Pektine

Kommerziell hergestelltes Pulver aus Pektin, das aus Zitrusfrüchten gewonnen wird. ⓘ

Pektin (aus dem Altgriechischen: πηκτικός pēktikós, "geronnen, geronnen") ist ein strukturelles, saures Heteropolysaccharid, das in den Primär- und Mittellamellen und Zellwänden von Landpflanzen enthalten ist. Sein Hauptbestandteil ist Galakturonsäure, eine von Galaktose abgeleitete Zuckersäure. Es wurde erstmals 1825 von Henri Braconnot isoliert und beschrieben. Sie wird im Handel als weißes bis hellbraunes Pulver hergestellt, das hauptsächlich aus Zitrusfrüchten gewonnen wird, und wird in Lebensmitteln als Geliermittel verwendet, insbesondere in Konfitüren und Gelees. Es wird auch in Dessertfüllungen, Medikamenten, Süßigkeiten, als Stabilisator in Fruchtsäften und Milchgetränken sowie als Ballaststoffquelle verwendet. ⓘ

Pektine (auch Pektinstoffe) (v. griech.: πηκτός pektós = fest, geronnen) sind pflanzliche Polysaccharide (Vielfachzucker), genauer Polyuronide, die im Wesentlichen aus α-1,4-glycosidisch verknüpften D-Galacturonsäure-Einheiten bestehen. Ernährungsphysiologisch betrachtet sind Pektine für den Menschen Nahrungsfasern. Viele Mikroorganismen dagegen sind in der Lage, Pektine in ihrem Stoffwechsel zu verwerten. In der Industrie finden Pektine hauptsächlich Verwendung als Geliermittel. ⓘ

Biologie

In der Pflanzenbiologie besteht Pektin aus einer komplexen Reihe von Polysacchariden (siehe unten), die in den meisten primären Zellwänden vorkommen und besonders reichlich in den nicht verholzten Teilen von Landpflanzen vorhanden sind. Pektin ist ein Hauptbestandteil der Mittellamelle, wo es zum Zusammenhalt der Zellen beiträgt, kommt aber auch in den primären Zellwänden vor. Pektin wird durch Exozytose über Vesikel, die in den Golgi gebildet werden, in die Zellwand eingeschleust. ⓘ

Menge, Struktur und chemische Zusammensetzung von Pektin unterscheiden sich von Pflanze zu Pflanze, innerhalb einer Pflanze im Laufe der Zeit und in verschiedenen Teilen einer Pflanze. Pektin ist ein wichtiges Zellwandpolysaccharid, das den primären Zellwandausbau und das Pflanzenwachstum ermöglicht. Während der Fruchtreife wird Pektin durch die Enzyme Pektinase und Pektinesterase abgebaut, wodurch die Frucht weicher wird, da die Mittellamellen brechen und die Zellen voneinander getrennt werden. Ein ähnlicher Prozess der Zelltrennung durch den Abbau von Pektin findet in der Abszissionszone der Blattstiele von Laubpflanzen beim Blattfall statt. ⓘ

Pektin ist ein natürlicher Bestandteil der menschlichen Nahrung, trägt aber nicht wesentlich zur Ernährung bei. Die tägliche Aufnahme von Pektin aus Obst und Gemüse kann auf etwa 5 g geschätzt werden, wenn etwa 500 g Obst und Gemüse pro Tag verzehrt werden. ⓘ

Bei der menschlichen Verdauung bindet Pektin im Magen-Darm-Trakt an Cholesterin und verlangsamt die Glukoseaufnahme, indem es Kohlenhydrate abfängt. Pektin ist somit ein löslicher Ballaststoff. Bei nicht adipösen diabetischen Mäusen (NOD) hat sich gezeigt, dass Pektin das Auftreten von Diabetes erhöht. ⓘ

In einer Studie wurde festgestellt, dass nach dem Verzehr von Obst die Methanolkonzentration im menschlichen Körper aufgrund des Abbaus von natürlichem Pektin (das mit Methylalkohol verestert ist) im Dickdarm um eine Größenordnung anstieg. ⓘ

