Hydroperoksideja pilkkovat entsyymit palkokasveissa

Palkokasvit ovat osoittautuneet yhdeksi vaihtoehdoksi eläinperäisten proteiinien korvaamiseksi. Esimerkiksi härkäpapua ja hernettä voidaan hyödyntää monipuolisesti erilaisten prosessointimenetelmien avulla. Monille palkokasveille on kuitenkin tyypillistä suuri entsyymiaktiivisuus, mikä johtaa usein epämiellyttäviin sivuflavoreihin. Lipidien hapettumisessa muodostuu välituotteena hydroperoksideja, jotka voivat pilkkoutua pienimolekyylisiksi ja haihtuviksi yhdisteiksi esimerkiksi hydroperoksidilyaasin (HPL) ja alkoholidehydrogenaasin (ADH) katalysoimana. Näitä yhdisteitä ovat esimerkiksi aldehydit, ketonit ja alkoholit ja monille niistä on tunnusomaista ”papumainen” ja ”ruohomainen” aromi. Tämän maisterintutkielman tavoitteena oli selvittää härkäpavun ja herneen hydroperoksideja pilkkovien entsyymien (HPL ja ADH) aktiivisuutta sekä tunnistaa reaktioissa muodostuvia haihtuvia yhdisteitä. Tavoitteena oli myös tutkia sitä, millaisia eroja entsyymiaktiivisuuksissa oli härkäpavusta ja herneestä valmistetuissa proteiinikonsentraateissa ja jauhoissa, millaisia haihtuvia yhdisteitä muodostui ja miten pH vaikutti haihtuvien yhdisteiden muodostumiseen. Tutkimuksessa entsyymiaktiivisuuksia analysoitiin spektrofotometrisesti ja haihtuvia yhdisteitä kaasukromatografisesti HS-SPME-GC-MS-menetelmällä, jossa headspace-kiinteämikrofaasiuutto yhdistettiin kaasukromatografisiin- ja massaspektrometrisiin erotus-, havaitsemis- ja tunnistusmenetelmiin. HPL-aktiivisuutta havaittiin lähes jokaisesta näytteestä, ja erityisesti hernenäytteissä tulokset olivat saman suuntaisia aikaisempiin tutkimuksiin. Proteiinikonsentraattinäytteet osoittautuivat haasteellisiksi materiaalin hienojakoisuudesta ja lopulta suuresta partikkelipitoisuudesta johtuen, mikä johti liian suuriin absorbansseihin. Tästä syystä näille näytteille ei saatu määritettyä luotettavia entsyymiaktiivisuuksia. ADH-entsyymin aktiivisuustulokset perustuivat vain havaintoihin absorbanssin muutoksista, ja erityisesti hernenäytteissä aktiivisuutta havaittiin. Palkokasvinäytteistä määritettiin 10 tärkeintä papumaiseen flavoriin viittaavaa haihtuvaa yhdistettä. Merkittävimpiä yhdisteitä olivat heksanaali, 1-heksanoli, 1-okten-3-oli, 2-etyyliheksanoli ja nonanaali. Hernenäytteissä korostuivat alkoholiyhdisteet, kun taas härkäpapunäytteissä oli enemmän aldehydiyhdisteitä. Hernenäytteissä vallitsevin alkoholiyhdiste oli 2-etyyliheksanoli, jonka pitoisuus proteiinikonsentraattinäytteissä oli poikkeuksellisen suuri. Härkäpapunäytteissä merkittävimmät yhdisteet olivat heksanaali ja 1-heksanoli, mutta myös 1-okten-3-olia sekä nonanaalia esiintyi monissa näytteissä. Härkäpapuproteiinikonsentraatissa oli huomattavasti enemmän heksanaalia kuin jauhonäytteissä. Kontu-lajikkeen kokonaisista härkäpavuista havaittiin enemmän ja monipuolisemmin haihtuvia yhdisteitä, jonka lisäksi entsyymiaktiivisuus oli suurempi kuin Louhi-lajikkeen. Suurimmat haihtuvien yhdisteiden pitoisuudet mitattiin neutraalissa pH:ssa, mutta esimerkiksi alkoholiyhdisteitä mitattiin paljon myös pH 8:ssa pois lukien 1-okten-3-oli, jota havaittiin eniten pH 5:ssä. Havainnot olivat linjassa HPL- ja ADH-entsyymien optimi-pH:n kanssa. Mitattujen entsyymiaktiivisuuksien ja muodostuneiden haihtuvien yhdisteiden yhteyttä ei täysin tässä tutkimuksessa pystytty todentamaan. Monissa näytteissä havaittiin kuitenkin hydroperoksideja pilkkovien entsyymien aktiivisuutta ja näitä entsyymejä vastaavia muodostuvia haihtuvia yhdisteitä havaittiin monipuolisesti erityisesti härkäpapunäytteistä. Tulevaisuudessa härkäpavun entsyymiaktiivisuutta tulisi tutkia lisää ja saada selvyys etenkin ADH-aktiivisuuteen