Пектины

Строение пектина

Пекти́новые вещества́, или пекти́ны (от др.-греч. πηκτός — свернувшийся, замёрзший) — группа высокомолекулярных гетерополисахаридов, входящих в состав клеточных стенок и межклеточного вещества высших растений, и также некоторых водорослей и низших растений[1][2]. Основу их молекулы составляют линейные цепи остатков α-D-галактуроновой кислоты, карбоксильные группы которых частично этерифицированы метанолом, а гидроксильные группы при C2 и C3 могут быть ацетилированы. Эти вещества играют основную роль в поддержании тургора, повышении засухоустойчивости растений и обеспечении длительного хранения плодов и овощей. Пектины широко применяются в пищевой, фармацевтической, текстильной отраслях промышленности, машиностроении и материаловедении благодаря своим желирующим, стабилизирующим, энтеросорбционным и плёнкообразующим свойствам[3].

Общее описание

Пектиновые вещества относятся к классу полисахаридов и являются продуктом окисления глюкозы. Их химическая структура представляет собой высокомолекулярные ангидриды пентоз и гексоз. В растительных тканях они присутствуют в нескольких основных формах: нерастворимый протопектин, растворимый пектин, и также пектиновая и пектовая кислоты. Содержание пектиновых веществ в растениях может достигать 52 % от массы клеточной стенки[1][4].

Они демонстрируют устойчивость к воздействию большинства бактерий, но подвергаются ферментативному и кислотному гидролизу в природных условиях. Пектины растворимы в горячей воде, но нерастворимы в органических растворителях. Их распространённость в растительном мире крайне высока, они обнаружены у всех многоклеточных растений и также у многих представителей водорослей[5][6][7].

Протопектин

Протопектин представляет собой нерастворимую форму пектиновых веществ, входящую в состав срединных пластинок, которые цементируют растительные клетки. Он наиболее обилен в незрелых плодах и овощах, обеспечивая их твёрдую структуру. В процессе созревания под действием ферментов пектиназ происходит деполимеризация и деметилирование протопектина, в результате чего он трансформируется в растворимый пектин. Ткани при этом плодов размягчаются[4][8].

С химической точки зрения протопектин является сложной сетчатой структурой, состоящей из длинных цепей полигалактуроновой кислоты, сшитых между собой через ионы кальция и магния с образованием так называемых «пектатных сшивок». При тепловой обработке в присутствии одновалентных катионов, таких как натрий или калий, происходит ионообменное замещение. Это приводит к разрыву этих сшивок и переходу протопектина в растворимую форму[8].

Структурные особенности различных пектинов
Pektin1.svgФрагмент углеродного скелета пектинов:

Поли-α-(1→4)-галактуроновая кислота.

Pektin2.svgЧастично этерифицированный участок углеродного скелета
Pektin3.svgРамногалактуронан: углеродный скелет с «изломом» из-за встроенной рамнозы

Пектин

Пектин — водорастворимый полисахарид, присутствующий в клеточном соке плодов и овощей. Его главным технологическим свойством является способность образовывать прочные гели в присутствии сахарозы и в кислой среде, что широко используется в кулинарии и пищевой промышленности при производстве джемов, мармелада, варенья, конфитюров, пастилы и зефира. С химической точки зрения пектин является сложным эфиром метилового спирта и пектиновой кислоты[2].

Важнейшими биологическими свойствами пектина, обусловленными наличием свободных карбоксильных и гидроксильных групп, являются его способность связывать и выводить из организма тяжёлые металлы, радионуклиды и другие токсины с образованием нерастворимых комплексов. Как гидрофильный коллоид, пектин повышает вязкость сред, в которые он внесён, например, фруктовых соков. В очищенном виде пектин представляет собой порошок от белого до светло-коричневого цвета со слабовыраженным органолептическим профилем, характерным для сырья, из которого он был выделен[2] .

