เพคติน: โครงสร้างหน้าที่ประเภทอาหารการใช้งาน - ชีววิทยา - 2026

pectinsคือกลุ่มของ polysaccharides จากพืชธรรมชาติที่มีโครงสร้างที่ซับซ้อนมากขึ้นซึ่งเป็นโครงสร้างหลักประกอบด้วยสารตกค้างของกรด D-galacturonic ผูกพันตามพันธบัตร glucosidic ประเภทα-1,4-ของ D

ในพืชใบเลี้ยงคู่และพืชใบเลี้ยงเดี่ยวบางชนิดเพคตินประกอบขึ้นเป็นประมาณ 35% ของโมเลกุลที่มีอยู่ในผนังเซลล์หลัก โดยเฉพาะอย่างยิ่งโมเลกุลเหล่านี้เป็นโมเลกุลที่มีอยู่มากมายในผนังของเซลล์ที่กำลังเติบโตและแบ่งเซลล์เช่นเดียวกับในส่วนที่ "อ่อน" ของเนื้อเยื่อพืช

หน่วยพื้นฐานของเพคตินกรดกาแลกตูโรนิกเอสเทอร์เป็นหมู่เมธิล (-CH3) (ที่มา: Simann13 ผ่าน Wikimedia Commons)

ในเซลล์ของพืชชั้นสูงเพคตินยังเป็นส่วนหนึ่งของผนังเซลล์และมีหลักฐานหลายบรรทัดบ่งชี้ว่ามีความสำคัญต่อการเจริญเติบโตการพัฒนาการแปรสัณฐานกระบวนการยึดเกาะของเซลล์การป้องกันการส่งสัญญาณ การขยายตัวของเซลล์การให้น้ำของเมล็ดการพัฒนาผลไม้ ฯลฯ

โพลีแซ็กคาไรด์เหล่านี้ถูกสังเคราะห์ใน Golgi complex จากนั้นจะถูกลำเลียงไปยังผนังเซลล์โดยใช้ถุงเยื่อหุ้มเซลล์ เพคตินซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของเมทริกซ์ผนังเซลล์พืชถูกคิดว่าทำหน้าที่เป็นที่ตั้งสำหรับการสะสมและการขยายเครือข่ายกลูแคนที่มีบทบาทสำคัญในความพรุนของผนังและการเกาะติดกับเซลล์อื่น ๆ

นอกจากนี้เพคตินยังใช้ในอุตสาหกรรมเป็นสารก่อเจลและสารทำให้คงตัวในอาหารและเครื่องสำอาง พวกมันถูกใช้ในการสังเคราะห์ไบโอฟิล์มกาวสารทดแทนกระดาษและผลิตภัณฑ์ทางการแพทย์สำหรับการปลูกถ่ายหรือตัวพายา

งานวิจัยหลายชิ้นชี้ให้เห็นถึงประโยชน์ต่อสุขภาพของมนุษย์เนื่องจากมีการแสดงให้เห็นว่ามีส่วนช่วยลดระดับคอเลสเตอรอลและระดับน้ำตาลในเลือดนอกเหนือจากการกระตุ้นระบบภูมิคุ้มกัน

โครงสร้าง

เพคตินเป็นกลุ่มของโปรตีนที่ประกอบด้วยหน่วยกรดกาแลคตูโรนิกที่เชื่อมโยงกันโดยอาศัยโควาเลนต์ กรดกาแลกตูโรนิกเป็นตัวแทนประมาณ 70% ของโครงสร้างโมเลกุลทั้งหมดของเพคตินและสามารถติดที่ตำแหน่ง O-1 หรือ O-4

กรดกาแลกตูโรนิกเป็นเฮกโซสนั่นคือเป็นน้ำตาลที่มีคาร์บอน 6 อะตอมซึ่งมีสูตรโมเลกุลคือ C6H10O

มีน้ำหนักโมเลกุลมากกว่าหรือน้อยกว่า 194.14 กรัม / โมลและแตกต่างจากโครงสร้างกาแลคโตสเช่นคาร์บอนที่ตำแหน่ง 6 ติดอยู่กับหมู่คาร์บอกซิล (-COOH) และไม่อยู่ในหมู่ไฮดรอกซิล (-OH ).

