pektinler

Pektinler (ayrıca pektin maddeleri ) (v. Yunanca : πηκτός pektós = katı, pıhtılaşmış) bitkisel polisakkaritlerdir (çoklu şekerler), daha kesin olarak poliüronidlerdir , esasen a-1,4-glikosidik olarak bağlı D - galakturonik asit birimlerinden oluşur. İnsanlar diyet lifi için Besinsel pektinler olarak kabul edilir . Birçok mikroorganizma ise metabolizmalarında pektinleri kullanabilmektedir . Endüstride pektinler esas olarak jelleştirici ajanlar olarak kullanılır .

oluşum

Pektinler tüm yüksek kara bitkilerinde bulunur. Burada pektinleri tüm katı bileşenlerde bulabilirsiniz, örneğin gövdeler , çiçekler, yapraklar vb. Pektinler, sıkılaştırıcı ve su düzenleyici bir işleve sahip oldukları merkezi lamellerde ve birincil hücre duvarlarında bulunur . Pektin bileşimi sadece bitkiden bitkiye farklılık göstermez, aynı zamanda bitki dokusunun tipine ve yaşına da bağlıdır. Nispeten sert / sert bileşenlere sahip bitki parçaları özellikle pektin açısından zengindir, örn. B. Turunçgiller veya ayçiçeklerinin meyve başları. Öte yandan, yumuşak meyveler pektin bakımından düşüktür, örn. B. Çilek.

Narenciye kabuğu, doğal bir pektin kaynağıdır.
Elma sıvı pektini elmalardan elde edilebilir.

Meyve ve sebzelerdeki pektin içeriği (taze ağırlığa göre):

Pektinler bitki dokularından ekstrakte edildiğinde kimyasal olarak değiştirilirler. Bu nedenle, doğal bitkisel pektinlere, onları modifiye edilmiş pektinlerden ayırt etmek için protopektinler denir.

çıkarma

Her yıl dünya çapında yaklaşık 40.000 ton pektin üretilmektedir. Pektin, elma , narenciye veya pancar posası gibi pektin içeriği yüksek bitkisel hammaddelerden elde edilir . Farklı özelliklere sahip farklı pektin türleri, farklı başlangıç ​​materyallerinden ve üreticiye bağlı olarak farklı ekstraksiyon yöntemleri ve modifikasyonlarından kaynaklanır. Bu geniş çeşitlilik yelpazesine rağmen, temel bir çıkarma ve modifikasyon şeması formüle edilebilir:

  1. Hammaddelerden suda çözünen tüm maddelerin sıcak su ile ekstraksiyonu;
  2. Etanol , metanol veya izopropanol ile çökeltme yoluyla pektinlerin diğer suda çözünür maddelerden ayrılması ;
  3. Çoklu santrifüj/filtreleme ve yıkama;
  4. Esterleşme derecesini azaltmak için hidroklorik asit ile veya amidatlı pektinler oluşturmak için amonyak ile modifikasyon ;
  5. Filtreleme, yıkama ve tekrar kurutma, beyaz ila grimsi pektin tozu verir;
  6. Pektin, katkı maddeleri (örn. standardizasyon için şeker kamışı , pH değerini ve kalsiyum mevcudiyetini düzenlemek için tampon maddeler) vasıtasıyla uygulama alanına uyarlanır .

Kimyasal yapı ve özellikler

Pektinlerin madde sınıfı çeşitli yapılarda bulunur. Ne tüm ortak özelliği, bunlar polisakaritlerdir, yani ana bileşen (ağırlıkça en az% 65) olan bir α- D galakturonik asit ( pKa bir bir şekilde değeri 2.9) monomer . Bu galakturonik asit monomerleri birbirlerine a-1,4 aracılığıyla, çoğunlukla da küçük ölçüde β-1,4-glikosidik bağlarla bağlanır ve böylece pektin molekülünün omurgasını oluşturur.

Çeşitli pektinlerin yapısal özellikleri
pektin1.svg
Pektinlerin omurgasından kesit:
poli-α- (1 → 4) -galakturonik asit.
pektin2.svg
Omurganın kısmen esterleşmiş bölümü
pektin3.svg
Rhamnogalakturonan:
yerleşik ramnoz nedeniyle "bükülme" ile omurga

Bu lineer omurga periyodik olarak α- L - ramnozlu 1,2-bağ ile kesintiye uğrar . Bu nedenle pektinin sistematik adı ramno-galakturonik asittir . Ramnoz birimlerinin dahil edilmesi, resmi olarak düz poligalakturonik asit zincirinde bozulmalara yol açar: zincirler "bükülür". Doğal pektinlerdeki ramnoz yapı taşları, sırasıyla, arabinoz , galaktoz veya ksiloz şekerlerinden yapılan oligomerik yan zincirlere sahiptir . Bu nötr şeker yan zincirleri sırasıyla arabinanlar, galaktanlar ve arabinogalaktan-I'in yanı sıra proteinlere bağlı olan, ancak sıklıkla hemiselülozlar arasında sayılan arabinogalaktan-II'ye bölünebilir. Yan zincirler genellikle bir ile 50 şeker birimi arasındadır. Bu yan zincirlerin çoğu, ancak özellikle aside dayanıksız arabinofuranoz, pektinlerin endüstriyel üretiminde kaybolur. L- ramnozdan geçen zincirdeki dallar ve yan zincirleri düzenli olarak oluşmaz, kıllı denilen bölgelerde birikir . Buna karşılık, zincirin doğrusal kısımlarına düzgün bölgeler denir .

