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As pectinas são uma família de oligossacarídeos e polissacarídeos de constituição complexa e diversos estudos têm sido realizados com o objetivo de elucidar sua exata estrutura macromolecular (YAPO et al., 2007a; SILA et al., 2008; RALET et al., 2009; YANG et al., 2009; ROUND et al., 2010; CHRISTIAENS et al., 2011a,b). Não se trata de uma única molécula de

8 estrutura simples, mas de uma família de biomacromoléculas muito diversas em sua composição, podendo conter até 17 monossacarídeos diferentes, alguns deles esterificados com grupos metil e acetil (WILLATS et al., 2006; RALET et al., 2009; FRAEYE et al., 2010). Para o melhor entendimento da relação estrutura-propriedade técnico-funcional das pectinas é essencial uma compreensão precisa de sua estrutura macromolecular.

As pectinas são biopolímeros multiblocos, por apresentar em sua estrutura diferentes unidades de polissacarídeos, sendo a homogalacturonana (HG), a ramnogalacturonana tipo I (RG-I) e a ramnogalacturonana tipo II (RG-II) as três principais (FRAEYE et al., 2010; JOLIE et al., 2012), conforme esquematizado na Figura 1. Além destes, galacturonanas substituídas também têm sido descritas, como a xilogalacturonana e apiogalacturonana (FRAEYE et al., 2010; WESTERENG et al., 2008; FISSORE et al., 2009; BASANTA et al., 2012). A HG é o polissacarídeo péctico mais abundante, compreendendo em torno de 50 a 90% do total da pectina (YAPO, 2011; SANTOS et al., 2013). A HG consiste de uma cadeia linear de resíduos de ácido α-D-galacturônico (GalA) (até aprox. 200 unidades), unidos por ligações glicosídicas (1→4), parte dos quais podem estar metil-esterificados no grupo carboxílico (C-6). Em menor grau, os resíduos de GalA também podem apresentar grupos acetil nas posições O-2 e O-3 (Figura 2) (PINHEIRO et al., 2008; WESTERENG et al., 2008; FISSORE et al., 2009; VRIESMANN et al., 2011; FISSORE et al., 2013). As pectinas também podem apresentar grupos amida ((R-CO)NH2) ligados em

C-6, quando desmetoxiladas em presença de amônia e em meio alcoólico (Figura 2). Neste último caso, as pectinas são ditas amidadas (FRAEYE et al., 2010; EINHORN-STOLL et al., 2012). As proporções de grupos metílicos, acetílicos e amídicos influenciam nas propriedades funcionais das pectinas.

O grau de metoxilação (DM) é considerado um fator determinante para a funcionalidade tecnológica das pectinas. As pectinas de alto grau de metoxilação (HM) são aquelas que apresentam mais de 50 % dos resíduos de GalA metoxilados e só gelificam em meio ácido e na presença de altas concentrações de açúcar (maior que 55 %, m/m). Quando o DM é menor que 50 %, as pectinas são ditas de baixo grau de metoxilação (LM), gelificando na presença de cátions divalentes, geralmente Ca2+, e a adição de açúcar não é obrigatória (YAPO et al., 2007b; FRAEYE et al., 2010; LIANG et al., 2012;

9 VRIESMANN et al., 2012; NAGHSHINEH et al., 2013). É importante ressaltar a diferença entre os termos grau de metoxilação (DM) e grau de esterificação (DE). O DM, como descrito anteriormente, consiste no percentual de resíduos de GalA metoxilados, enquanto o DE é o percentual total de GalA esterificados, incluindo as esterificações com grupos acetílicos. Assim, pectinas que apresentam grande percentual de grupos acetílicos na cadeia podem apresentar DE maior que 50%, mas ser de baixo metoxil (DM < 50%).

Figura 1: Modelos propostos para a macroestrutura das pectinas. a) Modelo contínuo linear, com regiões de HG interceptadas com RG-I e RG-II. b) Estrutura alternativa, na qual a HG é considerada uma cadeia lateral da RG-I. Fonte: Autoria própria.

