Меню сайта Рубрики

Чем вредна соя?

 

Несмотря на множество преимуществ для здоровья, соя содержит определенные биологические компоненты, которые ограничивают ее питательную ценность, влияя на возможность ее использования в пищевых продуктах и кормах. Обработка или ферментная инактивация позволяет значительно сократить некоторые из антипитательных факторов, присутствующих в семенах сои, но за счет дополнительных расходов при производстве пищевых продуктов и кормов. Поэтому для создания специальных генотипов сои с пониженным содержанием нежелательных компонентов или их отсутствием прибегают к традиционной или мутационной селекции и генной инженерии. Усилия, приложенные в этом направлении, обобщены в табл. 1 и обсуждаются ниже.

Таблица 1

Использование традиционной, мутационной селекции и генной инженерии для создания специальных генотипов сои с улучшенными питательными свойствами

Специализированные генотипы Цель Стратегии
отсутствие ингибитора Кунитца улучшение питательной ценности; снижение стоимости обработки соевых продуктов традиционная селекция, маркерная селекция
сниженное содержание раффинозы и стахиоэы снижение метеоризма мутационная селекция
сниженное содержание фитиновой кислоты улучшение биологической усвояемости питательных веществ; избавление от необходимости обогащения ионами металла и фосфором мутационная селекция
отсутствие лектина улучшение питательной ценности мутационная селекция
Нулевое содержание липоксигенаэ (Lx1, Lx2, Lx3) уменьшение специфического привкуса мутационная селекция, маркерная селекция
повышенное содержание серосодержащих аминокислот улучшение пищевой ценности для кормов (более высокое соотношение 11S:7S) генная инженерия
повышенное содержание токоферолов применение в фармацевтической промышленности маркерная селекция
пониженное содержание изофлавонов снижение вяжущих свойств соевых продуктов и подготовка соевой формулы для детского питания маркерная селекция
высокое содержание олеиновой и низкое содержание линоленовой кислоты улучшение окислительной устойчивости масла без необходимости частичной гидрогенизации скрининг зародышевой плазмы, мутационная селекция, генная инженерия

 Ингибитор трипсина Кунитца (ИТК)

Одним из основных сдерживающих факторов распространения соевых продуктов является наличие в них ингибиторов трипсина, а именно ингибитора трипсина Куница (ИТК) (20 кДа) и ингибитора Баумана-Бирка (8 кДа) в качестве основных антипитательных факторов. Было установлено, что эти ингибиторы протеазы, на которые приходится до 25 % соевого белка, несут ответственность за подавление роста, а также гипертрофию и гиперплазию поджелудочной железы у экспериментальных животных. ИТК составляет около 80 % активности ингибитора трипсина и является термолабильным. Тепловая обработка, используемая для инактивации ИТК, имеет свои ограничения. Всегда существует некоторый уровень остаточной активности антипитательного вещества в зависимости от температуры, времени и условий нагревания, что еще более важно, нагревание влияет на растворимость белка. Самое главное, что термическая обработка не является экономически эффективной в условиях промышленной переработки сои. Кроме того, наличие ИТК требует кипячения семян сои для его наилучшей инактивации перед перемалыванием сои с пшеницей (1:9) для изготовления муки чапати в таких странах, как Индия, т.е. требует дополнительных усилий на бытовом уровне. ИТК существует в четырех формах: Tia, Tib, Tic и четвертая форма, характеризующаяся отсутствием ИТК, которая была обнаружена в линиях PI157440, РI196168 и РI542044. Отсутствие белка ИТК наследуется Tia, Tib, Tic как рецессивный аллель. Он получил название «ти», или нулевой аллель. Таким образом, создание высокоурожайные сортов сои без ИТК путем интрогрессии нулевого аллеля ИТК является одной из основных целей селекции в соесеющих странах. Уже получены сорта, не имеющие ИТК, – Kunitz soybean, BRM 925 и ВRМ 262. Использование SSR – полимеразной цепной реакции – выявило маркер, тесно связанный с локусом Ti, что ускорило создание не содержащих ИТК сортов сои.

