Антиферменты (ингибиторы протеиназ)
Антиферменты — вещества белковой природы, блокирующие активность ферментов. Содержатся в сырых бобовых, яичном белке, пшенице, ячмене, других продуктах растительного и животного происхождения, не подвергшихся тепловой обработке. Изучено воздействие антиферментов на пищеварительные ферменты, в частности, на пепсин, трипсин, α-амилазу. Исключение составляет трипсин человека, который находится в катионной форме и поэтому нечувствителен к антипротеазе бобовых.
В настоящее время изучены несколько десятков природных ингибиторов протеиназ, их первичная структура и механизм действия. Трипсиновые ингибиторы, в зависимости от природы содержащейся в них диаминомонокарбоновой кислоты, подразделяются на два типа: аргининовый и лизиновый. К аргининовому типу относят: соевый ингибитор Кунитца, ингибиторы пшеницы, кукурузы, ржи, ячменя, картофеля, овомукоид куриного яйца и др.; к лизиновому — соевый ингибитор Баумана-Бирка, овомукоиды яиц индейки, пингвинов, утки, а также ингибиторы, выделенные из молозива коровы.
Механизм действия этих антиалиментарных веществ заключается в образовании стойких энзимингибиторных комплексов и подавлении активности главных протеолитических ферментов поджелудочной железы: трипсина, химотрипсина и эластазы. Результатом такой блокады является снижение усвоения белковых веществ рациона.
Рассматриваемые ингибиторы растительного происхождения характеризуются относительно высокой термической устойчивостью, что нехарактерно для белковых веществ. Нагревание сухих растительных продуктов, содержащих указанные ингибиторы, до 130 °С или получасовое кипячение не приводит к существенному снижению их ингибирующих свойств. Полное разрушение соевого ингибитора трипсина достигается 20-минутным автоклавированием при 115 °С или кипячением соевых бобов в течение 2-3 час. Ингибиторы животного происхождения более чувствительны к тепловому воздействию.
Отдельные ингибиторы ферментов могут играть в организме специфическую роль при определенных условиях и отдельных стадиях развития организма, что в целом определяет пути их исследования. Тепловая обработка продовольственного сырья приводит к денатурации белковой молекулы антифермента, т.е. он влияет на пищеварение только при потреблении сырой пищи. Например, потребление сырых яиц в большом количестве может оказать отрицательное влияние на усвоение белковой части рациона.
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Источник
2.1.1. Ингибиторы пищеварительных ферментов
К этой группе относятся вещества белковой природы, блокирующие активность пищеварительных ферментов (пепсина, трипсина, химотрипсина, α-амилазы). Белковые ингибиторы обнаружены в семенах бобовых культур
(соя, фасоль и др.), злаковых (пшеница, ячмень и др.), в картофеле, яичном
белке и других продуктах растительного и животного происхождения.
Механизм действия этих соединений заключается в образовании стой- ких комплексов «фермент-ингибитор», подавлении активности главных пи- щеварительных ферментов и, тем самым, снижении усвоения белковых ве- ществ и других макронутриентов.
К настоящему времени белковые ингибиторы достаточно хорошо изу- чены и подробно охарактеризованы: расшифрована первичная структура, изучено строение активных центров ингибиторов, исследован механизм дей- ствия ингибиторов и т. п.
На основании структурного сходства все белки-ингибиторы раститель-
ного происхождения можно разделить на несколько групп, основными из ко-
торых являются следующие семейства:
1) соевого ингибитора трипсина (ингибитора Кунитца);
2) соевого ингибитора Баумана-Бирка;
3) картофельного ингибитора I;
4) картофельного ингибитора II;
5) ингибиторов трипсина / α -амилазы.
Ингибиторы протеаз, выделенные из сои, можно разделить на две ос- новные категории: ингибиторы Кунитца и ингибиторы Баумана-Бирка. Ин- гибитор Кунитца был впервые выделен из семян сои еще в 1946 г. Его моле- кулярная масса 20 100 Да. Молекула ингибитора состоит из 181 аминокис-
лотного остатка и содержит две дисульфидные связи в положении цис(39) — цис(86) и цис(136) — цис(145). Трипсиносвязывающий реактивный центр включает остаток аргинина, связанный пептидной связью с остатком изолей- цина: арг(63) — иле(64), поэтому ингибиторы этого семейства также называют трипсиновыми ингибиторами аргининового типа. Одна молекула ингибитора Кунитца инактивирует одну молекулу трипсина.
