Pektin
Pektin (grč. πηκτικός, pēktikós — zgusnut, ščvrsnut) je razgranat polisaharid koje sadrže ćelijski zidovi biljaka. Prvi put ga je izolovao i opisao francuski hemičar Anri Brakono (franc. Henri Braconnot) 1825. godine.[1]
Izraz pektin obuhvata brojne polimere koji se razlikuju u skladu sa svojom molekulskom masom, hemijskom konfiguracijom i sadržajem neutralnih šećera.
Različite vrste biljaka proizvode pektin različitih funkcionalnih svojstava, ali imaju jednu zajedničku specifičnost da stvaraju gelove. Pektin se koristi kao sredstvo za geliranje i stabilizaciju u džemovima, želeima, konzervama, pićima. Izolacija komercijalnog pektina počela je tek početkom dvadesetog veka. U biljnim ćelijama se nalaze dva oblika pektina. Prvi je nerastvorljiv (protopektin), a drugi je rastvorljiv (hidropektin). Kod nezrelog voća preovladava nerastvorljiv pektin, koji ujedno dajte čvrstu strukturu biljnim tkivima. Kako voće zri, tako pektin postaje rastvorljiv i do doprinosi mekšoj konzistenciji voća. Ovaj proces se može primetiti i kod pečenja ili kuvanja voća.
Upotreba[uredi | uredi izvor]
Za tržište se proizvodi kao beli do svetlobraon prah, a većinom se dobija iz kore citrusnog voća, jer se ona satoji od oko 30% pektina. Koristi se kao zgušnjivač, naročito za džemove i žele.[2] Sem toga, koristi se i u filovima, lekovima, kao stabilizator i kao izvor vlakana.[3] U crevnom traktu, pektin vezuje holesterol, te smanjuje njegov nivo u krvi. Takođe, vezujući proste ugljene hidrate, pektin usporava rast nivoa šećera u krvi.[4]
Struktura[uredi | uredi izvor]
Pektin se sastoji od lanaca jedinica galakturonske kiseline koji su povezani α-1,4 glikozidnim vezama. Lanci galakturonskih kiselina delimično su esterifikovani kao metil-estri. Molekuli pektina mogu imati molekulsku težinu veću od 200.000, što odgovara stepenu polimerizacije do hiljadu jedinica. Najznačajnija komponenta na kosturu galakturonske kiseline su estri. Druge funkcionalne grupe, poput acetila, mogu biti značajne u specifičnim vrstama pektina. U reakciji sa amonijakom komercijalni pektin formira galakturonamidne jedinice u molekulskom lancu. Neki neutralni šećeri su takođe uključeni u homo-galakturonsku kičmu. To je slučaj sa ramnozom, ali takođe posebno u jabučnim pektinima i sa ksilozom.
Procenat galakturonske kiseline u celini molekula je definisan kao sadržaj galakturonske kiseline, koja je postavljena na minimum 65% u definiciji pektina kao aditiva u hrani. Stepen esterifikacije i stepen amidacije predstavljaju procenat esterifikovanih i amidisanih galakturonskih jedinica u odnosu na ukupan broj jedinica galakturonske kiseline. Prema propisima najveći procenat stepena amidacije je 25%.
Estri galakturonske kiseline[uredi | uredi izvor]
Najznačajnija podela pektina, od koje u najvećoj meri zavise fizičke i hemijska svojstva pektina kao i njihova funkcija je na osnovu stepena esterifikacije. Dele se na:
- Visokoesterifikovane pektine – stepen esterifikacije je veći od 50%
- Niskoesterifikovane pektine – stepen esterifikacije je manji od 50%
Pored procenta esterifikacije, položaj esterifikovanih grupa je takođe od značaja za funkcionalna svojstva pektina. Distribucija estara je od posebnog značaja, jer utiče na lokalnu gustinu elektrostatičkog naelektrisanja polimera i na njegovu interakciju sa drugim naelektrisanim molekulama, bilo da su joni kao što su kalcijum, proteini ili drugi molekuli pektina. U jabučnom pektinu koji je podvrgnut blagom postupku esterifikacije, raspodela estara je gotovo nasumična, dok citrusni pektin ima tačno definisane položaje esterifikacije.
Neutralni šećeri[uredi | uredi izvor]
Pektin uvek sadrži različite količine neutralnih šećera kao što su D-galaktoza, L-ramnoza, L-arabinoza i D-ksiloza. Neki od ovih neutralnih šećera sastoje se od bočnih lanaca do kičme galakturonana. Međutim, 1,2-vezana L-ranoza je prisutna u glavnom poliglakturonskom lancu gde formira kinke u molekulskom lancu. Ksiloza je takođe veoma važan neutralni šećer u jabučnom pektinu Neutralni bočni lanci su koncentrisani u relativno kratkim segmentima galakturonskog skeleta i često se nazivaju dlakavom regijom. Deo molekula bez bočnih lanaca je opisan kao glatka regija.
Rastvorljivost[uredi | uredi izvor]
Najveća rastvorljivost visokoesterifikovanih pektina je u vodi, dok su niskoesterifikovani pektini rastvorljivi u rastvorima koji u svom sastavu imaju kompleksirajuće sredstvo. Pektini su nerastvorljivi u većini organskih rastvarača. Nerastvorljivi pektini se rastvaraju u razblaženim rastvorima kiselina, razbaženim ili koncentrovanim rastvorima baza. Treba uzeti u obzir da se u koncentrovanim rastvorima baza rastvaraju i druge komponente ćelijskog zida – ceuloza i hemiceluloza.
