Polissacarídeos pécticos

Os polissacarídeos pécticos estão presentes em elevadas quantidades nos frutos e são importantes para as características dos frutos durante o seu crescimento, amadurecimento e processamento. Os polissacarídeos pécticos têm muitas funções nas paredes celulares dos tecidos a nível fisiológico relacionadas com o crescimento, o tamanho e forma da célula, a integridade e rigidez dos tecidos, transporte de iões e mecanismos de defesa contra as infecções (Andersson et al., 2006). Estes polissacarídeos são depositados nas primeiras fases do crescimento dos frutos quando ocorre o aumento da área das células (Stephen, 1995).

Os polissacarídeos pécticos são uma mistura complexa de polímeros com diferentes características estruturais, devido aos diferentes graus de polimerização, esterificação e acetilação e à quantidade de açúcares neutros das cadeias laterais. Os polissacarídeos

metilesterificado, denominados de pectinas, polímeros em que o ácido galacturónico se encontra desesterificado (ácidos pécticos), os sais de ácidos pécticos (pectatos) e os polissacarídeos neutros que se encontram geralmente em associação com a cadeia de ácido galacturónico. Na parede celular podem existir quatro tipos de polissacarídeos pécticos: as homogalacturonanas, as ramnogalacturonanas do tipo I (RG-I), as xilogalacturonanas e as ramnogalacturonanas do tipo II (RG-II).

As homogalacturonanas são polissacarídeos constituídos por cadeias lineares de ácido D-galacturónico em ligação α-(1→4), parcialmente esterificados (Figura 10). Alguns

resíduos de ramnose em ligação α-(1→2) podem aparecer na cadeia de ácido

D-galacturónico, sendo o conteúdo em ramnose de 1 a 4%. A presença de ramnose na

cadeia origina irregularidades na estrutura, conferindo alguma flexibilidade (Vincken et

al., 2003; Andersson et al., 2006).

As RG-I são polissacarídeos constituídos por ácido D-galacturónico em ligação α- (1→4) alternando com resíduos de L-ramnose em ligação α-(1→2). Cerca de 50% dos resíduos de ramnose são ramificados no carbono 4 por cadeias laterais curtas ricas em arabinose e/ou galactose (Figura 10). Estas cadeias laterais estão presentes principalmente como arabinanas, galactanas e arabinogalactanas do tipo I. A D-xilose, a D-glucose, a

D-manose, a L-fucose e o ácido D-glucurónico são açúcares menos frequentes. As arabinanas são constituídas por uma cadeia principal de resíduos de L-arabinose em ligação

α-(1→5) com outros resíduos de L-arabinose ligados ao carbono 2 e/ou 3. As galactanas

são polissacarídeos lineares constituídos por D-galactose em ligação β-(1→4). As

arabinogalactanas são polímeros com uma cadeia principal linear de resíduos de

D-galactose em ligação β-(1→4) com ramificações no carbono 3 de cadeias curtas de

resíduos de arabinose (20 a 40%) em ligação α-(1→5) (Figura 10).

As xilogalacturonanas são polissacarídeos pécticos ramificados em que resíduos de

D-xilose podem aparecer como ramificação ligados ao carbono 3 do ácido D-galacturónico

da cadeia principal (Figura 10), em que o grau de ramificação pode variar de 25 a 75%. Os resíduos de ácido galacturónico podem estar esterificados como nas cadeias de homogalacturonanas (Vincken et al., 2003).

Homogalacturonanas:

→4)-α-D-GalpA-(1→4)-α-D-GalpA-(1→4)-α-D-GalpA-(1→4)-α-D-GalpA-(1→ Ramnogalacturonanas I:

→4)-α-D-GalpA-(1→2)-α-L-Rhap-(1→4)-α-D-GalpA-(1→2)-α-L-Rhap-(1→ Arabinanas:

α-L-Araf α-L-Araf

1 1

↓ ↓

3 2

→5)-α-L-Araf-(1→5)-α-L-Araf-(1→5)-α-L-Araf-(1→5)-α-L-Araf-(1→ Galactanas:

→4)-β-D-Galp-(1→4)-β-D-Galp-(1→4)-β-D-Galp-(1→4)-β-D-Galp-(1→ Arabinogalactanas I: α-L-Araf α-L-Araf 1 1 ↓ ↓ 5 5 α-L-Araf α-L-Araf 1 1 ↓ ↓ 3 3

→4)-β-D-Galp-(1→4)-β-D-Galp-(1→4)-β-D-Galp-(1→4)-β-D-Galp-(1→ Xilogalacturonanas:

β-D-Xylp β-D-Xylp

1 1

↓ ↓

3 3

→4)-α-D-GalpA-(1→4)-α-D-GalpA-(1→4)-α-D-GalpA-(1→4)-α-D-GalpA-(1→

Figura 10 – Estruturas das homogalacturonanas, ramnogalacturonanas I, xilogalacturonanas e

cadeias de polissacarídeos neutros dos polissacarídeos pécticos.

A estrutura das RG-II é diferente das RG-I, pois os resíduos de ramnose são menos abundantes na cadeia principal, estando presentes maioritariamente nas cadeias laterais. As ramificações surgem nos carbonos 2 ou 3 de resíduos de ácido galacturónico. As RG-II são polissacarídeos muito ramificados com cadeias laterais complexas, podendo conter 12 açúcares diferentes, tais como apiose (Api), 2-O-metil-α-L-fucose, 2-O-metil-α-D-xilose, ácido acérico (Ace), ácido 3-desoxi-D-mano-2-octulosónico (KDO) e ácido 3-desoxi-D-

lixo-2-heptulosárico (DHA) (Figura 11). Estas ramnogalacturonanas ocorrem em pequenas

percentagens nas células do parênquima, mas têm uma função importante na estrutura das paredes celulares pois contribuem para a sua consolidação (Vincken et al., 2003).

