Maatalousviraston puoleen

Siinä vaiheesa kun aloin kiinnostua fytiinimolekyylistä käytyäni Dietetiikan laitoksella ja nähtyäni M Türkin väitöskirjan ( Chalmersista)  luettavien uusien  teesien  hyllyllä, aloin etsiä fytiinistä lisätietoja ja minua lopulta neuvottiin itseasiassa kääntymään tässä  maatalousviraston puoleen.   Nimittäin siellä se kuului  rehuasioihin, kanankasvatukseen ja muun karjan kasvatukseen  lihaskoon vahvistajana  fosfaatilisänä rehuissa fytaasientsyymien kanssa.  Teuraskarjalla tietysti ei olekaan ongelmia fosfaatin pitkäaikaisesta käytöstä koska ne joutuvat melko varhain  lautaselle.  Korkeintaan pitkän ajan koe-eläimillä voidaan saada  esiin patologia.
 Tältä ajalta  minulla on tallella seuraava  artikkeli netistä: Farm Animal. Management ( at) Purdue. Purdue University, Department of Animal Science.  Purdue Extension . Knowledge to Go 1_888-EXT-INFO:
Phytase:Basics of Enzyme Function.
Kirjoittajat ovat:
Todd J. Appelegate, Ph.D., Department of Animal Science, Purdue University,  West Lafayette, IN Roselina Angel, Ph.D., Department of Animal and Avian  Science, University of Maryland, College Park,,MD.
Löydän nyt 9.2. 2015 saman artikkelin netissä samassa muodossa.
https://www.extension.purdue.edu/extmedia/AS/AS-560-W.pdf

Tässä artikkelissa  kuvataan fytaasityypit  3-fytaasija 6 -fytaasi. kasviperäinen fytaasi on 6-fytaasi ja mikrobiperäinen,  bakteeri-ja  sieniperäinen fytaasi on 3- fytaasi. 
Artikkeli on  5 -sivuinen lähteineen ja jos sen tarkasti käy läpi saa havaittua muutamia eroja näiden fytaasien kesken, joten  tänään aion pikkuhiljaa  kääntää suomeksi tätä artikkelia ja korostaa noiden kahden fytaasin eroavuuksia. Ihmisellään ei ole  fytaasia, siis ensimmäisen fosfaatin irrottajaentsyymiä, mutta kun  ensimmäinen fosfaatti on saatu irtoamaan niin  kohuessa suolessa kyllä on  happamia fosfataaseja jotka pystyvät jatkoirrottamaan lisää fosfaattia.

Nyt artikkeliin:
Suomennosta

Johdanto

 Siipi- ja possukarjan dieettiin kuuluu   olennaisesti on kasviperäiset  ainesosa, jotka ovat  ensisijassa kasvien siemenistä.  Suurin osa kasveissa olevasta fosforista (P) on molekyyikomponentissa, jonka nimi on FYTIINI/ Phytin) .
Fytiinin fosfori on siipikarjalle  ja possukarjalle huonosti saatavilla olevaa fosforia ja tämä saatavuus vaihtelee  ainesosissa ja niiden kesken.
FYTAASI -entsyymi (Phytase)  vapauttaa fosfaattiryhmiä fytiinistä (IP6)mahdollisesti  siten,  että vapautunut fosfaatti tulee  eläimelle saatavilla olevaan muotoon. FYTAASI ( phytase) on ainoa tunnettu entsyymi, joka pystyy aloittamaan fosfaatin vapautumisen fytiinistä (IP6).(Kts. kuvaa 1. lähdeartikkelissa)

Entsyymit ovat proteiineja tai proteiinipohjaisia aineksia, jotka nopeuttavat  tai katalysoivat kemiallisia reaktioita. Esimerkiksi eräs syljessä oleva entsyymi amylaasi avustaa katakisemaan  tärkkelyksessä olevia  sidoksia jo suuontelossa.  Entsyymit ovat  hyvin ainutlaatuisia siinä, että ne ovat  erittäin selektiivisiä  sille omalle kohdeaineelleen ( substraatilleen eli sille molekyylille, johon ne vaikuttavat) ja niille  lopputuoteille, joita ne  savat aikaan. . Jonkun entsyymin toiminnan analogiasta  löytyisi  avain  tietyn entsymaattisen lopputuotteen esiinsaamiseen. Entsyymi ja sen substraatti  muodostavat ainutlaatuisen  avain ja lukko-periaateella - tietty avain  aukaisee tietyn lukon, tietty entsyymi  vaikuttaa tiettyyn substraattiin.

