Question

Пектин және оның құрылысы

Answer 1

Пектинді заттар өсімдікте ерімейтін күйдегі протопектин заты ретінде болады . Пектин- өсімдіктердің жемісінде тамыры, алма, құлпынай және цитрусты жемістерде кездесетін полисохаридтердің бірі.

1790 жылы Ваклен (Vauquelin) жеміс шырынынан суда еритін, гель түзуге қабілетті зат бөлді. 40 жылдан кейін Браконно (Braconnot) оны пектин қышқылы (гректің «pektos»- қатып қалған деген сөзінен шыққан) деп атаған. Алғаш рет 1924 жылы Смоленский пектинді α-1,4-гликозидті байланыспен байланысқан полимерлік тізбек арқылы D-галактуран қышқылының қалдықтарынан тұратынын болжаған.1930 жылы Майер (Meier) мен Марк (Mark) пектин молекуласының полимерлі тізбектен тұратынын тәжірибе жүзінде дәлелдеген. 1937 жылы Шнайдер (Schneider) мен Бокк (Bock) алғаш рет петиннің құрылымдық формуласын анықтаған.

а)

ә)

Сурет-1 (а.ә.) Пектин молекуласының құрылысы

Пектиндер аморфты заттар, суда еритін заттар. Оның құрамы Фреми бойынша С₃₂Н₄₈О₃₂, Ходнев бойынша С₂₈Н₄₂О₂₄,Мульдер бойынша сәбіз бен алманың пектинінің құрамы C₆H₈0₅ сәйкес келеді. Пектин қышқылы пектиннің күйдіргіш калий мен көмірқышқылды сілтілердің, сондай-ақ қызылшаның жұмсағын күйдіргіш калийдің ерітіндісімен әсер еткенде түзіледі. Құрамы: Фреми бойынша C₁₆H₂₂O_15, Ходнев бойынша С₁₄Н₂₀О₁₃, тұздары Ходнев бойынша C₁₄H₂₀O₁₄M₂, аморфты болып келеді.Тұздарының ерітіндісінен пектин сілікпе түрінде тұнбаға түседі. Су мен спиртте ерімейді. Сумен қыздарған парапектин қышқылын түзеді С₂₄Н₃₄О₂₃ (Фреми).Пектин қышқылы мен пектинді қыздырғанда сілтілер артық болғанда метапектин қышқылы түзіледі[22,23 ].

Пектинді заттардың басты құрылымдық белгілері полигалакторлы қышқылдың сызықты молекулалары болды, оның мономерлі буыны α 1→4 гликозидті байланысымен байланысқан. Мономердің С1 конфигурациясы бар, сондықтан гликозидті байланыстар диоксальды болады. Қант кызылшасы, картоп, күнбағыс, алмұрт пектиндерінің кейбір мономерлі буындарға галактуронды спирттелген топтары С₂ және С­₃ ацетилирленген жағдайда болады.

Пектиннің гетерополисахаридті жағдайы шартты үш бірліктің қатысында: пектинді қышқылдар, галактан және арабинан. Пектинді қышқылдар, Д−галактурлы қышқылдан басқасы, нейрталды болады: L-арабиноза, Д-галактоза, L-рамноза [24,25].

Өсімдік шикізатының полисахаридті компоненттері сияқты пектинді заттарды 1825жылы Италия оқымыстысы Браккон ашқан. ХIХ ғасырда және ХХ ғасырдың бірінші жартысында пектинді заттардың химиялық құрылысы зерттеліп, жеміс-жидекте және жеміс тамырындағы сандық мөлшерін анықтау әдісі жасалған, өсімдік талшықтарын құраушы құрылымына пектиндердің әсері анықталған [26].

Ауыр метал иондары мен радионуклидтерді байланыстарының максималді қабілетке ие табиғи биополимер экологиялық проблемалар мен қазіргі кездегі ішкі ауырулардың көбеюіне байланысты қажеттілігі көбейіп артып жүр. Ондай заттарға α- D молекулалы галактурлы қышқылдар және метанолмен этерификацияланған корбаксил тобының бөліктері жатады.Пектинді заттар негізгі молекула тізбегінде α-D- галактур қышқылының 1 → 4 байланысы мен 2-О орынбасарлы L- ламнопираноздың қалдықтарының аз бөлігінен тұратын полисахаридтер болып табылады. Пектинді негізі цитрусты жемістерді: грейфрут, лимон, апельсин, мандариндерден сығу арқылы алады [27].

