Анализ белков сои на содержание триптофана
Автор: Низкий С.Е., Кодирова Г.А., Кубанкова Г.В.
Журнал: Вестник Красноярского государственного аграрного университета @vestnik-kgau
Рубрика: Агрономия
Статья в выпуске: 11, 2023 года.
Бесплатный доступ
Цель исследования - оценка белков зерна амурских сортов сои на содержание триптофана. Задача: подбор наиболее подходящих сортов сои для создания продуктов функционального назначения. Объекты исследования - 26 сортов сои, созданных селекционерами ФГБНУ ФНЦ ВНИИ сои (Амурская область) за последние несколько лет, внесенные в реестр селекционных достижений и районированные как в области, так и за ее пределами. Химический анализ сои проведен в лаборатории переработки сельскохозяйственной продукции ВНИИ сои с использованием системы капиллярного электрофореза «Капель-205» («Люмэкс», Россия). Исследуемые сорта выращены на опытных полях лаборатории селекции и первичного семеноводства (с. Садовое, Тамбовского района Амурской области). Наибольшее количество белка отмечено в зерне сои сорта Сентябринка (42,3 %), наименьшее - у сортов МК 100 и Алена (38,4 %). Содержание триптофана в белке зерна сои амурских сортов колеблется от 0,99 до 1,21 г/100 г белка. Наилучшими показателями по содержанию триптофана отмечены сорта ВНИИС 18 (1,21 г) и Невеста (1,17 г). Только один из изученных сортов - Сентябринка в составе белка имеет менее 1 г триптофана (0,99 г). У 25 сортов содержание триптофана в белке зерна превышает стандарт FAO/WHO (1 г/100 г белка), из этого следует, что данные сорта сои хорошо подходят для создания пищевых продуктов. Также наилучшими показателями для создания продуктов функциональной направленности с учетом лечебных свойств триптофана являются сорта сои ВНИИС 18, Невеста, Золотница, Журавушка и Персона.
Триптофан, соя, амурские сорта, белок, аминокислотный индекс
Короткий адрес: https://sciup.org/140304242
IDR: 140304242 | DOI: 10.36718/1819-4036-2023-11-26-32
Текст научной статьи Анализ белков сои на содержание триптофана
Введение. Триптофан (Trp) – незаменимая аминокислота, которая относится к группе ароматических α-аминокислот (β-(β-индолил)-α-аминопропионовая кислота). Химическая формула C 11 H 12 N 2 O 2 (рис. 1). Триптофан представлен двумя оптически-изомерными формами, L и D, и в виде рацемической смеси (DL) [1,2].

Рис. 1. Структурная формула триптофана
Триптофан входит в состав многих белков и является гидрофобной аминокислотой, так как в своей структуре содержит ароматическое ядро индола. В живой клетке триптофан служит пре- курсором серотонина и ниацина. Серотонин выполняет функцию нейромедиатора и нейромодулятора в центральной нервной системе и служит субстратом для синтеза мелатонина, так называемого гормона сна, вырабатываемого в головном мозге. Снижение уровня триптофана вызывает гипофункцию сератониновой системы, что может стать причиной бессонницы и депрессивных расстройств [3–5]. Кроме того, триптофан является предшественником индольных алкалоидов и важнейшей из незаменимых аминокислот, необходимых для роста и поддержания азотистого равновесия. Участвует в биосинтезе белков сыворотки крови и гемоглобина. Он играет важную роль в образовании витамина B3, недостаточное количество которого приводит к пеллагре (вид авитаминоза) [6–8].
Триптофан присутствует в большинстве растительных белков, особенно им богато соевое зерно (табл. 1) [9, 10].
Таблица 1
Среднее содержание триптофана в некоторых продуктах и семенах различных культур, г/100 г продукта
Продукт |
Триптофан |
Говядина |
0,13 |
Телятина |
0,25 |
Курица |
0,29 |
Мясо кролика, индейки |
0,33 |
Куриное яйцо |
1,50 |
Рыба |
0,74 |
Красная икра |
0,96 |
Сыр плавленый |
0,50 |
Соевые бобы |
0,96 |
Горох, фасоль |
0,26 |
Пшеница |
0,14 |
Рис |
0,09 |
Кукуруза |
0,08 |
Исходя из данных, приведенных в таблице 1, содержание триптофана в белке сои значительно выше, чем во многих других продуктах, в т. ч. животного происхождения, и при перерасчете на белок почти в 2 раза превышает стандарт FAO/WHO (идеальный белок), который по триптофану составляет 0,85 г/100 г белка [11]. Данный стандарт установлен Продовольственной и сельскохозяйственной Организацией Объединенных Наций (FAO) совместно с Всемирной организацией здравоохранения (WHO) и используется для оценки пищевой и биологической ценности белков пищевых продуктов [12].
Известно, что соевый белок в целом имеет очень высокое качество, так как содержит все незаменимые аминокислоты и сбалансирован по аминокислотному составу, т. е. содержит необходимые для организма человека и животных аминокислоты в полном наборе [13].
Основное производство сои в РФ сосредоточено в регионах Дальнего Востока, в которых наибольшие посевные площади под сою отведены в Амурской области, где в настоящее время сою возделывают на площади более 1 млн га [14]. Основные сорта сои, возделываемые в области, это сорта, выведенные во Всероссийском научноисследовательском институте сои (ФГБНУ ФНЦ ВНИИ сои), что делает достаточно актуальным изучение химического состава зерна этих сортов.
Цель исследования – оценка белков зерна амурских сортов сои на содержание триптофана.
Объект и методы . Объектом исследования служили семена 26 сортов сои, созданных во ВНИИ сои. Все исследуемые сорта включены в государственный реестр селекционных достижений [15]. Семена были получены в 2022 г. в коллекционном питомнике опытного поля лаборатории селекции и первичного семеноводства и предоставлены для химических анализов в лабораторию переработки сельскохозяйственной продукции. Определение триптофана в зерне сои проводили методом капиллярного электрофореза на системе «Капель-205» («Люмэкс», Россия) [16]. Вследствие разрушения триптофана при кислотном гидролизе применяли метод, основанный на разложении проб щелочным гидролизом, с использованием фонового электролита, содержащего 0,02 М тетрабората натрия. Таким образом, используемый на стадии подготовки проб щелочной гидролиз разрушает все аминокислоты, кроме триптофана (рис. 2). Для определения эффективности аналитической методики было произведено электрофоретическое разделение аналитического стандарта и получены данные о времени удерживания аналита, построен градуировочный график площади пика в зависимости от концентрации исследуемого компонента. В качестве аналитического стандарта использовали триптофан производства фирмы Sigma-Aldrich, каталожный номер Т0254, с массовой долей основного вещества не менее 98 %.

Рис. 2. Электрофореграмма аналитического стандарта триптофана
Анализ включал три этапа: гидролиз раствора триптофана из основной цепи белка; разделение триптофана с помощью аналитической процедуры; обнаружение и определение массо- вой концентрации триптофана. Условия проведения анализа – кварцевый капилляр, фотометрический детектор, УФ-детектирование при длине волны 219 нм. Обработку электрофоре- грамм осуществляли при помощи программного обеспечения «Эльфоран» [15].
Одновременно определяли содержание белка в зерне исследуемых сортов методом диффузного отражения света в инфракрасной области спектра на ИК-сканере модели FOSS NIRSystems 5000. При этом использовали стандартные калибровочные уравнения для определения белка (фирма FOSS Analytical A/S, Дания) [17, 18].
Достоверность различий между разными сортами оценивалась по среднеквадратическому отклонению серии аналитических определений с расчетом критических значений диапазона различий для 95 % уровня значимости по Fisher and Frank [19].