10 Figura 2: Estrutura da cadeia de homogalacturonana. São mostrados os grupos carboxílicos livres de metoxilação e metoxilados em C-6, bem como éster acetílico em O-2 nos resíduos de ácido galacturônico. Fonte: Autoria própria.

Ao contrário da HG, a RG-I é um polissacarídeo altamente ramificado, sendo freqüentemente referido como região de “cabeleira”, e o domínio HG como região “lisa”. A cadeia da RG-I consiste de repetições do dissacarídeo [→4)-α-D-GalA-(1→2)- α-L-Rha-(1→], cujos resíduos de ramnose (Rha) podem estar ligadas em O-4 a cadeias laterais de açúcares neutros, principalmente galactose a arabinose (YAPO et al. 2007a; YAPO, 2009; WESTERENG et al., 2008; FISSORE et al., 2010; FISSORE et al., 2013; SANTOS et al., 2013). A RG-II é uma molécula altamente complexa de baixa massa molar (5-10 kg mol-

1_{), composta por aproximadamente nove unidades de ácido α-D-galacturônico}

11 açúcares neutros, contendo até 12 diferentes monossacarídeos, alguns bastante raros, como apiose, ácido acérico, 2-O-metil-xilose e 2-O-metil-fucose. Apesar desta complexidade, a estrutura da RG-II é conservada, independentemente do vegetal de origem (YAPO et al., 2007a; WESTERENG et al., 2008; CHRISTIAENS et al., 2011a,b; CANTERI et al., 2012). A xilogalacturonana (XGA) é uma homogalacturonana substituída com xilose em C-3, com grau de xilosidação variável de acordo com a origem botânica (VORAGEN et al., 2009; CANTERI et al., 2012).

O comprimento da cadeia de homogalacturonana e as proporções de HG, RG-I e RG-II, assim como a distribuição das cadeias de HG na molécula podem influenciar as propriedades funcionais da pectina (BASANTA et al., 2012). Pectinas cítricas possuem maiores proporções de HG, seguidas por RG- I e RG-II, sendo, portanto, ricas em ácido galacturônico (PINHEIRO et al., 2008; CANTERI et al., 2012). Isso foi verificado por Yapo et al. (2007a), que estimaram as proporções destes polissacarídeos em pectinas cítricas em 88/11/1, respectivamente. De modo geral, quanto maior o teor de ácido galacturônico na pectina, melhores são suas propriedades gelificantes e espessantes, pois favorece as interações entre as diferentes cadeias pécticas e a formação de zonas de junção nos processos de gelificação. Por isso, a FAO considera que a pectina deve apresentar um teor mínimo de ácido galacturônico de 65 %, em massa (WILLATS et al., 2006).

A forma com que os diferentes domínios da pectina estão arranjados na estrutura macromolecular ainda não está claramente compreendida. Até o momento, duas macroestruturas têm sido propostas (WILLATS et al., 2006; ROUND et al., 2010; CANTERI et al., 2012). A primeira e mais aceita é a de que a HG, a RG-I e a RG-II formam uma cadeia contínua. No entanto, uma estrutura alternativa considera a HG como uma cadeia lateral da RG-I, similarmente ao que ocorre com as arabinanas e galactanas (WILLATS et al., 2006; FRAEYE et al., 2010). Independentemente da estrutura, é amplamente aceito que os diversos polissacarídeos que compõe a molécula encontram-se ligados covalentemente, conforme ilustrado na Figura 1.

Com exceção da RG-II, as características estruturais das pectinas, incluindo grau de metoxilação, grau de acetilação, massa molar, composição de açúcares neutros do polissacarídeo RG-I, bem como o padrão de

12 distribuição das cadeias laterais, são altamente variáveis de acordo com a matéria-prima, grau de amadurecimento, método de extração utilizado e até mesmo regiões distintas de um mesmo tecido vegetal (KOUBALA et al., 2008a; FISSORE et al., 2009; ROUND et al., 2010).