книги из ГПНТБ / Овчинников, А. И. Биохимия молока и молочных продуктов

Наиболее известным и хорошо изученным ферментом флавопротеидной природы в молоке является фермент ксантиноксидаза (1. 2. 3. 2), которая катализирует окисление альдегидов, пуриновых оснований — ксантина и гипоксантпна до мочевой кислоты. Водород при этом процессе может переноситься как на кислород воздуха, так и на метиленовую синь. Ксантиноксидаза содержится в молоке, а также в животных и растительных тканях. В молоке фермент был обнаружен в 1923 г. на жировых шариках. Позднее было подтверждено, что ксантиноксидаза находится вместе с щелочной .фосфатазой в липопротеиновых частицах, адсорбированных на поверхности жировых .шариков [90, 333, 395, 428]. В своем составе ксантиноксидаза содержит железо и молибден, ее молекулярный вес равен 300 000, фермент инактивируется при 85° С, имеет способность к реактивации. •

Ксантиноксидаза, по данным одних исследователей, может оказывать влияние на развитие окисленного привкуса молока, другие способность молока к окислению не связывают с ксантиноксидазной активностью. Развитие окисленного -привкуса, вероятно, может быть индуцировано несколькими ферментами. Например, сильным проокислительным действием обладает фермент липоксидаза (липоксигеназа) (1.13.1.13), широко рас­ пространенная в растениях [165, 166]. Липоксидаза катализирует окисление кислородом воздуха некоторых ненасыщенных высо­ комолекулярных жирных кислот (линолевой и линоленовой). Образующиеся при окислении гидроперекиси могут окислять не только новые порциц. ненасыщенных жирных кислот, но и каротиноиды, аскорбиновую кислоту и др. Липоксидазные свойства приписываются некоторыми авторами высокомолеку­ лярным глобулинам молока и цитохрому с, содержащемуся на поверхности жировых шариков [221, 382].

К оксидазам молока необходимо отнести аскорбинатоксидазу (1.10.3.3.). Фермент находится, главным образом, в растительных организмах и окисляет аскорбиновую кислоту в дегидроаскор-

80

Фермент содержит медь (до 0,24%), молекулярный вес его 150000. О содержании аскорбинатоксидазы в молоке точных данных нет. Следует полагать, что быстрое исчезновение аскор­ биновой кислоты во время хранения молока связано' с действи­ ем аскорбинатоксидазы (Г. Инихов).

■ Цитохромы. Цитохромы — это система так называемых дыха­ тельных ферментов. Цитохромы имею^ очень широкое распро­ странение в природе, они найдены Д. Кейлиным во всех живых организмах за исключением облигатно-анаэробных бактерий, для которых кислород является ядом. Все известные цитохромы делятся на четыре группы, обозначаемые буквами: цитохромы а, Ь, с, d. Цитохромы представляют собой протеиды, активной группой которых является гем (подобно каталазе и пероксидазе). Цитохром в живой клетке отнимает электрон от водород­ ного атома, отнятого дегидрогеназой от окисляемого субстрата, в результате чего атом водорода превращается в нон водорода Н+УВ дальнейшем отнятый электрон передается атому кисло­

Мортон ‘(1954 г.) обнаружил. цитохром с адсорбированным на поверхности жировых шариков. Предполагают, что этот фер­ мент выполняет функцию липоксидазы, содержащейся в расте­ ниях. Цитохром с в молоко может также попадать с дрожжами, уксуснокислыми бактериями, некоторыми плесенями и другими микроорганизмами.

Гидропероксидазы (1.11.1). К гидропероксидазам относятся каталаза (1.11.1.6) и пероксидаза (1.11.1.7).

Каталаза осуществляет расщепление перекиси водорода на воду и молекулярный кислород:

2Н20 2 2Н20 + О,.

Роль каталазы в организме заключается в том, что она разру­ шает ядовитую для клеток перекись водорода, образующуюся в процессе дыхания. Каталаза относится к двухкомпонентным ферментам,' в качестве активной группы имеет гематин. Крис­ таллическая каталаза содержит 0,09% железа,, что соответ­ ствует четырем его атомам на молекулу. Молекулярный вес каталазы — 250 000, оптимум действия ее лежит при pH 7,0; при нагревании выше 75—80°С она разрушается. Фермент чрезвы: чайно широко распространен в природе, присутствует в печени,

и попадает в него двумя путями: из молочной железы и бакте­ риальных клеток. Многие бактерии, особенно гнилостные, спо­ собны синтезировать каталазу; молочнокислые микроорганизмы ее не вырабатывают. Содержание каталазы в молоке выража­ ется каталазными числами, которые определяют по количеству

Т р а н с ф е р а з ы (2)

Трансферазы или ферменты переноса, катализируют перенос атомных группировок от одного химического соединения к дру-

•гому. К ним могут быть отнесены фосфотрансферазы, аминотрансферазы, метилтрансферазы, гликозилтрансферазы и др.

