WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 6 | 7 || 9 |

В прорастающихсеменах происходит переключениедегидрогеназных реакций на аэробные,которые могут осуществляться с помощьюэндогенных функционально активныхвеществ. Следует выделить ряд особенностейв проявлении активности пероксидазы впокоящихся и прорастающих семенах. Так,например, в зерновках, обладающих высокойспособностью к прорастанию, выявляетсявысокая активность ПО, коррелирующая суровнем их жизнеспособности. Низкаяактивность фермента свидетельствует опонижении жизнеспособности и всхожестисемян.

Среди технологическихметодов оценки качества сырья и готовойпродукции биохимические методы имеютприоритетное значение потому, что онипозволяют выявить изменения до того, какпроисходят морфологические и дажефункциональны нарушения. Таким образом,активность антиоксидантной системы можетбыть использована как дополнительныйкритерий оценки качества зерна.

5.2. Изменениеактивности антиоксидантной системы ипроцессов перекисного окисления липидовпри производстве светлого пивоваренногосолода

В производственныхусловиях проводили замачивание зерна внепрерывном потоке воды и воздуха. Следуетотметить, что низкая температуразамачивания (14 °С), а также снабжениекислородом, приводит к возрастаниюокислительных процессов в клетке иобразованию продуктов ПОЛ. Содержание МДАпри набухании возрастает в первые 24 чзамачивания, а затем постепенно снижается.Пик повышения концентрациинизкомолекулярных антиоксидантов в ячменеприходится на 36 часов набухания. Во-первых,это обусловлено растворением фенольныхингибиторов роста; во-вторых, активациейгидролитических процессов, в ходе которыхобразуются аминокислоты и углеводы,обладающие антиоксидантнымисвойствами.

Активность СОДпостепенно повышается в течение всеговремени набухания ячменя. Динамикаактивности ферментов, утилизирующихперекись водорода, - КАТ и ПО постепенновозрастает в течение всего периодазамачивания. Возможно, возрастаниеактивности этих ферментов обусловленоучастием в окислении энергетическихсоединений и ингибиторов роста, накоплениекоторых наблюдается во время покоя семян.Возрастание активности ГР и последующеепостепенное ее снижение в процессезамачивания объясняется тем, что длякатализа этому ферменту необходимкофермент НАДФН, содержание которогоснижется при возрастании аэробныхпроцессов.

Проращивание ячменяпроводили в ящичной солодовне, используядля перемешивания ковшовыйворошитель. При солодоращении ячменясодержание МДА в зерновке резко возрастаетна 5-е и 8-е сутки проращивания. С цельюснижения потерь на дыхание и ростовыепроцессы солодоращение ведут при слабомосвещении, пониженной температуре ивысокой влажности. Из этого можнозаключить, что замедленный рост иотсутствие освещения не способствуетобразованию низкомолекулярных АО сучастием фотосинтетического аппаратапроростка. Поэтому возрастание в зерновкеконцентрации низкомолекулярных АО на 2-3-е ив гусарах на 4-е сутки с постепеннымснижением, объясняется накоплениемнизкомолекулярных соединений,образующихся в процессе биодеградациибелков, полисахаридов и липидов(Тарчевский, 1992).

Динамика активностиСОД в гусарах и зерновке постепенноповышается в первые 4 дня. Причем болеевысокие показатели активности ферментовотмечались в гусарах. Каталаза содержится в ячмене внезначительном количестве, но быстронакапливается при проращивании, причемскорость накоп­ления явно зависит от длительностисолодоращения. АктивностьКАТ возрастает меньше по сравнению сактивностью пероксидазы, так как сродствофермента к малым концентрациям перекисиводорода ниже, чем у пероксидазы (Андреева,1988). Постепенное снижение активности ГР взерновке и гусарах можно объяснитьпреобладанием аэробных процессов наданаэробными, в процессе чего, снижаетсяконцентрация НАДФН в клетке.

Сушку проводили впроизводственных условиях по режиму ЛСХА.Показано, что на начальных этапах сушкинаблюдается возрастание активностиантиоксидантных ферментов с последующимее снижением (табл. 12). Следует отметить, что ферментыобладают различной термоустойчивостью.Наибольшая активность при сушкесохраняется у ПО, в молекуле которойнаходятся два иона кальция, придающие ейстабильность (Угарова, Лебедева, 1996). Инактивация ГРначинается уже при 55 °С. Возможно, этообусловлено тем, что в активном центреданного фермента содержатся SH-группы, окисление которых приводитк инактивации (Smith, 1989).При сравнении динамикинакопления низкомолекулярных АО и МДАобращает на себя внимание тот факт, что приподсушивании наблюдается снижениеконцентрации МДА на фоне возрастанияконцентрации антиоксидантов. Возможно,повышение концентрации антиоксидантовобусловлено активацией гидролитическихферментов, в результате чего образуютсясоединения, обладающие антиоксидантнойактивностью.

