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