Высокое содержание олигосахаридов в семенах сои

Одной из главных причин неприятия сои жителями многих стран, особенно там, где ферментированные соевые продукты не в моде, является метеоризм, возникающий после их потребления. Рафиноза и стахиоза – это два вызывающих метеоризм сахара, которые составляют соответственно около 0,5 и 4 % от общего объема сухих семян сои. И рафиноза, и стахиоза являются соединениями галактозы и сахарозы, имеющие α 1→6 гликозидную связь. Вместе они именуются олигосахаридами семьи рафинозы (ОСР). Поскольку у Homo sapiens отсутствует α 1→6 гликозидаза, необходимая для распада гликозидной связи α 1→6, ОСР остаются непереваренными в верхней части кишечника. Затем они попадают в нижнюю часть желудочно-кишечного тракта, где усваиваются кишечной микрофлорой, что и приводит к производству С02, водорода и метана. Эти газы вызывают ощущение дискомфорта. В отличие от некоторых других содержащихся в сое нежелательных компонентов, таких как ингибитор трипсина и липоксигеназа, ОСР не термолабильны; тем не менее, можно до некоторой степени уменьшить их количество путем замачивания или возделывания.

Содержание ОСР в соевом шроте влияет на эффективность птицеводства и свиноводства, поскольку питающиеся соевым шротом животные быстро достигают ощущения сытости, и вес животного, который имеет экономическую важность, не достигает максимального генетического потенциала. ОСР снижает обменную энергию корма для животных. Было доказано, что полное удаление из корма для животных рафинозы и стахиозы может улучшить обменную энергию на 12 %. Таким образом, одной из главных целей селекции является снижение содержания или устранение олигосахаридов семьи рафинозы (ОСР). Существенного сокращения ОСР удалось достичь в линиях LR28 и LRЗЗ благодаря использованию N-нитрозо-N-метилмочевины. Oбщая концентрация ОСР в их семенах составила 1,37 % и 0,88 %, соответственно. Молекулярное исследование линий LR28 и LRЗЗ показало мутации на уровнях рафиноз-синтазы и миоинозит1-р-синтазы соответственно. Сочетание этих двух мутаций с помощью традиционной селекции растений позволило создать линию с 0,24 %-ным содержанием рафинозы и 0,47 %-ным стахиозы.


Высокое содержание фитиновой кислоты в семенах сои

Фитиновая кислота является термостабильным антипитательным веществом, содержание которого составляет около 1,0–4,6 % сухого веса семян обычных сортов сои. Концентрация фитиновой кислоты, накопленной в растениях одного генотипа, может изменяться от участка к участку и зависит от различных факторов, которые влияют на поглощение фосфора, таких как наличие в почве органического фосфора, рН и температура почвы. Антипитательное воздействие фитиновой кислоты объясняется ее связующими свойствами, приписываемыми наличию шести групп РО4, с такими важными минералами, как цинк, магний, кальций, железо, медь и марганец. Таким образом, из-за отсутствия у людей и животных фермента фитазы, необходимого для гидролиза фитиновой кислоты, комплексные соединения фитиновой кислоты, образованные за счет ее связывания с ионами этих важных элементов, не впитываются в кишечнике. Следовательно, ухудшается биодоступность этих минералов. Отрасли животноводства, использующие соевый шрот в качестве основного корма, были вынуждены инвестировать значительные средства в обогащение соевых кормов препаратами фермента фитазы или неорганического фосфора. Кроме того, в регионах интенсивного животноводства, где соевый шрот является основным компонентом корма для животных, выделенный моногастричными животными непереваренный фосфор фитиновой кислоты провоцирует накопление неорганического фосфора в сельскохозяйственных землях и водоотводах.

Наличие фитиновой кислоты в семенах также влияет на текстуру, консистенцию и выход тофу. Доказано, что оптимальная концентрация коагулянта, необходимого для приготовления тофу, зависит от содержания фитиновой кислоты в семенах. Таким образом, важной задачей для селекции является создание сортов сои с низким содержанием фитиновой кислоты. Доступные в наше время генотипы сои с низким содержанием этой кислоты были разработаны с использованием индуцированных мутаций. Уилкокс и др. разработали мутантную линию сои, содержащую 0,2 % фосфора фитиновой кислоты. Себастьян и др. сообщили о мутантной линии (LRЗЗ), отличающейся низким содержанием фитиновой кислоты и олигосахаридов семьи рафинозы (ОСР).

