Fytaasi

Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun
Malli Aspergillus niger-homeen fytaasin rakenteesta

Fytaasi on entsyymi, joka katalysoi orgaanisten molekyylien sisältämien fosforihappoesteriryhmien hydrolyysiä. Alun perin fytaasilla tarkoitettiin vain entsyymiä, joka hajottaa fytiinihapon fosfaatti-ioniksi ja inositolin pentafosfaattijohdannaiseksi, mutta sittemmin fytaaseiksi on alettu kutsua entsyymejä, jotka hydrolysoivat myös muita yhdisteitä.[1]

Toimintamekanismi ja rakenne[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Fytaasientsyymit voidaan jakaa toimintamekanisminsa mukaan kahteen tyhmään, 3-fytaaseiksi (myo-inositoliheksakisfosfaatti-3-fosfohydrolaasit) ja 6-fytaaseiksi (myo-inositoliheksakisfosfaatti-6-fosfohydrolaasit) eli 4-fytaaseiksi. 3-Fytaasit hydrolysoivat ensiksi fosfaattiryhmän, joka on liittynyt yhdisteen hiiliketjun kolmosasemaan, kun 6-fytaasit hajottavat ensimmäiseksi esteriryhmän, joka on kuutosasemassa.[1]

Fytaasientsyymit voidaan jakaa rakenteeltaan neljään ryhmään, jotka eroavat toisistaan aktiiviselta kohdaltaan. Suurin ryhmä on niin kutsutut histidiinihappofosfataasit.[2]

Esiintyminen luonnossa[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Sienet ja homeet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Sienien ja homeiden fytaasientsyymit luokitellaan 3-fytaaseiksi. Niille on tyypillistä useat eri substraatit. Fytaaseja on tyypillisesti Aspergillus-suvun lajeissa esimerkiksi Aspergillus niger- ja Aspergillus fumigatus -homeissa. Lisäksi entsyymin on todettu olevan aktiivinen myös muun muassa leivinhiivassa ja Penicillium-suvun lajeissa.[3][4]

Sienien ja homeiden fytaasientsyymeille sopiva pH on useimmiten hapan tai hivenen emäksinen ja optimaalisin lämpötila 50–75 °C.[3]

Bakteerit[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Bakteerien fytaasientsyymien toimintaa on tutkittu erityisesti kolibakteerilla ja entsyymejä on eristetty myös muun muassa Bacillus- ja Pseudomonas-suvun lajeista. Bakteerien fytaaseille on tyypillistä, että ne hajottavat erityisesti fytiinihappoa ja sen suoloja fytaatteja. Nämä entsyymit toimivat parhaiten happamissa olosuhteissa ja lämpötilan ollessa 40–70 °C. Erityisesti kolibakteerin fytaasientsyymi on osoittautunut käyttökelpoiseksi lisäksi sikojen ja siipikarjan ruokinnassa.[5]

Muut mikro-organismit[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Bakteerien ja sienien lisäksi fytaaseja esiintyy myös alkueläimissä. Tällaisia ovat muun muassa Paramecium tetraurelia ja Shewanella oneidensis, jonka entsyymi on aktiivinen kylmemmässä kuin monien muiden lajien entsyymit[5]

Kasvit[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Suurin osa kasvien fytaaseista on 6-fytaaseja. 3-fytaaseja esiintyy muun muassa lupiineissa. Entsyymiä on tavattu liljojen siitepölyssä, maississa, avokadossa, vehnän, rukiin ja speltin jyvissä, pavuissa ja öljykasveissa.[4][5][6]

Eläimet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Selkärankaisten verestä fytaaseja on löydetty kaloilta, matelijoilta ja linnuilta. Nisäkkäistä märehtijöiden suolistossa on fytaasia, joka on suoliston mikrobien tuottamaa. Muut nisäkkäät saavat fytaasia pääasiassa ravintonsa mukana.[4][6]

Aktivaattorit ja inhibiittorit[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Monet metalli-ionit toimivat pieninä annoksina fytaasien aktivaattoreina. Tällaisia ovat muun muassa kalsium, magnesium, mangaani ja rauta. Suurina pitoisuuksina ne voivat kuitenkin myös haitata entsyymin toimintaa. Metalli-ionien vaikutus fytaasientsyymiin riippuu suuresti entsyymin tyypistä. Fytaasin inhibiittoreita ovat raskasmetallit, kuten elohopea, kadmium, nikkeli ja koboltti. Lisäksi entsyymin toimintaa heikentää muun muassa EDTA.[7]

Käyttö[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Eläinten ruokinnassa käytettävissä viljoissa fosforista 60–80 % on fytiinihappona, jota eläimet kuten siat eivät pysty normaalisti hyödyntämään. Tämän vuoksi eläinten rehuun voidaan lisätä fytaasia, joka parantaa fosforin hyödyntämistä. Fosforin parempi hyödyntäminen vähentää myös fosfaatin määrää eläinten lannassa ja sitä kautta myös maatalouden aiheuttamaa ympäristön fosfaattikuormitusta.[8][9]

Teollisuudessa fytaasia on kokeiltu hyödyntää muun muassa alkoholijuomien valmistuksessa. Eräillä inositolin fosfaattijohdannaisilla voi olla myös terveyttä edistäviä vaikutuksia ja fytaaseja käyttämällä voidaan saada aikaiseksi edullinen menetelmä tuottaa näitä yhdisteitä. Laajempaa teollista käyttöä varten fytaasientsyymeistä pyritään kehittämään korkeampia lämpötiloja sietäviä ja niiden pH-profiilia pyritään parantamaan.[4][10][11]

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Viitteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. a b Mukerji & Manoharachary s.379
  2. Polaina & MacCabe s.509
  3. a b Polaina & MacCabe s.506
  4. a b c d Mukerji & Manoharachary s.380
  5. a b c Polaina & MacCabe s.507
  6. a b Polaina & MacCabe s.508
  7. EC 3.1.3.26 - 4-phytase Brenda. Viitattu 12.8.2010. (englanniksi)
  8. Turner, Richardson & Mullaney s.133
  9. Vähemmän fosfaatteja lihasioille ja lannan fosforipitoisuus alemmas fytaasin avulla Suomen rehu. Viitattu 12.8.2010.
  10. Polaina & MacCabe s.518
  11. Turner, Richardson & Mullaney s.138-140