Koska entsyymit ovat proteiineja( valkuaisaineita), ne altistuvat denaturaatiolle tai tuhoutumiselle, jota ruoansulatusentsyymit vaikuttavat tai muut seikat, jotka tekevät struktuurinmuutoksen niissä.
Entsyymeillä on tyypillisiä omia  ideaaliolosuhteitaan,  jossa ne toimivat helposti  ( lämpötila,  pH,  jne). Tästä esimerkki:  KASVIFYTAASIT ( plantphytase)  toimii paremmin lämpötilarajoissa 45- 60  astetta Celciusta. Sensijaan MIKROBIPERÄISET fytaasit ( microbial phytases)  toimivat  helpommin laajemmalla  lämpötila-alueella  35 - 63 astetta C. ( Tämän havaitsi Wodzinski et Ullah  1996).

Jota entsyymi pystyisi toimimaan, sen täytyy päästä sijaitsemaan lähelle  substraattiaan eikä substraatissa  saa silloin olla mitään vaikutuskohtaa  estävää tekijää  ( site of action blocked). 
Tietyissä  mahasuolikanavan kohdissa ( ohuessa suolessa) fytiini voi helposti reagoida toisten komponenttien kanssa ( kalsium Ca, rauta Fe, kupari Cu, Sinkki Zn, ym)  ja  saostua  pois liuoksesta siten , että fytaasi entsyymi  ei pysty vaikuttamaan  tähän saostuneeseen substraattiin.
 Muissa mahasuolikanavan seuduissa  ( possuilla mahalaukussa (ventriculus)  ja siipikarjalla niiden  esimahassa (proventriculus)  ja lihasmahassa (gizzard) ) fytiini on  liukoisempaa ja voi helpommin joutua fytaasientsyymin vaikutukseen. ( Kts. kuva  2 lähdeartikkelissa)

Fytiini

Fosforia varastoituu  ensikädessä kypsiin siemeniin mineraalikompleksina, joka tunnetaan nimellä fytiini(phytin) tämä molekyyli komplisoitumattomana tunnetaan ytaattina ( phytic acid). 8kts. kuva 3 lähdeartikkelissa).
Fytiinin fosforipitoisuus  eri ravintoaineiden siemenissä   vaihtelee, mutta tyypillisesti sitä on  72 %  karkeissa maissijauhoissa  ja 60 % soijapapujauhoissa. ja nämä ovatkin   ne  pääasialliset  kaksi  rehuainesta siipikarjan ja possujen dieetissä USA:ssa.  ( Täöstä on kirjoittanut Ravindran et al.  1995).
Fytaatti ( Phytic Acid) on hyvin reaktiivinen ja heti muodostaa komplekseja  Ca, Fe, Mg, Cu, Zn jonien , hiilihydraattien ja proteiinien kanssa. Nämä muodostuneet kompleksit ovat ohutsuolessa selvästi  huonommin liukenevia ja  epätodennäköisempää on niiden reagoiminen  fytaasin kanssa.  ( Kts. kuvaa 2 lähdeartikkelissa). Tästä  on Angle et al. kirjoittanut  v 2002).  Tästä johtuukin, että  usein on fytiiniä pidetty antinutrienttina, kun se kerran sitoo muita tärkeitä ravintoaineita  ( mainittuja mineraaleja) ja  aiheuttaa niiden jäämisen fosforin kanssa  fytiinimolekyyiin ja täten  joko osittain tai kokonaan  karjan saavuttamattomiin.

