Pektinek - biológia

Pektinek (görögül: πηκτός pektós = szilárd, koagulált) növényi poliszacharidok, pontosabban poliuronidok, amelyek lényegében a-1,4-glikozidikusan kapcsolt D-galakturonsav egységekből állnak. Táplálkozási szempontból a pektinek élelmi rostok az emberek számára. Sok mikroorganizmus viszont képes átalakítani a pektineket.

Esemény

A pektinek minden magasabb szárazföldi növényben megtalálhatók. Itt találhatók pektinek minden szilárd komponensben, például szárak, virágok, levelek stb. A pektinek a központi lamellákban és az elsődleges sejtfalakban találhatók, ahol feszesítő és vízszabályozó funkcióval rendelkeznek. A pektin összetétele nemcsak növényenként különbözik, hanem a növényi szövet típusától és életkorától is függ. A viszonylag kemény/kemény komponensű növényi részek különösen gazdagok pektinben, pl. B. Citrusfélék vagy napraforgó gyümölcsfejek. Viszont a bogyós gyümölcsökben kevés a pektin, pl. B. Szamóca.

Pektinek tartalma gyümölcsökben és zöldségekben (friss tömeg alapján): [1]

• Apple 1–1,5%
• Sárgabarack 1%
• Cseresznye 0,4%
• Narancs 0,5-3,5%
• Sárgarépa 1,4%
• Almatörköly 15%
• Citrus héja 30%

Amikor a pektineket kivonják a növényi szövetekből, kémiailag megváltoznak. Ezért használják a natív növényi pektineket Protopektinek a kémiailag módosított pektinektől való megkülönböztetés érdekében.

Kivonás

Évente körülbelül 40 000 tonna pektin termelődik világszerte. A pektin extrakciója nagy technikai erőfeszítésekkel történik nagy pektintartalmú növényi alapanyagokból, például almából, citrusfélékből vagy répapépből. A különböző alapanyagok, valamint a gyártótól függően eltérő extrakciós módszerek és módosítások különböző típusú, különböző tulajdonságú pektineket eredményeznek. A sokféle variáció ellenére megfogalmazható az extrakció és a módosítás alapvető sémája:

1. Az összes vízoldható anyag kivonása a nyersanyagokból forró vízzel;
2. A pektinek elválasztása a többi vízoldható anyagtól etanollal, metanollal vagy izopropanollal történő kicsapással;
3. Többszörös centrifugálás/szűrés és mosás;
4. Sósavval végzett módosítás az észterezés mértékének vagy az ammónia csökkentésére; ammónia esetében amidált pektinek keletkeznek;
5. Szűréssel, mosással és ismét szárítással fehér vagy szürkés színű pektinport kapunk;
6. A pektin alkalmazási területéhez alkalmazkodik adalékanyagok révén (pl. Nádcukor a standardizáláshoz, pufferanyagok a pH-érték és a kalcium rendelkezésre állásának szabályozásához).

Kémiai szerkezet és tulajdonságok

A pektinek anyagosztálya különféle szerkezetekben fordul elő. Közös bennük az, hogy poliszacharidok, amelyek fő összetevője (legalább 65 tömegszázalék) az α-D-galakturonsav (pKa-2.9. Érték) monomerként. Ezek a galakturonsavmonomerek α-1,4-, többnyire kis mértékben β-1,4-glikozidos kötéseken keresztül kapcsolódnak egymáshoz, és így képezik a pektinmolekula gerincét.

A különféle pektinek szerkezeti jellemzői

Szakasz a pektinek gerincéből: Poli-a- (1 → 4) -galakturonsav.	A gerinc részben észterezett szakasza	Rhamnogalacturonan: gerinc "töréssel" a beépített ramnózison keresztül

