La pectina (dal greco antico πηκτός / pêktós "cagliata addensata"), o più in generale sostanze pectiche, sono polisaccaridi , attaccati ai carboidrati . Si tratta di sostanze esclusivamente di origine vegetale . Le pectine sono presenti in grandi quantità nelle pareti primarie delle dicotiledoni , ed in particolare nelle pareti vegetali di molti frutti e ortaggi . Sono estratti industrialmente da coprodotti dell'industria dei succhi di frutta , principalmente agrumi e in quantità minori da vinacce di mele .
La pectolisi è la lisi delle pectine da parte di enzimi pectolitici.
Si tratta di polisaccaridi caratterizzati da uno scheletro di acido α-D-galatturonico e piccole quantità di α-L-ramnosio più o meno ramificato. Il modello generalmente accettato descrive le pectine come una catena di due strutture principali: una catena principale omogalatturonica (o "zona liscia", chiamata HG) e una catena ramnogalatturonica (o "zona ispida", chiamata RG).
Gli omogalatturonani sono la catena principale che compone le pectine (generalmente rappresentano più del 60% delle pectine). Sono polimeri dell'acido α-D-galatturonico legati in (1 → 4). La lunghezza di queste catene può variare da 70 a 100 residui di acido galatturonico nel limone , nella barbabietola da zucchero o nella mela , cioè aventi masse molari dell'ordine di 12-20 kDa. La funzione carbossilica degli acidi α-D-galatturonici può essere in forma acida , o ionizzata con diversi cationi incluso il calcio , o esterificata con metanolo . Inoltre, gli acidi galatturonici possono essere acetilati in O-2 e / o O-3. A seconda di queste esterificazioni, le pectine sono caratterizzate da un grado di metilazione (DM) e un grado di acetilazione (DA) che corrisponde al rapporto tra acidi galatturonici esterificati (metilati o acetilati) e acidi galatturonici totali. Da un punto di vista funzionale, esistono tre categorie di pectine:
Il grado di esterificazione delle pectine ha un impatto sulla flessibilità della molecola: minore è il grado di esterificazione, più rigida è la pectina. Ha anche un forte impatto sulle loro proprietà gelificanti . Le pectine sono sintetizzate in forma fortemente metilata ed è quindi in questa forma (MD da circa 70 a 80) che sono generalmente presenti nelle pareti delle piante .
Lo scheletro della zona ramnogalatturonica è costituito dalla ripetizione di un dimero di acido galatturonico e ramnosio , con la seguente struttura ... α-D-GalA- (1 → 2) -α-L-Rha- (1 → 4) - α-D-GalA- (1 → 2) -α-L-Rha- (1 → 4). Queste zone ramnogalatturoniche hanno anche rami composti essenzialmente da galattosio e arabinosio , portati dalla funzione alcolica C3 o C4 del ramnosio.
Due strutture presenti in quantità minore hanno ramificazioni sulla catena omogalatturonica Gli omogalatturonani possono essere sostituiti da singole unità di β-D-xilosio legate al C3 degli acidi galatturonici. Queste aree sono chiamate xilogalatturonani.
I ramnogalatturonani di tipo II sono stati isolati dagli idrolizzati della parete enzimatica e così denominati perché il ramnosio e l'acido galatturonico sono i loro principali costituenti; tuttavia questo nome è fuorviante, perché sono caratterizzati da uno scheletro omogalatturonico portante ramificazioni complesse. I rhamnogalatturonani di tipo II sono costituiti da una catena di otto residui di acido galatturonico legati in α- (1 → 4), sostituiti da quattro catene laterali di oligosaccaridi (A, B, C e D). La catena laterale B è legata al quinto residuo di acido galatturonico attraverso il carbonio 2, a partire dall'estremità riducente della spina dorsale, mentre la catena D è legata principalmente attraverso il carbonio 3 del sesto residuo di acido galatturonico. Questi ramnogalatturonani contengono 12 diversi osi , alcuni dei quali sono rari come l' apiosi , 2-O- metil - L- fucosio , 2-O- metil -D- xilosio , acido acerico (3-C-carbossi-5 -deossi-L -xilosio), Kdo (acido 3-deossi-D-manno-ottolosonico) e Dha (acido 3-desossiD-lyxo-eptulosarico). La loro struttura è molto conservata in tutte le piante terrestri , e svolgono un ruolo importante nell'integrità e coesione delle pareti delle piante , dove consentono la reticolazione delle catene pectiche tramite ponti borato.