Таблица 12 – Активностьантиоксидантной системы и содержаниепродуктов перекисного окисления липидовпри сушке солода

Температура, °С

СОД,ед.акт./г

КАТ,

мМ/мин г

ПО, мкМ/мин.г

ГР, мкМ/минг

АО,мкг/г

МДА,мкМ/г

18

31±3,2

0,38±0,02

45,1±2,1

0,55±0,03

350,4±11

0,19±0,01

55

34±3,0

0,44±0,02

83,3±3,3

0,07±0,001

410,1±10

0,17±0,01

80

30±3,0

0,18±0,01

72,7±5,1

0

400,8±12

0,23±0,02

85

0

0

36,2±4,0

0

122,2±8,1

0,24±0,02

Свежий солод,поступающий из сушки, обычно неиспользуется сразу в пивоваренномпроизводстве, так как имеет влажность,недостаточную для эффективного дробления.При хранении солода происходят физическиеи химические изменения, облегчающие егопоследующую переработку. Кроме того, частьферментов еще не восстановилась послетепловой обработки.

Нами установлено, что впервые четыре месяца хранения содержаниеантиоксидантов возрастает на 12-16 % посравнению с исходным значением. Повышениеконцентрации АО при хранении солодаобусловлено впитыванием влаги изокружающей среды и небольшой активациейгидролитических ферментов. Хранениесолода в течение десяти месяцев неприводило к существенным изменениямконцентрации. Достоверное понижениесодержания антиоксидантов на 27-34 %наблюдалось после годичного хранениясолода. Проведенные исследованияуказывают на то, что анти- и прооксидантноеравновесие является биохимическимпоказателем технологического процессапроизводства пивоваренного солода.

5.3. Содержаниеантиоксидантов в отходах солодовенногопроизводства и перспективы ихиспользования

Наибольшее содержаниеантиоксидантов наблюдается в солодовыхростках (225,2 мкг/г) и хмелевой дробине (307,4мкг/г). Высокое содержание антиоксидантов вростках объясняется их сложным химическимсоставом, включающим в себя аминокислоты,фенольные соединения и витамины, которыевходят в группу природных антиоксидантов.Следует также отметить, что припроращивании активируются синтетическиепроцессы, приводящие к образованиюразнообразных соединений, обладающихантиоксидантной активностью.

Результатыэксперимента указывают на то, что замачивание ячменя в течениепервых 6-8 ч в экстрактах солодовых ростковприводит к повышению способностипрорастать. Проведенные исследованияпоказали, что замачивание зерна вэкстрактах в первые 6-8 ч набухания повышаютактивность дегидрогеназ в 1.2, пероксидазу– 1.3 раза посравнению с контролем. Наблюдаемоеповышение всхожести и активностидыхательных ферментов объясняется тем, чтобиологически активные вещества солодовыхростов активируют метаболические процессына начальных этапах набухания зерна,выступая в качестве природныхстимуляторов роста. Такимобразом, использование экстрактов изсолодовых ростков позволит снизитьпроизводственные потери сухих веществ, атакже сократить время проращиванияпивоваренного ячменя.

