pektyny.pdf

Ę wiczenia z przedmiotu Biopolimery

Biotechnologia III rok

PEKTYNY

Pektyny to grupa heteropolisacharydów zło Ň onych głównie z kwasu galakturonowego

(min. 65%), ale te Ň niewielkich ilo Ļ ci ramnozy, ksylozy, galaktozy i arabinozy (rys. 1).

Substancje pektynowe s Ģ naturalnymi składnikami ro Ļ lin i ich owoców. Szczególnie

du Ň e ilo Ļ ci substancji pektynowych wyst ħ puj Ģ w owocach takich jak: porzeczki, agrest, a

tak Ň e owocach cytrusowych i jabłkach. Najwi ħ cej pektyn zawiera albedo, biały mi ħ kisz pod

skórk Ģ owoców cytrusowych (ok. 40%), w suszonych wytłokach jabłkowych zawarto Ļę

pektyn waha si ħ 8-16%.

Rys. 1. Schemat struktury pektyny

Rys. 2. Model fragmentu Ļ ciany komórkowej komórki ro Ļ linnej. Długie ła ı cuchy pektyny (niebieskie) wypełniaj Ģ przestrze ı mi ħ dzy

włókienkami celulozy. Szczególnie bogata w pektyn ħ jest blaszka Ļ rodkowa, która „skleja” s Ģ siaduj Ģ ce komórki.

Pektyny to termin okre Ļ laj Ģ cy heterogenn Ģ grup ħ zwi Ģ zków. Najcz ħĻ ciej wyró Ň nia si ħ :

•

protopektyn ħ (nierozpuszczalna),

•

pektyn ħ (rozpuszczalna),

•

kwas pektynowy i jego pochodne.

Ę wiczenia z przedmiotu Biopolimery

Biotechnologia III rok

W materiale ro Ļ linnym pektyny wyst ħ puj Ģ w poł Ģ czeniu z celuloz Ģ i takie substancje s Ģ

nazywane protopektyn Ģ (tworzy lepiszcze Ļ cian komórkowych). Protopektyn ħ mo Ň na

rozło Ň y ę hydrolitycznie dostaj Ģ c pektyn ħ .

Chemicznie, pektyna jest kwasem poligalakturonowym, w którym grupy karboksylowe s Ģ

cz ħĻ ciowo zmetylowane (zestryfikowane metanolem).

Kwas pektynowy (rys. 3) to nierozgał ħ ziony kwas poligalakturonowy (wi Ģ zania a−1,4-

glikozydowe) o ilo Ļ ci monomerów w ła ı cuchu od kilkuset do tysi Ģ ca.

Rys. 3. Wzór strukturalny kwasu pektynowego

Grupy kwasowe mog Ģ by ę w cz Ģ steczce wolne lub zwi Ģ zane (jako ester metylowy albo jako

sól sodowa, potasowa, wapniowa lub amonowa). W niektórych pektynach obecne s Ģ grupy

amidowe.

Stosunek liczby zestryfikowanych (metylowanych) jednostek kwasu galakturonowego do

ł Ģ cznej liczby jednostek kwasu w cz Ģ steczce w procentach okre Ļ lany jest jako stopie ı

estryfikacji (SE %) cz Ģ steczki pektyny.

W zale Ň no Ļ ci od stopnia zmetylowania rozró Ň nia si ħ pektyn ħ :

¶ wysokometylowan Ģ (>50% grup karboksylowych jest zestryfikowana alkoholem

metylowym)

Schemat budowy wysokometylowanej pektyny

Pektyny wysokometylowane (HM) uzyskuje si ħ w typowym procesie ekstrakcji, s Ģ dzielone

na grupy zgodnie z ich temperatur Ģ Ň elowania (szybko Ň eluj Ģ ce i wolno Ň eluj Ģ ce)

¶ niskometylowan Ģ (<50% grup karboksylowych jest zmetylowanych)

Schemat budowy niskometylowanej pektyny

Ę wiczenia z przedmiotu Biopolimery

Biotechnologia III rok

Modyfikacja parametrów procesu ekstrakcji pektyn albo kontynuacja obróbki kwasowej

prowadzi do uzyskania pektyn niskometylowanych (LM)

Niektóre pektyny podczas produkcji s Ģ traktowane amoniakiem w celu wytworzenia pektyn

amidowanych , o szczególnych zaletach praktycznych.

Schemat budowy amidowanej pektyny niskometylowanej

Pektyny odznaczaj Ģ si ħ dobr Ģ zdolno Ļ ci Ģ wi Ģ zania wody i p ħ cznienia, a ich roztwory du ŇĢ

lepko Ļ ci Ģ . St Ģ d s Ģ wykorzystywane do Ň elowania produktów spo Ň ywczych. Struktura pektyn

jest kluczowa dla wła Ļ ciwo Ļ ci, jakie wykazuj Ģ i ich zastosowania praktycznego. Stopie ı

polimeryzacji kwasu galakturonowego w preparacie decyduje o sile Ň elowania pektyny,

natomiast stopie ı estryfikacji pektyn wysokoestryfikowanych okre Ļ la szybko Ļę Ň elowania

oraz temperatur ħ Ň elowania pektyny.

