Funkcionalna svojstva proteina mogu se poboljšati hidrolizom pomoću određenih proteaza

Molimo kontaktirajteosar.xiao@wecistanche.comza više informacija

Sažetak:Kako bi se istražile metode za poboljšanje obrade svinjskog otpada, svinjska koža je hidrolizirana korištenjem različitih komercijalno dostupnih proteaza (Alcalase, Flavorzyme, Neutrase, Bromelain, Protamex i Papain) u nekoliko optimalnih uvjeta. Nakon enzimske hidrolize, hidrolizati kolagena (CHs) frakcionirani su prema molekulskoj masi (3 kDa) putem membranske ultrafiltracije. CHS je analiziran za fizikalna svojstva (pH, obnavljanje proteina, sadržaj slobodnih amino skupina, raspodjela molekularne težine i amino sastav) kao i za funkcionalna svojstva (antioksidativna djelovanja i djelovanja protiv starenja). Među CH-ima, CH-ovi hidrolizirani alkalazom (CH-Alkalaza) pokazali su najveći stupanj hidrolize u usporedbi s drugim CH-ima. I "CH-Alkalaza" i "CH-Alkalaza".<3 kda"="" fractions="" showed="" a="" considerably="" high="" antioxidant="" activity="" and="" collagenase="" inhibition="" activity.="" therefore,="" resulting="" bioactive="" have="" the="" potential="" for="" development="" as="" antioxidants="" and="" anti-aging="" ingredients="" in="" the="" food,="" cosmetics,="" and="" pharmaceuticals,="" from="" animal="">

Ključne riječi:hidroliza; komercijalne proteaze; hidrolizat kolagena; antioksidans; protiv starenja

Kliknite ovdje da saznate više

1. Uvod

S produljenjem životnog vijeka, postupci protiv starenja kože dobivaju veliku pozornost. Kolagen, koji se koristi u proizvodima za njegu kože kao kozmeceutički sastojak za usporavanje starenja, široko se koristi na kozmetičkom tržištu. Kolagen je visokomolekularni vlaknasti protein životinjskog podrijetla, koji se u izobilju nalazi u vezivnom tkivu, koži, tetivama, hrskavici, ligamentima, zubima, noktima i kosi ljudi i životinja. Stoka ostaje glavni izvor industrijskog kolagena [1l. Godišnje se velike količine nusproizvoda stoke širom svijeta odbace kao otpad od strane prehrambene i mesne industrije. Međutim, oni se mogu koristiti kao važni izvori proteina za nove prehrambene materijale ili se mogu pretvoriti u proizvode s dodanom vrijednošću putem hidrolize, koja se široko primjenjuje za poboljšanje i nadogradnju funkcionalnih i nutritivnih svojstava proteina [2,3].cistanche Genghis KhanKolagen se također sve više smatra izvorom bioaktivnih peptida, koji obećavaju kao korisni spojevi za upotrebu u prehrambenim ili farmaceutskim primjenama. Stoga hidroliza kolagena može igrati važnu ulogu u poboljšanju njegove bioraspoloživosti i prikladnosti za upotrebu u različitim komercijalnim procesima.

Fiziološke aktivnosti bioaktivnih peptida, koji obično sadrže 2-20 aminokiselinskih ostataka (<6000 da),="" are="" based="" on="" the="" composition="" and="" sequence="" of="" their="" amino="" acids="" [2,4].="" due="" to="" their="" structural="" properties="" such="" as="" molecular="" weight,="" bioactive="" peptides="" may="" possess="" specific="" characteristics="" that="" affect="" numerous="" physiological="" processes="" related="" to="" antimicrobial,="" antioxidant,="" emulsifying,="" antihypertensive,="" antidiabetic,="" and="" immunomodulatory="" functions="" in="" organisms="" [1,5,6].="" generally,="" low="" molecular="" weight="" hydrolysates="" display="" lower="" viscosity,="" better="" dispersion,="" higher="" hydrophobicity,="" and="" smaller="" particle="" size="" [7].="" the="" degree="" of="" hydrolysis="" directly="" affects="" the="" molecular="" weight="" and="" amino="" acid="" composition="" of="" the="" hydrolysates="" [8].="" therefore,="" the="" hydrolysis="" process="" may="" be="" necessary="" for="" producing="" novel="" bioactive="">

