logo

logo

logo

logo

logo

البكتين

بكتين

-

البكتين

محمد محمد

الخواص الحيوية (البيولوجية)
البنية الكيميائية
المصادر والإنتاج
الاستعمالات

 

البكتينات pectins نواتج طبيعية غنية بالحموض الغالاكتورونية (السكرية) galacturoinc العديدة
polygalacturonic acids التي توجد في أنسجة الخضار والفاكهة موادَّ بنائية ذوَّابة أو غير ذوَّابة في الماء، وتتباين بدرجتي البلمرة والأسترة بكحول المتانول، وتزداد تراكيزها في الثمار أكبر من تراكيزها في الأوراق والسوق الخضراء.

الخواص الحيوية (البيولوجية)

توجد البكتينات بتركيز عالٍ بين الخلايا النباتية لتسهم على نحو فعال في حركة الماء عبر النسج والارتباط بها والانتفاخ، مما يحول دون جفاف أجزاء النبات. ولها قدرة على الارتباط بعناصر معدنية مختلفة وبمواد عضوية توجد على مستوى الخلية لمساعدتها على إنجاز تفاعلاتها الحيوية (الشكل 1).

الشكل (1) مقطع في جدار خلية نباتية.

وتجدر الإشارة إلى أن أنسجة الفاكهة تصبح في مرحلة النضج لينة وعصيرية بسبب انتفاخ البكتينات بالماء، كما أن جدران خلايا الفاكهة تصبح رقيقة ومرنة نتيجة تفكك البكتينات غير الذوَّابة، مما يزيد في تركيز السكر والانخفاض في تركيز الحموض العضوية السائدة في الثمار مترافقاً ذلك وحدوث تغيرات ملحوظة في محتواها من المواد الملونة ومركبات النكهة.

البنية الكيميائية

للبكتينات كتلة جزيئية كبيرة، فهي مكونة من سلاسل كربوهدراتية غنية بالحموض الغالاكتورونية العديدة (الشكل 2). وهي تُصنع حيوياً من سكر الغالاكتوز الذي يتحول إلى حمض الغالاكتورونيك. ونتيجة لتفاعلات بلمرة جزيئات هذا الحمض يتشكل حمض الغالاكتورونيك المبلمر، كما أنّ عدداً من مجموعاتها الكربوكسيلية الحرة تكون مؤسترة بكحول المتانول.

الشكل (2) البنية الكيميائية للبكتين.

ترتبط جزيئات حمض الغالاكتورونيك بروابط غليكوزيدية glycosidic bonds من النوع ألفا 1←4.

ونظراً لاحتواء جزيء البكتين على عدد كبير من مجموعات الهدروكسيل الحرة فإنها تسلك سلوك المواد الغروية المحبة للماء، ومع تغير شحناتها تتحول من الشكل الغروي السائل إلى الشكل الغروي الهلامي (الجيلي).

تضم المواد البكتينية مجموعة من المركبات المتباينة فيما بينها بدرجة البلمرة (الكتلة الجزيئية) ودرجة الأسترة (الكتلة المكافئة) وقابليتها للذوبان في الماء، مما ينعكس بالضرورة على نشاطها الفيزيولوجي وأهميتها البنائية والتصنيعية، وهذه المجموعات هي:

1- المواد البكتينية pectic substances: وهي تمثل المواد الكربوهدراتية المستخلصة من النباتات التي تحوي كميات كبيرة من حمض الغالاكتورونيك اللامائي anhydro-galacturonic acid الذي يوجد على شكل بوليمر يكون فيه بعض مجموعات الكربوكسيل الحرة مؤستَرةً بكحول المتانول.

2- البروتوبكتين protopectin: وهي مواد بكتينية غير ذوَّابة في الماء أو في عصير الفاكهة وتؤدي دور الرابط للخلايا، مما يعطي الفاكهة قواماً صلباً. وعندما يتحلل مائياً بمساعدة الإنزيمات المتخصصة يتحول إلى حمض البكتينيك والبكتين.

3- حمض البكتينيك pectinic acid: وهو بوليمر لحمض الغالاكتورونيك الغني بمجموعات إستر المتيل وله القدرة على تكوين حالة الهلام بوجود السكر والحمض.

4- حمض البكتيك pectic acid: يمثل المادة البكتينية التي لا تحتوي على مجموعات إستر المتيل، وقد يكون مؤستر جزئياً (الشكل 3).

الشكل (3) حمض البكتنيك المؤستر جزئياً.

5- البكتينات: وهي أملاح حمض البكتينيك.

6- البكتات pectates: وهي أملاح حمض البكتيك.

7- البكتين: وهو حمض البكتينيك الذواب الذي يحوي على كميات كبيرة من مجموعات إستر المتيل؛ وله القدرة على تكوين الهلام.

وجدير بالذكر أن تشكل حالة الهلام تتأثر بنسبة البكتين والوزن الجزيئي للمادة البكتينية ورقم الحموضة (الباهاء pH) ونسبة السكر.

المصادر والإنتاج

تحوي الخضار كميات متفاوتة من المواد البكتينية الذوَّابة وغير الذوَّابة في الماء، وتكون كمياتها كبيرة في ثمار الفاكهة على شكل بروتو بكتين غير الذوَّاب، مما يعوق عمليات التصنيع ولاسيما عند إنتاج العصائر الصافية، وإنتاج السكر الأبيض في أثناء التنقية وتبخير العصائر الممددة من سكر الشوندر، وفي أثناء تصنيع النبيذ والبيرة.

يوجد البروتو بكتين بكميات كبيرة في الغلف الخلوية لثمار الفاكهة، ويتأثر في أثناء مرحلة النضج بأشعة الشمس فيتحلمه hydrolysed بمساعدة إنزيم بروتو بكتيناز بوجود الحموض العضوية.

