stringtranslate.com

Фитиновая кислота

Фитиновая кислота представляет собой шестикратный дигидрофосфатный эфир инозитола (в частности, мио- изомера ), также называемый инозитолгексафосфатом , инозитолгексакисфосфатом ( IP6 ) или инозитолполифосфатом . При физиологическом pH фосфаты частично ионизированы, что приводит к образованию фитат - аниона .

( Мио )фитат-анион — бесцветный вид, который играет важную пищевую роль в качестве основной формы хранения фосфора во многих растительных тканях , особенно в отрубях и семенах . Он также присутствует во многих бобовых , злаках и зерновых. Фитиновая кислота и фитат имеют сильное связывающее сродство к диетическим минералам кальцию , железу и цинку , ингибируя их всасывание в тонком кишечнике. [1]

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

Значение в сельском хозяйстве

Шестивалентный фитат-анион.

Фитиновая кислота была открыта в 1903 году. [2]

В целом, фосфор и инозитол в форме фитата не являются биодоступными для нежвачных животных, поскольку у этих животных отсутствует фермент фитаза, необходимый для гидролиза связей инозитол-фосфат. Жвачные животные способны переваривать фитат благодаря фитазе, вырабатываемой микроорганизмами рубца . [3]

В большинстве случаев коммерческого сельского хозяйства нежвачные животные , такие как свиньи , домашняя птица и рыба , [4] в основном питаются зерном , таким как кукуруза , бобовые и соя . [5] Поскольку фитат из этих зерен и бобов недоступен для усвоения, неусвоенный фитат проходит через желудочно-кишечный тракт , повышая количество фосфора в навозе. [3] Избыточное выделение фосфора может привести к экологическим проблемам, таким как эвтрофикация . [6] Использование пророщенных зерен может снизить количество фитиновых кислот в корме без существенного снижения питательной ценности. [7]

Кроме того, жизнеспособные мутантные линии с низким содержанием фитиновой кислоты были разработаны в нескольких видах сельскохозяйственных культур, в семенах которых уровень фитиновой кислоты резко снизился, а уровень неорганического фосфора увеличился. [8] Однако, как сообщается, проблемы с прорастанием до сих пор препятствовали использованию этих сортов. Это может быть связано с критической ролью фитиновой кислоты в хранении как фосфора, так и ионов металлов. [9] Варианты фитата также могут быть использованы в рекультивации почвы для иммобилизации урана , никеля и других неорганических загрязнителей. [10]

Биологические эффекты

Растения

Хотя фитиновая кислота и ее метаболиты неперевариваются многими животными, поскольку содержатся в семенах и зернах, они выполняют несколько важных функций для проростков растений.

В частности, фитиновая кислота функционирует 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 полифосфаты мио-инозитола встречаются повсеместно, а фитиновая кислота (гексакисфосфат мио-инозитола) является наиболее распространенной, ее концентрация в клетках млекопитающих колеблется 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 потенцированию активности этих белков. [14] [15]

Инозитол гексафосфат облегчает формирование шестиспирального пучка и сборку незрелой решетки Gag ВИЧ-1. IP6 создает ионные контакты с двумя кольцами остатков лизина в центре гексамера Gag. Затем протеолитическое расщепление раскрывает альтернативный сайт связывания, где взаимодействие IP6 способствует сборке зрелой решетки капсида. Эти исследования идентифицируют IP6 как естественную малую молекулу, которая способствует как сборке, так и созреванию ВИЧ-1. [16]

Стоматология

IP6 имеет потенциал использования в эндодонтии, адгезивной, профилактической и регенеративной стоматологии, а также для улучшения характеристик и производительности 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 уменьшит фитиновую кислоту до некоторой степени. Более эффективные методы — замачивание в кислой среде, проращивание и молочнокислое брожение , например, в закваске и мариновании . [21]

В овощах, таких как зеленый лук и листья капусты, а также во фруктах, таких как яблоки, апельсины, бананы или груши, не было обнаружено фитата (менее 0,02% от сырого веса). [22]