Пектиновая и пектовая кислоты

Пектиновая и пектовая кислоты являются продуктами ферментативной деградации пектина, образующимися при перезревании плодов и овощей, что часто сопровождается появлением кисловатого привкуса. Пектиновая кислота характеризуется наличием в своей структуре метоксилированных карбоксильных групп, тогда как для пектовой кислоты характерно полное отсутствие эфирных групп. Соответственно, их соли носят названия пектинатов и пектатов[9].

Наибольшее содержание пектиновых веществ отмечается в таких растительных продуктах, как яблоки, айва, абрикосы, сливы, чёрная смородина, алыча и столовая свёкла, где их концентрация варьируется в среднем от 0,01 % до 2 %. Пектиновые вещества обладают выраженными бактерицидными свойствами и оказывают положительное влияние на процессы пищеварения, а также способствуют выведению из организма ксенобиотиков[10][9].

Гидролиз пектиновых веществ

Гидролиз пектиновых веществ может протекать по кислотному или ферментативному механизму. Кислотный гидролиз требует более жёстких условий по сравнению с гидролизом нейтральных полисахаридов, что объясняется электрон-акцепторным влиянием карбоксильной группы на стабильность гликозидной связи. Вследствие этого при кислотном гидролизе пектинов часто наблюдается декарбоксилирование образующейся галактуроновой кислоты с образованием фурфурола[10][9].

Ферментативный гидролиз, катализируемый комплексом пектолитических ферментов, таких как полигалактуроназа и пектинлиаза, протекает в более мягких условиях и позволяет получать продукты с заданной степенью полимеризации, такие как олигогалактурониды. Выход и состав конечных продуктов ферментативного расщепления строго зависят от специфичности используемых ферментов[10][11].

Применение

Благодаря комплексу функциональных свойств пектиновые вещества нашли широкое применение в различных отраслях народного хозяйства. В пищевой промышленности они используются в качестве желирующих агентов, загустителей. Используется в качестве стабилизаторов в производстве кондитерских изделий, молочных продуктов и соусов[3].

В медицине и фармацевтике пектины ценятся за свои энтеросорбционные свойства и способность снижать уровень холестерина в крови, положительно влиять на реакции клеточного дыхания и метаболизма, повышать резистентность организма к аллергенам. Также стимулировать регенеративные процессы при ранах и ожогах. Механизм выведения радионуклидов основан на ионообменных реакциях с участием карбоксильных групп галактуронана[12].

В кулинарии

Кожура цитрусовых является естественным источником пектина
Яблочный жидкий пектин можно получить из яблок

В кулинарной практике пектины являются незаменимыми натуральными желирующими средствами. Наиболее распространёнными типами являются яблочный и цитрусовый пектин, которые различаются по степени этерификации, желирующей активности и органолептическим характеристикам[3][2].

Яблочный пектин, как правило, образует более плотные гели и отличается нейтральным вкусом, в то время как цитрусовый пектин может придавать готовому продукту лёгкие цитрусовые вкусы. Их использование позволяет значительно сократить время тепловой обработки при приготовлении фруктовых консервов, что способствует лучшему сохранению витаминов и ароматических веществ[3][2].

Текстильная отрасль

В текстильной промышленности пектины применяются в качестве экологичных связующих и плёнкообразующих компонентов при нанесении натуральных красителей на тканые и нетканые материалы. Они входят в состав аппретирующих композиций, придающих текстильным изделиям такие свойства, как блеск, эластичность, жёсткость или мягкость[13].

Перспективным направлением является использование пектинов для создания биоразлагаемых защитных и упаковочных плёнок для текстиля. Это соответствует принципам устойчивого развития и «зелёной» химии[13].

Машиностроение

В области машиностроения и передовых материалов пектины привлекают внимание как основа для создания биосовместимых и биоразлагаемых нанокомпозитов, часто в сочетании с другими природными полимерами, такими как хитозан или целлюлоза. Они используются при разработке экологичных изоляционных покрытий, прокладочных материалов и смазок[14].

