Inhibitory trypsyny — substancje białkowe, które hamują aktywność enzymu trawiennego – trypsyny. Występują w surowych nasionach roślin strączkowych, ziarnie pszenicy, kukurydzy. Ich działanie niemal całkowicie zanika pod wpływem obróbki termicznej.

Inhibitory proteinaz to białka mające zdolność tworzenia z różnymi proteinazami nieaktywnych kompleksów o bardzo małej stałej dysocjacji. Najwięcej pośród nich jest inhibitorów proteinaz serynowych. Nieco mniej liczną grupą są inhibitory proteinaz cysteinowych, aspartylowych i metaloproteinaz.

Inhibitory proteinaz stanowią ok. 6% masy rozpuszczalnych białek soi. Wykryto je również w dużych ilościach w nasionach kilkudziesięciu (około 30) innych gatunków roślin strączkowych. W nasionach soi zidentyfikowano kilkanaście różnych inhibitorów, wśród nich dwa tworzące wyodrębniona rodziny Bowman-Birk i Kunitz

1. Inhibitor Bowman-Birk – o masie cząsteczkowej 7,9 kDa jest mono-, di- lub trimerem w zależności od jego stężenia w roztworze. Zawiera 71 reszt aminokwasowych. Ma sztywną strukturę trzeciorzędową, gdyż zawiera 7 (lub 6) wiązań disulfidowych i dzięki temu jest odporny na denaturacje cieplną i proteolizę. Ma on dwa niezależne centra aktywne : przeciwtrypsynowe Lys¹⁶- Ser¹⁷ i przeciwchymotrypsynowe Leu⁴³- Ser⁴⁴. Całkowite zredukowanie wiązań disulfidowych w cząsteczce inhibitora niszczy aktywność białka

2. Inhibitor Kunitz – o masie cząsteczkowej 21 kDa jest białkiem zbudowanym z jednego łańcucha polipeptydowego, złożonego ze 181 reszt aminokwasowych, w obrębie którego występują 2 mostki disulfidowe. Inhibitor zawiera centrum aktywne przeciwtrypsynowe pomiędzy resztami Arg⁶³ i Ile⁶⁴. Aktywacja inhibitora następuje pod wpływem trypsyny. Enzym ten hydrolizuje wiązanie peptydowe pomiędzy resztami Arg⁶³ i Ile⁶⁴, a uwolniona w ten sposób grupa karboksylowa reszty argininy blokuje centrum aktywne trypsyny przez estrowe związanie się z grupą hydroksylową reszty serynowej enzymu.

Substancje antyodżywcze występujące w nasionach roślin strączkowych dzieli się na:

• Termolabilne (rozkładane w czasie obróbki kulinarnej)

• Termostabilne

Substancje termolabilne to przede wszystkich inhibitory trypsyny. Ich działanie polega na hamowaniu hydrolizy białka. Ze względu na to, że nasiona roślin strączkowych są spożywane po obróbce cieplnej, działanie substancji antyodżywczych tego typu zostaje w znacznych stopniu zahamowane.

Inhibitory trypsyny zlokalizowane są głównie w zewnętrznych warstwach liścieni oraz w mniejszych ilościach w zarodku. Nie wykryto ich natomiast w liściach, łodygach i strąkach. Ich przeciętna zawartość wynosi 6,7-8,4% w białku soi oraz 2,5% w białku nasion fasoli.

Spośród wszystkich gatunków nasion strączkowych największą aktywnością inhibitorów trypsyny charakteryzują się nasiona soi, a następnie tylko nieco mniejszą nasiona fasoli. Aktywność antytrypsynowa grochu stanowi 6-15% aktywności surowej soi.

Dokładny mechanizm działania inhibitorów trypsyny nie jest w pełni poznany, wiadomo jednak, że polega on na tworzeniu nieaktywnych kompleksów z enzymami trawiennymi. Mechanizm tworzenia kompleksów sprowadza się do estrowych połączeń między argininą lub lizyną z centrum aktywnego inhibitora a seryną z centrum aktywnego enzymu.

Przykłady termostabilności inhibitorów proteaz: po 5 minutach ogrzewania groszku w temp. 80^oC aktywność inhibitorów proteaz pozostaje bez zmian, po 5 minutach ogrzewania w 100 ^oC – aktywność spada o 50%, po 60 minutach ogrzewania fasoli w 100 ^oC nadal pozostaje 20% aktywności

Inhibitory trypsyny występują powszechnie w pożywieniu człowieka i zwierząt. Ich wpływ na organizm może być zarówno pozytywny, jak i negatywny. Inhibitory te obniżają proteolizę białek, co ogranicza wykorzystanie białka przez organizm i prowadzi w efekcie do zahamowania wzrostu młodych zwierząt, a także wywołują hipertrofię trzustki. Ponadto są przyczyną strat białka bogatego w aminokwasy, co może doprowadzić do niedoboru metioniny w organizmie. Poddanie pożywienia niektórym procesom (ekstruzja, gotowanie i inne) powoduje częściową lub całkowitą dezaktywację tych związków. Pozytywne znaczenie oddziaływania inhibitorów trypsyny na organizm ludzi i zwierząt przejawia się w ich właściwościach przeciwutleniających, dzięki czemu mogą one hamować powstawanie nowotworów, przede wszystkim płuc, wątroby, trzustki i sutka. Inhibitory te stymulują żółć do syntezy kwasów żółciowych z cholesterolu, przez co mogą być pomocne w eliminowaniu cholesterolu z organizmu.

Charakterystyka trypsyny:

Trypsyna jest trzustkową proteazą serynową, hydrolizuje wiązanie peptydowe, w których uczestniczy grupa karboksylowa Arg, bądź Lys, wykazuje także reaktywność (mniejszą) względem amidów i estrów zawierających te aminokwasy. Jest produkowana w postaci nieczynnego trypsynogenu, który pod wpływem enterokinazy lub aktywnej trypsyny ulega aktywacji przez odszczepienie maskującego N-końcowego heksapeptydu. Inhibitorami trypsyny są fosforany organiczne m.in. diizopropylofluorofosforan, naturalne inhibitory trzustkowe oraz inhibitory występujące w roślinach strączkowych. Aktywność enzymu rośnie w obecności jonów Ca²⁺.Optymalne pH działania trypsyny mieści się w zakresie 7-9.

Zasada oznaczenia aktywności inhibitorów trypsyny:

Uwolnienie p- nitroaniliny z syntetycznego substratu trypsyny (BAPNA) powoduje wzrost absorbancji mierzonej przy 410 nm

(stosowana w doświadczeniu metoda oznaczania aktywności trypsyny polega na spektrofotometrycznym oznaczaniu p-nitroaniliny uwalnianej w czasie reakcji trypsyny z jej substratem, p-nitroanilidem benzoilo-D,L-argininy. Mierzona przy długości fali 410 nm absorpcja tego związku jest wprost proporcjonalna do aktywności trypsyny)