Лиазы отличаются от других ферментов тем, что в катализируемых ими реакциях в прямом направлении участвуют два субстрата, а в обратном,– один. Лиазы действуют на С–С, С–О, С–N и иные связи химических соединений в реакциях, не являющихся гидролитическими или окислительно-восстановительными. В молоке обнаружены некоторые из карбокси-, альдегид- и гидролиаз.
Карбокси-лиазы (декарбоксилазы) действуют на С-С-связи, катализируя декарбоксилирование различных органических соединений с отщеплением молекулы углекислого газа. К ним относятся, например, пируватдекарбоксилаза и декарбоксилазы различных аминокислот.
Составной частью многоферментного комплекса молока – пируватдегидрогеназы (1.2.4.1) (рис. 6, с. 24) является пируватдекарбоксилаза (4.1.1.1) [1]. Первое сообщение об этом ферменте появилось в 1950 г. Хорошим источником пируватдекарбоксилазы являются дрожжи. Фермент катализирует реакцию декарбоксилирования, например пировиноградной кислоты с образованием уксусного альдегида и углекислого газа:
Пируватдекарбоксилаза декарбоксилирует не только пировиноградную кислоту, но и другие α-кетокислоты с более длинной углеродной цепью, например α-кетомасляную, α-кетовалерьяновую, α-кетокапроновую, однако скорость их декарбоксилирования ниже, чем в случае пировиноградной кислоты.
Декарбоксилазы аминокислот в большом количестве продуцируются гнилостными микроорганизмами. Эти ферменты представляют собой протеины – ПФ и, катализируя реакции декарбоксилирования аминокислот молока, вызывают образование различных аминов с неприятным запахом. Так, из орнитина образуется путресцин, из лизина – кадаверин, из гистидина – гистамин, из тирозина – тирамин и т. д.
Таким образом, при несоблюдении условий получения и хранения молока декарбоксилазы микроорганизмов могут явиться причиной ухудшения органолептических показателей сырого молока и снижения его пищевой ценности.
Альдегид-лиазы, как и карбокси-лиазы, действуют на С–С-связи, но катализируют другую реакцию – обратимую альдольную конденсацию органических соединений. Из этих ферментов в молоке обнаружена фруктозобифосфат-альдолаза.
Фруктозобифосфат-альдолаза (4.1.2.13) (альдолаза) в основном относится к нативным ферментам, источником которой в свежевыдоенном молоке является плазма крови. Считают, что она по свойствам подобна альдолазе крови. Некоторые исследователи считают, что ее источником служит и цитоплазма секреторных клеток молочной железы. Источником альдолазы в молоке могут быть лейкоциты и микроорганизмы. Нативный фермент связан с ОШЖ (около 80 %) и частично с белками молока.
Альдолаза выделена из молока в недостаточно очищенном виде, что затрудняет определение ее структуры и свойств. Известно, что она содержит металл. Например, альдолаза микроорганизмов представляет собой цинк-протеин.
Альдолаза катализирует реакцию расщепления D-фруктозо-1,6-бифосфата на две молекулы триозофосфата: D-дигидроксиацетонфосфат и D-глицеральдегид-3-фосфат. Активность фермента в коровьем молоке невелика и составляет 0,0037...0,0065 ед. (1 ед. соответствует количеству фермента, катализирующего расщепление 0,00074 мкмоль D-фруктозо-1,6-бифосфата/мл молока/мин при 37 °С), или 0,0002...0,0012 Е/мл (≈ 0,003...0,20 нкат) (по Grün Е., 1985). Оптимальные величины pH и температуры для этого фермента составляют соответственно 7,0 и 35...37 °С. Ингибиторами альдолазы являются кислоты.
К лиазам молока, которые действуют на С-С-связи, относится и триптофаназа (4.1.99.1), которая является ферментом бактериального происхождения (например, бактерий группы кишечной палочки, бактерий рода Clostridium и Proteus). Фермент представляет собой протеин – ПФ и катализирует дезаминирование триптофана:
Накопление в молоке продуктов этой ферментативной реакции ухудшает его вкус и запах.
Гидро-лиазы. Гидро-лиазы (дегидратазы) действуют на С–О-связи органических соединений. Из гидро-лиаз в молоке обнаружена карбонатдегидратаза.
Источником попадания карбонатдегидратазы (4.2.1.1) (карбоангидраза) в молоко является в основном кровь. Это мономерный цинк-протеин с молекулярной массой около 30 000 Да, в молекуле которого содержится около 250 аминокислот. Содержание цинка в молекуле фермента составляет 0,31...0,34%. Карбонатдегидратаза катализирует обратимую дегидратацию угольной кислоты:
Фермент принимает активное участие в жизнедеятельности микроорганизмов, образующих углекислоту. Считают, что карбонатдегидратаза имеет изоформы. В нормальном молоке фермент содержится в незначительных количествах, и его активность не всегда может быть выявлена.
Считают возможным наличие в молоке таких гидро-лиаз, как енолаза (4.2.1.11), которая катализирует следующую реакцию:
и еноил-КоА-гидратаза (4.2.1.17), катализирующая реакцию:
Вместе с тем, сведения о происхождении или местоположении и роли их в молоке отсутствуют.
[1] 4.1.1.1 – здесь и далее по классу лиаз: первое число означает класс фермента; второе число указывает вид разрываемой связи, третье число дает дальнейшую информацию о природе элиминированной группы, и четвертое число означает порядковый номер фермента в его подподклассе.