В аддитивных технологиях, включая 3D-печать, пектиновые гели служат матрицей для создания гидрогелевых конструкций с программируемыми физико-химическими характеристиками. Их нетоксичность и способность к биодеградации делают пектины перспективным сырьём для «зелёного» машиностроения и разработки экотехнологий будущего[14].

Примечания

  1. ↑ 1,0 1,1 Голубев В. Н. Пектин: химия, технология, применение / В.Н Голубев, Н.П Шелухина — М.,1995. — 186 с
  2. ↑ 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 Пектины: классификация, свойства, области применения. Балтийская пищевая компания. Дата обращения: 12 ноября 2025.
  3. ↑ 3,0 3,1 3,2 3,3 Лакиза Н. В., Неудачина Л. К. Анализ пищевых продуктов. Уральский федеральный университет (15 февраля 2017). Дата обращения: 12 ноября 2025. Архивировано 21 мая 2022.
  4. ↑ 4,0 4,1 Bidhendi A., Chebli Y., Geitmann A. Fluorescence visualization of cellulose and pectin in the primary plant cell wall (англ.). John Wiley & Sons, Inc. (22 августа 2013). Дата обращения: 12 ноября 2025. Архивировано 13 сентября 2022.
  5. ↑ Полевой В. В. Физиология растений / Полевой В. В. — М. : Высш. шк., 1989. — 464 с
  6. ↑ Биохимия: [учеб.] / В. Г. Щербаков, В. Г. Лобанов, Т. Н. Прудникова, А. Д. Минакова; Под ред. В. Г. Щербакова. — 2-е изд., перераб. и доп. — СПб.: ГИОРД, 2003. — 439 с
  7. ↑ Шелухина Н. П. Пектин и параметры его получения / М.: Легкая промышленность, 1987. — 120с.
  8. ↑ 8,0 8,1 Загустители, стабилизаторы и гелнобразователи. НПО Альтернатива. Дата обращения: 12 ноября 2025.
  9. ↑ 9,0 9,1 9,2 Ковалев В., Коленченко Е.., Макарова К. Исследование кислотного гидролиза высокоэтерифицированного и низкоэтерифицированного пектинов. ТМЖ. 2010. №2 (40) (2010). Дата обращения: 12 ноября 2025.
  10. ↑ 10,0 10,1 10,2 Гидролиз белков. Библиофонд (20 января 2015). Дата обращения: 12 ноября 2025.
  11. ↑ Биохимические процессы в пищевой технологии. НПО Альтернатива. Дата обращения: 12 ноября 2025.
  12. ↑ Нестеренко В. Б. Воздействие радиации на здоровье детей в Беларуси спустя 12 лет после Чернобыля. Fortune City (15 марта 2012). Дата обращения: 12 ноября 2025. Архивировано 15 марта 2012.
  13. ↑ 13,0 13,1 Man-made textile fibres from pectin (англ.). RSC Sustainability (9 апреля 2025). Дата обращения: 12 ноября 2025.
  14. ↑ 14,0 14,1 Agarwal T., Costantini M., Maiti T. Extrusion 3D printing with Pectin-based ink formulations: Recent trends in tissue engineering and food manufacturing (англ.). ScienceDirect (1 декабря 2021). Дата обращения: 12 ноября 2025.

См. также

Ссылки

  • Нестеренко В. Б. Радиационный мониторинг жителей и их продуктов питания в Чернобыльской зоне Беларуси. — Минск, 2002. — 135 с. — (Чернобыльская катастрофа). УДК 621.029.553.5
  • Минзанова С. Т., Миронов В. Ф., Коновалов А. И., Выштакалюк А. Б., Цепаева О. В., Миндубаев А. З., Миронова Л. Г., Зобов В. В. Пектины из нетрадиционных источников: технология, структура, свойства и биологическая активность. — Казань, 2011. — 224 с.
Источник — https://znanierussia.ru/articles/index.php?title=Пектины&oldid=2154243