загрузка...
Биохимия вина  |  Оксидаза диоксифумаровой кислоты
Биохимия вина

Цитохромоксидаза

Этот фермент (02-оксидоредуктаза — 1.9.3.1) считается главным ферментом при дыхании растений, а цитохромоксидазная система — преобладающей и даже единственной окислительно-восстановительной системой, которая завершает дыхательный процесс у животных, растений и дрожжей. Эта дыхательная система способна синтезировать аденозинтрифосфат (АТФ), благодаря чему живая клетка приобретает энергию.

Цитохромоксидазная система сосредоточена в митохондриях, которые являются силовыми станциями для аэробных клеток, где образуется аденозинтрифосфат — биологическое горючее.

При окислении одного моля НАД-Н2 через флавопротеин-ци-тохромную систему происходит образование около трех молей АТФ и клетка приобретает энергию, необходимую для ее жизни. Исходя из этого, многие исследователи считают, что цитохромо-ксидаза является терминальным ферментом дыхательной цепи.

Цитохромоксидаза и цитохромы были найдены во многих растениях, а также в органах виноградной лозы. Н. М. Сисакян и И. И., Филонович обнаружили цитохромоксидазу в листьях винограда, О. Т. Хачидзе нашел активную цитохромоксидазу в пасоке виноградной лозы, а также в молодых листьях и соцветиях. В виноградной ягоде она не обнаружена.

Ингибитором цитохромоксидазы является цианид калия.

Гликолатоксидаза

Этот фермент (гликолат: 02-оксидоредуктаза 1.1.3.1) найден в зеленых листьях и появляется в этилированных растениях после освещения и опрыскивания их глиоксалевой кислотой. Этот фермент относится к флавиновым оксидазам и в качестве кофермен-та содержит флавинмононуклеотид.

Впервые (в 1941 г.) гликолатоксидаза была выделена из зеленых листьев растений П. А. Колесниковым. Она не ингибируется цианидом и азидом натрия, а ингибируется йодистым ацетатом и, следовательно, относится к флавиновым ферментам. Свойства этих ферментов заключаются в том, что они переносят электроны с субстрата непосредственно на молекулярный кислород с образованием перекиси водорода.

Ж. Боннер рассматривает окисление гликолевой кислоты по следующей схеме:

В начале дегидрогеназа восстанавливает НАД+ в НАД-Н2, затем редуктаза глиоксалевой кислоты восстанавливает глиокса-левую кислоту в гликолевую и, наконец, оксидаза гликолевой кислоты окисляет гликолевую кислоту в глиоксалевую с образованием перекиси водорода. В присутствии каталазы перекись водорода разлагается на водород и кислород. В этой системе могут окисляться этиловый спирт, нитриды и другие вещества. Гликоле-вая кислота подвергается дальнейшему окислению до муравьиной кислоты и углекислоты.

В зеленых листьях и ягодах винограда гликолатоксидаза была найдена П. А. Колесниковым (1954). В зеленых листьях растений гликолатоксидаза участвует в фотосинтезе. Совместное действие этой оксидазы со специфической редуктазой глиоксалевой кислоты позволяет предположить, что гликолатоксидаза выполняет роль одной из терминальных оксидаз в биологическом окислении.

Глюкозооксидаза

Этот фермент (B-d-глюкоза: 02-оксидоредуктаза 1.1.3.4) был найден в плесневых грибах, главным образом в Aspergillus niger. Еще в 1904 г. Н. А. Максимов из мицелия этого гриба выделил бесклеточный ферментный препарат, который легко окислял глюкозу в глюконовую кислоту. Глюкозооксидаза получена в кристаллическом виде, имеет молекулярную массу 186 000D, содержит две молекулы флавинадениндинуклеотида.

-лактона; последний присоединяет воду и спонтанно, превращается в глюконовую кислоту.

