A pectina (do grego antigo πηκτός / pêktós "coalhada espessa"), ou mais amplamente, as substâncias pécticas são polissacarídeos , ligados a carboidratos . São substâncias exclusivamente de origem vegetal . As pectinas estão presentes em grandes quantidades nas paredes primárias das dicotiledôneas e, em particular, nas paredes das plantas de muitas frutas e vegetais . São extraídos industrialmente de coprodutos da indústria de sucos de frutas , principalmente frutas cítricas e em menor quantidade de bagaços de maçã .
A pectólise é a lise das pectinas por enzimas pectolíticas.
Estes são polissacarídeos caracterizados por uma estrutura de ácido α-D-galacturônico e pequenas quantidades de α-L-ramnose mais ou menos ramificada. O modelo geralmente aceito descreve as pectinas como uma cadeia de duas estruturas principais: uma cadeia principal homogalacturônica (ou "zona lisa", chamada HG) e uma cadeia ramnogalacturônica (ou "zona eriçada", chamada RG).
Os homogalacturonanos são a principal cadeia que compõe as pectinas (geralmente representando mais de 60% das pectinas). Eles são polímeros de ácido α-D-galacturônico ligados em (1 → 4). O comprimento dessas cadeias pode variar de 70 a 100 resíduos de ácido galacturônico no limão , na beterraba sacarina ou na maçã , ou seja, ter massas molares da ordem de 12 a 20 kDa. A função carboxílica dos ácidos α-D-galacturônicos pode estar na forma de ácido ou ionizada com diferentes cátions, incluindo cálcio , ou esterificada com metanol . Além disso, os ácidos galacturônicos podem ser acetilados em O-2 e / ou O-3. Dependendo dessas esterificações, as pectinas são caracterizadas por um grau de metilação (DM) e um grau de acetilação (DA) que corresponde à razão de ácidos galacturônicos esterificados (metilados ou acetilados) para ácidos galacturônicos totais. Do ponto de vista funcional, existem três categorias de pectinas:
O grau de esterificação das pectinas tem impacto na flexibilidade da molécula: quanto menor o grau de esterificação, mais rígida é a pectina. Ele também tem um forte impacto em suas propriedades de gelificação . As pectinas são sintetizadas na forma fortemente metilada e é, portanto, nesta forma (DM de cerca de 70 a 80) que estão geralmente presentes nas paredes das plantas .
O esqueleto da zona ramnogalacturônica é construído pela repetição de um dímero de ácido galacturônico e ramnose , com a seguinte estrutura ... α-D-GalA- (1 → 2) -α-L-Rha- (1 → 4) - α-D-GalA- (1 → 2) -α-L-Rha- (1 → 4). Essas zonas ramnogalacturônicas também têm ramificações compostas essencialmente por galactose e arabinose , transportadas pela função álcool C3 ou C4 da ramnose.
Duas estruturas presentes em menor quantidade têm ramificações na cadeia homogalacturônica. Os homogalacturonanos podem ser substituídos por unidades simples de β-D-xilose ligada ao C3 dos ácidos galacturônicos. Essas áreas são chamadas de xilogalacturonanos.
Ramnogalacturonanos do tipo II foram isolados de hidrolisados de parede enzimática e assim denominados porque ramnose e ácido galacturônico são seus constituintes principais; no entanto, esse nome é enganoso, porque eles são caracterizados por um esqueleto homogalacturônico carregando ramificações complexas. Ramnogalacturonanos do tipo II consistem em uma cadeia de oito resíduos de ácido galacturônico ligados em α- (1 → 4), substituídos por quatro cadeias laterais de oligossacarídeos (A, B, C e D). A cadeia lateral B está ligada ao quinto resíduo de ácido galacturônico através do carbono 2, começando na extremidade redutora da estrutura, enquanto a cadeia D está ligada principalmente através do carbono 3 do sexto resíduo de ácido galacturônico. Esses ramnogalacturonanos contêm 12 oses diferentes, alguns dos quais são raros, como apiose , 2-O- metil -L- fucose , 2-O- metil- D- xilose , ácido acérico (3-C-carboxi-5-desoxi-L -xilose), Kdo (ácido 3-desoxi-D-manno-octolosônico) e Dha (ácido 3-desoxi-D-lixo-heptulosárico). Sua estrutura é muito conservada em todas as plantas terrestres , e desempenham um papel importante na integridade e coesão das paredes das plantas , onde permitem a reticulação das cadeias pécticas via pontes de borato.
