Pektiinit

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 28. maaliskuuta 2022 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 13 muokkausta .

Pektiiniaineet tai pektiinit ( muista kreikkalaisista sanoista πηκτός  - juoksutettu, jäädytetty) - polysakkaridit , jotka muodostuvat pääasiassa galakturonihapon jäämistä . Niitä on kaikissa korkeammissa kasveissa , erityisesti hedelmissä , ja joissakin vesikasveissa – esimerkkinä ankeriasheinä . Pektiinit, jotka ovat kasvikudosten rakenneosa, edistävät turgorin ylläpitoa niissä , lisäävät kasvien kuivuudenkestävyyttä , vihannesten ja hedelmien vakautta varastoinnin aikana. Kasvisolut sisältävät kaksi pektiinin päämuotoa: liukoinen pektiini (hydropektiini) ja liukenematon pektiini (protopektiini) [1] . Niitä käytetään elintarviketeollisuudessa  - rakenneaineina (geeliytysaineina), sakeuttamisaineina sekä lääke- ja lääketeollisuudessa  - fysiologisesti aktiivisina aineina, myös muunnetun pektiinin muodossa , joilla on ihmiskeholle hyödyllisiä ominaisuuksia. Teollisessa mittakaavassa pektiiniaineita saadaan pääasiassa omenan ja sitrushedelmien puristemassasta, sokerijuurikasmassasta , auringonkukkakorista , kurpitsasta .

Ihmisen ruoansulatusjärjestelmä ei käytännössä imeydy pektiineihin, vaan ne ovat enterosorbentteja . Pektiinillä on hyödyllinen rooli esimerkiksi myrkyllisten metallien myrkytystapauksissa mädäntyneiden mikro-organismien toiminnan hillitsemisessä. Pektiinit sisältävät tuotteet poistavat radionuklideja elimistöstä. Pektiini alentaa kuitua tehokkaammin veren kolesterolia ja poistaa sappihappoja [1] .

Biologia

Kasvibiologiassa pektiini koostuu monimutkaisesta joukosta polysakkarideja, joita esiintyy useimmissa primaarisissa soluseinämissä ja joita on erityisen runsaasti maakasvien ei-puumaisissa osissa [2] . Pektiini on mediaanilaminan pääkomponentti , jossa se auttaa sitomaan soluja yhteen, mutta sitä löytyy myös primäärisistä soluseinistä. Pektiini kerrostuu eksosytoosin kautta soluseinään Golgi-soluissa muodostuneiden rakkuloiden kautta [3] .

Pektiinin määrä, rakenne ja kemiallinen koostumus vaihtelevat sekä eri kasveissa että saman kasvin eri osissa. Pektiini on tärkeä soluseinän polysakkaridi, joka mahdollistaa ensisijaisen soluseinän laajenemisen ja kasvien kasvun [4] . Hedelmien kypsymisen aikana pektiini hajoaa pektinaasi- ja pektiiniesteraasientsyymien vaikutuksesta , jolloin hedelmät pehmenevät, kun mediaanilamellit hajoavat ja solut erottuvat toisistaan ​​[5] . Samanlainen solunjakautumisprosessi, joka johtuu pektiinin hajoamisesta, tapahtuu lehtipuiden lehtikasvien varren irtoamisvyöhykkeellä.

Pektiini on luonnollinen osa ihmisen ruokavaliota, mutta se ei vaikuta merkittävästi ravitsemukseen. Hedelmien ja vihannesten pektiinin päivittäinen saannin voidaan arvioida olevan noin 5 g, kun hedelmiä ja vihanneksia saa noin 500 g päivässä.

Ihmisen ruoansulatuksessa pektiini sitoutuu kolesteroliin ruoansulatuskanavassa ja hidastaa glukoosin imeytymistä pidättämällä hiilihydraatteja. Näin ollen pektiini on liukoinen ravintokuitu. Ei-lihavilla diabeetikoilla (NOD) hiirillä pektiinin on osoitettu lisäävän diabeteksen ilmaantuvuutta [6] .

Tutkimus osoitti, että hedelmien syömisen jälkeen metanolin pitoisuus ihmiskehossa kasvaa suuruusluokkaa johtuen luonnollisen pektiinin (joka esteröidään metyylialkoholilla) hajoamisesta paksusuolessa [7] .

Pektiinin on havaittu korjaavan tiettyjen kasvisiemenlajien, yleensä aavikkokasvien, DNA:ta [8] . Siementen pintakalvot, joissa on runsaasti pektiiniä, muodostavat limaisen kerroksen, joka säilyttää kosteuden, mikä auttaa solua korjaamaan DNA:taan [9] .

