PECTIN: CẤU TRÚC, CHỨC NĂNG, LOẠI, THỰC PHẨM, ỨNG DỤNG - SINH HỌC - 2026

Các pectin là nhóm polysaccharid có nguồn gốc thực vật, có cấu trúc phức tạp hơn, có cấu trúc chính bao gồm các gốc của axit D-galacturonic được liên kết bởi các liên kết glucosidic kiểu α-1,4-D.

Ở thực vật hai lá mầm và một số cây đơn lá mầm, pectin chiếm khoảng 35% các phân tử có trong thành tế bào sơ cấp. Chúng là những phân tử đặc biệt phong phú trong thành tế bào đang phát triển và phân chia, cũng như trong các phần "mềm" của mô thực vật.

Đơn vị cơ bản của pectin, axit galacturonic được este hóa thành nhóm metyl (-CH3) (Nguồn: Simann13 qua Wikimedia Commons)

Trong tế bào của thực vật bậc cao, pectin cũng là một phần của thành tế bào và nhiều dòng bằng chứng cho thấy chúng rất quan trọng đối với sự tăng trưởng, phát triển, hình thái, các quá trình kết dính tế bào, bảo vệ, tín hiệu, sự mở rộng tế bào, sự ngậm nước của hạt, sự phát triển của quả, v.v.

Các polysaccharid này được tổng hợp trong phức hợp Golgi và sau đó được vận chuyển đến thành tế bào bằng các túi màng. Pectin, là một phần của chất nền thành tế bào thực vật, được cho là có chức năng như một vị trí để lắng đọng và mở rộng mạng glucan, có vai trò quan trọng trong độ xốp của vách và sự kết dính với các tế bào khác.

Hơn nữa, pectin được sử dụng trong công nghiệp như chất tạo gel và ổn định trong thực phẩm và mỹ phẩm; chúng đã được sử dụng để tổng hợp màng sinh học, chất kết dính, chất thay thế giấy và các sản phẩm y tế để cấy ghép hoặc vận chuyển thuốc.

Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra những lợi ích của nó đối với sức khỏe con người, vì nó đã được chứng minh rằng chúng góp phần làm giảm lượng cholesterol và glucose trong máu, ngoài việc kích thích hệ thống miễn dịch.

Kết cấu

Pectin là một họ protein về cơ bản được tạo thành từ các đơn vị axit galacturonic liên kết cộng hóa trị với nhau. Axit galacturonic đại diện cho khoảng 70% toàn bộ cấu trúc phân tử của pectin và có thể được gắn ở vị trí O-1 hoặc O-4.

Axit galacturonic là một hexose, có nghĩa là, nó là một loại đường có 6 nguyên tử cacbon có công thức phân tử là C6H10O.

Nó có trọng lượng phân tử lớn hơn hoặc nhỏ hơn 194,14 g / mol và khác về cấu trúc với galactose, ví dụ, ở chỗ cacbon ở vị trí 6 được gắn với nhóm cacboxyl (-COOH) chứ không phải với nhóm hydroxyl (-OH ).

Các loại nhóm thế khác nhau có thể được tìm thấy trên dư lượng axit galacturonic, ít nhiều xác định tính chất cấu trúc của từng loại pectin; một số phổ biến nhất là nhóm metyl (CH3) được este hóa thành cacbon 6, mặc dù đường trung tính cũng có thể được tìm thấy trong các chuỗi bên.

Tổ hợp tên miền

Một số nhà nghiên cứu đã xác định rằng các pectin khác nhau có trong tự nhiên chỉ là sự kết hợp của các miền đồng nhất hoặc trơn (không có nhánh) và những miền khác có nhiều nhánh hoặc "có lông", được kết hợp với nhau theo tỷ lệ khác nhau.

Các miền này đã được xác định là miền homogalacturonan, là miền đơn giản nhất và là miền có ít chuỗi bên "sặc sỡ" nhất; miền rhamnogalacturonan-I và miền rhamnogalacturonan-II, phức tạp hơn miền kia.

Do sự có mặt của các nhóm thế khác nhau và với tỷ lệ khác nhau, chiều dài, định nghĩa cấu trúc và trọng lượng phân tử của pectin rất thay đổi, và điều này cũng phụ thuộc ở mức độ lớn, vào loại tế bào và loài được xem xét.

Loại hoặc miền

Axit galacturonic tạo nên cấu trúc chính của pectin có thể được tìm thấy ở hai dạng cấu trúc khác nhau tạo thành xương sống của ba miền polysaccharide được tìm thấy trong tất cả các loại pectin.

