PECTINA: ESTRUCTURA, FUNCIONS, TIPUS, ALIMENTS, APLICACIONS - BIOLOGIA - 2025

Les pectines són el grup de polisacàrids d'origen vegetal estructuralment més complex de la natura, l'estructura principal està composta per residus d'àcid D-galacturònic unides per enllaços glicosídics de tipus α-D-1,4.

A les plantes dicotiledònies i en algunes monocotiledóneas no gramínies, les pectines componen aproximadament el 35% de les molècules presents a les parets cel·lulars primàries. Són molècules especialment abundants a les parets de les cèl·lules en creixement i divisió, així com en les parts "toves" dels teixits vegetals.

Unitat bàsica de la pectina, l'àcid galacturònic esterificat a un grup metil (-CH3) (Font: Simann13 via Wikimedia Commons)

En les cèl·lules de les plantes superiors, les pectines també formen part de la paret cel·lular i múltiples línies d'evidència suggereixen que són importants per al creixement, el desenvolupament, la morfogènesi, els processos d'adhesió cèl·lula-cèl·lula, la defensa, la senyalització, l'expansió cel·lular, la hidratació de les llavors, el desenvolupament dels fruits, etc.

Aquests polisacàrids són sintetitzats en el complex de Golgi i després són transportats cap a la paret cel·lular per mitjà de vesícules membranals. Es pensa que, a l'ésser part de la matriu de la paret cel·lular vegetal, les pectines funcionen com un lloc per a la deposició i l'extensió de la xarxa de glucans que té importants funcions en la porositat de la paret i l'adherència amb altres cèl·lules.

A més, les pectines tens utilitats industrials com a agents gelificants i estabilitzants en aliments i cosmètics; han estat emprades en la síntesi de biopel·lícules, adhesius, substituts de paper i productes mèdics per a implants o transportadors de fàrmacs.

Molts estudis assenyalen els seus beneficis per a la salut humana, ja que s'ha demostrat que contribueixen a la disminució de l'colesterol i dels nivells de glucosa sanguínia, a més de l'estimulació de el sistema immunològic.

estructura

Les pectines són una família de proteïnes compostes essencialment per unitats d'àcid galacturònic unides covalentment entre si. L'àcid galacturònic representa més o menys el 70% de tota l'estructura molecular de les pectines i pot estar unit a les posicions O-1 o O-4.

L'àcid galacturònic és una hexosa, és a dir, és un sucre de 6 àtoms de carboni la fórmula molecular és C6H10O.

Té un pes molecular de més o menys 194.14 g / mol i es diferencia estructuralment de la galactosa, per exemple, en què el carboni en la posició 6 està unit a un grup carboxil (-COOH) i no a un grup hidroxil (-OH).

Sobre els residus d'àcid galacturònic poden trobar diferents tipus de substituents, els quals defineixen més o menys les propietats estructurals de cada tipus de pectina; uns dels més comuns són els grups metil (CH3) esterificats a l'carboni 6, encara que també poden trobar-se sucres neutres en les cadenes laterals.

Combinació de dominis

Alguns investigadors han determinat que les diferents pectines presents en la naturalesa no són més que una combinació d'uns dominis homogenis o llisos (sense ramificacions) i altres altament ramificats o "peluts", que es combinen entre si en diferents proporcions.

Aquests dominis han estat identificats com el domini homogalacturonano, que és el més simple de tots i el que posseeix menys cadenes laterals "vistoses"; el domini ramnogalacturonano-I i el domini ramnogalacturonano-II, un més complex que l'altre.

A causa de la presència de diferents substituents i en diferents proporcions, la longitud, la definició estructural i el pes molecular de les pectines és summament variable, i això també depèn, en gran mesura, de l'tipus de cèl·lula i de l'espècie que es consideri.

Tipus o dominis

L'àcid galacturònic que conforma l'estructura principal de les pectines pot trobar-se en dues formes estructurals diferents que constitueixen l'esquelet de tres dominis polisacàrids trobats en totes els tipus de pectines.