On osoitettu, että pektiinin käyttö alentaa hieman (3-7 %) veren LDL-kolesterolitasoa. Vaikutus riippuu pektiinin lähteestä; omena- ja sitruspektiinit olivat tehokkaampia kuin appelsiinimassan pektiini [10] . Mekanismi näyttää olevan viskositeetin lisääntyminen suolistossa, mikä johtaa kolesterolin vähentyneeseen imeytymiseen sapesta tai ruoasta [11] . Paksusuolessa ja paksusuolessa mikro-organismit hajottavat pektiiniä ja erittävät lyhytketjuisia rasvahappoja, joilla on positiivinen vaikutus terveyteen (prebioottinen vaikutus) [12] .

Kemiallinen rakenne ja ominaisuudet

Pektiiniluokan aineita esiintyy erilaisissa rakenteissa. Niille kaikille on yhteistä, että ne ovat polysakkarideja, joiden pääainesosa (ainakin yksi niistä) on polysakkaridi. 65 painoprosenttia), joka on a - D -galakturonihappo ( pK -arvo a 2,9) monomeerinä. Nämä galakturonihappomonomeerit ovat sitoutuneet toisiinsa α-1,4-, pääasiassa myös vähäisessä määrin, β-1,4-glykosidisidosten kautta, muodostaen siten pektiinimolekyylin rungon.

Erilaisten pektiinien rakenteelliset ominaisuudet
Fragmentti pektiinien hiilirungosta:

Poly-a-(1-→4)-galakturonihappo.

Osittain esteröity osa hiilirungosta
Ramnogalakturonaani: hiilirunko, jossa on "kiertymä" upotetun ramnoosin takia

Tämä lineaarinen runko katkeaa ajoittain 1,2-sidoksella α- L -ramnoosiin. Siksi pektiinin systemaattinen nimi on ramnogalakturonihappo . Ramnoosiyksiköiden sisällyttäminen aiheuttaa muodollisesti suoran polygalakturonihappoketjun katkeamisen: ketjut muuttuvat "käyriksi". Luonnollisissa pektiinissä olevissa ramnoosin rakennuspalikoissa on puolestaan ​​oligomeerisiä sivuketjuja, jotka koostuvat arabinoosista, galaktoosista tai ksyloosisokereista. Nämä neutraalit sokerisivuketjut puolestaan ​​voidaan jakaa arabinaaneihin, galaktaaneihin ja arabinogalaktaani-I:een sekä arabinogalaktaani-II:een, joka liittyy proteiineihin, mutta viittaa usein myös hemiselluloosaan. Sivuketjut ovat yleensä 1-50 sokeriyksikköä. Pektiinien teollisessa uutossa suurin osa näistä sivuketjuista, mutta erityisesti heikosti hapan arabinofuranoosi, häviää. Haaroittumista ketjussa L -ramnoosin ja sen sivuketjujen kautta ei tapahdu säännöllisesti, vaan se kerääntyy ns. " pörröisille alueille" . Sitä vastoin ketjun lineaarisia osia kutsutaan " sileiksi alueiksi" .

Pääketjun haarojen lisäksi pektiinimakromolekyylissä on muita ominaisuuksia. Galakturonihappoyksiköiden C2- tai C3-atomien hydroksyyliryhmät asetyloidaan tai substituoidaan pieninä määrinä muilla neutraaleilla sokereilla, kuten D -galaktoosilla , D -ksyloosilla, L -arabinoosilla tai L -ramnoosilla - jälleen, pääasiassa " pörröisissä" alueet" . Polygalakturonihapon karboksiryhmät esteröidään usein metanolilla. Esteröinti- ja asetylaatioaste riippuu pektiinin alkuperästä, mutta sillä on ratkaiseva vaikutus sen kemiallisiin ominaisuuksiin. Tästä syystä pektiinit luokitellaan niiden keskimääräisen esteröitymisen VE perusteella.

Sovellus

Elintarvike- ja lääketeollisuudessa käytettävä pektiini - puhdistettu polysakkaridi  - saadaan happouutolla sitrushedelmistä ( lime , sitruuna , appelsiini , greippi ), omenan puristemassasta, sokerijuurikasmassasta , meriruohosta tai auringonkukkakoreista. Pektiinin tuotannon teknologinen järjestelmä sisältää sen uuttamisen raaka-aineesta, puhdistamisen, saostamisen orgaanisilla liuottimilla, kuivaamisen, jauhamisen jne. standardointi. Standardointi on prosessi, jossa pektiinin ominaisuuksia muutetaan fysikaalisin ja/tai kemiallisin keinoin, jotta ne saadaan vastaamaan erilaisten elintarvike- ja muiden tuotteiden ryhmien tuotantoa koskevia teknisiä ja reseptivaatimuksia. Pektiini on hyytelöimisaine, stabilointiaine , sakeuttamisaine, vettä pidättävä aine, kirkastusaine, suodatusapuaine ja kapselointiaine, joka on rekisteröity elintarvikelisäaineeksi E440 .