В качестве пищевой добавки фитиновая кислота используется в качестве консерванта E391 . [23] [24]

Усвоение минеральных веществ из пищи

Фитиновая кислота имеет сильное сродство к диетическим микроэлементам , кальцию , железу и цинку , препятствуя их всасыванию из тонкого кишечника. [1] [33] Фитохимические вещества, такие как полифенолы и танины , 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 для улучшения питания железом в период отлучения». [37] Дефитинизация экзогенной фитазой пищи, содержащей фитат, является подходом, который изучается для улучшения здоровья питания в группах населения, которые уязвимы к дефициту минералов из-за их зависимости от основных продуктов питания, содержащих фитат. Селекция сельскохозяйственных культур для увеличения минеральной плотности ( биофортификация ) или снижения содержания фитата находится на стадии предварительных исследований. [38]

Смотрите также

На Викискладе есть медиафайлы по теме Фитиновая кислота .

Ссылки

  1. ^ abc Schlemmer, U.; Frølich, W.; Prieto, RM; Grases, F. (2009). «Фитат в пищевых продуктах и ​​его значение для человека: источники пищи, потребление, переработка, биодоступность, защитная роль и анализ» (PDF) . Molecular Nutrition & Food Research . 53 (Suppl 2): ​​S330–75. doi :10.1002/mnfr.200900099. PMID  19774556.
  2. ^ Mullaney EJ, Ullah, Abul HJ "Phytases: attributes, catalytic mechanisms, and applications" (PDF) . Министерство сельского хозяйства США – Служба сельскохозяйственных исследований. Архивировано из оригинала (PDF) 2012-11-07 . Получено 18 мая 2012 г.
  3. ^ ab Klopfenstein TJ, Angel R, Cromwell G, Erickson GE, Fox DG, Parsons C, Satter LD, Sutton AL, Baker DH (июль 2002 г.). «Модификация рациона животных для снижения потенциального загрязнения азотом и фосфором». Совет по сельскохозяйственной науке и технологиям . 21 .
  4. ^ Romarheim OH, Zhang C, Penn M, Liu YJ, Tian LX, Skrede A, Krogdahl Å, Storebakken T (2008). «Рост и морфология кишечника кобии (Rachycentron canadum), питавшейся экструдированными диетами с двумя типами соевой муки, частично заменяющими рыбную муку». Aquaculture Nutrition . 14 (2): 174–180. doi :10.1111/j.1365-2095.2007.00517.x.
  5. ^ Jezierny, D.; Mosenthin, R.; Weiss, E. (2010-05-01). «Использование зернобобовых в качестве источника белка в питании свиней: обзор». Animal Feed Science and Technology . 157 (3–4): 111–128. doi :10.1016/j.anifeedsci.2010.03.001.
  6. ^ Маллин МА (2003). «Индустриальное животноводство — основной источник загрязнения водных экосистем питательными веществами и микробами». Население и окружающая среда . 24 (5): 369–385. doi :10.1023/A:1023690824045. JSTOR  27503850. S2CID  154321894.
  7. ^ Маллеши, НГ; Десикачар, ХСР (1986). «Пищевая ценность муки из солодового проса». Растительные продукты для питания человека . 36 (3): 191–6. doi :10.1007/BF01092036.
  8. ^ Guttieri MJ, Peterson KM, Souza EJ (2006). «Помол и хлебопекарное качество пшеницы с низким содержанием фитиновой кислоты». Crop Science . 46 (6): 2403–8. doi :10.2135/cropsci2006.03.0137. S2CID  33700393.
  9. ^ Шитан, Нобуказу; Язаки, Казуфуми (2013-01-01), Чон, Кванг В. (ред.), «Глава девятая — Новые знания о транспортных механизмах в растительных вакуолях», 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 24.04.2020
