Pectine in voedingsmiddelen

Pectine is een natuurlijke stof die voorkomt in appels en citrusvruchten. Pectine heeft een gunstig effect op de spijsvertering van de mens.

Biologie

In planten zit een koolhydraat genaamd propectine. Het komt voor bij planten in de celwanden. Propectine zorgt ervoor dat de cellen van de plant aan elkaar plakken, als een soort cement. Als de zure vruchten, zoals appel, van een plant gaan rijpen hoopt er zich veel propectine op in de cellen van de plant. Vervolgens breken enzymen de propectine af en zo ontstaat er pectine.
Galacturonzuureenheden vormen het belangrijkste bestanddeel van pectine.

Pectine kan in twee categorieën worden ingedeeld, namelijk de hoog veresterde en laag veresterde pectine. De bruikbaarheid van pectine hangt van twee voorwaarden af. De eerste voorwaarde is het vermogen om stabiele gelen te vormen. De tweede voorwaarde is de viscositeitstoename van zure, suiker bevattende oplossingen. Compleet veresterde pectine geleert zonder zuurtoevoeging. Als de veresteringsgraad van de pectine afneemt, neemt de snelheid van de gelvorming af en de optimale pH waarde neemt ook steeds af. De gelvorming kan nu wel verbeterd worden door de aanwezigheid van calciumzouten. Daardoor neemt de afhankelijkheid van pH en suikerconcentratie voor de gelvorming af. Onderstaande figuren (pagina 8) geven de gelvorming van hoog veresterde en laag veresterde pectine weer.

Chemie

Pectine is een polysacharide, oftewel een groot aantal monosachariden die aan elkaar gebonden zijn tot één groot molecuul. Het monomeer is Galacturonzuur. Dit is een zes ring met een zuurstof in de ring, twee hydroxylgroepen (OH) en een carboxylgroep (COOH). De carboxylgroep geeft het molecuul zure carbonzuureigenschappen. Vaak is die carboxylgroep gebonden aan een methylgroep (CH3), wat het dan tot een methylester maakt. In plaats van een methylgroep kan er ook iets anders aan gebonden zijn zoals natrium, kalium, calcium of ammoniumzouten. In een enkel geval kan er zelfs een amide groep (NH2) aan de carboxylgroep gebonden zijn.

Rhamnose

Het blijkt dat er naast de galacturonzuur moleculen ook nog Rhamnose moleculen in de keten zitten. Ook deze zijn op de 1 en 4 plaatsen gebonden. Deze combinatie met Rhamnose maakt dat er ook wel gesproken wordt van Rhamnogalacturonaanketen. Tenslotte kunnen de zogenaamde neutrale suikers, te weten; glucose, fructose en sucrose (disacharide) covalent gebonden zijn aan het pectine molecuul. Al met al maakt dat van pectine een ingewikkelde structuur waarbinnen vele variaties mogelijk zijn. Voor gebruik in levensmiddelen moet pectine ten minste voor 65% uit galacturonzuur-eenheden bestaan. De zure groepen kunnen of vrij zijn, of uit de al eerder genoemde mogelijkheden bestaan, zoals kalium of de voor de eigenschappen belangrijke methylgroep.

Hoog en laag veresterde pectine

Zoals eerder is besproken, is er onderscheid te maken tussen laag en hoog veresterde pectine. Laag veresterde pectine bevat doorgaans 3 tot 5% methylgroepen aan de carboxyl groep. In ieder geval niet meer dan 7%. Hoog veresterde pectine bevat 7 tot 8% methylgroepen. Deze water oplosbare pectine met variërende methylester samenstelling is in staat tot het vormen van gelen met water en zuur onder geschikte omstandigheden.

Geleer omstandigheden

Pectine lost op in water waarbij de carboxylgroepen deels zullen dissociëren, dit afhankelijk van de pH. Door toevoeging van zuur zullen er meer niet gedissocieerde carboxylgroepen komen door de toename van protonen, waardoor de negatieve lading afneemt. Een goed voorbeeld is jam dat veel pectine bevat en daarbij vrij zuur is met een pH tussen 2.8 en 3.2. Een pectine gehalte van 0.3% is al genoeg om een gel te vormen in jam, dat tussen de 65 tot 70% aan oplosbare droge stof bevat, in hoofdzaak suiker. Voor dit type gel wordt van een hoog veresterde pectine gebruik gemaakt.

Invloed van calcium

Naast deze bekende pectine / suiker / zuur gelen zijn er nog andere pectine gelen waarbij calcium een hoofdrol speelt; de zogenaamde Ca-pectinaatgel. Hierbij wordt van laag veresterde pectine gebruik gemaakt. Ca-pectinaatgelen worden verkregen door geleidelijk laagveresterde pectine met Ca 2+ te laten reageren. In de levensmiddelenindustrie wordt dit gedaan door toevoeging van een onoplosbaar zout waardoor Ca-ionen geleidelijk aan pectine worden uitgewisseld.

Temperatuureffect

De gevormde gelen zijn wisselend te vormen en te breken onder invloed van temperatuur (thermo reversibel) en er kunnen gelen gemaakt worden met een watergehalte tot wel 99.5%. Het pH bereik is wijder dan pectine / suiker / zuur gelen. Ze worden onder andere gebruikt bij de bereiding van jam met een laag calorische waarde en melkpuddingen. Ca-ionen zijn reeds in melk aanwezig, waardoor door verhitten en afkoelen een gel structuur tot stand komt. Bij de fabricage van zuivelproducten worden andere geleermiddelen als gelatine, agar of caraghenaat gebruikt. Deze zijn beter bestand tegen de hoge pH van melk en sterilisatietemperaturen.

Pectine bronnen

Pectine komt vooral veel voor in harde fruitsoorten zoals appels, sinaasappels, peren en pruimen. In zachte fruitsoorten zoals aardbeien, druiven en kersen zit erg weinig pectine.

De verschillende percentages van pectine in verse vruchten:

• appelen, abrikoos ongeveer 1%
• sinaasappelen 0.5 - 3.5%

Pectine wordt vooral gewonnen uit ruwe delen van de vruchten. Deze ruwe delen zijn vaak de droge citrusvruchtschil of de appelpulp. Deze producten zijn bij/afvalproducten van de sap productie. Wereldwijd wordt jaarlijks ongeveer 40.000 ton pectine geproduceerd.

Geschiedenis

Rond de 18e eeuw werd er al veel jam en gelei geproduceerd. Recepten werden gepubliceerd in het "Family London Housewifes Companion’ van 1750. Die gelei werd gemaakt van appels, bessen en kweepeer. Al deze vruchten zijn van nature rijk aan pectine.
Rond 1820 werd pectine voor het eerst geïsoleerd uit de vruchten. De mensen kwamen er achter dat pectine de sleutel is van het jam en gelei maken. Vervolgens begonnen mensen fruit en fruitextracten die veel pectine bevatten te mengen met vruchten die weinig pectine bevatten. Zo werden er weer nieuwe combinaties gemaakt, zoals aardbei met kruisbes, rode bes met extracten van een appel. Ook werden er schillen en kernen gebruikt maar die bleken erg moeilijk stabiel te maken te zijn. De commerciële jam producenten van toen zochten verder naar bronnen van pectine. In Duitsland zijn de appelsap producenten begonnen om het residu, na het produceren van sap, aan de jam producenten te gaan verkopen. Die gingen dan het residu inkoken, met of zonder vruchtensap erbij, om een gegeleerd sap droog te maken, waardoor er dus een poeder ontstond.

In 1908 werd in Duitsland de eerste commerciële productie van een vloeibaar pectine extract gestart. Het proces ging al snel de Atlantische oceaan over naar de Verenigde Staten. In de Verenigde Staten is het eerste klassieke octrooi verkregen door Douglas (US-A. 1.082,682, 1913). Daardoor kwam er een snelle groei in de Verenigde Staten voor de productie van pectine. Later werden de Verenigde Staten gevolgd door de rest van Europa. Het centrum van de productie die in de Verenigde Staten lag, is in de loop van de jaren verplaatst naar Europa en naar citrus producerende landen zoals Mexico en Brazilië. Door de noodzaak van grote investeringen voor het opzetten van een fabriek van economisch voldoende omvang, en de noodzaak van een grootschalige bron of bronnen van grondstoffen kunnen er weinig tot geen veranderingen plaatsvinden in de structuur en de locatie van de pectine industrie.