Ana zincirin dallarına ek olarak, pektin makromolekülünün başka özellikleri de vardır. Galakturonik asit birimlerinin C2 veya C3 atomundaki hidroksil grupları kısmen asetillenir veya D- galaktoz, D- ksiloz, L- arabinoz veya L- ramnoz gibi diğer nötr şekerler ile ikame edilir - burada da, esas olarak tüylü bölgelerde . Karboksi grupları poligalakturonik ait asit sıklıkta esterlenmiş ile metanol . Esterleştirme ve asetilasyon derecesi, pektinin kaynağına göre değişir, ancak kimyasal özellikler üzerinde belirleyici bir etkiye sahiptir. Bu nedenle pektinler, ortalama esterleşme derecelerine VE göre sınıflandırılır.

Öykü

Pektin ilk olarak 1790 yılında Fransız kimyager ve eczacı Louis-Nicolas Vauquelin tarafından meyve sularında keşfedilmiştir. Ancak adını, Fransız botanikçi ve kimyager Henri Braconnot'un araştırmalarına devam ettiği ve jelatinimsi maddeyi pektik asit olarak adlandırdığı 1824 yılına kadar alamadı . Yüz yıl sonra, pektinin polimerik galakturonik asitten oluşabileceğinden şüphelenen ilk kişi K. Smolenski oldu . 1930'da Meyer ve Mark pektin molekülünün zincir formunu tanıdı ve 1937'de Schneider ve Bock pektin için bir formül geliştirdi. İnsanlar, iyi jelleşme özelliklerinden dolayı gıda üretiminde kullanılabilen pektinlerin pratik kullanımlarını ancak 20. yüzyılın başlarında fark ettiler.

1928'den beri pektin içeren jelleştirici maddeler konusunda muhtemelen en iyi bilinen marka Opekta'dır .

pektinlerin sınıflandırılması

Yüksek oranda metillenmiş veya yüksek oranda esterlenmiş pektinler

  • tanım gereği %50'den büyük bir esterleşme derecesine sahip,
  • ağırlıkça en az %55 şeker içeriğine sahip jel,
  • bunun için 1–3,5 arasında bir pH değerine ihtiyaç vardır ,
  • bu nedenle sadece asidik, yüksek şekerli ürünlerde kullanılabilir, örn. B. reçel ve meyve dolgularında.

Düşük metillenmiş, düşük metilester pektinler

  • tanım gereği %5-50 esterleşme derecesine sahip,
  • çok değerlikli katyonların varlığında şekersiz bile jöle oluşturabilir,
  • bunun için 1-7 arasında bir pH değerine ihtiyaç vardır ,
  • özellikle süt ürünleri için pompalanabilir meyve müstahzarlarının üretiminde kullanılır .
  • düşük kalorili meyve ezmeleri yapmak için kullanılır.

pektik asitler

  • tanım gereği %5'ten daha az bir esterleşme derecesine sahip,
  • düşük metillenmiş pektinler gibi jel (yukarıya bakın),
  • ve düşme yüksek pH değerleri ve benzeri gibi çok değerlikli katyonların yüksek seviyelerde pektatlar gelen, esterlenmemiş pektik asitlerin tuzları.

Amidopektinler (amidatlı pektinler, E 440ii)

  • düşük metillenmiş pektinler grubuna girer, burada karboksilik asit gruplarının belirli bir oranı amonyak ile reaksiyon nedeniyle bir amid olarak bulunur ,
  • hem şeker hem de çok değerlikli katyonlar ile düşük metillenmiş pektinler gibi jel,
  • bununla birlikte jölenin özellikleri çok değerlikli katyonların, özellikle kalsiyumun içeriğinden daha az etkilenir. Bu nedenle kullanımları daha sağlamdır.

Modifikasyonlar arasındaki uygulama teknolojisindeki temel fark, sulu çözeltilerden jel oluşturma eğiliminde ve oluşan jellerin özelliklerinde yatmaktadır. Esterleşme derecesi ve diğer katkı maddelerinin kullanımı ile jel oluşum hızı, jel mukavemeti, aroma salımı ve yayılabilirlik hedefli bir şekilde kontrol edilebilir.

Uygulamalar

Pektinler jel oluşturabilme özellikleri nedeniyle çeşitli nedenlerle jelleştirici , kıvam arttırıcı ve/veya stabilizatörlerin kullanıldığı gıda , ilaç veya kozmetik sektörlerindeki birçok ürünün vazgeçilmez bir bileşenidir . Gelen gıda endüstrisinde ve bazen de evde, pektin yapmak için kullanılır jöleler , reçeller ve reçel , şekerleme içecekler ve süt ürünlerinde stabilize etmek, pişmiş mallar. Agar-agar , karagenan veya alginik asit gibi pektinler, jelatin için tamamen bitkisel ikameler olarak kullanılabilir .