Stepen rastvorljivosti zavisi od stepena polimerizacije kao i stepena esterifikacije. Na rastvaranje pektina takođe utiču pH, temperatura i jonska sila rastvora. Sadržaj kalcijuma u vodi je od posebne važnosti za rastvorljivost, jer utiče na smanjenje rastvorljivosti. Pektin sa jonima kalcijuma pravi amorfne gelove. Rastvori pektina su viskozni, karakteristično za dijetetska vlakna. Na razblažene pektinske rastvore samo neznatno utiče prisustvo kalcijuma. Međutim, rastvori sa više od 1% pektina pokazuju pseudoplastično ponašanje koje je još više izraženo pod uticajem kalcijuma.
Izolovanje pektina[uredi | uredi izvor]
Komercijalni postupak ekstrakcije i izolacije komercijalnog pektina je često prilagođen specifičnim vrstama hrane i pića. Neke osnovne faze u izolovanju su:
- Ekstrakcija rastvaračem (voda ili alkohol)
- Odvajanje, ceđenje
- Prečišćavanje
- Koncentrovanje dodatkom alkohola
- Dodatak amonijaka (razdvajanje visoko- i niskoesterifikovanih pektina)
- Sušenje
Geliranje pektina[uredi | uredi izvor]
Sposobnost pektina da formira gelove u određenim uslovima dugo se koristi u proizvodnji džemova. Odvajanje visokoesterifikovanih i niskoesterifikovanih pektina u skladu je sa pravilom 50% esterifikacije. Geliranje pektina u najvećoj meri zavisi od njegovog stepena esterifikacije, međutim složena struktura je najčešće rezultat kombinacije nekoliko različitih mehanizama.
Geliranje visokoesterifikovanih pektina[uredi | uredi izvor]
Visokoesterifikovani pektini se uglavnom geliraju u reakciji sa ugljenim hidratima i kiselinama, dok niskoesterifikovani pektini stavaraju amorfan gel sa jonima kalcijuma, ali kalcijum može uticati i na geliranje visokoesterifikovanih pektina. Na geliranje niskoesterifikovanih pektina utiču pH i rastvorljive čvrste materije.
Na geliranje estara utiče veliki broj parametara, a neki od glavnih su
- Koncentracija pektina
- Stepen esterifikacije
- Molekulska masa
- Acetilovanje
- Razgranatost molekula pektina
- pH i jonska sila rastvora
- Aktivitet vode
- Vrste šećera kao supstituenta
- Hlađenje medijuma
- Brzina geliranja medijuma
Geliranje niskoesterifikovanih pektina[uredi | uredi izvor]
Niskoesterifikovan pektin se koristi za geliranje hrane kada uslovi za korišćenje visokoesterifikovanog pektina nisu zadovoljeni. Mehanizam geliranja niskoesterifikovanih pektina se zasniva na građenju kacijumovih mostova koji povezuju karboksilne krupe dva pektina. Ova veza praćena je vodoničnim interakcijama između dva lanca.
Najčešće prihvaćeni model udruživanja je eggbox model. U ovom modelu lanci pektina su premošćeni lancima kalcijuma, koji koordiniraju sa atomima kiseonika kako iz jednog tako i iz drugog lanca. Magnezijum i kalijum takođe mogu biti korišćeni ali su daleko manje efikasni, najviše iz razloga što je poluprečnik atoma kalcijuma dovoljno veliki da koordiniše sa mnogo atoma kiseonika i zbog fleksibilnosti s obzirom na pravac njegovih koordinatnih veza. Količina kaliijuma neophodna za uspešno geliranje zavisi od stepena esterifikacije pektina kao i brzine hlađenja. Povećanje jonske siile, povećanje pH vrednosti rastvora ili smanjenje stepena esterifikacije smanjuju potrebnu količinu kalcijuma. Optimalan nivo kalcijuma može biti definisan za određeni pektin u specifičnim uslovima. Iznad ovog optimalnog nivoa formiranje se visoko geliran rastvor. Geliranje zavisi broj jedinica galakturonske kiseline koje elektrostatički reaguju sa kalcijumom.Talog pektina može da se formira ako su zone spajanja pektina jonima kalcijuma preduge. Do toga može doći ukoliko je koncentracija kalcijuma previsoka.
Reference[uredi | uredi izvor]
- ^ Keppler; Hamilton; Brass; Röckmann (2006). „Methane emissions from terrestrial plants”. Nature. 439 (7073): 187—91. PMID 16407949.
- ^ Kraft Foods. „Making Jam: The Role of Pectin & Acid”. Arhivirano iz originala 03. 12. 2013. g. Pristupljeno 29. 11. 2013.
- ^ LIVESTRONG. „Pectin vs. Gelatin”. Pristupljeno 29. 11. 2013.
- ^ Pornsak Sriamornsak (2003). „Chemistry of Pectin and its Pharmaceutical Uses”. Silpakorn University Journal. 3 (1–2): 206. Arhivirano iz originala 03. 06. 2012. g. Pristupljeno 09. 09. 2012.
Literatura[uredi | uredi izvor]
- L. Flutto, Pectin: Properties and determination, Encyclopedia of Food Sciences and Nutritions,2003 (Second edition), str. 4440-4449.
- L. Flutto, Pectin, food use, Encyclopedia of Food Sciences and Nutritions,2003 (Second edition), str. 4449-4456.
- Rubaiyi M. Zaid, Puranjan Mishra, Shabana Tabassum, Yularisam AbWahid, High methoxyl pectin extract from Hylocereus polyrhizus’s peels: Extraction kinetics and thermodynamic studies, International Journal of biological macromolecules, 2019.
- Randall G. Cameron, Pectins in foods, Encyclopedia of food chemistry, 2019.