II

1) 2Me-α-L-Fucp 1

↓

2

α-D-Galp-(1→2)-α-L-Acef-(1→3)-β-L-Rhap-(1→3')-Apif-(1→2)-α-D-GalpA 4 ↑ 1 α-L-Arap 2 ↑ 1 α-L-Rhap-(2←1)-β-L-Araf

2) α-L-Rhap-(1→5)-D-KDOp-(1→3)-α-D-GalpA 3) β-L-Araf-(1→5)-D-DHAp-(1→3)-α-D-GalpA 4) α-D-Galp 2Me-α-D-Xylp β-D-GalpA

1 1 1

↓ ↓ ↓

2 3 3

β-D-GlcpA-(1→4)-α-L-Fucp-(1→4)-β-L-Rhap-(1→3')-Apif-(1→2)-α-D-GalpA 2

↑

1 α-D-GalpA

Figura 11 – Estruturas das cadeias laterais da ramnogalacturonana II.

A organização dos polissacarídeos pécticos na parede celular ainda não está completamente elucidada. As homogalacturonanas e as RG-I parecem formar uma extensa cadeia principal com uma distribuição intramolecular bem definida, em que regiões muito ramificadas com açúcares neutros estão separadas por zonas de cadeia principal sem ramificações, contendo quase exclusivamente resíduos de ácido galacturónico (Stephen, 1995; Andersson et al., 2006). No entanto, um modelo estrutural alternativo foi proposto de acordo com alguns estudos mais recentes, em que a principal diferença reside na cadeia principal dos polissacarídeos pécticos ser constituída apenas por RG-I e as homogalacturonanas serem ramificações da RG-I. Neste modelo os polissacarídeos pécticos podem ter cadeias laterais apenas de um tipo ou vários tipos de cadeias laterais distribuídos de forma aleatória na cadeia principal ou agrupadas consoante o tipo de polissacarídeos (Vincken et al., 2003).

Os resíduos de ácido galacturónico dos polissacarídeos pécticos podem estar esterificados com metanol em C-6 e/ou ácido acético em O-2 e O-3. O grau de metilação é definido como a percentagem de grupos carboxílicos esterificados com metanol e o grau de acetilação é definido como a percentagem de resíduos de ácido galacturónico esterificados com ácido acético. Normalmente as pectinas de frutos têm elevados graus de metilação e baixos graus de acetilação (Stephen, 1995; Prasanna et al., 2007). Esta é uma característica estrutural dos polissacarídeos pécticos muito importante associada com a textura dado que a diminuição do grau de esterificação está directamente correlacionado com a perda de textura dos frutos (Chatjigakis et al., 1998).

Os polissacarídeos pécticos podem também estar esterificados, no terminal não redutor dos resíduos de arabinose e galactose, com os ácidos ferúlico e cumárico. Estes substituintes facilitam as interacções entre as moléculas de polissacarídeos pécticos com outros polissacarídeos presentes na parede celular, sendo importantes para a estrutura da parede celular (Prasanna et al., 2007).

A lamela média é constituída por polissacarídeos pécticos estruturalmente diferentes dos que constituem a parede celular primária. Os polissacarídeos da lamela média são capazes de se associarem por intermédio de catiões, como o cálcio, por isso são polímeros com zonas constituídas por resíduos de ácido galacturónico não esterificados intercaladas por zonas com polímeros pouco ramificados com cadeias laterais curtas e com elevado grau de esterificação. Pelo contrário, as pectinas da parede celular primária são muito ramificadas e com cadeias laterais mais longas, isto é, com um elevado conteúdo em açúcares neutros (Selvendran, 1985; Prasanna et al., 2007).

Os polissacarídeos pécticos têm capacidade de formar géis na presença de sacarose em meios ligeiramente ácidos, pois a sacarose diminui a actividade da água, promovendo a interacção entre as cadeias e o meio ácido diminui as cargas negativas dos grupos carboxílicos diminuindo a repulsão electrostática entre as cadeias dos polissacarídeos. Estes géis são estabilizados por ligações de hidrogénio que se formam entre as cadeias de ácido galacturónico e por ligações hidrofóbicas entre os grupos metilo dessas cadeias. A formação do gel é favorecida pela elevada percentagem de esterificação, baixa percentagem de acetilação e pela presença de cadeias longas pouco ramificadas. Os polissacarídeos pécticos com baixo grau de esterificação também podem gelificar por

interacção entre os grupos carboxílicos e os catiões, como o cálcio, se presentes no meio. A capacidade de gelificação dos polissacarídeos pécticos é uma propriedade importante para a textura dos frutos, pois contribui para a manutenção da integridade dos tecidos ao longo da maturação e processamento.

1.1.3. Celulose

A celulose é um dos principais constituintes da parede celular primária, presente na forma de microfibrilhas. Este polissacarídeo é composto por cadeias lineares de glucose com ligações β-(1→4) (Figura 12). As cadeias estão associadas entre si por ligações de hidrogénio intra e intermoleculares formando microfibrilhas. A estrutura organizada da celulose torna-a num polímero de pouca solubilidade (Andersson et al., 2006). Durante o amadurecimento dos frutos ocorre alguma degradação das microfibrilhas de celulose por acção da celulase. A celulase caracteriza-se por ter várias actividades enzimáticas capazes de degradar a celulose em derivados solúveis e a sua actividade contribui para a perda de textura dos frutos com o amadurecimento (Prasanna et al., 2007).

→4)-β-D-Glcp-(1→4)-β-D-Glcp-(1→4)-β-D-Glcp-(1→4)-β-D-Glcp-(1→

Figura 12 – Estrutura da celulose.