ペクチン：構造、機能、種類、食品、用途 - 生物学 - 2025

ペクチンは、主構造体α-1,4-D型のグルコシド結合により結合したD-ガラクツロン酸の残基で構成されている植物由来の構造的に、より複雑な性質の多糖類の群です。

双子葉植物および一部の非穀類単子葉植物では、ペクチンが初代細胞壁に存在する分子の約35％を占めています。それらは、成長し分裂している細胞の壁や、植物組織の「柔らかい」部分に特に豊富な分子です。

ペクチンの基本単位、メチル基にエステル化されたガラクツロン酸（-CH3）（出典：Wikimedia Commons経由のSimann13）

高等植物の細胞では、ペクチンも細胞壁の一部であり、複数の証拠により、成長、発達、形態形成、細胞間接着プロセス、防御、シグナル伝達、細胞増殖、種子の水和、果実の発育など

これらの多糖類はゴルジ複合体で合成され、膜小胞によって細胞壁に輸送されます。植物細胞壁マトリックスの一部であるペクチンは、壁の多孔性と他の細胞への付着に重要な役割を果たすグリカンネットワークの沈着と伸長の部位として機能すると考えられています。

さらに、ペクチンは食品や化粧品のゲル化剤や安定剤として工業的に利用されています。それらは、バイオフィルム、接着剤、紙の代替品、およびインプラントや薬物担体の医療製品の合成に使用されています。

免疫系の刺激に加えて、コレステロールと血糖値の低下に寄与することが示されているため、多くの研究が人間の健康への利点を指摘しています。

構造

ペクチンは、共有結合されたガラクツロン酸ユニットから本質的に構成されるタンパク質のファミリーです。ガラクツロン酸は、ペクチンの分子構造全体の約70％を占め、O-1またはO-4の位置に結合できます。

ガラクツロン酸はヘキソースです。つまり、分子式がC6H10Oである炭素数6の糖です。

それは多かれ少なかれ194.14 g / molの分子量を持ち、ガラクトースとは構造的に異なります。たとえば、6位の炭素はカルボキシル基（-COOH）に結合しており、ヒドロキシル基（-OH）には結合していません。 ）。

ガラクツロン酸残基にはさまざまなタイプの置換基が見られます。これは、多かれ少なかれ、各タイプのペクチンの構造特性を定義します。最も一般的なもののいくつかは、炭素6にエステル化されたメチル基（CH3）ですが、中性糖も側鎖にあります。

ドメインの組み合わせ

一部の研究者は、自然に存在する異なるペクチンは、均一または滑らかなドメイン（分岐なし）と他の高度に分岐したまたは「毛状」であり、互いに異なる比率で組み合わされているにすぎないと判断しました。

これらのドメインは、ホモガラクツロナンドメインとして識別されています。これは、最も単純で、「派手な」側鎖が最も少ないドメインです。ラムノガラクツロナン-Iドメインとラムノガラクツロナン-IIドメインは、もう一方より複雑です。

さまざまな置換基がさまざまな比率で存在しているため、ペクチンの長さ、構造の定義、および分子量は非常に変動しやすく、これは、細胞のタイプや考慮される種にも大きく依存します。

タイプまたはドメイン

ペクチンの主な構造を構成するガラクツロン酸は、すべてのタイプのペクチンに見られる3つの多糖ドメインの骨格を構成する2つの異なる構造形態で見つけることができます。

これらのドメインは、ホモガラクツロナン（HGA）、ラムノガラクツロナン-I（RG-I）、ラムノガラクツロナン-II（RG-II）として知られています。これらの3つのドメインは共有結合され、一次細胞壁と中央のラメラの間に厚いネットワークを形成します。

ホモガラクツロナン（HGA）

これは、α-1,4タイプのグルコシド結合によって一緒にリンクされたD-ガラクツロン酸残基で構成される線状ホモポリマーです。200までのガラクツロン酸残基を含むことができ、多くのペクチン分子の構造で繰り返されます（ペクチンの多かれ少なかれ65％を構成します）

この多糖類は、植物細胞のゴルジ複合体で合成され、その残基の70％以上が、6位のカルボキシル基に属する炭素上のメチル基のエステル化によって修飾されています。

ホモガラクツロナンの化学構造（出典：ウィキメディア・コモンズ経由のNEUROtiker）

ホモガラクツロナンドメインのガラクツロン酸残基が受けることができる別の修飾は、炭素3または炭素2のアセチル化（アセチル基の付加）です。

さらに、いくつかのペクチンは、その残基のいくつかの炭素3にキシロース置換を持っています。これにより、キシロガラクツロナンと呼ばれる異なるドメインが生成され、リンゴ、スイカ、ニンジンなどの果物やエンドウの種皮に豊富に含まれます。