As moléculas de ácido urônico têm funções carboxílicas . Esta função dá às pectinas a capacidade de trocar íons . No caso das paredes das plantas, esses íons são principalmente cálcio da circulação apoplasmática . Esses íons divalentes têm a capacidade de formar pontes de cálcio entre dois grupos carboxila de duas moléculas de pectina diferentes. A célula controla a proporção da função carboxila. Na verdade, ele pode esterificar reversivelmente suas funções por metilação com uma pectina-metil esterase. Dependendo da proporção de monômeros metilados ou não metilados, a cadeia é mais ou menos ácida. Esta acidez também é controlada por bombas de prótons reguladas em particular pela auxina . A alta concentração de prótons, então, provoca a reposição do cálcio.
Uma alta proporção da função carboxila em um pH alcalino promove a coesão das moléculas de pectinas umas com as outras. Assim, as cadeias podem se ligar e as pectinas formarem um gel. Assim como um aumento na metilação aliado a uma forte acidez promove a liberação de pectina. Experimentalmente, os pesquisadores podem interromper essa gelificação removendo artificialmente o cálcio. Isso é feito durante a extração com EDTA , que é um forte quelante de cálcio. Isso também pode ser alcançado se o pH for reduzido .
As pectinas são um dos constituintes da parede da planta . Eles também são o composto predominante dentro da lamela do meio . Eles mantêm as células dos tecidos vegetais unidas . As pectinas desempenham um papel estrutural dependendo das condições iônicas do meio (razão H + / Ca 2+ ). As cadeias formadas são ligadas entre si para formar uma rede ou gel. Este conjunto permite armazenar uma grande quantidade de água . A hidrólise das pectinas é notável durante o amadurecimento dos frutos, quando as fibras de celulose se tornam mais soltas.
A hidrólise das pectinas é necessária para permitir a clarificação espontânea dos sumos ou mostos de fruta antes da fermentação alcoólica, como no caso da produção de vinho rosé . Em seguida, é realizada por enzima .
A pectina comprada em lojas, incluindo a frequentemente usada para engrossar compotas e geleias , é extraída do bagaço de maçã seco. É vendido na forma líquida ou cristalina. Há também açúcar gelificante , pré-adicionado com pectina. A União Europeia autoriza a utilização da pectina como texturizante alimentar, sob o número E440. O sucesso das compotas e geleias depende da proporção de açúcar, pectina e ácidos contidos nas frutas utilizadas.
Um estudo publicado em 2002 não encontrou nenhuma interação molecular específica entre aromas e pectina, mas confirma que a pectina, mesmo em doses baixas (0,1%), não modifica os compostos aromáticos; ele os bloqueia ou retarda sua extração espontânea em compotas ou geléias quando são voláteis e / ou hidrofóbicos . Essas moléculas aromáticas estão enjauladas na malha tridimensional das moléculas de pectina, mas são parcialmente liberadas e reconhecidas pelas papilas gustativas e pelo sentido do olfato quando a geleia é comida.
Pesquisadores americanos modificaram o genoma do tomate . Essa modificação afeta os genes que codificam a formação de pectinas. Isso resulta em uma porcentagem menor de pectinas nos tomates transgênicos . Essa deficiência de pectina resulta em tomates mais firmes por mais tempo. Esses tomates são as primeiras plantas transgênicas comestíveis lançadas no mercado americano.
A pectina tem propriedades enterosorventes , ou seja, pode absorver certos metais pesados e radionuclídeos ao passar pelo trato digestivo. Esta propriedade pode estar ligada à sua capacidade de trocar íons . Também parece ser capaz de limitar a enterocolite induzida por certas toxinas absorvidas com alimentos, incluindo medicamentos como o metotrexato
A pectina é, segundo cientistas bielorrussos que trabalharam nas consequências do desastre de Chernobyl , capaz de ajudar o corpo a não absorver certos radionuclídeos , incluindo o césio 137 radioativo , sem os efeitos colaterais dos quelantes químicos, mas com outros efeitos. Também parece ser capaz de ajudar o corpo a se livrar melhor ou mais rapidamente do césio que ele contém.
