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08/11/2016
1
Aula
Pectina
Prof. Marcelo Prado
Universidade Estadual de Campinas
Faculdade de Engenharia de Alimentos
Departamento de Ciência de Alimentos
IntroduçãoIntrodução
- Celulose
- Hemicelose
• Parede celular dos vegetais
Achyuthan et al. 
(2010) Molecules
15:8641-8688
- Lignina
- Composição:
- Pectina
- Proteínas 
estruturantes
Peroxidase, 
lacase (β-
glicosidase?) 
ligadas à parede
Lamela 
média
Parede 
primáriaParede secundáriaMembrana 
plasmática
Lignina Pectina Celulose Hemicelulose
Lignina rica em álcoois 
coniferílico e sinapílico
Lignina rica em 
álcool p-cumarílico
- Funções:
- Suporte, 
resistência
- Barreira (ambiente, 
patógenos)
IntroduçãoIntrodução
• Polissacarídeos da parede celular
- Polissacarídeo bem definido
- Formada apenas por cadeias lineares de glicopiranosil
- Contêm elevada quantidade de resíduos de ác. galacturônico
- Polissacarídeos heterogêneos tradicionalmente caracterizados 
por serem facilmente extraídos com ácido a quente ou quelantes
- Polissacarídeos heterogêneos
- Tradicionalmente compreendem os demais polissacarídeos, que 
podem ser extraídos por tratamento alcalino
Celulose
Pectina
Hemicelulose
PectinaPectina
• Características 
- Macromoléculas glicosídicas (poliméricas)
- Compõem parede celular de células vegetais
Principais componentes da lamela média
- Papel na adesão entre células e resistência mecânica da parede 
celular
Influencia na firmeza de suas estruturas
Proteínas 
solúveis
Hemicelulose
Microfibrila
de celulose
PectinaLamela média
Parede 
celular 
primária
Membrana 
plasmáica
“adesivo” celular 
entre paredes de 
células adjacentes
PectinaPectina
• Propriedades
- Contribuem com textura de frutas e vegetais
- Em termos nutricionais: fibras dietéticas solúveis
Consumo de 4-5g pectina/dia (dieta ocidental normal)
- No suco: palatabilidade (“mouth feel”), “corpo” (↑viscosidade)
- Funções tecnológicas
Capacidade de formar e estabilizar emulsões
Opacidade em sucos é atribuída à pectina, que estabiliza 
uma suspensão coloidal dos constituintes do suco.
Propriedades gelificantes (geleias de frutas) são bem conhecidas
PectinaPectina
- Protopectina
Pectina nativa, antes da extração, presente em tecidos intactos
Associada a outros componentes da parede celular (celulose, hemicelulose)
Insolúvel em H2O
Responsável pela textura (“firmeza”) de frutas e vegetais
Hidrólise = pectina ou ácidos pectínicos (amolecimento)
• Produção
- Isolamento
Produzida comercial/te a partir de frutas cítricas (albedo) e bagaço de maçã
Extração em pH 1,5-3 e 60-100°C
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PectinaPectina PectinaPectina
O grupo de substâncias pécticas abrange substâncias com
diferentes propriedades e difíceis de serem separadas umas das
outras.
O aspecto que as diferencia é o seu grau de
metoxilação – grupos metilas esterificados
ao grupo carboxílico da molécula
Grupo de substâncias pécticas
PROTOPECTINA, 
ÁCIDOS PÉCTICOS ,
ÁCIDOS PECTÍNICOS 
PectinaPectina
Substâncias pécticas
� É a designação dada a um grupo complexo de derivados de
carboidratos extraídos de plantas. São constituídas na sua
maioria, por cadeias de ácidos D-galacturônicos ligados em α
(1-4) e cujos grupos carboxílicos podem estar parcialmente
metoxilados (resíduos de ramnose. arabinose, galactose)
a) Protopectinas
� São substância péctica encontradas em frutas e vegetais não
maduros (verdes), conferem rigidez ao tecido. São insolúveis
em água e, por aquecimento em presença de ácidos diluídos,
formam ácidos pectínicos (pectina) ou ácidos pécticos.
PectinaPectina
b) Ácidos pectínicos
�São as substâncias coloidais (1 a 100 nm), não
necessariamente solúveis em água, constituidas por ácidos
poligalacturônicos com número significativo de metoxilas na
forma de ésteres. Dependendo do grau de metoxilação podem
formar géis com sacarose em meio ácido, ou em presença de
cátions divalentes, ou soluções coloidais.
PROTOPECTINA ÁCIDOS PECTÍNICOS 
São obtidos a partir da protopectina por ação das enzimas protopectinase e
pectina metil esterase.
pectina metil esterase
protopectinase 
PectinaPectina
Substâncias pécticas
c) Ácidos pécticos
� São cadeias de ácidos D-galacturônicos, livres de metoxila.