Результаты и их обсуждение. В таблице 2 приведены данные о содержании белка и триптофана в зерне изученных сортов сои, а также результаты аналитических определений методом капиллярного электрофореза, где содержание аминокислоты выражается как массовая доля в белковой вытяжке (%/100 мг пробы). Для более корректной оценки качества белка приведен перерасчет содержания аминокислоты на 100 г белка.
Наибольшее количество белка отмечено в зерне сои сорта Сентябринка (42,3 %), наименьшее – у сортов МК 100 и Алена (38,4 %). Различие между сортами по этому показателю статистически достоверно, что подтверждает данные, приведенные нами в предыдущих публикациях [20].
Содержание белка и триптофана в зерне сои
Таблица 2
Сорт сои |
Белок, % от сухого вещества |
Триптофан |
|
Массовая доля в пробе, % |
г/100 г белка |
||
Топаз |
40,8 |
0,41 |
1,01 |
Лидия |
40,2 |
0,42 |
1,05 |
Грация |
39,3 |
0,41 |
1,04 |
Статная |
39,3 |
0,44 |
1,12 |
Умка |
39,5 |
0,41 |
1,08 |
Кружевница |
40,1 |
0,43 |
1,07 |
Сентябринка |
42,3 |
0,42 |
0,99 |
Золотница |
39,0 |
0,45 |
1,15 |
Гармония |
38,6 |
0,41 |
1,05 |
Персона |
39,4 |
0,45 |
1,14 |
Даурия |
38,8 |
0,43 |
1,11 |
Пепелина |
39,1 |
0,43 |
1,10 |
Куханна |
41,3 |
0,43 |
1,04 |
Лазурная |
40,1 |
0,42 |
1,05 |
МК 100 |
38,4 |
0,41 |
1,07 |
Евгения |
38,7 |
0,41 |
1,06 |
Нега 1 |
39,1 |
0,40 |
1,02 |
Китросса |
38,9 |
0,40 |
1,03 |
Лебедушка |
39,5 |
0,42 |
1,06 |
Журавушка |
38,5 |
0,44 |
1,14 |
Невеста |
40,1 |
0,47 |
1,17 |
Интрига |
39,4 |
0,42 |
1,07 |
Золушка |
39,3 |
0,43 |
1,10 |
ВНИИС 18 |
40,3 |
0,49 |
1,21 |
Алена |
38,4 |
0,43 |
1,12 |
Бонус |
39,0 |
0,42 |
1,07 |
Критический диапазон различий CR |
0,93 |
0,02 |
0,05 |
Среди исследуемых сортов сои самое низкое содержание в белке триптофана отмечено у сорта Сентябринка (0,99 г), у остальных сортов этот показатель превышал стандарт FAO/WHO (1 г/100 г белка). Значение парного коэффициента корреляции по Пирсону между содержанием белка в зерне исследуемых сортов сои и содержанием триптофана показывало слабую, отрицательную взаимосвязь этих признаков (r = –0,3).
Наилучшими показателями по содержанию триптофана отмечены сорта ВНИИС 18 (1,21 г) и Невеста (1,17 г). При этом существенных различий по этому признаку между сортами ВНИИС 18, Невеста, Золотница, Журавушка и Персона не выявлено, но в целом они достоверно превышали другие сорта, что делает их пригодными для создания продуктов функционального назначения.
Заключение. Содержание триптофана в белке зерна сои сортов селекции ФНЦ ВНИИ сои колеблется от 0,99 до 1,24 г/100 г белка. Только один из изученных сортов – Сентябринка в составе белка имеет менее 1 г триптофана. У 25 сортов амурской селекции содержание триптофана в белке зерна превысило 1 г/100 г белка, что говорит о хорошей перспективе использования этих сортов при создании пищевых продуктов. Наилучшими показателями для создания продуктов функциональной направленности с учетом лечебных свойств аминокислоты триптофан являются сорта сои ВНИИС 18, Невеста, Золотница, Журавушка и Персона.
Список литературы Анализ белков сои на содержание триптофана
- Молекулярная биология клетки. Т. 1 / Б. Альберте [и др.]; НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», Ин-т компьютерных исследований. М.; Ижевск, 2012. 5-е изд. 796 с.
- Формула Триптофана структурная химическая. URL: http://formula-info.ru/khimicheskie-formul y/t/form ula-tri ptofan a-stru kturn aya-khi mi-cheskaya (дата обращения: 01.03.2023).
- Turner E.H., Loftis J.M., Blackwell A.D. Serotonin a la carte: supplementation with the serotonin precursor 5-hydroxytryptophan // Pharmacol Ther. 2006. 109 (3): 325-338. DOI: 10.1016/j.pharmthera.2005.06.004.
- Бокуть С.Б., Герасимович Н.В., Милютин А.А. Молекулярная биология: молекулярные механизмы хранения, воспроизведения и реализации генетической информации / под ред. Л.С. Мельник, Л.Д. Касьяновой. Минск: Выш. шк., 2005. 463 с.
- Роль незаменимой аминокислоты триптофана в возникновении нарушений сна и тревожно-депрессивных расстройств / В.Е. Карнаухов [и др.] // Человек и его здоровье. 2022. № 25 (2). С. 13-23. DOI: 10.21626/vest-nik/2022-2/02.
- Березов Т.Т, Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. 3-е изд. М.: Медицина, 2008. 704 с.
- Биологическая химия / Е.С. Северин [и др.]. М.: Медицинское информационное агентство, 2008. 364 с.
- Pitche P. Т. Pellagra // Sante. 2005. V. 15, № 3. P. 205-208.
- Лысиков Ю.А. Аминокислоты в питании человека // Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. 2012. № 2. С. 88-105.
- Питебская В.С. Соя: химический состав и использование. Майкоп: Полиграф-Юг, 2012. 432 с.
- Баранов В.Ф., Кочегура А., Лукомец В.М. Соя на Кубани. Краснодар, 2009. 321 с.
- Dietary protein quality evaluation in human nutrition. Report of an FAQ Expert Consultation. FAO Food Nutr Pap. 2013;92:1-66. PMID: 26369006. URL: https://www.fao.org/ ag/humannutrition/35978-02317b979a686a57-aa4593304ffc1 7f06.pdf.
- Аминокислотный состав запасных белков современных сортов сои / С.В. Бобков [и др.] // Вестник ОрелГАУ. 2013. № 1 (40). С. 66-70.
- Соя на Дальнем Востоке / А.П. Ващенко [и др.]. Владивосток: Дальнаука, 2010. 435 с.
- Каталог сортов сои / Е.М. Фокина [и др.]; под общ. ред. В.Т. Синеговской // ВНИИ сои. Благовещенск: Одеон, 2021. 69 с.
- М 04-38-2009. Корма, комбикорма и сырье для их производства. Методика измерений массовой доли аминокислот методом капиллярного электрофореза с использованием системы капиллярного электрофореза «Капель». СПб., 2014. 49 с.
- Determination of grain protein content by near-infrared spectrometry and multivariate calibration in barley / Ch. Lin [et al.] // Food Chemistry. 2014. 162:10-15. DOI: 10.1016/j.food-chem.2014.04.056.
- Оценка содержания белка в семенном материале самоклональных линий сои / Г.А. Ко-дирова [и др.] // Дальневосточный аграрный вестник. 2020. № 3 (55). С. 41-47.
- Fehr W.R., Caviness Ch.E. Stages of Soybean Development // Special Report 80. IOWA STATE UNIVERSITY of Science and Technology, Ames, Iowa, 1977. 13 p.
- Низкий С.Е., Кодирова Г.А., Кубанкова Г.В. Оценка сортов сои амурской селекции на содержание лизина // Вестник КрасГАУ. 2021. № 12. С. 46-52. DOI: 10.24411/19996837-2020-13032.