Pectina

Situación da pectina na parede celular primaria entre as fibras de celulosa.

A pectina (do grego πηκτικός - pektikos, "conxelado, callado") é un heteropolisacárido estrutural da parede celular primaria das células vexetais terrestres, onde se encontra entre as fibras de celulosa. Foi illada e descrita en 1825 por Henri Braconnot. Prodúcese comercialmente en forma dun po de branco a castaño claro, que se extrae principalmente dos cítricos, e utilízase na preparación de alimentos como axente xelificante especialmente en marmeladas e xeleas. Utilízase tamén en recheos, medicinas, doces, como estabilizante de zumes de froita e bebidas lácteas, e como fonte de fibra alimentaria.

Funcións biolóxicas

Nas plantas, a pectina consiste nun complexo conxunto de polisacáridos (véxase máis abaixo) que están presentes na maioría das paredes celulares primarias e son especialmente abondosas nas partes non leñosas das plantas terrestres. Na parede, ademais de na parede primaria, a pectina está tamén presente na lámina media, onde axuda a unir as dúas células veciñas. Na parede as pectinas establecen enlaces coa hemicelulosa, os ións calcio, outras pectinas e outros compoñentes.

A cantidade, estrutura e composición química da pectina difire entre as especies de plantas, e mesmo nunha mesma planta ao longo do tempo, ou en diferentes partes da planta. A pectina permite que as paredes celulares primarias se estendan durante o crecemento da planta. Durante a maduración dos froitos, a pectina é degradada polos encimas pectinases e pectinesterase, proceso no cal o froito se fai máis brando a medida que a lámina media se degrada e as células quedan máis separadas unhas das outras. Un proceso similar de separación celular causado pola degradación da pectina ten lugar na zona de abscisión do pecíolo (punto por onde se separan as follas que caen nas plantas de folla caduca).

A pectina é parte natural da dieta humana, pero non contribúe de forma significativa á nutrición, porque forma parte da fibra indixerible. O consumo diario de pectina procedente das froitas e vexetais que comemos pode estimarse en arredor de 5 g (considerando un consumo de aproximadamente 500 g de froitas e vexetais diarios).

Na dixestión humana, as pectinas únense ao colesterol no tracto gastrointestinal e fan máis lenta a absorción de glicosa ao unirse aos carbohidratos. A pectina é unha fibra alimentaria soluble.

O consumo de pectina reduce os niveis de colesterol sanguíneo. O mecanismo utilizado parece ser un incremento da viscosidade no tracto intestinal, que leva a unha redución da absorción do colesterol da bile ou da comida. No colon do intestino groso, os microorganismos degradan a pectina.

Características químicas

As pectinas, tamén chamadas polisacáridos pécticos, son ricas en ácido galacturónico. Dentro do grupo péctico foron identificados e caracterizados varios polisacáridos distintos. Os homogalacturonanos son cadeas liñais de ácido D-galacturónico unido por enlace glicosídico α-(1-4).
Os galacturonanos substituídos caracterízanse pola presenza de residuos de azucres accesorios (como a D-xilosa ou a D-apiosa no caso dos xilogalacturonanos e apiogalacturonanos, respectivamente) que se ramifican desde o esqueleto de ácido D-galacturónico da molécula.
As pectinas ramnogalacturonanos I (RG-I) conteñen un esqueleto formado polo disacárido repetido: 4)ácido-α-D-galacturónico-(1,2)-α-L-ramnosa-(1. Desde moitos dos residuos de ramnosa saen ramificacións de varios residuos de azucres neutros. Os azucres neutros son principalmente D-galactosa, L-arabinosa e D-xilosa, e os tipos e proporcións de azucres neutros varían segundo a orixe da pectina.

Outro tipo estrutural de pectina son os ramnogalacturonanos II (RG-II), que son un tipo de polisacérido complexo moi ramificado menos frecuente. Os ramnogalacturonanos II son clasificados por algúns autores no grupo dos galacturonanos substituídos, xa que o seu esqueleto está feito exclusivamente de unidades de ácido D-galacturónico.

A pectina illada ten un peso molecular que está tipicamente entre 60.000 e 130.000 g/mol, o cal varía segundo a súa orixe e condicións de extracción.

Na natureza, arredor do 80 % dos grupos carboxilo dos ácidos galacturónicos están esterificados con metanol. Esta proporción decrece durante o proceso de extracción da pectina. A proporción de ácido galacturónico esterificado e non esterificado determina o comportamento da pectina en aplicacións alimentarias, e esta é a razón pola cal as pectinas se clasifican en moi esterificadas e pouco esterificadas (pectinas HM curtas e pectinas LM), segundo teñan máis ou menos da metade ou de todos os seus ácidos galacturónicos esterificados.