  10. ^ Seaman JC, Hutchison JM, Jackson BP, Vulava VM (2003). «Обработка металлов на месте в загрязненных почвах фитатом». Журнал качества окружающей среды . 32 (1): 153–61. doi :10.2134/jeq2003.0153. PMID  12549554.
  11. ^ Reddy NR, Sathe SK, Salunkhe DK (1982). "Фитаты в бобовых и злаковых". Advances in Food Research . Advances in Food Research. Vol. 28. pp. 1–92. doi :10.1016/s0065-2628(08)60110-x. ISBN 9780120164288. PMID  6299067.
  12. ^ Szwergold BS, Graham RA, Brown TR (декабрь 1987 г.). «Наблюдение пентакис- и гексакис-фосфатов инозитола в тканях млекопитающих методом 31P ЯМР». Biochemical and Biophysical Research Communications . 149 (3): 874–81. doi :10.1016/0006-291X(87)90489-X. PMID  3426614.
  13. ^ Sasakawa N, Sharif M, Hanley MR (июль 1995). «Метаболизм и биологическая активность инозитолпентакисфосфата и инозитолгексакисфосфата». Биохимическая фармакология . 50 (2): 137–46. doi :10.1016/0006-2952(95)00059-9. PMID  7543266.
  14. ^ Hanakahi LA, Bartlet-Jones M, Chappell C, Pappin D, West SC (сентябрь 2000 г.). «Связывание инозитолфосфата с ДНК-PK и стимуляция репарации двухцепочечных разрывов». Cell . 102 (6): 721–9. doi : 10.1016/S0092-8674(00)00061-1 . PMID  11030616. S2CID  112839.
  15. ^ Norris FA, Ungewickell E, Majerus PW (январь 1995 г.). «Инозитол гексакисфосфат связывается с белком сборки клатрина 3 (AP-3/AP180) и ингибирует сборку клатриновой клетки in vitro». Журнал биологической химии . 270 (1): 214–7. doi : 10.1074/jbc.270.1.214 . PMID  7814377.
  16. ^ Dick RA, Zadrozny KK, Xu C, Schur FK, Lyddon TD, Ricana CL, Wagner JM, Perilla JR, Ganser-Pornillos BK, Johnson MC, Pornillos O, Vogt VM (август 2018 г.). «Инозитолфосфаты являются кофакторами сборки ВИЧ-1». Nature . 560 (7719): 509–512. Bibcode :2018Natur.560..509D. doi :10.1038/s41586-018-0396-4. PMC 6242333 . PMID  30069050. 
  17. ^ Нассар, Моханнад; Нассар, Рания; Маки, Хусейн; Аль-Ягуб, Абдулла; Хачим, Махмуд; Сенок, Абиола; Уильямс, Дэвид; Хираиши, Норико (2021). «Фитиновая кислота: свойства и потенциальное применение в стоматологии». Frontiers in Materials . 8 : 29. Bibcode : 2021FrMat...8...29N. doi : 10.3389/fmats.2021.638909 .
  18. ^ Нассар М, Нассар Р, Маки Х, Аль-Ягуб А, Хачим М, Сенок А, Уильямс Д, Хираиши Н (март 2021 г.). «Фитиновая кислота: свойства и потенциальное применение в стоматологии». Frontiers in Materials . 8 : 29. Bibcode : 2021FrMat...8...29N. doi : 10.3389/fmats.2021.638909 .
  19. ^ Нассар, Рания; Нассар, Моханнад; Вианна, Моргана Э.; Наиду, Нерисса; Алькутами, Фатма; Какламанос, Элефтериос Г.; Сенок, Абиола; Уильямс, Дэвид (2021). «Антимикробная активность фитиновой кислоты: новый агент в эндодонтии». Frontiers in Cellular and Infection Microbiology . 11 : 753649. doi : 10.3389/fcimb.2021.753649 . ISSN  2235-2988. PMC 8576384. PMID  34765567 . 
  20. ^ ab Эллисон, Кэмпбелл; Морено, Тереза; Кэтчпол, Оуэн; Фентон, Тина; Лагутин, Кирилл; Маккензи, Эндрю; Митчелл, Кевин; Скотт, Дон (2021-07-01). "Экстракция семян конопли с использованием околокритического CO2, пропана и диметилового эфира". Журнал сверхкритических флюидов . 173 : 105218. doi : 10.1016/j.supflu.2021.105218. ISSN  0896-8446. S2CID  233822572.