Düşük pektinler kullanılan metillenmiş Yoğurt üretim ve üretim pastörizasyon ekşi süt ürünleri, pıhtılaşma ve kazein olan pektin ile önlenir.

Onlar edilir onaylı içinde AB'ye olarak gıda katkı numarası E 440 sayısal maksimum miktar kısıtlaması (olmadan kuantum satis hemen hemen tüm gıdalar için). Ancak buna göre, pektin içeren ve preslenmiş elmaların kurutulmuş artıklarından veya turunçgillerin kurutulmuş kabuklarından veya bunların karışımından seyreltik asit ile muamele ve ardından sodyum veya potasyum tuzları ile kısmi nötralizasyon yoluyla elde edilen ürünler, gıda katkı maddesi olarak kabul edilmez. bu anlamda ("sıvı Pektin").

Kıvam arttırıcı, koruyucu kolloidler ve stabilizatörler olarak özellikleri , emülsiyonların ve süspansiyonların viskozitesini ve stabilitesini arttırmak ve çeşitli jeller , kremler ve macunlar üretmek için farmasötik ve kozmetik endüstrilerinde de kullanılmaktadır .

Pektinlerin diğer tıbbi uygulamaları, ağır metal zehirlenmesinin detoksifikasyonunda ve kandaki kolesterol seviyesini düşürme özelliklerinden dolayı kompleks oluşturucu bir ajan olarak hareket etme yeteneğinden kaynaklanmaktadır. Ayrıca bazı ilaçlarda ishali tedavi etmek için kullanılırlar.

jelleşme mekanizmaları

Pektin molekülleri makromoleküllerdir ve yüksek molar kütleleri nedeniyle suda çözünmeleri zor olmalıdır . Aslında, ancak, nispeten büyük miktarlarda pektini sadece biraz ılık suda çözebilirsiniz. Bu fenomenin nedeni , galakturonik asit yapı taşlarının serbest karboksilik asit gruplarıdır. Asit grupları sulu çözeltide ayrışır . Bu , makromolekül üzerinde aşağı yukarı eşit olarak dağılmış anyonik asit kalıntıları oluşturur . Negatif yük, pektin moleküllerinin elektrostatik olarak birbirini itmesini sağlar . Ayrıca, bu yük taşıyıcıların çevresinde büyük hidrasyon kabukları oluşur ve bu da moleküllerin birbirine yaklaşmasını ek olarak engeller. Bu şekilde pektinler süspansiyon halinde kalır , bu nedenle hidrokolloidler grubuna atanırlar.

İçin jel , elektrostatik itme ve hidrasyon kabukları bariyer aşılması gerekir. Bunun için iki mekanizma vardır:

Çok değerlikli katyonlarla jelleşme

Çok değerlikli bir katyon, bir şelat kompleksinde iki veya daha fazla anyonik karboksilat grubu tarafından bağlanır, böylece çok değerlikli katyonların pektin zincirlerini üç boyutlu bir ağda bir arada tuttuğu bir jel oluşur. Jelleşme, sözde "yumurta kutusu" modeline göre gerçekleşir.

Şeker ve asit ile jelleşme

Asit, anyonik asit kalıntılarının çoğunu asit gruplarına dönüştürür, bu da pektin zincirleri arasındaki elektrostatik itmeyi azaltır. Büyük miktarlarda şekerin dehidrasyon etkisi vardır, yani. Yani pektinlerin büyük hidrat kabuklarından suyu da bağlarlar. Bu, pektin zincirlerine, örn. Bazen şekerin de katılmasıyla birbirlerine yaklaşırlar ve hidrojen bağlarıyla birbirine bağlı üç boyutlu bir ağ oluştururlar.

İnternet linkleri

Bireysel kanıt

  1. ↑ üzerinde giriş pektinlerden. İçinde: Römpp Çevrimiçi . Georg Thieme Verlag, 2 Nisan 2012'de erişildi.
  2. ↑ Max Wichtl (Ed.): Bitkisel İlaçlar ve Fitofarmasötikler. CRC Press, Londra, New York ve diğerleri 2004, s.520 ( Rosae pseudofructus cum fuctibus ).
  3. ↑ Ayva girişi . İçinde: Römpp Çevrimiçi . Georg Thieme Verlag, 8 Haziran 2013'te erişildi.
  4. ↑ Üretici Herbstreith & Fox GmbH & Co. KG, Neuenbürg tarafından pektinler hakkında rapor (PDF; 621 kB).
  5. ↑ pektinler . İçinde: Kompaktlexikon der Biologie, Wissenschaft Online; 19 Temmuz 2010'da erişildi.
  6. ↑ Madde 3, Paragraf 2, Madde 2 iv) Avrupa Parlamentosu ve Konseyi'nin 16 Aralık 2008 tarihli gıda katkı maddeleri hakkındaki 1333/2008 Sayılı (EC ) Yönetmeliği . Pektin kısıtlamaları olan çeşitli gıda grupları için Ek II Bölüm E'de