สารทดแทนประเภทต่างๆสามารถพบได้ในสารตกค้างของกรดกาแลกตูโรนิกซึ่งมากหรือน้อยจะกำหนดคุณสมบัติทางโครงสร้างของเพคตินแต่ละชนิด กลุ่มที่พบมากที่สุดคือกลุ่มเมธิล (CH3) ที่เอสเทอร์เป็นคาร์บอน 6 แม้ว่าน้ำตาลที่เป็นกลางสามารถพบได้ในโซ่ข้าง

การรวมโดเมน

นักวิจัยบางคนระบุว่าเพคตินที่แตกต่างกันที่มีอยู่ในธรรมชาตินั้นไม่มีอะไรมากไปกว่าการรวมกันของโดเมนที่เป็นเนื้อเดียวกันหรือเรียบ (ไม่มีกิ่งก้าน) และอื่น ๆ ที่มีกิ่งก้านสูงหรือ "มีขนดก" ซึ่งรวมกันในสัดส่วนที่ต่างกัน

โดเมนเหล่านี้ได้รับการระบุว่าเป็นโดเมน homogalacturonan ซึ่งเป็นโดเมนที่ง่ายที่สุดและเป็นโดเมนที่มีโซ่ด้านข้าง "ฉูดฉาด" น้อยที่สุด โดเมน rhamnogalacturonan-I และโดเมน rhamnogalacturonan-II ซึ่งซับซ้อนกว่าโดเมนอื่น

เนื่องจากการมีสารทดแทนที่แตกต่างกันและในสัดส่วนที่แตกต่างกันความยาวความหมายโครงสร้างและน้ำหนักโมเลกุลของเพคตินจึงมีความผันแปรสูงและสิ่งนี้ก็ขึ้นอยู่กับชนิดของเซลล์และชนิดของเซลล์ด้วยเช่นกัน

ประเภทหรือโดเมน

กรดกาแลกตูโรนิกที่ประกอบเป็นโครงสร้างหลักของเพคตินสามารถพบได้ในรูปแบบโครงสร้างที่แตกต่างกันสองรูปแบบซึ่งเป็นกระดูกสันหลังของโดเมนโพลีแซ็กคาไรด์สามชนิดที่พบในเพคตินทุกประเภท

โดเมนเหล่านี้เรียกว่า homogalacturonan (HGA), rhamnogalacturonan-I (RG-I) และ rhamnogalacturonan-II (RG-II) โดเมนทั้งสามนี้สามารถเชื่อมโยงโควาเลนต์โดยสร้างเครือข่ายหนาระหว่างผนังเซลล์หลักและลาเมลลากลาง

โฮโมกาแลคตูโรแนน (HGA)

เป็นโฮโมพอลิเมอร์เชิงเส้นที่ประกอบด้วยสารตกค้างของกรด D-galacturonic ที่เชื่อมโยงกันด้วยพันธะกลูโคซิดิกของชนิดα-1,4 สามารถมีสารตกค้างของกรด galacturonic ได้มากถึง 200 ชนิดและทำซ้ำในโครงสร้างของโมเลกุลเพคตินจำนวนมาก (ประกอบด้วยเพคตินมากหรือน้อยกว่า 65%)

โพลีแซ็กคาไรด์นี้ถูกสังเคราะห์ใน Golgi complex ของเซลล์พืชซึ่งมากกว่า 70% ของสารตกค้างได้รับการแก้ไขโดยการเอสเทอริฟิเคชันของหมู่เมธิลบนคาร์บอนที่อยู่ในหมู่คาร์บอกซิลที่ตำแหน่ง 6

โครงสร้างทางเคมีของ homogalacturonan (ที่มา: NEUROtiker ผ่าน Wikimedia Commons)

การดัดแปลงอีกอย่างหนึ่งที่กรดกาแลคทูโรนิกตกค้างในโดเมน homogalacturonan อาจเกิดขึ้นได้คือ acetylation (การเพิ่มกลุ่ม acetyl) ของคาร์บอน 3 หรือคาร์บอน 2

นอกจากนี้เพคตินบางชนิดยังมีการทดแทนไซโลสที่คาร์บอน 3 ของสารตกค้างบางส่วนซึ่งให้โดเมนที่แตกต่างกันซึ่งเรียกว่าไซโลกาแลคทูโรแนนซึ่งมีอยู่มากในผลไม้เช่นแอปเปิ้ลแตงโมแครอทและในเปลือกหุ้มเมล็ดของถั่ว

รามโนกาแลคตูโรนัน - ฉัน (RG-I)

นี่คือเฮเทอโรโพลีแซ็กคาไรด์ที่ประกอบขึ้นจากไดแซ็กคาไรด์ซ้ำเพียง 100 ครั้งซึ่งประกอบด้วย L-rhamnose และ D-galacturonic acid เป็นตัวแทนระหว่าง 20 ถึง 35% ของเพคตินและการแสดงออกของมันขึ้นอยู่กับชนิดของเซลล์และช่วงเวลาของการพัฒนา

