Влияние протеиназ и их ингибиторов на пищевую ценность белков Текст научной статьи по специальности «Агробиотехнологии»

641.12.002.612:577.15.01

ВЛИЯНИЕ ПРОТЕИНАЗ И ИХ ИНГИБИТОРОВ НА ПИЩЕВУЮ ЦЕННОСТЬ БЕЛКОВ

В.Г. ЩЕРБАКОВ, И.А. МОСКВИЧ

Кубанский государственный технологический университет

Протеолитические ферменты и их ингибиторы играют важную роль в жизнедеятельности организмов.

Протеиназы и их технические препараты широко применяются в пищевой промышленности, используются в виде кормовых добавок в животноводстве. Соевый ингибитор типа Баумана-Бирк (ИББ) является средством, которое эффективно применяется при лечении злокачественных новообразований. В настоящее время широко ведется поиск ингибиторов растительного происхождения, пригодных для использования в медицине [1].

В то же время высокое содержание ингибиторов в некоторых растениях приводит к значительному снижению пищевой ценности белковых продуктов. Так, в семенах сои содержится пять ингибиторов трипсина, составляющих 5-10% от общей суммы белков.

Присутствие ингибиторов протеиназ в рационе питания животных и человека приводит к отрицательным физиологическим явлениям. Как известно, образование комплексов трипсин-ингибитор вызывает интенсивный синтез ферментов в поджелудочной железе. Это приводит к увеличению трансформации метионина в цистин, что, в свою очередь, увеличивает потребность в серосодержащих аминокислотах, которая не может быть компенсирована белками, поступающими с пищей. Дефицит незаменимых аминокислот вызывает замедление роста животного, а повышенная секреция ферментов поджелудочной железы приводит к ее гипертрофии [2].

Воздействие ингибиторов протеиназ на человека установить трудно, поскольку это связано с необходимостью исследований in vivo. Известно, что секреция сока поджелудочной железы регулируется процессом пищеварения. Перевариваемость пищи зависит от уровня трипсина и химотрипсина в кишечнике. Когда уровень этих ферментов под действием ингибиторов падает ниже критического значения, поджелудочная железа начинает производить больше ферментов. При связывании трипсина с ингибитором может происходить также замедление пищеварения Фактором-посредником между трипсином и поджелудочной железой служит гормон холецистокинин, который высвобождается с секретом кишечника, когда содержание трипсина в кишечнике опускается ниже порогового значения. Этот механизм представлен на рисунке [3].

Влияние ингибитора трипсина на организм человека не ограничивается только пищеварительными функциями. Некоторые патологические состояния, такие как ревматоидный артрит, эмфизема легких, бакте-

риальная пневмония, перитонит, характеризуются избыточной активацией протеолиза и нарушением баланса между содержанием эластазы и ее основного физиологического ингибитора в плазме крови. Некоторые исследователи [3-5] показали способность ИББ угнетать активность не только трипсина и химотрип-сина, но и эластазы гранулоцитов человека, что позволяет использовать его для лечения указанных заболеваний.

Было также установлено, что ИББ в нетоксичных концентрациях подавляет трансформацию клеток in vitro и канцерогенез в модельных системах на животных. Меченый радиоактивным йодом соевый ИББ всасывался в кишечнике и транспортировался неизменным в пораженные органы, где его обнаруживали уже через 3 ч. По-видимому, это объясняет пролонгированное действие ингибиторов на развитие опухолей.

Зафиксировано действие ингибиторов протеиназ как в фазе возникновения, так и в процессе развития опухолей. Для блокирования трансформации клеток достаточно очень малых количеств ингибитора. Так, количество активного ИББ, остающегося в автоклави-рованном препарате сои, оказывается достаточным для полного подавления канцерогенеза, вызванного радиоактивным облучением у животных. При этом следует отметить, что автоклавирование уничтожает до 98% ингибиторной активности.

Для повышения эффективности действия ИББ предпринимаются попытки синтеза его различных конъюгатов. Так, получено соединение ИББ с по-ли-£>-лизином, которое селективно локализуется в тканях легких в значительно больших количествах, чем индивидуальный ИББ, и может быть использовано как эффективное лекарственное средство для лечения рака легких. Проведен синтез конъюгата ингибитора с блок-сополимером окиси-этилена и окиси-пропилена с целью увеличения скорости клеточного захвата ингибитора направленного транспорта и пролонгированного действия [3]. Доказано, что конъюгат сохраняет способность ингибировать трипсин, химотрипсин и эластазу гранулоцитов человека, следовательно, целе-

Трипсиноген ^_________________ Холецистокинин

(поджелудочная (слизистая оболочка)

железа)

Ni

Трипсин (кишечник)

Пищевые белки Ингибитор трипсина

ж/ <ИТ’

Протеолиз Трипсин-ИТ

сообразно его применение в качестве эффективного антиканцерогенного препарата. Хотя аналогичных исследований с ингибитором протеиназ из семян подсолнечника не проводилось, не вызывает сомнения, что последние могут служить основой для разработки перспективных препаратов для лечения онкологических заболеваний.