Es wurde beobachtet, dass Pektin eine gewisse Funktion bei der Reparatur der DNA einiger Pflanzensamen, meist von Wüstenpflanzen, hat. Die pektinhaltigen Oberflächenpellikel bilden eine Schleimschicht, die den Tau festhält, der der Zelle hilft, ihre DNA zu reparieren. ⓘ

Der Verzehr von Pektin senkt nachweislich den LDL-Cholesterinspiegel im Blut leicht (3-7 %). Die Wirkung hängt von der Pektinquelle ab; Apfel- und Zitruspektine waren wirksamer als Pektin aus Orangenfruchtfleisch. Der Mechanismus scheint in einer Erhöhung der Viskosität im Verdauungstrakt zu bestehen, was zu einer geringeren Aufnahme von Cholesterin aus der Galle oder der Nahrung führt. Im Dick- und Enddarm bauen Mikroorganismen Pektin ab und setzen kurzkettige Fettsäuren frei, die sich positiv auf die Gesundheit auswirken (präbiotische Wirkung). ⓘ

Chemie

Galakturonsäure ⓘ

Pektine, die auch als pektische Polysaccharide bezeichnet werden, sind reich an Galakturonsäure. Innerhalb der Pektingruppe wurden mehrere verschiedene Polysaccharide identifiziert und charakterisiert. Homogalakturonane sind lineare Ketten aus α-(1-4)-verknüpfter D-Galakturonsäure. Substituierte Galakturonane sind durch das Vorhandensein von Saccharidanhangsresten (wie D-Xylose oder D-Apiose in den jeweiligen Fällen von Xylogalakturonan und Apiogalakturonan) gekennzeichnet, die von einem Rückgrat aus D-Galakturonsäureresten abzweigen. Rhamnogalacturonan-I-Pektine (RG-I) enthalten ein Rückgrat aus dem sich wiederholenden Disaccharid: 4)-α-D-Galakturonsäure-(1,2)-α-L-Rhamnose-(1. Von vielen der Rhamnosereste zweigen Seitenketten verschiedener Neutralzucker ab. Bei den Neutralzuckern handelt es sich hauptsächlich um D-Galaktose, L-Arabinose und D-Xylose, wobei Art und Anteil der Neutralzucker je nach Herkunft des Pektins variieren. ⓘ

Ein weiterer Strukturtyp von Pektin ist Rhamnogalacturonan II (RG-II), ein selteneres, komplexes, stark verzweigtes Polysaccharid. Rhamnogalacturonan II wird von einigen Autoren in die Gruppe der substituierten Galacturonane eingeordnet, da das Rückgrat von Rhamnogalacturonan II ausschließlich aus D-Galacturonsäureeinheiten besteht. ⓘ

Isoliertes Pektin hat in der Regel ein Molekulargewicht von 60.000-130.000 g/mol, das je nach Herkunft und Extraktionsbedingungen variiert. ⓘ

In der Natur sind etwa 80 Prozent der Carboxylgruppen der Galakturonsäure mit Methanol verestert. Dieser Anteil wird bei der Pektinextraktion in unterschiedlichem Ausmaß verringert. Pektine werden in Pektine mit hohem oder niedrigem Methoxidgehalt (kurz HM-Pektine oder LM-Pektine) eingeteilt, wobei mehr oder weniger als die Hälfte der Galakturonsäure verestert ist. Das Verhältnis von veresterter zu nicht veresterter Galakturonsäure bestimmt das Verhalten von Pektin in Lebensmittelanwendungen - HM-Pektine können unter sauren Bedingungen in Gegenwart hoher Zuckerkonzentrationen ein Gel bilden, während LM-Pektine Gele durch Wechselwirkung mit zweiwertigen Kationen, insbesondere Ca²⁺, nach dem idealisierten "Eierkarton"-Modell bilden, bei dem sich Ionenbrücken zwischen Calciumionen und den ionisierten Carboxylgruppen der Galakturonsäure bilden. ⓘ

