CC BY
50
Результаты определения фракционного состава белкового комплекса исследованных семян подсолнечника представлены в табл. 2.
Таблица 2
Сорт подсолнечника Фракционный состав белков, %
Альбумины Г лобулины Глютелины
СУР 1,87 18,80 8,77
Мастер 1,55 23,80 5,08
Лакомка 1,67 27,73 7,50
Круиз 2,51 24,01 11,66
Бородинский 2,05 23,90 8,06
Фаворит 1,70 20,05 9,42
Полученные данные показывают, что количество альбуминов во всех образцах примерно одинаково -
I,55-2,51%. Наибольшее и наименьшее содержание соответственно в сортах Круиз и Мастер.
Основная доля всех белков приходится на фракцию, растворимую в растворе поваренной соли. Количество белков колеблется от 18,80% в пересчете на СВ в сорте СУР до 27,73% в сорте Лакомка.
Значительную долю составляют глютелины. Их содержание колеблется от 5,08% у сорта Мастер до
II,66% у сорта Круиз.
Кроме того, в семенах подсолнечника присутствуют группы белков, не экстрагируемые водой, раствором поваренной соли или раствором щелочи. Их количество незначительно и составляет для сортов СУР, Мастер, Лакомка, Круиз, Бородинский и Фаворит соответственно 0,21; 0,18; 0,20; 0,17; 0,20 и 0,20% на СВ семян подсолнечника.
Особый интерес для практического использования белкового комплекса семян подсолнечника представ-
ляет соотношение альбуминов, глобулинов и глютели-нов. В белковом комплексе исследованных семян оно составляет:
Мас тер 5 78 : 17
Круиз 7 63 : 30
Лако мка 5 75 : 20
Бородинский 6 70 : 24
Фаворит 5 64 : 31
СУР 6 64 : 30
На основе экспериментальных данных можно сделать вывод, что основная часть белка, присутствующего в семенах подсолнечника исследуемых сортов, представлена глобулинами и глютелинами, количество же альбуминов незначительно.
ЛИТЕРАТУРА
1. Лобанов В.Г., Шаззо А.Ю., Щербаков В.Г. Теоретические основы хранения и переработки семян подсолнечника. - М.: Колос, 2002. - 592 с.
2. Красильников В.Н., Шрагина Л.М. Исследование бел -кового комплекса семян подсолнечника методом гель-хроматографии и диск-электрофорезом // Тр. ВНИИЖ. - 1974. - Вып. 31. -С. 9-15.
3. Саянова В.В., Гофман Ю.Я. Об определении содержания альбуминов семян // Биохимия. - 1965. - 30. - Вып. 2. -С. 209-211.
4. Подсолнечник / Под. ред. В.С. Пустовойта. - М.: Колос, 1976. - 255 с.
5. Руководство по методам исследования, технохимиче -скому контролю и учету производства в масложировой промышлен -ности. Т. II. - Л.: ВНИИЖ, 1965. - 419 с.
Кафедра биохимии и технической микробиологии
Поступила 10.11.04 г.
581.577
ИЗМЕНЕНИЕ БЕЛКОВОГО КОМПЛЕКСА СЕМЯН ТРИТИКАЛЕ ПРИ ПРОРАСТАНИИ
Л.В. ЧУМИКИНА, Л.И. АРАБОВА, И .В. МАРТЫНОВА,
В.В. КОЛПАКОВА
Московский государственный университет пищевых производств
Достоинствами зерна тритикале являются высокое содержание лизина, устойчивость к болезням, как у пшеницы, и зимостойкость, как у ржи.
Одним из условий получения полезных хозяйственных признаков тритикале являются оптимальные внешние условия прорастания зерна, не лимитирующие процесс перехода воздушно-сухого семени из состояния покоя к активному росту [1-3].
Цель работы - исследование влияния различной температуры на прорастание, динамику роста корня и ранний протеолиз в зародышах и эндосперме зерна тритикале в сравнении с прорастающим зерном ржи и пшеницы.
Объектом исследований служили семена озимого тритикале сорта Г ермес, озимой мягкой пшеницы сорта Московская-39 и озимой ржи сорта Крона, полученные из НИИ сельского хозяйства, собранные с одного поля с одинаковой обработкой в центральных районах Нечерноземной зоны. Семена хранились при 10-12°С. Перед началом исследований их стерилизовали слабым раствором перманганата калия в течение 2 мин при интенсивном перемешивании с последующим ополаскиванием бидистиллированной водой и обсушиванием фильтровальной бумагой.