Ravinnon fytiini(Phytin) on suhteellisen lämpöstabiilia. Jos tehdään  rehutabletteja, pillereitä  (pellets),  se ei vaikuta  paljoakaan fytiiniin. ( Tämän on tutkinut Skoglund 1997). Nämä tutkimukset  ovat osoittaneet,  että rehun tekeminen tableteiksi (pellets)   81 Celsiusasteen lämmössä  vähensi fytiinipitoisuutta 7%:lla   seoksesta, jossa oli  rapsinsiementä, ohraa ja hernettä. Tutkija O´dell vuonna 1962 havaitsi kutienkin, että  miltei 88% soijapavun fytiinistä  voitaisiin  saada hajaantumaan, jos  suoritetaan autoklaavikäsittely  neljän tunnin kestolla  115 °C:n lämpötilassa

Fytiinin(phytin)  sijainti siementen sisällä  vaihtelee eri kasveilla.  Maississa (corn, Am.)  90 % fytiinistä on  jyväytimen ( kernel) ituosassa (germ)  . Vehnässä (wheat) ja riisissä ( rice)  suurin osa fytiinistä on jyvän aleuroni-kerroksissa ja ulommassa leseessä (bran). .

KOMMENTTI:  Tässä on Wikipediakuva maissinjyvästä.Aleurone-kerroksen  sijainti näkyy pinnassa. Ruotsissa näytetään käyttävän aleuronaattikerrosta diabeetikoitten leivän tekoon. (Kts.  hakusana: aleuronat)


Useimmissa öljykasvien siemenissä (oilseeds)  ja jauhoiksi käytetyissä palkohedelmissä  (grain legumes) fytiini liittyy proteiiniin ja sitä konsentroituu subsellulaarisiin inkluusioihin , solun sisäkappaleisiin,  pallomaisina muodostumina (globoids), joita on sijoittautuneena koko jyvän (kernel)  alueelle. Kuitenkaan soijapavun siemenissä ei näytä olevan mitään fytiinille tyypillistä kohtaa ( Tämän havaitsi Ravindran et al.  1995) Tiettyjen  jyvien  fytiinin sijoittumisspesifisyys   voi kadota  tehtäessä  jyvän sivutuotteita, jotka  sisältävät  minimaalisia fytiinifosforimääriä.

Jyvien  fytiinin fosforisisältö (phytin phosphorus content)  voi olla vaihtelevaa. ( Kts. taulukko 1 lähdeartikkelissa: Phytin phosphorus contenst of feed ingredients as a percent of total phosphorus.Nelson et al.  1968, et Cossa et al. 1997, Barrier et al. 1996a).
Ei vielä tiedetä, mitkä tekijät vaikuttavat  tähän, mutta  maaperä- ja ympäristötekijät  lienevät vaikuttamassa (Cossa et al.  1997, Raboys et Dickinson 1993).
 Raboy ja Dickinson raportoiva , että  soijapavun siementen fytaatti on lajispesifinen . Lajista riippumatta  fytaattipitoisuus (phytic acid content)  lisääntyi, jos maaperän fosforin (soil phosphorus)  saatavuus lisääntyi.  Samalla kuitenkaan ei lisääntynyt  ei-fytaattiperäisen fosforin ( non-phytic acid  phosphorus levels)  pitoisuudet siemenessä.

