Класифікація та хімічні властивості білків в агрохімії рослин

Фракції рослинних білків та їх властивості

Рослинні білки визначають поживну цінність та технологічні властивості врожаю. Усі вони поділяються на прості (протеїни), що складаються виключно з амінокислот, і складні (протеїди), які містять додаткові небілкові групи. В агрохімії прості білки класифікують за їхньою розчинністю. Ця характеристика показує, наскільки легко засвоюється білок і як він поводиться під час технологічного перероблення сировини.

• Маса альбумінів — 15–17 тис. Да
• Маса глобулінів — до 100 тис. Да
• Маса проламінів — 26–40 тис. Да
• Спирт для екстракції проламінів — 70%
• Луг для екстракції глютелінів — 0,2%

Кожна група білків має унікальні властивості і по-різному розподіляється у тканинах. Альбуміни легко розчиняються у воді, глобуліни потребують слабких розчинів нейтральних солей (для екстракції використовують 10%-й розчин хлористого натрію або калію), проламіни екстрагуються тільки спиртом, а глютеліни — розведеними лугами. Залежно від культури конкретні білки мають свої назви, що відображають їхнє ботанічне походження.

• Альбуміни: лейкозини (у пшениці, жита та ячменю), легумеліни (у гороху та сої), рицини (у рицини).
• Глобуліни: едестин конопель, фазеолін квасолі, гліцинін сої, конглютин люпину, архін арахісу, віцилін гороху, кукурбітин гарбуза, туберин картоплі.
• Проламіни: запасні білки злаків — гліадин пшениці та жита, гордеїн ячменю, зеїн кукурудзи, авеїн овесу.
• Глютеліни: повноцінні білки — глютенін пшениці, оризенін рису.

Розподіл цих фракцій у рослинах украй нерівномірний. У насінні бобових та олійних культур переважають глобуліни, тоді як у зерні злаків основну частку становлять проламіни та глютеліни. Наприклад, у насінні сої глобуліни становлять до 95% від суми білків, а в зерні рису до 70% припадає на глютеліни.

Регулювання білкового складу за допомогою підживлення

На фракційний склад білків у товарній частині врожаю можна впливати агротехнічними прийомами. Глютеліни рису (оризеніни) містять усі незамінні амінокислоти, що робить їх найбільш цінною частиною зерна. Повноцінність білкового комплексу рису можна підвищити за рахунок спрямованого застосування мікродобрив.

За даними польових дослідів, позакореневе обприскування посівів рису мікродобривами у фазу кущіння помітно змінює співвідношення азотистих фракцій у стиглому зерні. Внесення кобальту та марганцю збільшує вміст оризенінів до 71,2% та 71,4% відповідно (при 64,0% на контролі). Одночасно з цим знижується частка важкозасвоюваного азоту неекстрагованого залишку, що суттєво підвищує харчову цінність крупи.

Далі за кількістю йде солерозчинна фракція – глобуліни, що становить 10 % сумарного білка. Приблизно 7 % білкового комплексу зерна рису представлено водорозчинною фракцією – альбумінами. Найнезначнішу частину в ньому становлять спирторозчинні білки проламіни, на частку яких припадає приблизно 4 %. У складі білкового комплексу рису, крім вище перерахованих фракцій, знаходиться 11 % азотистих речовин, які не вилучаються обмінними розчинниками.

На фракційний склад білка суттєвий вплив справляють добрива. Так, подкормка">позакореневе підживлення вегетуючих рослин кобальтовими, мідними та молібденовими добривами значно стимулює процес накопичення оризенінів і знижує частку альбумінів та нерозчинних білкових речовин у зерні рису. Ці мікродобрива помітного впливу на вміст глобулінів та проламінів не справляють. Борні та марганцеві добрива підвищують кількість глобулінів у білковому комплексі рису та знижують вміст у ньому альбумінів і проламінів, але суттєво не впливають на лугорозчинну фракцію. Із вивчених мікродобрив лише цинкові стимулюють накопичення проламінів у зерні рису, причому це відбувається на тлі зростання вмісту оризенінів та зниження частки альбумінів, глобулінів і нерозчинних органічних речовин.

Протаміни – сильноосновні низькомолекулярні (молекулярна маса не перевищує 12 тис. Да) білки. Вони були відкриті Мішером у 1868 р. у сперматозоїдах, а їхня білкова природа була розшифрована Косселем у 1886 р.

Висока лужність протамінів пояснюється великою кількістю в них аргініну, гістидину та лізину, на частку яких припадає до 80 % загального вмісту амінокислот у молекулах білків. У них відсутні сірковмісні амінокислоти. Протаміни добре розчинні у воді та слабких кислотах. Вони містяться в статевих клітинах і становлять основну масу білка хроматину. Як і гістони, протаміни утворюють комплекс із ДНК, надаючи їм хімічної стійкості. У рослинах протаміни виявлені в пилку.

Гістони – низькомолекулярні лужні білки, що не мають четвертинної структури. Але в них лужність виражена слабше, ніж у протамінів, оскільки вони містять лише 20-30 % основних амінокислот. Гістони розчинні у слабких кислотах (0,2 н. HCl), осаджуються аміаком, спиртом. Вони локалізовані у рослин у ядрі клітини, рибосомах, мітохондріях. Кількісно переважаючи серед білків хромосом, ці білки відіграють важливу роль у структурі хроматинів. Гістони міцно пов'язані з ДНК і входять до складу нуклеопротеїдів. Основна їхня функція – регуляція передачі генетичної інформації з ДНК на РНК. Гістони, виділені з рослинної тканини, можуть бути розділені на п'ять фракцій: Н1, Н2а, Н3б, Н3 і Н4. Гістони, що позначаються як Н2а, мають молекулярну масу від 16600 до 19000 Да, а ті, що позначаються як Н2б – від 15300 до 19000 Да.