Фосфотрансферазы (2.7). Катализируют перенос остатка фосфорной кислоты от аденозинтрифосфата (АТФ) на глюкозу, фруктозу, глюкозо-6-фосфат:

Эти реакции протекают при обмене углеводов, спиртовом и дру­ гих видах брожения углеводов. При переносе фосфорной кисло­ ты с АТФ на глюкозу с образованием глюкозо-6-фосфата, фер­

и на другие химические соединения имеет важное значение, так как с этим 'процессом связана передача энергии. Глюкоза, на­ пример, получая фосфорную кислоту, приобретает большое

Некоторые фосфотрансферазы катализируют перенос остат­ ков фосфорной кислоты без участия АТФ. К их числу принадле­ жит фермент фосфоглюкомутаза (2.7.5.1), катализирующая взаимное превращение глюкозо-1-фосфата и глюкозо-6-фрсфата:

Фосфоглюко­ мутаза '

Глюкозо-1-фосфат — ... 1 Глюкозо-6-фосфат.

К фосфотрансферазам относится и рибонуклеаза (2.7.7.16), рас­ щепляющая рибонуклеиновую кислоту. Она получена в кристалл лическом виде и представляет собой белок с молекулярным весом 14 000.

Фосфотрансферазы попадают в молоко с микроорганизмами,

Аминотрансферазы (2.6). Открыты советскими биохимиками А. Браунштейном и М. Крицман в 1937 г. Реакция, катализируе­ мая аминоферазами, носит название реакции переаминирования, так как заключается в переносе аминогруппы с аминокислоты на кетокислоту. Наибольшее значение в обмене веществ имеют следующие реакции переаминирования:

83

Аминотрансферазы найдены у животных, растений и микроорга­ низмов, представляют собой двухкомпонентные ферменты, име­ ющие в качестве активной группы фосфопирмдоксаль (произ­ водное витамина В6).

В молоко аминоферазы могут попадать с микроорганизмами. Реакции переаминирования происходят в процессе созревания сыров.

Металтрансферазы (2.1). Катализируют реакцию переноса метальных групп СН3. Эта реакция имеет большое значение для процесса синтеза холина в организме. О наличии этого фермен­ та в молоке точных данных пока нет. По-видимому, перенос метальной группы имеет место в созревающих сырах.

Гликозилтрансферазы (2.4). Катализируют перенос остатков моносахаридов. К числу этих ферментов относятся фосфорилазы. Фосфорилазы содержатся в растениях, животных и микроорга­ низмах и катализируют расщепление сложных сахаров при участии фосфорной кислоты. Представителем фосфорилаз явля­ ется фосфорилаза (а-глюканфос'форилаза; 2.4, 1.1), катализи­ рующая превращение крахмала или гликогена в глюкозо-1-фос­ фат:

84

Советскими биохимиками Каганом, Ляткером и Цфасманом

(1942 г.) у бактерий Leuconostroc mesenteroides, вызывающих ослизиение сахарных растворов, был найден фермент, принад­ лежащий к фосфорилазам — декстрансахараза. Данный фер­ мент (сахарозофосфорилаза; 2.4.1.7) катализирует расщепление сахарозы на глюкозо-1-фосфат и фруктозу: сахарозаЧ-неорга- ннческий фосфат ^ глюкозо-1-фосфат+фруктоза. Данная реак­ ция обратима, т. е. таким путем может происходить фермента­ тивный синтез сахарозы, а также превращение сахарозы в высо­ комолекулярные полисахариды — декстраны: псахароза-)-пфрук- тоза + декстран.

Аналогичным образом под действием бактерий Leucon. dextranicum, вероятно,' происходит образование декстранов из лак­ тозы в кисломолочных продуктах.

К гликознлтрансферазамотносятся также уридилтрансфера- • зы (2.4.1). Уридилтрансферазы катализируют реакцию уридиндифосфатглюкозы (УДФГ) с фруктозой, в результате которой образуются сахароза и уридиндифосфат (УДФ) :УДФГ + фруктоза ^ УДФ + сахароза и реакцию уридиндифосфатгалактозы (УДФГал) с глюкозой, в результате которой образуется лакто­ за: УДФГал-I-глюкоза-)- УДФ + лактоза.

УДФГ и УДФГал относятся к уридиндифосфат-сахарам,. которые широко распространены в природе. Они образуются с помощью уридиновых ферментов и имеют следующее строение:

ОН

IS

Точно так же из лизина образуется кадаверин,- из гистидина — гистамин, из тирозина — тар амин и т. д*. Декарбоксилазы амино­ кислот найдены в животных, растениях и микроорганизмахОсобенно в большом количестве эти ферменты вырабатываютсягнилостными бактериями. Активное декарбоксилирование ами­ нокислот происходит в мягких сырах, в которых обнаружены, разнообразные амины, являющиеся, по мнению некоторых авто­ ров, главными компонентами их вкуса.’Активной группой декар­ боксилаз аминокислот является пиридоксальфосфат.

