Pektiny

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 28. března 2022; kontroly vyžadují 13 úprav .

Pektinové látky , neboli pektiny (z jiného řeckého πηκτός  - sražené, zmrazené) - polysacharidy tvořené zbytky především kyseliny galakturonové . Jsou přítomny ve všech vyšších rostlinách , zejména v ovoci , a v některých vodních rostlinách – příkladem je úhor tráva . Pektiny, jako stavební prvek rostlinných pletiv, přispívají k udržení turgoru v nich , zvyšují odolnost rostlin vůči suchu , odolnost zeleninya ovoce během skladování. Rostlinné buňky obsahují dvě hlavní formy pektinu: rozpustný pektin (hydropektin) a nerozpustný pektin (protopektin) [1] . Používají se v potravinářském průmyslu  - jako strukturanty (gelující látky), zahušťovadla, ale i v lékařském a farmaceutickém průmyslu  - jako fyziologicky aktivní látky, také ve formě modifikovaného pektinu , s vlastnostmi prospěšnými pro lidský organismus. V průmyslovém měřítku se pektinové látky získávají především z jablečných a citrusových výlisků, řízků cukrové řepy, slunečnicových košíčků , dýně .

Pektiny nejsou prakticky absorbovány lidským trávicím systémem, jsou to enterosorbenty . Pektin má příznivou roli např. při otravách toxickými kovy, při tlumení aktivity hnilobných mikroorganismů. Produkty bohaté na pektiny odstraňují radionuklidy z těla. Pektin je účinnější než vláknina při snižování cholesterolu v krvi a odstraňování žlučových kyselin [1] .

Biologie

V rostlinné biologii se pektin skládá z komplexního souboru polysacharidů, které jsou přítomny ve většině primárních buněčných stěn a jsou zvláště hojné v nedřevnatých částech suchozemských rostlin [2] . Pektin je hlavní složkou střední laminy , kde pomáhá vázat buňky dohromady, ale nachází se také v primárních buněčných stěnách. Pektin se ukládá exocytózou do buněčné stěny prostřednictvím vezikul vytvořených v Golgiho buňkách [3] .

Množství, struktura a chemické složení pektinu se liší jak v různých rostlinách, tak v různých částech téže rostliny. Pektin je důležitý polysacharid buněčné stěny, který zajišťuje expanzi primární buněčné stěny a růst rostlin [4] . Během zrání ovoce je pektin štěpen enzymy pektinázou a pektinesterázou , což způsobuje, že ovoce změkne, protože se střední lamely rozpadají a buňky se od sebe oddělují [5] . Podobný proces buněčného dělení, způsobený rozpadem pektinu, probíhá v zóně opadávání řapíku u listnatých rostlin.

Pektin je přirozenou součástí lidské stravy, ale na výživě se významně nepodílí. Denní příjem pektinu z ovoce a zeleniny lze odhadnout na cca 5 g při příjmu cca 500 g ovoce a zeleniny denně.

Při lidském trávení se pektin váže na cholesterol v gastrointestinálním traktu a zpomaluje absorpci glukózy tím, že zadržuje sacharidy. Pektin je tedy rozpustná vláknina. U neobézních diabetických (NOD) myší bylo prokázáno, že pektin zvyšuje výskyt diabetu [6] .

Studie ukázala, že po konzumaci ovoce se v lidském těle řádově zvýší koncentrace metanolu v důsledku rozkladu přírodního pektinu (který je esterifikovaný metylalkoholem) v tlustém střevě [7] .

Bylo zjištěno, že pektin má funkci při opravě DNA určitých druhů rostlinných semen, obvykle pouštních rostlin [8] . Povrchové filmy semen, bohaté na pektin, vytvářejí slizkou vrstvu, která zadržuje vlhkost, což pomáhá buňce opravit její DNA [9] .

Bylo prokázáno, že konzumace pektinu mírně (3-7 %) snižuje hladinu LDL cholesterolu v krvi. Účinek závisí na zdroji pektinu; jablečné a citrusové pektiny byly účinnější než pektin z pomerančové dužiny [10] . Mechanismus se zdá být zvýšením viskozity ve střevním traktu, což má za následek sníženou absorpci cholesterolu ze žluči nebo potravy [11] . V tlustém a tlustém střevě mikroorganismy odbourávají pektin a vylučují mastné kyseliny s krátkým řetězcem, které mají pozitivní vliv na zdraví (prebiotický efekt) [12] .

Chemická struktura a vlastnosti

Třída pektinových látek se vyskytuje v různých strukturách. Všechny mají společné to, že se jedná o polysacharidy, jejichž hlavní složkou (alespoň jeden z nich) je polysacharid. 65 % hmotn.), což je kyselina a- D - galakturonová ( hodnota pK a 2,9) jako monomer. Tyto monomery kyseliny galakturonové jsou navzájem spojeny prostřednictvím α-1,4-, převážně také v malé míře, prostřednictvím β-1,4-glykosidických vazeb, čímž tvoří páteř molekuly pektinu.

Strukturní vlastnosti různých pektinů
Fragment uhlíkové kostry pektinů:

Poly-a-(1->4)-galakturonová kyselina.

Částečně esterifikovaný úsek uhlíkové kostry
Rhamnogalakturonan: uhlíková kostra s „zalomením“ díky vložené rhamnóze

Tato lineární kostra je periodicky přerušována 1,2 vazbami na α- L - rhamnózu. Proto je systematický název pektinu kyselina rhamno-galakturonová . Začlenění jednotek rhamnózy způsobí narušení formálně přímého řetězce kyseliny polygalakturonové: řetězce se „zakřiví“. Stavební bloky rhamnózy v přírodních pektinech zase nesou oligomerní postranní řetězce sestávající z arabinózy, galaktózy nebo xylózových cukrů. Tyto neutrální cukerné postranní řetězce lze zase rozdělit na arabinany, galaktany a arabinogalaktan-I, stejně jako na arabinogalaktan-II, který je spojen s proteiny, ale často také označuje hemicelulózy. Postranní řetězce mají obvykle jednu až 50 cukerných jednotek. Při průmyslové extrakci pektinů se většina těchto postranních řetězců, zejména však slabě kyselá arabinofuranóza, ztrácí. Větvení v řetězci přes L -rhamnózu a její postranní řetězce neprobíhá pravidelně, ale hromadí se v tzv. „ načechraných oblastech“ . Naproti tomu lineární části řetězce se nazývají „ hladké oblasti“ .

Kromě větví hlavního řetězce se v makromolekule pektinu nacházejí další znaky. Hydroxylové skupiny na atomech C2 nebo C3 jednotek galakturonové kyseliny jsou acetylovány nebo substituovány v malých množstvích jinými neutrálními cukry, jako je D -galaktóza , D -xylóza, L -arabinóza nebo L -rhamnóza - opět převážně v "načechrané" oblasti“ . Karboxyskupiny kyseliny polygalakturonové jsou často esterifikovány methanolem. Stupeň esterifikace a acetylace závisí na původu pektinu, ale má rozhodující vliv na jeho chemické vlastnosti. To je důvod, proč jsou pektiny klasifikovány na základě jejich průměrné esterifikace VE.

Aplikace

Pektin pro použití v potravinářském a farmaceutickém průmyslu – čištěný polysacharid  – se získává kyselou extrakcí z citrusových plodů ( limetka , citron , pomeranč , grapefruit ), jablečných výlisků, řízků cukrové řepy , mořské trávy nebo ze slunečnicových košíčků. Technologické schéma výroby pektinu zajišťuje jeho extrakci ze suroviny, čištění, srážení organickými rozpouštědly, sušení, mletí atd. standardizace. Standardizace je proces úpravy vlastností pektinu, dosažený fyzikálními a/nebo chemickými prostředky, za účelem jejich uvedení do souladu s technologickými a recepturními požadavky na výrobu různých skupin potravinářských i nepotravinářských výrobků. Pektin je želírující látka, stabilizátor , zahušťovadlo, vodu zadržující látka, čistič, filtrační pomocná látka a zapouzdřovací látka, registrovaná jako potravinářská přídatná látka E440 .

V potravinářském průmyslu se pektin používá při výrobě náplní do sladkostí, výrobě ovocných náplní, cukrářských želé a pastilkových výrobků (například marshmallows, marshmallows, marmelády), mléčných výrobků, dezertů, zmrzliny , pomazánek, majonéz, kečup, džusové nápoje. Ve farmaceutickém a lékařském průmyslu se pektin používá například k zapouzdření léčiv.