Cistanche može spriječiti starenje

Hidroliza proteina, koja dovodi do cijepanja peptidnih veza, može se provesti enzimskim ili kemijskim procesima [9]. Kemijski procesi, uključujući alkalnu ili kiselu hidrolizu korištenjem ekstrakcija otapalima, štetni su ne samo za okoliš već i za ljude koji konzumiraju rezultirajuće proizvode [4,10]. Kemijski procesi, koje je teško kontrolirati, daju proizvode koji sadrže modificirane aminokiseline [9]. Nasuprot tome, enzimska hidroliza može se izvesti u blagim uvjetima, čime se izbjegavaju ekstremna okruženja koja su potrebna za kemijske tretmane.cistanche produženje životaŠtoviše, procesi ne proizvode nuspojave niti smanjuju hranjivu vrijednost izvora proteina [8]. Nekoliko proteaza, uključujući alkalazu, pepsin, protamex, tripsin i neutrazu, obično se koristi za hidrolizu proteina, što rezultira različitim vrstama proteinskih hidrolizata i peptida s različitim biofunkcionalnim aktivnostima. Jedno je istraživanje izvijestilo o proizvodnji hidrolizata kolagena s antioksidativnim djelovanjem iz želatine svinjske kože korištenjem enzimske hidrolize pepsinom i pankreatinom [11]. Nusprodukti lososa su hidrolizirani kako bi se proizveli peptički hidrolizati korištenjem različitih proteaza, gdje su konačni peptidi pokazali izvrsna antioksidativna i protuupalna svojstva [12].

Cilj istraživanja bio je: (a) identificirati najaktivnije hidrolizate kolagena proizvedene enzimatskom hidrolizom korištenjem različitih komercijalno dostupnih proteaza (Alcalase, Flavorzyme, Neutrase, Protamex, Bromelain i Papain); (b) potvrditi učinak frakcioniranja hidrolizate kolagena dobivene enzimskom hidrolizom, i (c) za određivanje njihove in vitro antioksidativne aktivnosti i aktivnosti protiv starenja.

2. Rezultati i rasprava

2.1. Učinak enzimske hidrolize na hidrolizate kolagena

2.1.1.pH

Funkcionalna svojstva proteina mogu se poboljšati hidrolizom pomoću određenih proteaza. U ovoj je studiji šest različitih proteaza (Alcalase, Flavorzyme, Neutrase, Bromelain, Protamex i Papain) korišteno za hidrolizu kolagena iz svinjske kože kako bi se dobili aktivni hidrolizati kolagena niske molekularne težine. Promjena pH u hidrolizatu kolagena (CH) prikazana je na slici 1. pH suspenzije kolagena (5 postotna mješavina svinjske kože) u početku je bio 6.39-6.55 (na 0h). CH-Alcalase i CH-Flavorzyme postigli su optimalni pH (pH 8.0) nakon 12 sati inkubacije. CH-Protamex, CH-Bromelain i CH-Papain postigli su optimalni pH (pH 7.0) nakon 6 sati inkubacije, dok se CH-Flavorzyme nastavio smanjivati ​​s pH6,39 na pH 5,69 tijekom 24 inkubacije (Slika 1). ). pH proteinskog hidrolizata važan je čimbenik koji regulira reakcije enzimske hidrolize [13].cistanche nzStoga, stvaranje hidrolizata kolagena u uvjetima različitog pH može biti posljedica pH ovisnih promjena u konformaciji enzima, što može utjecati na njihovu bioaktivaciju i fizikalno-kemijska svojstva.

2.1.2. Elektroforeza natrijevog dodecil sulfata i poliakrilamidnog gela (SDS-PAGE)

Prikazani su profili elektroforeze u natrijevom dodecil sulfatu i poliakrilamidnom gelu (SDS-PAGE) CHs tretiranih različitim proteazama tijekom 24 sata (Slika 2). Peptidni profil suspenzije kolagena (na 0 h) pokazao je vidljivu traku u rasponu niske do visoke molekularne težine. Rezultati su pokazali brzu hidrolizu u CH-Alkalase, CH-Neutrase, CH-Bromelain, i CH-Protamex, jer nije bilo traka nakon 3 sata inkubacije. Vrpce raspona visoke molekularne težine za CH-alkalazu, CH-neutrazu i CH-Protamex smanjile su se ovisno o vremenu inkubacije. Međutim, CH-Bromeline nije varirao s vremenom inkubacije jer je potpuno hidroliziran nakon samo 1 h inkubacije. Zanimljivo je da su CH potpuno nestali kada je uzorak reagirao s alkalazom ili neutrazom tijekom 6 sati, što ukazuje da je kolagen djelovao kao prikladan supstrat za neke od drugih testiranih enzima. Međutim, vrpce CH-Flavorzymea i CH-Papaina pojavile su se u rasponu niske do visoke molekularne težine nakon 24 sata. Proteini se mogu djelomično hidrolizirati u peptide ili aminokiseline enzimskom hidrolizom, ovisno o vrsti proteaze, vremenu inkubacije i omjeru proteaze i supstrata (količini proteina) [14]. Proces enzimske hidrolize uglavnom je određen time je li uključena vrsta proteaze endopeptidaza ili egzopeptidaza [15,16]. Budući da su alkalaza, neutraza i protameks endopeptidaze, može se očekivati ​​da njihovi procesi hidrolize nasumično prekidaju peptidne veze s neterminalnih aminokiselina, čime se olakšava daljnja hidroliza proteina. S druge strane, Flavorzyme je i endo- i egzopeptidaza, koja razbija ne- ili N-terminal peptidnih lanaca. U ovoj studiji, protein kolagena sadržavao je vezna mjesta, koja su bila osjetljivija na aktivnost egzopeptidaze nego na aktivnost endopeptidaze Flavorzymea. Stoga je, zbog aktivnosti egzopeptidaze, hidroliza proteina kolagena pomoću Flavorzymea uključivala postupno kidanje peptidnih veza s N-terminala aminokiselina, što je usporilo hidrolizu proteina.