Le molecole di acido urico hanno funzioni carbossiliche . Questa funzione conferisce alle pectine la capacità di scambiare ioni . Nel caso delle pareti delle piante, questi ioni sono principalmente calcio dalla circolazione apoplasmatica . Questi ioni bivalenti hanno la capacità di formare ponti di calcio tra due gruppi carbossilici di due diverse molecole di pectina. La cellula controlla la proporzione della funzione carbossilica. Infatti, può esterificare in modo reversibile le sue funzioni metilandole con una pectina-metilesterasi. A seconda della proporzione di monomeri metilati o non metilati, la catena è più o meno acida. Questa acidità è controllata anche da pompe protoniche regolate in particolare dall'auxina . L'elevata concentrazione di protoni provoca quindi la sostituzione del calcio.
Un'elevata percentuale di funzione carbossilica in un pH alcalino favorisce la coesione delle molecole di pectina tra di loro. Le catene possono quindi legarsi insieme e le pectine formano quindi un gel. Così come un aumento della metilazione unito ad una forte acidità favorisce il rilascio di pectina. Sperimentalmente, i ricercatori possono interrompere questa gelificazione rimuovendo artificialmente il calcio. Questo viene fatto durante l'estrazione con EDTA , che è un forte chelante del calcio. Ciò può essere ottenuto anche se il pH viene abbassato .
Le pectine sono uno dei costituenti della parete vegetale . Sono anche il composto predominante all'interno del coprioggetto centrale . Tengono insieme le cellule dei tessuti vegetali . Le pectine svolgono un ruolo strutturale a seconda delle condizioni ioniche del mezzo (rapporto H + / Ca 2+ ). Le catene formate sono collegate insieme per formare una rete o un gel. Questo set permette di immagazzinare una grande quantità di acqua . L'idrolisi delle pectine è notevole durante la maturazione dei frutti quando le fibre di cellulosa si allentano.
L'idrolisi delle pectine è necessaria per consentire la chiarifica spontanea dei succhi o dei mosti di frutta prima della fermentazione alcolica come nel caso della produzione del vino rosato . Viene quindi eseguito tramite enzimaggio .
La pectina acquistata in negozio, compresa quella spesso utilizzata per addensare marmellate e gelatine , viene estratta dalla vinaccia delle mele essiccate. È venduto in forma liquida o cristallina. C'è anche zucchero gelificante , pre-aggiunto con pectina. L'Unione Europea autorizza l'uso della pectina come texturizzante alimentare, con il numero E440. Il successo di marmellate e gelatine dipende dalla proporzione di zucchero, pectina e acidi contenuti nei frutti utilizzati.
Uno studio pubblicato nel 2002 non ha riscontrato alcuna interazione molecolare specifica tra aromi e pectina, ma conferma che la pectina, anche a basse dosi (0,1%) non modifica i composti aromatici; le blocca o ne rallenta l'estrazione spontanea in marmellate o gelatine quando sono volatili e / o idrofobiche . Queste molecole aromatiche sono ingabbiate nella maglia tridimensionale delle molecole di pectina, ma vengono in parte rilasciate e riconosciute dalle papille gustative e dall'olfatto quando si mangia la marmellata o la gelatina.
I ricercatori americani hanno modificato il genoma del pomodoro . Questa modifica colpisce i geni che codificano per la formazione delle pectine. Ciò si traduce in una minore percentuale di pectine nei pomodori transgenici . Questa carenza di pectina si traduce in pomodori più sodi più a lungo. Questi pomodori sono le prime piante transgeniche commestibili immesse sul mercato americano.
La pectina ha proprietà enterosorbenti , cioè può assorbire alcuni metalli pesanti e radionuclidi mentre passa attraverso il tubo digerente. Questa proprietà potrebbe essere collegata alla sua capacità di scambiare ioni . Sembra inoltre essere in grado di limitare l'enterocolite indotta da alcune tossine assorbite con il cibo, inclusi farmaci come il metotrexato
La pectina è, secondo gli scienziati bielorussi che hanno lavorato sulle conseguenze del disastro di Chernobyl , in grado di aiutare il corpo a non assorbire alcuni radionuclidi , tra cui il cesio radioattivo 137 , senza gli effetti collaterali dei chelanti chimici, ma con altri effetti. Inoltre sembra in grado di aiutare il corpo a liberarsi meglio o più velocemente del cesio che contiene.