Quando em água formam soluções coloidais (1 e 100 nm).
PROTOPECTINA ÁCIDOS PÉCTICOS 
A atuação intensa da enzima pectina metil esterase sobre a 
protopectina leva à formação dos ácidos pécticos. 
pectina metil esterase
PectinaPectina
d) Pectina
�São ácidos pectínicos solúveis em água, com número de
metoxilas esterificadas e grau de neutralização variáveis. Em
meio ácido formam géis com sacarose.
# Estas enzimas contribuem para o desenvolvimento da textura adequada em
frutos e vegetais durante a maturação
Durante a maturação de frutos e vegetais, o teor de protopectina diminui e o de
pectina aumenta, diminuindo consequentemente a firmeza dos frutos e vegetais.
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PectinaPectina
• Uso comercial
- Em alimentos � INS 440
Também utilizada como estabilizante de produtos lácteos e iogurtes
Amplamente empregada na produção de geleias, doces e recheios
- Mercado
Consumo mundial: ~45 mil toneladas/ano
Pelo menos €400 milhões/ano
Funções: espessante, estabilizante, gelificante e emulsificante
Quantidade: em geral q.s.p.
PectinaPectina
• Ocorrência
- Origem
Vegetais e frutas, mais abundantemente nas frutas cítricas 
PectinaPectina
• Ocorrência
� As pectinas se localizam principalmente em tecidos pouco
rigidos como o albedo das frutas cítricas e na polpa de
beterraba.
Origem pectina %
Batata 2,5
Tomate 3,0
Maçã 5,0
Beterraba 15,0
Frutas cítricas 30 a 35
exemplos de fluxogramas de extração ácida de pectin a
Fluxograma do beneficiamento do bagaço de maçã. 
exemplos de fluxogramas de extração ácida de pectin a
Fluxograma de extração de pectinas de bagaço de maçã desidratados.
PectinaPectina
• Características estruturais
- Polissacarídeos ácidos, de estrutura complexa
- Moléculas ricas (≥65%) em ácidos D-galacturônicos
Parcialmente esterificados a grupos metil em C6
COOH
CH
HC OH
HC OH
HO
CHHO
C
OH
–COOCH3
Hidroxilas das posições 2 ou 3 podem estar acetiladas
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(Parênteses)(Parênteses)
• Ácidos urônicos
OH
HO
H
O
COOH
OH
OH
H
H
H
Ác. D-glicurônico
HO
H
O
COOH
OH
OH
H
H
H
HO
Ác. D-manurônico Ác. D-galacurônico
OH
HO
H
O
COOH
OH
H
H
H
HO
Hidroxila terminal oxidada a ácido carboxílico 
D-Glicose: CH2OH D-Manose: CH2OH D-Galactose: CH2OH D-Gulose: CH2OH
Ác. D-gulurônico
OHH
O
COOH
OH
H
H
H
HO
OH
PectinaPectina
Estrutura básica da pectina
Ligacões α -1,4
PectinaPectina
• Características
- Polissacarídeos contendo grupos carboxílicos (–COOH):
Pectina Alginato Carboximetilcelulose (CMC)
Solúveis na forma de sais básicos em pH neutro a alcalino
Negativamente carregados (–COO–)
Moléculas resistem à associações intermoleculares, 
permanecem relativamente esticadas
Em pH neutro: formação de gel com cátions divalentes
PectinaPectina
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repulsão eletrostática entre as estruturas, gelificação não pode ocorrer
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– –
repulsão
pH < 3: repulsão eletrostática pode deixar de existir e gelificação pode ocorrer
Mecanismo de Mecanismo de gelificaçãogelificação
• Gel de pectina
- O que é?
Zonas de 
junção
gel (líquido disperso em solido como fase contínua)
Interação em pontos específicos 
(zonas de junção )
Condições específicas
Água (e solutos) aprisionados em uma rede tridimensional de pectina
- Princípio geral de formação:
Pectina dispersa em água
sol (sólido disperso em líquido como fase contínua)
Mecanismo de Mecanismo de GelificaçãoGelificação
� As pectinas são comercialmenteclassificadas em pectinas de
alto teor de grupos metoxílicos (ATM) quando contém acima
de 50% de seus grupos carboxílicos esterificados e
� de baixo teor (BTM), quando somente 50% ou menos estão
esterificados.
� A rigidez do gel, por sua vez, está relacionada com o peso
molecular da pectina, crescendo com o aumento do peso.
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Mecanismo de Mecanismo de GelificaçãoGelificação
Mecanismo de gelificação da pectina com alto 
grau de metoxilação
� A solução coloidal de pectina contém micelas hidratadas e
com cargas negativas devidas ao grupo –COO-. Para a
passagem de sol a gel deve-se provocar aproximação das
micelas pela eliminação das suas cargas, abaixando-se o pH
até 2,8-3,5 e retirando-se pelo menos parcialmente, a água de
hidratação. Por resfriamento forma-se o gel que é
termoreversível.
