Введение. Триптофан (Trp) – незаменимая аминокислота, которая относится к группе ароматических α-аминокислот (β-(β-индолил)-α-аминопропионовая кислота). Химическая формула C11H12N2O2 (рис. 1). Триптофан представлен двумя оптически-изомерными формами, L и D, и в виде рацемической смеси (DL) [1,2].
Рис. 1. Структурная формула триптофана
Триптофан входит в состав многих белков и является гидрофобной аминокислотой, так как в своей структуре содержит ароматическое ядро индола. В живой клетке триптофан служит прекурсором серотонина и ниацина. Серотонин выполняет функцию нейромедиатора и нейромодулятора в центральной нервной системе и служит субстратом для синтеза мелатонина, так называемого гормона сна, вырабатываемого в головном мозге. Снижение уровня триптофана вызывает гипофункцию сератониновой системы, что может стать причиной бессонницы и депрессивных расстройств [3–5]. Кроме того, триптофан является предшественником индольных алкалоидов и важнейшей из незаменимых аминокислот, необходимых для роста и поддержания азотистого равновесия. Участвует в биосинтезе белков сыворотки крови и гемоглобина. Он играет важную роль в образовании витамина B3, недостаточное количество которого приводит к пеллагре (вид авитаминоза) [6–8].
Триптофан присутствует в большинстве растительных белков, особенно им богато соевое зерно (табл. 1) [9, 10].
Таблица 1
Среднее содержание триптофана в некоторых продуктах
и семенах различных культур, г/100 г продукта
|
Продукт |
Триптофан |
|
Говядина |
0,13 |
|
Телятина |
0,25 |
|
Курица |
0,29 |
|
Мясо кролика, индейки |
0,33 |
|
Куриное яйцо |
1,50 |
|
Рыба |
0,74 |
|
Красная икра |
0,96 |
|
Сыр плавленый |
0,50 |
|
Соевые бобы |
0,96 |
|
Горох, фасоль |
0,26 |
|
Пшеница |
0,14 |
|
Рис |
0,09 |
|
Кукуруза |
0,08 |
Исходя из данных, приведенных в таблице 1, содержание триптофана в белке сои значительно выше, чем во многих других продуктах, в т. ч. животного происхождения, и при перерасчете на белок почти в 2 раза превышает стандарт FAO/WHO (идеальный белок), который по триптофану составляет 0,85 г/100 г белка [11]. Данный стандарт установлен Продовольственной и сельскохозяйственной Организацией Объединенных Наций (FAO) совместно с Всемирной организацией здравоохранения (WHO) и используется для оценки пищевой и биологической ценности белков пищевых продуктов [12].
Известно, что соевый белок в целом имеет очень высокое качество, так как содержит все незаменимые аминокислоты и сбалансирован по аминокислотному составу, т. е. содержит необходимые для организма человека и животных аминокислоты в полном наборе [13].
Основное производство сои в РФ сосредоточено в регионах Дальнего Востока, в которых наибольшие посевные площади под сою отведены в Амурской области, где в настоящее время сою возделывают на площади более 1 млн га [14]. Основные сорта сои, возделываемые в области, это сорта, выведенные во Всероссийском научно-исследовательском институте сои (ФГБНУ ФНЦ ВНИИ сои), что делает достаточно актуальным изучение химического состава зерна этих сортов.
Цель исследования – оценка белков зерна амурских сортов сои на содержание триптофана.
Объект и методы. Объектом исследования служили семена 26 сортов сои, созданных во ВНИИ сои. Все исследуемые сорта включены в государственный реестр селекционных достижений [15]. Семена были получены в 2022 г. в коллекционном питомнике опытного поля лаборатории селекции и первичного семеноводства и предоставлены для химических анализов в лабораторию переработки сельскохозяйственной продукции. Определение триптофана в зерне сои проводили методом капиллярного электрофореза на системе «Капель-205» («Люмэкс», Россия) [16]. Вследствие разрушения триптофана при кислотном гидролизе применяли метод, основанный на разложении проб щелочным гидролизом, с использованием фонового электролита, содержащего 0,02 М тетрабората натрия. Таким образом, используемый на стадии подготовки проб щелочной гидролиз разрушает все аминокислоты, кроме триптофана (рис. 2). Для определения эффективности аналитической методики было произведено электрофоретическое разделение аналитического стандарта и получены данные о времени удерживания аналита, построен градуировочный график площади пика в зависимости от концентрации исследуемого компонента. В качестве аналитического стандарта использовали триптофан производства фирмы Sigma-Aldrich, каталожный номер Т0254, с массовой долей основного вещества не менее 98 %.