Rozpustnost

Pektiny pro průmyslové použití, získané z různých rostlinných zdrojů, jsou prášky bez zápachu od světle krémové po hnědou. Citrusové pektiny jsou obvykle lehčí než jablečné pektiny. Ve vlhké atmosféře mohou pektiny absorbovat až 20 % vody. Rozpouštějí se v přebytečné vodě. Pektiny se nerozpouštějí v roztocích s obsahem pevných látek vyšším než 30 %.

Na rozdíl od krystalového cukru, který se po vstupu do vody začne okamžitě rozpouštět, částice pektinového prášku, jakmile se dostane do vody, nasaje ji jako houba, několikrát se zvětší a teprve po dosažení určité velikosti se začne rozpouštět. Pokud jsou částice pektinového prášku při kontaktu s vodou blízko sebe, absorbují vodu a bobtnají, slepí se a vytvoří jednu velkou lepkavou hrudku, která se ve vodě rozpouští extrémně pomalu.

Gelování

Při výrobě potravinářských výrobků, jako je džem , džem , cukroví , marmeláda , se pektin používá jako želírující činidlo. Pektin lze použít jako součást směsi s tzv. cukrem. "želírovací cukr" , používaný k domácí výrobě želé. Podle chemických vlastností se rozlišují dvě hlavní skupiny pektinů - 1) vysoce esterifikované pektiny a 2) nízko esterifikované pektiny. Mechanismy gelovatění u těchto skupin pektinů se navzájem liší.

Vysoce esterifikované pektiny gelují při vysokém obsahu pevných látek v médiu (např. vysoký obsah cukru) a vysoké kyselosti, nízko esterifikované pektiny jsou schopny tvořit gely při nízkém obsahu pevných látek a nízké kyselosti. Gelování vysoce esterifikovaných pektinů je proces, při kterém molekuly polymerů vzájemně interagují za podmínek vysoké kyselosti a vysokého obsahu pevných látek prostřednictvím tvorby chemických vazeb – vodíkových můstků, vytvářejí hustou prostorovou strukturu nazývanou gel nebo želé. Molekuly pektinu tvoří rovnoměrně rozloženou trojrozměrnou síť, přičemž vážou velké množství vody. Ke gelaci nízkoesterifikovaných pektinů dochází jak mechanismem gelovatění vysokoesterifikovaných pektinů, tak v důsledku interakce s polyvalentními ionty kovů, například s ionty vápníku. V tomto případě jsou vápenaté ionty spojovacími články mezi molekulami polymeru pektinu, které tvoří prostorovou strukturu gelu (želé). Právě želírující schopnost pektinu je určujícím faktorem jeho širokého uplatnění v potravinářském průmyslu.

Komplexace

Komplexotvorná schopnost je založena na interakci molekuly pektinu s ionty těžkých kovů a radionuklidy. Vzhledem k přítomnosti velkého množství volných karboxylových skupin v molekulách jsou nejúčinnější právě nízkoesterifikované pektiny. Speciální přípravky obsahující komplexy vysoko- a nízkoesterifikovaných pektinů jsou zařazovány do jídelníčku osob, které se nacházejí v prostředí kontaminovaném radionuklidy a jsou v kontaktu s těžkými kovy. Speciální vysoce purifikované pektiny lze klasifikovat jako nepostradatelnou látku pro použití při výrobě funkčních potravinářských produktů, ale i produktů zdravé a speciální (preventivní a léčebné) výživy. Optimální preventivní dávka speciálního pektinu je 5-8 g denně a v podmínkách radioaktivní kontaminace - minimálně 15-16 g [13] [14] .

