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

D- acid gluconic , D- apioza, 3-deoxi-D- manoya-2- acid octulonic şi

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

Fructe acide (citrice): portocale, mandarine, lîmâi, kiwi

Compoziţia chimică comparativă a unor fructe aparţinând acestor

tipuri este complexă, dar prezentăm cateva exemple semnificative

pentru fiecare tip de fructe (tabel)

14

COMPOZIŢIA CHIMICA A UNOR FRUCTE

Fructe Mere Prune Struguri Nuci Portocale

Apă 85 84 85 4,4 86

Glucide 11,9 11,5 7,9 12,1 9,5

Zaharoză 2,6 2,8 0,7 1,2 3,5

Glucoză/

fructoză

1,7/ 5,9 2,7/2,1 2,3/ 2,7 - 2,3/2,5

Proteine 0,3 0,6 1,1 14,4 1,0

Lipide 0,4 0,2 0,2 62,5 0,2

Fibre brute 2,3 1,7 3,5 4,6 2,2

Săruri

minelare

0,3 0,5 0,6 2,0 0,5

Acizi

liberi

0,7 1,4 2,4 - 5,5

Pe baza datelor prezentate se pot evidenţia caracteristicile fiecarui tip

de fructe:

Fructele cu seminţe au conţinut preponderent de glucide

(îndeosebi fructoză), fibre brute şi sunt sarace in pigemţi

Fructele cu samburii tari sunt bogate in glucide( îndeosebi

zaharoză) acizi liberi şi au conţinut de fibre brute. Sunt bogate

în pigmenţi antocianici şi carotenoidici

Fructele cu sâmburi moi au conţinut mai mic de glucide, în

schimb sunt foarte bogate în fibre brute ( îndeosebi

15

pectine).Zaharoza liberă este în cantitate foarte mică iar raportul

glucoză- zaharoză este de 1:1. Conţin pigmenţi din categoria

flavonoidelor şi carotenoidelor

Nucile (din categoria fructelor cu sâmburi cu pieliţă ) sunt cele

mai concetrate in nutrienţi: au continut mare de lipde

( îndeosebi în categoria fosfogliceridelor: lecitină,glicerină,acid

fosfatidic) au cantitate mare de glucide complexe, dar nu au

glucoză şi fructoză liberă, au cantitate mre de fibre brute şi

saruri minerale.

Fructele citrice sunt bogate în glucide şi acizi liberi ( acid citric

ascorbic) precum şi în arome şi pigmenţi.

Ca şi caracteristici generale fructele se aseamănă cu legumele prin

bogaţia lor în vitamine, fibre brute şi glucide, dar au ca specificitate

biosinteza unor acizi liberi ( din glucoză prin glicoliză anaerobă) si a

unor arome şi pigmenţi specifici

Fructul – furnizează culoarea caracteristică si aroma produsului cu

gel. De asemenea dă consistenţă cel puţin a lui parţi din pectină şi acidul

necesar pentru gel. Fructul trebuie să fie la stadiul de coacere pentru a obţine

cea mai bună culoare şi aromă naturală. Fructele de marimi şi forme diferite

pot fi folosite dacă sunt de calitate bună deoarece ele oricum vor fi tăiate,

presate sau folosite pentru suc.

Fructele conservate sau îngheţate sau sucul de fructe pot fi folosite

pentru obţinerea produselor gelatinoase ( gemuri,dulceţuri). Dacă folosesc

produse comerciale conservate sau îngheţate, selectaţi pe acele care nu au

16

zahăr adăugat. Este cel mai bine dacă fructele conservate sunt pastrate în

propriul lor suc. Datorită faptului că produsele comerciale conservate sau

îngheţate sunt facute din fructe bine coapte ( mai putin pectina decăt cele

mai putin coapte) atunci trebuie adăugată pectina.

Dacă conservaţii sau îngheţaţii fructele sau sucul de fructe folosiţi

cateva fructe nu atât de coapte ( 1/ 4 sub nivelul de coacere si 3/ 4 de

coacere complectă). Atunci dacă fructul conţine în mod natural pectina

adevărată nici o altă pectină nu se va mai adăuga produselor facute din acel

fruct. În fructul consevat în propriul lui suc nu adaugaţi zahăr sau dacă o

faceti notaţi pe borcan cantitatea de zahăr.

CUPRINS

17

GENERALITATI DEPRE PECTINA.................................................................................2PECTINĂ........................................................................................................................2SURSA............................................................................................................................2

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

2.Edith Beral,Mihai Zapan – “Chimie Organica” , Editura Tehnica Bucuresti 1973

3.Albersheim, P. “The wall of growing plants cells” , Scientific American 1975

4.www.chemweb.com

5.www.wikipedia.com

19