As unidades de ácido galacturónico non esterificadas poden ser grupos ácidos libres (carboxilos) ou sales de sodio, potasio, ou calcio. Os sales de pectinas parcialmente esterificadas denomínanse pectinatos, pero se o grao de esterificación é inferior ao 5 % os sales denomínanse pectatos, e a forma insoluble ácida denomínase ácido péctico.

Algunhas plantas como a remolacha azucreira, pataca e peras conteñen pectinas con ácido galacturónico acetilado ademais dos ésteres metilados. A acetilación impide a formación de xeles pero incrementa os efectos estabilizantes e emulsionantes da pectina.

A pectina amidada é unha forma modificada da pectina. Nela, algúns dos ácidos galacturónicos son convertidos con amoníaco a amida do ácido carboxílico. Estas pectinas son menos tolerantes ás variacións na concentración de calcio.

Xeles de pectina

Para preparar un xel de pectina, os ingredientes deben ser quentados, para disolver a pectina. Despois de arrefriar por debaixo da temperatura de xelificación, empeza a formarse o xel. Se o xel se forma demasiado firme, o resultado pode ser a sinérese (extracción de líquido do xel) ou unha textura granular, entanto que unha xelificación feble dá lugar a xeles excesivamente soltos. Nas pectinas moi esterificadas con contidos de sólidos solubles por riba do 60 % e un valor de pH entre 2,8 e 3,6, as pontes de hidróxeno e interaccións hidrofóbicas que se forman unirán as distintas cadeas de pectina. Estes enlaces vanse formando consonte a auga se une ao azucre e forza que as fibras de pectina se peguen unhas a outras. Isto forma unha rede molecular tridimensional que crea o xel macromolecular. O mecanismo de xelificación denomínase xel de baixa actividade da auga ou xel azucre-pectina ácida.

En pectinas de baixa esterificación, fórmanse pontes iónicas entre ións calcio e os grupos carboxilo ionizados do ácido galacturónico. Isto é idealizado no chamado "modelo da caixa de ovos”. As pectinas de baixa esterificación necesitan calcio para formar o xel, pero poden facelo a valores máis baixos de sólidos solubles e máis altos de pH ca as pectinas de alta esterificación.

As pectinas amidadas compórtanse como pectinas de baixa esterificación pero necesitan menos calcio e son máis tolerantes ao exceso de calcio. Ademais, os xeles de pectinas amidadas son termorreversibles, é dicir, poden ser quentadas e despois de arrefriar solidifican outra vez, cando un xel de pectina convencional permanecería líquido.

As pectinas de alta esterificación estabilízanse a temperaturas máis altas ca as pectinas pouco esterificadas. Porén, as reaccións de xelificación con calcio increméntanse a medida que diminúe o grao de esterificación. De xeito similar, valores máis baixos de pH ou máis altos de sólidos solubles (normalmente azucres) incrementan a velocidade de xelificación. Poden seleccionarse segundo as súas características as pectinas máis axeitadas para a elaboración de marmeladas e xeleas, ou de xeleas de confeitaría.

Fontes e produción

Froitas que conteñen grandes cantidades de pectina son: mazá, guaiaba, marmelo, ameixa, grosella, laranxa e outros cítricos. Conteñen pequenas cantidades as cereixas, uvas e amorodos.

Os niveis típicos de pectina en distintas plantas (peso fresco) son:

• mazá, 1–1,5%
• albaricoque, 1%
• cereixa, 0,4%
• laranxa, 0,5–3,,%
• cenoria aproximadamente 1,4%
• monda de cítricos, 30%

As principais materias primas para a produción de pectinas son as mondas secas de cítricos ou a polpa de mazá, ambos os dous subprodutos da produción de zumes. A polpa da remolacha azucreira tamén se utiliza en menor medida.

A parrir destes materiais, a pectina extráese engadindo ácido quente diluído a pHs entre 1,5 e 3,5. Durante as varias horas que dura a extracción, a protopectina perde algunhas das súas ramificación e as cadeas fanse máis curtas, á vez que se vai disolvendo. Despois de filtrada, o extracto concéntrase ao baleiro e a pectina despois precipita ao engdirlle alcohol e isopropanol. Unha vella técnica para precipitar a pectina utilizaba sales de aluminio pero xa non se usa. Ademais de con alcohois e catións polivalentes, a pectina tamén precipita con proteínas e deterxentes.

A pectina precipitada con alcohois sepárase despois, lávase e sécase. Tratando a pectina inicial con ácidos diluídos orixínanse pectinas de baixa esterificación. Cando este proceso inclúe hidróxido de amonio, obtéñense pectinas amidadas. Despois de secada e moída, a pectina é xeralmente estandarizada con azucre e ás veces sales de calcio ou ácidos orgánicos para obter un óptimo rendemento en cada aplicación particular.

Usos

O principal uso da pectina (aglutinante vexetal) é como axente xelificante, espesante e estabilizante alimentario. A aplicación clásica é darlle consistencia xelatinosa ás confeituras e marmeladas, que doutro modo serían case zumes doces. Un uso doméstico da pectina é como ingrediente do azucre xelificante (ou "azucre de marmelada") no que está diluída na xusta concentración con azucre e algo de ácido cítrico para axustar o pH. Nalgúns países, a pectina tamén está dispoñible como solución ou extracto, ou como un po para facer marmelada caseira. Nas marmeladas convencionais que conteñen máis do 60% de azucre e froitas sólidas solubles, utilízanse as pectinas moi esterificadas. Para os produtos dietéticos úsanse as pectinas pouco esterificadas e amidadas, porque con elas se necesita usar menos azucre.

As pectinas poden tamén utilizarse para estabilizar bebidas proteicas ácidas, como os iogures bebibles, e como substituto das graxas en produtos enfornados. Os niveis típicos de pectinas utilizados como aditivos alimentarios están entre o 0,5 – 1,0%, o cal é aproximadamente a mesma cantidade de pectina que teñen as froitas frescas.

En medicina, a pectina incrementa a viscosidade e o volume das feces, polo que se usa contra o estrinximento e a diarrea. Ata 2002, era un dos principais ingredientes utilizados no Kaopectate un fármaco que combate a diarrea, xunto coa caolinita. A pectina é tamén usada en pastillas para a gorxa como suavizante da irritación. En produtos cosméticos, a pectina actúa como estabilizante. A pectina é tamén utilizada en preparacións para a curación de feridas e en adhesivos médicos especiais, como nos aparatos de colostomía. Tamén se considera un remedio natural para a náusea.

En estudos sobre poboación irradiada no accidente de Chernóbil (Ucraína) dirixidos polo Centro Ucraíno de Medicina Radioactiva e o Instituto Belaruso de Medicina Radioactiva e Endocrinoloxía informáronse de resultados positivos ao utilizar pectina como aditivo alimentario con nenos de áreas contaminadas, cun 50 % de melloría nos grupos de control.

Na nutrición dos ruminantes, dependendo do grao de lignificación das peredes celulares inxeridas, a pectina é dixestible ata o 90 % polos encimas bacterianos. Os nutricionistas dos ruminantes sinalan que a dixestibilidade e concentración de enerxía nas forraxes pode mellorarse incrementando a concentración de pectina nos mesmos.

Na industria tabacaleira, a pectina considérase un excelente substituto da goma vexetal nos cigarros.

A pectina tamén se utiliza nos caramelos.

Situación legal

O Comité de Expertos de Aditivos Alimentarios da OAA/OMS (FAO/WHO) e a Unión Europea, non estableceron o valor numérico do "consumo diario aceptable" (ADI) de pectina, xa que se considera unha substancia segura. Nos EEUU a pectina considérase oficialmente como "xeralmente recoñecida como segura".

En Europa, as pectinas identifícanse baixo o número E 440. Hai especificacións en todas as lexislacións nacionais e internacionais definindo a súa calidade e regulando o seu uso.

Historia

A pectina foi illada e descrita por primeira vez en 1825 por Henri Braconnot, aínda que a acción da pectina na elaboración de marmeladas e confeituras xa se coñecía desde moito antes. Para obter confeituras ben estabilizadas a partir de froita que tiña pouca cantidade de pectina ou de calidade ruín, mesturábanse extractos de froitos ricos en pectina na receita.

Durante a industrialización, os fabricantes de froitas en conserva axiña recorreron aos produtores de zume de mazá para conseguir polpa de mazá, que era cocida para extraer a pectina.

Máis tarde, nas décadas de 1920 e 1930, construíronse fábricas que extraían comercialmente pectina da polpa de mazá seca e despois das mondas de cítricos nas rexións onde se producía zume de mazá nos Estados Unidos e Europa.

Ao primeiro, a pectina vendíase como un extracto líquido, pero hoxe a pectina úsase con frecuencia en forma de po seco que é máis doado de almacenar e de manexar ca un líquido.

Ligazóns externas

• Estrutura química da pectina
• Codex General Standard for Food Additives (GSFA) Online Database; Lista de usos permitidos da pectina. Arquivado 21 de outubro de 2006 en Wayback Machine.
• European parliament and council directive No 95/2/EC of 20 February 1995 on food additives other than colours and sweeteners; EU-Directive that lists the foods, pectin may be used in. Nota: A directiva será substituída por unha nova regulación para aditivos alimentarios nos próximos anos.
• Certo Health: Beneficios para a saúde da pectina de mazá.