Elintarviketeollisuudessa pektiiniä käytetään makeisten täytteiden valmistuksessa, hedelmätäytteiden, makeishyytelöiden ja pastillituotteiden valmistuksessa (esim. vaahtokarkkeja, vaahtokarkkeja, marmeladia), maitotuotteita, jälkiruokia, jäätelöä , levitteitä, majoneesia, ketsuppi, mehujuomat. Lääke- ja lääketeollisuudessa pektiiniä käytetään esimerkiksi lääkkeiden kapselointiin.

Liukoisuus

Teolliseen käyttöön tarkoitetut pektiinit, joita saadaan erilaisista kasvilähteistä, ovat hajuttomia jauheita vaaleasta kermanruskeaan. Sitruspektiinit ovat yleensä kevyempiä kuin omenapektiinit. Kosteassa ilmassa pektiinit voivat imeä jopa 20 % vedestä. Ne liukenevat ylimääräiseen veteen. Pektiinit eivät liukene liuoksiin, joiden kiintoainepitoisuus on yli 30 %.

Toisin kuin kidesokeri, joka alkaa liueta välittömästi veteen joutuessaan, pektiinijauheen hiukkanen veteen joutuessaan imee sen kuin sieni, kasvaa useita kertoja, ja vasta tietyn koon saavuttamisen jälkeen alkaa liueta. Jos pektiinijauheen hiukkaset joutuessaan kosketuksiin veden kanssa ovat lähellä toisiaan, niin vettä ja turvotusta imeessään ne tarttuvat yhteen muodostaen suuren tahmean kokkarin, joka liukenee veteen erittäin hitaasti.

Geeliöinti

Elintarvikkeiden, kuten hillon , hillon , konfituurin , marmeladin , valmistuksessa pektiiniä käytetään hyytelöimisaineena. Pektiiniä voidaan käyttää osana sekoitusta niin sanotun sokerin kanssa. "hyytelöivä sokeri" , käytetään hyytelötuotteiden valmistukseen kotona. Kemiallisista ominaisuuksista riippuen erotetaan kaksi pektiinien pääryhmää - 1) runsaasti esteröidyt pektiinit ja 2) vähän esteröidyt pektiinit. Näiden pektiiniryhmien geeliytymismekanismit eroavat toisistaan.

Korkeasti esteröidyt pektiinit geeliytyvät korkealla kiintoainepitoisuudella (esim. korkea sokeripitoisuudella) ja korkealla happamuudella, vähän esteröidyt pektiinit pystyvät muodostamaan geelejä alhaisella kiintoainepitoisuudella ja alhaisella happamuudella. Erittäin esteröityjen pektiinien geeliytyminen on prosessi, jossa polymeerimolekyylit ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa korkean happamuuden ja korkean kiintoainepitoisuuden olosuhteissa muodostamalla kemiallisia sidoksia - vetysiltoja, jotka muodostavat tiiviin tilarakenteen, jota kutsutaan geeliksi tai hyytelöksi. Pektiinimolekyylit muodostavat tasaisesti jakautuneen kolmiulotteisen verkoston ja sitovat samalla suuren määrän vettä. Vähän esteröityjen pektiinien geeliytyminen tapahtuu sekä voimakkaasti esteröityjen pektiinien geeliytymismekanismin seurauksena että vuorovaikutuksen seurauksena moniarvoisten metalli-ionien, esimerkiksi kalsiumionien, kanssa. Tässä tapauksessa kalsiumionit ovat yhdistäviä linkkejä pektiinin polymeerimolekyylien välillä, jotka muodostavat geelin (hyytelön) avaruudellisen rakenteen. Pektiinin hyytelöimiskyky on ratkaiseva tekijä sen laajassa käytössä elintarviketeollisuudessa.