In hochveresterten/hochmethoxischen Pektinen mit einem löslichen Feststoffgehalt von über 60 % und einem pH-Wert zwischen 2,8 und 3,6 binden Wasserstoffbrücken und hydrophobe Wechselwirkungen die einzelnen Pektinketten zusammen. Diese Bindungen entstehen, wenn Wasser durch Zucker gebunden wird und die Pektinstränge aneinander kleben. Diese bilden ein 3-dimensionales molekulares Netz, das das makromolekulare Gel bildet. Dieser Geliermechanismus wird als Gel mit geringer Wasseraktivität oder als Zuckersäure-Pektin-Gel bezeichnet. ⓘ

Pektine mit niedrigem Ester-/Niedrigmethoxidgehalt benötigen zwar Kalzium, um ein Gel zu bilden, können dies aber bei niedrigeren löslichen Feststoffen und höheren pH-Werten tun als Pektine mit hohem Estergehalt. Normalerweise bilden niederveresterte Pektine Gele in einem pH-Bereich von 2,6 bis 7,0 und mit einem Gehalt an löslichen Feststoffen zwischen 10 und 70 %. ⓘ

Die nicht veresterten Galakturonsäureeinheiten können entweder freie Säuren (Carboxylgruppen) oder Salze mit Natrium, Kalium oder Calcium sein. Die Salze von teilweise veresterten Pektinen werden als Pektinate bezeichnet, bei einem Veresterungsgrad von unter 5 Prozent werden die Salze als Pektate, die unlösliche Säureform als Pektinsäure bezeichnet. ⓘ

Einige Pflanzen, wie Zuckerrüben, Kartoffeln und Birnen, enthalten neben Methylestern auch Pektine mit acetylierter Galakturonsäure. Die Acetylierung verhindert die Gelbildung, erhöht aber die stabilisierende und emulgierende Wirkung des Pektins. ⓘ

Amidiertes Pektin ist eine modifizierte Form von Pektin. Hier wird ein Teil der Galakturonsäure mit Ammoniak in ein Carbonsäureamid umgewandelt. Diese Pektine sind toleranter gegenüber schwankenden Kalziumkonzentrationen, die bei der Verwendung auftreten. ⓘ

Zur Herstellung eines Pektingels werden die Zutaten erhitzt, wodurch sich das Pektin auflöst. Beim Abkühlen unter die Geliertemperatur beginnt sich ein Gel zu bilden. Ist die Gelbildung zu stark, kommt es zu Synärese oder einer körnigen Textur, während eine schwache Gelbildung zu zu weichen Gelen führt. ⓘ

Amidierte Pektine verhalten sich wie niederveresterte Pektine, benötigen aber weniger Kalzium und sind toleranter gegenüber Kalziumüberschuss. Außerdem sind Gele aus amidiertem Pektin thermoreversibel; sie können erhitzt werden und verfestigen sich nach dem Abkühlen wieder, während herkömmliche Pektin-Gele danach flüssig bleiben. ⓘ

Hochveresterte Pektine gelieren bei höheren Temperaturen als niederveresterte Pektine. Allerdings nehmen die Gelierreaktionen mit Calcium mit abnehmendem Veresterungsgrad zu. Ebenso erhöhen niedrigere pH-Werte oder höhere lösliche Feststoffe (normalerweise Zucker) die Geliergeschwindigkeit. Für Konfitüren und Gelees oder für zuckerhaltige Süßwarengelees können daher geeignete Pektine ausgewählt werden. ⓘ

Quellen und Herstellung

Birnen, Äpfel, Guaven, Quitten, Pflaumen, Stachelbeeren, Orangen und andere Zitrusfrüchte enthalten große Mengen an Pektin, während Beerenobst wie Kirschen, Weintrauben und Erdbeeren geringe Mengen an Pektin enthalten. ⓘ

Typische Pektingehalte in frischem Obst und Gemüse sind:

Äpfel, 1-1,5%
Aprikosen, 1%
Kirschen, 0,4%
Orangen, 0,5-3,5%
Karotten 1,4%
Zitrusfruchtschalen, 30%
Hagebutten, 15% ⓘ

Die wichtigsten Rohstoffe für die Pektinherstellung sind getrocknete Zitrusschalen oder Apfeltrester, die beide als Nebenprodukte bei der Saftherstellung anfallen. In geringem Umfang werden auch Trester von Zuckerrüben verwendet. ⓘ

