果胶 （来自希腊语：πηκτός pektós =固体，凝固）是植物多糖，更准确地说是多糖苷，主要由 α-1,4-糖苷连接的 D 组成 -半乳糖醛酸单元。从营养学的角度来看，果胶是人类的膳食纤维。另一方面，许多微生物能够代谢果胶。
出现次数
果胶存在于所有高等陆地植物中。在这里，您可以找到所有固体成分中的果胶，例如茎、花、叶等。果胶包含在中间薄片和初级细胞壁中，在那里它们具有稳定和调节水分的功能。果胶的成分不仅因植物而异，而且还取决于植物组织的类型和年龄。具有相对坚韧/坚硬成分的植物部分，例如B. 柑橘类水果或向日葵的果序。另一方面，果胶含量低的是软水果，例如B. 草莓。
果实中果胶含量（以鲜重计）：
- 苹果 1-1.5%
- 杏 1%
- 樱桃 0.4%
- 橙色 0.5-3.5%
- 胡萝卜 1.4%
- 苹果渣 15%
- 柑橘皮 30%
当从植物组织中提取果胶时，会对其进行化学修饰。这就是为什么天然植物果胶原果胶 命名是为了与以这种方式进行化学修饰的果胶区分开来。
提取
全世界生产了大约 40,000 吨果胶。果胶是通过大量的技术努力从果胶含量高的植物原料中获得的，例如苹果、柑橘或甜菜渣。不同类型的果胶具有不同的特性，这源于不同的起始材料和生产方法以及因制造商而异的修改。尽管有如此广泛的变化，但可以制定一个基本的提取和修改方案：
- 用热水从原料中提取所有水溶性物质；
- 用乙醇或丙酮沉淀将果胶与其他水溶性物质分离；
- 反复离心/过滤和洗涤；
- 用盐酸或氨水改性，降低酯化度；在氨的情况下，形成酰胺化果胶；
- 再次过滤、洗涤和干燥得到白色至灰白色的果胶粉末；
- 添加剂用于使果胶适应其使用领域（例如蔗糖、调节 pH 值和钙可用性的缓冲物质、防腐剂）。
化学结构和性质
果胶的物质类别以多种结构存在。它们的共同点是多糖，其主要成分（至少 65% 重量）是 α-D-半乳糖醛酸（pK
| 不同果胶的结构特征 | ||
|---|---|---|
| 主干部分 果胶：聚-α-1,4-半乳糖醛酸。 | 鼠李糖半乳糖醛酸：骨干 通过内置鼠李糖“扭结” | 主干的完全酯化部分 |
这个线性主干 周期性地被 α-L-鼠李糖的 1,2-键打断。因此，鼠李糖-半乳糖醛酸这个词实际上是果胶的同义词。这些脱氧糖单元的掺入导致形式上线性的聚半乳糖醛酸链中的干扰：链被“扭结”。反过来，天然果胶中的鼠李糖结构单元带有由阿拉伯糖、半乳糖或木糖制成的寡聚侧链。这些侧链是均聚的，即每个仅由这些类型的糖中的一种组成，并且最长为二十个结构单元。这些侧链大部分在果胶的工业生产过程中丢失。 L-鼠李糖及其侧链引起的链中的分支不是有规律地出现，而是在所谓的毛状区域中积累 .相反，链的线性部分称为平滑区域 .
