Funkčné vlastnosti proteínov môžu byť posilnené hydrolýzou určitými proteázami

Prosím kontaktujteosar.xiao@wecistanche.comPre viac informácií

Abstrakt:Na skúmanie metód na zlepšenie spracovania bravčového odpadu bola bravčová koža hydrolyzovaná s použitím rôznych komerčne dostupných proteáz (Alcalase, Flavorzyme, Neutrase, Bromelain, Protamex a Papain) za niekoľkých optimálnych podmienok. Po enzymatickej hydrolýze sa hydrolyzáty kolagénu (CHs) frakcionovali podľa molekulovej hmotnosti (3 kDa) membránovou ultrafiltráciou. CHS boli analyzované na fyzikálne vlastnosti (pH, regenerácia proteínu, obsah voľných aminoskupín, distribúcia molekulovej hmotnosti a zloženie aminoskupín), ako aj na funkčné vlastnosti (antioxidačné aktivity a aktivity proti starnutiu). Spomedzi CH vykazovali CH hydrolyzované Alcalase (CH-Alcalase) najvyšší stupeň hydrolýzy v porovnaní s inými CH. "CH-Alcalase" aj "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="">

Kľúčové slová:hydrolýza; komerčné proteázy; hydrolyzát kolagénu; antioxidant; proti starnutiu

Ak chcete vedieť viac, kliknite sem

1. Úvod

So zvyšujúcou sa dĺžkou života sa procedúram proti starnutiu pleti venuje veľká pozornosť. Kolagén, ktorý sa používa v produktoch starostlivosti o pleť ako kozmetická prísada proti starnutiu, je na kozmetickom trhu široko používaný. Kolagén je vysokomolekulárny vláknitý proteín živočíšneho pôvodu, ktorý sa hojne nachádza v spojivovom tkanive, koži, šľachách, chrupavkách, väzivách, zuboch, nechtoch a vlasoch ľudí a zvierat. Hlavným zdrojom priemyselného kolagénu zostáva hospodárske zvieratá [1l. Potravinársky a mäsový priemysel každoročne na celom svete vyhodí veľké množstvo vedľajších produktov živočíšnej výroby ako odpad. Môžu sa však využiť ako dôležité zdroje bielkovín pre nové potravinové materiály alebo sa môžu premeniť na produkty s pridanou hodnotou prostredníctvom hydrolýzy, ktorá sa široko používa na zlepšenie a zlepšenie funkčných a nutričných vlastností bielkovín [2,3].cistanche džingischánKolagén sa tiež čoraz viac považuje za zdroj bioaktívnych peptidov, ktoré sa ukázali byť sľubnými ako prospešné zlúčeniny na použitie vo výživových alebo farmaceutických aplikáciách. Preto hydrolýza kolagénu môže hrať dôležitú úlohu pri zlepšovaní jeho biologickej dostupnosti a vhodnosti na použitie v rôznych komerčných procesoch.

Fyziologické aktivity bioaktívnych peptidov, ktoré zvyčajne obsahujú 2-20 aminokyselinových zvyškov (<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 môže proti starnutiu

Hydrolýza proteínov, ktorá vedie k štiepeniu peptidových väzieb, sa môže uskutočňovať prostredníctvom enzymatických alebo chemických procesov [9]. Chemické procesy, vrátane alkalickej alebo kyslej hydrolýzy pomocou extrakcií rozpúšťadlom, sú škodlivé nielen pre životné prostredie, ale aj pre ľudí, ktorí výsledné produkty konzumujú [4,10]. Chemické procesy, ktoré sa ťažko kontrolujú, poskytujú produkty obsahujúce modifikované aminokyseliny [9]. Na rozdiel od toho, enzymatická hydrolýza môže byť vykonaná za miernych podmienok, čím sa zabráni extrémnym prostrediam, ktoré si vyžadujú chemické úpravy.predĺženie života cistancheNavyše procesy nevyvolávajú vedľajšie reakcie ani neznižujú nutričnú hodnotu zdroja bielkovín [8]. Na hydrolýzu proteínov sa bežne používa niekoľko proteáz, vrátane Alcalase, pepsínu, Protamexu, trypsínu a Neutrase, výsledkom čoho sú rôzne typy proteínových hydrolyzátov a peptidov s rôznymi biofunkčnými aktivitami. Jedna štúdia uvádza produkciu kolagénových hydrolyzátov s antioxidačnou aktivitou zo želatíny z bravčovej kože pomocou enzymatickej hydrolýzy pepsínom a pankreatínom [11]. Lososové vedľajšie produkty boli hydrolyzované za vzniku peptických hydrolyzátov pomocou rôznych proteáz, kde finálne peptidy vykazovali vynikajúce antioxidačné a protizápalové vlastnosti [12].