Các miền này được gọi là homogalacturonan (HGA), rhamnogalacturonan-I (RG-I) và rhamnogalacturonan-II (RG-II). Ba miền này có thể liên kết cộng hóa trị, tạo thành một mạng lưới dày giữa thành tế bào sơ cấp và phiến giữa.

Homogalacturonan (HGA)

Nó là một homopolyme mạch thẳng bao gồm các gốc axit D-galacturonic liên kết với nhau bằng các liên kết glucosidic của loại α-1,4. Nó có thể chứa tới 200 gốc axit galacturonic và được lặp lại trong cấu trúc của nhiều phân tử pectin (nó bao gồm nhiều hơn hoặc ít hơn 65% pectin)

Polysaccharide này được tổng hợp trong phức hợp Golgi của tế bào thực vật, nơi hơn 70% dư lượng của nó đã bị biến đổi bằng cách este hóa nhóm metyl trên cacbon thuộc nhóm cacboxyl ở vị trí 6.

Cấu trúc hóa học của homogalacturonan (Nguồn: NEUROtiker qua Wikimedia Commons)

Một biến đổi khác mà dư lượng axit galacturonic trong miền homogalacturonan có thể trải qua là quá trình acetyl hóa (bổ sung nhóm acetyl) của carbon 3 hoặc carbon 2.

Ngoài ra, một số pectin có sự thay thế xyloza ở cacbon 3 của một số dư lượng của chúng, tạo ra một miền khác được gọi là xylogalacturonan, có nhiều trong trái cây như táo, dưa hấu, cà rốt và trong vỏ hạt của đậu Hà Lan.

Ramnogalacturonan-I (RG-I)

Đây là một heteropolysaccharide được tạo thành chỉ dưới 100 lần lặp lại disaccharide được tạo thành từ L-rhamnose và axit D-galacturonic. Nó đại diện từ 20 đến 35% pectin và sự biểu hiện của nó phụ thuộc vào loại tế bào và thời điểm phát triển.

Phần lớn dư lượng rhamnosil trong xương sống của nó có các chuỗi bên sở hữu các gốc L-arabinofuranose và D-galactopyranose riêng lẻ, tuyến tính hoặc phân nhánh. Chúng cũng có thể chứa dư lượng fucose, glucose và dư lượng glucose đã methyl hóa.

Ramnogalacturonan II (RG-II)

Đây là pectin phức tạp nhất và chỉ chiếm 10% pectin tế bào của thực vật. Cấu trúc của nó rất được bảo tồn ở các loài thực vật và nó được hình thành bởi một bộ xương homogalacturonan gồm ít nhất 8 gốc axit D-galacturonic được liên kết bằng 1,4 liên kết.

Trong chuỗi bên của chúng, các chất cặn này có các nhánh của hơn 12 loại đường khác nhau, được liên kết thông qua hơn 20 loại liên kết khác nhau. Người ta thường tìm thấy rhamnogalacturonan-II ở dạng dimer, với hai phần được liên kết với nhau bằng liên kết borat-diol este.

Đặc trưng

Pectin chủ yếu là các protein cấu trúc và vì chúng có thể liên kết với các polysaccharide khác như hemicelluloses, cũng có trong thành tế bào của thực vật, chúng mang lại độ rắn và độ cứng cho các cấu trúc nói trên.

Trong mô tươi, sự hiện diện của các nhóm cacboxyl tự do trong phân tử pectin làm tăng khả năng và độ bền liên kết của các phân tử canxi giữa các polyme pectin, làm cho chúng ổn định hơn về cấu trúc.

Chúng cũng hoạt động như một chất giữ ẩm và là vật liệu kết dính cho các thành phần phân giải xenlulo khác nhau của thành tế bào. Ngoài ra, chúng còn đóng một vai trò quan trọng trong việc kiểm soát sự di chuyển của nước và các chất dịch thực vật khác thông qua các phần mô phát triển nhanh nhất của cây.

Các oligosaccharid có nguồn gốc từ các phân tử của một số pectin tham gia vào quá trình cảm ứng sự bốc hơi của một số mô thực vật, thúc đẩy sự tích tụ các phân tử chất ức chế protease (enzym phân hủy protein).

Vì những lý do này, pectin rất quan trọng đối với sự tăng trưởng, phát triển và hình thành, các quá trình truyền tín hiệu và kết dính tế bào, bảo vệ, mở rộng tế bào, hydrat hóa hạt, phát triển trái cây, trong số những người khác.

