Oligosacharidy v semenech hrachu

Oligosacharidy v semenech hrachu

Oligosaccharides in pea seeds

Jana Hrachovinová 1, Václav Hosnedl 1, Michaela Skulinová 2

1 Česká zemědělská univerzita vPraze

2 Vysoká škola chemicko-technologická

Abstract

Oligosaccharides (raffinose, stachyose and verbascose) are mostly connected with unpopular flatulence after consumption of grain legumes. There are many ways to their reduction in grain legumes seed. However, it is important to approach to choice of optimal method advisedly. The reason is their unexpendable function in life process of plant. They play important role in desiccation tolerance and are source of energy by germination. Like optimal way seems to be biological methods of seed detoxication (germination, drying), for which is necessary high germination and vigour of seed.

pea, seed, oligosaccharides, desiccation tolerance, germination

Souhrn

Oligosacharidy (rafinóza, stachyóza a verbaskóza) jsou spojovány především s nepopulární flatulencí po konzumaci luštěnin. Cest k jejich snížení v semenech luskovin existuje celá řada, avšak měli bychom k výběru vhodné metody přistupovat uváženě. Důvodem je nezastupitelná funkce oligosacharidů v životních procesech rostliny. Hrají významnou roli v toleranci k vysychání a jsou zdrojem energie při klíčení. To znamená, že v osivu jsou potřebné, ale pro zlepšení nutriční kvality je žádoucí jejich redukce. Jako vhodný způsob se jeví biologické úpravy suchých semen (nakličování, sušení), pro které je nutná vysoká klíčivost a vitalita semen.

Luštěniny jsou nejlepším zdrojem rostlinných bílkovin jak z hlediska vysokého obsahu (2045%), tak i jejich biologické hodnoty. Hlavním důvodem nízké spotřeby v ČR (necelé 2kg/obyvatele/rok) je přítomnost antinutričních látek způsobující trávicí potíže. Na straně druhé jsou tyto látky v určité míře pro živý organismus prospěšné a pro rostliny nepostradatelné. V případě -galaktooligosacharidů tzv. rodiny RFO (oligosaccharides of raffinose), které zahrnují rafinózu, stachyózu a verbaskózu způsobující nepopulární flatulenci se zdůrazňuje především jejich význam ve stresových stavech jako je vysychání či mrznutí rostlin.

Hromadí se v semenech, pylu a ve vegetativníchtkáních tolerantních k vysychání. Podle Gorecki et al. (2000) je největší podíl oligosacharidů v zárodečné ose. Při nízkém obsahu vody nahrazují její funkci a udržují hydrofilní-hydrofóbní orientaci fosfolipidové membrány (Hoekstra and Golovina, 2000) (obr.1). Co se týče účinnosti jednotlivých zástupců oligosacharidů ve stabilizaci membrány, existuje mezi nimi značná variabilita. Nejefektivnějším cukrem u vyšších rostlin je sacharóza, dalšími významnými sacharidy je trehalóza, rafinóza a stachyóza (Alpert and Oliver, 2002).

Obrázek 1: Vliv trehalózy na fosfolipidovou membránu

Gorecki et al. (2000) při sledování změn obsahu RFO během dozrávání zjistil, že u některých genotypů hrachu není přítomná verbaskóza nebo jen ve velmi malém množství. Je zajímavé, že absence či nízký obsah neměly vliv na toleranci k vysychání. To svědčí o tom, že verbaskóza není v tomto ohledu tak významným cukrem jako sacharóza a stachyóza. Tento závěr vede k myšlence možného šlechtění na nižší obsah verbaskózy pro zlepšení nutriční hodnoty semen luskovin, a přesto zachovat obsah ostatních RFO potřebných při dozrávání.

Během zrání dochází k obsahovým změnám RFO. Nejdříve se začíná hromadit rafinóza a to 14.26. den po kvetení v závislosti na odrůdě, po ní následuje o 2 4 dny později stachyóza a jako poslední se akumuluje verbaskóza. Jejich obsah se zvyšuje do plné zralosti, u některých genotypů lehce klesne po dosažení 30. dne po kvetení. Mění se také poměr sacharózy a RFO, který během zrání klesá. Úplná tolerance k vysychání byla získána, až když poměr sachaózy a RFO klesl pod 1,0 (Gorecki et al, 2000).

Kromě stabilizace membrán se podílí na ochraně proteinů proti ireversibilním změnám vjejich struktuře za stresových podmínek (Darbyshire, 1974) a jsou důležitým zdrojem energie při klíčení semen.

Graf 1: Obsah RFO, sacharózy a glukózy u suchých a naklíčených semen odrůdy Gotik

Proto bychom měli volit vhodné cesty k jejich snižování. Šlechtěním, jak je vidět, bychom mohli rostlinu připravit o látky důležité jak při dozrávání, tak i při klíčení semen, kde slouží jako zdroj energie. Dokumentuje to následný graf 1, kde je možné vidět hluboký pokles RFO a nárůst sacharózy v naklíčených semenech odrůdy Gotik, která v tomto případě slouží jako meziprodukt a dále se štěpí na glukózu, která je okamžitě semeny prodýchávána. Měření bylo provedeno na katedře rostlinné výroby v rámci rozvojového projektu FRVŠ, který byl zaměřen na biologické metody detoxikace semen hrachu. U semen upravených naklíčením došlo k poklesu RFO o 79 50,3%. Hodnoty jsou uvedeny v tabulce 1.

Tab. 1: Obsah RFO, sacharózy a glukózy u suchých a naklíčených semen odrůdy Gotik

Biologická úprava semen luskovin před vlastním kulinářským zpracováním je jednou z dalších možností, která se v současné době hlouběji prozkoumává. Jedná se nejen o různé způsoby nakličování, ale také sušení semen. Pro tyto způsoby je bezpodmínečně nutná vysoká klíčivost, vyrovnané klíčení, a tím vysoká vitalita semen. Dochází tedy k výraznému posunu úhlu pohledu na vitalitu a klíčivost semen luskovin. Již neslouží jen pro vyjádření semenářské hodnoty, ale nabývají na významu v potravinářském průmyslu, kde mohou ovlivnit výsledky metod detoxikace semen. Na základě této hypotézy se mění požadavky na kvalitativní parametry hrachu pro potravinářské účely.

Literatura

Alpert, P., Oliver, M: J.: Drying without dying. Desiccation and Survival in Plants. 2002, 4-31.

Darbyshire, B.: The function of the carobohydrate units of three fungal enzymes in their resistance to dehydration. Plant Physiol., 1974, 54: 717-721.

Gorecki, R. J., Lahuta, L. B., Jones A. D., Hedley C. L.: Soluble Sugars in Maturing Pea Seeds od Different Lines in Relation to Desiccation Tolerance. Seed biology Advances and Applications. 2000, 67-74.

Hoekstra, F. A., Golovina, E. A.: Impact of Amphiphile Partitioning on Desiccation Tolerance. Seed biology Advances and Applications.2000, 43-55.

Kontaktní adresa autora:

Jana Hrachovinová,

Katedra rostlinné výroby, ČZU vPraze, Kamýcká 957, 165 21 Praha 6 - Suchdol

e-mail: hrachovinova@af.czu.cz