Fytaasi (Phytase)

IUB ( International Union of Biochemistry) (1979) on tunnistanut kaksi pääluokkaa fytaaseja: 3- fytaasin( 3-phytase) ja 6- fytaasin( 6-phytase) Nimitys  perustuu  niihin  fosfaattiryhmien asemiin, joista entsyymi ensiksi hydrolysoi irti  fosfaatin fytiinistä (  inositoli-6-fosfaatti renkaasta). mikrobiperäiset ja sieniperäiset fytaasit  hydrolysoivat tyypillisesti sen fosfaatiryhmän joka siajitsee 3- asemassa.  Kasviperäiset fytaasit hydrolysoivat  fytiinimolekyylistä sen fosfaatiryhmän, joka on 6- asemassa. 
Kun tämä ensimmäinen  fosfaattiryhmä on saatu irti fytiinimolekyylistä,  niitä viittä jäljellä olevaa fosfaattiryhmää pystyy irrottamaan peräjälkeen  fytiinistä sekä  fytaasi että  epäspesifiset happamet  fosfataasit, joita löytyy suurin määrin  ruoansulatuskanavsta ( Tätä tutkivat Maenz ja Classen  1998). Fytaasin hydrolyyttinen vaikutus fytiini-fosforiin on ollut tiedossa jo  aiikoja  (Dox et Golden 1911) ; mutta  laaja kaupallinen fytaasientsyymin tuotanto on alkanut tapahtua vasta 1990-luvulla (Wodzinsky et Ullash 1996 selvittivät tätä asiaa). 

Entsyymiaktiivisuus

Yksi  yksikkö fytaasivaikutusta määritellään sinä määränä entsyymiä, mikä tarvitaan vapauttamaan yksi mikromooli (umol) ortofosfaattia fytiinistä minuutissa pH:n ollessa 5.5 ja lämpötilan ollessa 37 Celcius asteta ( Zyla et al.  1995).Fytaasin mittausmentelmät kuitenkin voivat vaihdella eri tuottajien kesken. Samoin  enstyymiominaisuuksien   vaihdellessa eri fytaasien kesken myös  aktivisuusyksikkö  yllämainituissa olosuhteissa ei välttämättä  ole tulkittavissa samoina  eläimen kehossa vapautuvina  fosforimäärinä  Tämä viimeksi mainittu on avainseikka. Punnittaesa kaupallisia fytaaseja ei ole  kaupallisesti  mainostettu  "tehokkuus"  niinkään  olennainen seikka, vaan  miten paljon fosforia  vapautuu fytaasilla noudatettaessa  valmistajan  suosittelemaa ohjetta  spesifisen  ainesosan ja ravinteen sisällyttämistä  rehuun. Tämän voisi tulkita fytaasikustannuksina  saatavilla olevia  fosforiyksikköjä kohti.  

Kasvien fytaasista ( Phytase in plants) 

Muutamissa elintarvikkeissa on huomattava määrä fytaasiaktiivisuutta ( vehnä, vehnän lese, ruis, ohra ; wheat, wheat bran, rye, barley) 
Hyvin vähän fytaasi tai ei ollenkaan  sisältävät seuraavat  viljat:
maissi(corn), kaura (oats) durra (sorghum), öljykasvien siemenet (oilseeds) ( Tämän on selvittänyt eeckhout  et de Paepe 1994).
Fytaasiaktiivisuus  jyvissä kuten vehnässsä, korreloi hyvin suuresti sekä possuilla että broilereilla  fosforin kokonaisretentioon, kun ravintoa on annettu  appeena (silppuna, soseena)  sekaravintona  eikä  tabletteina (pellets).  (Barrier-Guillot et al.  1996).
Vehnänäytteiden kesken saattaa  fytaasin aktiivisuus olla hyvinkin  vaihteleva ( 915- 1581 U/ kg).( Eeckhout et de paepe 1994). Paljon tästä erosta on selitettävissä cultivarien eroilla  (Barrier-Guillot et al.  1996). ja lisäksi mahdollisesti  jyvien varastoimisajoilla ja  olosuhteilla. Tämänkaltaisen  ravintoaineiden fytaasiaktiivisuuden suuren  vaihtelevuuden takia tätä ei voi pitää  useimmissa markkinointiin tähtäävässä  siipikarja ja  possukarja taloudessa  johdonmukaisena lähteenä 