Пектинді заттар табиғи полимерлерге жатады. Ол жасуша қабығының галактаны мен арабанының тетоксилирлі полигалактофурон қышқылымен байланысқан қосылыс. Протопектин қышқылымен әсер еткеннен кейін немесе ерекше фермент протопектиназаның күшімен ғана еритін күйге көшеді. Сулы ерітіндіден протопектин спирт арқылы немесе 50% ацетон ерітіндісі арқылы тұнбаға түсіріледі.

Протопектиндердің ерекше бір қасиеті ол қышқыл мен қанттың қасиетін қатар бере алады. Сондықтан кондитерлік тағам өндірісінде протопектин кең ауқымда қолданылады. Әсіресе мармелад, тәтті қоспалар өндіруде, джем жасауда протопектин таптырмайтын зат болып есептеледі.

Пектинді заттың жасалуы 65-70% қант болғанда жүзеге асады, бұл концентрация қаныққан сахароза ерітіндісімен тең келеді. Сол қатынас кезінде 0,2-1,5% пектинді зат түзіле алады. Пектинді заттардың түзілуінің ортасы рН 3,1-3,5 тең болған кезде. Әр текті пектинді заттар құрғақ заттың және метоксильді функционалдық топтың мөлшерімен (СН₃О) ерекшеленеді. [28].

Сурет 2 - Метоксильді полигалактуронды қышқыл

Пектинді заттар - көмірсулар жаратылысының жоғары молекулалы қоспалары. Пектинді заттардың құрылымының негізінде полигалактуронды қышқыл жатыр. Өсімдіктерде пектинді заттар пектин қышқылының еріген түрінде болады. Осы қышқылдың кальцийлі және магнийлі тұздары - пектаттар ерімейтін протопектиндер, метоксильді полигалактуронды қышқылдың галактандарымен және жасуша қабырғасының арабандарымен қоспасы болып есептеледі. Жемістердің пісіп жетілу процесінде протопектин ерігіш пектинге айналып кетеді [29].

Метоксильді полигалактуронды қышқыл - еритін пектин, молекулалық массасы 250000-360000. Еритін пектинге негіз немесе пектаза ферменті арқылы әсер етсе метоксильді топ тез ыдырайды. Ыдыраудың соңғы өнімдері метил спирті және бос пектин қышқылдары. Бос пектин қышқылдарына полигалактуронды қышқыл жатады. Пектин қышқылы пектин тұздарын тез түзеді. Оларды пектаттар деп атайды.

Кальций пектаты күйінде олар тез тұнбаға түседі. Сондықтан бұл процесс пектинді заттарды анықтаудың сапалық реакциясы болып табылады. Пектин қышқылы қанттың қатысында пектинді ерітіндіге тән тұнба түзе алмайды. Сондықтан өндірісте пектин алу кезінде пектиннің қасиетін төмендететін негізбен немесе ферментпен гидролизденуінен сақтанады [30].

Пектинді заттар жемісті өсімдіктер мен көкөністердің өсіп өнуінде маңызды орынға ие. Жемістің даму кезеңінде пектинді заттар жасуша қабығына көптеп жиналады. Ондай жемістердің қатарына алмұрт, алма және цитрус жемістері жатады. Жемістердің толық пісіп-жетілуі кезінде ерімейтін протопектин ерігіш пектинге айналады. Жемістерді 1°С-қа жуық температурада сақтау кезінде жеміс құрамындағы ерімейтін протопектиннің мөлшері азая түседі де, еритін пектин бірте-бірте жинала бастайды. Оның бұл қасиеті жеміс ішіне салынған заттар, пастилалар (жеміс қағынан жасалған кәмпит), мармеладтар (жеміс шырынынан, картоп ұнынан, қанттан жасалған кондитерлік дәм), өндіріс саласында, тәтті тағамдар өнеркәсібінде пайдаланылады. [31].

Пектинді заттар − полисахаридтер, топинамбурда құрғақ заттың массасынан 11% шамасында болады. Пектин 200 жыл бұрын ең алғаш топинамбур жемісінен алынған. Пектиндер өз беттерінде адсорбенттеледі және ағзадан атеросклероз және азқазан тасы ауруларын тудыратын негізгі себепкер улы заттарды, холестирин, триглицеридерді шығарады [32].

Пектинді заттар пропектиннен және пектиннен тұрады. Протопектин суда ерімтал, өсімдік клеткасының негізгі материалы қызметін атқарады. Пектин ерімтал, α (1→4)-гликозидті байланыспен байланысқан байланыстардың D-галактуронды қышқылдың қалдықтарынан құралған, сонымен қатар галактуронды қышқылдың қалдық бөліктері метильді топпенен этирифицирленген [33].