Pektin wird zu den Nahrungsfasern (Ballaststoffen) gezählt, da es für den Menschen weitgehend unverdaulich ist. Es wird unter anderem zur Konfitürenherstellung benutzt, da es bei Anwesenheit von Säuren und Zucker Gallerten bilden kann. Pektin wird als Zusatzstoff (Gelier- und Verdickungsmittel) mit der E-Nummer 440 deklariert.
Vorkommen
Pektin ist ein natürlicher Bestandteil von pflanzlichen Zellwänden und entsprechend weit verbreitet. Man findet es in den Mittellamellen und primären Zellwänden. Es übernimmt dort eine festigende und wasserregulierende Funktion. Besonders pektinreich sind Pflanzenteile mit relativ zähen/harten Bestandteilen (z.B. Citrusfrüchte oder Fruchtstände von Sonnenblumen). Besonders arm an Pektin sind degegen weiche Früchte, wie z.B. Erdbeeren.
Herstellung/Gewinnung
Pektin wird aus pflanzlichen Rohstoffen mit hohem Pektingehalt gewonnen. In grossen Mengen wird es aus den Schalen von Citrusfrüchten sowie Apfel- und Rübentrestern gewonnen. Die Methoden variieren je nach Ausgangsmaterial, Hersteller und gewünschten Eigenschaften. Das Grundschema folgt dem folgenden Ablauf:
- Extraktion aller wasserlöslichen Substanzen mit heissem Wasser
- Abtrennung der Pektine durch Fällung mit Ethanol oder Aceton
- Mehrmaliges Zentrifugieren/Filtrieren und Waschen
- Modifikation mit Salzsäure oder Ammoniak zur Einstellung des Veresterungsgrades, resp. zur herstellung von Amidopektinen
- Filtrieren, Waschen, Trocknen
Die Extrakte werden mittels Sprüh- und Walzentrocknung zu Pulver verarbeitet. Durch die Zugabe von Hilfsstoffen, wird das Pektin dem gewünschten Einsatzbereich angepasst (z.B. Mischung mit Rohrzucker, Puffer-Substanzen, Ascorbinsäure, Farbstoffen etc.). Reines Pektin findet man im freien Handel kaum.
Es sind auch flüssige Pektinpräparaten erhältlich.
Aufbau
Pektin ist als weisses bis gräuliches Pektin-Pulver erhältlich. Die genaue Pektinzusammensetzung ist nicht nur von Pflanze zu Pflanze unterschiedlich, sondern hängt auch vom jeweiligen Pflanzenteil und vom Alter des Gewebes ab. Ausserdem wird die Struktur über das Herstellungsverfahren stark beeinflusst.
Pektin besteht in der Haupstruktur vorwiegend aus (1-4)-verknüpfter a-D-Galacturonsäure (Homogalacturonan) sowie verzweigten Bereichen deren Rückgrat alternierend aus (1-4)-verknüpfter a-D-Galacturonsäure und (1-2)-verknüpfter a-L-Rhamnose aufgebaut ist (Rhamnogalacturonan). Die Hauptbausteine der Seitenketten sind Arabinose und Galactose, die unterschiedlich verknüpft sind. In Pektin werden in kleineren Mengen ausserdem Monosaccharide wie Apiose, L-Acerinsäure, 2-Keto-3-desoxyoctonsäure, 3-Desoxy-D-lyxo-2-heptulonsäure sowie zwei verschiedene methylierte Pentosen gefunden. Die Bausteine von Pektin können an verschiedenen Stellen mit Methanol, bzw. Essigsäure verestert sein. Der Veresterungsgrad und die Acetylierung schwankt mit der Herkunft des Pektins. Sie hat entscheidenden Einfluss auf die chemischen Eigenschaften des Pektins. Deshalb werden Pektine anhand ihres mittleren Veresterungsgrades klassifiziert.
Je nach Veresterungsgrad unterscheidet man in
- Hochmethylierte Pektine
Veresterungsgrad > 50 %
- Niedrigmethylierte Pektine
Veresterungsgrad zwischen 5 % und 50 %
- Pektinsäure
Veresterungsgrad < 5%
- Amidopektine
Entsprechen der Gruppe der niedrigmethylierten Pektine, wobei aber ein Teil der Carbonsäure-Gruppen mit Ammoniak zu Amid umgesetzt ist.
Eigenschaften
Pektin hat bei einem pH von 3 - 4 seine grösste chemische Stabilität. Pektin ist ein leicht quellbares Kohlenhydrat. Es bildet im Bereich um pH 3 und in Gegenwart von Calciumionen auch darüber, thermoreversible Gele. Das Gelbildungsvermögen ist proportional zum Molekulargewicht und umgekehrt proportional zum Veresterungsgrad, sofern sonst die gleichen Bedingungen herrschen. Je nach Pektin-Typ verändern sich die Eigenschaften hinsichtlich Gelbildung und Gelverhalten in Bezug auf Geschwindigkeit der Gelbildung, Gelfestigkeit, Aromafreigabe und Streichfestigkeit der erhaltenen Produkte.
- Hochmethylierte Pektine
Die Gelbildung erfolgt ab einem Zuckergehalt von mind. 55 Gew.-%. Dazu ist ein pH-Wert von 1 - 3.5 erforderlich. Aufgrund ihrer Eigenschaften eignen sich Hochmethylierte Pektine für saure, stark zuckerhaltigen Produkte (z.B. in Konfitüren und Fruchtfüllungen).
- Niedrigmethylierte Pektine
Sie bilden in Anwesenheit von mehrwertigen Kationen auch ohne Zucker Gele aus. Sie benötigen dazu einen pH-Wert von 1 - 7. Aufgrund ihrer Eigenschaften werden sie oft in Milch- und Diätprodukten eingesetzt, da die benötigten Kationen in der Milch bereits enthalten sind (Ca2+ als mehrwertiges Kation).
- Pektinsäure
Gelbildung unter Bedinungen wie bei niedrigmethylierten Pektinen. Sie fällt bei hohen pH-Werten und hohem Gehalten an mehrwertigen Kationen als Pektat aus (Salz der unveresterten Pektinsäure).
- Amidopektine
Sie gelieren wie niedrigmethylierte Pektine sowohl mit Zucker, als auch mit mehrwertigen Kationen. Dabei werden die Gel-Eigenschaften vom Gehalt an mehrwertigen Kationen aber weniger beeinflusst.
Aus ernährungsphysiologischer Sicht sind Pektine für den Menschen Ballaststoffe, da sie nicht verdaut werden können.
Anwendung
Pektin ist ein unverzichtbarer Bestandteil in vielen Produkten. Es wird als Gelier-, Verdickungs- und Stabilisierungsmittel eingesetzt. Aufgrund seiner gelbildenden Eigenschaften wird es in grossen Mengen für die Herstellung von Konfitüren und Gelees eingesetzt. Niedrigmethylierte Pektine werden in der Joghurt-Produktion und bei der Pasteurisierung von Sauermilchprodukten eingesetzt. Die Koagulation des Caseins in der Hitze wird durch die Anwesenheit von Pektin vermieden. Ausserdem hat Pektin auch eine Bedeutung bei der Stabilisierung von Getränken und von Eiscrème.
Andere Polysaccharide / Hydrokolloide:
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