stringtranslate.com

Фитиновая кислота

Фитиновая кислота представляет собой шестикратный дигидрофосфатный эфир инозитола (в частности, мио - изомера ), также называемый гексафосфатом инозита , гексакисфосфатом инозита ( IP6 ) или полифосфатом инозитола . При физиологическом pH фосфаты частично ионизируются, в результате чего образуется фитат -анион .

( Мио )фитат-анион представляет собой бесцветную разновидность, которая играет важную питательную роль в качестве основной формы хранения фосфора во многих растительных тканях , особенно в отрубях и семенах . Он также присутствует во многих бобовых , крупах и зернах. Фитиновая кислота и фитат обладают сильным сродством к пищевым минералам кальцию , железу и цинку , препятствуя их всасыванию в тонком кишечнике. [1]

Низшие инозитол-полифосфаты представляют собой сложные эфиры инозитола с менее чем шестью фосфатами, такие как инозитол-пента- (IP5), тетра- (IP4) и трифосфат ( IP3 ). Они встречаются в природе как катаболиты фитиновой кислоты.

Значение в сельском хозяйстве

Шестивалентный фитат-анион.

Фитиновая кислота была открыта в 1903 году. [2]

Как правило, фосфор и инозитол в фитатной форме не биодоступны для нежвачных животных, поскольку у этих животных отсутствует фермент фитаза , необходимый для гидролиза инозитол-фосфатных связей. Жвачные животные способны переваривать фитат благодаря фитазе, продуцируемой микроорганизмами рубца . [3]

В большинстве коммерческих сельскохозяйственных предприятий нежвачный скот , такой как свиньи , птица и рыба , [4] кормят в основном зерном , таким как кукуруза , бобовые и соевые бобы . [5] Поскольку фитат из этих зерен и бобов недоступен для всасывания, непоглощенный фитат проходит через желудочно-кишечный тракт , увеличивая количество фосфора в навозе. [3] Избыточное выделение фосфора может привести к экологическим проблемам, таким как эвтрофикация . [6] Использование проросших зерен может снизить количество фитиновых кислот в кормах без существенного снижения пищевой ценности. [7]

Кроме того, жизнеспособные мутантные линии с низким содержанием фитиновой кислоты были выведены у нескольких видов сельскохозяйственных культур, семена которых имеют резко сниженный уровень фитиновой кислоты и сопутствующее увеличение содержания неорганического фосфора. [8] Однако, как сообщается, проблемы с прорастанием до сих пор препятствовали использованию этих сортов. Это может быть связано с решающей ролью фитиновой кислоты в хранении ионов фосфора и металлов. [9] Варианты фитата также могут быть использованы при восстановлении почвы для иммобилизации урана , никеля и других неорганических загрязнителей. [10]

Биологические эффекты

Растения

Хотя фитиновая кислота и ее метаболиты трудноперевариваемы для многих животных, поскольку они содержатся в семенах и зернах, они играют несколько важных ролей для проростков растений.

В частности, фитиновая кислота действует как хранилище фосфора, как хранилище энергии, как источник катионов и как источник мио-инозитола (предшественника клеточной стенки). Фитиновая кислота является основной формой хранения фосфора в семенах растений. [11]

В пробирке

В клетках животных мио-инозитолполифосфаты распространены повсеместно, а фитиновая кислота (мио-инозитолгексакисфосфат) является наиболее распространенной, ее концентрация в клетках млекопитающих варьируется от 10 до 100 мкМ в зависимости от типа клеток и стадии развития. [12] [13]

Фитиновая кислота не поступает из рациона животных, а должна синтезироваться внутри клетки из фосфата и инозитола (который, в свою очередь, вырабатывается из глюкозы, обычно в почках). Взаимодействие внутриклеточной фитиновой кислоты со специфическими внутриклеточными белками было исследовано in vitro , и было обнаружено, что эти взаимодействия приводят к ингибированию или усилению активности этих белков. [14] [15]