除了主链的分支外，果胶大分子还有其他特征。半乳糖醛酸单元的 C2 或 C3 原子上的羟基被少量乙酰化或被其他中性糖如 D-半乳糖、D-木糖、L-阿拉伯糖、L-鼠李糖取代 - 再次主要在 多毛地区 .聚半乳糖醛酸的羧基被甲醇部分酯化。酯化和乙酰化程度随果胶的来源而异，但对化学性质有决定性的影响。因此，果胶根据其平均酯化度VE进行分类。
历史
1790 年，科学家沃克林在果汁中首次发现了果胶。然而，它直到 1824 年才得名，当时另一位名叫 Braconnot 的科学家继续研究并将这种凝胶状物质命名为果胶酸。一百年后，斯摩棱斯基第一个提出果胶可以由聚合半乳糖醛酸组成。 1930 年，Meyer 和 Mark 认识到了果胶分子的链形式，并在 1937 年 Schneider 和 Bock 制定了果胶的配方。直到本世纪初，果胶的实际用途才得到认可，果胶具有良好的胶凝能力，可用于食品生产。
果胶的分类
高度甲基化或高度酯化的果胶
- 根据定义，
- 具有大于 50% 的酯化度，
- 含糖量至少为 55%（重量）的凝胶，
- 为此需要 1-3.5 的 pH 值，
- 因此只能用于含糖量高的酸性产品，例如：在果酱和水果馅中。
低甲基化、低酯化果胶
- 定义为酯化度在50%到5%之间，
- 在多价阳离子存在下，即使不加糖也能形成果冻，
- 为此需要 1 到 7 的 pH 值，
- 用于生产可泵送的水果制品，尤其是乳制品。
- 用于生产低热量水果涂抹酱。
果胶酸
- 根据定义，
- 的酯化度低于 5%，
- 凝胶状的低甲基化果胶（见上文），
- 并在高 pH 值和高水平的多价阳离子下作为 果胶 下降 ，未酯化的果胶酸的盐。
酰胺果胶（酰胺化果胶，E 440ii）
- 属于低甲基化果胶组，其中一定比例的羧酸基团由于与氨反应而以酰胺的形式存在，
- ，像低甲基化果胶一样，含有糖和多价阳离子的凝胶，
- 然而，凝胶性能受多价阳离子含量的影响较小，尤其是钙。因此，它们的使用更加稳健。
改性剂在应用技术上的主要区别在于从水溶液中形成凝胶的趋势和形成的凝胶的性质。通过酯化程度和添加剂的不同，可以有针对性地控制凝胶形成的速度、凝胶强度、香气释放和铺展性。
应用程序
由于它们能够形成凝胶，果胶是食品工业、制药工业或化妆品中许多产品不可缺少的成分，其中出于各种原因使用胶凝剂、增稠剂和/或稳定剂。在食品工业和部分家庭中，果胶用于制作果冻、果酱和果酱、糖果、烘焙食品、稳定饮料和乳制品。果胶，如琼脂、卡拉胶或海藻酸，可作为纯植物性明胶的替代品。
低甲基化果胶用于酸奶生产和酸奶产品的巴氏杀菌，其中果胶的存在可防止酪蛋白凝固。
它在欧盟作为食品添加剂的编号为 E 440 没有最大限制（quantum satis ) 一般批准用于食品。
它们作为增稠剂、保护胶体和稳定剂的特性还用于制药和化妆品行业，以增加乳液和悬浮液的粘度和稳定性，并制造各种凝胶、乳膏和糊剂。
果胶的其他医疗应用是由于它们在重金属中毒情况下作为解毒中的络合剂的能力以及它们降低血液中胆固醇水平的特性。它还用于一些治疗腹泻的药物中。
胶凝机制
果胶分子非常大（大分子），由于它们的重量和大表面积，应该很难解决。然而，事实上，相对大量的果胶可以溶解在一点点温水中。这种现象是由半乳糖醛酸结构单元的游离羧酸基团引起的。酸基团在水溶液中解离。这会产生或多或少均匀分布在整个大分子中的阴离子酸残基。负电荷确保果胶分子静电排斥。此外，在这些电荷载体周围形成大的水合壳，这也阻止了分子彼此接近。这使果胶（也称为水胶体）保持在溶液中。
对于胶凝，必须克服静电排斥和水合壳的屏障。有两种机制：
多价阳离子凝胶化
多价阳离子与螯合物中的两个或多个阴离子羧酸盐基团结合，形成凝胶，其中多价阳离子将果胶链连接在一起形成三维网络。
用糖和酸凝胶化
酸将许多阴离子酸残基转化为酸基，从而减少果胶链之间的静电排斥。大量的糖有脱水作用，即。 H。它们还结合果胶大水合壳中的水。结果，果胶链，例如T.也包括糖，相互靠近，形成氢键连接的三维网络。