Kasvifytaasien optimaalinen lämpötila on 45- 60 C asteen  rajoissa. (Wodzinki et Ullah  1996). Kasvifytaasit kuitenkin  inaktivoituvat ositain tai kokonaan ylikuumentumisesta tai  korkealämpöisessä höyryssä  tabletoitumisesta (high-steam pelleting) (Ravindran et al.  1995). Lisäksi Philippy (1999) osoitti, että  vehnän fytaasi menettää huomattavasti aktiivisuuttaan, jos sitä inkuboidaan pepsiinillä, proteolyyttisellä  ruoansulatusentsyymillä. Kasvifytaasin lämpöstabiliteetti ei ole hyvä ja  sitä pidetään  ensisijaisena haittana kun dieettejä  tehdään tablettimuotoon.  Ke karjantuottajat, jotka käyttävät  sekaravintorehuja ( joissa  ei ole tabletteja, pellets), saattanevat  saada jotain  etua kasvisfytaasien taholta, mutta  heidän on otettava huomioon niille ominainen  vaihtelevuus. . 

Bakteerien, sienien, homeiden  ja hiivan fytaasi 

Kun on sisällytetty siipikarjan ja sikakarjan dieetteihin  (home)sieniperäistä fytaasia,  on  saatu fosforin retentioon huomattavaa paranemista.  Kun  sieniperäistä fytaasia sisällytettiin  vähintäin 1000 U/kg  possujen maissi/SBM ( soya bean meal) - pohjaiseen rehuun, lisääntyi fosforin retentio 52 prosentista 64 prosenttiin ( Kornegay  1999).  Myös broilereilla saatiin fosforiretentio kohenemaan  50 prosentista 60 prosenttiin lisäämällä sieniperäisä fytaasia (Kornegay et al. 1996, Simons et al. 1990). 
 Fytaasilisän tehokkuus kuitenkin riippuu mikrobilähteestä, entsyymin muodosta (kalvosta,  partikkelin koosta ym) , lämpötilasta ja entsyymin optimaalisesta pH-alueesta,  dieetin mineraalikoostumuksesta ( Ca, Fe, Mg, Cu ja Zn),muista   ingredienteistä,  joita dieetissä on käytetty,  dieetin  valmistusmenetelmästä, dieetin antomuodosta ( tabletteina, sosettuna sekaravintona tai nesteenä), fytaasilisän asemasta  ( tablettien  jälkeen  tai  ravinnon sekoituksen jälkeen), D-vitamiinin aineenvaihduntatuotteiden tyypistä ja pitoisuudesta, eläimen terveyden ( sairauden) tilasta ja muista  tekijöistä ( Ravindran et al.  1995).

Kaupallisia fytaaseja  tuotetaan tavallisesti käyttämällä rekombinantti DNA-teknologiaa. Esimerkiksi bakteerin fytaasigeeniä on viime aikoina kiinnitetty hiivaan kaupallisessa  tuotannossa.  Viimeaikainen geenin kiinnittämisteknologia  on suuresti  parantanut fytaasien toiminnallista käyttöä kohentamalla niiden  lämpöstabiliteettia, pH spesifisyyttä ja  pilkkoutumisen vastustuskykyä  muita ruoansulatusentsyymejä kohtaan  eläimessä.  

Yhteenvetoa

Fytaasientsyymi on uusi ja taloudellinen työväline  koostettaessa  karjan ravintoa (siipikarjan ja possujen  dieettejä), sillä  se parantaa fosforin hyödyhtämistä fytiinistä, joka on  ravintoaineiden fosforin varastoitumismuoto.
Koska fosforin retentio on vielä paljon alapuolella hypoteettisen 100 %:n maksimin, on olemassa melkoisesti  tilaa  fyttiiniper'äisen fosforin vapautumisen parantamiselle  ja kokonaisfosforin retention kohentamiselle siipikarjassa ja possukarjassa. 

(KOMMENTTI:
 Tässä puhutaan  broilereitten ja  possukarjan  kasvatuksesta  ihmisen syötäväksi)
 Lähdeviitteet ovat valaisevia myös. 
Suom. 9.2. 2015