UNIVERITATEA DE STIINTE AGRICOLE SI MEDICINA VETERINARA FACULTATEA: AGRICULTURA SECTIE: CEPA AN: II GRUPA: 1b STRUCTURA MICROSCOPICA A PECTINELOR PROFESOR COORDONATOR: STUDENTI: Mărginean Delia Dr. Prof. Carmen Socaciu Jilovan Ana Rad Monica Preda Eszter 1
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
UNIVERITATEA DE STIINTE AGRICOLE SI MEDICINA VETERINARA
FACULTATEA: AGRICULTURASECTIE: CEPA
AN: IIGRUPA: 1b
STRUCTURA MICROSCOPICA A PECTINELOR
PROFESOR COORDONATOR: STUDENTI: Mărginean DeliaDr. Prof. Carmen Socaciu Jilovan Ana
Rad Monica Preda Eszter
Muresan Vlad
-2006-
1
GENERALITATI DEPRE PECTINA
PECTINĂ
Pectine, s.f. (La pl.) Clasă de compusi organici care se găsesc
în ţesuturile celulelor vegetale si care, prin amestecare cu apă si prin
fierbere, capătă forma unei gelatine, fiind folosiţi în industria
alimentară, farmaceutică si în cosmetică; (si la sg.) compus organic
vegetal din această clasă. - Din fr. pectine.
SURSA
Pectina E 440 este un grup heterogen de acid structural
polizaharid, gasit în fructe şi vegetale şi mai ales preparat din cojile
de citrice şi mere.
2
STRUCTURA PECTINELOR DIN FRUCTE
STRUCTURA MOLECULARA
Pectina are o structură complexă. Pregătirile constau din
entităţi substructurale, care depend de sursa lor şi metodologia
extrasă. Extragerea comercială cauzează o degradare extinsă in
lanţurile neutre de zahăr. Majoritatea structurii constă dintr-o
substanţă homopolimerică partial cu metil poli-α( 1->4)
D- galacturonic aciduri reziduale,dar sunt zone negelatinoase
‘ paroase’ sau de alternanţă α( 1->2) ramnosil – α ( 1->4)
D- galacturon secţiunile conţinând puncte de ramuri cu majoritatea
lanţurilor laterale neutre (1->20 reziduri) şi mai ales L-arabinoză şi
D- galactoză.
Pectinele pot conţine de asemenea ramnogalacturon II lanţuri laterale
conţinând alte reziduri cum ar fi: D- xiloza L- fructoza
2- acid heptulonic ataşat celor de poly- α (1->4) D- regiunilor de acid
galacturonic.
3
În general pectinele nu deţin structuri exacte. Rezidurile de acid D-
galacturonic formează majoritatea moleculelor în blocuri de regiuni ‘ moi’ şi
‘paroase’. Molecula nu adoptă o conformaţie dreaptă în solutie, dar este
extinsă şi curbată ( în forma de ‘vierme’) cu un grad mare de flexibilitate.
Regiunile ‘ paroase’ ale pectinelor sunt chiar mai felxibile şi pot avea
arabingalactan care atârnă.
Grupările carboxilate tind să extindă structura pectinelor ca rezultat al
sarcinilor lor, în caz că nu interacţionează prin legături bivalente cationice.
4
Metilizarea acestor grupări carboxilice formează esterii metilici ai
acestor acizi care deţin un spaţiu similar, dar sunt mult mai hidrofobici şi
prin urmare au un efect diferit asupra structurii apei inconjuratoare.
Proprietaţile pectinelor depind de gradul de esterificare care este un mod
normal de aproximativ 70 %. Duritatea gelului creşte o data cu creşterea
concentraţiei de Ca, dar se reduce o data cu temperatura si creşterea
aciditatii.
FUNCŢIONALITATE
Pectinele sunt folosite mai ales ca si agenti gelatinoşi, dar de
asemenea pot să acţioneze ca întaritori, facand legaturi si stabilizând apa.