Mechanizm tworzenia Ň elu

Powstawanie Ň elu polega na poł Ģ czeniu si ħ ła ı cuchów kwasów pektynowych w

trójwymiarow Ģ siatk ħ strukturaln Ģ zamykaj Ģ c Ģ w swoich oczkach wod ħ , cukier oraz inne

rozpuszczone substancje. O wła Ļ ciwo Ļ ciach preparatów pektynowych decyduje długo Ļę

ła ı cuchów pektynowych oraz ich struktura chemiczna. Zawarto Ļę grup metylowych w

ła ı cuchu cz Ģ steczki decyduje o typie Ň elu, jaki pektyna mo Ň e tworzy ę .

Pektyny HM tworz Ģ galaretki ( Ň eluj Ģ ) tylko w okre Ļ lonych warunkach, na które składaj Ģ si ħ :

•

ekstrakt (powy Ň ej 55%) (optimum powy Ň ej 62%),

•

warto Ļę pH (poni Ň ej 3,5),

•

temperatura (poni Ň ej temperatury Ň elowania danego typu pektyny).

Cukier jest potrzebny do zmniejszenia zdolno Ļ ci cz Ģ steczek wody do całkowitego

rozpuszczania cz Ģ steczek pektyny. Cz Ģ steczki przylepiaj Ģ si ħ do siebie w regionach gładkich

z grupami estrowymi i tworz Ģ sie ę Ň elu. Poniewa Ň grupy kwasowe s Ģ wzgl ħ dnie słabe,

zmiany w pH wpływaj Ģ na ładunek ła ı cuchów pektyny. Pektyny, które si ħ ł Ģ cz Ģ w kwa Ļ nym

pH, w pH wy Ň szym zyskuj Ģ wystarczaj Ģ cy ładunek by si ħ odpycha ę nawzajem. Temperatura

Ň elowania jest to ta temperatura, w której pojawiaj Ģ si ħ pierwsze oznaki powstawania Ň elu,

tzn. rozlew musi nast Ģ pi ę przed obni Ň eniem temperatury do tego poziomu.

Je Ň eli z pektyny HM usuni ħ ta zostanie cz ħĻę grup metylowych, nast ħ puje odpowiadaj Ģ cy

temu wzrost wolnych grup karboksylowych, a otrzymana pektyna LM wykazuje skłonno Ļę do

reakcji z jonami metali dwuwarto Ļ ciowych. To sprawia, Ň e pektyny LM w kontrolowanych

warunkach tworz Ģ Ň ele w obecno Ļ ci jonów wapnia. ņ elowanie pektyny LM polega na tym, Ň e

jony wapnia ł Ģ cz Ģ si ħ z grupami karboksylowymi dwóch zbli Ň onych ła ı cuchów pektynowych

i w rezultacie ł Ģ cz Ģ je ze sob Ģ . W powstawaniu Ň elu bior Ģ udział poł Ģ czenia jonowe mi ħ dzy

grupami karboksylowymi, a tak Ň e pomi ħ dzy pektynianami wapnia i wtórnymi grupami

hydroksylowymi.

Ę wiczenia z przedmiotu Biopolimery

Biotechnologia III rok

Pektyny LM wymagaj Ģ pewnego minimalnego st ħŇ enia jonów wapnia do utworzenia

optymalnego Ň elu, ale przy zbyt wysokim poziomie wapnia mo Ň e wyst Ģ pi ę zjawisko

przedwczesnego Ň elowania i pojawia si ħ skłonno Ļę do synerezy.

Pektyna LM jest otrzymywana z surowca zawieraj Ģ cego pektyn ħ HM, na drodze

kontrolowanej deestryfikacji w Ļ rodowisku kwa Ļ nym lub zasadowym. Je Ļ li do alkalicznej

deestryfikacji stosowany jest amoniak, to przy spełnieniu odpowiednich warunków do

cz Ģ steczki pektyny mo Ň na wprowadzi ę grupy amidowe NH 2 , a otrzymany produkt nosi miano

pektyny niskoestryfikowanej amidowanej . Zasadnicz Ģ ró Ň nic Ģ pomi ħ dzy demetylacj Ģ

kwasow Ģ i za pomoc Ģ amoniaku, jest ró Ň na wra Ň liwo Ļę pektyny na obecno Ļę metali

dwuwarto Ļ ciowych.

Zapotrzebowanie na wap ı wynosi odpowiednio:

• Pektyna kwasowa 30 - 60 mg Ca ++ /g pektyny

• Pektyna amidowana 10 - 30 mg Ca ++ /g pektyny

Dla pektyny amidowanej zazwyczaj wystarczaj Ģ ca jest naturalna zawarto Ļę wapnia

wyst ħ puj Ģ ca w surowcach (owoce, woda).

Do sporz Ģ dzania roztworów roboczych pektyn LM zaleca si ħ stosowanie wody mi ħ kkiej!