Aus diesen Materialien wird Pektin durch Zugabe von heißer verdünnter Säure bei pH-Werten von 1,5 bis 3,5 extrahiert. Während der mehrstündigen Extraktion verliert das Protopektin einen Teil seiner Verzweigung und Kettenlänge und geht in Lösung. Nach dem Abfiltrieren wird der Extrakt im Vakuum konzentriert und das Pektin anschließend durch Zugabe von Ethanol oder Isopropanol ausgefällt. Ein altes Verfahren zur Ausfällung von Pektin mit Aluminiumsalzen wird nicht mehr angewandt (neben Alkoholen und mehrwertigen Kationen fällt Pektin auch mit Proteinen und Detergenzien aus). ⓘ

Das mit Alkohol ausgefällte Pektin wird anschließend abgetrennt, gewaschen und getrocknet. Die Behandlung des ursprünglichen Pektins mit verdünnter Säure führt zu niedrig veresterten Pektinen. Wenn dieser Prozess Ammoniumhydroxid (NH₃(aq)) einschließt, erhält man amidierte Pektine. Nach dem Trocknen und Mahlen wird Pektin in der Regel mit Zucker und manchmal mit Kalziumsalzen oder organischen Säuren standardisiert, um die Leistung in einer bestimmten Anwendung zu optimieren. ⓘ

Verwendungen

Pektin wird hauptsächlich als Geliermittel, Verdickungsmittel und Stabilisator in Lebensmitteln verwendet. Die klassische Anwendung besteht darin, Konfitüren oder Marmeladen eine geleeartige Konsistenz zu verleihen, die ansonsten aus süßen Säften bestehen würden. Pektin verringert auch die Synärese in Konfitüren und Marmeladen und erhöht die Gelierkraft von kalorienarmen Konfitüren. Für den Hausgebrauch ist Pektin ein Bestandteil von Gelierzucker (auch bekannt als "Marmeladenzucker"), der mit Zucker und etwas Zitronensäure zur Einstellung des pH-Werts auf die richtige Konzentration verdünnt wird. In einigen Ländern ist Pektin auch als Lösung oder Extrakt oder als gemischtes Pulver für die Konfitürenherstellung zu Hause erhältlich. ⓘ

Für herkömmliche Konfitüren und Marmeladen, die mehr als 60 % Zucker und lösliche Fruchtfeststoffe enthalten, werden hochveresterte Pektine verwendet. Mit niederveresterten Pektinen und amidierten Pektinen wird weniger Zucker benötigt, so dass Diätprodukte hergestellt werden können. Wasserextrakt aus Aiyu-Samen wird in Taiwan traditionell zur Herstellung von Aiyu-Gelee verwendet, wobei der Extrakt aufgrund der niederveresterten Pektine aus den Samen und der zweiwertigen Kationen aus dem Wasser ohne Erhitzen geliert. ⓘ

Pektin wird in Gelees für Süßwaren verwendet, um eine gute Gelstruktur, einen sauberen Biss und eine gute Geschmacksfreigabe zu gewährleisten. Pektin kann auch zur Stabilisierung von sauren Eiweißgetränken wie Trinkjoghurt, zur Verbesserung des Mundgefühls und der Fruchtfleischstabilität in Getränken auf Saftbasis und als Fettersatz in Backwaren verwendet werden. Typische Pektinmengen, die als Lebensmittelzusatzstoff verwendet werden, liegen zwischen 0,5 und 1,0 % - das ist etwa die gleiche Menge Pektin wie in frischem Obst. ⓘ

In der Medizin erhöht Pektin die Viskosität und das Volumen des Stuhls, so dass es gegen Verstopfung und Durchfall eingesetzt wird. Bis 2002 war es neben Kaolinit einer der Hauptbestandteile von Kaopectate, einem Medikament zur Bekämpfung von Durchfallerkrankungen. Es wurde zur sanften Entfernung von Schwermetallen aus biologischen Systemen verwendet. Pektin wird auch in Halsbonbons als Entschlackungsmittel verwendet. ⓘ