Gradul de esterificare poate fi redus folosind pectinele comeciale,
conducând spre o înaltă vâscozitate şi o gelatinizare mai fermă în prezenţa
ionilor de Ca.
Pectina acetilată într-un grad mai înalt şi care provine din zaharul de sfeclă
se spune că nu gelatinizează bine, dar are abilităţi considerabile de emulsie,
datorita naturii sale hidrofobice, dar aceasta poate fi datorată impuritaţilor
5
proteinice asociate . În privinţa altor polianioane vâscoase cum ar fi:
caragenanul atunci pectina poate fi un protector faţă de coloizii din lapte
dobândind proprietaţile: ( stabilitatea spumei, solubilitatea, gelatinarea si
emulsificarea) proteinelor din zer în timp ce le foloseşte ca sursă de Ca.
STRUCTURA MICROSCOPICA
Substanţele pectice reprezintă un grup heterogen de
polizaharide cu un conţinut mare de sarcini negative datorate resturilor de
acid galacturonic din structură. Celulele plantelor aflate în diferite stadii de
dezvoltare sunt acoperite de un perete extensibil. În structura peretelui
celular microfifrilele de celuloză sunt legate necovalent la o matrice alcătuită
din hemiceluloze, pectine şi proteine structurale.
6
Studiile intreprinse asupra pereţilor celulari de provenienţă diferită au
evidenţiat un aranjament caracteristic al principalelor componente ale
acestora (Albersheim 1975, Cosgrove 1997, Capita şi alţii 2001). În acest
aranjament, moleculele adiacente de celuloză aderă puternic prin legături de
hidrogen şi formează agregate cristaline, numite microfibrile de celuloză.
Microfibrilele de celuloză sunt principalii determinanţi ai rezistenţei
peretelui celular. Seturile de microfibrile sunt aranjate în straturi sau lamele
în structura cărora fiecare microfibrilă se leagă de vecina sa prin molecule de
hemiceluloză. Hemicelulozele sunt heteropolizaharide care se leagă la
suprafaţa microfibrilelor de celuloză, mai ales prin legături de hidrogen.
Hemicelulozele ajută la legarea încrucişată a microfibrilelor într-o reţea
complexă şi previn contactul direct microfibrilă-microfibrilă. Alături de
această reţea alcătuită din microfibrile celulozice şi hemiceluloze, peretele
celular conţine şi o altă reţea formată din molecule de pectină legate
încrucişat. Pectinele formează un gel în jurul reţelei celuloză-hemiceluloză şi
acţionează ca un material de umplutură care previne agregarea şi ruperea
acestei reţele. Prin intermediul substanţelor pectice peretele celular îşi
modulează porozitatea pentru diferite macromolecule. Datorită sarcinii lor
negative, pectinele sunt puternic hidratate şi înconjurate de cationi, în special
de Ca2+. Substanţele pectice se găsesc din abundenţă în lamela mijlocie, fiind
agenţi de cimentare intercelulară prin intermediul legăturilor încrucişate
formate între ionii de calciu şi catenele pectice din structura a doi pereţi
adiacenţi.
7
Structura peretelui celular vazuta la microscopul electronic
Clasificarea substanţelor pectice se face după mai multe criterii. După solubilitatea lor în diferite medii, substanţele pectice au fost împărţite în trei categorii: substanţe pectice solubile în apă (pectine înalt metilate sau acizi
pectinici);
8
substanţe pectice solubile în soluţii care complexează ionii de calciu ca de exemplu EDTA, oxalat de amoniu (pectine slab metilate sau acizi pectici);
substanţe pectice insolubile în apă (protopectinele), considerate o formă nativă a acestor biomolecule. Insolubilitatea protopectinei se datorează atât mărimii policondensatului, cât şi legăturilor ce o caracterizează. În structura protopectinei există reţele complexe de catene poligalacturonice asociate între ele prin legături ionice stabilite între un ion bivalent (în special calciu) şi două grupări carboxil. Protopectina se leagă, prin legături de hidrogen, de celelalte componente din pereţii celulari. Protopectina poate fi solubilizată cu acizi diluaţi, la cald.
