果胶：结构，功能，类型，食品，应用 - 生物学 - 2025

所述果胶是组植物来源的多糖结构上更复杂的性质，其主要结构由通过α-1,4-d类型的糖苷键结合的d半乳糖醛酸残基组成。

在双子叶植物和一些非草单子叶植物中，果胶约占原代细胞壁分子的35％。它们在生长和分裂细胞的壁以及植物组织的“软”部分中尤其丰富。

果胶的基本单位，已被酯化为甲基（-CH3）的半乳糖醛酸（来源：Wikimedia Commons，Simann13）

在高等植物的细胞中，果胶也是细胞壁的一部分，多种证据表明它们对生长，发育，形态发生，细胞间粘附过程，防御，信号传导，细胞膨胀，种子水合，果实发育等

这些多糖在高尔基体复合物中合成，然后通过膜囊泡转运到细胞壁。果胶是植物细胞壁基质的一部分，被认为可作为葡聚糖网络沉积和延伸的​​位点，葡聚糖网络在壁的孔隙率和对其他细胞的粘附中具有重要作用。

此外，果胶在食品和化妆品中作为胶凝剂和稳定剂具有工业用途。它们已用于合成生物膜，粘合剂，纸张替代品和用于植入物或药物载体的医疗产品。

许多研究指出了其对人体健康的好处，因为已证明它们除了刺激免疫系统外，还有助于降低胆固醇和血糖水平。

结构体

果胶是基本上由共价连接在一起的半乳糖醛酸单元组成的蛋白质家族。半乳糖醛酸约占果胶整个分子结构的70％，可以连接在O-1或O-4位置。

半乳糖醛酸是己糖，即它是具有6个碳原子的糖，其分子式为C6H10O。

它的分子量大约为194.14 g / mol，在结构上与半乳糖不同，例如，位置6的碳与羧基（-COOH）相连，而不与羟基（-OH）相连。 ）。

在半乳糖醛酸残基上可以发现不同类型的取代基，它们或多或少地定义了每种果胶的结构特性；一些最常见的是被碳6酯化的甲基（CH3），尽管在侧链中也可以找到中性糖。

域组合

一些研究人员已经确定，自然界中存在的不同果胶无非是均质或光滑域（无分支）的组合，还有其他高度分支或“毛状”的域，它们以不同的比例相互结合。

这些结构域已被鉴定为同型半乳糖醛酸聚糖结构域，这是所有结构中最简单的，也是具有最少“艳丽”侧链的结构域。鼠李糖半乳糖醛酸-I结构域和鼠李糖半乳糖醛酸-II结构域比另一种复杂。

由于存在不同的取代基和比例不同，果胶的长度，结构定义和分子量变化很大，这在很大程度上还取决于细胞的类型和所考虑的物种。

类型或域

构成果胶主要结构的半乳糖醛酸可以两种不同的结构形式发现，它们构成了在所有类型果胶中发现的三个多糖结构域的骨架。

这些结构域被称为高半乳糖醛酸聚糖（HGA），鼠李糖半乳糖醛酸聚糖-I（RG-1）和鼠李糖半乳糖醛酸聚糖-II（RG-II）。这三个结构域可以共价连接，在原代细胞壁和中间层之间形成一个厚网络。

同型半乳糖醛酸（HGA）

它是由通过α-1,4型糖苷键连接在一起的D-半乳糖醛酸残基组成的线性均聚物。它可以包含多达200个半乳糖醛酸残基，并在许多果胶分子的结构中重复出现（它或多或少地含有65％的果胶）

这种多糖是在植物细胞的高尔基体中合成的，其中超过70％的残基已通过6位羧基上碳原子上的甲基酯化而被修饰。

高半乳糖醛酸聚糖的化学结构（来源：NEUROtiker，来自Wikimedia Commons）

同型半乳糖醛酸域中的半乳糖醛酸残基可以经历的另一种修饰是碳3或碳2的乙酰化（乙酰基的加成）。

另外，一些果胶在其一些残基的碳3处具有木糖取代基，这产生了一个称为木糖醛木聚糖的不同结构域，该区域富含水果，如苹果，西瓜，胡萝卜和豌豆的种皮。

Ramnogalacturonan-I（RG-I）

这是一种杂多糖，由L-鼠李糖和D-半乳糖醛酸组成的二糖的近100个重复组成。它代表了20％至35％的果胶，其表达取决于细胞类型和发育时刻。

其骨架中的鼠李糖醇残基的许多残基具有侧链，这些侧链具有单独的，线性的或支链的L-阿拉伯呋喃糖和D-吡喃半乳糖残基。它们也可能包含岩藻糖残基，葡萄糖和甲基化葡萄糖残基。