Высокое содержание лектинов в семенах сои

Лектины – это белковые антипитательные вещества с концентрацией в диапазоне от 2,2 до 4,0 г/кг соевых семян. Они связываются с углеводной частью гликоконъюгатов, не влияя на ковалентную связь. Один из таких лектинов сои, соевый агглютинин, вызывает слипание эритроцитов. Лектины также известны своей способностью к снижению уровня естественных клеток-киллеров и инсулина в крови, увеличению поджелудочной железы и ухудшению поглощения негемового железа. Хотя влажная термообработка помогает инактивировать лектины, присутствующая в пище N-ацетил-D-галактоза защищает их от инактивации во время обработки. Таким образом, идентификация соевых генотипов с нулевым или пониженным содержанием лектинов сможет значительно улучшить питательную ценность сои. Установлено нулевой аллель для лектина. Создано ряд мутантов с низким содержанием лектина, используя γ-облучение, которое варьировалось от 2,5×105 до 27,5×105 ГАЕ/мг.

Низкий уровень серосодержащих аминокислот

В соответствии с аминокислотным коэффициентом усвояемости белков и новым методом оценки качества белка, соевый белок является равноценным заменителем яичного белка для людей. Однако он не в состоянии удовлетворить потребность птицеводческих и свиноводческих хозяйств в серосодержащих аминокислотах. В результате эти отрасли должны нести дополнительные расходы на обогащение соевых кормов синтезированным метионином. Таким образом, для улучшения эффективности птицеводства и свиноводства необходимы сорта сои с повышенным уровнем серосодержащих аминокислот. Для достижения этих селекционных целей необходимо изменить соотношение запасных белков – 11S (глицинина) и 7S (β-конглицинина). Так как вторая белковая фракция содержит недостаточное количество серосодержащих аминокислот, селекция растений, ориентированная на снижение фракции β-конглицинина, может привести к созданию генотипов сои, содержащих богатые серой белки. Японская линия сои Tohoku 124 (Yumemori) была создана с использованием нулевых аллелей для α- и α’-субъединиц β-конглицинина. Эта селекционная линия содержала в 1,2 раза больше цистеина и метионина на грамм белка и обладала дополнительными преимуществами, будучи лишенной аллергенного белка, который связывается с α -субъединицам и β-конглицинина. Кришнан осуществил критический обзор методов традиционной селекции, трансформации с помощью гетерогенных, богатых серой белков и внедрения экспрессии синтетических генов со сбалансированным аминокислотным составом, используемых для повышения концентрации серосодержащих аминокислот в сое. На основе полученного из бразильского ореха (Bertholletia exce) гетерогенного белка удалось получить генетически модифицированные линии сои с повышенной концентрацией серосодержащих аминокислот (15–40 %). Однако с сортами сои такой опыт провести не удалось в связи с аллергией, которую вызывает альбуминовая фракция 2S бразильского ореха.

Содержание линоленовой кислоты в семенах сои

Масло обычных сортов сои содержит 11 % пальмитиновой кислоты (16:0), 4 % стеариновой кислоты (18:0), 23 % олеиновой кислоты (18:1), 53 % линолевой кислоты (18:2) и 7 % линоленовой кислоты (18:3). Линоленовая кислота, хотя и относится к незаменимым для здоровья человека жирным кислотам, также считается главной причиной малого срока хранения соевого масла, потому что скорость окисления линоленовой, линолевой и олеиновой кислот находится в соотношении 21,6:10,3:1,0. Предпочтительным является более высокое содержание олеиновой кислоты, которая менее подвержена окислению. Частичная гидрогенизация, применяемая в промышленности для улучшения окислительной стабильности, приводит к получению нежелательных трансизомеров жирных кислот, которые вызывают серьезную обеспокоенность медиков в связи с их свойством вызывать дегенеративное изменение клеток артерий и сахарный диабет. Следовательно, многие страны заставляют производителей указывать на упаковке пищевых продуктов информацию о содержании трансизомеров жирных кислот. Чтобы избежать необходимости частичной гидрогенизации, в настоящее время ученые ищут и создают сорта сои с низким содержанием линоленовой и высоким содержанием олеиновой кислоты. С помощью мутационной селекции удалось создать два источника со средним содержанием олеиновой кислоты, а именно FА 22 и М 23, в то время как №98-4445А был создан путем гибридизации и селекции. В последнее время скрининг зародышевой плазмы сои позволил определить, что содержание олеиновой кислоты оставалось стабильным на протяжении трех лет возделывания на том же участке. Самый низкий уровень линоленовой кислоты в сое составляет 1,0 % для линии А29. Полученное из нее масло было оценено выше, чем масло, полученное из сои с высоким содержанием олеиновой кислоты. Поскольку содержание и олеиновой, и линоленовой кислот контролируется многочисленными генами, было предложено использование молекулярных маркеров для быстрой интрогрессии этих признаков. В LG G3-B2 были определены основные локусы количественных признаков, связанные с понижением содержания линоленовой кислоты. Используя трансгенный подход, в основе которого лежит подавление гена десатуразы жирных кислот, отвечающего за преобразование олеиновой кислоты в линолевую, Министерство здравоохранения Канады недавно запустило линии сои G 94-1, G 94-19 и G 168 с высоким содержанием олеиновой кислоты (до 80 %) и заявило, что эти линии соответствуют нормам безопасности для пищевых продуктов.

