2.7. АМІНОКИСЛОТИ, ПЕПТИДИ І ФЕРМЕНТИ

 

Амінокислоти зустрічаються у вільному стані в складі білків. З природних дже- рел виділено понад 200 амінокислот, в організмі людини міститься близько 60 амі- нокислот, 20 з яких постійно входять до складу білків, 10 амінокислот зустрічають- ся  досить  рідко,  решта  знаходиться  у  вільному  стані  або  входить  до  складу пептидів та інших біологічно активних сполук.

У рослинах синтезуються практично всі амінокислоти, а в організмі людини — лише частина протеїногенних, незамінні повинні надходити з продуктами харчу- вання. Кожна незамінна амінокислота виконує відповідну функцію в організмі лю- дини.

Відсутність валіну (добова потреба 3—4 г) веде до зменшення інтенсивності асиміляційних процесів, порушення координації руху. За відсутності лейцину (до- бова потреба 4—6 г) відбувається затримка росту та зменшення маси тіла, дегене- ративні зміни у нирках та щитовидній залозі. Відсутність лізину приводить до зме- ншення кількості еритроцитів і вмісту в них гемоглобіну, затримки росту й порушенню кальцифікації кісток.

Метіонін (добова потреба 2—4 г) — постачальник метильних груп для синтезу холіну — речовини з високою біологічною активністю, як сильний ліпотропний за- сіб, що попереджує жирове переродження печінки, впливає на обмін жирів та фос- фатидів у печінці, що відіграє важливу роль у профілактиці та лікуванні атероскле- розу.

Треонін (добова потреба 2—3 г) лімітує синтез білка в організмі. Триптофан (добова потреба 1 г) пов’язаний з обміном ніацину, впливає на ріст та баланс азоту. Фенілаланін (добова потреба 2—4 г) впливає на функцію щитовидної залози, над- нирники, бере участь у синтезі тироксину та адреналіну.

Замінні амінокислоти також виконують важливі фізіологічні функції. Аргінін активно реагує на вміст у крові оксиду азоту, в процесах згортання крові та послаб- ленні кровоносних судин, необхідний для забезпечення роботи печінки й імунної системи, знижує рівень холестерину.

Глютамін — в організмі міститься в невеликій кількості, сприятливо впливає на тонкий кишечник, сприяє відновленню слизових оболонок товстої кишки. Глю- тамін вважається природним джерелом емоційної рівноваги, використовується мо- зком.

Фенілаланін організм використовує для отримання антидеприсанту фенілетила- міну. Амінокислота метіонін застосовується у профілактиці хвороб печінки, мозку, остеоартритів. Валін, лейцин, ізолейцин — амінокислоти, що захищають м’язи і тканини від розкладу у випадку перевтоми.

Пептиди  проявляють фізіологічну активність, були виявлені в казеїні молока. Серед них глутамінові пептиди, які мають імуномоделюючу активність, регулюють обмін білків і біосинтез глікогену; пептиди з антигіпертензивними властивостями; фосфопептиди, які інгібірують накопичення жирів і регулюють обмін ліпідів.

Серед пептидів, що проявляють фізіологічну активність, вивчено білок лактофе- рин (лактотрансферин). Він виявлений в молоці ссавців і здатний зв’язувати залізо. За фізико-хімічними характеристиками його ідентифікували як трансферин.

Захисний фактор лактоферину підтверджується здатністю зв’язувати залізо і втримувати його навіть у достатньо жорстких фізіологічних умовах, а також прису- тність у тих місцях організму, де є загроза проникнення мікробів.


Функціональні властивості лактоферину залежать від його молекулярної струк- тури, яка має дві форми. Перша форма — закрита, стабільна, відносно жорстка й стійка до дії протеїнази — утворюється внаслідок зв’язування металу (заліза). Дру- га форма, яку приймає протеїн без металу, є відкритою, гнучкою й більш чутливою до протеїнази. В обох випадках більша частина поверхні молекули залишається од- наковою, тому на неї не повинно впливати приєднання металу. У випадку, коли мо- лекула переходить у відкриту форму, яка не містить металу, вона може набувати додаткові характеристики.

Лактоферин відіграє важливу роль у загальному антимікробному захисті, оскі- льки проявляє бактеріостатичний ефект, залишаючи мікроорганізми без заліза, не- обхідного для їх росту, і гальмує ріст багатьох грампозитивих і грамвід’ємних бак- терій.

Антибактеріальні характеристики лактоферину пояснюються руйнуванням мем- бран бактеріальних клітин залишками лізину й аргініну, які знаходяться вздовж по- верхні молекули білка, а також обумовлена гідролізом пептидів під дією пепсину.

Унікальна властивість лактоферину полягає в інактивуванні молекули протеїна- зи імуноглобуліна А (lqА), яка розрізає молекулу lqА, що утворює першу лінію оборони проти мікробіологічної атаки. Лактоферин запобігає відділенню активної протеїнази lqА із патогенних бактерій. Він зв’язує гепарин, ліпополіцукрид, який є частиною клітинної стінки бактерії у місцях запалень і значно скорочує ступінь ураження, обмежує виділення реактивних кисневих радикалів із нейтрофілів.