Гексафосфат инозитола способствует образованию шестиспирального пучка и сборке незрелой решетки Gag ВИЧ-1. IP6 образует ионные контакты с двумя кольцами остатков лизина в центре гексамера Gag. Затем протеолитическое расщепление обнаруживает альтернативный сайт связывания, где взаимодействие IP6 способствует сборке зрелой капсидной решетки. Эти исследования идентифицируют IP6 как естественную небольшую молекулу, которая способствует сборке и созреванию ВИЧ-1. [16]

Стоматология

IP6 потенциально может использоваться в эндодонтии, адгезивной, профилактической и регенеративной стоматологии, а также для улучшения характеристик и характеристик стоматологических материалов. [17] [18] [19]

Наука о еде

Фитиновая кислота, в основном в виде фитата в форме фитина, содержится в кожуре и ядрах семян, [20] включая орехи , зерна и бобовые. [1]

Методы приготовления пищи в домашних условиях могут разрушить фитиновую кислоту во всех этих продуктах. Простое приготовление пищи в некоторой степени уменьшит содержание фитиновой кислоты. Более эффективными методами являются замачивание в кислой среде, проращивание и молочнокислое брожение, например, на закваске и мариновании . [21]

Никакого обнаруживаемого фитата (менее 0,02% сырой массы) не наблюдалось в овощах, таких как зеленый лук и листья капусты, или во фруктах, таких как яблоки, апельсины, бананы или груши. [22]

В качестве пищевой добавки в качестве консерванта Е391 используется фитиновая кислота . [23] [24]

Диетическая абсорбция минералов

Фитиновая кислота имеет сильное сродство к пищевым микроэлементам , кальцию , железу и цинку , препятствуя их всасыванию из тонкого кишечника. [1] [33] Фитохимические вещества, такие как полифенолы и дубильные вещества, также влияют на связывание. [34] Когда железо и цинк связываются с фитиновой кислотой, они образуют нерастворимые осадки и гораздо хуже всасываются в кишечнике. [35] [36]

Поскольку фитиновая кислота также может влиять на усвоение железа , «дефитинизацию следует рассматривать как основную стратегию улучшения питания железом в период отлучения от груди». [37] Дефитинизация с помощью экзогенной фитазы в пищу, содержащую фитаты, — это подход, который изучается для улучшения пищевого здоровья в группах населения, которые уязвимы к дефициту минералов из-за их зависимости от основных продуктов питания, насыщенных фитатами. Селекция сельскохозяйственных культур с целью увеличения минеральной плотности ( биофортификация ) или снижения содержания фитатов находится в стадии предварительных исследований. [38]

Смотрите также

Викискладе есть медиафайлы по теме фитиновой кислоты .