Ramnogalacturonan II（RG-II）

这是最复杂的果胶，仅占植物细胞果胶的10％。它的结构在植物物种中高度保守，并且它是由一个由1,4个键连接的至少8个D-半乳糖醛酸残基的同型半乳糖醛酸骨架形成的。

在它们的侧链中，这些残基具有通过20多种不同类型的键相连的12种以上不同类型的糖的分支。通常发现二聚体形式的鼠李糖半乳糖醛酸聚糖-II，其两个部分通过硼酸酯-二醇酯键连接在一起。

特征

果胶主要是结构蛋白，并且由于它们可以与也存在于植物细胞壁中的其他多糖如半纤维素结合，因此它们使所述结构具有牢固性和硬度。

在新鲜组织中，果胶分子中游离羧基的存在增加了果胶聚合物之间钙分子的可能性和结合强度，这使它们具有更大的结构稳定性。

它们还充当细胞壁各种纤维素分解成分的保湿剂和粘附材料。另外，它们在控制水和其他植物液通过植物中生长最快的组织部分的运动中起着重要作用。

源自某些果胶分子的寡糖参与某些植物组织的木质化诱导，进而促进蛋白酶抑制剂分子（降解蛋白质的酶）的积累。

由于这些原因，果胶对于生长，发育和形态发生，细胞信号传导和粘附过程，防御，细胞膨胀，种子水合作用，果实发育，其中。

果胶丰富的食物

果胶是纤维的重要来源，存在于人类日常消费的大量蔬菜和水果中，因为它是大多数绿色植物细胞壁的结构部分。

在柑桔类水果的果皮中含量非常丰富，例如柠檬，酸橙，葡萄柚，橙子，普通话和百香果（百香果或百香果），但是，可利用的果胶量取决于果皮的成熟状态。那些水果。

较绿色或较不成熟的果实是果胶含量较高的果实，否则那些过于成熟或过量的果实。

果酱，甜食或果冻，是果胶的烹饪应用之一（图片由RitaE上的picture.com）

其他富含果胶的水果包括苹果，桃子，香蕉，芒果，番石榴，木瓜，菠萝，草莓，杏子和各种类型的浆果。含有大量果胶的蔬菜包括番茄，豆类和豌豆。

此外，果胶在食品工业中通常用作酱料，加利油和许多其他类型的工业制剂中的胶凝添加剂或稳定剂。

应用领域

在食品行业

果胶的成分决定了它们在水中的高度溶解性，这就是为什么果胶具有多种用途的原因，尤其是在食品工业中。

它被用作多种烹饪产品的胶凝剂，稳定剂或增稠剂，尤其是果冻和果酱，酸奶型饮料，带有牛奶和水果的奶昔和冰淇淋。

果胶因制作果酱而广受欢迎（图片由Michal Jarmoluk摄于Patrick.com）

用于这些目的的果胶的工业生产是基于其从诸如苹果和一些柑橘类水果的果皮中提取的，该过程在高温和酸性pH条件（低pH）下进行。

在人类健康中

果胶不仅天然存在于人类日常食用的许多植物性食品中，还作为纤维的一部分存在，但果胶具有“药理”应用：

-治疗腹泻（与洋甘菊提取物混合）

-阻止病原微生物粘附到胃黏膜，避免胃肠道感染

-作为消化系统的免疫调节剂，它们具有积极作用

-降低胆固醇

-降低肥胖和糖尿病患者血清中的葡萄糖吸收率

参考文献

1. BeMiller，JN（1986）。果胶简介：结构和性质。果胶的化学和功能，310，2-12。
2. Dergal，SB，Rodríguez，HB和Morales，AA（2006）。食品化学。培生教育。
3. Mohnen，D.（2008年）。果胶的结构和生物合成。植物生物学的最新观点，11（3），266-277。
4. Thakur，BR，Singh，RK，Handa，AK和Rao，MA（1997）。果胶的化学和用途-综述。食品科学与营养评论，37（1），47-73。Thakur，BR，Singh，RK，Handa，AK和Rao，MA（1997）。果胶的化学和用途-综述。食品科学与营养评论，37（1），47-73。
5. Voragen AG，Coenen，GJ，Verhoef，RP和Schols，HA（2009）。果胶，一种存在于植物细胞壁中的通用多糖。结构化学，20（2），263。
6. Willats，WG，McCartney，L.，Mackie，W.，&Knox，JP（2001）。果胶：细胞生物学和功能分析的前景。植物分子生物学，47（1-2），9-27。