Sua eficácia é debatida, mas a pectina é, por exemplo, usada como suplemento alimentar em crianças que vivem em áreas expostas à precipitação radioativa de Chernobyl, que são vítimas de patologias ligadas ao acúmulo de césio-137 ingerido com alimentos ou bebidas. O professor Vassili Nesterenko cita um experimento envolvendo 64 crianças do distrito bielorrusso de Gomel , muito contaminado pelas partículas de Chernobyl . Essas crianças passaram um mês em um sanatório onde comeram apenas alimentos não contaminados. Um grupo de controle tomou pectina de manhã e à noite; o outro, um placebo . Após um mês, as crianças do grupo da pectina viram seu nível de césio-137 diminuir em 62,6%. No outro grupo, o césio caiu apenas 13,9%.
O P r Nesterenko comparou comprimidos efervescentes ucranianos de pectina de maçã a algas conhecidas ( espirulina ) por sua capacidade de se ligar ao césio radioativo , além de um preparado desenvolvido em Minsk, derivado de resíduos secos de maçã, obtido após a extração do suco. Especialistas do Centro de Pesquisa da Comissão Europeia em Ispra analisaram esta preparação e observaram que ela contém 15 a 16% de pectina. Misturada com água ou leite, esta forma de dosagem é melhor aceita e tolerada por crianças e pelo menos tão eficaz quanto os comprimidos efervescentes da Ucrânia , e muito mais eficaz do que a espirulina . Esses resultados justificaram o desenvolvimento pelo Instituto BELRAD desse pó enriquecido com vitaminas e oligoelementos, sob o nome Vitapect. O Vitapect foi registrado na Bielo-Rússia e administrado a crianças em aldeias altamente contaminadas, para curas de três a quatro semanas. Aproximadamente 200.000 crianças na Bielo-Rússia receberam esta preparação, com um controle radiométrico do Cs137 incorporado, antes e depois do tratamento.
Nesterenko também demonstrou que 3 a 4 curas de 4 semanas de pectina por ano, distribuídas para crianças em escolas em aldeias altamente contaminadas, conseguiram manter a carga de Cs137 abaixo do limite de 50 becquerels por quilograma de peso (Bq / kg), limite em que Bandajevsky observa danos irreversíveis ao coração, olhos, sistema imunológico e endócrino ou outros órgãos.
A Associação para o controle da radioatividade no Ocidente também descobriu que as crianças que receberam pectina durante sua estada na França viram sua contaminação por césio 137 cair em 31% em média contra apenas 15% naquelas que não receberam, exceto pela parte naturalmente presente na dieta. Ainda de acordo com a ACRO, a pectina aumenta e acelera a exportação de césio, mas menos rapidamente do que aqueles que a promoveram.
Algumas ONGs ajudam as famílias a fornecer para o " Vitapect " para que seus filhos possam fazer cursos regulares (três anos, idealmente, de acordo com os defensores da pectina), enquanto reconhecem que a melhor solução seria realocar as famílias em áreas não contaminadas.
Os próprios seres humanos não secretam enzimas que quebram a pectina (uma das moléculas mais difíceis de quebrar em nossa dieta); é a microbiota intestinal que permite sua digestão, sendo parcialmente selecionada pela presença de pectinas. Os micróbios simbióticos e processos responsáveis por esta digestão foram recentemente identificados (publicação 2017), em particular o papel de uma bactéria intestinal chamada Bacteroides thetaiotaomicron foi demonstrado.
A pectina é um dos polissacarídeos mais frágeis e, em particular, é despolimerizada por aquecimento moderado em um meio ligeiramente ácido a neutro. Esta despolimerização desempenha um papel importante na amaciação da textura dos vegetais durante o cozimento. Essa despolimerização se deve ao fenômeno conhecido como “beta-eliminação”, que requer a presença de ácidos galacturônicos metilados. Na verdade, a presença de metil torna o hidrogênio transportado por C-5 mais lábil e, na presença de íons hidróxido (OH-), isso leva à trans-eliminação com perda de um elétron e formação de uma ligação dupla em C4-C5, e ruptura da ligação glicosídica.
Mecanismo químico de eliminação beta de pectinas
Diagrama de eliminação beta
Muitas espécies fitopatogênicas (por exemplo, Erwinia carotovora , uma bactéria fitopatogênica resistente ao frio) provavelmente secretam essas enzimas, que são necessárias para atacar as células vegetais. A utilização destas enzimas está na base da clarificação de sumos de fruta como durante a operação de decantação na vinificação de vinhos brancos e rosés .