Toepassingen

Toepassingen van pectine

Het belangrijkste gebruik van pectine is als gelvormend middel, verdikkingsmiddel en als stabilisator in voedingsmiddelen. Bij de klassieke toepassing geeft de gelatine stevigheid aan jam of marmelade, die anders slechts zoete sappen zouden zijn. Voor huishoudelijk gebruik is pectine een ingrediënt in geleisuiker (die soms als „suiker met pectine“ wordt verkocht) waarin de juiste verhouding suiker en citroenzuur toegepast is om de juiste pH te krijgen. In sommige landen wordt de pectine ook verkocht als oplossing of als gemengd poeder voor het maken van huishoud jam. Voor klassieke jam en marmelade, die meer dan 60% suiker bevatten, wordt de hoog-veresterde pectine gebruikt. Met laag-veresterde pectine kan minder suiker worden gebruikt, waardoor dit beter geschikt is voor het maken van dieetproducten.

De pectine kan ook worden gebruikt als vet vervanger in zurige zuivelproducten, zoals drinkyoghurt. Pectine heeft bovendien een stabiliserende werking in dit soort producten. Het gebruikelijke gehalte aan pectine dat in levensmiddelen wordt gebruikt ligt meestal tussen de 0.5 en 1.0%. Het blijkt dat dit ongeveer dezelfde hoeveelheid pectine is als in vers fruit. De pectine wordt ook gebruikt in keelpastilles als verzachtend ingrediënt. In cosmetische producten wordt pectine gebruikt als stabilisator. Pectine wordt zelfs toegepast in wond helende producten vanwege de kleefeigenschappen. Pectine is tot circa 90% biologisch af te breken door bacteriële enzymen tijdens het verteringsproces. De afbreekbaarheid wordt mede bepaald door de dikte van de celwanden.

Voedingsdeskundigen zeggen dat de voedingswaarde toeneemt naarmate meer pectine wordt afgebroken. Pectine wordt ook vaak gebruikt als vet vervanger bij het bereiden van voedsel dat normaal gesproken dus in vet zou worden gebakken. In de tabaksindustrie, met name waar het om de fabricage van sigaren gaat, wordt pectine gezien als een heel goede vervanger voor plantaardige lijm. Daarnaast is er voor die slinkende groep mensen nog een andere toepassing van pectine. Fanatieke sigarenrokers gebruiken pectine om eventueel beschadigde ombladen en dekbladen van sigaren te herstellen.

Vermoedelijke positieve effecten van het gebruik van pectine

Veel studies hebben aangetoond dat pectine grote voordelen heeft op de gezondheid van mensen. Niet alle voordelen kunnen wetenschappelijk bewezen worden.

Verlaagt "slechte" cholesteroll
Er zijn veel klinische studies geweest met mensen en dieren die hebben aangetoond dat pectine, vooral appel en citrus pectine, kan bijdragen aan verlaging van low-density lipoprotein, of het "slechte" cholesterol, zonder verlaging van high-density lipoprotein, of "goed" cholesterol. Verschillende studies gepubliceerd in vakbladen, zoals de American Journal of Clinical Nutrition hebben aangetoond dat pectine slechte cholesterol kan verlagen.

Darmgezondheid

Pectine afkomstig van een appel stimuleert de groei van gunstige bacteriën in het spijsverteringssysteem van ratten, die hele appels gevoerd kregen, vruchtensap of puree. Op 20 januari 2010 in het Tijdschrift voor BMC Microbiology is daarvan de studie gepubliceerd. De wetenschappers vonden een toename van butyraat, dat "als gunstig wordt beschouwd voor de darmgezondheid", zegt de studie. Een andere studie, gepubliceerd in het tijdschrift Anaërobe, zegt dat appel-pectine de darmgezondheid bij de mens verbetert.

Tegen diarree

Het is nog niet wetenschappelijk aangetoond dat pectine tegen diarree zou helpen. De producenten van Kaopectate hebben wel pectine in hun preparaat toegevoegd.

Kanker Remming

Volgens de American Cancer Society, hebben sommige studies van zowel mensen als dieren uitgewezen dat gemodificeerde citrus pectine (MCP) de verspreiding van prostaatkanker en melanoom naar andere organen zou remmen. Er zijn geen gecontroleerde klinische studies uitgevoerd om dit effect bij de mens aan te tonen. Uit een aantal dierproeven is gebleken dat MCP de verspreiding van prostaat, borst- en huidkanker kan voorkomen (ziektefaq, 2011).