สารตกค้างของ rhamnosil ส่วนใหญ่ในกระดูกสันหลังของมันมีโซ่ด้านข้างที่มีสารตกค้าง L-arabinofuranose แบบเส้นตรงหรือแบบแยกส่วนและ D-galactopyranose นอกจากนี้ยังอาจมีสารตกค้างจากฟูโคสกลูโคสและกลูโคสที่ตกค้าง

รามโนกาแลคตูโรแนน II (RG-II)

นี่คือเพคตินที่ซับซ้อนที่สุดและเป็นเพียง 10% ของเพคตินในเซลล์ในพืช โครงสร้างของมันได้รับการอนุรักษ์อย่างมากในพันธุ์พืชและเกิดขึ้นจากโครงกระดูก homogalacturonan ของกรด D-galacturonic อย่างน้อย 8 ที่เชื่อมโยงกันด้วยพันธะ 1,4

ในเครือข่ายด้านข้างสารตกค้างเหล่านี้มีกิ่งก้านของน้ำตาลมากกว่า 12 ชนิดซึ่งเชื่อมโยงกันผ่านพันธบัตรมากกว่า 20 ชนิด เป็นเรื่องปกติที่จะพบ rhamnogalacturonan-II ในรูปแบบ dimer โดยทั้งสองส่วนเชื่อมโยงกันด้วยพันธะบอเรต - ไดออลเอสเทอร์

คุณสมบัติ

เพคตินเป็นโปรตีนที่มีโครงสร้างเป็นหลักและเนื่องจากสามารถเชื่อมโยงกับโพลีแซ็กคาไรด์อื่น ๆ เช่นเฮมิเซลลูโลสซึ่งมีอยู่ในผนังเซลล์ของพืชพวกมันจึงให้ความแน่นและความแข็งแก่โครงสร้างดังกล่าว

ในเนื้อเยื่อสดการปรากฏตัวของหมู่คาร์บอกซิลอิสระในโมเลกุลของเพคตินจะเพิ่มความเป็นไปได้และความแข็งแรงในการยึดเกาะของโมเลกุลแคลเซียมระหว่างโพลีเมอร์เพคตินซึ่งทำให้มีความเสถียรของโครงสร้างมากยิ่งขึ้น

นอกจากนี้ยังทำหน้าที่เป็นสารให้ความชุ่มชื้นและเป็นวัสดุยึดเกาะสำหรับส่วนประกอบต่างๆของเซลลูโลไลติกของผนังเซลล์ นอกจากนี้ยังมีบทบาทสำคัญในการควบคุมการเคลื่อนที่ของน้ำและของเหลวอื่น ๆ จากพืชผ่านส่วนที่เติบโตเร็วที่สุดของเนื้อเยื่อในพืช

โอลิโกแซ็กคาไรด์ที่ได้จากโมเลกุลของเพคตินบางชนิดมีส่วนร่วมในการชักนำให้เกิดการแตกของเนื้อเยื่อพืชบางชนิดซึ่งจะส่งเสริมการสะสมของโมเลกุลของตัวยับยั้งโปรตีเอส (เอนไซม์ที่ย่อยสลายโปรตีน)

ด้วยเหตุผลเหล่านี้เพคตินจึงมีความสำคัญต่อการเจริญเติบโตการพัฒนาและการแปรสัณฐานการส่งสัญญาณและการยึดเกาะของเซลล์การป้องกันการขยายตัวของเซลล์การให้น้ำของเมล็ดการพัฒนาผลไม้ ท่ามกลางคนอื่น ๆ.

อาหารที่อุดมด้วยเพคติน

เพคตินเป็นแหล่งสำคัญของเส้นใยที่มีอยู่ในผักและผลไม้จำนวนมากที่มนุษย์บริโภคทุกวันเนื่องจากเป็นส่วนโครงสร้างของผนังเซลล์ของพืชสีเขียวส่วนใหญ่

มีมากในเปลือกของผลไม้รสเปรี้ยวเช่นมะนาวมะนาวเกรปฟรุตส้มแมนดารินและเสาวรส (เสาวรสหรือเสาวรส) อย่างไรก็ตามปริมาณของเพคตินที่มีขึ้นอยู่กับสถานะของการเจริญเติบโตของ ผลไม้.