Aquests dominis es coneixen com homogalacturonano (HGA), ramnogalacturonano-I (RG-I) i ramnogalacturonano-II (RG-II). Aquests tres dominis poden unir-se covalentment, formant una espessa xarxa entre la paret cel·lular primària i la làmina mitjana.

Homogalacturonano (HGA)

Es tracta d'un homopolímer lineal compost per residus d'àcid D-galacturònic units entre si mitjançant enllaços glicosídics de tipus α-1,4. Pot contenir fins a 200 residus d'àcid galacturònic i es troba repetit en l'estructura de moltes molècules de pectina (comprèn més o menys el 65% de les pectines)

Aquest polisacàrid és sintetitzat en el complex de Golgi de les cèl·lules vegetals, on més de l'70% dels seus residus han estat modificats per esterificació d'un grup metil en el carboni pertanyent a el grup carboxil de la posició 6.

Estructura química de l'homogalacturonano (Font: NEUROtiker via Wikimedia Commons)

Una altra modificació que poden patir els residus d'àcid galacturònic en el domini homogalacturonano és l'acetilació (addició d'un grup acetil) de l'carboni 3 o de l'carboni 2.

A més, algunes pectines posseeixen substitucions de xilosas en el carboni 3 d'alguns dels seus residus, el que rendeix un domini diferent conegut com xilogalacturonano, abundant en fruites com les pomes, les síndries, en les pastanagues i en la coberta seminal dels pèsols.

Ramnogalacturonano-I (RG-I)

Aquest és un heteropolisacàrid compost per poc menys de 100 repetits de l'disacàrid compost per L-ramnosa i àcid D-galacturònic. Representa entre el 20 i el 35% de les pectines i la seva expressió depèn de el tipus de cèl·lula i de el moment de el desenvolupament.

Gran part dels residus ramnosil del seu esquelet tenen cadenes laterals que posseeixen residus de L-arabinofuranosa i D-galactopiranosa individuals, lineals o ramificats. També poden contenir residus de fucosa, glucosa i residus metilats de glucosa.

Ramnogalacturonano II (RG-II)

Aquesta és la pectina més complexa i només representa un 10% de les pectines cel·lulars en les plantes. La seva estructura està molt conservada en les espècies vegetals i està formada per un esquelet de homogalacturonano de al menys 8 residus d'àcid D-galacturònic units per enllaços 1,4.

En les seves cadenes laterals, aquests residus posseeixen ramificacions de més de 12 tipus diferents de sucres, units a través de més de 20 tipus d'enllaços diferents. És comú trobar a l'ramnogalacturonano-II en forma de dímer, amb les dues porcions unides entre si per un enllaç borat-diol èster.

funcions

Les pectines són principalment proteïnes estructurals i, ja que poden associar-se amb altres polisacàrids com les hemicel·luloses, també presents a les parets cel·lulars dels vegetals, confereixen fermesa i duresa a aquestes estructures.

En el teixit fresc, la presència de grups carboxil lliures en les molècules de pectina augmenta les possibilitats i la força d'unió de molècules de calci entre els polímers de pectina, el que els confereix encara més estabilitat estructural.

Funcionen també com a agent hidratant i com a material d'adhesió per als diversos components cel·lulolítics de la paret cel·lular. A més, juguen un important paper en el control de moviment de l'aigua i d'altres fluids vegetals a través de les porcions de teixit que creixen més ràpidament en una planta.

Els oligosacàrids derivats de les molècules d'algunes pectines participen en la inducció de la lignificació de certs teixits vegetals, promovent, al seu torn, l'acumulació de molècules inhibidores de proteases (enzims que degraden proteïnes).

Per aquestes raons és que les pectines són importants per al creixement, el desenvolupament i la morfogènesi, els processos de la senyalització i d'adhesió cèl·lula-cèl·lula, la defensa, l'expansió cel·lular, la hidratació de les llavors, el desenvolupament dels fruits, entre d'altres.

