Действие пектина в организме

Анализ данных о диетах и рационах населения промышленно развитых странах показал, что в их основе лежит высокое потребление жиров и сахаров. Неправильное питание значительной части людей приводит к избыточной массе тела, нарушению деятельности сердечно-сосудистой системы и желудочно-кишечного тракта. Это обусловлено недостаточным использованием продуктов, содержащих пищевые волокна, которые поступают в организм с разнообразной растительной пищей. Пищевые волокна представлены веществами различной химической природы, к которым относят пектины, полисахариды, целлюлозу, лигнин, камеди. Поэтому актуальность данной темы трудно недооценить.

В 1990 году исследователи пектина отметили двухсотлетие его открытия. В 1790 Ваклен выделил из фруктового сока водорастворимое вещество, обладающее гелеобразующей способностью, через 40 лет Браконно назвал его пектиновой кислотой. В 1924 году Смоленский первым предположил, что пектин состоит из остатков Д- галактуроновой кислоты. В 1930 году Майер и Марк подтвердили это предположение, экспериментально доказав существование полимерной молекулы пектина, а в1937 году Шнайдер и Бокк впервые установили структурную формулу пектина. Таким образом, пектины – пектиновые вещества – это углеводные полимеры, состоящие главным образом из остатков альфа- Д галактуроновой кислоты.

α- Д галактуроновая кислота

Молекулярная масса пектина изменяется от 20000 до 50000.

Характерным свойством пектинов является способность набухать, что позволяет использовать их в качестве средств, улучшающих деятельность желудочно-кишечного тракта. Адсорбируют и выводят токсичные вещества, в том числе, тяжелые металлы не только из желудочно-кишечного тракта, но, подвергаясь частичному расщеплению под действием кишечной микрофлоры, оказывают системное детоксицирующее действие (например, выводит ртуть из почек).

Пектин впервые выделили из фруктового сока, и это неудивительно, так как он в большом количестве содержится в ягодах, фруктах, клубнях и стеблях растений. Морфологическая и физиологическая роль пектина в растениях, как структурного компонента, состоит в регулировании водного обмена растений.

В растительных клетках находятся две основные формы пектиновых веществ:

- пектин растворимый (гидропектин)

- нерастворимый – протопектин (впервые его заметил Fremi в 1848 году, название «протопектин» ему присвоил Tschirch в 1907 году), представляющий собой прочное соединение пектина с целлюлозой.

При созревании и хранении плодов нерастворимые формы пектина переходят в растворимые, с этим связано размягчение плодов при созревании и хранении. Переход нерастворимых форм в растворимые происходит также при тепловой обработке растительного сырья, осветлении плодов, ягодных соков. Пектиновые вещества способны образовывать гели в присутствии кислоты и сахара при соблюдении определенных соотношений. На этом основано их использование в качестве студнеобразующего вещества в кондитерской и консервной промышленности для производства мармелада, пастилы, желе и др.

Особое применение пектины нашли в фармацевтической промышленности.

В медицине и фармацевтике – в производстве детских гранул, суспензий, гелей, для придания вязкости эмульсиям, лечения ран и. т. д.

Таким образом, основные направления применения пектина в медицине следующие:

• В профилактических целях при работе с отравляющими веществами

• При лечении отравлений тяжелыми металлами

• При лечении лучевой болезни

• При заболевании органов дыхания

• При лечении диарейных инфекций

• При полиартритах

• При лечении сахарного диабета

• При лечении гемофилии, заживлении ран и ожогов

• В качестве составной структурирующей части лекарственных препаратов в фармацевтике

Лечебно-профилактическое действие пектинов зависит не столько от вводимого количества, сколько от качественного состава. Физико-химические свойства этих соединений обусловлены сырьем, из которого его получают, так как различные фрукты, овощи, лекарственные растения содержат только им присущие компоненты

2. Основные свойства пектина

Применение пектинов в различных областях связано с его основными свойствами.