ผลไม้สีเขียวหรือผลไม้ที่สุกน้อยกว่าคือผลไม้ที่มีเพกตินสูงกว่ามิฉะนั้นผลไม้ที่สุกเกินไปหรือเก่าเกินไป

แยมหวานหรือเยลลี่หนึ่งในแอปพลิเคชั่นการทำอาหารของเพคติน (ภาพโดย RitaE บน pixabay.com)

ผลไม้ที่อุดมด้วยเพคตินอื่น ๆ ได้แก่ แอปเปิ้ลพีชกล้วยมะม่วงฝรั่งมะละกอสับปะรดสตรอเบอร์รี่แอปริคอตและเบอร์รี่ประเภทต่างๆ ในบรรดาผักที่มีเพคตินมากมาย ได้แก่ มะเขือเทศถั่วและถั่วลันเตา

นอกจากนี้เพคตินยังนิยมใช้ในอุตสาหกรรมอาหารเป็นสารเติมแต่งเจลหรือสารคงตัวในซอสเกลียสและการเตรียมทางอุตสาหกรรมประเภทอื่น ๆ อีกมากมาย

การประยุกต์ใช้งาน

ในอุตสาหกรรมอาหาร

เนื่องจากองค์ประกอบของพวกมันเพคตินจึงเป็นโมเลกุลที่ละลายน้ำได้สูงในน้ำซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมพวกมันจึงมีการใช้งานที่หลากหลายโดยเฉพาะในอุตสาหกรรมอาหาร

ใช้เป็นสารก่อเจลทำให้คงตัวหรือข้นสำหรับการเตรียมอาหารหลายชนิดโดยเฉพาะเยลลี่และแยมเครื่องดื่มโยเกิร์ตมิลค์เชคกับนมผลไม้และไอศกรีม

เพคตินเป็นที่นิยมในการทำแยม (ภาพโดย Michal Jarmoluk บน pixabay.com)

การผลิตเพคตินในเชิงอุตสาหกรรมเพื่อวัตถุประสงค์เหล่านี้ขึ้นอยู่กับการสกัดจากเปลือกของผลไม้เช่นแอปเปิ้ลและผลไม้รสเปรี้ยวบางชนิดซึ่งเป็นกระบวนการที่ดำเนินการที่อุณหภูมิสูงและในสภาพ pH ที่เป็นกรด (pH ต่ำ)

ในสุขภาพของมนุษย์

นอกเหนือจากการมีอยู่ตามธรรมชาติเป็นส่วนหนึ่งของเส้นใยในอาหารจากพืชหลายชนิดที่มนุษย์บริโภคทุกวันแล้วเพคตินยังแสดงให้เห็นว่ามีการใช้งานทาง“ เภสัชวิทยา”:

- ในการรักษาอาการท้องร่วง (ผสมสารสกัดจากดอกคาโมมายล์)

- ปิดกั้นการเกาะติดของจุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดโรคกับเยื่อบุกระเพาะอาหารหลีกเลี่ยงการติดเชื้อในระบบทางเดินอาหาร

- มีผลในเชิงบวกในฐานะผู้ควบคุมภูมิคุ้มกันของระบบย่อยอาหาร

- ลดคอเลสเตอรอลในเลือด

- ลดอัตราการดูดซึมกลูโคสในซีรั่มของผู้ป่วยโรคอ้วนและเบาหวาน

อ้างอิง

1. BeMiller, JN (1986). ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับเพคติน: โครงสร้างและคุณสมบัติ เคมีและหน้าที่ของเพคติน, 310, 2-12
2. Dergal, SB, Rodríguez, HB, & Morales, AA (2006) เคมีอาหาร. การศึกษาของเพียร์สัน.
3. Mohnen, D. (2008). โครงสร้างเพคตินและการสังเคราะห์ทางชีวภาพ ความคิดเห็นปัจจุบันทางชีววิทยาพืช, 11 (3), 266-277.
4. Thakur, BR, Singh, RK, Handa, AK, & Rao, MA (1997) เคมีและการใช้เพคติน - รีวิว Critical Reviews in Food Science & Nutrition, 37 (1), 47-73. Thakur, BR, Singh, RK, Handa, AK, & Rao, MA (1997) เคมีและการใช้เพคติน - รีวิว Critical Reviews in Food Science & Nutrition, 37 (1), 47-73.
5. Voragen, AG, Coenen, GJ, Verhoef, RP, & Schols, HA (2009) เพคตินโพลีแซ็กคาไรด์อเนกประสงค์ที่มีอยู่ในผนังเซลล์ของพืช เคมีโครงสร้าง, 20 (2), 263.
6. Willats, WG, McCartney, L. , Mackie, W. , & Knox, JP (2001). เพคติน: ชีววิทยาของเซลล์และโอกาสในการวิเคราะห์เชิงหน้าที่ ชีววิทยาระดับโมเลกุลของพืช, 47 (1-2), 9-27.