Влияние протеаз на расщепление и растворимость протеина


           Процессы распада белков имеют не менее важное значение в жизнедеятельности организма животных, чем процессы их биосинтеза. В кормлении животных одним из основных есть протеиновое питание. Оно характеризуется содержимым протеина в рационе, его растворимостью, аминокислотным составом. Растворимость – физиологическое свойство протеина корма, которое характеризуется частью протеина, который переходит в растворимое состояние под действием желудочно-кишечной жидкости. Расщепление – ферментативный процесс распада белка на аминокислоты и аммиак. При этом протеазы выполняют активную роль катализатора гидролитического расщепления белковых веществ в местах пептидных связей. Они распределяются на протеиназы и пептидазы. Первые ведут гидролиз непосредственно нативных (естественных) белков. К ним относятся пепсин и трепсин. Пептидазы влияют на пептиды и при этом имеют значительную специфичность действия. Допускают, что белки под действием протеиназ переходят в более растворимое состояние, образовывая соединения типа полипептиды. Увеличение числа свободных аминогрупп на первых стадиях распада белковых молекул почти не происходит, то есть расщепляется лишь определенное количество пептидных связей. Но такое действие протеиназ улучшает растворимость протеинов, а значит повышает их доступность.
           Распад белка может быть интенсивным под действием разных протеолитических ферментов, которые создаются благодаря промышленным технологиям биологического синтеза. Для изготовления ферментных препаратов используют микроскопические грибы, бактерии и дрожжи. Практикуется производство сухих ферментных средств, в том числе протеаз: щелочной, кислой, нейтральной, протеазы С и других. Их среду “кислая”, “щелочная”, “нейтральная” используют лишь относительно рН оптимума фермента. Кислые протеазы синтезируются грибами. По своим свойствам они похожие на травные ферменты животных – пепсин и ренин. Металлопротеазы содержат атом металла, по обыкновению цинка, без которого фермент не активный. В промышленности металлопротеазы извлекают с помощью Bacillus amiloliquefacies и B. termoproteolyticus. Объектом исследований были комбикорма для птицы промышленного производства и ферментный препарат – кислая протеаза. Исследование проводили в три этапа по схеме, которая включала: установление азотного перераспределения в исходном образце комбикорма; определение белкового и небелкового азота после обработки образца буферным раствором; установление этих же показателей после введения в образцы разных доз фермента, то есть процесса расщепления и после обработки каждого из них буферным раствором, или его растворимость. Для исследований использовали три вида комбикормов промышленного производства для птицы. Их протеиновый комплекс характеризовался уровнем общего, белкового и небелкового азота.
           Содержимое белка, соответственно и белкового азота было одинаковым в первом и втором комбикормах. Но за счет значительного уровня небелкового азота второй комбикорм имел больше протеина. Данное превышение вызывает сомнение относительно натуральности этого показателя. Ведь у составных комбикормов содержимое небелкового азота не может превышать 0,25%. Данный вывод мы сделали проанализировав результаты определения массовой части небелкового азота в сырье, которое есть основным для изготовления комбикормов. Зерно злаковых культур имеет в своем составе от 0,09 до 0,22% небелкового азота, семена бобовых культур 0,12% редко – 0,35%, а среди шротов наивысший уровень небелкового азота может быть в шрота подсолнечника до 0,45%. Поэтому 0,49% небелкового азота в готовом комбикорме не отвечает биологической характеристике кормового сырья. Такое количество небелкового азота в комбикорм не могла внести кормовое растениеводческое сырье. Наиболее низким содержимым массовой части небелкового азота характеризовался третий комбикорм.
           На первом этапе исследований изучали влияние протеазы на протеиновый комплекс первого комбикорма. Кислую протеазу вводили в комбикорм в количестве 100-150 г на тонну. Исследовательские образцы анализировали за общим, белковым и небелковым азотом. Применение первой рекомендованной дозы привело к потери 0,2% аммонийного азота. Перераспределение общего азота между белковым и небелковым почти не изменился. Применение дозы 150 г/т вызвало снижение белкового азота и повышение содержимого небелкового азота на 0,06%. Потеря в виде аммонийного азота, была в пределах 0,3%. После обработки образцов комбикорма, в том числе и исходного, буферным раствором, близким за концентрацией соляной кислоты и рН к желудочной жидкости, на протяжении трех часов, распределение азота изменилось. Наилучшая растворимость была в образцах, подвергнутых действию кислой протеазы дозой 150 г/т. Белковая часть общего азота составляла 38%, небелковая – 62%. Тогда как у исходного образца комбикорма соответственно 67 и 33%, а в образце, предварительно обработанному кислой протеазою дозой 100 г/т – 46% и 54%.
           Второй образец комбикорма тоже изучали по аналогичной схеме. Но результаты, полученные на первом этапе исследований, не подтвердились. Можно сделать предположение, что причина в структуре его протеинового комплекса. Данный комбикорм содержал больше небелкового азота, то есть уровень протеина в нем был искусственно увеличенный введениям небелковых азотистых веществ. Это может быть карбамид, биурет, или аммонийные соли (сернокислые, углекислые, молочнокислые и др.). Азот протеинового комплекса исходного образца комбикорма 2 распределился приблизительно так, как в комбикорме 1 на первом этапе исследований. То есть часть небелкового азота представляла в среднем 32% и белкового 68%. Растворимость протеина почти не повысилась, наблюдалась даже тенденция к снижению после обработки комбикорма кислой протеазою. Причем когда на первом этапе мы наблюдали уменьшение части белкового азота после введения фермента и обработки в буферном растворе, то на втором количество белкового азота составляло 70%, даже больше чем у исходного образца.
           На третьем этапе исследований мы подвергали обработке третий комбикорм в котором небелкового азота было лишь 0,08%. Протеиновый комплекс исходного образца после пребывания в буферном растворе на протяжении трех часов содержал 0,93% небелкового азота. Перераспределение белкового и небелкового азота было 67 и 33%. После обработки кислой протеазой в количестве 100 г/т и пребывание в буферном растворе содержимое небелкового азота в комбикорме увеличился почти в 1,5 раза. Доза фермента 150 г/т и пребывание в буферном растворе содействовала увеличению небелкового азота в 1,8 раз. Перераспределение между белковым и небелковым азотом в первом случае был соответственно 47% и 53%, а втором – 36% и 64%.
           Если мы сравним результаты, полученные на первом этапе исследований и на третьем, то отличие между ними незначительное. А исследование по комбикорму, в котором повышенное содержимое небелкового азота в составе протеина, доказывают еще раз, необходимость внимательно относиться к проблеме фальсификации состава протеинового комплекса в комбикормах и рационах животных.
           Выводы:
Обработка комбикорма кислой протеазой вызывает расщепление пептидных связей в белке и повышение содержимого небелкового азота, что улучшает растворимость протеина в желудочно-кишечном тракте и увеличивает его доступность. Данная закономерность не распространяется на комбикорма, протеин которых включает значительную часть небелкового азота.


Автор:
Л. ЧОРНОЛАТА, канд. с.-х. наук
Институт кормов НААНУ