А) Желирование. Одним из двух наиболее важных свойств пектинов является их желирующая способность, которая обусловлена особым химическим строением молекулы пектинов, а также наличием сухих растворимых веществ и рН или кальцием

Желирование – это процесс, при котором горячий пектиносодержащий раствор, включающий определенные соединения, при охлаждении образуют плотное тело, имеющее собственную форму. Длинные спиралеобразные молекулы пектина в массе желе образуют равномерно распределенную трехмерную сеть, связывая при этом большое количество жидкости.

Желирующая способность пектинов пропорциональна их молекулярной массе (другими словами, длине цепи пектиновой молекулы).

Количество пектина необходимого для желирования, обратнопропорционально концентрации сахара, присутствие которого снижает активность воды и увеличивает число и размеры зон сцепления молекул пектина, образующих прочный трехмерный каркас желе.

На текстуру образующегося геля влияют ионы кальция. С увеличением концентрации ионов кальция текстура становится более плотной и более хрупкой. Правильное согласование содержания пектина и кальция обеспечивает условия для создания оптимальной текстуры. Передозировка кальция вызывает образование хрупкого геля с ильной склонностью к синерезису и, в конечном итоге, к выпадению соли – пектината кальция.

Б) Комплексообразование. Комплексообразующая способность основана на взаимодействии молекулы пектина с ионами тяжелых металлов и радиоактивных металлов. Благодаря этому свойству пектина его включают в рацион питания лиц, находящихся в среде, загрязненной радионуклеидами, и имеющих контакт с тяжелыми металлами.

Для организма особенно опасны долгоживущие (с периодом полураспада в несколько десятков лет) изотопы цезия, стронция, иттрия и др. Установлено, что 1 г свекловичного пектина способен связать от 150 до 420 мг стронция. При взаимодействии одной части кобальта со 100 частями пектина более 89% металла может быть связано в нерастворимый комплекс и выведено из организма.

Комплексообразующие свойства пектиновых веществ зависят от содержания в них свободных карбоксильных групп и не зависит от молекулярной массы.

ановлено, что 1 г свекловичного пектина способен связать от 150 до 420 мг стронция. щненной металлов и радиоактивных металлов. Комплексообразование увеличивается с повышением рН среды. Пектин, полученный из корзинок подсолнечника, при рН 1,8- 2,0 связывал 28,5% введенного стронция, при рН 3,6 – 3,7 – 52%, а при рН 7,6-7,7 – 72%. Свеклочный пектин при тех же значениях рН соответственно связывал 26,4; 36,0; 64,0% от общего количества введенного стронция.

Таким образом, благодаря этому химическому свойству, пектин отнесен к незаменимому веществу для использования в производстве пищевой продукции профилактического и лечебного питания.

В) Растворимость. Пектиновые вещества, полученные из различных растительных источников разнообразными методами, представляют собой порошки без запаха и слизистые на вкус от светлокремового до коричневого цвета. Цитрусовые пектины обычно светлее яблочных. Во влажной атмосфере пектины могут сорбировать до 20% воды. В избытке воды они растворяются.

Однако растворяется пектин в воде не так как привычная нам ложка сахара в чашке чая. Если вы попытаетесь растворить в стакане воды ложку пектина, то, как только пектин соприкоснется с водой, мы получим один большой липкий ком. Потребуется несколько часов, чтобы весь пектин растворился в воде. Попадая воду, частицы пектинового порошка всасывают ее, словно губка, увеличиваясь в размерах в несколько раз, и только после этого начинают растворяться. Если частицы пектинового порошка при соприкосновении с водой находятся близко друг к другу, то, всасывая воду и разбухая, они слипаются, образуя один большой липкий ком, чрезвычайно медленно растворяющийся в воде.

Пектин исключительно плохо растворяется в среде, где существуют условия для желирования, например, есть сахар.

Хорошим растворителем для пектиновых веществ, помимо воды, жидкий аммиак и 84 %-ая фосфорная кислота. В глицерине пектиновые вещества лишь набухают, а остальных органических и неорганических растворителях практически нерастворимы.

Нерастворимые пектины, сшитый пектин и протопектин имеют ограниченную набухаемость в воде.