In kosmetischen Produkten wirkt Pektin als Stabilisator. Pektin wird auch in Wundheilungspräparaten und medizinischen Spezialklebern wie Kolostomievorrichtungen verwendet. ⓘ

Sriamornsak zeigte auf, dass Pektin in verschiedenen oralen Verabreichungsplattformen für Arzneimittel eingesetzt werden könnte, z. B. in Systemen mit kontrollierter Freisetzung, gastroretentiven Systemen, kolonspezifischen Verabreichungssystemen und mukoadhäsiven Verabreichungssystemen, und zwar aufgrund seiner Ungiftigkeit und geringen Kosten. Es wurde festgestellt, dass Pektin aus verschiedenen Quellen aufgrund von Unterschieden in der Molekülgröße und der chemischen Zusammensetzung unterschiedliche Gelierfähigkeiten aufweist. Wie bei anderen natürlichen Polymeren besteht auch bei Pektin ein Hauptproblem in der uneinheitlichen Reproduzierbarkeit zwischen den Proben, was zu einer schlechten Reproduzierbarkeit der Arzneimittelabgabeeigenschaften führen kann. ⓘ

In der Wiederkäuerernährung ist Pektin je nach dem Grad der Verholzung der Zellwand zu 90 % durch bakterielle Enzyme verdaulich. Ernährungswissenschaftler für Wiederkäuer empfehlen, die Verdaulichkeit und den Energiegehalt von Futtermitteln durch eine Erhöhung des Pektingehalts zu verbessern. ⓘ

In Zigarren gilt Pektin als hervorragender Ersatz für pflanzlichen Klebstoff, und viele Zigarrenraucher und -sammler verwenden Pektin, um beschädigte Tabakblätter an ihren Zigarren zu reparieren. ⓘ

Yablokov et al. schreiben in Chernobyl: Consequences of the Catastrophe for People and the Environment" (Folgen der Katastrophe für Mensch und Umwelt) zitieren sie Forschungsergebnisse des ukrainischen Zentrums für Strahlenmedizin und des weißrussischen Instituts für Strahlenmedizin und Endokrinologie und kommen hinsichtlich der strahlenschützenden Wirkung von Pektin zu dem Schluss, dass "die Zugabe von Pektinpräparaten zur Nahrung der Bewohner der durch Tschernobyl kontaminierten Regionen eine wirksame Ausscheidung inkorporierter Radionuklide" wie Cäsium-137 fördert. Die Autoren berichteten über die positiven Ergebnisse der Verwendung von Pektinpräparaten als Nahrungsmittelzusatz in einer Reihe von klinischen Studien, die an Kindern in stark verseuchten Gebieten durchgeführt wurden, mit einer Verbesserung von bis zu 50 % gegenüber Kontrollgruppen. ⓘ

Während des Zweiten Weltkriegs wurden den alliierten Piloten auf Seide gedruckte Karten zur Verfügung gestellt, um sie bei Flucht- und Ausweichmanövern zu navigieren. Das Druckverfahren erwies sich zunächst als nahezu unmöglich, da die verschiedenen Tintenschichten sofort ausliefen, die Konturen verwischten und die Ortsnamen unleserlich machten, bis der Erfinder der Karten, Clayton Hutton, etwas Pektin in die Tinte mischte, das die Tinte gerinnen ließ und ein Auslaufen verhinderte, so dass kleine topografische Merkmale deutlich sichtbar wurden. ⓘ

Rechtlicher Status

Im Bericht des Gemeinsamen FAO/WHO-Sachverständigenausschusses für Lebensmittelzusatzstoffe und in der Europäischen Union wurde keine numerische zulässige Tagesdosis (ADI) festgelegt, da Pektin als sicher gilt. ⓘ

In den Vereinigten Staaten wird Pektin allgemein als sicher für den menschlichen Verzehr anerkannt. ⓘ

Im Internationalen Nummerierungssystem (INS) hat Pektin die Nummer 440. In Europa werden Pektine in die E-Nummern E440(i) für nicht amidierte Pektine und E440(ii) für amidierte Pektine unterschieden. In allen nationalen und internationalen Rechtsvorschriften sind Spezifikationen enthalten, die die Qualität und die Verwendung von Pektinen regeln. ⓘ