Доказано также антиоксидантное действие ингибиторов химотрипсина из сои, фасоли и картофеля, которое зависит как от дозы, так и от вида ингибитора. Ингибиторы протеиназ прежде всего защищают от окисления клетки и молекулы желудочно-кишечного тракта. Механизм этой защиты неясен, но предполагается, что атомы серы в молекуле ингибитора могут связывать свободные радикалы, препятствуя их окислению и образованию пероксида водорода.

ЛИТЕРАТУРА

1. Веремеенко К.Н. Протеолитические ферменты и их применение в медицине // Киев: Здоровье, 1971. - 159 с.

2. Ковалева О.В. Протеолитические ферменты и ингибиторы протеиназ из растений и их влияние на пищеварительные про -теиназы позвоночных животных: Автореф. дис. ... канд. техн. наук - Краснодар, 1998.

3. Красильников В.Н., Гаврі ілюк И.П. Перспективы производства белковых нутрицевтиков // Растительный белок: новые перспективы. - М.: Пищепромиздат, 2000. - С. 24-39.

4. Балабушевич Н.Г., Донецкий И.А., Гладышева И .П. Природные ингибиторы как основа для создания лекарственных средств // Тез. 3-го симпозиума «Химия протеолитических ферментов». - М., 1993. -С. 115-117.

5. Оглоблина О.Г., Арефьева Т.И. Роль протеолитиче -ских ферментов и их ингибиторов в инвазии злокачественных опу -холей // Биохимия. - 1994. - 59. - Вып. 3. - С. 340-352.

Кафедра биохимии и технической микробиологии

Поступила 13.01.05 г.

678.562.664.764

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА РАСТИТЕЛЬНЫХ БЕЛКОВЫХ КОМПОЗИТОВ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИХ БЕЛКОВ И ЛИПИДОВ

В.В. КОЛПАКОВА, И.В. МАРТЫНОВА, А .А. НЕВСКИЙ,

Л.В. ЧУМИКИНА

Московский государственный университет пищевых производств Институт биохимии им. А.Н. Баха

В производстве пищевых продуктов широкое применение находят растительные белковые препараты (РБП). Использование РБП обусловлено их функциональными свойствами [1], под которыми понимают поведение белков в пищевых системах: способность поглощать и удерживать воду, жир, образовывать эмульсии, пену, гели, играть роль связывающих агентов и т. п. [2]. Эти препараты могут улучшать технологические показатели качества, заменять дефицитное, дорогостоящее сырье и обогащать белками продукты питания [3].

Для обеспечения высоких функциональных характеристик и стабильного качества пищевых продуктов следует учитывать особенности свойств и структуры белков РБП, зависящих от гено- и фенотипических признаков растений, из которых получают препараты; взаимодействия с углеводами и липидами в технологических процессах производства и применения

Ранее нами приведены данные о некоторых физико-химических свойствах и структурных особенностях белков РБП, содержащих липиды [4]. Цель данной работы - изучение функциональных свойств белково-липидных композитов (БЛК), полученных различными способами сушки, определение взаимосвязи этих параметров с физико-химическими и структурными показателями белков и разработка рекомендаций по использованию БЛК в пищевой промышленности.

В работе использовали белковую муку и белковый концентрат из пшеничных отрубей (БМПО и БКПО соответственно), полуобезжиренную соевую муку (СМ), ферментативно-активную соевую муку (ФАСМ) и БЛК, приготовленные на их основе. Характеристика белковых препаратов и приготовление двухкомпонентных БЛК со сбалансированным жирнокислотным (ЖК) составом описаны в [4]. Трехкомпонентные композиты готовили добавлением к двухкомпонентному второго белкового препарата для сбалансирования белковой составляющей с последующим тщательным перемешиванием продукта.

Определение фракционного состава, содержание сульфгидрильных групп, дисульфидных связей и компонентного электрофоретического состава белков в ПААГ осуществляли по методикам, опубликованным в [4]. Общие липиды выделяли модифицированным методом Фолча с применением смеси хлороформ -этанол в соотношении 2 : 1 [5]. Групповой состав липидов БЛК исследовали методом ТСХ на пластинах Си-луфол в сэндвич-камере фирмы «Камак» в системе растворителей гексан - диэтиловый эфир - уксусная кислота (80 : 20 : 1). Количественное содержание групп липидов определяли на денситометре Хромоксан-200 (Англия) с использованием метода внутренней нормализации

Функциональные свойства белковых препаратов исследовали по методикам [6-7].

В [4] нами показано, что способ сушки белковых композитов оказывал определенное влияние на физико-химические и структурные особенности их белков. Представляется целесообразным исследовать зависи-