PEKTIN: STRUKTUR, FUNGSI, JENIS, MAKANAN, APLIKASI - BIOLOGI - 2025

The pectins adalah kumpulan polisakarida asal sayur-sayuran struktur alam semula jadi yang lebih kompleks, yang struktur utama terdiri daripada sisa D-galacturonic asid terikat dengan bon glucosidic jenis α-1,4-D.

Pada tumbuhan dicotyledonous dan beberapa monokot nongramineous, pektin membentuk kira-kira 35% molekul yang terdapat di dinding sel primer. Molekul-molekul tersebut sangat banyak terdapat di dinding sel-sel yang tumbuh dan membahagi, serta di bahagian-bahagian tisu tumbuhan yang "lembut".

Unit asas pektin, asid galakturonik yang diesterifikasi kepada kumpulan metil (-CH3) (Sumber: Simann13 melalui Wikimedia Commons)

Pada sel tumbuhan yang lebih tinggi, pektin juga merupakan bagian dari dinding sel dan banyak bukti menunjukkan bahawa ia penting untuk pertumbuhan, perkembangan, morfogenesis, proses perekatan sel-sel, pertahanan, isyarat, pengembangan sel, penghidratan biji, pengembangan buah, dll.

Polisakarida ini disintesis di kompleks Golgi dan kemudian diangkut ke dinding sel melalui vesikel membran. Pektin, yang menjadi sebahagian dari matriks dinding sel tumbuhan, dianggap berfungsi sebagai tempat pemendapan dan pengembangan rangkaian glukan yang mempunyai peranan penting dalam keliangan dinding dan kepatuhan pada sel lain.

Selanjutnya, pektin mempunyai kegunaan industri sebagai ejen penggelembung dan penstabil dalam makanan dan kosmetik; mereka telah digunakan dalam sintesis biofilm, perekat, pengganti kertas dan produk perubatan untuk implan atau pembawa ubat.

Banyak kajian menunjukkan manfaatnya untuk kesihatan manusia, kerana telah terbukti bahawa mereka menyumbang kepada penurunan kadar kolesterol dan glukosa darah, selain rangsangan sistem kekebalan tubuh.

Struktur

Pektin adalah sekumpulan protein yang pada dasarnya terdiri daripada unit asid galakturonat yang saling berkaitan secara kovalen. Asid galakturonik mewakili kira-kira 70% dari keseluruhan struktur molekul pektin dan boleh melekat pada kedudukan O-1 atau O-4.

Asid galakturonik adalah heksosa, iaitu gula dengan 6 atom karbon yang formula molekulnya adalah C6H10O.

Berat molekulnya lebih kurang 194,14 g / mol dan berbeza secara struktur dari galaktosa, misalnya, kerana karbon pada kedudukan 6 melekat pada kumpulan karboksil (-COOH) dan bukan pada kumpulan hidroksil (-OH ).

Pelbagai jenis substituen boleh didapati pada residu asid galakturonik, yang lebih kurang menentukan sifat struktur setiap jenis pektin; beberapa yang paling biasa adalah kumpulan metil (CH3) yang diesterifikasi menjadi karbon 6, walaupun gula neutral juga terdapat di rantai sisi.

Gabungan domain

Beberapa penyelidik telah menentukan bahawa pektin yang berbeza yang terdapat di alam ini tidak lebih daripada gabungan domain homogen atau licin (tanpa cabang) dan yang lain sangat bercabang atau "berbulu", yang digabungkan satu sama lain dalam bahagian yang berbeza.

Domain-domain ini telah dikenal pasti sebagai domain homogalacturonan, yang paling sederhana dari semua dan satu dengan rantai sampingan paling "mencolok"; domain rhamnogalacturonan-I dan domain rhamnogalacturonan-II, satu yang lebih kompleks daripada yang lain.

Oleh kerana adanya substituen yang berlainan dan dalam perkadaran yang berbeza, panjang, definisi struktur dan berat molekul pektin sangat berubah-ubah, dan ini juga bergantung, pada tahap yang besar, pada jenis sel dan spesies yang dipertimbangkan.

Jenis atau domain

Asid galakturonik yang membentuk struktur utama pektin dapat dijumpai dalam dua bentuk struktur yang berbeza yang merupakan tulang belakang tiga domain polisakarida yang terdapat dalam semua jenis pektin.