Определение оптимальной температуры прорастания и изменения сырой массы семян в процессе набухания и начале роста вели проращивая 100 штук семян в термостате на фильтровальной бумаге, пропитанной бидистиллированной водой. Процент прорастания оценивали по числу наклюнувшихся семян, изменение сырой массы в процессе набухания и начале роста вы-
" - *? Г V1 *
26 III* і
■» -в sb!..î:
0 6 12 18 24 48 72
t прорастания, ч
Рис. 1
ражали в процентах от исходной массы семян после обсушивания фильтровальной бумагой.
Для проведения анализов использовали целые зерна, а также зародыши и эндосперм зерна, которые выделяли вручную.
Полипептидный состав суммарного белка семян определяли одномерным ДДС-Na-электрофорезом [4] на гелевых пластинах с градиентом концентрации ак-риламида 10-20% в разделяющем геле (pH 8,8) и 6%-го акриламида в концентрирующем геле (pH 6,8).
Массовую долю белка определяли по методу [5] с некоторыми модификациями [4]. Для оценки молекулярных масс (ММ) полипептидов строили график зависимости логарифма ММ маркерных белков фирм Pharmacia ( Швеция) и Serva (Г ермания) от их электрофоретической подвижности.
Полученные результаты показали, что все три вида исследуемого зерна способны прорастать в диапазоне температуры от 10 до 30° С. При температуре 10°С процент проклевывания зерна пшеницы очень низкий (около 5%), зерна ржи - высокий (90%), тритикале по данному показателю занимает промежуточное положение (60%). При повышенной температуре (37°С) резко снижался процент проклюнувшихся зерен, рост осевых органов после проклевывания не происходил, а при 40°С прорастание полностью угнеталось. Наибольший процент прорастания ржи наблюдался при температуре 15°С, пшеницы - при 20°С, тритикале -при 30°С. Но эти температуры не являлись оптимальными для прорастания ржи и тритикале, так как дальнейшее развитие корневой системы и стебля было замедленным. Оптимальной же для прорастания и дальнейшего развития проростка ржи и пшеницы была температура 20°С, для тритикале - 28°С.
Для тритикале при оптимальной температуре прорастания определяли изменение сырой массы зерновок В процессе набухания семян наблюдался период быстрого физического поглощения воды, который завершался полной гидратацией через 10-12 ч. Затем
следовал период незначительных изменений в массе (лаг-период) длительностью около 14 ч. Этот период предшествовал началу роста зародыша, который сопровождался далее постепенным увеличением веса семян.
Скорости прорастания зерна определяли по времени достижения 50%-го прорастания /50 при различных температурах. Для пшеницы и тритикале значения /50 были практически одинаковы: при 15°С - 37-39 ч. При повышении температуры до 28°С время прорастания 50% зерна пшеницы и тритикале уменьшалось до 18 ч, а затем при повышении температуры до 33° С оно вновь возрастало. Зависимость ^ от температуры для ржи носила несколько иной характер: при 15°С показатель /50 равнялся 25-26 ч, а при повышении температуры до 20°С резко понижался до 16-17 ч. Затем зависимость практически выходила на плато, и при 33°С величина /50 равнялась 15 ч. Это означает, что при повышении температуры от 15 до 33°С временной интервал для прорастания 50% у зерна ржи короче, чем у пшеницы и тритикале.
Одним из наиболее важных аспектов роста и развития проростка является мобилизация запасных отложений. Все питательные вещества, необходимые для роста растения, в раннем периоде извлекаются из запасных веществ семян. Запасные белки, подвергаясь гидролизу, обеспечивают аминокислотами развивающийся проросток. Позднее проростки получают питание только из почвы и воздуха.
Исследование электрофореграмм, полученных методом одномерного электрофореза в ПААГ с БББ, показало, что полипептиды сухих зародышей тритикале, пшеницы, ржи имеют ММ от 12,5 до 100 кД (таблица). Распределение полипептидов для сравниваемых зерновых культур сходно. Среди полипептидов зародышей выделяются три основные группы с ММ 21-19, 37-35, 60-50 кД. Несмотря на общее сходство, только около 15 полипептидов сравниваемых культур имели одинаковые молекулярные массы (в таблице они выделены полужирным шрифтом).
