Реферат: Биохимические принципы формирования качества зерна бобовых

        Белки зернобобовых культур – сои, бобов, гороха, фасоли, люпина, вики и т. д.  - могут быть использованы как добавка для обогащения незаменимыми аминокислотами других растительных белков, имеющих низкую биологическую ценность, например у злаковых растений.

        Основными запасными белками зернобобовых растений являются глобулины, на долю которых в общем белковом комплексе семян приходится 60 – 70 %. Остальная часть представлена альбуминами. Большая часть глобулинов представлена двумя типами – легуминоподобными 11S-белками и вицилиноподобными 7S-белками, соотношение между ними в зрелом зерне чаще всего 2 : 1. Легумины и вицилины – запасные белки семян гороха, первые имеют молекулярную массу 300 – 360 тыс., вторые – 110 – 220 тыс. Как было выяснено, в семенах всех бобовых растений содержатся белки, сходные по многим свойствам с легуминами и вицилинами, - глицинин сои, фазеолин фасоли, конглютин люпина и др. Как правило, эти белки имеют довольно сложную четвертичную структуру, включающую от двух до двенадцати полипептидных субъединиц. Кроме глобулинов, в зерне зернобобовых содержатся белки альбумино-глютелинового типа. Большая часть альбуминов локализована в зародыше, а глютелины – в основном в семядолях, и они, по-видимому, представляют собой глобулины, связанные с углеводами.

         Запасные глобулины семян зернобобовых культур, как и запасные белки злаков, синтезируются с участием 80S-рибосом, связанных с мембранами ГЭР, и откладываются в вакуолях клеток семядолей в виде айлероновых зёрен. По мере созревания семян, клетки семядолей заполняются айлероновыми и крахмальными зёрнами, другими запасными веществами.

         Изучение биосинтетических процессов, происходящих в семенах бобовых при их созревании, показывает, что запасные белки образуются из аминокислот и амидов, поступающих из листьев и створок бобов. Начиная с фазы цветения, в этих органах усиливаются гидролитические процессы, и начинается отток образующихся продуктов распада в репродуктивные органы. Значительное количество аминокислот и амидов поступает в созревающие семена из корней, где атмосферный азот с помощью клубеньковых бактерий связывается, а затем восстанавливается до аммонийной формы.

       На первых этапах формирования, в семенах содержится много небелковых азотистых веществ, структурных и каталитических белков, а запасных белков очень мало. В дальнейшем содержание небелковых азотистых веществ уменьшается и усиливается синтез запасных белков, однако общее количество белковых веществ в созревающем зерне почти не изменяется.

       В процессе созревания  в семенах заметно изменяется соотношение вицилино- и легуминоподобных белков. В незрелых семенах содержится очень много низкомолекулярных белков – вицилиноподобных глобулинов (до 70 % от общего количества запасных белков), а в более поздние фазы созревания усиливается синтез высокомолекулярных глобулинов – легуминоподобных белков. Общее количество белков в зрелом зерне зернобобовых культур обычно достигает 25 – 30 %, а в сое и люпине – 30 – 40 %.

Уреиды и другие азотистые соединения бобовых культур.

         Уреиды – это производные мочевины CO (NH2)2, получаемые замещением атомов водорода в МН3-группах на ацилы карбоновых кислот. В растениях уреиды двигаются в листья, к месту фотосинтеза. Они являются одной из транспортных форм азота в растениях. Для многих представителей бобовых, способных „заболевать“ клубеньковыми азотфиксаторами (горох, люпин), транспортная форма азота — это амиды аспарагин и глутамин (N/C 0,5 и 0,4, соответственно).

         У сои одной из транспортных форм азота является аллантоин, который тоже относят к уреидам. Аллантоин – глиоксалилдвумочевина, образуется при окислении мочевой кислоты, ферментом уриказой и является конечным продуктом обмена пуриновых оснований у большинства млекопитающих (кроме человека и др. приматов), а также у некоторых растений. Для ряда бактерий аллантоин - источник углерода и азота. Обнаружен у животных и человека (в жидкости аллантоиса, амниотической жидкости, моче и т. д.), а также в растениях. У земноводных и большинства рыб аллантоин превращается в аллантоиновую кислоту, а затем в мочевину и глиоксалат. Аллантоин по атомному соотношению N/C немногим уступает мочевине (1 против 2). Это хорошая нейтральная упаковка для азота. У других растений упаковка для азота менее ёмкая.