La sua efficacia è dibattuta, ma la pectina è, ad esempio, utilizzata come integratore alimentare nei bambini che vivono in zone esposte alla ricaduta di Chernobyl, vittime di patologie legate all'accumulo di cesio-137 ingerito con bevande o cibo. Il professor Vassili Nesterenko cita un esperimento che ha coinvolto 64 bambini del distretto bielorusso di Gomel , molto contaminato dalle ricadute di Chernobyl . Questi bambini hanno trascorso un mese in un sanatorio dove hanno mangiato solo cibo incontaminato. Un gruppo di controllo ha preso la pectina mattina e sera; l'altro, un placebo . Dopo un mese, i bambini nel gruppo della pectina hanno visto il loro livello di cesio 137 diminuire del 62,6%. Nell'altro gruppo, il cesio è sceso solo del 13,9%.
Il P r Nesterenko ha paragonato le compresse effervescenti ucraine di pectina di mela a note alghe ( spirulina ) per la loro capacità di legare il cesio radioattivo , nonché un preparato sviluppato a Minsk, derivato da residui di mela essiccata, ottenuto dopo l'estrazione del succo. Gli esperti del Centro di ricerca della Commissione europea di Ispra hanno analizzato questa preparazione e hanno notato che contiene dal 15 al 16% di pectina. Miscelata con acqua o latte, questa forma di dosaggio è meglio accettata e tollerata dai bambini e almeno altrettanto efficace delle compresse effervescenti dell'Ucraina e molto più efficace della spirulina . Questi risultati hanno giustificato lo sviluppo da parte dell'Istituto BELRAD di questa polvere arricchita con vitamine e oligoelementi, sotto il nome di Vitapect. Vitapect è stato registrato in Bielorussia e somministrato a bambini in villaggi fortemente contaminati, per cure da tre a quattro settimane. Circa 200.000 bambini in Bielorussia hanno ricevuto questa preparazione, con un controllo radiometrico del Cs137 incorporato, prima e dopo il trattamento.
Nesterenko ha anche dimostrato che 3-4 cure di 4 settimane di pectina all'anno, distribuite ai bambini nelle scuole di villaggi altamente contaminati, sono riuscite a mantenere il carico di Cs137 al di sotto della soglia di 50 becquerel per chilogrammo di peso (Bq / kg), soglia a che Bandajevsky osserva danni irreversibili al cuore, agli occhi, al sistema immunitario ed endocrino o ad altri organi.
L' Associazione per il controllo della radioattività in Occidente ha inoltre rilevato che i bambini che hanno ricevuto pectina durante la loro permanenza in Francia hanno visto la loro contaminazione da cesio 137 diminuire in media del 31% contro solo il 15% di coloro che non l'hanno ricevuta a parte la parte naturalmente presente nella dieta. Sempre secondo ACRO, la pectina aumenta e accelera l'export di cesio, ma meno velocemente di chi lo ha promosso.
Alcune ONG aiutano le famiglie a fornire " Vitapect " in modo che i loro figli possano fare corsi regolari (tre anni idealmente, secondo i sostenitori della pectina), pur riconoscendo che una soluzione migliore sarebbe quella di ricollocare le famiglie in aree incontaminate.
Gli esseri umani non secernono essi stessi enzimi che scompongono la pectina (una delle molecole più difficili da scomporre nella nostra dieta); è il microbiota intestinale che ne consente la digestione, ed è in parte selezionato dalla presenza di pectine. Recentemente sono stati identificati i microbi simbiotici ei processi responsabili di questa digestione (pubblicazione 2017), in particolare è stato dimostrato il ruolo di un batterio intestinale chiamato Bacteroides thetaiotaomicron .
La pectina è uno dei polisaccaridi più fragili ed è in particolare depolimerizzata mediante riscaldamento anche moderato in un mezzo da leggermente acido a neutro. Questa depolimerizzazione gioca un ruolo importante nell'intenerimento della consistenza delle verdure durante la loro cottura. Questa depolimerizzazione è dovuta al fenomeno noto come “beta-eliminazione” che richiede la presenza di acidi galatturonici metilati. Infatti, la presenza di metile rende l'idrogeno trasportato da C-5 più labile, e in presenza di ioni idrossido (OH-) questo porta alla transeliminazione con perdita di un elettrone e formazione di un doppio legame in C4-C5, e rottura del legame glicosidico.
Meccanismo chimico di beta-eliminazione delle pectine
Diagramma di beta-eliminazione
Molte specie fitopatogene (es. Erwinia carotovora , un batterio fitopatogeno resistente al freddo) secernono probabilmente tali enzimi, necessari per attaccare le cellule vegetali. L'utilizzo di questi enzimi è alla base della chiarifica dei succhi di frutta come durante l'operazione di decantazione nella vinificazione dei vini bianchi e dei vini rosati .