Geschichte

Pektin wurde erstmals 1825 von Henri Braconnot isoliert und beschrieben, obwohl die Wirkung von Pektin bei der Herstellung von Konfitüren und Marmeladen schon lange vorher bekannt war. Um gut abbindende Konfitüren aus Früchten zu erhalten, die wenig oder nur minderwertiges Pektin enthielten, wurden pektinreiche Früchte oder deren Extrakte in die Rezeptur gemischt. ⓘ

Während der industriellen Revolution wandten sich die Hersteller von Obstkonserven an die Hersteller von Apfelsaft, um getrockneten Apfeltrester zu erhalten, der gekocht wurde, um Pektin zu extrahieren. Später, in den 1920er und 1930er Jahren, wurden in den Apfelsaft produzierenden Regionen der USA und Europas Fabriken gebaut, die Pektin aus getrocknetem Apfeltrester und später aus Zitrusschalen extrahierten. ⓘ

Pektin wurde zunächst als Flüssigextrakt verkauft, wird aber heute meist als getrocknetes Pulver verwendet, das einfacher zu lagern und zu handhaben ist als eine Flüssigkeit. ⓘ

Pektin wurde zuerst 1790 von dem französischen Chemiker und Apotheker Louis-Nicolas Vauquelin in Fruchtsäften entdeckt. Seinen Namen erhielt es jedoch erst 1824, als der französische Botaniker und Chemiker Henri Braconnot die Forschungen fortsetzte und die gallertbildende Substanz Pektinsäure nannte. Einhundert Jahre später vermutete dann K. Smolenski als erster, dass Pektin aus polymerer Galakturonsäure bestehen könnte. 1930 wurde dann von Meyer und Mark die Kettenform des Pektinmoleküls erkannt und 1937 von Schneider und Bock eine Formel für Pektin aufgestellt. Erst zu Beginn des 20. Jahrhunderts erkannte man die praktischen Verwendungsmöglichkeiten von Pektinen, die durch ihr gutes Geliervermögen für die Herstellung von Nahrungsmitteln genutzt werden können. ⓘ

Die wohl bekannteste Marke für pektinhaltige Geliermittel seit 1928 war Opekta. ⓘ

Gewinnung

Weltweit werden etwa 40.000 Tonnen Pektin pro Jahr produziert. Die Gewinnung von Pektin erfolgt aus pflanzlichen Rohstoffen mit hohem Pektingehalt, beispielsweise Apfel-, Citrus- oder Rübentrester. Durch die verschiedenen Ausgangsmaterialien und die je nach Hersteller variierenden Gewinnungsmethoden und Modifikationen entstehen verschiedene Pektintypen mit unterschiedlichen Eigenschaften. Trotz dieser großen Variationsbreite kann man ein Grundschema der Extraktion und Modifikation formulieren:

Extraktion aller wasserlöslichen Substanzen aus den Rohstoffen mit heißem Wasser;
Trennung der Pektine von den übrigen wasserlöslichen Substanzen durch Fällung mit Ethanol, Methanol oder Isopropanol;
Mehrmaliges Zentrifugieren/Filtrieren und Waschen;
Modifikation mit Salzsäure zur Senkung des Veresterungsgrads oder mit Ammoniak zur Bildung amidierter Pektine;
Nochmaliges Filtrieren, Waschen und Trocknen liefert ein weißes bis gräuliches Pektinpulver;
Durch Zusatzstoffe wird das Pektin seinem Einsatzbereich angepasst (z. B. Rohrzucker zur Standardisierung, Puffer-Substanzen zur Regulation des pH-Werts und der Calciumverfügbarkeit). ⓘ

Klassifizierung der Pektine

Hochmethylierte oder hochveresterte Pektine

haben per Definition einen Veresterungsgrad größer 50 %,
gelieren bei einem Zuckergehalt von mindestens 55 Gewichts-%,
brauchen dafür einen pH-Wert von 1–3,5,
können also nur in sauren, stark zuckerhaltigen Produkten eingesetzt werden, z. B. in Konfitüren und Fruchtfüllungen. ⓘ

