Leivänteko: Fytaasit ja fytiini

Viljan ja mikrobien fytaasit. Fytiinin hajoaminen ja mineraalien sitominen

LÄHDE: Turk (Larsen) Maria. Cereal- and Microbial Phytases. Phytate Degradation. Mineral binding and Absorption 1999 GU, Chalmers University of technology. Department of Food Science)

VILJARUOAT sisältävät suuret määrät fytiiniä (myo-inositoliheksafosfaattia; IP6), joka on kasvin pääasiallinen fosforin varastomuoto. Fytiinillä on suuri kyky pidättää itseensä, kelatoida, mineraaleja, kuten Fe2+, Zn 2+, Mg2+ ja Ca2+. Asialla on ravitsemuksellista merkitystä, koska sillä on toisaalta negatiivistakin vaikutusta ruoan välttämättömien elementtien biologiseen saatavuuteen. Ruoan valmistuksen kuluessa voi IP6 osittain tai kokonaan kuitenkin hajota. Sen takia prosessoidut ruoat sisältävät seoksen erilaisia inositolifosfaatteja (IPx) , fosfaattiryhmiä on kuudesta alaspäin IP6- IP3.

LEIVÄN VALMISTUS

Tämä väitöskirja käsittää IP6 molekyylin eli fytiinin ja sen hajoittamisen leipää valmistettaessa, fytiinin hajomistuotteiden mineraaleja sitovat ominaisuudet ja viljaperäisten ja mikrobiperäisten fytaasien vaikutuksen IP6-hydrolyysiin ja ravinnon raudan imeytymiseen ihmisellä.

LEIVÄN MINERAALIT

Metallijonien Cu2+, Zn2+ ja Cd2+ sitoutuminen inositolifosfaattien (IP6-IP3) eristettyihin fraktioihin tutkittiin pH 3-7 miljöössä. Kaikilla tutkituilla inositolifosfaattifraktioilla oli huomattavaa sitoutumiskykyä pH 5-7 miljöössä. Tämä osoittaa, että mineraalikompleksin muodostuminen alemmissa polyfosfaateissa (IP4 ja IP3) saattaa tapahtua duodenumin (pohjukaissuolen) alueella, mikä on ravitsemukselliselta kannalta tärkeää, jos kerran nämä kompleksit estävät mineraalien absorboitumista.

FYTIININ FOSFAATIN IRROTTAJAT FYTAASIT OVAT ”FOSFATAASEJA”

Fosfataasit pystyvät hydrolysoimaan ( hajoitamaan) tiukkaa fytiini- IP6, jolloin syntyy alempiasteisesti fosforyloituja inositolifosfaatteja (IPx). Tutkittiin niitä fosfaatteja nyhtäviä vaikutuksia fytaatin hydrolysaatioon, mikä viljan ja mikrobien ( Aspergillus niger ja Saccharomyces cerevisiae) fytaaseilla on vehnässä. Vehnän sisältämän endogeenisen fytaasin aktivaatio, Bakerin hiivan lisääminen ( S.cerevisiae) ja erityisesti A.niger-peräisen fytaasin lisäys alensi fytiinin (IP6) määrää leivottaessa. Samalla tietysti vapautui fosfaatteja ja mineraaleja taikinaan.

FYTAASIAKTIVITEETIN MÄÄRITTELEMINEN

Fytaasientsyymien aktiivisuutta tutkittiin katsomalla IP6:sta muodostuvan IP3:n määrää. Koska eri fytaasit tuottavat erilaisia IP3 isomeerejä, tätä metodia voidaan myös käyttää erottamaan eri lähteistä olevia fytaaseja.

Markkinoilla olevat S-cerevisiae hiiva- kannat ovat osoittautuneet kykeneviksi kehittämään fytaasiaktiviteettia, esim kasvamaan synteettisessä aineessa IP6 ainoana fosforilähteenä. Molemmat tutkitut kannat ilmensivät sellaista aineenvaihduntaa, joka oli hyvin sopeutunut IP6-peräisen fosfaatin hyväksikäyttöön.
NÄMÄ FYTAASIT OVAT 3-FYTAASEJA

- siis ne poistavat inositolirenkaan 3- hiilessä olevan fosfaatin. Tästä seuraa hajoamistuotteet DL-Ins( 1,2,4,5,6)P5, DL-Ins(1,2,5,6)P4 ja DL-Ins(1,2,6.)P3.

Vehnäfytaasin ja A-niger-fytaasin kyky lisätä raudan imeytymistä fytaattipitoisesta ateriasta tutkittiin radioisotooppitekniikalla koehenkilöiltä. Kun fytaaseja oli lisätty ravintoon silloin juuri kun alettiin syödä, endogeenisella vehnäfytaasilla ei näyttänyt olleen tehoa, kun taas A.niger-fytaasin havaitiin huomattavasti lisäävän raudan imeytymistä.

FYTAASIT TUOTTAVAT POLYFOSFAATTEJA IPx.

Vehnän soluissa oleva endofytaasi tekee siementä idätettäessä kaikkia IP1—IP5 muotoja. Fytaasi entsyymiä on vehnässä ja mikro-organismeissa kuten Aspergillus niger ja Saccharomyces cerevisie.

LEIVONNAN VAIKUTUS FYTIINIIN

Fytiini eli IP6, Inositoliheksafosfaatti, muuntuu leivottaessa IP5-isomeereiksi ja muiksi fosfaateiksi IP4, IP3, IP2, IP

Fytaasi 3-entsyymin pilkkoutumistuotteita ovat

1) DL-Ins(1,2,4,5,6.)P5 , IP5, inositolipentafosfaatti

2) DL-Ins(1,2,5,6)P4, IP4, inositolitetrafosfaatti

3) DL-Ins(1,2,6)P3, IP3, inositolitrifosfaatti.

Huomaa, tämä trifosfaatti on ”vegaaninen”laji.
NC-IUB NIMI INOSITOLILLE (Ins)

MYO-INOSITOLI -molekyylillä on kaksi chiraalipuoliskoa. Sillä on C2 -ja C5 -hiilien kautta kulkevan tason suhteen symmetriaa. Jos C2- tai C5 OH-substituoituu, se ei häiritse yhtäläisyyttä, sensijaan muitten asemien substituutio johtaa chiraaliseen tuotteeseen., joka on merkittävä joko D tai L-muodoksi. Chiraaliset agenssit, kuten entsyymit pystyvät erottamaan näitä eri muotoja, D- tai L- isomeerejä, enantiomeereja. Aiemmin suositeltu numerointi oli se,että pyrittiin matalimpiin subtituenttien numeroihin. Mutta nykyään suositellaan numerointi tehtävän D-muotoon ”counterclock wise”, vastapäivään Agranofin kilpikonnahahmoisessa molekyylissä (Agranofs turtle mallissa).

(Fosfatidyyli-ryhmä asetetaan aina ykköskohtaan ja ykköskohdan voi sijoittaa oikealle alakulmaan.

Tällöin Agranofin vuonna 1983 esitetty muistiapu ”kilpikonna” katsoo oikealle, oikea tassu on 1-, pää 2- ( aksiaalisen hydroksyylin paikka) , vasen tassu 3, vasen takatassu -4, häntä -5, ja oikea takatassu 6-hiilessä)

NC-IUB- nimitys ins tarkoittaa D- konfiguraatiossa olevaa myoinositolia, ellei erikseen ole mainittu etuliite L.