Растворимость пектиновых веществ в значительной степени определяет способность к экстрагированию из растительного сырья. Молекулярная масса, а также наличие функциональных групп в значительной степени определяет характер связи пектина с другими компонентами клеточной стенки и, как следствие, легкость или трудность извлечения его из сырья.

При длительном хранении пектина всегда следует принимать во внимание тот факт, что при 50% относительной влажности атмосферного воздуха пектин сорбирует до 9% влаги, а при 70% влажности воздуха – до 12%. Поэтому пектины следует хранить во влагонепроницаемой упаковке, что позволяет сохранять его годами.

3. Действие пектина в организме

Попадая в желудочно-кишечный тракт, пектин образует гели. При разбухании масса пектина обезвоживает пищеварительный тракт и, продвигаясь по кишечнику, захватывает токсичные вещества, выводит их из организма. В то же время гели как бы обволакивают, выстилают стенки желудка и кишечника и препятствуют всасыванию в лимфу и кровь токсинов, устраняют острое физическое воздействие ряда веществ на стенки желудка и кишечника, чем в значительной мере снижают воспалительные процессы слизистой оболочки и язвообразование.

Основной эффект терапевтического действия пектина связан с особенностями его химической структуры. Полимерная цепь полигалактуроновой кислоты, наличие химически активных свободных карбоксильных групп и спиртовых гидроксилов способствуют образованию прочных нерастворимых хелатных комплексов с поливалентными металлами и выведению последних из организма.

Деметоксилирование пектина начинается в ободочной кишке и оканчивается в аппендиксе.

Освобожденный в процессе деметоксилизации метанол всасывается через стенки ободочной кишки и метаболизируется (то есть превращается) в муравьиную кислоту, которая выделяется из организма с мочой.

Пектин не переваривается пока не попадает в ободочную кишку, дальнейшие его превращения зависят от аутофлоры кишечника (ее состава, функциональной активности), а также от скорости прохождения через этот участок кишечника. Оставшаяся часть деметоксилизированного пектина выводится из живого организма с калом вместе с небольшим количеством соединений галактуроновой кислоты.

В процессе усвоения пищи деметоксилизация пектина способствует превращением в полигалактуроновую кислоту, которая и соединяется с определенными тяжелыми металлами и радионуклидами, в результате чего образуются нерастворимые соли, не всасывающие через слизистую желудочно-кишечного тракта и выделяющиеся из организма вместе с калом. Пектин адсорбирует уксуснокислый свинец сильнее активированного угля. Источником получения пектинов для проведения радиоактивных веществ и солей тяжелых металлов являются яблоки, цитрусовые, свекла. Предпочтение отдают свекольному и виноградному пектинам.

Имеются сообщения о выраженном гипохолестеринемическом эффекте пектина в эксперименте на животных. Разработан антисклеротический препарат на основе отжимов мандарина. Также пектин оказывает положительное влияние на некоторые показатели иммунитета: пектины благоприятно действуют на пострадиационное восстановление форменных элементов крови. При их воздействии происходит повышение антиоксидантной активности крови и тканей печени.

Пектин обеспечивает стихание воспалительных процессов и нормализацию двигательной функции кишечника при обострении. На это указывает восстановление уровня кишечных ферментов, повышается гидролиз и всасывание крахмала, углеводов и липидов. Показано, что оптимальная концентрация пектина для лечения острых кишечных инфекций составляет 2%, а более высокая стимулирует перистальтику кишечника, что нежелательно при острых кишечных инфекциях.

Введение пектина может усилить терапевтический эффект или снизить побочное негативное действие лекарственных препаратов, так, например, пектины усиливают действие противотурберкулезных препаратов.

4. Использование пектинов для профилактики заболеваний

Особую актуальность пектины приобрели как растворимые пищевые волокна при создании функциональных пищевых продуктов. Предназначенных для широкого круга потребителей, а также для продуктов лечебного и профилактического питания, рекомендуемого диетологами отдельным группам населения.