Výroba

Výroba pektinu je dynamicky se rozvíjející byznys s ročním nárůstem produkce o 3-4%. Světová produkce a trh pektinu je soustředěn v Evropě (Německo, Švýcarsko atd.), Jižní Americe (Argentina, Brazílie), Jižní Africe, Číně, Íránu atd. Objem výroby je přibližně 28-30 tisíc tun ročně. Podíl pektinu z citrusových plodin tvoří až 70 % vyrobeného pektinu a podíl jablečných pektinů - až 30 %. Předními světovými výrobci tohoto produktu jsou Herbstreith & Fox, Cargill, Danisco, CP Kelco, Yantai Andre Pectin. Ta se podle Centra pro investiční a průmyslovou analýzu a prognózu dostala do vedení v roce 2012 a obsadila 22 % ruského trhu. Na stejné technologické lince se přitom vyrábí pektiny z různých druhů surovin. Můžeme tedy hovořit o možnosti vytvoření univerzální výroby pektinu. V Ruské federaci se pektin používá především k výrobě cukrářských želé (marmelády, marshmallow), ovocných želé zavařenin (cukrovinky, džemy, marmelády, náplně), kysaných mléčných výrobků (jogurty, jogurtové náplně), pekařských výrobků (termostabilní náplně ), atd.

Obsah v potravinách

Takzvaný rozpustný pektin se nejčastěji vyskytuje v potravinářských výrobcích. V některé zelenině a ovoci, zejména syrovém, se však nachází znatelné množství málo rozpustného pektinu. Protože pektinové látky jsou přírodní organické sloučeniny - polysacharidy, jsou v různém množství obsaženy v ovoci, zelenině a okopaninách. Ze zeleniny nejbohatší na pektin je stolní řepa, mrkev, paprika, dýně, lilek a také ovoce – jablka, kdoule, třešně, švestky, hrušky, citrusové plody. Ovocné a zeleninové šťávy s dužinou (jablko, mrkev, jablko-mrkev, jablko-brusinka, kdoule, broskev, rajče), ovocná kaše s cukrem a jeho náhražkou (jablka, jahody, angrešt, švestky, rybíz aj.). Doporučuje se také hotové konzervované ovoce a zelenina obohacená o pektin (sekané papriky se zeleninou, lilkový kaviár ), ovocné pyré, nápoje, želé, sirupy, marmelády, dražé, želé [15] . Největší množství pektinu se nachází v ovoci a okopaninách.

Obsah pektinů v ovoci a zelenině (v čerstvé hmotnosti) [16] :

Když jsou pektiny extrahovány z rostlinných tkání, podléhají chemickým změnám. To je důvod, proč se původní rostlinné pektiny nazývají protopektiny , aby se odlišily od modifikovaných pektinů.