Kompleksaatio

Kompleksoitumiskyky perustuu pektiinimolekyylin vuorovaikutukseen raskasmetalli- ja radionuklidien ionien kanssa. Koska molekyyleissä on suuri määrä vapaita karboksyyliryhmiä, juuri vähän esteröidyt pektiinit ovat tehokkaimpia. Radionuklidien saastuttamassa ympäristössä olevien ja raskasmetallien kanssa kosketuksissa olevien ihmisten ruokavalioon sisältyy erityisvalmisteita, jotka sisältävät runsaasti ja vähän esteröityjen pektiinien komplekseja. Erityiset erittäin puhdistetut pektiinit voidaan luokitella välttämättömäksi aineeksi funktionaalisten elintarvikkeiden sekä terveellisten ja erityisten (ennaltaehkäisevien ja terapeuttisten) ravintotuotteiden valmistuksessa. Erityisen pektiinin optimaalinen ennaltaehkäisevä annos on 5-8 g päivässä ja radioaktiivisen saastumisen olosuhteissa vähintään 15-16 g [13] [14] .

Tuotanto

Pektiinin tuotanto on dynaamisesti kehittyvä liiketoiminta, jonka vuosituotanto kasvaa 3-4 %. Maailman pektiinin tuotanto ja markkinat ovat keskittyneet Eurooppaan (Saksa, Sveitsi jne.), Etelä-Amerikkaan (Argentiina, Brasilia), Etelä-Afrikkaan, Kiinaan, Iraniin jne. Tuotantomäärä on noin 28-30 tuhatta tonnia vuodessa. Sitrusviljelmien pektiinin osuus tuotetusta pektiinistä on jopa 70 % ja omenapektiinien osuus jopa 30 %. Tämän tuotteen maailman johtavia valmistajia ovat Herbstreith & Fox, Cargill, Danisco, CP Kelco, Yantai Andre Pectin. Investointi- ja teollisuusanalyysi- ja ennustuskeskuksen mukaan viimeksi mainittu murtautui johtoasemaan vuonna 2012 ja miehitti 22 % Venäjän markkinoista. Samaan aikaan pektiinejä valmistetaan erityyppisistä raaka-aineista samalla teknologialinjalla. Siten voimme puhua mahdollisuudesta luoda universaali pektiinituotanto. Venäjän federaatiossa pektiiniä käytetään pääasiassa makeishyytelötuotteiden (marmeladi, vaahtokarkki), hedelmähyytelösäilykkeiden (confiture, hillo, marmeladi, täytteet), fermentoitujen maitotuotteiden (jogurtit, jogurttitäytteet), leipomotuotteiden (lämmönkestävät täytteet) valmistukseen. ), jne.

Ruoan sisältö

Niin kutsuttua liukoista pektiiniä löytyy useimmiten elintarvikkeista. Joissakin vihanneksissa ja hedelmissä, erityisesti raa'issa, löytyy kuitenkin huomattavia määriä niukkaliukoista pektiiniä. Koska pektiiniaineet ovat luonnollisia orgaanisia yhdisteitä - polysakkarideja, niitä on eri määrinä hedelmissä, vihanneksissa ja juurikasveissa. Pektiinirikkaimpia vihanneksia ovat punajuuret, porkkanat, paprikat, kurpitsat, munakoisot sekä hedelmät - omenat, kvitteni, kirsikat, luumut, päärynät, sitrushedelmät. Hedelmä- ja vihannesmehut hedelmälihalla (omena, porkkana, omena-porkkana, omena-karpalo, kvitteni, persikka, tomaatti), sokerilla soseutetut hedelmät ja sen korvikkeet (omenat, mansikat, karviaiset, luumut, herukat jne.). Myös valmiita pektiinillä rikastettuja hedelmä- ja vihannessäilykkeitä suositellaan (paprikat pilkottuna vihannesten kanssa, munakoisokaviaari ), hedelmäsoseet, juomat, hyytelöt, siirapit, marmeladit, rakeet, hyytelöt [15] . Suurin määrä pektiiniä löytyy hedelmistä ja juurikasveista.

Hedelmien ja vihannesten pektiinipitoisuus (tuorepainona ilmaistuna) [16] :

Kun pektiinit uutetaan kasvien kudoksista, ne muuttuvat kemiallisesti. Tästä syystä natiivikasvien pektiinejä kutsutaan protopektiineiksi , jotta ne voidaan erottaa muunnetuista pektiineista.

