Pektin (ze staré řečtiny πηκτός / pêktós „Zahuštěný tvarohu“), nebo obecněji pektinové látky, jsou polysacharidy , spojené s uhlohydráty . Jedná se o látky výhradně rostlinného původu . Pektiny jsou přítomny ve velkém množství v hlavních stěnách z dvouděložné rostliny , zejména v rostlinných stěnách mnoha druhů ovoce a zeleniny . Průmyslově se získávají z vedlejších produktů z odvětví ovocných šťáv , zejména citrusových plodů, a v menším množství z jablečných výlisků .
Pectolyse je lýza pektinů podle pektolytických enzymů.
Jedná se o polysacharidy charakterizované páteří kyseliny a-D-galakturonové a malým množstvím více či méně rozvětvené α-L-ramnózy . Obecně přijímaný model popisuje pektiny jako řetězec dvou hlavních struktur: homogalakturonového hlavního řetězce (nebo „hladké zóny“, zvaného HG) a rhamnogalakturonového řetězce (nebo „štětinové zóny“, zvaného RG).
Homogalakturonany jsou hlavním řetězcem, který tvoří pektiny (obvykle představují více než 60% pektinů). Jsou to polymery kyseliny α-D-galakturonové spojené v (1 → 4). Délka těchto řetězců se může pohybovat od 70 do 100 zbytků kyseliny galakturonové v citronu , cukrové řepě nebo v jablku , to znamená, že mají molární hmotnosti řádově 12 až 20 kDa. Karboxylová funkce α-D-galakturonové kyseliny mohou být v kyselé formě , nebo ionizovaný s různými kationty , včetně vápníku , nebo esterifikované s methanolem . Dále mohou být galakturonové kyseliny acetylovány na O-2 a / nebo O-3. V závislosti na těchto esterifikacích jsou pektiny charakterizovány stupněm methylace (DM) a stupněm acetylace (DA), což odpovídá poměru esterifikovaných galakturonových kyselin (methylovaných nebo acetylovaných) k celkovým galakturonovým kyselinám. Z funkčního hlediska existují tři kategorie pektinů:
Stupeň esterifikace pektinů má vliv na flexibilitu molekuly: čím nižší je stupeň esterifikace, tím je pektin přísnější. Má také silný dopad na jejich gelovací vlastnosti . Pektiny jsou syntetizovány ve silně methylované formě, a proto jsou v této formě (MD asi 70 až 80) obecně přítomny ve stěnách rostlin .
Kostra rhamnogalacturonic zóny je postaven opakováním dimer z kyseliny galakturonové a rhamnosy , s následující strukturou ... α-D-GalA- (1 → 2) -α-L-Rha- (1 → 4) - α-D-GalA- (1 → 2) -α-L-Rha- (1 → 4). Tyto rhamnogalakturonové zóny mají také větve složené v podstatě z galaktózy a arabinózy nesené funkcí alkoholu rhamnózy C3 nebo C4.
Dvě struktury přítomné v menším množství mají důsledky na homogalakturonovém řetězci.Homogalakturonany mohou být substituovány jednotlivými jednotkami β-D-xylózy navázanými na C3 galakturonových kyselin. Tyto oblasti se nazývají xylogalakturonany.
Rhamnogalakturonany typu II byly izolovány z hydrolyzátů enzymatických stěn, a tak byly pojmenovány, protože rhamnóza a kyselina galakturonová jsou jejich hlavními složkami; tento název je však zavádějící, protože se vyznačují homogalakturonickou kostrou nesoucí složité důsledky. Sem rhamnogalacturonans II se skládá z řetězce osmi kyseliny galakturonové zbytků spojených do α- (1 → 4), substituované čtyřmi postranními řetězci z oligosacharidů (A, B, C a D). Postranní řetězec B je spojen s pátým zbytkem kyseliny galakturonové prostřednictvím uhlíku 2, počínaje od redukčního konce páteře, zatímco řetězec D je spojen hlavně s uhlíkem 3 šestého zbytku kyseliny galakturonové. Tyto rhamnogalacturonans obsahují 12 různých OSE , z nichž některé jsou vzácné, jako apiosis , 2-O- methyl - L- fukosu , 2-O- methyl -D- xylosy , kyseliny aceric (3-C-karboxy-5-deoxy-L -xylosa), Kdo (kyselina 3-deoxy-D-mannooktosonová) a Dha (kyselina 3-deoxyD-lyxo-heptulosarová). Jejich struktura je velmi zachována u všech suchozemských rostlin a hrají hlavní roli v integritě a soudržnosti stěn rostlin , kde umožňují zesíťování pektických řetězců borátovými můstky.