На основе пектинов разработаны следующие продукты: яблочный порошок, который можно также применять в таблетированной форме; кондитерские изделия – мармелады, имеющие лечебно-профилактическое значение.

Мировые исследования показали, что химически активные препараты, применявшиеся ранее для выведения из организма тяжелых металлов и радионуклидов, недостаточно эффективны и вызывают обеднение организма микроэлементами. Более эффективно использовать вещества, содержащиеся в натуральных пищевых продуктах: они не вызывают побочного действия и дают защитный эффект. К таким веществам относится пектин.

В соответствии с рекомендациями Минздрава суточная потребность в пектиновых веществах для работников, контактирующих с тяжелыми металлами, составляет 15-16 г. При этом наиболее рациональным считается включение в меню скомплектованных обедов с пектиносодержащими продуктами в нативном виде. Помимо плодов и овощей, богатых пектином, последний должен использоваться и в виде специальной добавки в различных продуктах питания.

Ввиду того, что ежедневный прием больших количеств пектинов может вызвать побочные явления в виде развития дисбактериозов (пектины обладают антимикробной активностью), рекомендовано уменьшить для обычных групп населения, по сравнению с существующей для профессиональных групп, работающих с металлами, дозу, которая должна составлять для взрослых 3-4 г в день, а для детей 1-2 г.

Наиболее высоким защитным (протекторным) действием, то есть способность выводить из организма ядовитые вещества и радионуклеиды, обладает свеклочный пектин.

Протекторная способность свеклочного пектина обусловлена его низкой степенью метоксилирования.

Защитное действие пектинов объясняется также их способностью вместе с пищевыми волокнами улучшать перистальтику кишечника, способствуя более быстрому выводу всех токсичных веществ.

Пектин способен сорбировать и выводить из организма микроорганизмы и выделяемые ими токсины, биогенные токсины, анаболики, ксенобиотики, продукты метаболизма, а также биологически вредные вещества, способные накапливаться в организме: холестерин, желчные кислоты, мочевину, билирубин, серотонин, гистамин, продукты тучных клеток

Комплексное лечение с применением пектина способствует нормализации сосудистого тонуса, микрорегуляции, уменьшению перикапилярного отека.

Радиоэлементный анализ проб крови и биологических выделений людей показал, что в результате приема пектиносодержащих продуктов увеличивается количество радионуклидов в моче и кале.

Анализ клинического материала свидетельствует о том, что у пациентов, получивших пектиновые вещества, улучшилось общее состояние здоровья, уменьшилось количество жалоб, относящихся к нарушениям со стороны нервной, сердечно-сосудистой систем и органов пищеварения.

В настоящее время употребление пектинов увеличивается за счет введения в ассортимент пектиносодержащих порошков из моркови, капусты, тыквы.

5. Собственные результаты исследования

В литературных источниках есть сведения о содержании пектинов в различных овощах и фруктах

Содержание пектина. Табл. 1

Назва Бакла Капуста Карто свекла мор яблоко ние жан Бело фель ковь качан

Кол-во пектата 0,007 0,019 0,01 0,011 0,009 0,017

кальция в 10 мл

Кол-во пектиной 0,8 1,75 0,9 1,01 0,83 1,5

кислоты (г)

Анализируя полученные данные, можно сделать следующий вывод: исследуемые нами плоды практически все соответствуют норме по содержанию пектина. В свекле и груше содержание пектина ниже нормы, это можно связать с тем, что при хранении количество пектина в плодах уменьшается.

Заключение

Таким образом, проанализировав современную научную литературу, мы описали значение пектина в жизнедеятельности организма. Рассмотрели его строение, свойства и действие на организм.

Проанализировали перспективность использования пектинов в лечение и профилактике многих заболеваний, что особенно актуально в настоящее время, когда загрязнение окружающей среды токсическими и радиоактивными веществами постоянно растет, промышленные отравления случаются все чаще и увеличивается необходимость в предотвращении их последствий противотоксическими веществами.

Определили содержание пектина в нескольких плодах и пришли к выводу, что в целом полученные результаты исследований соответствуют литературным данным.