PECTINA: STRUTTURA, FUNZIONI, TIPI, ALIMENTI, APPLICAZIONI - BIOLOGIA - 2024

Le pectine sono il gruppo di polisaccaridi di origine vegetale di natura strutturalmente più complessa, la cui struttura principale è composta da residui di acido D-galatturonico legati da legami glucosidici di tipo α-1,4-D.

Nelle piante dicotiledoni e in alcune monocotiledoni non granulose, le pectine costituiscono circa il 35% delle molecole presenti nelle pareti cellulari primarie. Sono molecole particolarmente abbondanti nelle pareti delle cellule in crescita e in divisione, così come nelle parti "molli" dei tessuti vegetali.

Unità di base di pectina, acido galatturonico esterificato in un gruppo metilico (-CH3) (Fonte: Simann13 tramite Wikimedia Commons)

Nelle cellule vegetali superiori, le pectine fanno anche parte della parete cellulare e molteplici linee di evidenza suggeriscono che sono importanti per la crescita, lo sviluppo, la morfogenesi, i processi di adesione cellula-cellula, la difesa, la segnalazione, espansione cellulare, idratazione dei semi, sviluppo dei frutti, ecc.

Questi polisaccaridi vengono sintetizzati nel complesso del Golgi e vengono poi trasportati alla parete cellulare mediante vescicole di membrana. Si ritiene che le pectine, essendo parte della matrice della parete cellulare vegetale, funzionino come un sito per la deposizione e l'estensione della rete del glucano che ha ruoli importanti nella porosità della parete e nell'aderenza ad altre cellule.

Inoltre, le pectine hanno usi industriali come agenti gelificanti e stabilizzanti negli alimenti e nei cosmetici; sono stati utilizzati nella sintesi di biofilm, adesivi, sostituti della carta e prodotti medici per impianti o trasportatori di farmaci.

Molti studi ne indicano i benefici per la salute umana, poiché è stato dimostrato che contribuiscono alla diminuzione dei livelli di colesterolo e glucosio nel sangue, oltre alla stimolazione del sistema immunitario.

Struttura

Le pectine sono una famiglia di proteine ​​costituita essenzialmente da unità di acido galatturonico legate tra loro in modo covalente. L'acido galatturonico rappresenta circa il 70% dell'intera struttura molecolare delle pectine e può essere attaccato alle posizioni O-1 o O-4.

L'acido galatturonico è un esoso, cioè è uno zucchero con 6 atomi di carbonio la cui formula molecolare è C6H10O.

Ha un peso molecolare di più o meno 194,14 g / mol e differisce strutturalmente dal galattosio, ad esempio, in quanto il carbonio in posizione 6 è attaccato a un gruppo carbossilico (-COOH) e non a un gruppo idrossile (-OH ).

Diversi tipi di sostituenti possono essere trovati sui residui di acido galatturonico, che più o meno definiscono le proprietà strutturali di ciascun tipo di pectina; alcuni dei più comuni sono i gruppi metilici (CH3) esterificati in carbonio 6, sebbene nelle catene laterali si possano trovare anche zuccheri neutri.

Combinazione di domini

Alcuni ricercatori hanno stabilito che le diverse pectine presenti in natura non sono altro che una combinazione di domini omogenei o lisci (senza rami) e altri altamente ramificati o "pelosi", che vengono combinati tra loro in proporzioni diverse.

Questi domini sono stati identificati come il dominio omogalatturonano, che è il più semplice di tutti e quello con il minor numero di catene laterali "vistose"; il dominio rhamnogalacturonan-I e il dominio rhamnogalacturonan-II, uno più complesso dell'altro.

A causa della presenza di sostituenti differenti e in proporzioni differenti, la lunghezza, la definizione strutturale e il peso molecolare delle pectine sono molto variabili, e questo dipende in larga misura anche dal tipo di cellula e dalla specie considerata.

Tipi o domini

L'acido galatturonico che costituisce la struttura principale delle pectine può essere trovato in due diverse forme strutturali che costituiscono la spina dorsale di tre domini polisaccaridici presenti in tutti i tipi di pectine.

Questi domini sono noti come homogalacturonan (HGA), rhamnogalacturonan-I (RG-I) e rhamnogalacturonan-II (RG-II). Questi tre domini possono essere collegati in modo covalente, formando una fitta rete tra la parete cellulare primaria e la lamella centrale.

Omogalatturonano (HGA)

È un omopolimero lineare composto da residui di acido D-galatturonico legati tra loro da legami glucosidici di tipo α-1,4. Può contenere fino a 200 residui di acido galatturonico e si ripete nella struttura di molte molecole di pectina (comprende più o meno il 65% delle pectine)

Questo polisaccaride è sintetizzato nel complesso di Golgi delle cellule vegetali, dove più del 70% dei suoi residui è stato modificato dall'esterificazione di un gruppo metilico sul carbonio appartenente al gruppo carbossilico in posizione 6.

Struttura chimica dell'omogalatturonano (Fonte: NEUROtiker tramite Wikimedia Commons)

Un'altra modifica a cui possono subire i residui di acido galatturonico nel dominio omogalatturonano è l'acetilazione (aggiunta di un gruppo acetile) del carbonio 3 o del carbonio 2.

Inoltre, alcune pectine hanno sostituzioni xilosio al carbonio 3 di alcuni dei loro residui, che produce un dominio diverso noto come xylogalacturonan, abbondante in frutti come mele, angurie, carote e nel mantello di semi di piselli.

