Влияние некоторых компонентов рецептуры пищевых систем на ферментативное поведение орто-дифенолоксидазы льна

Введение. В последнее десятилетие актуально использование в производстве хлебобулочных изделий нетрадиционных для хлебопечения культур, содержащих значительное количество легкоусвояемых белков, витаминов и минеральных веществ. К такому сырью относится льняное семя и продукты его переработки. Белки льняного семени (20 - 25% массы) характеризуются высокой биологической ценностью и по аминокислотному составу напоминают белки сои, но с более высоким содержанием серосодержащих аминокислот.

Белки льняного семени могут служить белковыми обогатителями для других растительных продуктов, в том числе хлебобулочных изделий, так как биологическая ценность белка льняного семени выше, чем белка сои, пшеницы или ржи. В состав льняного белка входят ценные аминокислоты, ряд из которых является незаменимыми.

Важную и практически неисследованную роль в пищевых системах выполняют и ферменты, среди которых особое значение имеет орто-дифенолоксидаза (о-ДФО).

Цель работы: выявить влияние лимонной кислоты (0,882 М), хлорида натрия (0,882 М), ацетата натрия (0,882 М), тиосульфата натрия (0,441 М) и карбоната натрия (0,882 М) на ферментативные параметры биокаталитической системы - орто-дифенолоксидазы льна (о-ДФО).

Методика. Ранее нами и коллегами (Гавриленко, 1975; Анисимов, 1978; Методы..., 1982; Лапина, Лихуша, 2010; Лихуша, Лапина, 2014; Громова и др., 2016) изучены ферментативные параметры (определены и рассчитаны значения константы Михаэлиса и константы каталитической) о-ДФО 5-дневных проростков льна сорта Альфа р-1 (система 1).

На данном этапе определены кинетические параметры каталитической активности о-ДФО в 5-ти системах, содержащих о-ДФО льна (4,25ЛО"5 М), пероксида водорода (0,882 М), при варьировании концентрации бензидина (10 3 М) 0,6; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6, с добавлением лимонной кислоты (0,882 М) - система 2, хлорида натрия (0,882 М)-система 3, ацетата натрия (0,882 М)-система 4, тиосульфата натрия (0,441 М)- система 5 и карбоната натрия (0,882 М)-система 6, соответственно. По отработанной ранее (Лихуша, Лапина, 2014) схеме получены и построены для исследованных 5-ти систем (рис.) спрямленные кинетические зависимости в координатах Лайнуивера-Берка и рассчитаны параметры Км (константы Михаэлиса), kkat (константы каталитической) и Vmax (максимальной скорости ферментативной реакции), представленные в табл.

Известно, что значение км характеризует сродство фермента к субстрату. Чем этот параметр меньше, тем сродство выше. Значение kkat характеризует скорость превращения субстрата: чем константа каталитическая больше, тем быстрее и эффективнее превращается субстрат в ходе каталитической реакции.

Результаты и обсуждение. При сравнении полученных в данной работе результатов (табл.) видно, что значение к_м при добавлении ацетата натрия (система - 2) снижается в 3,9 раза, следовательно, сродство к субстрату повышается. Значение же константы каталитической снижается в 2,9 раз.

При добавлении карбоната натрия (система - 3) значение км уменьшилось, значение kkat также уменьшилось в 7,6 раз.

Введение в систему - 4 тиосульфата натрия даже в незначительном количестве уменьшает значение км в 4,5 раз, а значение kkat - в 36 раз. Это свидетельствует о том, что добавление в исследуемые системы ацетата натрия (система - 4), карбоната натрия (система - 6) и тиосульфата натрия (система - 5) сопровождается изменением ферментативного поведения о-ДФО, а именно, псевдоактивацией фермента по типу Va. Основная способность реакций Va типа активации проявляется в снижении величин максимальных скоростей реакции (V Vmax.

Абсолютно иная закономерность выявлена при введении в исследуемые системы хлорида натрия (система - 2) и лимонной кислоты (система - 3) (табл.). А именно, наблюдали возрастание значения км в 4,6 и 2,8 раз, и одновременное возрастание значения kkat в 1,6 и 1,2 раза, соответственно. Согласно принятой в энзимологии классификации типов ингибирования и активации ферментов это -случай двухпараметрически рассогласованной активации, т. е. тип Па. Отнесение данного типа к двухпараметрически рассогласованному типу активации ферментов основано на том, что присутствие активатора проявляется в рассогласованности его воздействия на фермент, в увеличении его максимальной скорости реакции (V+) и в ослаблении связывания фермента с субстратом (км).

Рисунок. Спрямленные в координатах двойных обратных величин -координатах Лайнуивера-Берка (1/ Vo - l/[S]o) - кинетические зависимости водного раствора о-ДФО льна - без добавок (система - 1) и с добавлением лимонной кислоты (система - 2), хлорида натрия (система - 3), ацетата натрия (система - 4), тиосульфата натрия (система - 5), карбоната натрия (система - 6)

Известно, что гидропероксиды и пероксиды, являющиеся субстратами о-ДФО, способны образовывать полимерные и окисленные формы с основными составляющими пищевого продукта — липидами и протеинами, что сообщает образованию темноокрашенных продуктов (в случае хлебобулочных изделий) и, кроме того, токсичных компонентов. Это негативно сказывается на качестве и безопасности продуктов питания. Введение в систему о-ДФО льна ослабляет, а в ряде случаев и полностью снимает эту проблему.

Таблица

Ферментативные параметры о-ДФО льна в системах 1-6

Заключение. В зависимости от химической природы добавленного компонента рецептуры пищевой системы мы наблюдали различный характер влияния этого компонента на ферментативные свойства биокатализатора, который входит в состав многих пищевых систем. Знание особенностей взаимодействия компонентов рецептуры пищевых продуктов с о-ДФО и их влияние на активность ферментов, в частности о-ДФО льна, имеет определяющее значение в обеспечении надлежащего качества и безопасности готового пищевого продукта, а введение в рецептуру семян (или проростков) льна - источников о-ДФО, позволяет не только расширить ассортимент хлебобулочной продукции, но и гарантировать ее качество и безопасность.

Громова А.Д. Влияние некоторых компонентов рецептуры пищевых псистем на верментативное поведение орто-дифенилоксидазы льна / А.Д. Громова, П.С. Лихуша, Г.П. Лапина, М.Н. Петушков // Вести. ТвГУ. Сер.: Биология и экология. 2016. №4. С. 61-66. '