  21. ^ «Фитаты в злаках и бобовых». agris.fao.org . CRC Press. 1989. Архивировано из оригинала 2023-04-19.
  22. ^ ab Phillippy BQ, Wyatt CJ (май 2001 г.). «Деградация фитата в пищевых продуктах фитазами во фруктовых и овощных экстрактах». Журнал пищевой науки . 66 (4): 535–539. doi :10.1111/j.1365-2621.2001.tb04598.x.
  23. ^ Функциональное питание — улучшение здоровья с помощью адекватного питания под редакцией Марии Чаварри Уэда, стр. 86
  24. ^ «Разумное питание — это просто».
  25. ^ Дефитинизация с помощью внутренней фитазы пшеницы и обогащение железом значительно увеличивают усвоение железа из пищи фонио (Digitaria exilis) у женщин Западной Африки (2013)
  26. ^ Reddy NR, Sathe SK (2001). Пищевые фитаты . Boca Raton: 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. doi :10.1021/jf025827m. PMID  12517094.
  28. ^ Macfarlane BJ, Bezwoda WR, Bothwell TH, Baynes RD, Bothwell JE, MacPhail AP, Lamparelli RD, Mayet F (февраль 1988 г.). «Ингибирующее действие орехов на усвоение железа». Американский журнал клинического питания . 47 (2): 270–4. doi :10.1093/ajcn/47.2.270. PMID  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. doi :10.1093/jn/114.3.526. PMID  6321704.
  30. ^ Arendt EK, Zannini E (2013-04-09). "Глава 11: Гречиха". Зерновые культуры для пищевой и безалкогольной промышленности . Woodhead Publishing. стр. 388. ISBN 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 Вистар (диссертация на соискание ученой степени доктора философии). Федеральный университет Висозы.
  32. ^ Скулз М. «Руководство по палеодиете: с рецептами за 30 минут или меньше: диабет, сердечные заболевания: дружественная палеодиета: кулинарная книга без молочных продуктов, глютена, орехов и сои». PWPH Publications – через Google Books.
  33. ^ Гупта, РК; Ганголия, СС; Сингх, НК (2013). «Снижение содержания фитиновой кислоты и повышение содержания биодоступных микроэлементов в зерновых культурах». Журнал пищевой науки и технологии . 52 (2): 676–684. doi :10.1007/s13197-013-0978-y. PMC 4325021. PMID  25694676 . 
  34. ^ Prom-u-thai C, Huang L, Glahn RP, Welch RM, Fukai S, Rerkasem B (2006). «Биодоступность железа (Fe) и распределение анти-Fe питательных биохимических веществ в нешлифованном, шлифованном зерне и фракции отрубей пяти генотипов риса». Журнал науки о продовольствии и сельском хозяйстве . 86 (8): 1209–15. Bibcode : 2006JSFA...86.1209P. doi : 10.1002/jsfa.2471. Архивировано из оригинала 23.02.2020 . Получено 29.12.2018 .
  35. ^ Hurrell RF (сентябрь 2003 г.). «Влияние источников растительного белка на биодоступность микроэлементов и минералов». Журнал питания . 133 (9): 2973S–7S. doi : 10.1093/jn/133.9.2973S . PMID  12949395.
  36. ^ Комитет по защите пищевых продуктов; Совет по продовольствию и питанию; Национальный исследовательский совет (1973). "Фитаты". Токсиканты, встречающиеся в природе в пищевых продуктах. Национальная академия наук. С. 363–371. ISBN 978-0-309-02117-3.
  37. ^ Hurrell RF, Reddy MB, Juillerat MA, Cook JD (май 2003 г.). «Деградация фитиновой кислоты в зерновых кашах улучшает усвоение железа организмом человека». Американский журнал клинического питания . 77 (5): 1213–9. CiteSeerX 10.1.1.333.4941 . doi :10.1093/ajcn/77.5.1213. PMID  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. PMC 7076677. PMID 31979164  .