Ramnogalacturonan-I (RG-I)

Questo è un eteropolisaccaride costituito da poco meno di 100 ripetizioni del disaccaride costituito da L-ramnosio e acido D-galatturonico. Rappresenta tra il 20 e il 35% delle pectine e la sua espressione dipende dal tipo di cellula e dal momento di sviluppo.

Gran parte dei residui di rhamnosil nella sua spina dorsale hanno catene laterali che possiedono residui di L-arabinofuranosio e D-galattopiranosio individuali, lineari o ramificati. Possono anche contenere residui di fucosio, glucosio e residui di glucosio metilato.

Ramnogalacturonan II (RG-II)

Questa è la pectina più complessa e rappresenta solo il 10% delle pectine cellulari nelle piante. La sua struttura è altamente conservata nelle specie vegetali ed è formata da uno scheletro omogalatturonico di almeno 8 residui di acido D-galatturonico legati da legami 1,4.

Nelle loro catene laterali, questi residui hanno rami di oltre 12 diversi tipi di zuccheri, collegati attraverso più di 20 diversi tipi di legami. È comune trovare rhamnogalacturonan-II in forma di dimero, con le due porzioni legate insieme da un legame estere borato-diolo.

Caratteristiche

Le pectine sono principalmente proteine ​​strutturali e, potendosi associare ad altri polisaccaridi come le emicellulose, presenti anche nelle pareti cellulari delle piante, conferiscono compattezza e durezza a dette strutture.

Nel tessuto fresco, la presenza di gruppi carbossilici liberi nelle molecole della pectina aumenta le possibilità e la forza di legame delle molecole di calcio tra i polimeri della pectina, che conferisce loro una stabilità strutturale ancora maggiore.

Funzionano anche come agente idratante e come materiale di adesione per i vari componenti cellulolitici della parete cellulare. Inoltre, svolgono un ruolo importante nel controllo del movimento dell'acqua e di altri fluidi vegetali attraverso le porzioni di tessuto a più rapida crescita in una pianta.

Gli oligosaccaridi derivati ​​dalle molecole di alcune pectine partecipano all'induzione della lignificazione di alcuni tessuti vegetali, favorendo, a sua volta, l'accumulo di molecole inibitrici della proteasi (enzimi che degradano le proteine).

Per questi motivi, le pectine sono importanti per la crescita, lo sviluppo e la morfogenesi, i processi di segnalazione e adesione cellula-cellula, difesa, espansione cellulare, idratazione dei semi, sviluppo dei frutti, tra gli altri.

Alimenti ricchi di pectina

Le pectine sono un'importante fonte di fibra presente in un gran numero di frutta e verdura consumate quotidianamente dall'uomo, in quanto parte strutturale delle pareti cellulari della maggior parte delle piante verdi.

È molto abbondante nelle bucce di agrumi come limoni, lime, pompelmi, arance, mandarini e frutti della passione (frutto della passione o frutto della passione), tuttavia la quantità di pectina disponibile dipende dallo stato di maturità del i frutti.

I frutti più verdi o meno maturi sono quelli con un contenuto di pectina più alto, altrimenti quei frutti che sono troppo maturi o esagerati.

Marmellata, dolce o gelatina, una delle applicazioni culinarie della pectina (Immagine di RitaE su pixabay.com)

Altri frutti ricchi di pectina includono mele, pesche, banane, mango, guava, papaia, ananas, fragole, albicocche e vari tipi di bacche. Tra le verdure che hanno abbondanti quantità di pectina ci sono pomodori, fagioli e piselli.

Inoltre, le pectine sono comunemente utilizzate nell'industria alimentare come additivi gelificanti o stabilizzanti in salse, galea e molti altri tipi di preparati industriali.

applicazioni

Nell'industria alimentare

Data la loro composizione, le pectine sono molecole altamente solubili in acqua, motivo per cui hanno molteplici applicazioni, soprattutto nell'industria alimentare.

Viene utilizzato come gelificante, stabilizzante o addensante per molteplici preparazioni culinarie, in particolare gelatine e marmellate, bevande a base di yogurt, frappè con latte e frutta e gelati.

La pectina è popolare per fare marmellate (immagine di Michal Jarmoluk su pixabay.com)

La produzione industriale di pectina per questi scopi si basa sulla sua estrazione dalle bucce di frutti come mele e alcuni agrumi, processo che viene svolto ad alta temperatura e in condizioni di pH acido (pH basso).

Nella salute umana

Oltre ad essere naturalmente presenti come parte della fibra in molti degli alimenti a base vegetale che gli esseri umani consumano quotidianamente, le pectine hanno dimostrato di avere applicazioni “farmacologiche”:

- Nel trattamento della diarrea (miscelato con estratto di camomilla)

- Blocca l'adesione dei microrganismi patogeni alla mucosa dello stomaco, evitando infezioni gastrointestinali

- Hanno effetti positivi come immuno-regolatori del sistema digerente

- Abbassare il colesterolo nel sangue

- Diminuire il tasso di assorbimento del glucosio nel siero di pazienti obesi e diabetici

Riferimenti

1. BeMiller, JN (1986). Un'introduzione alle pectine: struttura e proprietà. Chimica e funzione delle pectine, 310, 2-12.
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