PECTINE: STRUCTUUR, FUNCTIES, SOORTEN, VOEDINGSMIDDELEN, TOEPASSINGEN - BIOLOGIE - 2026

De pectines zijn de groep van polysacchariden van plantaardige oorsprong die structureel complexer zijn, waarvan de hoofdstructuur is samengesteld uit residuen van D-galacturonzuur gebonden door glucosidebindingen van het α-1,4-D-type.

In tweezaadlobbige planten en sommige niet-gammele eenzaadlobbige planten vormen pectines ongeveer 35% van de moleculen die aanwezig zijn in primaire celwanden. Het zijn vooral overvloedige moleculen in de wanden van groeiende en delende cellen, evenals in de "zachte" delen van plantenweefsels.

Basiseenheid van pectine, galacturonzuur veresterd tot een methylgroep (-CH3) (Bron: Simann13 via Wikimedia Commons)

In cellen van hogere planten maken pectines ook deel uit van de celwand en meerdere bewijzen suggereren dat ze belangrijk zijn voor groei, ontwikkeling, morfogenese, cel-celadhesieprocessen, verdediging, signalering, celexpansie, hydratatie van zaden, ontwikkeling van fruit, etc.

Deze polysachariden worden in het Golgi-complex gesynthetiseerd en vervolgens met membraanblaasjes naar de celwand getransporteerd. Omdat ze deel uitmaken van de celwandmatrix van planten, wordt aangenomen dat pectines functioneren als een plaats voor afzetting en uitbreiding van het glycanenetwerk dat een belangrijke rol speelt bij de porositeit van de wand en de hechting aan andere cellen.

Bovendien hebben pectines industriële toepassingen als geleer- en stabilisatiemiddelen in voedsel en cosmetica; ze zijn gebruikt bij de synthese van biofilms, kleefstoffen, papiervervangers en medische producten voor implantaten of geneesmiddeldragers.

Veel studies wijzen op de voordelen ervan voor de menselijke gezondheid, aangezien is aangetoond dat het bijdraagt ​​aan de verlaging van cholesterol- en bloedglucosespiegels, naast het stimuleren van het immuunsysteem.

Structuur

Pectines zijn een familie van eiwitten die in wezen bestaan ​​uit galacturonzuureenheden die covalent met elkaar zijn verbonden. Galacturonzuur vertegenwoordigt ongeveer 70% van de gehele moleculaire structuur van pectines en kan worden gehecht op de O-1- of O-4-posities.

Galacturonzuur is een hexose, dat wil zeggen, het is een suiker met 6 koolstofatomen waarvan de molecuulformule C6H10O is.

Het heeft een molecuulgewicht van ongeveer 194,14 g / mol en verschilt structureel van galactose, bijvoorbeeld doordat het koolstofatoom op positie 6 is gebonden aan een carboxylgroep (-COOH) en niet aan een hydroxylgroep (-OH ).

Op galacturonzuurresiduen kunnen verschillende soorten substituenten worden aangetroffen, die min of meer de structurele eigenschappen van elk type pectine bepalen; Enkele van de meest voorkomende zijn methylgroepen (CH3) veresterd tot koolstof 6, hoewel neutrale suikers ook in de zijketens kunnen worden aangetroffen.

Domeincombinatie

Sommige onderzoekers hebben vastgesteld dat de verschillende pectines die in de natuur aanwezig zijn niets meer zijn dan een combinatie van homogene of gladde domeinen (zonder vertakkingen) en andere sterk vertakte of "harige", die in verschillende verhoudingen met elkaar worden gecombineerd.

Deze domeinen zijn geïdentificeerd als het homogalacturonan domein, dat het eenvoudigste van allemaal is en het domein met de minste "opzichtige" zijketens; het rhamnogalacturonan-I-domein en het rhamnogalacturonan-II-domein, het ene complexer dan het andere.

Vanwege de aanwezigheid van verschillende substituenten en in verschillende verhoudingen, zijn de lengte, de structurele definitie en het molecuulgewicht van pectines zeer variabel, en dit hangt ook in hoge mate af van het type cel en de beschouwde soort.