         Амиды играют важную роль в жизни бобовых растений, и не только бобовых. В результате их образования не только обезвреживается аммиак, но одновременно запасается в тканях азот. Аспарагин и глутамин, как аспартат и глутамат, принимают участие в переаминировании. Амиды – транспортная форма азота, обеспечивающая его передвижение из одного органа в другой. И наконец, амиды стимулируют синтез белка.

         А в заключении можно сказать, что зернобобовые культуры отличаются более высоким содержанием азотистых веществ, как в вегетативной массе, так и семенах. Эти особенности обусловлены способностью с помощью симбиотических микроорганизмов фиксировать молекулярный азот атмосферы и использовать его на синтез аминокислот и белка.

Токсические соединения бобовых культур.

Продукты зернобобовых содержат ряд  антинутритивных и отчасти токсических субстанций, которые ограничивают их использование в питании человека и кормлении животных. (Табл.7)

Табл.7 Антинутритивные субстанции зернобобовых.

___________________

+ - значительное содержание; (+) – незначительное содержание; - - нет данных; 0 – сорта с низким и очень низким содержанием (нулевые сорта) есть.

         Они отчасти сконцентрированы в шелухе и семядолях. Эти соединения или снижают переваримость продуктов (таннины, ингибиторы трипсина, Фитохемаглутины, сапонины) или в высоких концентрациях проявляют токсическое действие (алкалоиды, Цианогенные гликозиды).

          Разными способами обработки семян  (отчасти простой варкой или снятием кожуры) можно удалить эти вещества или обезвредить их. Способы для технического удаления алкалоидов из семян пока экономически не окупаются. Кроме этого у большинства видов существуют сорта с низким или очень низким содержанием (нулевые сорта) этих веществ. Так, белоцветущие или белокожуристые сорта являются практически свободными от таннина. Существуют сорта белого, жёлтого и узколистного люпина с низким содержанием алкалоидов (табл.8).

Табл.8 Содержание алкалоидов у разных видов люпина.

        В маленьких дозах многие из этих биоактивных веществ имеют положительное влияние на здоровье человека (табл.9). Токсичность антинутритивных веществ, содержащихся в семенах зернобобовых, нельзя смешивать с действием микотоксинов, которые являются токсическими метаболитами обмена веществ микроорганизмов, поражающих семена зернобобовых и продукты их переработки. На арахисе и его жмыхах  встречаются прежде всего афлатоксин (при поражении грибом Aspergillus flavus), на соевом жмыхе – цеараленон (при поражении грибами рода Fusarium). Болезнь люпиноз, вызывающая у животных смертельные заболевания печени и почек, вызывается не алкалоидами люпина, а грибом Phomopsis leptostromiformes, который паразитирует на соломе и стерне люпина.

Табл.9 Действие биоактивных веществ зернобобовых на здоровье человека.

       Благодаря содержанию биоактивных вторичных растительных веществ, витаминов и минералов, зернобобовые потребляют в зелёном состояние в качестве овощей, например, мозговые и сахарные формы гороха, крупнозёрные формы кормовых бобов, фасоль, соя, нут и чина. Как правило, их потребляют в варёном состоянии. Широко употребляют проростки семян зернобобовых в свежем виде и в салатах.

        Попытки использовать зернобобовые как возобновляемое сырьё для химической и фармацевтической промышленности пока ещё в стадии исследований. Исследования ведутся в направлении экстракции вторичных растительных веществ для производства биологических препаратов для защиты растений (экстракты из горьких люпинов) и для применения в медицине. Лецитины экстрагируют из семян сои (содержание 2,03 %) и из узколистного люпина (2,19 %), галактаны извлекают из белого люпина.

Заключение.

   В заключении можно сказать, что значение зернобобовых в мире очень большое. Их производят непосредственно для питания человека и кормления животных. Также они широко используются в промышленности. Нельзя не отметить их высокое значение, как источник белка, по многим показателям не уступающего животному. А вместе с этим наличие высокого количества витаминов, жиров и биологически активных веществ делает их незаменимыми для человека.

Список использованной литературы.

1. Новиков Н.Н. Физиолого-биохимические основы формирования качества урожая сельскохозяйственных культур. Москва, издательство МСХА, 1994 г.

2. Павловская Н.Е., Задорин А.Д. Белковый комплекс зернобобовых культур и пути повышения его качества. Орёл, 2003 г.

3. Петр И. и др. Формирование урожая основных сельскохозяйственных культур. Москва, Колос, 1984 г.

4.Шпаар Д., Эллмер Ф., Постников А., Таранухо Г. и др. Зернобобовые культуры. Минск, «ФУАинформ», 2000 г.