Рекомендации

  1. ^ abc Шлеммер, Ю.; Фрёлих, В.; Прието, РМ; Грасс, Ф. (2009). «Фитат в пищевых продуктах и ​​его значение для человека: источники пищи, потребление, переработка, биодоступность, защитная роль и анализ» (PDF) . Молекулярное питание и пищевые исследования . 53 (Приложение 2): С330–75. doi : 10.1002/mnfr.200900099. ПМИД  19774556.
  2. ^ Маллани Э.Дж., Улла, Абул Х.Дж. «Фитазы: свойства, каталитические механизмы и применение» (PDF) . Министерство сельского хозяйства США – Служба сельскохозяйственных исследований. Архивировано из оригинала (PDF) 7 ноября 2012 г. Проверено 18 мая 2012 г.
  3. ^ ab Клопфенштайн Т.Дж., Энджел Р., Кромвель Г., Эриксон Г.Е., Фокс Д.Г., Парсонс С., Саттер Л.Д., Саттон А.Л., Бейкер Д.Х. (июль 2002 г.). «Модификация рациона животных для снижения вероятности загрязнения азотом и фосфором». Совет по сельскохозяйственной науке и технологиям . 21 .
  4. ^ Ромархейм, Огайо, Чжан С, Пенн М, Лю YJ, Тиан LX, Скреде А, Крогдал О, Сторебаккен Т (2008). «Рост и морфология кишечника кобии (Rachycentron canadum), получавшей экструдированный рацион с двумя типами соевого шрота, частично заменяющего рыбную муку». Питание аквакультуры . 14 (2): 174–180. дои : 10.1111/j.1365-2095.2007.00517.x.
  5. ^ Езерный, Д.; Мосентин, Р.; Вайс, Э. (01 мая 2010 г.). «Использование зернобобовых культур в качестве источника белка в питании свиней: обзор». Наука и технология кормов для животных . 157 (3–4): 111–128. doi : 10.1016/j.anifeedsci.2010.03.001.
  6. ^ Маллин М.А. (2003). «Промышленное животноводство — основной источник питательных веществ и микробного загрязнения водных экосистем». Население и окружающая среда . 24 (5): 369–385. дои : 10.1023/А: 1023690824045. JSTOR  27503850. S2CID  154321894.
  7. ^ Маллеши, Н.Г.; Десикачар, HSR (1986). «Пищевая ценность солодовой пшенной муки». Растительные продукты для питания человека . 36 (3): 191–6. дои : 10.1007/BF01092036.
  8. ^ Гуттиери М.Дж., Петерсон К.М., Соуза Э.Дж. (2006). «Помол и хлебопекарное качество пшеницы с низким содержанием фитиновой кислоты». Растениеводство . 46 (6): 2403–8. дои : 10.2135/cropsci2006.03.0137. S2CID  33700393.
  9. ^ Ситан, Нобукадзу; Ядзаки, Кадзуфуми (01 января 2013 г.), Чон, Кван В. (редактор), «Глава девятая - Новые взгляды на механизмы транспорта в вакуолях растений», International Review of Cell and Molecular Biology , 305 , Academic Press: 383 –433, doi : 10.1016/B978-0-12-407695-2.00009-3, PMID  23890387 , получено 24 апреля 2020 г.
  10. ^ Моряк Дж.К., Хатчисон Дж.М., Джексон Б.П., Вулава В.М. (2003). «Очистка металлов в загрязненных почвах фитатом на месте». Журнал качества окружающей среды . 32 (1): 153–61. дои : 10.2134/jeq2003.0153. ПМИД  12549554.
  11. ^ Редди Н.Р., Сате С.К., Салунхе Д.К. (1982). «Фитаты в бобовых и злаках». Достижения в области пищевых исследований . Достижения в области пищевых исследований. Том. 28. стр. 1–92. дои : 10.1016/s0065-2628(08)60110-x. ISBN 9780120164288. ПМИД  6299067.
  12. ^ Швергольд Б.С., Грэм Р.А., Браун Т.Р. (декабрь 1987 г.). «Наблюдение инозитол-пентакис- и гексакис-фосфатов в тканях млекопитающих методом 31P ЯМР». Связь с биохимическими и биофизическими исследованиями . 149 (3): 874–81. дои : 10.1016/0006-291X(87)90489-X. ПМИД  3426614.