2.1.3. Oporavak proteina i sadržaj slobodnih amino skupina

Prikazan je oporavak proteina CHs dobivenih putem različitih komercijalnih proteaza (Slika 3A). Kontrola (suspenzija kolagena) imala je sadržaj oporavka proteina od 1,19 mg/mL. Oporavak proteina je parametar učinkovitosti enzimske hidrolize. Nizak sadržaj obnavljanja proteina u CH ukazuje na povećanu razgradnju proteina. Nadalje, oporavak proteina dobro korelira s topljivošću proteina. Veća hidrolitička aktivnost može biti uzrokovana povećanjem izloženih hidrofobnih bočnih lanaca, što dovodi do povećanih hidrofobnih interakcija između proteina i/ili peptida.veličina penisa cistancheOvi hidrofobni bočni lanci mogu dovesti do smanjene topljivosti proteina, što rezultira povećanim obnavljanjem proteina iz hidrolizata. U našoj studiji, sadržaj oporavka proteina bio je u dobroj korelaciji s promjenama u uzorcima SDS-PAGE. Najniže i najviše razine oporavka proteina zabilježene su za hidrolizu Alcalase i Flavorzyme. Za učinkovitost hidrolize povezanu s vremenom inkubacije, CH-Alkalaza, CH-Bromelain i CH-Protamex drastično su se smanjili unutar jednog sata inkubacije u usporedbi s kontrolom. Smanjenje udjela oporavka proteina koje je rezultat hidrolize proteina pokazalo je obrnuti odnos sa sadržajem amino skupina. Nadalje, većina CH, osim za CH-Neutrase, pokazala je nizak sadržaj proteina između 3 h i 12 h. Nakon 24 sata inkubacije, njihov se sadržaj proteina ponovno povećao u CH-Alkalase, CH-Flavorzyme, CH-Neutrase, CH-Bromeline, CH-Protamex i CH-Papain kako slijedi:0.83 mg/mL, 1,29 mg/mL, 0.75 mg/mL, 0.97 mg/mL, 0.77 mg/ml, odnosno 1,11 mg/mL. Neka izvješća pokazuju da optimalno vrijeme hidrolize ovisi o nekoliko čimbenika kao što su odabrana vrsta, sirovina, korišteni enzim, brzina sirovina/enzim, koncentracija enzima i stupanj željene hidrolize, itd. [16] ]. Neka izvješća pokazuju da produžena enzimska hidroliza (preko 24 sata) može dovesti do smanjenja aktivnosti proteaze; prema tome, enzimatsku hidrolizu treba provesti unutar 24 sata od enzimske hidrolize [17,18].

The free amino group content of CH, which is an indicator of enzymatic hydrolysis efficiency, was estimated (Figure 3B). The expected outcome of protein breakdown is that protein may be hydrolyzed into shorter peptide products. The free amino group content of the control was initially 0.14 mg/mL. The free amino group content of all CHs dramatically increased with increasing incubation time. After 24 h incubation, the free amino group content by descending order was: CH-Alcalase(1.00 mg/mL)> CH-Protamex(0.70 mg/mL)> CH-Neutrase(0.68 mg/mL)>CH-Bromeline (0.67 mg/mL)>CH-Flavorzyme(0.53mg/mL)>CH-Papain (0.40mg/mL). Obično, razlike u ukupnom sadržaju proteina ili slobodnih amino skupina u enzimatski hidroliziranim uzorcima mogu biti povezane sa specifičnošću enzima. Ovisi o svojstvima enzima tijekom procesa enzimske hidrolize [16,17].cistanche prah,Na primjer, alkalne proteaze (kao što je alkalaza) pokazuju veće hidrolitičke aktivnosti u usporedbi s kiselim ili neutralnim proteazama.

Slika 3. Promjena oporavka proteina (A) i slobodnih amino skupina (B) hidrolizata kolagena (CH) ovisno o vremenu inkubacije. Podaci izraženi kao srednja vrijednost± standardna devijacija (SD). Podaci označeni različitim slovima (ad) pokazuju statistički značajne razlike ovisno o vremenu inkubacije (p<>

Ovaj je članak izvađen iz Molecules 2019, 24, 1104; doi:10.3390/molecules24061104 www.mdpi.com/journal/molecules