Характеристика некоторых ферментов масличных семян

Характеристика некоторых ферментов масличных семян. Синтез триацилглицеринов из глицерина и жирных кислот и гидролиз их с получением этих же продуктов осуществляются липазой - ферментом, относящимся к классу гидролаз. Название ее по классификации ферментов - гидролаза эфиров глицерина. В липазе в качестве активной группы фермента присутствует кальций.

Масличные семена богаты липазой. Наиболее активной липазой обладают семена клещевины, в которых она и была впервые обнаружена в 1891 г. Дальнейшие исследования показали, что липаза разных семян имеет различную активность, причем высокое содержание масла в семенах не всегда сопровождается максимальной активностью фермента.

Липазы масличных семян различаются по отношению к растворителям. Из некоторых семян после обезжиривания липаза легко извлекается водой, водными растворами слабых щелочей или глицерина. Липаза семян клещевины этими растворителями извлекается трудно, но водным раствором NaCl удается извлечь более 90% липазы клещевины.

Для проявления максимальной активности липазы, как и для других ферментов, требуется строго определенная реакция среды. В литературе встречаются различные значения оптимальной

величины рН для липазы масличных семян. У покоящихся семян клещевины наибольшую активность обнаруживают при рН 4,5-5. В прорастающих семенах хлопчатника оптимум активности липазы наблюдается при рН 7. Липаза семян тунга проявляет максимальную активность при рН 6-7,5, а липаза семян злаковых -при рН 8. Известны и другие указания на оптимальное значение рН липазы от 3,6 до 10,5.

В то же время исследованиями последних лет установлено, что оптимум действия липазы значительно меняется в зависимости от физиологического состояния семян. Так, например, у покоящихся семян сои оптимальное значение рН равно 5, а у прорастающих семян - рН 7. Подобная зависимость установлена также для конопли, тунга, арахиса, клещевины, льна - липаза действует при различном рН в зависимости от состояния семян.

В семенах клещевины обнаружено вещество, которое в восстановленном состоянии способно стимулировать гидролитическое действие фермента, а в окисленном-тормозить его и усиливать синтетическую активность липазы. Этот активатор липазы не омыляется и дает положительную реакцию на стероиды. По Кавашима (1954), аналогичным действием обладают желчные кислоты, они понижают гидролитическое действие липазы и увеличивают ее синтетическую активность.

Значительный интерес представляет устойчивость к высокой температуре липаз масличных семян, которые перед хранением и переработкой обычно подвергаются тепловому воздействию. Липаза сухих семян клещевины очень устойчива. Она выдерживает нагревание при температуре 120° С в течение 2 ч, теряя только 50% своей активности. По другим данным, обезвоженная и обезжиренная липаза, внесенная в касторовое масло, после 30 ч нагревания до 100°С потеряла только около 40% первоначальной активности. В то же время наблюдается очень быстрая инактивация влажного фермента даже при температуре 20° С.

Влияние обезжиривания семян на активность липазы зависит от степени обезвоженности применяемого растворителя. При применении тщательно высушенного растворителя - бензина, эфира-активность липазы практически не снижается.

Липаза клещевины быстрее расщепляет триацилглицерины, содержащие остатки ненасыщенных кислот, чем насыщенных.

Большой интерес к липазе объясняется тем, что активность и характер ее действия имеют важное значение в процессе подготовки к хранению и хранения масличных семян. При повышении влажности семян и повышенной температуре их хранения липаза очень быстро расщепляет триацилглицерины, что приводит к повышению кислотности масла в семенах и ухудшению его качества.

Часть сложных липидов масличных семян представлена фосфолипидами. Сложноэфирныс связи этих соединений гидроли-зуются фосфолипазами.

Фосфолипазы существуют в четырех модификациях: А, В" С и D (рис. 17).

Рис. 17. Связи в молекуле фосфатиднлхолина, атакуемые фосфолипазами.-

Фосфолипаза А (ацилгидролаза фосфолипидов) при гидролизе фосфатиднлхолина образует лизофосфатидилхолин и одну молекулу ненасыщенной жирной кислоты. Фосфолипаза В (ацилгидролаза лизолецитина) отщепляет от лизофосфатидил-холина вторую жирную кислоту. При действии на целую молекулу фосфолипида она отщепляет от нее обе жирные кислоты, не нарушая связей между фосфорной кислотой и глицерином и связей между фосфорной кислотой и азотистым основанием.

Фосфолипаза С, действуя на фосфолипид, разрушает слож-ноэфирную связь между фосфорной кислотой и глицерином, при; этом образуется фосфорилхолин и диацилглицерин. Наконец, фосфолипаза D, действуя на фосфолипид, нарушает связь между фосфорной кислотой и азотистым основанием. К этой же группе ферментов относится фитаза (фосфогидролаза миоино-зитолгексофосфата), расщепляющая фитин на инозит и фосфорную кислоту.