Typen of domeinen

Het galacturonzuur dat de hoofdstructuur van pectines vormt, is te vinden in twee verschillende structurele vormen die de ruggengraat vormen van drie polysaccharidedomeinen die in alle soorten pectines worden aangetroffen.

Deze domeinen staan ​​bekend als homogalacturonan (HGA), rhamnogalacturonan-I (RG-I) en rhamnogalacturonan-II (RG-II). Deze drie domeinen kunnen covalent met elkaar worden verbonden en vormen een dik netwerk tussen de primaire celwand en de middelste lamel.

Homogalacturonan (HGA)

Het is een lineair homopolymeer dat is samengesteld uit D-galacturonzuurresiduen die met elkaar zijn verbonden door glucosidebindingen van het α-1,4-type. Het kan tot 200 galacturonzuurresiduen bevatten en wordt herhaald in de structuur van vele pectinemoleculen (het omvat min of meer 65% van de pectines)

Dit polysaccharide wordt gesynthetiseerd in het Golgi-complex van plantencellen, waar meer dan 70% van de residuen zijn gemodificeerd door verestering van een methylgroep op de koolstof die tot de carboxylgroep op positie 6 behoort.

Chemische structuur van homogalacturonan (Bron: NEUROtiker via Wikimedia Commons)

Een andere modificatie die galacturonzuurresiduen in het homogalacturonaandomein kunnen ondergaan, is acetylering (toevoeging van een acetylgroep) van koolstof 3 of koolstof 2.

Bovendien hebben sommige pectines xylosesubstituties op koolstof 3 van sommige van hun residuen, wat een ander domein oplevert dat bekend staat als xylogalacturonan, dat overvloedig aanwezig is in fruit zoals appels, watermeloenen, in wortelen en in het zaadvlies van erwten.

Ramnogalacturonan-I (RG-I)

Dit is een heteropolysaccharide dat bestaat uit iets minder dan 100 herhalingen van het disaccharide dat bestaat uit L-rhamnose en D-galacturonzuur. Het vertegenwoordigt tussen 20 en 35% van de pectines en de expressie ervan hangt af van het type cel en het moment van ontwikkeling.

Veel van de rhamnosil-residuen in zijn hoofdketen hebben zijketens die individuele, lineaire of vertakte L-arabinofuranose- en D-galactopyranose-residuen bevatten. Ze kunnen ook fucoseresiduen, glucose en gemethyleerde glucoseresiduen bevatten.

Ramnogalacturonan II (RG-II)

Dit is de meest complexe pectine en vertegenwoordigt slechts 10% van de cellulaire pectines in planten. De structuur is sterk geconserveerd in plantensoorten en wordt gevormd door een homogalacturon skelet van ten minste 8 D-galacturonzuurresiduen verbonden door 1,4 bindingen.

In hun zijketens hebben deze residuen vertakkingen van meer dan 12 verschillende soorten suikers, verbonden via meer dan 20 verschillende soorten bindingen. Het is gebruikelijk om rhamnogalacturonan-II in dimeervorm te vinden, waarbij de twee delen met elkaar zijn verbonden door een boraat-diolesterbinding.

Kenmerken

Pectines zijn voornamelijk structurele eiwitten en, aangezien ze kunnen associëren met andere polysacchariden zoals hemicelluloses, die ook aanwezig zijn in celwanden van planten, verlenen ze stevigheid en hardheid aan deze structuren.

In vers weefsel vergroot de aanwezigheid van vrije carboxylgroepen in de pectinemoleculen de mogelijkheden en de bindingskracht van calciummoleculen tussen de pectinepolymeren, waardoor ze nog meer structurele stabiliteit krijgen.

Ze fungeren ook als vochtinbrengend middel en als hechtmateriaal voor de verschillende cellulolytische componenten van de celwand. Bovendien spelen ze een belangrijke rol bij het beheersen van de beweging van water en andere plantvloeistoffen door de snelst groeiende delen van weefsel in een plant.

De oligosacchariden die zijn afgeleid van de moleculen van sommige pectines nemen deel aan de inductie van verhouting van bepaalde plantenweefsels en bevorderen op hun beurt de accumulatie van proteaseremmermoleculen (enzymen die eiwitten afbreken).

