Аминокислотный состав запасных белков у диких подвидов гороха Pisum sativum L

содержит PA1 (pea albumin 1) и PA2 (pea albumin 2), а также липоксигеназу , гликозидазу , ингибиторы трипсина и лектины . Фракция глобулинов включает вицилины , конвицилины (7S) и легумины (11S).

Запасные белки гороха содержат 20 аминокислот .

В организме человека не синтезируются 8 незаменимых аминокислот (валин, лейцин, изолейцин, метионин, треонин, фенилаланин, лизин, триптофан) и одна (гистидин) образуется в недостаточном количестве [3, 4, 5]. Они должны поступать с пищей в достаточном количестве и в оптимальных соотношениях [3, 4].

В научной литературе имеются данные по составу аминокислот у сортов и линий культивируемого подвида гороха sativum [6]. Аминокислотный состав запасных белков диких подвидов гороха в современной научной литературе не представлен .

Цель исследований состояла в изучении аминокислотного состава запасных белков диких подвидов гороха .

Материалы и методика исследований

Для проведения гидролиза белков 100 мг муки гороха помещали в стеклянные пробирки и заливали 10 мл 6N HCl. После вытеснения воздуха азотом пробирки запаивали . Пробирки помещали в термостат и выдерживали в течение суток при 110˚C. Содержимое пробирок выливали в фарфоровые чашки и выпаривали на « водяной бане ». Несколько раз в процессе выпаривания добавляли бидистиллированную воду . Гидролизат аминокислот разбавляли Sample dilution buffer (PMA GmbH, Германия ), доводили до 10 мл и фильтровали . Для приготовления окончательной пробы гидролизат разводили раствором Sample dilution (PMA GmbH, Германия ) в соотношении 1:15.

Аминокислотный анализ проводили на анализаторе ARACUS (PMA GmbH, Германия ). Построение хроматограмм и определение содержания аминокислот производились с помощью программы Aminopeak (PMA GmbH, Германия ). Содержание аспарагина и аспарагиновой кислоты , а также глутамина и глутаминовой кислоты представляли как суммарную величину . Содержание триптофана не определяли . Содержание аминокислот представляли в % и моль % к гидролизату .

Изучали аминокислотный состав образцов коллекции ВИР диких подвидов гороха : elatius 2173, 3370, 3115, 4014; asiaticum 1975, 5322, 1923, 1915, 2645; syriacum 2521; transcaucasicum 296, 1985, 2365, 3249; abyssinicum 2759. Культивируемый подвид sativum представляла линия 109 б и сорт Фараон .

Результаты и их обсуждение

Анализ различий у культивируемого и диких подвидов гороха по аминокислотному составу запасных белков с использованием матрицы Эвклидовых расстояний позволило выделить два кластера ( рис . 1). В первый разветвленный кластер вошли представители культивируемого подвида гороха : линия 109 б и сорт Фараон , а также образцы диких подвидов elatius 3115 и 4014 , transcaucasicum 296 и 1985 , asiaticum 1923, syriacum 2521. Второй кластер представлен образцами подвида asiaticum 1975, 5322, 1915, 2645. Наиболее близки к кластеру “ asiaticum” образцы transcaucasicum 3249 и elatius 3370 , далее следуют transcaucasicum 2365 и elatius 2173. Базальным представителем диких таксонов гороха является образец abyssinicum 2759.

Аминокислотный состав запасных белков , моль %

Unweighted pair-group average Euclidean distances

Рисунок 1 – Дендрограмма различий по составу аминокислот образцов диких подвидов Р . sativum L.

Согласно рекомендациям FAO/WHO (2002) необходимая норма потребления валина 26 мг, лейцина 39 мг и изолейцина 20 мг на 1 кг веса взрослого человека в день [4]. Серусодержащие аминокислоты метионин и цистеин содержаться в малых концентрациях в запасных белках бобовых культур . Цистеин не является незаменимой аминокислотой и его содержание в организме человека зависит от поступления метионина. Рекомендуемая норма потребления метионина равняется 10,4 мг/кг. Тирозин является продуктом катаболизма фенилаланина. Проводимые в настоящее время исследования не позволяют дифференцировать норму потребления указанных аминокислот по отдельности [4]. Норма потребления суммы этих аминокислот (фенилаланин и/или тирозин) составляет 25 мг/кг. Рекомендуемое потребление триптофана равно 4 мг/кг в день. Треонин является лимитирующей аминокислотой и по ценности стоит на втором месте после серусодержащих аминокислот. Основанием для этого служит низкое содержание этой аминокислоты в белках злаковых культур . Рекомендуемое потребление треонина 15 мг/кг веса человека в день . Пищевая ценность лизина определяется его низким содержанием в запасных белках злаковых культур , особенно пшеницы . Норма потребления лизина 30 мг/кг. Гистидин может синтезироваться в организме человека, но в недостаточном количестве и относится к незаменимым аминокислотам . Отсутствие поступления гистидина с пищей приводит к серьёзному уменьшению концентрации гемоглобина. Рекомендуемое потребление гистидина 10 мг/кг [3].

Оптимальное соотношение незаменимых аминокислот в белке рассчитывают исходя из рекомендованного количества незаменимых аминокислот и нормы потребления белка 0,66 грамм на 1 килограмм веса взрослого человека [4].

В сравнении со стандартом WHO/FAO (2002) для взрослых представители культивируемого подвида гороха сорт Фараон и линия 109 б характеризуются высоким содержанием таких незаменимых аминокислот как треонин , фенилаланин + тирозин , гистидин и лизин ( табл . 1). Содержание лейцина также превышает стандарт . В запасных белках линии 109 б и сорта гороха Фараон наблюдается низкое содержание валина , изолейцина и метионина .

Таблица 1 – Содержание незаменимых аминокислот в запасных белках гороха, % к гидролизату

Сорт , линия , образец	V*	L	I	M	T	F+Y	H	K
Стандарт, % к белку	3,9	5,9	3	1,6	2,3	3,8	1,5	4,5
Фараон	0,3	6,9	2,7	1,1	3,6	7	4,6	7,3
109б	0,6	6,6	2,5	0,7	4,6	7,2	4,5	6,6
Дикие подвиды (min-max)	0,3	5,2	1,6	0,5	3,4	5,1	2,0	5,1
	1	6,4	2,6	1,5	4,9	7,1	5,5	6,8

*Аминокислоты : V - валин, L - лейцин, I - изолейцин, M -метионин, T - треонин, F – фенилаланин, Y – тирозин, H-гистидин, K – лизин .

Содержание валина , изолейцина и метионина в запасных белках образцов диких подвидов гороха также ниже уровня стандарта . Однако отдельные образцы диких подвидов гороха отличаются более высоким уровнем содержания указанных аминокислот . Например , образец syriacum 2521 имеет повышенное содержание валина (1%) и близкое к стандарту метионина (1,5%).

Образцы с высоким содержанием дефицитных для культивируемого подвида гороха аминокислот ( валина , изолейцина и метионина ) можно использовать в селекции на высокое качество белка . Селекцию по составу аминокислот необходимо проводить с привлечением аллелей диких таксонов гороха . Работа должна сопровождаться аминокислотным анализом отдельных фракций запасных белков ( легумины , вицилины , конвицилины ).

Фракции белка различаются аминокислотным составом , в частности , по количеству серусодержащих аминокислот , которых очень мало во фракции вицилинов и много в альбуминах PA1, PA2 [2]. Легумины содержат как метионин , так и цистеин [7]. Вицилины содержат только метионин [8]. Конвицилины характеризуются наличием метионина и , дополнительно , у них на N- конце молекул присутствует один остаток цистеина [8]. Соотношение легумин / вицилин зависит от генотипа и варьирует от 0,2 до 1,5 [9, 10].

В стандарте WHO/FAO 1985 года содержание метионина и цистеина не было дифференцировано , а сумма указанных аминокислот составляла 2% [5]. В нашем опыте наблюдалось высокое содержание метионина и цистеина ( табл . 2).

У образца syriacum 2521, сорта Фараон и образцов elatius 4014, 3115 сумма серусодержащих аминокислот составила 3,3; 3,0; 2,8%, соответственно. Отношение метионина к цистеину колебалось от 0,2 до 0,7. Высокое соотношение характерно для образца syriacum 2521 и сорта Фараон (0,7 и 0,5 соответственно), низкое (0,2 и 0,3) – для elatius 4014 и линии 109б. Следует отметить, что большее значение суммы серусодержащих аминокислот сочеталось как с высоким, так и низким отношением метионина к цистеину. Варьирование по содержанию метионина, цистеина, сумме указанных аминокислот и отношению метионина к цистеину может отражать различные соотношения фракций запасных белков.

Таблица 2 – Содержание серусодержащих аминокислот в запасных белках гороха, % к гидролизату

Сорт, линия, образец	M*	C	M+C	M/C
syriacum 2521	1,4	1,9	3,3	0,7
Фараон	1,0	2,0	3,0	0,5
elatius 2173	0,7	1,5	2,2	0,5
transcaucasicum 2365	0,6	1,3	1,9	0,5
asiaticum 1975	0,6	1,6	2,2	0,4
transcaucasicum 3249	0,5	1,3	1,8	0,4
elatius 3370	0,6	1,4	2,0	0,4
abyssinicum 2759	0,6	1,4	2,0	0,4
asiaticum 5322	0,7	1,6	2,3	0,4
elatius 3115	0,7	2,0	2,7	0,4
transcaucasicum 296	0,4	1,6	2,0	0,3
asiaticum 1923	0,5	1,7	2,2	0,3
asiaticum 1915	0,5	1,8	2,3	0,3
asiaticum 2645	0,5	1,7	2,2	0,3
transcaucasicum 1985	0,5	1,8	2,3	0,3
109б	0,6	1,9	2,5	0,3
elatius 4014	0,4	2,4	2,8	0,2

*М – метионин, C – цистеин.

Для проведения селекционной работы по улучшению качества запасных белков следует учитывать корреляционные зависимости по содержанию аминокислот . Сильные положительные корреляционные зависимости наблюдались между содержанием алифатических аминокислот изолейцина и валина (+0,62), изолейцина и лейцина (+0,94) – табл . 3.

Таблица 3 – Существенные (α=0,05) корреляционные зависимости по содержанию незаменимых аминокислот у культивируемого и диких подвидов гороха

Аминокислоты	V*	L	I	F+Y
I	0,62	0,94	1
F+Y		0,78	0,83	1
K		0,95	0,87	0,64

*V – валин, L – лейцин, I – изолейцин, F – фенилаланин, Y - тирозин

Содержание ароматических аминокислот фенилаланина и тирозина коррелировало с лейцином и изолейцином (+0,78 и +0,83 соответственно ). Содержание лизина положительно коррелировало с содержанием лейцина (+0,95), изолейцина (+0,87) и фенилаланина с тирозином (+0,64).

Выводы

• 1.    Изучен аминокислотный состав образцов коллекции ВИР диких подвидов гороха : elatius 2173, 3370, 3115, 4014; asiaticum 1975, 5322, 1923, 1915, 2645; syriacum 2521; transcaucasicum 296, 1985, 2365, 3249; abyssinicum 2759.

• 2.    Содержание незаменимых аминокислот гистидина , лизина и лейцина и фенилаланина в сумме с тирозином превышало стандарт FAO/WHO (2002). В

• 3.    Выделены образцы диких подвидов гороха с повышенным содержанием валина и метионина , которые могут использоваться в селекционных программах .

• 4.    Проведен кластерный анализ образцов диких подвидов гороха и построена дендрограмма . Определены корреляционные зависимости по содержанию незаменимых аминокислот .

дефиците были аминокислоты валин , изолейцин и метионин .