  13. ^ Сасакава Н., Шариф М., Хэнли М.Р. (июль 1995 г.). «Метаболизм и биологическая активность инозитолпентакисфосфата и инозитолгексакисфосфата». Биохимическая фармакология . 50 (2): 137–46. дои : 10.1016/0006-2952(95)00059-9. ПМИД  7543266.
  14. ^ Ханакахи Л.А., Бартлет-Джонс М., Чаппелл С., Паппин Д., West SC (сентябрь 2000 г.). «Связывание инозитолфосфата с ДНК-ПК и стимуляция восстановления двухцепочечных разрывов». Клетка . 102 (6): 721–9. дои : 10.1016/S0092-8674(00)00061-1 . PMID  11030616. S2CID  112839.
  15. ^ Норрис Ф.А., Унгевикелл Э., Маджерус П.В. (январь 1995 г.). «Инозитолгексакисфосфат связывается с белком сборки клатрина 3 (AP-3/AP180) и ингибирует сборку клатриновых клеток in vitro». Журнал биологической химии . 270 (1): 214–7. дои : 10.1074/jbc.270.1.214 . ПМИД  7814377.
  16. ^ Дик Р.А., Задрозный К.К., Сюй С., Шур ФК, Лиддон Т.Д., Рикана КЛ, Вагнер Дж.М., Перилла Дж.Р., Гансер-Порнильос Б.К., Джонсон MC, Порниллос О., Фогт В.М. (август 2018 г.). «Инозитолфосфаты являются кофакторами сборки ВИЧ-1». Природа . 560 (7719): 509–512. Бибкод : 2018Natur.560..509D. дои : 10.1038/s41586-018-0396-4. ПМЦ 6242333 . ПМИД  30069050. 
  17. ^ Нассар, Моханнад; Нассар, Рания; Маки, Хусейн; Аль-Ягуб, Абдулла; Хашим, Махмуд; Сенок, Абиола; Уильямс, Дэвид; Хираиси, Норико (2021). «Фитиновая кислота: свойства и возможности применения в стоматологии». Границы в материалах . 8 : 29. Бибкод :2021FrMat...8...29N. дои : 10.3389/fmats.2021.638909 .
  18. ^ Нассар М., Нассар Р., Маки Х., Аль-Ягуб А., Хахим М., Сенок А., Уильямс Д., Хираиши Н. (март 2021 г.). «Фитиновая кислота: свойства и возможности применения в стоматологии». Границы в материалах . 8 : 29. Бибкод :2021FrMat...8...29N. дои : 10.3389/fmats.2021.638909 .
  19. ^ Нассар, Рания; Нассар, Моханнад; Вианна, Моргана Э.; Найду, Нерисса; Алкутами, Фатма; Какламанос, Элефтериос Г.; Сенок, Абиола; Уильямс, Дэвид (2021). «Противомикробная активность фитиновой кислоты: новый агент в эндодонтии». Границы клеточной и инфекционной микробиологии . 11 : 753649. doi : 10.3389/fcimb.2021.753649 . ISSN  2235-2988. ПМЦ 8576384 . ПМИД  34765567. 
  20. ^ аб Эллисон, Кэмпбелл; Морено, Тереза; Кэтчпол, Оуэн; Фентон, Тина; Лагутин Кирилл; Маккензи, Эндрю; Митчелл, Кевин; Скотт, Дон (01 июля 2021 г.). «Экстракция семян конопли с использованием CO2, близкого к критическому, пропана и диметилового эфира». Журнал сверхкритических жидкостей . 173 : 105218. doi : 10.1016/j.supflu.2021.105218. ISSN  0896-8446. S2CID  233822572.
  21. ^ «Фитаты в злаках и бобовых». Фао.орг.
  22. ^ ab Phillippy BQ, Wyatt CJ (май 2001 г.). «Разложение фитата в пищевых продуктах фитазами фруктовых и овощных экстрактов». Журнал пищевой науки . 66 (4): 535–539. doi :10.1111/j.1365-2621.2001.tb04598.x.
  23. ^ Функциональное питание - улучшение здоровья посредством адекватного питания под редакцией Марии Чаварри Уэда, стр. 86
  24. ^ «Разумное питание, простое» .
  25. ^ Дефитинизация с помощью внутренней фитазы пшеницы и обогащения железом значительно увеличивает абсорбцию железа из еды фонио (Digitaria exilis) у западноафриканских женщин (2013)
  26. ^ Редди Н.Р., Сате С.К. (2001). Пищевые фитаты . Бока-Ратон: CRC. ISBN 978-1-56676-867-2.[ нужна страница ]