Niedrigmethylierte, niederveresterte Pektine

haben per Definition einen Veresterungsgrad von 5–50 %,
können in Anwesenheit von mehrwertigen Kationen auch ohne Zucker Gelee bilden,
brauchen dafür einen pH-Wert von 1–7,
werden zur Herstellung von pumpfähigen Fruchtzubereitungen vor allem für Milchprodukte verwendet.
werden zur Herstellung von kalorienreduzierten Fruchtaufstrichen verwendet. ⓘ

Pektinsäuren

haben per Definition einen Veresterungsgrad kleiner 5 %,
gelieren wie niedrigmethylierte Pektine (s. o.),
und fallen bei hohen pH-Werten und großen Gehalten an mehrwertigen Kationen als Pektate, Salze der unveresterten Pektinsäuren, aus. ⓘ

Amidopektine (amidierte Pektine, E 440ii)

fallen in die Gruppe der niedrigmethylierten Pektine, wobei ein bestimmter Anteil der Carbonsäure-Gruppen durch die Umsetzung mit Ammoniak als Amid vorliegt,
gelieren wie niedrigmethylierte Pektine sowohl mit Zucker als auch mit mehrwertigen Kationen,
die Gelee-Eigenschaften werden aber vom Gehalt an mehrwertigen Kationen, insbesondere Calcium, weniger beeinflusst. Sie sind somit robuster in der Anwendung. ⓘ

Der anwendungstechnische Hauptunterschied zwischen den Modifikationen liegt in der Neigung, Gele aus wässrigen Lösungen zu bilden, sowie in den Eigenschaften der gebildeten Gele. Mit dem Veresterungsgrad und der Verwendung von weiteren Zusatzstoffen können Geschwindigkeit der Gelbildung, Gelfestigkeit, Aromafreigabe und Streichfestigkeit gezielt gesteuert werden. ⓘ

Geliermechanismen

Pektinmoleküle sind Makromoleküle und sollten wegen ihrer hohen Molmasse nur schwer in Wasser zu lösen sein. Tatsächlich aber kann man relativ große Mengen Pektin in nur wenig warmem Wasser lösen. Die Ursache dieses Phänomens sind die freien Carbonsäure-Gruppen der Galacturonsäure-Bausteine. In wässriger Lösung dissoziieren die Säuregruppen. Dadurch entstehen anionische Säurereste, die mehr oder weniger gleichmäßig über das Makromolekül verteilt sind. Die negative Ladung sorgt dafür, dass sich die Pektinmoleküle elektrostatisch abstoßen. Weiterhin bilden sich um diese Ladungsträger große Hydrathüllen, die zusätzlich verhindern, dass sich die Moleküle einander annähern. Auf diese Weise bleiben Pektine in Suspension, weswegen sie der Gruppe der Hydrokolloide zugeordnet werden. ⓘ

Zum Gelieren muss die Barriere aus elektrostatischer Abstoßung und Hydrathüllen überwunden werden. Dazu gibt es zwei Mechanismen: ⓘ

Gelierung mit mehrwertigen Kationen

Ein mehrwertiges Kation wird durch zwei oder mehr anionische Carboxylat-Gruppen in einem Chelatkomplex gebunden, so dass sich ein Gel ausbildet, in dem mehrwertige Kationen die Pektinketten in einem dreidimensionalen Netzwerk zusammenhalten. Die Gelierung erfolgt dabei nach dem sogenannten „egg-box“-Modell. ⓘ

Gelierung mit Zucker und Säure

Die Säure überführt viele der anionischen Säurereste in Säuregruppen, wodurch die elektrostatische Abstoßung zwischen den Pektinketten sinkt. Große Mengen Zucker haben einen wasserentziehenden Effekt, d. h., sie binden auch Wasser aus den großen Hydrathüllen der Pektine. Dadurch können sich die Pektinketten, z. T. auch unter Einbeziehung des Zuckers, einander annähern und bilden ein durch Wasserstoffbrückenbindungen verknüpftes, dreidimensionales Netzwerk aus. ⓘ