Viz také

Poznámky

  1. ↑ 1 2 Lakiza N.V., Loser L.K. Analýza potravin . - 2015. - S. 73. - ISBN 978-5-7996-1568-0 . Archivováno 21. května 2022 na Wayback Machine
  2. ↑ AJ Bidhendi, Y. Chebli, A. Geitmann. Fluorescenční vizualizace celulózy a pektinu v primární rostlinné buněčné stěně  (anglicky)  // Journal of Microscopy. — 2020-06. — Sv. 278 , iss. 3 . — S. 164–181 . — ISSN 1365-2818 0022-2720, 1365-2818 . - doi : 10.1111/jmi.12895 .
  3. ↑ Luke Braidwood, Christian Breuer, Keiko Sugimoto. Moje tělo je klec: mechanismy a modulace růstu rostlinných buněk  (anglicky)  // New Phytologist. — 2014-01. — Sv. 201 , iss. 2 . - S. 388-402 . — ISSN 1469-8137 0028-646X, 1469-8137 . - doi : 10.1111/nph.12473 .
  4. ↑ Amir J. Bidhendi, Anja Geitmann. Vztah mechaniky primární rostlinné buněčné stěny k morfogenezi  //  Journal of Experimental Botany. — 2016-01. — Sv. 67 , iss. 2 . — S. 449–461 . — ISSN 1460-2431 0022-0957, 1460-2431 . doi : 10.1093 / jxb/erv535 .
  5. ↑ Genová exprese během zrání rajčat  //  Philosophical Transactions of the Royal Society of London. B, Biologické vědy. — 17. 11. 1986. — Sv. 314 , iss. 1166 . - S. 399-410 . - ISSN 2054-0280 0080-4622, 2054-0280 . - doi : 10.1098/rstb.1986.0061 .
  6. ↑ Raine K. Toivonen, Rohini Emani, Eveliina Munukka, Anniina Rintala, Asta Laiho. Fermentovatelná vlákna upravují mikrobiotu tlustého střeva a podporují diabetogenezi u NOD myší   // Diabetologia . — 2014-10. — Sv. 57 , iss. 10 . — S. 2183–2192 . — ISSN 1432-0428 0012-186X, 1432-0428 . - doi : 10.1007/s00125-014-3325-6 .
  7. ↑ W. Lindinger, J. Taucher, A. Jordan, A. Hansel, W. Vogel. Endogenní produkce metanolu po konzumaci ovoce  //  Alkoholismus: Klinický a experimentální výzkum. — 1997-08. — Sv. 21 , iss. 5 . — S. 939–943 . — ISSN 1530-0277 0145-6008, 1530-0277 . - doi : 10.1111/j.1530-0277.1997.tb03862.x .
  8. ↑ Zhenying Huang, Jitzchak Gutterman, Daphne J. Osborne. Hodnota slizovité pelikuly pro semena pouštního dřevitého keře stabilizujícího písek Artemisia sphaerocephala (Asteraceae)  (anglicky)  // Stromy. — 2004-11. — Sv. 18 , iss. 6 . — S. 669–676 . - ISSN 1432-2285 0931-1890, 1432-2285 . - doi : 10.1007/s00468-004-0349-4 .
  9. ↑ Z. Huang, I. Boubriak, DJ Osborne, M. Dong, Y. Gutterman. Možná role slizu a rosy obsahující pektin při opravě DNA embryí semen přizpůsobených podmínkám pouště  //  Annals of Botany. — 2007-09-19. — Sv. 101 , iss. 2 . — S. 277–283 . — ISSN 1095-8290 0305-7364, 1095-8290 . - doi : 10.1093/aob/mcm089 .
  10. ↑ F Brouns, E Theuwissen, A Adam, M Bell, A Berger. Vlastnosti různých typů pektinů snižující hladinu cholesterolu u mužů a žen s mírnou hypercholesterolemií  //  European Journal of Clinical Nutrition. — 2012-05. — Sv. 66 , iss. 5 . — S. 591–599 . - ISSN 1476-5640 0954-3007, 1476-5640 . - doi : 10.1038/ejcn.2011.208 .
  11. ↑ Sriamornsak, Pornsak (2003). „Chemie pektinu a jeho farmaceutické využití: Přehled“ . Mezinárodní časopis Silpakorn University . 3 (1-2): 206. Archivováno z originálu dne 2012-06-03 . Získáno 23.08.2007 . Použitý zastaralý parametr |url-status=( nápověda )
  12. ↑ Belén Gómez, Beatriz Gullón, Connie Remoroza, Henk A. Schols, Juan C. Parajó. Purifikace, charakterizace a prebiotické vlastnosti pektických oligosacharidů z odpadů z pomerančové kůry  //  Journal of Agricultural and Food Chemistry. — 2014-10-08. — Sv. 62 , iss. 40 . — S. 9769–9782 . - ISSN 1520-5118 0021-8561, 1520-5118 . - doi : 10.1021/jf503475b .
  13. ↑ Nesterenko V. B. Vliv radiace na zdraví dětí v Bělorusku 12 let po Černobylu (nedostupný odkaz) . Archivováno z originálu 15. března 2012. 
  14. ↑ Radiační monitoring obyvatel a jejich potravinářských výrobků v černobylské zóně Běloruska, 2002 , Mezinárodní expertíza projektu Belradova institutu o radiační ochraně obyvatelstva, str. 80.
  15. ↑ Radiační monitoring obyvatel a jejich potravinářských výrobků v černobylské zóně Běloruska, 2002 , Chemické vlastnosti a mechanismus účinku pektinů při čištění lidského těla od radionuklidů a těžkých kovů, str. 82.
  16. ↑ Eintrag zu Pektine  (německy) . In: Römpp Online . Georg Thieme Verlag, abgerufen am {{{Datum}}}.
  17. ↑ Max Wichtl (Hrsg.): Rostlinné léky a fytofarmaka. CRC Press, Londýn, New York, und weitere 2004, strana 520 ( Rosae pseudofructus cum fructibus ).

Odkazy

  Přejděte na položku Wikidata  Slovníky a encyklopedie
V bibliografických katalozích
 rostlinná buňka
Organely rostlinná buňka
buněčná stěna
Látky
struktur
Dělení
rostlinných buněk
Rychlostní zkoušky
struktur