Активной группой фосфолипаз А и С является Са++, фосфолипазы обнаружены в масличных семенах и рисовых отрубях.

Кроме указанных гидролитических ферментов в семенах установлено наличие ряда ферментов, гидролизующих другие сложноэфирные связи. К их числу можно отнести ацетилэсте-разу (ацетилгидролазу уксусных эфиров), катализирующую-гидролиз эфиров уксусной кислоты. Эта гидролаза обнаружена в семенах клещевины и сои. Оптимум действия ее лежит при рН 5,5-6,5. Сложноэфирные связи стероидов расщепляются гидролазой стероловых эфиров.

Миросульфатаза (синигринсульфогидролаза) - фермент, широко распространенный в масличных семенах семейства Капустных. Он относится к группе ферментов, расщепляющих сложноэфирную связь эфиров серной кислоты и гликози-

дов. Синигрин расщепляется этим ферментом на неорганический сульфат и меросинигрин. В свою очередь меросинигрин гидро-лизуется ферментом тиогликозидазой, относящейся к группе ферментов, гидролизующих гликозидные связи. В результате меросинигрин распадается на глюкозу и аллилгорчичное эфирное масло.

Миросульфатаза содержится в семенах горчицы - черной, сарептской и белой, рапса и рыжика.

Широко распространены в семенах масличных культур ферменты, гидролизующие различные гликозидные связи, т. е. катализирующие гидролиз различных растительных углеводов - ди-, три- и полисахаридов, - амилазы.

В семенах сои обнаружено большое количество р-амилазы. В основном же амилазы обнаруживаются в семенах пшеницы и ржи.

К этой же группе относят распространенные в семенах масличных растений другие ферменты, расщепляющие гликозиды на составляющие их компоненты. R-Гликозидаза гидролизует амигдалин, содержащийся в семенах фруктовых косточек, в горьком миндале и других семенах растений из семейства розоцветных, с образованием бензальдегида, синильной кислоты и глюкозы. (З-Гликозидаза гидролизует также и другие гликозиды масличных семян.

Из оксидоредуктаз в масличных семенах наиболее изучена липоксигеназа, катализирующая реакцию образования гидроперекисей ненасыщенных жирных кислот типа линолевой и линоленовой. Имеются сведения о возможности окисления также и олеиновой кислоты, но этот процесс идет медленно. Образованию гидроперекисей у линолевой и линоленовой кислот предшествует переход двойных связей в сопряженное положение. Схема действия липоксигеназы может быть представлена в следующем виде: ненасыщенные ацилглицерины жирных кислот +О2->-гидроперекиси ненасыщенных ацилглицеринов жирных кислот. Образующиеся гидроперекиси, обладая высокой окислительной способностью, могут окислять каротиноиды и их производные, а также другие вещества семян.

Действие липоксигеназы было впервые обнаружено в 1932 г. при исследовании продуктов переработки соевых семян на «соевое молоко». В масле соевых семян, перешедшем в «молоко», очень быстро изменялись характеристики, свидетельствующие о течении окислительных и гидролитических процессов. Первоначально из соевых семян извлекали каротиноксидазу, которую применяли для отбелки каротина. В дальнейшем из этого препарата были выделены липоксигеназа и каротинокси-даза.

Кроме сои активная липоксигеназа обнаружена в семенах льна. У других масличных культур - рапса, конопли, ореха и подсолнечника - в покоящихся семенах липоксигеназной активности почти не наблюдалось. Активная липоксигеназа у этих семян появляется только после начала их прорастания.

Липоксигеназа - типичный глобулин с молекулярной массой 102 400, не растворимый в чистой воде, но хорошо растворимый в разбавленных растворах солей. Оптимальное значение рН для липоксигеназы пшеницы, ржи и кукурузы от 6,5 до 7,5, оптимум рН для сои 9. Температурный оптимум для липоксигеназы от 20 до 40° С. Реакция под действием фермента протекает на воздухе и ускоряется в кислороде.

Липоксигеназа способствует разрушению молекул жирных кислот, что ведет к прогорканию и окислительной порче масло-содержащих продуктов.

В семенах мака, сои, арахиса обнаружены относящиеся к оксидоредуктазам дегидрогеназы жирных кислот, катализирующие реакцию переноса водорода.

Пероксидаза жирных кислот (пальмитат:. НоОг-оксидо-редуктаза) - фермент, осуществляющий окисление субстрата при помощи перекиси водорода или каких-либо других перекисей. Обнаружена в семенах арахиса.

Пероксидаза действует на жирные кислоты с отщеплением одного атома углерода в виде ССЬ и выделением воды. Пероксидаза активно действует на миристиновую и пальмитиновую кислоты и более медленно на стеариновую кислоту.