Om deze redenen zijn pectines belangrijk voor groei, ontwikkeling en morfogenese, cel-cel signalering en adhesieprocessen, verdediging, celexpansie, zaadhydratatie, vruchtontwikkeling, onder andere.

Voedsel dat rijk is aan pectine

Pectines zijn een belangrijke bron van vezels die aanwezig zijn in een groot aantal groenten en fruit die dagelijks door de mens worden geconsumeerd, aangezien het een structureel onderdeel is van de celwanden van de meeste groene planten.

Het is zeer overvloedig aanwezig in de schillen van citrusvruchten zoals citroenen, limoenen, grapefruits, sinaasappels, mandarijnen en passievruchten (passievrucht of passievrucht), maar de beschikbare hoeveelheid pectine hangt af van de staat van rijpheid van de de vruchten.

De groenere of minder rijpe vruchten zijn die met een hoger gehalte aan pectines, anders die vruchten die te rijp of oudbakken zijn.

Jam, zoet of gelei, een van de culinaire toepassingen van pectine (Afbeelding door RitaE op pixabay.com)

Andere pectinerijke vruchten zijn appels, perziken, bananen, mango, guave, papaja, ananas, aardbeien, abrikozen en verschillende soorten bessen. Tot de groenten met een overvloed aan pectine behoren tomaten, bonen en erwten.

Bovendien worden pectines veel gebruikt in de voedingsindustrie als geleeradditieven of stabilisatoren in sauzen, galea's en vele andere soorten industriële bereidingen.

Toepassingen

In de voedingsindustrie

Gezien hun samenstelling zijn pectines zeer goed oplosbare moleculen in water en daarom hebben ze meerdere toepassingen, vooral in de voedingsindustrie.

Het wordt gebruikt als geleermiddel, stabilisator of verdikkingsmiddel voor meerdere culinaire bereidingen, met name gelei en jam, dranken op basis van yoghurt, milkshakes met melk en fruit en ijs.

Pectine is populair voor het maken van jam (Afbeelding door Michal Jarmoluk op pixabay.com)

De industriële productie van pectine voor deze doeleinden is gebaseerd op de extractie uit de schillen van fruit zoals appels en sommige citrusvruchten, een proces dat wordt uitgevoerd bij hoge temperatuur en onder zure pH-omstandigheden (lage pH).

In de menselijke gezondheid

Naast dat pectines van nature aanwezig zijn als onderdeel van de vezels in veel van de plantaardige voedingsmiddelen die mensen dagelijks consumeren, is aangetoond dat pectines "farmacologische" toepassingen hebben:

- Bij de behandeling van diarree (gemengd met kamille-extract)

- Blokkeer de hechting van pathogene micro-organismen aan het maagslijmvlies, waardoor gastro-intestinale infecties worden vermeden

- Ze hebben positieve effecten als immuunregulatoren van het spijsverteringsstelsel

- Verlaag het cholesterolgehalte in het bloed

- Verlaag de glucoseabsorptiesnelheid in het serum van obese en diabetespatiënten

Referenties

1. BeMiller, JN (1986). Een inleiding tot pectines: structuur en eigenschappen. Chemie en functie van pectines, 310, 2-12.
2. Dergal, SB, Rodríguez, HB en Morales, AA (2006). Voedsel scheikunde. Pearson Education.
3. Mohnen, D. (2008). Pectinestructuur en biosynthese. Huidige mening in plantenbiologie, 11 (3), 266-277.
4. Thakur, BR, Singh, RK, Handa, AK, en Rao, MA (1997). Chemie en gebruik van pectine - een overzicht. Kritische recensies in Food Science & Nutrition, 37 (1), 47-73. Thakur, BR, Singh, RK, Handa, AK, en Rao, MA (1997). Chemie en gebruik van pectine - een overzicht. Kritische recensies in Food Science & Nutrition, 37 (1), 47-73.
5. Voragen, AG, Coenen, GJ, Verhoef, RP, & Schols, HA (2009). Pectine, een veelzijdig polysaccharide dat aanwezig is in celwanden van planten. Structurele chemie, 20 (2), 263.
6. Willats, WG, McCartney, L., Mackie, W., & Knox, JP (2001). Pectine: celbiologie en vooruitzichten voor functionele analyse. Moleculaire biologie van planten, 47 (1-2), 9-27.