Enzym lipoxygenáza v zrnu obilnin ve vztahu k látkám s antioxidačním potenciálem

Lada Hallmanová

Bachelor's thesis

The enzyme lipoxygenase in cereal grains in relation to substances with antioxidant potential

Abstract:

Obiloviny mají v lidské stravě nezastupitelnou úlohu. Jedná se o důležitý zdroj energie, vlákniny a bílkovin. Kromě poskytování základních živin (sacharidy, bílkoviny) jsou využívány také jako zdroj mikronutrientů (karotenoidy, fenolové látky, mastné kyseliny a tokoferoly), proti kterým působí enzym lipoxygenáza. Enzym lipoxygenáza je enzymatická proteinová látka, která se vyskytuje v zrnech obilnin (pšenice, ječmen, rýže a kukuřice). Svou přítomností poškozuje uskladněné obilky, zhoršuje jakost zrna, která je charakteristická škrablavou, hořkou a žluklou chutí. Lipoxygenáza je spojována s tvorbou látek s antioxidačním potenciálem, jako jsou například ferulová kyselina a další z fenolických sloučenin. Během procesu klíčení dochází k aktivaci lipoxygenázy, což vede k oxidaci mastných kyselin a tvorbě volných radikálů. Tyto volné radikály následně reagují s antioxidanty přirozeně přítomnými v obilovinách, fenolickými sloučeninami, karotenoidy a tokoly. Jedním z derivátů tokoferolů je vitamin E, jehož hlavní funkcí je ochranný účinek před peroxidací membránových lipidů. Reakce volných radikálů s antioxidanty zabraňuje šíření peroxidace, tím že peroxylové radikály rychle oxidují další mastné kyseliny a snižují aktivitu lipoxygenázy. Zabráněním oxidační degradaci lipidů se omezí tvorba nežádoucích látek a prodlouží se trvanlivost potravin. Během technologického zpracování obilných produktů může být enzym lipoxygenáza aktivován a katalyzovat peroxidaci lipidů obsažených v obilovinách. To může vést k tvorbě nepříjemného zápachu, chuťovým vadám a v konečném důsledku mít i negativní dopad na kvalitu potravin. Vliv enzymu na strukturu potravin závisí na různých faktorech, jako jsou koncentrace enzymu, teplota, pH, obsah kyslíku a dalších reaktivních sloučenin. Uvedené faktory mohou ovlivnit rychlost reakce, druh a množství produktů, které jsou vytvářeny během oxidace lipidů. Obecně je lipoxygenáza považována za problematický enzym v obilných zrnech, ale může mít i pozitivní účinky, pokud jde o produkci sloučenin s antioxidačním potenciálem.

Abstract:

Cereals have a vital role in the human diet. It is an important source of energy, fibre and protein. In addition to providing essential nutrients (carbohydrates, protein), they are also used as a source of micronutrients (carotenoids, phenolic substances, fatty acids and tocopherols), which are counteracted by the enzyme lipoxygenase. The enzyme lipoxygenase is an enzymatic protein substance found in cereal grains (wheat, barley, rice and maize). Its presence damages stored grains, deteriorating the quality of the grain, which is characterised by a scratchy, bitter and rancid taste. Lipoxygenase is associated with the formation of substances with antioxidant potential, such as ferulic acid and other phenolic compounds. During the germination process, lipoxygenase is activated, leading to the oxidation of fatty acids and the formation of free radicals. These free radicals then react with antioxidants naturally present in cereals, phenolic compounds, carotenoids and tocols. One derivative of tocopherols is vitamin E, whose main function is a protective effect against membrane lipid peroxidation. The reaction of free radicals with antioxidants prevents the spread of peroxidation by peroxyl radicals rapidly oxidizing other fatty acids and reducing the activity of lipoxygenase. By preventing oxidative degradation of lipids, the formation of undesirable substances is reduced and the shelf life of foods is extended. During the technological processing of cereal products, the enzyme lipoxygenase can be activated and catalyse the peroxidation of lipids contained in cereals. This can lead to the formation of unpleasant odours, taste defects and ultimately have a negative impact on food quality. The effect of the enzyme on the structure of food depends on various factors such as enzyme concentration, temperature, pH, oxygen content and other reactive compounds. These factors can affect the rate of reaction, the type and amount of products that are formed during lipid oxidation. In general, lipoxygenase is considered to be a problematic enzyme in cereal grains, but it can also have positive effects in terms of the production of compounds with antioxidant potential.

Keywords

biokatalyzátor, karotenoidy, mastné kyseliny, peroxidace, tokoly, přírodní barviva

Keywords

biocatalyst, carotenoids, fatty acids, peroxidation, tocols, natural dyes

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 23. 4. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 22. 5. 2023
• Supervisor: Ing. Luboš Paznocht, Ph.D.
• Reader: Markéta Houdková, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Bachelor programme:
Food Quality and Processing of Agricultural Products