В процессе набухания и в начале проклевывания зерна при оптимальной температуре полипептидный состав зародыша изменялся незначительно, а через 24 ч, когда начинался рост зародышевого корешка, в нем происходили более существенные количественные и качественные изменения. К 24 ч у зародышей тритикале синтезировался новый полипептид с ММ 23 кД и исчезали полипептиды с ММ 30 и 38 кД (рис. 1). У зародышей пшеницы к этому времени появлялся полипептид с ММ 26,5 кД и прекращался синтез более высокомолекулярных полипептидов с ММ 40, 46 и 67 кД (рис. 2). Появляющиеся и исчезающие полипептиды у зародышей пшеницы, ржи и тритикале не совпадали по молекулярным массам.
Таблица
ММ полипептидов сухих зародышей, кД
Тритикале
Рожь
Пшеница
Пшеница
/ прорастания, ч Рожь
Рис. 2
Через 48 ч, при интенсивном росте зародышевого корешка и формировании стебля, изменения в распределении полипептидов зародышей пшеницы и ржи, по сравнению с 24 ч, были менее отчетливы: исчезали полипептиды с ММ 47; 26,5 кД у пшеницы и 26,5 кД - у ржи. В зародышах пшеницы синтезировались полипептиды 28 кД, а у ржи усиливался синтез полипептидов 18,7; 38 и 55 кД. В зародышах тритикале к 48 ч исчезли практически все белки с высокими и средними молекулярными массами.
Через 72 ч, когда отмечался интенсивный рост стебля и хорошее развитие корня, в зародышах тритикале оставались только низкомолекулярные белки (рис. 1), а в зародышах пшеницы и ржи картина распределения полипептидов не изменялась по сравнению с картиной при 48 ч (рис. 2).
При набухании зерна тритикале при повышенной температуре изменений в составе белков зародыша не наблюдалось, что, возможно, связано с блокировкой ферментативных систем и является одной из причин низкого прорастания семян.
Изолированные от эндосперма сухие зародыши тритикале набухали при 28°С, но не обнаруживали никакого роста через 24, 48 и 72 ч. При этом изменений в полипептидном составе суммарного клеточного белка изолированных зародышей не наблюдалось.
Электрофоретический анализ белка эндосперма зерна тритикале показал, что в течение 4 сут набухания заметных изменений в качественном и в количественном содержании его полипептидов не происходило, хотя содержание свободных аминокислот в эндосперме увеличивалось, достигнув максимума через 48 ч, в последующие 24 ч оно уменьшалось.
92
87
70
68
58
53
51
50
47
43
42
40
37
36
35
32
31
30
29
28
27
26
24
23,8
21.5 21
20.5 20 19
18,7
16
12.5
100
92
84
84
70
55
55
53
49
48
46
42
40
38
37.5
36
35
34
32.5
31.5
30.6 30
29
27.8
27
26.8
25.2 24,9
23,8
22.7
21.5
21
20.5 20 19
18.7
16.3
12.5
100
92
84
84
78
71
70
62
60
55
53
50
47
46
45
42
40
38
37.5 36
35,7
32.5
29
27
25.6 24
23,8
22.7
21
20.5 20 19
18.7
12.5
Через 5 сут набухания содержание высокомолеку -лярного полипептида 60 кД и полипептидов со средними массами снижалось. Заметно расходовались низкомолекулярные полипептиды (10-15 кД). Содержание компонента 55 кД практически не изменялось на протяжении всех 7 сут набухания. Вероятно, распад запасных белков в эндосперме компенсировался синтезом
новых полипептидов, начинающимся с первых часов набухания зерна.
Характер качественных и количественных изменений в полипептидном составе прорастающих семян тритикале, ржи и пшеницы свидетельствует, что на начальных стадиях прорастания в перву ю очередь происходит катаболизм белков зародышей, как это было установлено ранее для семян бобовых: вигны (Vigna unguiculata L.) [6], маша (Phaseolus aureus L.) [7] и гороха (Pisum sativum L.) [8, 9]. Мобилизация запасных белков эндосперма семян тритикале, как и бобовых растений, происходила значительно позже.
ВЫВОДЫ
1. Оптимальная температура прорастания зерна тритикале - 28°С, а зерна ржи и пшеницы - 20° С. Скорость прорастания тритикале при оптимальной температуре совпадает со скоростью прорастания пшеницы и сильно отличается от скорости прорастания ржи.
