THE DAMAGE MECHANISM OF SOME INSECT ENZYMES Sunn pest and Nysius huttoni IN BREAD WHEAT AND THEIR BIOCHEMISTRY

Year 2004, Volume: 2 Issue: 6, 27 - 32, 01.12.2004

Harun Dıraman

Abstract

The bug enzyme damage of wheat by insects usually by the Eurygaster spp. and Aelia spp prevalent Middle Near East, Eastern and Middle Europe and some Mediterranean coutries. Besider other type insect, Nysius huttoni in New Zealand have been reported to cause reduced baking quality of wheat. In this article occuring and biochemistry of insect enzyme damage in wheat and its effect were reviewed depending on literature knowledege. Wheat bug Eurygaster spp infection was described as slimy gluten the first by German researcher Berliner in 1931. The proteolysis effect of wheat bugs Eurygaster spp. and Nysius huttoni on gluten proteins was determined by using of various techniques such as electrophoresis, RP HPLC, measuring of proteolytic activity by several studies in Russia, England, N.Zealand and recently in Turkey. The biochemistry of the damage to grain by suni bug Eurygaster integriceps was investigated the first by Kretovich, Russian Chemist, in 1944. Flour of insect enzyme damaged wheat, gives sticky dough due to the excessive proteolytic activity. The sticky dough is of a great problem in breadmaking process. According to the several studies wheat damaged by suni bug and Nysius huttoni has always high protease activity and sometimes higher than normal alfa amylase activity. These studies demonstrate that only high bug protease activity in wheat causes the charasteristic bug damage problem in baking; bug salivary alfa amylase is not involved. Suni bug damage increases in TCA, water and alcohol soluble protein fragments of wheat grain. N. huttoni damaged wheat the insect proteinase degrader gluten to acetic acid or SDS soluble protein fragments, but not water or alchol soluble degradation products. It is reported that insect proteinases was usually neutral alkalin type enzyme and its optimum enzyme activity was at about pH 7.0 9.0.It is report according to electrophoretograms results that insect proteinases suni bug and Nysius huttoni affected especially high molecular wieght HMW subunits of glutenin fraction from gluten proteins.In addition, the researchers three different theory suggested have been about damage mechanism of insect enzyme to wheat. The first theory is on damage in milky ripe stage of wheat. Second theory

Keywords

Sunn pest Eurygaster spp. , Nysius huttoni, wheat bug enzyme damage mechanism or feeding, proteolytic activity

Ekmeklik Buğdaylarda Bazı Böcek Süne Kımıl Enzimlerinin Oluşturduğu Zararın Mekanizması ve Biyokimyası

Abstract

Böcek enzimi hasarı Orta ve Yakın Doğu, Doğu ve Orta Avrupa'da ve bazı Akdeniz ülkelerinde genellikle süne Eurygaster spp ve Kımıl Aelia spp zararlıları tarafından ve bunlara ek olarak benzer diğer bir tip Nysius huttoni isimli zararlı da Yeni Zelanda'da bildirilmiş olup, bu zararlılar buğdayın ekmeklik kalitesini azaltıcı etkilerde bulunmaktadırlar. Bu derlemede ekmeklik buğdaylarda böcek enzim hasarının oluşumu, biyokimyası ve etkileri değişik kaynaklardan alınarak incelenmiştir. Süne hasarlı buğday problemi ilk defa 1931 yılında Alman bilim adamı Berliner tarafından sıvımsı gluten olarak tanımlanmıştır. Süne ve Nysius huttoni'nin gluten proteinleri üzerine olan etkileri konusunda proteolitik aktivite ölçümü, elektroforez, RP HPLC olmak üzere farklı araştırma teknikleri kullanılarak Rusya İngiltere ve Yeni Zelanda' da ve son zamanlarda da Türkiye'de çeşitli çalışmalar yapılmıştır. Eurygaster integriceps 'in buğdaya verdiği zararın biyokimyası 1944 yılında Rusya'da Kretovich tarafından incelenmiştir. Böcek enzimi hasarına uğramış buğdayın unları aşırı proteolitik aktivite nedeni ile ekmek yapımında büyük ve önemli problemlere yol açan cıvık ve yapışkan hamur oluştururlar. Çeşitli araştırma sonuçlarına göre böcek enzimi ile zararlanan buğdaylar daima karakteristik bir özellik olarak yüksek düzeyde böcek kaynaklı proteolitik aktivite içermekte olup, ve bazen de bu tip buğdaylar normalden fazla düzeyde alfa amilaz aktivitesi gösterebilmekte olup, ancak böcek enzimi her zaman yüksek alfa amilaz aktivitesi içermeyebilir. Süne hasarı buğdayın TCA, su ve alkolde çözünür protein fraksiyonlarının miktarını yükseltir. Bunun aksine Nysius huttoni' hasarlı buğdayda ise SDS ve asetik asitte çözünür protein fraksiyonları azalır, diğerleri etkilenmez. Genellikle böcek proteinazı nötral alkalin tip bir enzim olup, bunların optimum pH'ları 7.0 9.0 arasıdır. Elektroforegramlara göre böcek proteazlarının gluten proteinin gliadin fraksiyonunun yüksek molekül ağırlıklı alt birimleri üzerine etki etmekte olduğu bildirilmektedir. Ayrıca araştırıcılar buğdaya böcek enzim hasarının mekanizması konusunda üç farklı teori önermektedirler. I. teori buğdayın süt olum devresi hasarıdır. süne ve kımıl için geçerli olan II. teori, buğdayın kuru ve tam olum devresi hasarlanması hakkındadır. III. teori ise Y. Zelanda 'daki Nysius. huttoni zararlısı hakkında geçerli olabilen, buğdayın geç antesis dönemindeki hasarı üzerinedir