Лактоферин здатний з’єднуватися з багатьма типами клітин, включаючи макро- фаги, моноцити, активовані лімфоцити, які є основними компонентами в реалізації імунної системи людини.

Лактоферин стимулює природні клітини — кіллери як in vitro, так і in vivo. Це зв’язано з приєднанням лактоферину до багатьох типів клітин через рецептори або з допомогою менш специфічних механізмів (протипухлинна активність).

Лактоферин вважається загальним оксидантом. Здатність лактоферину зв’я- зувати ліпополіцукрид також обмежує утворення радикалів, індукованих ліпополі- цукридом.

Лакторферин за своєю структурою дуже близький до трансферину і в перемі- щенні та поглинанні заліза він функціонує аналогічно. Це підтверджується високою концентрацією лактоферину і високою біодоступністю заліза в молоці.

Лактоферин ідентифікують як білок, який видаляє залізо навіть в умовах низь- ких значень рН, наприклад, у шлунково-кишковому тракті або в місцях запалення. Здатність з’єднуватися з різними клітинами та імунної модуляції підтверджує його антипухлинну активність і загальну роль у захисті організму.

Для виробництва лактоферину в промислових масштабах використовуються ка- тіонообмінні смоли, на яких білок абсорбується і простіше відділяється від сирови- ни, оскільки більшість інших молочних білків є аніонами. На другій стадії катіоно- бмінна смола промивається водою, а абсорбовані речовини екстрагують за допо- могою сольових розчинів (рис. 2.8 і 2.9).

Лактоферин застосовують у багатьох продуктах. Якщо його додають як біо- активний компонент, то необхідно враховувати, що лактоферин легко інактиву- ється під час теплового обробітку. У кислому середовищі, особливо за рН бли- зько 4, його можна пастеризувати або стерилізувати НВЧ-методом без значної втрати біологічних властивостей. Процеси пастеризації і стерилізації запатенто- вані і застосовуються для виробництва широкого асортименту продуктів з лак- тоферином

 


Токсичність лактоферину вважають дуже низькою, не виявлено його мутаген- них наслідків у тестах на бактерії. На основі клінічних досліджень в Японії лакто- ферин вважають безпечною харчовою добавкою. З 1996 р. він офіційно дозволений в Японії, затверджені його показники — вміст вологи, залишків золи, чистота й розчинність.

Товарний лактоферин повинен відповідати певним вимогам (табл. 2.10).

 

 

 

 

ХАРАКТЕРИСТИКИ ЛАКТОФЕРИНУ


Таблиця 2.10

 

 

Показники

Кількісні значення

Чистота, %, не менше

96

Вміст білка (N×6,38), %, не менше

94,5

Зольність, %, не більше

1,32

Вологість, %, не більше

4,2

Залізо, мг %, не більше

45

рН (2 %-вий розчин)

5,2—7,2

Загальна кількість бактерій, КУО/г, не більше

1000

Наявність Stafilococcus, Salmonella

Дріжджі і плісені, КУО/г, не більше

30

 

Біологічні властивості лактоферину передбачають дослідження in  vitro  та  in vivo.

Іn vitro             Іn vivo

 

Антимікробна і антивірусна активність

Імуномодулююча дія

Антиоксидантний ефект

Вплив на розмноження різних видів клітин


Регулювання абсорбції заліза в ки-

шечнику

Захист організму господаря

 

 

У 2001 р. отримані відповідні документи щодо безпечності лактоферину із мо- лока від Адміністрації з харчових продуктів і ліків США. Активно виробляється й реалізується знежирене молоко, збагачене лактоферином, йогурт, продукти для спортсменів.

Розробка нових іонообмінних мембранних технологій дає можливість отримати із молока функціональні інгредієнти, які поліпшують стан здоров’я людей.

Ферменти — це органічні сполуки білкової природи, які утворюються в живих організмах, здатних прискорювати перебіг хімічних реакцій в організмі. Ферменти зустрічаються лише в живих організмах, мають високу специфічність і каталітичну дію. Всі біохімічні реакції відбуваються за участю ферментів за нормальним тис- ком, температурою, у слабокислому, нейтральному чи слаболужному середовищі.

Для ферментів характерним є те, що їх синтез та каталітична активність контро- люється на генетичному рівні, а також за участю низькомолекулярних сполук- субстратів або продуктів реакції.

В організмі понад дві тисячі ферментів забезпечують обмін речовин і енергії.

Усі ферменти поділяють на шість класів (рис. 2.10).


 

Як біологічно активні компоненти їжі, необхідно оцінювати дії ферментів, які сприяють травленню. Для корекції травлення використовують панкреатичні фер- менти — протеази, амілази, ліпази.

Пепсин і трипсин — протеолітичні ферменти, під дією яких відбувається гідро- ліз білків. Амілази забезпечують гідроліз крохмалю й глікогену. Ліпази каталізують гідроліз ліпідів.

Біологічно активні добавки можуть включати панкреатин як препарат підшлун- кової залози тварин, що містить трипсин і амілазу. Для включення ферментів до складу БАД розробляють різноманітні методи їх капсулювання у вигляді ліпосом (жирових тілець) та способи іммобілізації на сорбентах рослинного походження — лігніні, харчових волокнах.