Механизм окисления глюкозы глюкозооксидазой был установлен с помощью меченой воды. Было показано, что при окислении B-d-глюкозы глюкозооксидазой образующаяся глюконовая кислота не содержит меченого кислорода, это свидетельствует о том, что сначала происходит дегидрирование B-d-глюкозы с образованием B-d-глюконо-б-лактона и восстановление ФАД и ФАДН2. Затем ФАДН2 присоединяет меченый кислород и образует перекись водорода.

Глюкозооксидазу применяют в виноделии для связывания молекулярного кислорода в вине, что предупреждает окисление компонентов. Однако появляющаяся при окислении глюкозы перекись водорода вызывает переокисленность вина, и качество его ухудшается. Добавление каталазы также не дает положительных результатов, так как в той системе, где присутствуют флавиновый фермент и каталаза, последняя действует как пероксидаза и окислительные процессы усиливаются. При этом окисляются не только альдегиды и спирты, а также фенольные соединения, вино приобретает бурый цвет.

Исследования показали, что сернистая кислота легко реагирует с перекисью водорода, при этом образуется серная кислота и вода. Вторичные окислительные процессы, ухудшающие вкус и букет вина, не возникают.

загрузка...

Таким образом, для регулирования окислительных процессов в вине при применении глюкозооксидазы необходимо одновременно добавлять небольшие дозы сернистой кислоты (не более 30 мг/л), так как большие дозы ее могут инактивировать глюкозооксидазу.

Глюконовая кислота была обнаружена в калифорнийских винах. Она образуется при применении винограда, зараженного плесенью.

Пероксидаза и каталаза

Эти ферменты широко распространены в растительном и животном мире.

Пероксидаза (Н202-оксидоредуктаза ЕС 1.11.1.7) катализирует в присутствии перекиси водорода окисление различных органических соединений, фенолов, аминов, а также аскорбиновой и диоксифумаровой кислот. Особенно активная пероксидаза содержится в корнях хрена, откуда и была выделена в кристаллическом виде.

Активность пероксидазы была изучена основоположником эн-зимологии в нашей стране А. Н. Бахом, который впервые разработал и применил метод определения активности пероксидазы. Этот метод основан на окислении пирогаллола и последующем количественном определении образующегося пурпурогаллина. Источником активного кислорода служит перекись водорода и органические перекиси.

Разложение перекиси водорода осуществляется пероксидазой по схеме:

Выделяющийся при этой реакции активный кислород способен окислять ряд органических и неорганических веществ. Пероксидаза с перекисью водорода образует комплексное соединение, в результате чего перекись активируется.

В винограде и в процессе его переработки активность пероксидазы проявляется в присутствии перекиси водорода, которая образуется в результате действия флавопротеиновых ферментов. В процессе ферментации сусла вначале действуют о-дифенолокси-даза, аскорбатоксидаза, а затем флавопротеиновые ферменты — гликолатоксидаза, а также оксидаза аминокислот. Два последних фермента способны образовывать перекись водорода и подготавливать среду для действия пероксидазы.

Каталаза (ЕС 1.11.1.7) обладает как каталазной, так и пероксидазной активностью. Раньше полагали, что функция ката-лазы ограничивается только разложением перекиси водорода до 02 и Н20. В настоящее время установлена и другая важная функция каталазы, заключающаяся в катализе окисления донаторов водорода перекисью водорода. Так, например, каталаза окисляет метанол, этанол и другие спирты, а также альдегиды перекисью водорода. Каталаза действует пероксидативно при низкой концентрации перекиси водорода и при непрерывном поступлении донаторов водорода.

Согласно данным Н. М. Сисакяна и его сотрудников (1948), в винограде содержится активная пероксидаза. Ее активность в период формирования листьев до цветения лозы увеличивается, в начале созревания винограда уменьшается, а в период физиологической зрелости вновь возрастает.

Наши исследования показали, что активность пероксидазы и каталазы в процессе брожения уменьшается. Оба фермента в вине полностью инактивируются.

  • Реклама