O altă clasificare a substanţelor pectice are în vedere gradul de esterificare a grupărilor carboxil din structură. După acest criteriu, substanţele pectice au fost împărţite în: pectine înalt metilate (HMP) cu au un grad de metilare de peste 50% pectine slab metilate (LMP) cu au un grad de metilare de sub 50%.
Izolarea şi caracterizarea pectinelor din diferite ţesuturi vegetale a evidenţiat prezenţa în pereţii celulari a mai multor tipuri de substanţe pectice. În funcţie de structură, substanţele pectice au fost clasificate de ONeill (1990) în: homogalacturonani - catene de resturi de acid galacturonic legate -
(14) glicozidic, metilate sau nemetilate; ramnogalacturonani de tipul I (RG-I) - o familie de polizaharide înrudite,
la care catena de bază are o structură de forma: 4)--D-Galp A-(12)- -L-Rhap-(1. Aproximativ 50% din resturile de ramnoză din structură sunt substituite la C-4 cu oligozaharide neutre (galactoză, arabinoză şi puţină fucoză);
ramnogalacturonani de tipul II (RG-II) - în structura cărora unele resturi de acid galacturonic au ataşate la C-2 sau C-3 aldo şi ceto oligozaharide;
arabinani, galactani şi arabinogalactani, care alcătuiesc catenele laterale a polizaharidelor pectice.
Substanţele pectice se găsesc aproape în toate organele plantelor. Aceste polizaharide sunt componentele majore ale pereţilor primari ai dicotiledonatelor şi monocotiledonatelor. Pereţii celulari ai graminaceelor conţin cantităţi mai mici de substanţe pectice. Cantităţi mari de substanţe pectice se găsesc în pulpa fructelor cărnoase (mere, pere, ananas) precum şi în sfecla de zahăr.
Cantităţi importante de substanţe pectice au fost determinate în
diferite deşeuri rezultate în industria alimentară (coji de citrice, borhot de
9
sfeclă, tărâţe de grău, resturi de pulpă de fructe). Prezenţa substanţelor
pectice în aceste deşeuri justifică utilizarea acestora ca inductori ai
enzimelor pectinolitice microbiene.
Pectinele sunt obţinute prin extracţia apoasă din coaja citricelor şi a
pulpelor de mere în cantitaţi de aciditate medie. Pectina obţinută din coaja
citricelor este cunoscută ca pectină citrică. Pectina este folosită în industria
alimentară ca şi agent de gelifiere pentru a diferenţia textura gelifiantă a
alimentelor, mai ales a fructelor bazate pe alimente ca dulceţuri si jeleuri.
Are şi aplicatii farmaceutice. Pectinele sunt folosite cu clei caolin ( silicat de
aluminiu hidratat) care conduce la diaree. Este folosită ca şi un component în
partea adezivă a inelelor osoase. Pectina este de aseamenea o reclama pentru
suplimentele nutritionale si pentru buna gestionare a colesterolului ridicat.
Din punct de vedere chimic, pectina este o polizaharida liniară care
conţine aproximativ de la 300 până la 1000 de unitati monizaharide. Acidul
D- galacturonic este principala unitate de monozaharide din pectine. Câteva
zaharuri neutre sunt de asemenea prezentate in substantză. Rezidurile de acid
D- galacturonic sunt legate împreună prin α 1->4 legături glicozidice.
Greutatea moleculară a pectinelor se încadrează de la 50000- 150000
daltoni. Rezidurile de acid galacturonic din pectină pot fi esterificate cu
grupări metilenice. Sunt diferite tipuri de pectine. Pectinele in care mai mult
de 50 % de reziduri de acid galacturonic sunt esterificate si sunt numite
pectine metoxil înalte( pectine HM). Pectine în care mai puţin de 50% de
reziduri de acid galacturonic sunt esterificate si sunt numite pectine metocil
scăzute (pectine LM).
Pectina este o polizaharidă nedigestibilă. Aşa numita pectina din
citrice modificată este pectina care a fost hidrolizată si altfel modificată
pentru a o face mai digestibilă şi mai absorbantă.
10
PROCESUL DE FABRICAŢIE
Procesul de fabricaţie depinde de tipul materiei prime folosite, dacă
materia primă folosită constă în mere si citrice atunci vor fi obţinute diferite
tipuri de pectină cu proprietăţi specifice.
Există 4 paşi importanţi în producţia de pectine:
Hidrolizarea
Purificarea
Separarea
Standardizarea
11
PECTINELE DIN FRUCTE
Pectina este substanţa care produce gelatina din fructe. Unele tipuri de
fructe au destulă pectină naturala pentru obţinerea unor produse de înaltă
calitate. Altele necesită un ados de pectină in special atunci cand sunt
folosite la producerea jeleurilor, dulceţurilor care ar trebui sa aibă
12
consistenţa necesară pentru a-şi pastra
forma. Cea mai buna calitate de pectină se gaseşte in fructele de sezon
coapte. Pectina din fructele care nu sunt destul de coapte sau din cele prea
coapte nu formează gelatina.
Pectinele comerciale se fac din mere sau fructe citrice şi sunt
disponibile atât în formele de pulbere cat şi în formele lichide. Pectinele
comerciale se folosesc cu ajutorul instrucţiunilor. Pulberele cât şi formele
lichide nu pot fi interschimbate în reţete. Pectinele comerciale pot fi folosite
cu orice fructe. Mulţi consumatori preferă metoda pectinelor adăugate pentru
a face gemuri de fructe pentru că:
1. se pot folosi fructe bine coapte
2. timpul de prelucrare mai scurt
3. gemul produs dintr-o cantitate dată de fructe este mai mare
Deoarece se foloseşte mai mult zahăr aroma fructelor naturale poate fi
diminuată.Pectina comerciala de fructe trebuie pastrată intr-un loc rece,
13
uscat, astfel încât să păstreze gelatina în forma tare.Pectina se foloseşte dupa
data indicata pe pachet şi nu se recomandă păstrarea ei de la un an la celălalt
Există nişte pectine speciale disponibile spre folosinţă pentru
obţinerea produselor dulci: gemuri fara zahăr adaugat sau cu zahăr mai putin
fata de reţetele normale. Reţetele specifice vor fi gasite pe pachete si
instrucţiunile trebuie urmate cu atenţie.
Dpă aspectul fenotipic şi compoziţia lor biochimică, fructele se pot
clasifica în:
Fructe cu seminţe: mere,pere, gutui (fam. Pomaceae)
Fructe cu sâmburi tari: prune,cireşe, vişine, caise,piersici,
curmale (fam. Amigdalaceae)
Fructe cu sâmburi moi: căpşuni, coacăze, zmeură,
struguri, smochine
Fructe cu sâmburi cu pieliţă: nuci, migdale, castane
STRUCTURA PECTINELOR DIN FRUCTE....................................................................3STRUCTURA MOLECULARA.....................................................................................3FUNCŢIONALITATE....................................................................................................5STRUCTURA MICROSCOPICA...................................................................................6PROCESUL DE FABRICAŢIE....................................................................................11PECTINELE DIN FRUCTE..........................................................................................12
COMPOZIŢIA CHIMICA A UNOR FRUCTE................................................................15
BIBLIOGRAFIE
18
1.C.D. Nenitescu – “Chimie organica vol. II” , Editura Didactica si Pedagogica Bucuresti 1980