Производство белковых продуктов из масличных семян - Щербаков В.Г.
Скачать (прямая ссылка):
У масличных семян основной запасающей тканью являются запасающая паренхима семядолей (для семян подсолнечника, арахиса, хлопчатника, рапса) или эндосперм (для семян клещевины, кориандра). Для некоторых семян, например сои, хлопчатника, льна, запасающими тканями являются одновременно паренхима семядолей и эндосперм. В запасающих тканях масличных растений накапливаются в первую очередь в значительных количествах запасные липиды и белки. На рис. 2 приведен фрагмент запасающей ткани семядоли подсолнечника, выполненный авторами методом сканирующей микроскопии. На снимке представлен скол ядра семянки подсолнечника, где видно содержимое клеток палисадной ткани [клетки продолговатой, вытянутой формы и клетки губчатой паренхимы (клетки овальной, округлой формы)].
К запасным белкам, по определению А. М. Соболева, относятся "белки, гидролизуемые при прорастании до свободных аминокислот или низкомолекулярных пептидов, используемых затем для синтеза новых белков, специфичных для формирующегося проростка".
Установлено, что запасные белки могут также откладываться в небольших количествах в тканях осевых частей зародыша и в других тканях семян. При изучении структуры семян на клеточном уровне было отмечено, что в зрелых семенах запасные белки сосредоточены в особых дискретных образованиях, называемых алейроновыми зернами. Впервые они были обнаружены Т. Хартингом в середине прошлого века при промывке тонких срезов масличных семян. Тогда же им было определено название — алейроновые зерна, показана их белковая природа и в общих чертах определено строение.
В 1964 г. А. М. Альтшуль с сотрудниками предложили называть белки, обнаруженные в алейроновых зернах, алейринами. В соответствии с зтим определением к алейринам можно отнести следующие белки: арахин из семян арахиса, здестин из семян конопли, глицинии из сои и др. В соответствии с этим следовало бы называть белок подсолнечника — подсолнечнирин, или геллиарин (от латинского Hellian-
Рис. 2. Ткани семядоли семянки подсолнечника
thus annuus L. — подсолнечник культурный масличный). Это обобщающие названия белков. Показано, что, например, глицинии состоит из ряда различных фракций белков. К настоящему времени сформулировано следующее определение алейроновым зернам [38] : алейроновые зерна — белокзапасающие образования, характерные для семян двудольных растений и алейронового слоя зерновых злаков. Алейроновые зерна имеют вакуолярную природу. Белки, входящие в состав алейроновых зерен, представлены прежде всего глобулинами, затем в небольших количествах альбуминами и глютелинами. Проламины практически отсутствуют. Белковые включения, характерные лишь для клеток крахмалистого эндосперма злаковых, рекомендуется относить к белковым телам. Они почти полностью состоят из проламинов и в значительном количестве — из глютелинов.
Для масличных семян количество алейроновых зерен в Каждой клетке различно и может достигать нескольких десятков в зависимости от размеров клетки. Размеры и форма алейроновых зерен для разных культур неодинаковы (табл. 4).
Средние резмеры и форма алейроновых зерен семян
Семена Длрна, мкм Ширина, мкм Форма (световая
микроскопия)
Лен 12 6 Округлые
Клещевина 11 9 "
Соя 9 6 Остроугольные
Арехис 8 8
Подсолнечник 7 5 • Округлогранник
Хлопчатник 5 5 Г раненые
По своему строению алейроновые зерна представлены двумя типами: 1) простыми, не содержащими посторонних включений; 2) сложными, содержащими включения.
Простые алейроновые зерна характерны для семядолей семян бобовых растений, сои, арахиса.
Сложные алейроновые зерна подразделяются на два типа: 1) зерна, содержащие только глобоиды; 2) зерна, содержащие глобоиды и кристаллоиды. Сложные алейроновые зерна первого типа характерны для семядолей подсолнечника, хлопчатника, крамбе и др.
Сложные алейроновые зерна второго типа обнаружены в эндосперме клещевины.
Следует отметить, что для семян многих растений определено наличие простых алейроновых зерен наряду со сложными (семена хлопчатника, рапса, горчицы и др.). Обширная характеристика типов алейроновых зерен и их нахождения в различных растениях приведена А. М. Соболевым 138 ].
На долю алейроновых зерен приходится от 60 до 80% общего белка зрелых семян. При этом в алейроновых зернах основным компонентом, составляющим % всей сухой массы алейроновых зерен, является белок.
Белок алейроновых зерен (алейрин) представлен, как уже отмечалось, в основном глобулинами и незначительно альбуминами и глютаминами. В состав алейринов входят многочисленные гидролитические ферменты — протеазы, фосфатазы, амилазы, липаза и др., выполняющие каталитические функции.
На рис. 3 приведена схема строения сложного алейроного зерна клетки масличного растения. Схема выполнена на основе обобщения электронно-микроскопических снимков [47, 49, 50]. Соотношения структур клетки соблюдены. Сложные алейроновые зерна включают в себя белковую аморфную зону некристаллического белка, белковый кристаллоид и образованный в основном запасным фосфорным соединением — фитином глобоид. Алейроновое зерно окружено липидными каплями, находящимися в клетке, ограниченной клеточной оболочкой.