Molekuly kyseliny uronové mají karboxylové funkce . Tato funkce dává pektinům schopnost vyměňovat ionty . V případě stěn rostlin jsou to ionty hlavně vápník z apoplazmatické cirkulace . Tyto dvojmocné ionty mají schopnost tvořit vápníkové můstky mezi dvěma karboxylovými skupinami dvou různých molekul pektinu. Buňka řídí podíl karboxylové funkce. Ve skutečnosti může reverzibilně esterifikovat své funkce jejich methylací s pektin-methylesterázou. V závislosti na podílu methylovaných nebo nemetylovaných monomerů je řetězec víceméně kyselý. Tato kyselost je také řízena protonovými pumpami regulovanými zejména auxinem . Vysoká koncentrace protonů pak způsobí náhradu vápníku.
Vysoký podíl karboxylové funkce v alkalickém pH podporuje soudržnost molekul pektinu mezi nimi. Řetězy se tak mohou vázat dohromady a pektiny pak tvoří gel. Stejně jako zvýšení methylace spojené se silnou kyselostí podporuje uvolňování pektinu. Vědci mohou experimentálně přerušit toto zgelovatění umělým odstraněním vápníku. To se provádí během extrakce pomocí EDTA , což je silný chelátor vápníku. Toho lze dosáhnout také snížením pH .
Pektiny jsou jednou ze složek rostlinné stěny . Jsou také převládající sloučeninou prostředního krycího sklíčka . Drží buňky rostlinných tkání pohromadě . Pektiny hrají strukturní roli v závislosti na iontových podmínkách média (poměr H + / Ca 2+ ). Vytvořené řetězce jsou vzájemně spojeny a tvoří síť nebo gel. Tato sada umožňuje skladování velkého množství vody . Hydrolýza pektinů je pozoruhodná během dozrávání plodů, kdy se celulózová vlákna uvolňují.
Hydrolýza pektinů je nezbytná k umožnění spontánního vyčištění ovocných šťáv nebo moštů před alkoholovým kvašením, jako je tomu v případě výroby růžového vína . Poté se provádí enzymováním .
Pektin z obchodu, včetně toho, který se často používá k zahušťování džemů a želé , se získává z výlisků sušených jablek . Prodává se v tekuté nebo krystalické formě. K dispozici je také želírující cukr , předem přidaný s pektinem. Evropská unie povoluje použití pektinu jako texturizátoru potravin pod číslem E440. Úspěch džemů a želé závisí na podílu cukru, pektinu a kyselin obsažených v použitých plodech.
Studie publikovaná v roce 2002 nenalezla žádnou specifickou molekulární interakci mezi aromaty a pektinem, ale potvrzuje, že pektin ani při nízkých dávkách (0,1%) nemění aromatické sloučeniny; blokuje je nebo zpomaluje jejich spontánní extrakci v džemech nebo želé, když jsou těkavé a / nebo hydrofobní . Tyto aromatické molekuly jsou umístěny v kleci v trojrozměrné síti molekul pektinu, ale jsou částečně uvolňovány a rozpoznávány chuťovými pohárky a čichem při konzumaci džemu nebo želé.
Američtí vědci upravili genom z rajčat . Tato modifikace ovlivňuje geny, které kódují tvorbu pektinů. To má za následek nižší procento pektinů v transgenních rajčatech . Tento nedostatek pektinu má za následek delší tuhost rajčat. Tato rajčata jsou prvními jedlými transgenními rostlinami uvedenými na americký trh.
Pektin má enterosorbentní vlastnosti , to znamená, že při průchodu trávicím traktem může absorbovat určité těžké kovy a radionuklidy. Tato vlastnost by mohla být spojena s její schopností vyměňovat ionty . Rovněž se zdá, že je schopen omezit enterokolitidu vyvolanou určitými toxiny absorbovanými jídlem, včetně léků, jako je methotrexát.
Podle běloruských vědců, kteří pracovali na následcích černobylské katastrofy , je pektin schopen tělu pomoci neabsorbovat určité radionuklidy , včetně radioaktivního cesia 137 , bez vedlejších účinků chemických chelátorů , ale s jinými účinky. Zdá se také, že je schopen pomoci tělu lépe nebo rychleji se zbavit cesia, které obsahuje.