ラムノガラクツロナン-I（RG-I）

これは、L-ラムノースとD-ガラクツロン酸で構成される二糖の100回未満の繰り返しで構成されるヘテロ多糖です。ペクチンの20〜35％を占め、その発現は細胞の種類と発生の瞬間に依存します。

その骨格のラムノシル残基の多くは、個々の直鎖状または分枝状のL-アラビノフラノースおよびD-ガラクトピラノース残基を持つ側鎖を持っています。それらはまた、フコース残基、グルコース、およびメチル化されたグルコース残基を含み得る。

ラムノガラクツロナンII（RG-II）

これは最も複雑なペクチンであり、植物の細胞ペクチンの10％にすぎません。その構造は植物種で高度に保存されており、1,4結合によってリンクされた少なくとも8つのD-ガラクツロン酸残基のホモガラクツロナン骨格によって形成されます。

それらの側鎖において、これらの残基は、20を超える異なるタイプの結合を介して連結された、12を超える異なるタイプの糖の分岐を有する。ラムノガラクツロナン-IIが二量体の形であり、2つの部分がホウ酸-ジオールエステル結合で結合しているのが一般的です。

特徴

ペクチンは主に構造タンパク質であり、植物の細胞壁にも存在するヘミセルロースなどの他の多糖類と結合できるため、これらの構造に硬さと硬さを与えます。

新鮮な組織では、ペクチン分子に遊離のカルボキシル基が存在することで、ペクチンポリマー間のカルシウム分子の結合力と可能性が高まり、構造的安定性がさらに高まります。

それらはまた保湿剤として、そして細胞壁の様々なセルロース分解成分のための接着材料として機能する。さらに、それらは植物の組織の最も急速に成長している部分を通して水や他の植物液の動きを制御する上で重要な役割を果たします。

一部のペクチンの分子に由来するオリゴ糖は、特定の植物組織の木化の誘導に関与し、プロテアーゼ阻害剤分子（タンパク質を分解する酵素）の蓄積を促進します。

これらの理由により、ペクチンは成長、発達および形態形成、細胞間シグナル伝達および接着プロセス、防御、細胞増殖、種子の水和、果実の発達に重要です、とりわけ。

ペクチンが豊富な食品

ペクチンは、ほとんどの緑の植物の細胞壁の構造的部分であるため、人間が毎日摂取する多数の野菜や果物に存在する重要な繊維源です。

レモン、ライム、グレープフルーツ、オレンジ、マンダリン、パッションフルーツ（パッションフルーツまたはパッションフルーツ）などの柑橘系の果物の皮には非常に豊富ですが、利用可能なペクチンの量は熟成状態によって異なります。フルーツ。

緑が多いまたは熟していない果物は、ペクチンの含有量が高い果物です。それ以外の場合は、熟しすぎている、またはやりすぎている果物です。

ジャム、甘いまたはゼリー、ペクチンの料理用アプリケーションの1つ（pixabay.comのRitaEによる画像）

その他のペクチンが豊富な果物には、リンゴ、桃、バナナ、マンゴー、グアバ、パパイヤ、パイナップル、イチゴ、アプリコット、さまざまな種類のベリーがあります。ペクチンの量が多い野菜には、トマト、豆、エンドウ豆があります。

さらに、ペクチンは、ソース、ガリアおよび他の多くのタイプの工業用調製物におけるゲル化添加剤または安定剤として食品業界で一般的に使用されています。

用途

食品業界では

それらの組成を考えると、ペクチンは水に非常に溶けやすい分子であり、そのため特に食品業界で複数の用途があります。

それは、複数の調理用調製物、特にゼリーとジャム、ヨーグルトベースのドリンク、ミルクとフルーツのミルクシェイク、およびアイスクリームのゲル化、安定化または増粘剤として使用されます。

ペクチンはジャムを作るのに人気があります（pixabay.comのMichal Jarmolukによる画像）

これらの目的のためのペクチンの工業生産は、高温で酸性pH条件（低pH）で行われるプロセスである、リンゴや一部の柑橘類などの果物の皮からの抽出に基づいています。

人間の健康に

人間が毎日摂取する多くの植物性食品の繊維の一部として自然に存在することに加えて、ペクチンは「薬理学的」用途があることが示されています：

-下痢の治療（カモミール抽出物と混合）

-胃粘膜への病原微生物の付着をブロックし、胃腸感染を回避

-それらは消化器系の免疫調節剤としてプラスの効果を持っています

-血中コレステロールを下げる

-肥満および糖尿病患者の血清中のグルコース吸収率を下げる

参考文献

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