватися з іншими полісахаридами, такими як геміцелюлоза, також присутні в стінках клітин рослин, вони надають твердість і твердість зазначеним структурам.

У свіжій тканині наявність вільних карбоксильних груп у молекулах пектину збільшує можливості та міцність зв’язку молекул кальцію між пектиновими полімерами, що надає їм ще більшої структурної стійкості.

Вони також функціонують як зволожуючий засіб і як адгезійний матеріал для різних целюлолітичних компонентів клітинної стінки. Крім того, вони відіграють важливу роль у контролі руху води та інших рослинних рідин через найбільш швидко зростаючі ділянки тканини в рослині.

Олігосахариди, одержувані з молекул деяких пектинів, беруть участь в індукції лігніфікації певних рослинних тканин, сприяючи, в свою чергу, накопиченню молекул інгібіторів протеази (ферментів, що руйнують білки).

З цих причин пектини важливі для росту, розвитку та морфогенезу, клітинної клітинної сигналізації та процесів адгезії, захисту, розширення клітин, гідратації насіння, розвитку плодів, серед інших.

Продукти, багаті пектином

Пектини є важливим джерелом клітковини, яка присутня у великій кількості овочів та фруктів, що споживаються щодня людиною, оскільки це структурна частина клітинних стінок більшості зелених рослин.

Це дуже багато в шкірці цитрусових, таких як лимони, лайми, грейпфрути, апельсини, мандарини та пасифлори (пасик або пасифрукти), однак кількість доступного пектину залежить від стану зрілості плоди.

Більш зелені або менш стиглі плоди - це ті, хто має більший вміст пектинів, інакше ті плоди, які занадто стиглі або несвіжі.

Варення, солодке або желе, одне з кулінарних застосувань пектину (Зображення RitaE на pixabay.com)

Інші фрукти, багаті пектином, включають яблука, персики, банани, манго, гуаву, папайю, ананас, полуницю, абрикоси та різні види ягід. Серед овочів, які мають рясну кількість пектину, є помідори, боби та горох.

Крім того, пектини зазвичай використовуються в харчовій промисловості як желюючі добавки або стабілізатори в соусах, галеях та багатьох інших видах промислових препаратів.

Програми

У харчовій промисловості

Враховуючи їх склад, пектини - це високорозчинні молекули у воді, саме тому вони мають багаторазове застосування, особливо в харчовій промисловості.

Застосовується як желюючий, стабілізуючий або загущуючий засіб для численних кулінарних препаратів, особливо желе і джемів, напоїв на основі йогурту, молочних коктейлів з молоком і фруктами, морозива.

Пектин популярний для приготування джемів (Зображення Michal Jarmoluk на pixabay.com)

Промислове виробництво пектину для цих цілей засноване на його витягуванні з шкірки плодів, таких як яблука та деякі цитрусові, - процес, який здійснюється при високій температурі та в умовах кислого pH (низького рН).

У здоров’ї людини

Окрім того, що вони природно присутні у складі клітковини у багатьох продуктах рослинного походження, які людина щодня вживає, пектини показали, що вони мають "фармакологічні" застосування:

- при лікуванні діареї (змішується з екстрактом ромашки)

- Блокуйте приєднання патогенних мікроорганізмів до слизової шлунка, уникаючи шлунково-кишкових інфекцій

- Вони мають позитивний вплив як імунорегулятори травної системи

- Зниження рівня холестерину в крові

- Зниження швидкості поглинання глюкози в сироватці крові страждаючих ожирінням та діабетиком

Список літератури

1. BeMiller, JN (1986). Вступ до пектинів: структура та властивості. Хімія та функція пектинів, 310, 2-12.
2. Dergal, SB, Rodríguez, HB, & Morales, AA (2006). Хімія їжі. Пірсон освіта.
3. Монен, Д. (2008). Будова пектину та біосинтез. Сучасна думка з біології рослин, 11 (3), 266-277.
4. Thakur, BR, Singh, RK, Handa, AK, & Rao, MA (1997). Хімія та застосування пектину - огляд. Критичні огляди в галузі харчової науки та харчування, 37 (1), 47-73. Thakur, BR, Singh, RK, Handa, AK, & Rao, MA (1997). Хімія та застосування пектину - огляд. Критичні огляди в галузі харчової науки та харчування, 37 (1), 47-73.
5. Voragen, AG, Coenen, GJ, Verhoef, RP, & Schols, HA (2009). Пектин, універсальний полісахарид, присутній у клітинних стінках рослин. Структурна хімія, 20 (2), 263.
6. Willats, WG, McCartney, L., Mackie, W., & Knox, JP (2001). Пектин: клітинна біологія та перспективи функціонального аналізу. Молекулярна біологія рослин, 47 (1-2), 9-27.