Рис. 2. Электрофореграмма аналитического стандарта триптофана
Анализ включал три этапа: гидролиз раствора триптофана из основной цепи белка; разделение триптофана с помощью аналитической процедуры; обнаружение и определение массовой концентрации триптофана. Условия проведения анализа – кварцевый капилляр, фотометрический детектор, УФ-детектирование при длине волны 219 нм. Обработку электрофореграмм осуществляли при помощи программного обеспечения «Эльфоран» [15].
Одновременно определяли содержание белка в зерне исследуемых сортов методом диффузного отражения света в инфракрасной области спектра на ИК-сканере модели FOSS NIRSystems 5000. При этом использовали стандартные калибровочные уравнения для определения белка (фирма FOSS Analytical A/S, Дания) [17, 18].
Достоверность различий между разными сортами оценивалась по среднеквадратическому отклонению серии аналитических определений с расчетом критических значений диапазона различий для 95 % уровня значимости по Fisher and Frank [19].
Результаты и их обсуждение. В таблице 2 приведены данные о содержании белка и триптофана в зерне изученных сортов сои, а также результаты аналитических определений методом капиллярного электрофореза, где содержание аминокислоты выражается как массовая доля в белковой вытяжке (%/100 мг пробы). Для более корректной оценки качества белка приведен перерасчет содержания аминокислоты на 100 г белка.
Наибольшее количество белка отмечено в зерне сои сорта Сентябринка (42,3 %), наименьшее – у сортов МК 100 и Алена (38,4 %). Различие между сортами по этому показателю статистически достоверно, что подтверждает данные, приведенные нами в предыдущих публикациях [20].
Таблица 2
Содержание белка и триптофана в зерне сои
|
Сорт сои |
Белок, % от сухого вещества |
Триптофан |
|
|
Массовая доля в пробе, % |
г/100 г белка |
||
|
Топаз |
40,8 |
0,41 |
1,01 |
|
Лидия |
40,2 |
0,42 |
1,05 |
|
Грация |
39,3 |
0,41 |
1,04 |
|
Статная |
39,3 |
0,44 |
1,12 |
|
Умка |
39,5 |
0,41 |
1,08 |
|
Кружевница |
40,1 |
0,43 |
1,07 |
|
Сентябринка |
42,3 |
0,42 |
0,99 |
|
Золотница |
39,0 |
0,45 |
1,15 |
|
Гармония |
38,6 |
0,41 |
1,05 |
|
Персона |
39,4 |
0,45 |
1,14 |
|
Даурия |
38,8 |
0,43 |
1,11 |
|
Пепелина |
39,1 |
0,43 |
1,10 |
|
Куханна |
41,3 |
0,43 |
1,04 |
|
Лазурная |
40,1 |
0,42 |
1,05 |
|
МК 100 |
38,4 |
0,41 |
1,07 |
|
Евгения |
38,7 |
0,41 |
1,06 |
|
Нега 1 |
39,1 |
0,40 |
1,02 |
|
Китросса |
38,9 |
0,40 |
1,03 |
|
Лебедушка |
39,5 |
0,42 |
1,06 |
|
Журавушка |
38,5 |
0,44 |
1,14 |
|
Невеста |
40,1 |
0,47 |
1,17 |
|
Интрига |
39,4 |
0,42 |
1,07 |
|
Золушка |
39,3 |
0,43 |
1,10 |
|
ВНИИС 18 |
40,3 |
0,49 |
1,21 |
|
Алена |
38,4 |
0,43 |
1,12 |
|
Бонус |
39,0 |
0,42 |
1,07 |
|
Критический диапазон различий CR |
0,93 |
0,02 |
0,05 |
Среди исследуемых сортов сои самое низкое содержание в белке триптофана отмечено у сорта Сентябринка (0,99 г), у остальных сортов этот показатель превышал стандарт FAO/WHO (1 г/100 г белка). Значение парного коэффициента корреляции по Пирсону между содержанием белка в зерне исследуемых сортов сои и содержанием триптофана показывало слабую, отрицательную взаимосвязь этих признаков (r = –0,3).
Наилучшими показателями по содержанию триптофана отмечены сорта ВНИИС 18 (1,21 г) и Невеста (1,17 г). При этом существенных различий по этому признаку между сортами ВНИИС 18, Невеста, Золотница, Журавушка и Персона не выявлено, но в целом они достоверно превышали другие сорта, что делает их пригодными для создания продуктов функционального назначения.
Заключение. Содержание триптофана в белке зерна сои сортов селекции ФНЦ ВНИИ сои колеблется от 0,99 до 1,24 г/100 г белка. Только один из изученных сортов – Сентябринка в составе белка имеет менее 1 г триптофана. У 25 сортов амурской селекции содержание триптофана в белке зерна превысило 1 г/100 г белка, что говорит о хорошей перспективе использования этих сортов при создании пищевых продуктов. Наилучшими показателями для создания продуктов функциональной направленности с учетом лечебных свойств аминокислоты триптофан являются сорта сои ВНИИС 18, Невеста, Золотница, Журавушка и Персона.