Альдолаза (4.1:2.7). Относится к группе лиаз. Играет важ­ ную роль в процессе дыхания и спиртового брожения и катали­ зирует распад фруктозодифосфата ид две фосфотриозы:

Фермент альдолаза выделяется микроорганизмами при процес­ сах брожения лактозы в молоке.

И зо м ер азы (5)

Ферменты этой группы катализируют реакции 'изомеризации различных органических соединений, играющих важную роль в обмене веществ. Например, в процессе брожения превраще­ ние 3-фосфоглицерпнового альдегида в фосфодпокснацетон катализирует триозофосфатизомераза (5.3.1.1):

Превращение глюкозо-6-фосфата во фруктозо-6-фосфат проис­ ходит под влиянием глюкозофосфатизомеразы (5.3.1.9):

СНгО ®

Глшозофоарат-

Молочные дрожжи кефирные грибков выделяют фермент, который превращает галактозу в глюкозу и носит название

*Т

■УДФглюкозо-эпимеразы (5.1.3.2): УДФГалц=*УДФГ. Способ­ ность или неспособность дрожжей и других микроорганизмов ■сбраживать галактозу связана с наличием или. отсутствием у них данного фермента.

Л и г а з ы (с и н т е т а з ы) (6)

К этому классу относятся ферменты, катализирующие соеди­ нение двух молекул (с участием энергии АТФ) и присоединение остатков органических кислот к коэнзпму А. К числу лпгаз принадлежит фермент ацетил-коэнзим А-синтетаза (6.2.1.1),

ных кислот в молочной железе.

Важную роль в обмене веществ играют карбоксилазы, ката­ лизирующие реакции карбоксплировання различных органиче­ ских кислот. Например, пируваткарбоксилаза (6.4.1.1) катали­ зирует реакцию синтеза щавелевоукСусиой кислоты из ппровиноградной:

Н20 + АТФ -Ь пировиноградная кислота + С02 = = АДФ + Н3РО4 + щавелевоуксусная кислота.

Цитрат-синтаза катализирует присоединение остатка уксусной кислоты к щавелевоуксусной и имеет большое значение в син­ тезе лимонной кислоты, содержащейся' в молоке. Сннтетазы, катализирующие присоединение остатков аминокислот к транс­ портной рибонуклеиновой кислоте (т-РНК), играют важную роль в процессе синтеза белков молока.

Витамины

В настоящее время Институтом питания Академии медицин­ ских наук СССР доказано, что в рационе детей, особенно до­ школьного возраста, натуральное молоко должно занимать

•особое место. Любая замена молока другими продуктами при­ водит к нарушению обмена веществ и в первую очередь к нару­ шению белкового и кальциевого обмена. Из этого следует, что молоко является биологически полноценным пищевым продук­ том, т. е. оно содержит не только основные питательные,веще­ ства— белки, жиры, углеводы, соли, но и такие бнологич'ески

.активные соединения, как витамины. Подробное изложение

•свойств и значения витаминов дано в курсе общей биохимии и специальной литературе. При разборе витаминов молока нами

•будут приводиться некоторые свойства п роль отдельных вита­ минов, поскольку это представляет интерес для специалистов молочной промышленности,

£8

Изучением витаминов молока и молочных продуктов наибо­ лее обстоятельно в нашей стране занимаются Р. Б. Давидов,. Л. Гулько, М. Ермакова, О. Грудская, за рубежом — Форд, Кон,. Томпсон, Мюр и др. [66, 80, 89, 202, 271, 433]. Авторы приводят содержание витаминов не только в исходном молоке, но и послетехнологической его обработки, а также в молочных продуктах. Особенно много проведено исследований об источниках поступ­ ления витаминов в молоко. Основным источником явля^уся: прежде всего поедаемый животными корм, который содержит в своем составе почти все витамины. Кроме того, ряд витаминов. (В 1, В2, РР, С, В)2) может синтезироваться микроорганизмами в желудочно-кишечном тракте (особенно в рубце желудка) животного, откуда они попадают в кровь и затем в молоко.

Биосинтез витаминов в организме животного имеет большоезначение, так как, по данным Р. Давидова, Л. Гулько, М. Ерма­ ковой, количество витаминов, синтезируемых в рубце жвачных, животных, во много раз превосходит количество, поступающее с кормами. Таким образом, практически содержание витаминовВь В2, РР, С, Bj2 в молоке не зависит от корма. Содержание других витаминов молока, особенно жирорастворимых, зависит,, главным образом, от качества кормов и условий содержания животных.

Все витамины по признаку растворимости могут быть разде­ лены на две большие группы: витамины, растворимые в жирах„ и витамины, растворимые в воде [26, 98, 263].

В и т а м и н ы , р а с т в о р и м ы е в ж и р а х

Витамины группы А. Витамины группы А являются произ­ водными каротина. В настоящее время наиболее изученными, являются витамины А] и А2. По химическому строению вита­ мины отличаются тем, что А2 содержит шесть двойных связей,,

88-