Aliments rics en pectina

Les pectines són una important font de fibra que està present en gran quantitat de vegetals i fruites consumides diàriament per l'home, ja que és part estructural de les parets cel·lulars de la major part de les plantes verdes.

És molt abundant en les closques de fruits cítrics com les llimones, les llimes, els grapefruits, les taronges, les mandarines i les fruites de la passió (maracuià o parchita), no obstant això, la quantitat de pectina disponible depèn de l'estat de maduresa de els fruits.

Les fruites més verdes o menys madures són aquelles amb un major contingut de pectines, cas contrari a aquelles fruites massa madures o passades.

Melmelada, dolç o gelea, una de les aplicacions culinàries de la pectina (Imatge de RitaE a pixabay.com)

Altres fruites riques en pectina són les pomes, els préssecs, les bananes, el mànec, la guaiaba, la papaia, la pinya, les maduixes, els albercocs i diversos tipus de baies. Entre els vegetals que posseeixen abundant quantitat de pectina es troben els tomàquets, els fesols i els pèsols.

A més, les pectines són correntment utilitzades en la indústria alimentària com a additius gelificants o estabilitzadors en salses, Galeas i molts altres tipus de preparacions industrials.

aplicacions

En la indústria alimentària

Donada la seva composició, les pectines són molècules altament solubles en aigua, raó per la qual tenen múltiples aplicacions, especialment en la indústria alimentària.

És emprada com a agent gelificant, estabilitzant o espessidor per a múltiples preparacions culinàries, especialment gelees i melmelades, begudes a base de iogurt, maltades amb llet i fruites i gelats.

La pectina és popular per a la preparació de melmelades (Imatge de Michal Jarmoluk a pixabay.com)

L'obtenció industrial de pectina amb aquests propòsits es basa en l'extracció de la mateixa a partir de les closques de fruits com la poma i alguns cítrics, procés que es realitza a alta temperatura i en condicions àcides de pH (baix pH).

En la salut humana

A més d'estar present naturalment com a part de la fibra de molts dels aliments d'origen vegetal que l'ésser humà consumeix diàriament, s'ha demostrat que les pectines tenen aplicacions "farmacològiques":

- En el tractament de diarrees (barrejat amb extracte de camamilla)

- Bloquegen l'adherència de microorganismes patogènics a la mucosa estomacal, evitant infeccions gastrointestinals

- Tenen efectes positius com immuno-reguladors de el sistema digestiu

- Disminueixen el colesterol en sang

- Disminueixen la taxa d'absorció de glucosa en el sèrum de pacients obesos i diabètics

referències

1. BeMiller, JN (1986). An introduction to pectins: structure and properties. Chemistry and function of pectins, 310, 2-12.
2. Dergal, SB, Rodríguez, HB, & Morales, AA (2006). Química dels aliments. Pearson Educació.
3. Mohnen, D. (2008). Pectin structure and biosynthesis. Current opinió in plant biology, 11 (3), 266-277.
4. Thakur, BR, Singh, RK, Handa, AK, & Rao, MA (1997). Chemistry and uses of pectin-a review. Critical Reviews in Food Science & Nutrition, 37 (1), 47-73. Thakur, BR, Singh, RK, Handa, AK, & Rao, MA (1997). Chemistry and uses of pectin-a review. Critical Reviews in Food Science & Nutrition, 37 (1), 47-73.
5. Voragen, AG, Coenen, GJ, Verhoef, RP, & Schols, HA (2009). Pectin, a versatile polysaccharide present in plant cell walls. Structural Chemistry, 20 (2), 263.
6. Willats, WG, McCartney, L., Mackie, W., & Knox, JP (2001). Pectin: cell biology and prospects for functional analysis. Plant molecular biology, 47 (1-2), 9-27.