Domain ini dikenali sebagai homogalacturonan (HGA), rhamnogalacturonan-I (RG-I) dan rhamnogalacturonan-II (RG-II). Ketiga-tiga domain ini dapat dihubungkan secara kovalen, membentuk jaringan tebal antara dinding sel primer dan lamela tengah.

Homogalacturonan (HGA)

Ia adalah homopolimer linier yang terdiri daripada residu asid D-galacturonic yang dihubungkan bersama oleh ikatan glukosidik jenis α-1,4. Ia boleh mengandungi hingga 200 residu asid galakturonik dan diulang dalam struktur banyak molekul pektin (ia terdiri lebih kurang 65% pektin)

Polisakarida ini disintesis di kompleks Golgi sel tumbuhan, di mana lebih daripada 70% residunya telah diubah suai dengan esterifikasi kumpulan metil pada karbon yang tergolong dalam kumpulan karboksil pada kedudukan 6.

Struktur kimia homogalacturonan (Sumber: NEUROtiker melalui Wikimedia Commons)

Pengubahsuaian lain yang boleh mengalami residu asid galakturonik dalam domain homogalacturonan adalah asetilasi (penambahan kumpulan asetil) karbon 3 atau karbon 2.

Di samping itu, beberapa pektin mempunyai penggantian xilosa pada karbon 3 dari beberapa residu mereka, yang menghasilkan domain yang berbeza yang dikenali sebagai xylogalacturonan, banyak terdapat dalam buah-buahan seperti epal, semangka, dalam wortel dan pada lapisan biji kacang polong.

Ramnogalacturonan-I (RG-I)

Ini adalah heteropolysaccharide yang terdiri dari kurang dari 100 pengulangan disakarida yang terdiri dari L-rhamnose dan D-galacturonic acid. Ini mewakili antara 20 dan 35% pektin dan ekspresinya bergantung pada jenis sel dan saat perkembangannya.

Sebilangan besar residu rhamnosil di tulang belakangnya mempunyai rantai sisi yang mempunyai residu L-arabinofuranosa dan D-galactopyranose individu, linier atau bercabang. Mereka juga mungkin mengandungi residu fucosa, glukosa, dan residu glukosa metilasi.

Ramnogalacturonan II (RG-II)

Ini adalah pektin yang paling kompleks dan hanya mewakili 10% pektin selular pada tumbuhan. Strukturnya sangat terpelihara pada spesies tumbuhan dan dibentuk oleh kerangka homogalacturonan sekurang-kurangnya 8 residu asid D-galakturonik yang dihubungkan oleh 1,4 ikatan.

Di rantai sampingan mereka, residu ini mempunyai cabang lebih dari 12 jenis gula yang berlainan, dihubungkan melalui lebih daripada 20 jenis ikatan yang berbeza. Adalah biasa untuk menemukan rhamnogalacturonan-II dalam bentuk dimer, dengan dua bahagian dihubungkan oleh ikatan ester borate-diol.

ciri-ciri

Pektin terutamanya protein struktural dan, kerana dapat bergaul dengan polisakarida lain seperti hemiselulosa, juga terdapat di dinding sel tumbuhan, mereka memberikan ketegasan dan kekerasan pada struktur tersebut.

Dalam tisu segar, kehadiran kumpulan karboksil bebas dalam molekul pektin meningkatkan kemungkinan dan kekuatan ikatan molekul kalsium antara polimer pektin, yang memberi mereka kestabilan struktur yang lebih tinggi.

Mereka juga berfungsi sebagai agen pelembap dan sebagai bahan lekatan untuk pelbagai komponen selulolitik dinding sel. Di samping itu, mereka memainkan peranan penting dalam mengawal pergerakan air dan cairan tumbuhan lain melalui bahagian tisu yang paling cepat tumbuh di dalam tumbuhan.

Oligosakarida yang berasal dari molekul beberapa pektin berpartisipasi dalam induksi lignifikasi tisu tumbuhan tertentu, yang mendorong, pada gilirannya, pengumpulan molekul penghambat protease (enzim yang menurunkan protein).

Atas sebab-sebab ini, pektin penting untuk pertumbuhan, perkembangan dan morfogenesis, proses sel-sel isyarat dan lekatan, pertahanan, pengembangan sel, penghidratan biji, pengembangan buah, dalam kalangan yang lain.