O jeho účinnosti se diskutuje, ale pektin se například používá jako doplněk stravy u dětí žijících v oblastech vystavených spadům v Černobylu, které jsou oběťmi patologií spojených s hromaděním cesia-137 požitého jídlem nebo pitím. Profesor Vassili Nesterenko cituje pokus zahrnující 64 dětí z běloruského čtvrti města Gomel , velmi kontaminované spad z Černobylu . Tyto děti strávily měsíc v sanatoriu, kde jedly pouze nekontaminované jídlo. Kontrolní skupina užívala pektin ráno a večer; druhý, placebo . Po jednom měsíci došlo u dětí ve skupině s pektinem k poklesu hladiny cesia-137 o 62,6%. Ve druhé skupině cesium pokleslo pouze o 13,9%.
P r Nesterenko srovnání ukrajinského šumivé tablety pektinové jablko známých řas ( spirulina ) pro jejich schopnost vázat se na radioaktivní cesium , stejně jako příprava vyvinuté v Minsku, odvozený ze sušených jablek zbytků, získaný po extrakci šťávy. Odborníci z výzkumného střediska Evropské komise v Ispře analyzovali tento přípravek a poznamenali, že obsahuje 15 až 16% pektinu. Ve směsi s vodou nebo mlékem je tato léková forma lépe přijímána a tolerována dětmi a je přinejmenším stejně účinná jako šumivé tablety z Ukrajiny a mnohem účinnější než spirulina . Tyto výsledky odůvodnit vývoj podle BELRAD ústavu tohoto prášku obohacené o vitamíny a stopové prvky, pod názvem Vitapect. Vitapect byl registrován v Bělorusku a podáván dětem ve vysoce kontaminovaných vesnicích po dobu tří až čtyř týdnů. Asi 200 000 dětí v Bělorusku dostalo tento přípravek s radiometrickou kontrolou začleněného Cs137 před a po léčbě.
Nesterenko také prokázal, že 3 až 4 léčení 4 týdny pektinu ročně, distribuovaná dětem ve školách ve vysoce kontaminovaných vesnicích, dokázala udržet zátěž Cs137 pod prahovou hodnotou 50 becquerelů na kilogram hmotnosti (Bq / kg), prahovou hodnotou při kterém Bandajevskij pozoruje nevratné poškození srdce, očí, imunitního a endokrinního systému nebo jiných orgánů.
Sdružení pro kontrolu radioaktivity na Západě také zjistili, že děti, které obdržely pektinu během jejich pobytu ve Francii viděl jejich cesium 137 kontaminace pokles o 31% v průměru oproti pouhým 15% u těch, kteří se ho nedostává na rozdíl od části přirozeně se vyskytující ve stravě. Podle ACRO také pektin zvyšuje a urychluje export cesia, ale méně rychle než ti, kteří jej propagovali.
Některé nevládní organizace pomáhají rodinám zajišťovat „ Vitapect “, aby jejich děti mohly pořádat pravidelné kurzy (v ideálním případě podle navrhovatelů pektinu tři roky), přičemž uznávají, že lepším řešením by bylo přemístit rodiny do nekontaminovaných oblastí.
Lidé sami nevylučují enzymy, které štěpí pektin (jedna z nejobtížněji se rozpadajících molekul v naší stravě); je to střevní mikrobiota, která umožňuje trávení, a je částečně vybrána přítomností pektinů. Nedávno byly identifikovány symbiotické mikroby a procesy odpovědné za toto trávení (publikace 2017), zejména byla prokázána role střevní bakterie zvané Bacteroides thetaiotaomicron .
Pektin je jedním z nejkřehčích polysacharidů a je zejména depolymerizován dokonce mírným zahříváním v mírně kyselém až neutrálním prostředí. Tato depolymerizace hraje důležitou roli při zjemnění struktury zeleniny během jejího vaření. Tato depolymerizace je důsledkem jevu známého jako „beta-eliminace“, který vyžaduje přítomnost methylovaných galakturonových kyselin. Díky přítomnosti methylu je vodík nesený C-5 labilnější a v přítomnosti hydroxidových iontů (OH-) to vede k trans-eliminaci se ztrátou elektronu a tvorbou dvojné vazby v C4-C5, a prasknutí glykosidové vazby.
Chemický mechanismus beta-eliminace pektinů
Schéma beta-eliminace
Mnoho fytopatogenních druhů (např. Erwinia carotovora , fytopatogenní bakterie odolná vůči chladu) pravděpodobně vylučuje takové enzymy, které jsou nezbytné k napadení rostlinných buněk. Použití těchto enzymů je základem čiření ovocných šťáv, jako při usazování při výrobě bílých vín a růžových vín .