Cieľom výskumu bolo: (a) identifikovať najaktívnejšie hydrolyzáty kolagénu produkované enzymatickou hydrolýzou s použitím rôznych komerčne dostupných proteáz (Alcalase, Flavorzyme, Neutrase, Protamex, Bromelain a Papain); (b) potvrdiť frakcionačný účinok kolagénové hydrolyzáty získané enzymatickou hydrolýzou a (c) na stanovenie ich in vitro antioxidačných a anti-agingových aktivít.

2. Výsledky a diskusia

2.1. Účinok enzymatickej hydrolýzy na hydrolyzáty kolagénu

2.1.1. pH

Funkčné vlastnosti proteínov možno zlepšiť hydrolýzou určitými proteázami. V tejto štúdii sa na hydrolýzu kolagénu z bravčovej kože použilo šesť rôznych proteáz (Alcalase, Flavorzyme, Neutrase, Bromelain, Protamex a Papain), aby sa získali aktívne hydrolyzáty kolagénu s nízkou molekulovou hmotnosťou. Zmena pH v kolagénových hydrolyzátoch (CH) je znázornená na obrázku 1. Hodnota pH kolagénovej suspenzie (5 percent zmesi bravčovej kože) bola na začiatku 6.39-6 0,55 (v 0h). CH-Alcalase a CH-Flavorzyme dosiahli optimálne pH (pH 8.0) po 12 hodinách inkubácie. CH-Protamex, CH-Bromelain a CH-Papain dosiahli optimálne pH (pH 7.0) po 6 hodinách inkubácie, zatiaľ čo CH-Flavorzyme pokračovalo v znižovaní z pH 6,39 na pH 5,69 počas 24 inkubácií (obrázok 1 ). pH proteínového hydrolyzátu je dôležitým faktorom, ktorý reguluje enzymatické hydrolytické reakcie [13].cistanche nzPreto tvorba kolagénových hydrolyzátov v podmienkach rôzneho pH môže byť spôsobená zmenami v konformácii enzýmov závislými od pH, ktoré môžu ovplyvniť ich bioaktiváciu a fyzikálno-chemické vlastnosti.

2.1.2. Elektroforéza na dodecylsulfát-polyakrylamidovom géle (SDS-PAGE)

Sú znázornené profily elektroforézy na géli dodecylsulfátu a polyakrylamidu sodného (SDS-PAGE) CHs ošetrených rôznymi proteázami počas 24 hodín (obrázok 2). Peptidový profil kolagénovej suspenzie (v 0 h) ukázal viditeľný pás v rozsahu od nízkej po vysokú molekulovú hmotnosť. Výsledky ukázali rýchlu hydrolýzu v CH-Alcalase, CH-Neutrase, CH-Bromelain a CH-Protamex, pretože po 3 hodinách inkubácie neboli žiadne pásy. Pásy s vysokou molekulovou hmotnosťou CH-Alcalase, CH-Neutrase a CH-Protamex sa znižovali v závislosti od času inkubácie. Avšak CH-bromelín sa nemenil s inkubačným časom, pretože bol úplne hydrolyzovaný už po 1 hodine inkubácie. Je zaujímavé, že CH úplne zmizli, keď vzorka reagovala s Alcalase alebo Neutrase počas 6 hodín, čo naznačuje, že kolagén pôsobil ako vhodný substrát pre niektoré z ďalších testovaných enzýmov. Avšak pásy CH-Flavorzyme a CH-Papain sa objavili v rozsahu nízkej až vysokej molekulovej hmotnosti po 24 hodinách. Proteíny môžu byť čiastočne hydrolyzované na peptidy alebo aminokyseliny enzymatickou hydrolýzou, v závislosti od typu proteázy, inkubačnej doby a pomeru proteázy k substrátu (množstvo proteínu) [14]. Proces enzymatickej hydrolýzy je určený hlavne tým, či je typ proteázy endopeptidáza alebo exopeptidáza [15,16]. Keďže Alcalase, Neutrase a Protamex sú endopeptidázy, možno očakávať, že ich procesy hydrolýzy náhodne rozbijú peptidové väzby z neterminálnych aminokyselín, čím sa uľahčí ďalšia hydrolýza proteínov. Na druhej strane, Flavorzyme je endo- aj exopeptidáza, ktorá láme nekoncový alebo N-koncový peptidový reťazec. V tejto štúdii kolagénový proteín obsahoval väzbové miesta, ktoré boli citlivejšie na exopeptidázovú aktivitu ako na endopeptidázovú aktivitu Flavorzymu. V dôsledku exopeptidázovej aktivity teda hydrolýza kolagénových proteínov Flavorzyme zahŕňala postupné štiepenie peptidových väzieb z N-konca aminokyselín, čo spomalilo hydrolýzu proteínu.

2.1.3. Obnova bielkovín a obsah voľných aminoskupín

Je znázornené získanie proteínov CH získaných prostredníctvom rôznych komerčných proteáz (obrázok 3A). Kontrola (kolagénová suspenzia) mala obsah regenerácie proteínu 1,19 mg/ml. Regenerácia bielkovín je parametrom účinnosti enzymatickej hydrolýzy. Nízky obsah regenerácie proteínov v CH svedčí o zvýšenom rozklade proteínov. Okrem toho regenerácia proteínu dobre koreluje s rozpustnosťou proteínu. Vyššia hydrolytická aktivita môže byť spôsobená zvýšením exponovaných hydrofóbnych bočných reťazcov, čo vedie k zvýšeným hydrofóbnym interakciám medzi proteínmi a/alebo peptidmi.veľkosť penisu cistancheTieto hydrofóbne bočné reťazce môžu viesť k zníženej rozpustnosti proteínov, čo má za následok zvýšenú regeneráciu proteínov z hydrolyzátov. V našej štúdii obsah regenerácie proteínu dobre koreloval so zmenami vo vzoroch SDS-PAGE. Najnižšia a najvyššia hladina regenerácie proteínov bola zaznamenaná pre hydrolýzu Alcalase a Flavorzyme. Kvôli účinnosti hydrolýzy súvisiacej s inkubačným časom sa CH-Alcalase, CH-Bromelain a CH-Protamex drasticky znížili do jednej hodiny po inkubácii v porovnaní s kontrolou. Zníženie obsahu regenerovaného proteínu v dôsledku hydrolýzy proteínu ukázalo inverzný vzťah s obsahom aminoskupín. Okrem toho väčšina CH, s výnimkou CH-Neutrase, vykazovala nízky obsah bielkovín medzi 3 hodinami a 12 hodinami. Po 24 hodinách inkubácie sa ich obsah bielkovín opäť zvýšil v CH-Alcalase, CH-Flavorzyme, CH-Neutrase, CH-bromeline, CH-Protamex a CH-Papaine takto:{15}},83 mg/ml, 1,29 mg/ml, 0,75 mg/ml,0,97 mg/ml, 0,77 mg/ml, respektíve 1,11 mg/ml. Niektoré správy uvádzajú, že optimálny čas hydrolýzy závisí od niekoľkých faktorov, ako je zvolený druh, surovina, použitý enzým, rýchlosť suroviny/enzýmu, koncentrácia enzýmu a stupeň hydrolýzy atď. [16] ]. Niektoré správy naznačujú, že predĺžená enzymatická hydrolýza (viac ako 24 hodín) môže viesť k zníženiu aktivity proteázy; teda enzymatická hydrolýza by sa mala uskutočniť do 24 hodín od enzymatickej hydrolýzy [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 (0.40 mg/ml). Bežne môžu rozdiely v obsahu celkového proteínu alebo voľných aminoskupín v enzymaticky hydrolyzovaných vzorkách súvisieť so špecifickosťou enzýmu. Závisí od vlastností enzýmu počas procesu enzymatickej hydrolýzy [16,17].cistanche prášok,Napríklad alkalické proteázy (ako je Alcalase) vykazujú vyššie hydrolytické aktivity v porovnaní s kyslými alebo neutrálnymi proteázami.

Obrázok 3. Zmena vo výťažnosti proteínu (A) a voľných aminoskupín (B) kolagénových hydrolyzátov (CH) v závislosti od času inkubácie. Údaje vyjadrené ako priemer ± štandardná odchýlka (SD). Údaje označené rôznymi písmenami (ad) vykazujú štatisticky významné rozdiely v závislosti od inkubačného času (str<>

Tento článok je extrahovaný z Molecules 2019, 24, 1104; doi:10.3390/molecules24061104 www.mdpi.com/journal/molecules