Temperatura Ň elowania

Stopie ı estryfikacji i amidacji, wpływaj Ģ c na reaktywno Ļę z wapniem, s Ģ zarazem

odpowiedzialne za temperatur ħ Ň elowania. Zole pektyny LM charakteryzuje okre Ļ lona

temperatura Ň elowania, niezale Ň nie od czasu, co oznacza, Ň e po jej osi Ģ gni ħ ciu, Ň elowanie

zachodzi prawie natychmiast. Temperatura Ň elowania jest wypadkow Ģ wielu czynników

takich jak:

•

zawarto Ļę suchej substancji (ekstrakt),

•

zawarto Ļę jonów wapnia,

•

pH,

•

typ pektyny.

Układy (zole) zawieraj Ģ ce pektyn ħ LM maj Ģ tym wy Ň sz Ģ temperatur ħ Ň elowania im:

•

ni Ň szy stopie ı estryfikacji u Ň ytej pektyny,

•

ni Ň sze pH,

•

wy Ň szy ekstrakt,

•

wy Ň sza zawarto Ļę wapnia, przy pozostałych czynnikach stałych.

Ę wiczenia z przedmiotu Biopolimery

Biotechnologia III rok

Pektyny wysokometylowane tworz Ģ Ň ele przy du Ň ej zawarto Ļ ci cukru i pH kwa Ļ nym. Pektyny

niskometylowane Ň eluj Ģ w obecno Ļ ci jonów wapnia, niezale Ň nie od st ħŇ enia ekstraktu i w

szerszym zakresie pH. Ilo Ļę wapnia zale Ň y od stopnia zestryfikowania pektyny, rodzaju i

ilo Ļ ci dodatków obecnych w Ň eluj Ģ cej masie. ņ ele pektyny niskoestryfikowanej s Ģ termicznie

odwracalne. Zalet Ģ pektyn niskometylowanych jest fakt, Ň e tworz Ģ galaretki, d Ň emy i inne

produkty o małej zawarto Ļ ci cukru, a wi ħ c i o małej warto Ļ ci energetycznej.

Poł Ģ czony Komitet Ekspertów WHO/FAO zakwalifikował pektyn ħ jako dodatek do

Ň ywno Ļ ci, nie limituj Ģ c poziomu jej spo Ň ycia.

Pektyny s Ģ rozkładane przez enzymy pektynolityczne:

•

poligalakturonaz ħ (rozkład wi Ģ za ı a−1,4)

•

pektynoesteraz ħ (rozkład wi Ģ za ı estrowych, uwalnianie metanolu!)

•

liaz ħ poli-a-1,4-galakturonianu (niehydrolityczny rozkład wi Ģ zania glikozydowego

obok wolnych grup karboksylowych)

•

liaz ħ poli-a-1,4-metylogalakturonianu (niehydrolityczny rozkład wi Ģ zania

glikozydowego obok zmetylowanych grup karboksylowych)

Pektyny s Ģ rozpuszczalnym włóknem pokarmowym, ale nie s Ģ trawione.

Maj Ģ zdolno Ļę obni Ň ania poziomu cholesterolu w surowicy krwi, w szczególno Ļ ci

frakcji LDL.

Obni Ň aj Ģ c wpływ insuliny, po Ļ rednio zmniejszaj Ģ poziom cukru we krwi. S Ģ

szczególnie wskazane w diecie dla cukrzyków

Wspomagaj Ģ leczenie biegunek

Działaj Ģ jako detoksykanty

Reguluj Ģ i działaj Ģ ochronnie w przewodzie pokarmowym.

Stymuluj Ģ układ odporno Ļ ciowy

Działaj Ģ jako czynnik przeciw-wrzodowy i zapobiegaj Ģ cy zapaleniu nerek.

Produkcja pektyn (PEKTOWIN)

Pektyna, jest uzyskanym w warunkach przemysłowych preparatem, zawieraj Ģ cym

wyizolowane z surowca ro Ļ linnego rozpuszczalne w wodzie substancje pektynowe.

Preparaty te s Ģ u Ň ywane jako dodatki do Ň ywno Ļ ci, leków i posiadaj Ģ w odpowiednich

warunkach zdolno Ļę tworzenia Ň eli.

Surowcem do produkcji pektyny s Ģ suszone wytłoki jabłkowe, zawieraj Ģ ce 8 - 12% substancji

pektynowych, oraz wytłoki cytrusowe o zawarto Ļ ci substancji pektynowych w granicach 18 -

25%, sk Ģ d wydobywa si ħ je drog Ģ ekstrakcji rozcie ı czonym roztworem kwasu, a nast ħ pnie

wytr Ģ ca alkoholem, oczyszcza, suszy i rozdrabnia.

Pektyna jako substancja pochodzenia ro Ļ linnego jest najlepszym Ļ rodkiem Ň eluj Ģ cym do

produkcji d Ň emów i galaretek owocowych. Jako naturalny składnik owoców sprawia, Ň e

przetwory wyprodukowane z jej dodatkiem zachowuj Ģ w pełni cechy organoleptyczne

charakterystyczne dla u Ň ytego surowca.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: