Пептины — растительные полимеры клеточной стенки¶

Пептины — группа высокомолекулярных полисахаридов растительного происхождения, входящих в состав клеточных стенок и межклеточного вещества высших растений. Основу их макромолекулы образует цепь галактуроновой кислоты, частично этерифицированной метиловым спиртом. Пептины относятся к классу гетерополисахаридов, обладают способностью образовывать гели в присутствии кислоты и сахара и широко применяются в пищевой промышленности как студнеобразующие и стабилизирующие агенты. Название происходит от греческого слова pectos — «свёрнутый, застывший».

¶Химическое строение

Главная цепь молекулы пептина построена из остатков D-галактуроновой кислоты, соединённых α-1,4-гликозидными связями. Такой полимер называют полигалактуроновой кислотой, или пектовой кислотой. Карбоксильные группы части остатков этерифицированы метанолом; долю этерифицированных групп выражают величиной степени этерификации (СЭ) — от 0 до 100 %.

По строению различают два основных типа структурных участков:

• Гомогалактуронан — линейная цепь из остатков галактуроновой кислоты, несущая основную функциональную нагрузку.
• Рамногалактуронан I — участки, где в цепь встроены остатки L-рамнозы, к которым присоединены боковые ответвления из арабинозы и галактозы.
• Рамногалактуронан II — сложно разветвлённые фрагменты, содержащие редкие сахара (апиозу, ацерную кислоту, ксилозу).

Свободные карбоксильные группы придают молекуле кислотные свойства; соли пектиновых кислот называют пектинатами, а соли пектовой кислоты — пектатами.

¶Классификация

По степени этерификации и растворимости выделяют несколько форм:

По СЭ различают высокоэтерифицированные (СЭ выше 50 %) и низкоэтерифицированные (СЭ ниже 50 %) пектины. Это различие определяет условия гелеобразования: высокоэтерифицированные пектины желируются в кислой среде при высоком содержании сахара, низкоэтерифицированные — в присутствии ионов кальция и в широком диапазоне pH.

¶Свойства

Пептины — аморфные порошки от белого до светло-кремового цвета, без запаха, набухающие в воде. Они растворяются в воде с образованием коллоидных растворов, не растворяются в органических растворителях. Молекулярная масса варьирует в широких пределах — от десятков тысяч до сотен тысяч дальтон.

Ключевое технологическое свойство — студнеобразование (гелеобразование). Гель образуется за счёт образования водородных связей между недиссоциированными карбоксильными группами и молекулами воды, а также за счёт сшивания цепей ионами кальция. Прочность геля зависит от СЭ, концентрации пектина, pH, содержания сахара и температуры.

Пектины устойчивы к нагреванию в слабокислой среде, но разрушаются при длительном кипячении в сильнощелочных растворах. Они способны связывать ионы тяжёлых металлов, что лежит в основе их энтеросорбционных свойств.

¶Распространение в природе

Пектины содержатся практически во всех высших растениях, особенно много их в плодах и корнеплодах. Наибольшие концентрации отмечены в кожуре цитрусовых, яблоках, корнеплодах сахарной свёклы, моркови, а также в сердцевине и кожуре подсолнечника. В клеточной стенке пектины выполняют структурную функцию, обеспечивают механическую прочность и участвуют в регуляции водного обмена и ростовых процессов.

В растениях протопектин постепенно превращается в растворимый пектин при созревании плодов — этот процесс размягчает ткани. Промышленное сырьё для получения пектина — яблочные выжимки, кожура цитрусовых и корзинки подсолнечника.

¶Получение

Пектин извлекают из растительного сырья кислотной или ферментативной экстракцией. Кислотный метод основан на обработке сырья разбавленными кислотами при нагревании, после чего экстракт очищают, концентрируют и осаждают спиртом или солями. Ферментативный метод использует пектолитические ферменты для более мягкого выделения. Готовый продукт сушат и измельчают, стандартизуют по студнеобразующей способности.

¶Применение

Основная область применения — пищевая промышленность. Пектин используют как желирующий агент при производстве джемов, желе, мармелада, конфитюров, а также как загуститель и стабилизатор в молочных продуктах, напитках, соусах. В кондитерской отрасли он служит заменителем желатина для вегетарианских и халяльных продуктов.

В медицине и профилактике пектины применяют как энтеросорбенты: они связывают ионы тяжёлых металлов, радионуклиды и токсины в желудочно-кишечном тракте. Пектин входит в состав некоторых лекарственных препаратов и биологически активных добавок. В косметологии его добавляют в маски и кремы как влагоудерживающий компонент.

¶Биологическая роль и значение

В организме человека пектины относятся к растворимым пищевым волокнам, не перевариваются в желудке и тонком кишечнике, но частично ферментируются микрофлорой толстой кишки. Они замедляют всасывание глюкозы и холестерина, что связывают с их влиянием на липидный и углеводный обмен. Пищевые волокна, включая пектин, рассматриваются как компонент рационального питания.

В растениеводстве и биотехнологии пектины и пектолитические ферменты используются при переработке растительного сырья, осветлении соков и вин. Исследования структуры и свойств пектинов продолжаются в области создания биоразлагаемых материалов и функциональных продуктов питания.