  27. ^ ab Phillippy BQ, Bland JM, Evens TJ (январь 2003 г.). «Ионная хроматография фитата в корнях и клубнях». Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии . 51 (2): 350–3. дои : 10.1021/jf025827m. ПМИД  12517094.
  28. ^ Макфарлейн Б.Дж., Безвода В.Р., Ботвелл Т.Х., Бэйнс Р.Д., Ботвелл Дж.Э., Макфэйл А.П., Лампарелли Р.Д., Майет Ф. (февраль 1988 г.). «Тормозящее влияние орехов на всасывание железа». Американский журнал клинического питания . 47 (2): 270–4. дои : 10.1093/ajcn/47.2.270. ПМИД  3341259.
  29. ^ Гордон Д.Т., Чао Л.С. (март 1984 г.). «Связь компонентов пшеничных отрубей и шпината с биодоступностью железа у анемичных крыс». Журнал питания . 114 (3): 526–35. дои : 10.1093/jn/114.3.526. ПМИД  6321704.
  30. ^ Арендт ЕК, Заннини Э (9 апреля 2013 г.). «Глава 11: Гречка». Зерновые культуры для пищевой промышленности и производства напитков . Издательство Вудхед. п. 388. ИСБН 978-0-85709-892-4.
  31. ^ Перейра да Силва Б. Концентрация питательных веществ и биологически активных соединений в чиа (Salvia Hispanica L.), качество белка и биодоступность железа у крыс линии Вистар (докторская диссертация). Федеральный университет Висоза.
  32. ^ Шульц М. «Руководство по палео-диете: рецепты за 30 минут или меньше: диабет, сердечно-сосудистые заболевания: палеодиета, подходящая для палео-диеты: кулинарная книга с молочными орехами, без глютена и сои». Публикации PWPH – через Google Книги.
  33. ^ Гупта, РК; Ганголия, СС; Сингх, Северная Каролина (2013). «Снижение содержания фитиновой кислоты и повышение содержания биодоступных микроэлементов в продовольственном зерне». Журнал пищевой науки и технологий . 52 (2): 676–684. doi : 10.1007/s13197-013-0978-y. ПМК 4325021 . ПМИД  25694676. 
  34. ^ Prom-u-thai C, Хуан Л., Глан Р.П., Уэлч Р.М., Фукай С., Реркасем Б (2006). «Биодоступность железа (Fe) и распределение анти-Fe пищевых биохимических веществ во фракции нешлифованного, полированного зерна и отрубей пяти генотипов риса». Журнал науки о продовольствии и сельском хозяйстве . 86 (8): 1209–15. Бибкод : 2006JSFA...86.1209P. doi : 10.1002/jsfa.2471. Архивировано из оригинала 23 февраля 2020 г. Проверено 29 декабря 2018 г.
  35. ^ Харрелл РФ (сентябрь 2003 г.). «Влияние источников растительного белка на биодоступность микроэлементов и минералов». Журнал питания . 133 (9): 2973С–7С. дои : 10.1093/jn/133.9.2973S . ПМИД  12949395.
  36. ^ Комитет по защите пищевых продуктов; Совет по продовольствию и питанию; Национальный исследовательский совет (1973). «Фитаты». Токсиканты, встречающиеся в пищевых продуктах естественным путем. Национальная академия наук. стр. 363–371. ISBN 978-0-309-02117-3.
  37. ^ Харрелл РФ, Редди МБ, Жюллерат М.А., Кук Дж.Д. (май 2003 г.). «Разложение фитиновой кислоты в зерновых кашах улучшает усвоение железа человеком». Американский журнал клинического питания . 77 (5): 1213–9. CiteSeerX 10.1.1.333.4941 . дои : 10.1093/ajcn/77.5.1213. ПМИД  12716674. 
  38. ↑ Рабой, Виктор (22 января 2020 г.). «Культуры с низким содержанием фитиновой кислоты: наблюдения, основанные на четырех десятилетиях исследований». Растения . 9 (2): 140. doi : 10.3390/plants9020140 . ISSN  2223-7747. ПМК 7076677 . ПМИД  31979164.