ВЫВОДЫ

  1. Гипобиотическое состояние семян вусловиях естественного хранениясопровождается низкой активностьюокислительных процессов и антиоксидантнойсистемы. Длительное хранение семянзерновых культур приводит к снижениюжизнеспособности, всхожести и активностиоксидоредуктаз на фоне повышенияпродуктов перекисного окисления липидов.Естественное старение семянсопровождается снижением активностиантиоксидантной системы.
  2. Неблагоприятные условия храненияспособствуют накоплению продуктовперекисного окисления липидов и активацииантиоксидантной системы защиты. Снижениежизнеспособности и всхожести семянкоррелирует с понижением активностиантиоксидантной системы и накоплениемпродуктов перекисного окисления липидов.
  3. Набухание и прорастание семянзерновых культур сопровождаетсяактивацией анаэробных дегидрогеназ иферментов антиоксидантной системы на фоненакопления продуктов перекисногоокисления липидов. Содержаниенизкомолекулярных антиоксидантов внепроросших семенах на протяжении всегосрока прорастания сохранялось надостаточно высоком уровне на фоне низкойактивности окислительных процессов. Приэтом пероксидаза необходима длясохранения жизнеспособности семян иинициирования процессов прорастания.Низкая активность фермента у непроросшихсемян, остающихся в покое, не изменяется, вто время как в прорастающих семенахнаблюдается возрастание активностифермента.
  4. Окислительный стресс в процессезамачивания приводит к активацииперекисного окисления липидов иантиоксидантной системы защиты в зародышеи щитке. Кратковременное воздействиестресс-фактора в процессе набуханияприводит к повышению всхожести семянзерновых культур.
  5. При прорастании контроль надуровнем ПОЛ в надземной частипреимущественно выполняютнизкомолекулярные антиоксиданты, а вкорнях эта функция возложена на ферментыантиоксидантной защиты. Одним измолекулярных механизмов реакции семян ипроростков на действие факторовокружающей среды является изменениекаталитических характеристик стрессовогофермента - пероксидазы.
  6. Аскорбиновая кислота являетсямедленно окисляемым субстратом,пероксидазное окисление которой вконцентрации 22-220 мкМ сопровождаетсяактивированием, а в концентрации 264-352 мкМингибированием фермента. Эффектактивирования и ингибирования отмечалсяпри всех изученных значениях рН (4,0-8,0). Присвязывании в активном центре двух и болеемолекул аскорбиновой кислоты активируетфермента, а связывание 6-9 молекулингибирует пероксидазу. Количествосвязавшихся молекул, ингибирующих фермент,зависит от рН. Гидрохинон неконкурентноактивирует пероксидазное окислениеаскорбиновой кислоты, ускоряяферментативную реакцию в 4-41 раз. В реакцияхсовместного пероксидазного окисленияаскорбиновой кислоты и гидрохинонаингибирование пероксидазы возможно двумямолекулами аскорбиновой кислоты. Данныйрегуляторный механизм обеспечиваетвыполнение избирательной антиоксидантнойфункции пероксидазы в растениях.
  7. Гидрохинона является быстроокисляемым субстратом пероксидазы (kсat 1220-2225 с-1).Оптимум каталитической активностифермента приходится на рН 4,5-5,5. Связывание2-3 молекул гидрохинона сфермент-субстратным комплексом ингибируетпероксидазу. Количество молекулгидрохинона, ингибирующих фермент, зависитот рН, что обусловлено изменениями впротяженности субстратсвязывающегоучастка активного центра фермента,уменьшающегося в кислых рН. Данныймеханизм может наблюдаться в растениях приокислении различных регуляторов роста.Подробно изучен механизм и определеныкаталитические константы регуляцииактивности гемсодержащей пероксидазырастений биологически активнымивеществами. Предложен механизм участияпероксидазного катализа в покое ипрорастании семян, а также в условияхокислительного стресса. Пероксидазаконтролирует уровень перекиси иантиоксидантов в растениях; антиоксидантыв малых концентрациях способны повышатьактивность пероксидазы в реакцияхсовместного окисления, в высоких – снижатьактивность фермента, связываясь в активномцентре.
  8. Индолил-3-уксусая кислотарегулирует пероксидазное окислениесубстратов, имея специфический участоксвязывания в составе дистального доменаактивного центра фермента. ИУК способнаизменять направленность реакциипероксидазы, превращая фермент ввысокоспецифическую оксигеназу,генерирующую свободные радикалы,необходимость которых возникает урастений в процессе развития. Углеводы вконцентрациях 0,011-0,88 М снижают активность итермостабильность гемсодержащейпероксидазы растений.
  9. Биологически активные вещества вмалых концентрациях активировалипрорастание семян на 15-20%, а в больших -понижали их всхожесть до 3-11%, при этомпроявлялась индивидуальнаячувствительность семян зерновых культур киспользуемым соединениям. Высокиеконцентрации регуляторов и антиоксидантовмогут понижать активность пероксидазы и засчет этого регулировать продолжительностьгипобиотического состояния семян зерновыхкультур.
  10. Одним из физиолого-биохимическихмеханизмов повышения всхожести привоздействии на семена физических ихимических факторов является активацияокислительных процессов на начальныхэтапах набухания зерновок с последующимповышением реактивности антиоксидантнойсистемы.
  11. Технологический режим замачиванияи солодоращения ячменя влияет напротекание окислительных процессов иактивность антиоксидантной системы.Антиоксидантный статус и интенсивностьперекисного окисления липидов могут бытьиспользованы как критерий оценки качествазерна и солода.
  12. Отходы солодовенного ипивоваренного производства являютсяперспективным источником природныхбиологически активных веществ и могут бытьиспользованы в качестве регуляторовбиотехнологических процессов присолодоращении.
    Pages:     | 1 |   ...   | 6 | 7 || 9 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»