Повышенное содержание липоксигеназы в семенах сои (выраженный специфический привкус)

Специфический привкус соевых продуктов является фактором, сдерживающим их широкое распространение во многих странах мира, за исключением Китая, Японии и стран Юго-Восточной Азии. Этот привкус возникает из-за содержания в сое фермента липоксигеназы – железосодержащей диоксигеназы, которая составляет около 1–2 % от белка семян. Она катализирует окисление полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК) содержащей доли цис-цис 1,4-пентадиена, что приводит к образованию гидропероксидов, которые впоследствии гидролизуются, образовывая альдегидные и кетонные соединения, придающие сое характерный привкус. Таким образом, липоксигеназа не является антипитательным веществом, как считают некоторые, однако жители некоторых стран не расположены употреблять сою из-за специфического привкуса.

Липоксигеназа присутствует в семенах в трех изоферментных формах – Lox-I, LoxII и Lox-Ш, которые разделены на два класса. Класс I характеризуется высоким оптимальным уровнем рН (около 9,0) и образованием большого количества 13-гидропероксидов, таких как Lox-I, в то время как оптимальный уровень рН для класса II составляет около 7,0, и для этого класса характерно формирование равных количеств 9- и 13-гидропероксидов, таких как LoxII и Lox-Ш. Наличие каждого изофермента контролируется одним доминантным геном: Lx1, Lx2 или Lx-3 Отсутствие этих изоферментов связано с наличием одного нулевого аллеля, который является рецессивным по отношению к Lx1, Lx2 и Lx-3. Lx1 и Lx2 тесно связаны, а Lx-3 выделяется независимо от двух других.

Соевые продукты, изготовленные из семян, не содержащих липоксигеназы, отличаются слабо выраженным специфическим привкусом и получили высокий балл по гедонической шкале. Тепловая инактивация фермента на промышленном уровне не только экономически неэффективна, но и переводит белки в нерастворимую форму. Таким образом, создание не содержащих липоксигеназы сортов с помощью генетического исключения является ключом к снижению интенсивности специфического привкуса.

Высокое содержание изофлавонов в семенах сои

Несмотря на то что изофлавоны очень полезны для здоровья, существует возможность оказываемых изофлавонами побочных эффектов на развитие плода и на качество продуктов детского питания.

В связи с этим в некоторых странах был сформулирован рекомендуемый безопасный верхний предел ежедневного потребления изофлавонов. Вследствие этого очень важно создать сорта сои с низким содержанием изофлавонов в семенах, пригодных для производства детских молочных смесей. Безопасным верхним пределом является суточная доза в 75 000 мкг соевых изофлавонов. Американское управление по контролю над пищевыми продуктами и лекарственными препаратами рекомендует ежедневно потреблять 25 г соевого белка, чтобы в полной мере воспользоваться полезными для здоровья преимуществами сои. Поэтому, предполагая, что содержание белка в соевых бобах составляет 40–45 %, следует считать безопасным ежедневное потребление 62,5 г семян сои, если они содержат менее 1200 мкг изофлавонов на 1 г соевой муки. Соответственно, генотипы сои, содержащие более 1200 мкг изофлавонов/г, могут быть отнесены к категории с высоким содержанием изофлавонов.

 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *