Cūku blakusproduktu kolagēna hidrolizātu antioksidatīvās un pretnovecošanās darbības, 1. daļa

Lūdzu sazinietiesosar.xiao@wecistanche.comlai iegūtu vairāk informācijas

Abstract:Lai izpētītu metodes, kā uzlabot cūku atkritumu pārstrādi, cūku āda tika hidrolizēta, izmantojot dažādas komerciāli pieejamas proteāzes (Alcalase, Flavorzyme, Neutrase, Bromelain, Protamex un Papain) vairākos optimālos apstākļos. Pēc fermentatīvās hidrolīzes kolagēna hidrolizāti (CH) tika frakcionēti pēc molekulmasas (3 kDa), izmantojot membrānas ultrafiltrāciju. CHS tika analizētas, lai noteiktu fizikālās īpašības (pH, proteīnu atgūšana, brīvo aminogrupu saturs, molekulmasas sadalījums un amino sastāvs), kā arī funkcionālās īpašības (antioksidantu aktivitātes un pretnovecošanās aktivitātes). Starp CH, CH, ko hidrolizē Alcalase (CH-Alcalase), bija visaugstākā hidrolīzes pakāpe, salīdzinot ar citiem CH. Gan "CH-Alcalase", gan "CH-Alcalase".<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="">

Atslēgvārdi:hidrolīze; komerciālās proteāzes; kolagēna hidrolizāts; antioksidants; pretnovecošanas

Lūdzu, noklikšķiniet šeit, lai uzzinātu vairāk

1. Ievads

Palielinoties paredzamajam dzīves ilgumam, liela uzmanība tiek pievērsta ādas pretnovecošanās procedūrām. Kosmētikas tirgū plaši tiek izmantots kolagēns, ko izmanto ādas kopšanas līdzekļos kā kosmētisku sastāvdaļu pretnovecošanās novēršanai. Kolagēns ir augstas molekulmasas, šķiedrains dzīvnieku izcelsmes proteīns, kas bagātīgi atrodams cilvēku un dzīvnieku saistaudos, ādā, cīpslās, skrimšļos, saitēs, zobos, nagos un matos. Mājlopi joprojām ir galvenais rūpnieciskā kolagēna avots [1l. Katru gadu pārtikas un gaļas pārstrādes rūpniecība visā pasaulē izmet lielu daudzumu lopkopības blakusproduktu kā atkritumus. Tomēr tos var izmantot kā svarīgus olbaltumvielu resursus jauniem pārtikas materiāliem vai pārveidot par produktiem ar pievienoto vērtību, izmantojot hidrolīzi, ko plaši izmanto, lai uzlabotu un uzlabotu olbaltumvielu funkcionālās un uzturvērtības [2, 3].Cistanče ČingishhansKolagēns arvien vairāk tiek uzskatīts par bioaktīvo peptīdu avotu, kas ir izrādījušies daudzsološi kā labvēlīgi savienojumi lietošanai uzturā vai farmācijā. Tāpēc kolagēna hidrolīzei var būt liela nozīme, uzlabojot tā biopieejamību un piemērotību lietošanai dažādos komerciālos procesos.

Bioaktīvo peptīdu fizioloģiskās aktivitātes, kas parasti satur 2-20 aminoskābju atlikumus (<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 var novērst novecošanos

Olbaltumvielu hidrolīzi, kas noved pie peptīdu saišu šķelšanās, var veikt, izmantojot fermentatīvus vai ķīmiskus procesus [9]. Ķīmiskie procesi, tajā skaitā sārmaina vai skābes hidrolīze, izmantojot ekstrakcijas ar šķīdinātāju, ir kaitīgi ne tikai videi, bet arī cilvēkiem, kas patērē iegūtos produktus [4,10]. Ķīmiskie procesi, kurus ir grūti kontrolēt, rada produktus, kas satur modificētas aminoskābes [9]. Turpretim fermentatīvo hidrolīzi var veikt vieglos apstākļos, tādējādi izvairoties no ekstremālas vides, kas nepieciešama ķīmiskai apstrādei.cistanche dzīves pagarināšanaTurklāt procesi neizraisa blakusparādības un nesamazina olbaltumvielu avota uzturvērtību [8]. Vairākas proteāzes, tostarp Alcalase, pepsīns, Protamex, tripsīns un Neitrase, parasti tiek izmantotas proteīnu hidrolizēšanai, kā rezultātā tiek iegūti dažāda veida proteīnu hidrolizāti un peptīdi ar dažādām biofunkcionālām aktivitātēm. Vienā pētījumā ziņots, ka no cūku ādas želatīna tiek ražoti kolagēna hidrolizāti ar antioksidantu aktivitāti, izmantojot pepsīna un pankreatīna fermentatīvo hidrolīzi [11]. Laša blakusprodukti tika hidrolizēti, lai iegūtu peptiskos hidrolizātus, izmantojot dažādas proteāzes, kur gala peptīdiem bija lieliskas antioksidanta un pretiekaisuma īpašības [12].

Pētījuma mērķis bija: (a) noteikt aktīvākos kolagēna hidrolizātus, kas iegūti fermentatīvās hidrolīzes ceļā, izmantojot dažādas komerciāli pieejamas proteāzes (Alcalase, Flavorzyme, Neutrase, Protamex, Bromelain un Papain); (b) apstiprināt frakcionēšanas efektu kolagēna hidrolizātus, kas iegūti fermentatīvās hidrolīzes rezultātā, un c) lai noteiktu to antioksidantu un pretnovecošanās aktivitāti in vitro.

2. Rezultāti un diskusija

2.1. Enzīmu hidrolīzes ietekme uz kolagēna hidrolizātiem

2.1.1.pH

Proteīnu funkcionālās īpašības var uzlabot dažu proteāžu hidrolīzes rezultātā. Šajā pētījumā tika izmantotas sešas dažādas proteāzes (Alcalase, Flavorzyme, Neutrase, Bromelain, Protamex un Papain), lai hidrolizētu kolagēnu no cūku ādas, lai iegūtu aktīvus kolagēna hidrolizātus ar zemu molekulmasu. PH izmaiņas kolagēna hidrolizātos (CH) ir parādītas 1. attēlā. Kolagēna suspensijas (5% cūkas ādas maisījuma) pH sākotnēji bija 6.39-6.55 (pie 0h). CH-Alcalase un CH-Flavorzyme sasniedza optimālo pH (pH 8.0) 12 stundu inkubācijas laikā. CH-Protamex, CH-Bromelain un CH-Papain sasniedza optimālo pH (pH 7.0) 6 stundu inkubācijas laikā, savukārt CH-Flavorzyme turpināja samazināties no pH 6,39 līdz pH 5,69 24 inkubācijas laikā (1. attēls). ). Olbaltumvielu hidrolizāta pH ir svarīgs faktors, kas regulē fermentatīvās hidrolīzes reakcijas [13].cistanche nzTāpēc kolagēna hidrolizātu veidošanās atšķirīga pH apstākļos var būt saistīta ar pH atkarīgām izmaiņām fermentu konformācijā, kas var ietekmēt to bioaktivāciju un fizikāli ķīmiskās īpašības.

2.1.2. Nātrija dodecilsulfāta-poliakrilamīda gēla elektroforēze (SDS-PAGE)

Tiek parādīti nātrija dodecilsulfāta-poliakrilamīda gēla elektroforēzes (SDS-PAGE) profili CHs, kas apstrādātas ar dažādām proteāzēm 24 stundas (2. attēls). Kolagēna suspensijas peptīdu profils (pie 0 h) uzrādīja redzamu joslu diapazonā no zemas līdz lielas molekulmasas. Rezultāti liecināja par ātru hidrolīzi CH-Alcalase, CH-Neutrase, CH-Bromelain un CH-Protamex, jo pēc 3 stundu inkubācijas nebija joslu. CH-Alcalase, CH-Neutrase un CH-Protamex augstās molekulmasas diapazona joslas samazinājās atkarībā no inkubācijas laika. Tomēr CH-bromelīns neatšķīrās atkarībā no inkubācijas laika, jo tas ir pilnībā hidrolizēts tikai pēc 1 stundas ilgas inkubācijas. Interesanti, ka CH pilnībā pazuda, kad paraugs 6 stundas reaģēja ar Alcalase vai Neutrase, norādot, ka kolagēns darbojās kā piemērots substrāts dažiem citiem pārbaudītajiem fermentiem. Tomēr CH-Flavorzyme un CH-Papain joslas parādījās zemas līdz lielas molekulmasas diapazonā pēc 24 stundām. Olbaltumvielas var daļēji hidrolizēt peptīdos vai aminoskābēs ar fermentatīvās hidrolīzes palīdzību atkarībā no proteāzes veida, inkubācijas laika un proteāzes un substrāta attiecības (olbaltumvielu daudzuma) [14]. Fermentatīvās hidrolīzes procesu galvenokārt nosaka tas, vai iesaistītais proteāzes tips ir endopeptidāze vai eksopeptidāze [15,16]. Tā kā Alcalase, Neutrase un Protamex ir endopeptidāzes, ir sagaidāms, ka to hidrolīzes procesi nejauši pārtrauks peptīdu saites no ne-gala aminoskābēm, tādējādi veicinot turpmāku olbaltumvielu hidrolīzi. No otras puses, Flavorzyme ir gan endo-, gan eksopeptidāze, kas pārtrauc peptīdu ķēžu ne- vai N-galu. Šajā pētījumā kolagēna proteīns saturēja saistīšanās vietas, kas bija jutīgākas pret eksopeptidāzes aktivitāti nekā Flavorzyme endopeptidāzes aktivitāti. Tādējādi, pateicoties eksopeptidāzes aktivitātei, kolagēna proteīnu hidrolīze ar Flavorzyme palīdzību ietvēra peptīdu saišu pakāpenisku pārtraukšanu no aminoskābju N-gala, kas palēnināja proteīna hidrolīzi.

2.1.3. Olbaltumvielu atgūšana un bezmaksas aminogrupu saturs

Tiek parādīta CH olbaltumvielu atgūšana, kas iegūta, izmantojot dažādas komerciālas proteāzes (3.A attēls). Kontrolei (kolagēna suspensijai) proteīna atgūšanas saturs bija 1,19 mg/ml. Olbaltumvielu atgūšana ir fermentatīvās hidrolīzes efektivitātes parametrs. Zemais CH olbaltumvielu atgūšanas saturs liecina par pastiprinātu olbaltumvielu sadalīšanos. Turklāt olbaltumvielu atgūšana labi korelē ar olbaltumvielu šķīdību. Lielāku hidrolītisko aktivitāti var izraisīt atklāto hidrofobo sānu ķēžu palielināšanās, kas izraisa pastiprinātu hidrofobu mijiedarbību starp proteīniem un/vai peptīdiem.cistanche dzimumlocekļa izmērsŠīs hidrofobās sānu ķēdes var samazināt olbaltumvielu šķīdību, tādējādi palielinot hidrolizātu proteīnu atgūšanu. Mūsu pētījumā olbaltumvielu atgūšanas saturs bija labi korelēts ar izmaiņām SDS-PAGE modeļos. Zemākais un augstākais proteīna atgūšanas līmenis tika reģistrēts attiecīgi Alcalase un Flavorzyme hidrolīzei. Hidrolīzes efektivitātei saistībā ar inkubācijas laiku CH-Alcalase, CH-Bromelain un CH-Protamex krasi samazinājās vienas stundas laikā pēc inkubācijas, salīdzinot ar kontroli. Olbaltumvielu atgūšanas satura samazināšanās proteīnu hidrolīzes rezultātā uzrādīja apgrieztu saistību ar aminogrupu saturu. Turklāt lielākajai daļai CH, izņemot CH-neitrāzi, bija zems olbaltumvielu saturs no 3 līdz 12 stundām. Pēc 24 stundu inkubācijas to proteīnu saturs atkal palielinājās CH-Alcalase, CH-Flavorzyme, CH-Neutrase, CH-Bromeline, CH-Protamex un CH-Papain šādi: 0.83 mg/ml, 1,29 mg/mL, 0,75 mg/ml, 0,97 mg/ml, 0,77 mg/ml un 1,11 mg/ml, attiecīgi. Dažos ziņojumos norādīts, ka optimālais hidrolīzes laiks ir atkarīgs no vairākiem faktoriem, piemēram, izvēlētās sugas, izejmateriāla, izmantotā fermenta, izejmateriāla/enzīma ātruma, fermenta koncentrācijas un veicamās hidrolīzes pakāpes utt. [16] ]. Daži ziņojumi liecina, ka ilgstoša fermentatīvā hidrolīze (ilgāk par 24 stundām) var izraisīt proteāzes aktivitātes samazināšanos; tādējādi fermentatīvā hidrolīze jāveic 24 stundu laikā pēc fermentatīvās hidrolīzes [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-papaīns (0,40 mg/mL). Parasti atšķirības kopējā olbaltumvielu vai brīvo aminogrupu saturā fermentatīvi hidrolizētos paraugos var būt saistītas ar enzīmu specifiku. Tas ir atkarīgs no fermenta īpašībām fermentatīvās hidrolīzes procesā [16,17].cistanche pulveris,Piemēram, sārmainās proteāzes (piemēram, Alcalase) uzrāda augstāku hidrolītisko aktivitāti, salīdzinot ar skābām vai neitrālām proteāzēm.

3. attēls. Kolagēna hidrolizātu (CH) olbaltumvielu atgūšanas (A) un brīvo aminogrupu (B) izmaiņas atkarībā no inkubācijas laika. Dati izteikti kā vidējā ± standartnovirze (SD). Dati, kas apzīmēti ar dažādiem burtiem (ad), uzrāda statistiski nozīmīgas atšķirības atkarībā no inkubācijas laika (lpp<>

Šis raksts ir izvilkts no Molecules 2019, 24, 1104; doi:10.3390/molecules24061104 www.mdpi.com/journal/molecules