Makanan kaya pektin

Pektin adalah sumber serat penting yang terdapat dalam sebilangan besar sayur-sayuran dan buah-buahan yang dimakan setiap hari oleh manusia, kerana merupakan bahagian struktur dinding sel kebanyakan tumbuhan hijau.

Ia sangat banyak terdapat pada kulit buah sitrus seperti lemon, limau, limau gedang, jeruk, mandarin dan markisa (markisa atau markisa), namun jumlah pektin yang tersedia bergantung pada keadaan kematangan buah-buahan.

Buah-buahan yang lebih hijau atau kurang masak adalah buah-buahan dengan kandungan pektin yang lebih tinggi, jika tidak buah-buahan yang terlalu masak atau berlebihan.

Jam, manis atau jeli, salah satu aplikasi pektin kuliner (Gambar oleh RitaE di pixabay.com)

Buah kaya pektin lain termasuk epal, persik, pisang, mangga, jambu biji, betik, nanas, strawberi, aprikot, dan pelbagai jenis buah beri. Di antara sayur-sayuran yang mempunyai banyak pektin adalah tomato, kacang dan kacang polong.

Selanjutnya, pektin biasanya digunakan dalam industri makanan sebagai bahan tambahan gel atau penstabil dalam sos, galeas dan banyak jenis persediaan industri yang lain.

Permohonan

Dalam industri makanan

Mengingat komposisi mereka, pektin adalah molekul yang sangat larut dalam air, itulah sebabnya ia mempunyai banyak aplikasi, terutama dalam industri makanan.

Ia digunakan sebagai agen pelembap, penstabil atau penebalan untuk pelbagai persediaan masakan, terutama jeli dan jem, minuman berasaskan yogurt, milkshake dengan susu dan buah-buahan, dan ais krim.

Pektin terkenal untuk membuat kesesakan (Gambar oleh Michal Jarmoluk di pixabay.com)

Pengeluaran pektin industri untuk tujuan ini didasarkan pada pengekstrakannya dari kulit buah seperti epal dan beberapa buah sitrus, suatu proses yang dilakukan pada suhu tinggi dan dalam keadaan pH berasid (pH rendah).

Dalam kesihatan manusia

Selain terdapat secara alami sebagai bagian dari serat dalam banyak makanan nabati yang dikonsumsi manusia setiap hari, pektin terbukti memiliki aplikasi "farmakologi":

- Dalam rawatan cirit-birit (dicampur dengan ekstrak chamomile)

- Menyekat kepatuhan mikroorganisma patogen ke mukosa perut, mengelakkan jangkitan gastrousus

- Mereka mempunyai kesan positif sebagai pengatur imun sistem pencernaan

- Menurunkan kolesterol darah

- Menurunkan kadar penyerapan glukosa dalam serum pesakit gemuk dan diabetes

Rujukan

1. BeMiller, JN (1986). Pengenalan pektin: struktur dan sifat. Kimia dan fungsi pektin, 310, 2-12.
2. Dergal, SB, Rodríguez, HB, & Morales, AA (2006). Kimia makanan. Pendidikan Pearson.
3. Mohnen, D. (2008). Struktur pektin dan biosintesis. Pendapat semasa dalam biologi tumbuhan, 11 (3), 266-277.
4. Thakur, BR, Singh, RK, Handa, AK, & Rao, MA (1997). Kimia dan penggunaan pektin-tinjauan. Ulasan Kritikal dalam Sains Makanan & Pemakanan, 37 (1), 47-73. Thakur, BR, Singh, RK, Handa, AK, & Rao, MA (1997). Kimia dan penggunaan pektin-tinjauan. Ulasan Kritikal dalam Sains Makanan & Pemakanan, 37 (1), 47-73.
5. Voragen, AG, Coenen, GJ, Verhoef, RP, & Schols, HA (2009). Pektin, polisakarida serba boleh yang terdapat di dinding sel tumbuhan. Kimia Struktur, 20 (2), 263.
6. Willats, WG, McCartney, L., Mackie, W., & Knox, JP (2001). Pektin: biologi sel dan prospek untuk analisis fungsional. Biologi molekul tumbuhan, 47 (1-2), 9-27.