Katso myös

Muistiinpanot

  1. ↑ 1 2 Lakiza N.V., Loser L.K. Ruoka-analyysi . - 2015. - s. 73. - ISBN 978-5-7996-1568-0 . Arkistoitu 21. toukokuuta 2022 Wayback Machinessa
  2. ↑ AJ Bidhendi, Y. Chebli, A. Geitmann. Selluloosan ja pektiinin fluoresenssivisualisointi primaarisessa kasvin soluseinässä  (englanniksi)  // Journal of Microscopy. – 2020-06. — Voi. 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. Kehoni on häkki: kasvisolujen kasvun mekanismit ja modulaatio  (englanniksi)  // Uusi fytologi. – 2014-01. — Voi. 201 , iss. 2 . - s. 388-402 . — ISSN 1469-8137 0028-646X, 1469-8137 . - doi : 10.1111/nph.12473 .
  4. ↑ Amir J. Bidhendi, Anja Geitmann. Primaarisen kasvin soluseinän mekaniikan liittäminen morfogeneesiin  //  Journal of Experimental Botany. – 2016-01. — Voi. 67 , iss. 2 . — s. 449–461 . — ISSN 1460-2431 0022-0957, 1460-2431 . doi : 10.1093 / jxb/erv535 .
  5. ↑ Geenien ilmentyminen tomaatin kypsymisen aikana  //  Lontoon kuninkaallisen seuran filosofiset tapahtumat. B, Biological Sciences. – 17.11.1986. — Voi. 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. Fermentoituvat kuidut hoitavat paksusuolen mikrobiota ja edistävät diabetogeneesiä NOD-hiirissä   // Diabetologia . – 2014-10. — Voi. 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. Metanolin endogeeninen tuotanto hedelmien kulutuksen jälkeen  //  Alkoholismi: kliininen ja kokeellinen tutkimus. - 1997-08. — Voi. 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, Yitzchak Gutterman, Daphne J. Osborne. Limakalvon arvo hiekkaa stabiloivan aavikon puumaisen pensaan Artemisia sphaerocephala (Asteraceae) siemenille  (englanniksi)  // Puut. - 2004-11. — Voi. 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. Pektiiniä sisältävän liman ja kasteen mahdollinen rooli autiomaan olosuhteisiin mukautuneiden siementen alkion DNA:n korjaamisessa  //  Annals of Botany. – 19.9.2007. — Voi. 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. Eri pektiinityyppien kolesterolia alentavat ominaisuudet lievästi hyperkolesteroleemisilla miehillä ja naisilla  //  European Journal of Clinical Nutrition. - 2012-05. — Voi. 66 , iss. 5 . — s. 591–599 . - ISSN 1476-5640 0954-3007, 1476-5640 . - doi : 10.1038/ejcn.2011.208 .
  11. ↑ Sriamornsak, Pornsak (2003). "Pektiinin kemia ja sen farmaseuttiset käyttötarkoitukset: katsaus" . Silpakorn University International Journal . 3 (1-2): 206. Arkistoitu alkuperäisestä 2012-06-03 . Haettu 23.8.2007 . Käytöstä poistettu parametri |url-status=( ohje )
  12. ↑ Belén Gómez, Beatriz Gullón, Connie Remoroza, Henk A. Schols, Juan C. Parajó. Appelsiininkuoren jätteistä peräisin olevien pektiinioligosakkaridien puhdistus, karakterisointi ja prebioottiset ominaisuudet  //  Journal of Agricultural and Food Chemistry. – 8.10.2014. — Voi. 62 , iss. 40 . — s. 9769–9782 . - ISSN 1520-5118 0021-8561, 1520-5118 . - doi : 10.1021/jf503475b .
  13. ↑ Nesterenko V. B. Säteilyn vaikutus lasten terveyteen Valko-Venäjällä 12 vuotta Tšernobylin jälkeen (pääsemätön linkki) . Arkistoitu alkuperäisestä 15. maaliskuuta 2012. 
  14. ↑ Valko-Venäjän Tšernobylin vyöhykkeen asukkaiden ja heidän elintarvikkeidensa säteilyvalvonta, 2002 , Kansainvälinen asiantuntemus Belrad Instituten väestön säteilysuojeluhankkeesta, s. 80.
  15. ↑ Valko-Venäjän Tšernobylin vyöhykkeen asukkaiden ja heidän elintarvikkeidensa säteilyvalvonta, 2002 , Pektiinien kemialliset ominaisuudet ja vaikutusmekanismi puhdistettaessa ihmiskehoa radionuklideista ja raskasmetalleista, s. 82.
  16. ↑ Eintrag zu Pektine  (saksa) . Julkaisussa: Römpp Online . Georg Thieme Verlag, abgerufen am {{{Datum}}}.
  17. ↑ Max Wichtl (Hrsg.): Herbal Drugs and Phytopharmaceuticals. CRC Press, Lontoo, New York, und weitere 2004, Seite 520 ( Rosae pseudofructus cum fructibus ).

Linkit

  Siirry Wikidata-kohteeseen  Sanakirjat ja tietosanakirjat
Bibliografisissa luetteloissa
 kasvisolu
Organellit kasvisolu
soluseinän
Aineet
rakenteet

Kasvisolujen jakautuminen
Erikoisvaiheet
rakenteet