Mecanismo de Mecanismo de GelificaçãoGelificação
Mecanismo de gelificação da pectina com alto 
grau de metoxilação
� Considerando–se R-COO – nH2O como uma representação da
molécula de pectina hidratada, a gelificação daria segundo o
esquema:
R - COO-nH2O H+ R - COOHnH2O
R - COOHnH2O açúcar R - COOH (n – m)H2O + açúcar mH2O
O ácido protona o grupo carboxílico e ocorre desidratação da micela de pectina pelo
açúcar. 
Ponte de Hidrogênio 
Mecanismo de Mecanismo de GelificaçãoGelificação
Mecanismo de gelificação da pectina com alto 
grau de metoxilação (ATM)
� O teor de açúcar necessário para se obter o efeito
desidratante desejado é aproximadamente de 60 - 70% do
peso total da geléia.
� A atividade da água na geléia é suficientemente baixa para
inibir o crescimento de grande número de microrganismos.
Mecanismo de Mecanismo de GelificaçãoGelificação
� A = micela de pectina dispersa em água
� B = camada de água de hidratação
� C = campo elétrico com cargas negativas
� D = distancia em micelas.
� 1 ) (d1) = distancia A - A é muito grande e há repulsão eletrostática.
� 2 ) (d2) = distancia A - A é grande pela presença de água de hidratação. Não há mais 
repulsão eletrostática.
� 3 ) (d3) = Distancia A - A é suficientemente pequena para permitir pontes de H entre as 
moléculas da micela.
H+
d2
A
A
A
A
A
A
+Ácido
d3
d1
+açúcar
-H2O
Ligada a 
pectina
Açúcar + H2O
Açúcar + H2O
Açúcar + H2O
B
B
C
C
1 2 3
Mecanismo de Mecanismo de gelificaçãogelificação
• Pectina ATM (alto teor de metoxilação)
>50% dos grupos carboxílicos esterificados (grupo metil) – 55-75%
∆, açúcares 
58-75% peso
Ácido (H+) 
pH = 2,8-3,5 
Pontes H, interações hidrofóbicas, 
diminuição da repulsão eletrostática
––
––
––
–
H2O
Mecanismo de Mecanismo de gelificaçãogelificação
PECTINA ATM
pH ajustado a 2,8 -3,5 , Açúcar , Resfriamento
FORMAÇÃO DO GEL
A medida que o pH da solução diminui, os grupos carboxílicos
altamente hidratados e carregados são convertidos em grupos não
carregados e levemente hidratados .
Como resultado da perda de algumas de suas cargas e hidratação,
as moléculas poliméricas podem então associar-se, em porções ao longo
de seu comprimento, formando junções e uma rede de cadeias
poliméricas que aprisionam a solução aquosa.
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Mecanismo de Mecanismo de gelificaçãogelificação
Açúcar 
Favorece a formação das zonas de junção 
Concentração (65%, pelo menos 55%)
Compete com as moléculas de pectina pelas
moléculas de água, reduzindo a hidratação das cadeias e
permitindo que elas interajam umas com as outras.
Quanto maior o grau de metoxilas de uma pectina , maior é a
temperatura na qual ela forma gel, sendo formado mais
rapidamente ( o gel se forma no resfriamento).
PectinaPectina
Mecanismo da gelificação da pectina com baixo teor de metoxilação 
(BTM).
� Quando a pectina contém menos 50% dos seus grupos carboxílicos
esterificados a geleificação é provocada pela formação de ligações
entre íons carboxílicos e íons de cálcio, ou de outro metal bi ou
trivalente que também ficarão ligados covalentemente a grupos OH.
� Assim, o metal atua como ligante entre as cadeias de pectina formando
a estrutura do gel.
� Nos alimentos usa-se somente o íon cálcio que é adicionado na
proporção de 0,1 - 0,5 % do peso do gel.
� Um excesso de cálcio produz a precipitação de pectato de cálcio.
Açúcar, em pequenas quantidades, melhora a textura do gel.
� Para esses géis a pectina é preparada a partir de pectina comum (ATM)
por hidrólise e outros processos químicos controlados.
PectinaPectina
PECTINA BTM
Podem formar géis estáveis, na ausência de
açúcares, mas requerem a presença de íons bivalentes,
como cálcio, o qual provoca a formação de ligações
cruzadas entre as moléculas.
Esse tipo de gel é adequado em produtos de baixa caloria 
ou dietéticos sem açúcar. 