Thực phẩm giàu pectin

Pectin là một nguồn chất xơ quan trọng có trong một số lượng lớn rau và trái cây mà con người tiêu thụ hàng ngày, vì nó là một phần cấu trúc của thành tế bào của hầu hết các loại cây xanh.

Nó có rất nhiều trong vỏ của các loại trái cây có múi như chanh, chanh, bưởi, cam, quýt và chanh dây (chanh dây hoặc chanh dây), tuy nhiên, lượng pectin có sẵn phụ thuộc vào trạng thái chín của Hoa quả.

Những quả xanh hơn hoặc ít chín hơn là những quả có hàm lượng pectin cao hơn, nếu không thì đó là những quả quá chín hoặc quá chín.

Mứt, ngọt hoặc thạch, một trong những ứng dụng ẩm thực của pectin (Ảnh của RitaE trên pixabay.com)

Các loại trái cây giàu pectin khác bao gồm táo, đào, chuối, xoài, ổi, đu đủ, dứa, dâu tây, mơ và các loại quả mọng khác nhau. Trong số các loại rau có lượng pectin dồi dào là cà chua, đậu và đậu Hà Lan.

Hơn nữa, pectin thường được sử dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm như phụ gia tạo gel hoặc chất ổn định trong nước sốt, galeas và nhiều loại chế phẩm công nghiệp khác.

Các ứng dụng

Trong ngành công nghiệp thực phẩm

Theo thành phần của chúng, pectin là các phân tử hòa tan cao trong nước, đó là lý do tại sao chúng có nhiều ứng dụng, đặc biệt là trong ngành công nghiệp thực phẩm.

Nó được sử dụng như một chất tạo gel, ổn định hoặc làm đặc cho nhiều chế phẩm ẩm thực, đặc biệt là thạch và mứt, đồ uống làm từ sữa chua, sữa lắc với sữa và trái cây, và kem.

Pectin phổ biến để làm mứt (Ảnh của Michal Jarmoluk trên Pixabay

Việc sản xuất công nghiệp pectin cho những mục đích này dựa trên chiết xuất từ ​​vỏ của các loại trái cây như táo và một số loại trái cây họ cam quýt, một quá trình được thực hiện ở nhiệt độ cao và trong điều kiện pH có tính axit (pH thấp).

Trong sức khỏe con người

Ngoài việc hiện diện tự nhiên như một phần của chất xơ trong nhiều loại thực phẩm có nguồn gốc thực vật mà con người tiêu thụ hàng ngày, pectin đã được chứng minh là có các ứng dụng "dược lý":

- Trong điều trị tiêu chảy (trộn với chiết xuất hoa cúc)

- Chặn sự bám dính của vi sinh vật gây bệnh vào niêm mạc dạ dày, tránh nhiễm trùng đường tiêu hóa

- Chúng có tác dụng tích cực như là chất điều hòa miễn dịch của hệ tiêu hóa

- Giảm cholesterol trong máu

- Giảm tỷ lệ hấp thụ glucose trong huyết thanh của bệnh nhân béo phì và tiểu đường

Người giới thiệu

1. BeMiller, JN (1986). Giới thiệu về pectins: cấu trúc và đặc tính. Hóa học và chức năng của pectin, 310, 2-12.
2. Dergal, SB, Rodríguez, HB, & Morales, AA (2006). Hóa thực phẩm. Giáo dục Pearson.
3. Mohnen, D. (2008). Cấu trúc và sinh tổng hợp pectin. Quan điểm hiện tại trong sinh học thực vật, 11 (3), 266-277.
4. Thakur, BR, Singh, RK, Handa, AK và Rao, MA (1997). Hóa học và công dụng của pectin-a review. Các đánh giá quan trọng trong Khoa học Thực phẩm & Dinh dưỡng, 37 (1), 47-73. Thakur, BR, Singh, RK, Handa, AK và Rao, MA (1997). Hóa học và công dụng của pectin-a review. Các đánh giá quan trọng trong Khoa học Thực phẩm & Dinh dưỡng, 37 (1), 47-73.
5. Voragen, AG, Coenen, GJ, Verhoef, RP, & Schols, HA (2009). Pectin, một polysaccharide đa năng có trong thành tế bào thực vật. Hóa học cấu trúc, 20 (2), 263.
6. Willats, WG, McCartney, L., Mackie, W., & Knox, JP (2001). Pectin: sinh học tế bào và triển vọng phân tích chức năng. Sinh học phân tử thực vật, 47 (1-2), 9-27.