تتم آلية الحلمهة hydrolysis على مراحل متعاقبة تؤدي إلى تشكل البكتين الذواب في الماء وفي العصير، مما ينعكس إيجاباً على نسج الخلايا وجدرانها من حيث الليونة والقابلية للعصير والمرونة.

إضافة إلى البروتو بكتين تحتوي ثمار الفاكهة والخضار على مواد بكتينية أخرى غير ذوَّابة في الماء أوفي العصير تدعى البكتينات والبكتات، وفيها ترتبط بعض مجموعات الكربوكسيل لبوليمر حمض الغلاكتورونيك مع إيونات الكلسيوم والمغنزيوم والحديد.

يمكن بالحلمهة في وسط حمضي تحرير حموض البكتينيك والبكتين ذات درجتي البلمرة والأسترة العاليتين. وتجدر الإشارة إلى أهمية وجود مجموعات الهدروكسيل الحرة إلى جانب مجموعات الكربوكسيل الحرة منها والمؤسترة بكحول المتانول للمساعدة على ربط الماء وانتفاخ البكتين بسبب شراهة مجموعات الهدروكسيل الحرة للماء.

يسهل ترسيب البكتين وعزله في محاليله الطبيعية باستخدام الكحول الإتلي بتركيز %96 ، ومن ثم تنقيته بوساطة حمض كلور الماء HCl الكحولي. وتعتمد آلية الترسيب على تفاعل مجموعات الكربوكسيل الحرة في البكتين مع الحموض والأملاح المختلفة.

ومن الجدير ذكره أن أملاح النحاس قادرة على ترسيب البكتين عالي الأسترة، وأن أملاح الألمنيوم قادرة على ترسيب البكتين متوسط الأسترة، وأن الأملاح المعتدلة والحموض تؤدي إلى ترسيب البكتين ذات الأسترة المنخفضة.

يمكن تقدير الكتلة الجزيئية للبكتين بطرائق عديدة، منها طريقة تقدير اللزوجة لبكتات الكلسيوم.

الاستعمالات

تكمن أهمية البكتين في الصناعات الغذائية في قدرته على تشكيل الهلام (الجيلي) عند توفر الظروف التصنيعية المناسبة (الشكل 4). ومن أهم الظروف الواجب تحقيقها لنجاح عملية تشكل الهلام (الجيلي)؛ التخلص من العوامل التي تساعد على ثبات البكتين بالشكل الغروي الذائب؛ مثل نسب مجموعات الكربوكسيل والهدروكسيل الحرة الموجودة في جزيء البكتين التي تعوق تشكل الشبكة البكتينية للأسباب الآتية:

الشكل (4) استعمال البكتين في تشكيل الهلام في الصناعات الغذائية.

- تتميز مجموعات الهدروكسيل الحرة بشراهتها العالية إلى الماء وبذلك تحيط نفسها بغشاء مائي يؤدي إلى انتفاخ جزيئات البكتين ومنع تقاربها وارتباطها في الشبكة البكتينية.

- تكون مجموعات الكربوكسيل الحرة متأينة، وتحمل شحنة سالبة في جزيء البكتين، مما يؤدي إلى حدوث تنافر بين جزيئات البكتين، ومن ثمّ عدم ترابط بعضها ببعض وعدم تشكيل شبكة بكتينية.

ومن أجل خلق الظروف المناسبة لتكوين الشبكة البكتينية لابد من إضافة مواد لها القدرة على إزالة الغلف المائية المحيطة بمجموعات الهدروكسيل الحرة وتعديل الشحنات السالبة لمجموعات الكربوكسيل الحرة في جزيء البكتين. ومن هذه المواد إضافة السكر (ولاسيما السكروز) بتركيز لايقل عن %65 لإزالة الغلف المائية المحيطة بمجموعات الهدروكسيل، وإضافة حمض الطرطريك tartaric acid أو حمض الليمون citric acid بتركيز يؤدي إلى وصول المحلول إلى درجة باهاء (pH) تساوي 3.5، لتساعد على معادلة الشحنات السالبة لمجموعات الكربوكسيل الحرة في جزيئات البكتين وتشكيل شبكة بكتينية ثلاثية الأبعاد لها صفتا الليونة والصلابة تسمى الهلام المصنّع (المرملاد والمربيات وغيرها). كما توجد عوامل أخرى تؤثر في تشكل حالة الهلام، مثل: درجة البلمرة ودرجة الأسترة لجزيئات البكتين ودرجة نقاوة مستخلص البكتين وتركيز الأملاح المختلفة الموجودة في الوسط.

ويستعمل البكتين أيضاُ دوائياً في معالجة الإسهال وتجلط الدم وكولسترول الدم وتحمل السكر وغيرها.

مراجع للاستزادة:

- M.S. Alis Tair, O.P. Glyn, and A.W. Peter, Food Polysaccharides and their Applications, Taylor and Francis Group, LLC., 2006.

- C.S. James, Analytical Chemistry of Food, Blackie Academic and Professional, London, 1995.

- E. S. Zdzistaw, Chemical and Functional Properties of Food Components, Taylor and Francis Group, LLC, 2007.

 


التصنيف : العلوم والتقانات الزراعية والغذائية
النوع : العلوم والتقانات الزراعية والغذائية
المجلد: المجلد الخامس
رقم الصفحة ضمن المجلد : 0
مشاركة :

اترك تعليقك



آخر أخبار الهيئة :

البحوث الأكثر قراءة

هل تعلم ؟؟

عدد الزوار حاليا : 1016
الكل : 43823651
اليوم : 107046