PectinaPectina
-
O
OH
COO
OHO
OH
OH
COO O
OOOC
OH
O
OH
OCOO
OH
OH
Ca
2+
-
cálcio: 0,1 a 0,5% do peso do gel
pH: 3,0 - 3,5 
Mecanismo de Mecanismo de gelificaçãogelificação
• Pectina BTM (baixo teor de metoxilação)
<50% dos grupos carboxílicos esterificados (grupo metil) – 15-45%
Ca2+
– – – – – – – – – ––
– – – – – – – – – –– –
Ca2+ Ca2+ Ca2+ Ca2+ Ca2+ Ca2+
repulsãorepulsão
+ H+
PectinaPectina
Representação das ligações intermoleculares entre as cadeias de pectina BTM e o íon
Ca.
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Mecanismo de Mecanismo de gelificaçãogelificação
• Pectina BTM (baixo teor de metoxilação)
Zonas de junção
PectinaPectina
Mecanismo de Mecanismo de gelificaçãogelificação
• Pectina BTM (baixo teor de metoxilação)
- Adição de 0,1-0,5% Ca p/ formar gel
- Não requer adição de açúcar
Adição de pequena quantidade (10-15%) melhora textura
- Utilizada em produtos dietéticos
Adição de ácidos (hidrólise), álcalis (amonólise) ou enzima pectinesterase
- Obtenção:
PectinaPectina
Efeitos do grau de esterificação da pectina na formação do gel 
ácidos pectínicos: grande número de grupos carboxílicos metilados. 
Formam gel.
ácidos pécticos: grande número de grupos carboxílicos não
metilados. Não formam gel.
pectinas: grau variável de grupos carboxílicos 
metilados e de neutralização. Formam gel.
Preparações comerciais:
pectina de alto teor de grupos metoxílicos (ATM): acima de 50% de 
seus grupos carboxílicos esterificados 
pectina de baixo teor de metoxilação (BTM): menos que 50% dos seus 
grupos carboxílicos estão esterificados 
ResumoResumo LigninaLignina
• Características
- Preenche espaço entre fibras de celulose, junto com hemicelulose 
e pectina
- Atua como ligante dos componentes da parede celular
- Elemento estrutural
Suporte, resistência mecânica
Ligada covalentemente à hemicelulose
- Elevada resistência à biodegradação
Durante o desenvolvimento das células, a lignina é incorporada como 
o último componente na parede, interpenetrando as fibrilas
Localizada na lamela média, parede primária e secundária
Devido a sua complexidade, é uma das moléc. mais recalcitrantes
Degradação envolve múltiplas reações bioquímicas
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LigninaLignina
• Estrutura
- Fração não-carboidratos
- Complexa e difícil de se 
caracterizar (extração afeta 
estrutura)
- Estrutura não uniforme, 
heterogênea, complexa, 
ramificada, amorfa
- Formada por unidades de p-
propilfenol c/ substituintes 
metílicos
Precursores:
Álcool p-trans-cumárico
Álcool trans-coniferílico
Álcool trans-sinapílico
- Composição diferente para 
cada tipo de material 
(gramíneas, coníferas, 
folhosos)
LigninaLignina
• Estrutura
- Tridimensional
- Unidades 
monoméricas unidas 
por ligações do tipo 
éter
- Polímero 
fenólico
- Elevada massa 
molecular 
(~100kDa)
LigninaLignina
• Funções da lignina nas plantas
- Fortalece e enrijece as paredes celulares;
“Além de proteger os elementos vasculares, a lignina funciona como um 
elemento de suporte para toda a arvore. A lignina é um componente estrutural 
que dá a madeira propriedades de elasticidade e resistência bastante únicas.”
Klock et al, 2006
- Une as células umas às outras;
- Reduz permeabilidade da parede celular à H2O;
- Proteção contra ataque microbiano (natureza fenólica);
Ligação cruzadaaos polissacarídeos = obstáculo à absorção de H2O 
pela parede celular
Sistemas vasculares (xilema)
ConclusãoConclusão
Próxima aula: GomasPróxima aula: Gomas
• Lignina
- Fração não carboidrato da parede celular de plantas
• Pectina
- Substância péctica de frutas e vegetais
- Capacidade de gelificação, ↑viscosidade, estabilização
- Formação de gel em presença de Ca2+ (BTM) ou açúcar + ácido (ATM)
- Elemento estrutural
- Estrutura complexa
- Ácidos α-D-galacturônicos (grau variável de esterificação ao metanol) unidos 
por ligação 1�4
ReferênciasReferências
- PARKIN, K.L.; FENNEMA, O.R.; DAMODARAN, S. (2009) 
Química de Alimentos de Fennema . 4ª Ed. Porto Alegre: Artmed. 
Cap. 3.3.12
- BELITZ, H.-D.; GROSCH, W.; SCHIEBERLE, P. (2009) Food
Chemistry . 4th ed. Springer. Cap. 4.4.4.13

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