Ezt a lineáris gerincet periodikusan megszakítják az α-L-ramnózzal kötött 1,2-kötések. Ezért a pektin szisztematikus neve Rhamno-galakturonsav. A ramnóz egységek beépülése zavarokhoz vezet a formailag egyenes poligalakturonsav láncban: a láncok "összekapcsolódnak". A természetes pektinekben található ramnóz építőelemeknek viszont oligomer oldalláncaik vannak, amelyek az arabinóz, a galaktóz vagy a xilóz cukrokból készülnek. Ezeket a semleges cukor oldalláncokat viszont fel lehet osztani arabinánokra, galaktánokra és arabinogalaktán-I-re, valamint arabinogactan-II-re, amelyek kapcsolódnak a fehérjékhez, de gyakran hemicellulózokként is besorolják őket. Az oldalláncok általában egy és 50 cukoregység között vannak. Ezen oldalláncok többsége, de különösen a savval labilis arabinofuranóz elveszik a pektinek ipari termelésében. Az L-ramnózon és annak oldalláncain átmenő láncban lévő ágak nem fordulnak elő rendszeresen, hanem felhalmozódnak az ún. szőrös régiók. Ezzel szemben a lánc lineáris részeit hívjuk sima régiók.

A fő lánc elágazásain kívül a pektin makromolekulának más jellemzői is vannak. A galakturonsav egységek C2 vagy C3 atomján található hidroxilcsoportok kis mértékben acetilezettek vagy más semleges cukrokkal, például D-galaktózzal, D-xilózzal, L-arabinózzal, L-ramnózzal vannak helyettesítve - itt is, főleg a szőrös régiók. A poligalakturonsav karboxicsoportjait gyakran metanollal észterezzük. Az észterezés és az acetilezés mértéke a pektin eredetétől függően változik, de döntő hatással van a kémiai tulajdonságokra. Ezért osztályozzák a pektineket az átlagos észterezési fokuk (VE) alapján.

sztori

A pektint a gyümölcslevekben először 1790-ben fedezte fel Louis-Nicolas Vauquelin francia vegyész és gyógyszerész. Nevét azonban csak 1824-ben kapta, amikor Henri Braconnot francia botanikus és kémikus folytatta kutatásait, és a kocsonyás anyagot pektinsavnak nevezte el. Száz évvel később K. Smolenski volt az első, aki arra gyanakodott, hogy a pektin polimer galakturonsavból állhat. 1930-ban Meyer és Mark felismerték a pektin molekula lánc formáját, 1937-ben pedig Schneider és Bock kifejlesztették a pektin formuláját. Csak a 20. század elején ismerik el a pektinek gyakorlati felhasználását, amelyek jó gélképző tulajdonságaiknak köszönhetően felhasználhatók élelmiszerek előállítására. [2]
A pektintartalmú gélképző szerek legismertebb márkája 1928 óta az Opekta volt.

A pektinek osztályozása

Erősen metilezett vagy erősen észterezett pektinek

• észterezési fokuk definíció szerint meghaladja az 50% -ot,
• gél, amelynek cukortartalma legalább 55 tömeg%,
• ehhez 1-3 pH-értékre van szükség,
• ezért csak savas, magas cukortartalmú termékekben használható, pl. B. lekvárokban és gyümölcs töltelékekben.

Alacsony metilezett, alacsony metilészter pektinek

• észterezési fokuk definíció szerint 50% és 5% között van,
• cukor nélkül is kocsonyát képezhet többértékű kationok jelenlétében,
• 1–7-es pH-értékre van szükségük ehhez,
• szivattyúzható gyümölcskészítmények előállítására használják, különösen tejtermékekhez.
• alacsony kalóriatartalmú gyümölcsök kenésére szolgálnak.

Pektinsavak

• észterezési foka definíció szerint kevesebb, mint 5%,
• gél, mint az alacsony metilezett pektinek (lásd fent),
• és magas pH-értékeken és sokértékű kationok magas szintjén esnek Pektátok, A nem észterezett pektinsavak sói.

Amidopektinek (amidált pektinek, E 440ii)

• az alacsony metilezettségű pektinek csoportjába tartoznak, ahol a karbonsavcsoportok bizonyos része amidként van jelen az ammóniával történő reakció miatt,
• gél, mint az alacsony metilezettségű pektinek, cukorral és többértékű kationokkal egyaránt,
• a zselé tulajdonságait azonban kevésbé befolyásolja a többértékű kationok, különösen a kalcium tartalma. Ezért robusztusabbak használni.