2. Начальный рост зародышей пшеницы, ржи и тритикале происходит на фоне снижения многих белковых компонентов, поэтому белки зародышей можно отнести к белкам, выполняющим функцию запасных отложений для использования клетками в период набухания и лаг-фазы прорастания до начала потребления запасных белков эндосперма.
3. При набухании зерна тритикале при 37°С изменений в составе белков зародыша не наблюдалось. Это может быть связано с блокировкой ферментативных систем и являться причиной низкого прорастания семян при повышенной температуре.
4. В компонентном составе белков эндосперма тритикале количественные и качественные изменения при прорастании обнаруживаются позже, чем в белках зародышей, что, вероятно, обусловлено тем, что распад
запасных белков эндосперма компенсируется синтезом новых полипептидов в первые часы набухания.
5. Полученные данные о механизме мобилизации белков при прорастании создают возможности управления функциональными свойствами белков при разработке технологических процессов производства пищевых белковых продуктов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Bewley J.D. Seed germination and dormancy // The Plant Cell. - 1997. - 9. - P. 1056-1057.
2. Bewley J.D., Black M. Seeds: Physiology of Development and Germination. - N.Y., London: Plenum Press, 1994. - P. 262-264.
3. Matsuo T., Kumazawa K., Ishii R., Ishihara K., Hirata H. (Ed.). Science of the rice plant. Volume Two. Physiology, Food and Agriculture Policy Research Center. - Tokyo, 1995. - P. 40-45.
4. Скаженник М.А., Куваева Е.Б., Гумилевская Н.А., Кретович В.Л. Электрофоретический анализ компонентного состава суммарного белка семядолей семян гороха // Прикл. биохим. и микробиол. - 1981. - 17. - С. 918-926.
5. Bramhall S., Noack N., Wu M., Loewenberg, J.R. A simple colorimetric method for determination of protein // Analyt. Biochem. - 1969. - 31. - P. 146-148.
6. Minamicava T. Metabolic changes in axes of germinating Vigna unguiculata seeds as related to effects of removal of cotyledons // Plant and Cell Physiol. - 1983. - 24. - P. 1361.
7. Manickam A., Carlier A.R. Isolation and function of low molecular weight protein of mung bean embryonic axis // Planta. - 1980. - 149. - P. 234-240.
8. Гумилевская Н.А., Чумикина Л .В., Арабова Л.И., Зимин М .В. Действие теплового шока на мобилизацию белковых отложений в осевых органах набухающих зародышей гороха Pisum sativum L. // Физиол. растений. - 1993. - 40. - С. 110-115.
9. Murray D.R. Axis-Cotyledon relationships during reserve mobilization // Seed Physiology, Ed. Murrey D.R., Sydney, Acad. Press. -1984. - 2. - P. 247.
Кафедра органической химии
Поступила 30.04.04 г.
664.641.2.66.093.8
КИНЕТИКА ГИДРОЛИЗА СОЕВОЙ ОБЕЗЖИРЕННОЙ МУКИ ФЕРМЕНТНЫМ ПРЕПАРА ТОМ БИРЗИМ П7
С.Е. ТРАУБЕНБЕРГ, И.В. ВЯЛЬЦЕВА, Е.В. МИЛОРАДОВА, А.А. КОЗЛОВА
Московский государственный университет пищевых производств
Создание технологий производства белковосодер-жащих продуктов из растительного сырья, в частности сои, - одно из основных направлений увеличения ресурсов продовольственного сырья [1]. В промышленно развитых странах, таких как США, Япония, Бельгия, Дания, накоплен значительный опыт по переработке сои с получением соевых белков и различных продуктов на их основе [2].
Для российской пищевой промышленности большой интерес представляют продукты из соевого шрота: изоляты, концентраты, текстурированные белки и гидролизаты. Известно, что продукты, полученные из сои, имеют много областей применения, так как обла-
дают необходимыми в комбинированных продуктах функциональными свойствами при меньшей стоимости по сравнению с альтернативными добавками животного происхождения, такими как сухое молоко, казеин, яичные желтки и др. [3].
В МГУПП на протяжении нескольких лет ведется работа по получению гидролизатов из соевой муки путем использования ферментных препаратов комплексного действия [4]. В настоящее время появилось большое количество протеолитических ферментных препаратов микробного происхождения, которые различаются по субстратной специфичности, избирательности действия на пептидные связи, а также по оптимальным условиям, влияющим на скорость ферментативной реакции [5].