Ингибитор Баумана-Бирка был впервые выделен также в 1946 г. из се-
мян сои. Ингибитор эффективно подавляет активность трипсина и химот- рипсина, причем с одной молекулой ингибитора могут связываться молекулы обоих ферментов. Ингибитор Баумана-Бирка — первый описанный «двухгла- вый» (или двухцентровой) ингибитор сериновых протеиназ. Его молекуляр- ная масса примерно 8 000 дальтон. Молекула ингибитора состоит из 71 ами- нокислотного остатка. Особенностью аминокислотного состава является вы- сокое содержание остатков цистеина (7 на одну молекулу) и отсутствие ос- татков глицина и триптофана. Молекула ингибитора Баумана-Бирка состоит из двух частей, сходных по структуре (доменов), которые соединены между собой короткими полипептидными цепочками. Реактивный центр, ответст- венный за связывание трипсина, локализован в первом домене и содержит пептидную связь: лиз(16) — сер(17); а реактивный центр, ответственный за связывание химотрипсина, находится во втором домене и содержит пептид- ную связь: лей(43) — сер(44), поэтому ингибиторы этого семейства иногда на- зывают ингибиторами лизинового типа. В сырых бобах сои содержание ин- гибитора Кунитца составляет 1,4 %, ингибитора Баумана-Бирка — 0,6 %.
Присутствие ингибиторов протеаз в пищевых продуктах обусловливает выделение большого количества пищеварительных ферментов, что ведет к гипертрофированию поджелудочной железы и обеднению тканей организма аминокислотами. Это, в свою очередь, приводит к резкому ухудшению ус- воения белков, вызывает замедление роста и истощение животного и челове- ческого организмов.
При возрастающем интересе к использованию сои в качестве пищевого
продукта необходимо учитывать возможную угрозу здоровью человека в связи с неполной инактивацией ингибиторов протеаз при нарушении техно- логических режимов обработки.
Установлено, что соевая мука, не подвергавшаяся термической обра-
ботке, оказывает отрицательное действие на организм человека. Нагревание сухих продуктов, содержащих ингибиторы трипсина и химотрипсина до
130 °С или кипячение их при 100 °С в течение 30 мин, не приводит к сущест- венному снижению их ингибируюших свойств. Для полного разрушения со- евого ингибитора трипсина необходимо автоклавирование при 115 °С в тече- ние 20 мин или при 108 °С в течение 40 мин. Кипячение соевых бобов раз- рушает ингибиторы протеаз в течение 2. 3 ч. Для полной инактивации инги- биторов обезжиренные соевые бобы должны быть увлажнены до 14. 16 % с последующей термической обработкой при 130 °С в течение 1 ч. Однако при такой обработке снижается усвояемость соевого белка и идет потеря незаме- нимых аминокислот.
В клубнях картофеля содержится целый набор ингибиторов химотрип- сина и трипсина, которые отличаются по своим физико-химическим свойст- вам: молекулярной массе, особенностям аминокислотного состава, изоэлек- трическим точкам, термо- и рН-стабильности и т. п. Кроме картофеля, белко- вые ингибиторы обнаружены в других пасленовых, а именно, в томатах, бак- лажанах, табаке. Наряду с ингибиторами сериновых протеиназ в них обнару- жены и белковые ингибиторы цистеиновых, аспартильных протеиназ, а так- же металлоэкзопептидаз.
Заслуживает внимания и тот факт, что в семенах растений и в клубнях
картофеля находятся «двухглавые» ингибиторы, способные одновременно связываться и ингибировать протеазу и α-амилазу. Такие белковые ингиби- торы были выделены из риса, ячменя, пшеницы, тритикале, ржи.
Рассматриваемые белковые ингибиторы растительного присхождения характеризуются высокой термостабильностью, что в целом не характерно для веществ белковой природы.
Ингибиторы животного происхождения более чувствительны к тепло-
Источник