A módosítások közötti fő különbség az alkalmazási technológiában az a tendencia, hogy vizes oldatokból géleket képeznek, és a kialakult gélek tulajdonságai. Az észterezés mértékével és egyéb adalékanyagok alkalmazásával a gélképződés sebessége, a gélerősség, az ízkibocsátás és a kenhetőség célzottan szabályozható.

Alkalmazások

Gélképző képességük miatt a pektinek az élelmiszeriparban, a gyógyszeriparban vagy a kozmetikumokban számos olyan termék nélkülözhetetlen elemei, amelyekben gélképző szereket, sűrítőket és/vagy stabilizátorokat sokféle okból használnak. [3] Az élelmiszeriparban és néha az otthonban is a pektint zselék, lekvárok és lekvárok készítésére használják.lásd az Opekta cikket), Cukrászda, pékáruk, italok stabilizálására és tejtermékekben. A pektinek, mint például az agar-agar, a karragenán vagy az alginsav, felhasználhatók zselatin tisztán növényi helyettesítőként.

Az alacsony metilezettségű pektineket a joghurtgyártásban és a savanyú tejtermékek pasztőrözésében használják, ahol a kazein koagulálódását a pektin jelenléte megakadályozza.

Élelmiszer-adalékként az első számú az EU-ban E 440 maximális mennyiségi korlátozás nélkül (quantum satis) általánosan elfogadott szinte minden élelmiszerre.

Sűrítő, védő kolloid és stabilizáló tulajdonságait a gyógyszeriparban és a kozmetikai iparban is használják az emulziók és szuszpenziók viszkozitásának és stabilitásának növelésére, valamint különböző gélek, krémek és paszták előállítására.

A pektinek egyéb orvosi alkalmazásai abból adódnak, hogy komplexképzőként képesek fellépni a nehézfém-mérgezés méregtelenítésében, és képesek csökkenteni a vér koleszterinszintjét. Néhány gyógyszerben hasmenés kezelésére is alkalmazzák.

Gélesedési mechanizmusok

A pektinmolekulák nagyon nagyok (makromolekulák), súlyuk és nagy felületük miatt nehéz őket eltávolítani. Valójában azonban viszonylag nagy mennyiségű pektint fel lehet oldani csak kevés meleg vízben. Ennek a jelenségnek az oka a galakturonsav építőköveinek szabad karbonsavcsoportjai. A savcsoportok vizes oldatban disszociálnak. Ez anionsavmaradékokat hoz létre, amelyek többé-kevésbé egyenletesen oszlanak el a makromolekulán. A negatív töltés biztosítja, hogy a pektinmolekulák elektrosztatikusan taszítsák egymást. Ezen túlmenően ezek a töltéshordozók körül nagy hidratációs héjak képződnek, amelyek ezenkívül megakadályozzák a molekulák egymáshoz való közeledését. Ily módon a pektinek szuszpenzióban maradnak, ezért a pektinek a hidrokolloidok csoportjába vannak besorolva.

A gélesedés érdekében le kell győzni az elektrosztatikus taszítás és a hidratáló héjak gátját. Ennek két mechanizmusa van:

Gélesedés többértékű kationokkal

A többértékű kationt két vagy több anionos karboxilát-csoport köti össze egy kelát-komplexben, így olyan gél keletkezik, amelyben többértékű kationok háromdimenziós hálózatban tartják össze a pektinláncokat. A gélesedés az úgynevezett "tojásdoboz" modell szerint történik.

Gélesedés cukorral és savval

A sav sok anionsavmaradékot savcsoportokká alakít, ami csökkenti a pektinláncok közötti elektrosztatikus taszítást. Nagy mennyiségű cukor dehidratáló hatású, azaz. H. a pektinek nagy hidráthéjából is megkötik a vizet. Ez lehetővé teszi a pektinláncok, pl. Néha a cukor beépítésével közelítenek egymáshoz, és háromdimenziós hálózatot alkotnak, amelyet hidrogénkötések kötnek össze.

---