Keywords

Süne Eurygaster spp, Nysius huttoni, böcek enzimi hasarı mekanizması ve

References

• Lorenz ,K., Meredith ,P.1988 a. Insect - damaged wheat: History, of the problem, effects on baking quality, remedies. Lebensmitt.wiss.tech.21(4):181-187.
• Swallow ,W.H., Cressey,P.J.1987. Historical overview of wheat bug damage in New Zealand wheats. New Zealand Journal of Agricultural Research. 30 (3):341-344.
• Swallow ,W.,H., Every ,D.1991. Insect enzyme damage to wheat .Cereal Foods World.36 (6): 505 508.
• Kent,N.L. 1982. Technology of Cereals. Pergamon Press. 4 nd Edition.Oxford. England
• Anonymous 1997.Süne.T.C. Tarım ve Köyişleri Bakanlığı. Tarımsal Araştırmalar Genel Müdürlüğü (TAGEM). 40 Sayfa. Ankara.
• fonksiyonel niteliklerinin tesbitinde HMW glutenin alt birimleri bir anahtar bileşen olarak bilinmektedir. Çeşitli araştırıcılar tarafından yapılan çalışmalar ile HMW Glutenin alt birimleri ile hamur elastikiyeti, ekmek hacmi, valograf derecesi, SDS sedimentasyon testi değeri
• arasında önemli ilişkiler tesbit edilmiştir [31,32,33, 34].
• Özkaya ,H.,Özkaya ,B.1993. Buğday Kalitesinde Süne ve Kımılın Önemi. Un Mamulleri Dünyası .Yıl 2 (3):20 25.İstanbul.
• Boyacıoğlu, M.H.1998. Böcek Zararı Görmüş Buğdaylar:Problemin Tarihçesi, Etki Alanı, Etki Mekanizması ve Zararın Tahminlenmesinde Kullanılan Yöntemler. Un Mamülleri Dünyası. 7 (1): 34 47. İstanbul.
• Lorenz ,K., Meredith ,P.1988 b. Insect - damaged wheat: effects on starch characteristics. Starch. 40 : 136 139.
• ekmeklik buğdayların düşük kaliteli ekmeklik buğdaylara göre daha yüksek miktar ve farklı kompozisyonda HMW glutenin alt birimlerine sahip olduğunu göstermiştir. Bu açıdan buğdaya böcek enzim hasarının incelenmesinde ve çözüm yollarının bulunmasında bu nitelik çok önemlidir [15]. Süne hasarlı buğdaylarda Sivri ve ark, [24)] tarafından HMW GS alt birimlerindeki bildirilen etkiler de bu duruma benzerdir.
• Every ,D., Farrel ,J.A.., Stufkens, M.W. 1990. Wheat - bug damage in New Zealand wheats: The feeding mechanism of Nysius huttoni and its effect on the morfological and physiological development of wheat. J. Sci. Food Agric.50:297-309.
• Kretovich ,V.L.1944. Biochemistry of the damage to grain by the wheat bug. Cereal Chem. 21 (1):1 15.
• Doss,S.A. 1980.Note on biology of wheat bug, Aelia germari Kust (Heteroptera: Pentatomidea) in Algeria. Indian J. Agric. Sci. 50: 372 374. (Alınmıştır EVERY ve ark. 1990).
• Kımıl (Aelia spp.)zararlısının enziminin biyokimyasal nitelikleri üzerine yapılmış bir çalışmaya literatürde rastlanılmamıştır. Kımıl'ın süne zararlısı gibi buğdaylar [12] Kent Jones , D.W., Amos, A.J.1957. Modern Cereal Chemistry.