Antioksidative og antialdringsaktiviteter av kollagenhydrolysater fra svin produsert del 1
Jun 02, 2022
Vær så snill og kontaktosar.xiao@wecistanche.comfor mer informasjon
Abstrakt:For å undersøke metoder for å forbedre behandlingen av svineavfall, ble svinehud hydrolysert ved bruk av forskjellige kommersielt tilgjengelige proteaser (Alcalase, Flavorzyme, Neutrase, Bromelain, Protamex og Papain) under flere optimale forhold. Etter enzymatisk hydrolyse ble kollagenhydrolysatene (CH) fraksjonert etter molekylvekt (3 kDa) via membranultrafiltrering. CHS ble analysert for fysiske egenskaper (pH, proteingjenvinning, innhold av frie aminogrupper, molekylvektfordeling og aminosammensetning) så vel som for funksjonelle egenskaper (antioksidantaktiviteter og antialdringsaktiviteter). Blant CH-ene viste CH-er hydrolysert av Alcalase (CH-Alcalase) den høyeste graden av hydrolyse sammenlignet med andre CH-er. Både "CH-Alcalase" og "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="">
Nøkkelord:hydrolyse; kommersielle proteaser; kollagenhydrolysat; antioksidant; anti-aldring
1. Introduksjon
Med økende forventet levealder får hudanti-aldringsprosedyrer mye oppmerksomhet. Kollagen, brukt i hudpleieprodukter som en kosmetisk ingrediens for anti-aldring, er mye brukt i kosmetikkmarkedet. Kollagen er et fibrøst protein med høy molekylvekt av animalsk opprinnelse, som finnes rikelig i bindevev, hud, sener, brusk, leddbånd, tenner, negler og hår hos mennesker og dyr. Husdyr er fortsatt hovedkilden til industriell kollagen [1l. Årlig kastes store mengder husdyrbiprodukter over hele verden, som avfall, av mat- og kjøttforedlingsindustrien. Imidlertid kan disse brukes som viktige proteinressurser for nye matvarer eller omdannes til verdiøkende produkter via hydrolyse, som brukes mye for å forbedre og oppgradere de funksjonelle og ernæringsmessige egenskapene til proteiner [2,3].cistanche genghis khanKollagen blir også i økende grad ansett som en kilde til bioaktive peptider, som har vist seg lovende som gunstige forbindelser for bruk i ernæringsmessige eller farmasøytiske applikasjoner. Derfor kan hydrolyse av kollagen spille en viktig rolle i å forbedre dets biotilgjengelighet og egnethet for bruk i ulike kommersielle prosesser.
Fysiologiske aktiviteter av bioaktive peptider, som vanligvis inneholder 2-20 aminosyrerester (<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 kan anti-aldring
Proteinhydrolyse, som fører til spaltning av peptidbindinger, kan utføres via enzymatiske eller kjemiske prosesser [9]. Kjemiske prosesser, inkludert alkalisk eller sur hydrolyse ved bruk av løsemiddelekstraksjoner, er skadelige ikke bare for miljøet, men også for mennesker som bruker de resulterende produktene [4,10]. Kjemiske prosesser, som er vanskelige å kontrollere, gir produkter som inneholder modifiserte aminosyrer [9]. I motsetning til dette kan enzymatisk hydrolyse utføres under milde forhold, og dermed unngå ekstreme miljøer som kreves av kjemiske behandlinger.cistanche levetidsforlengelseDessuten gir prosessene verken bireaksjoner eller reduserer næringsverdien til proteinkilden [8]. Flere proteaser, inkludert Alcalase, pepsin, Protamex, trypsin og Neutrase, brukes ofte til å hydrolysere proteiner, noe som resulterer i ulike typer proteinhydrolysater og peptider med en rekke biofunksjonelle aktiviteter. En studie rapporterte å produsere kollagenhydrolysater med antioksidantaktivitet fra gelatin fra svinehud ved bruk av enzymatisk hydrolyse av pepsin og pankreatin [11]. Laksebiprodukter ble hydrolysert for å produsere peptiske hydrolysater ved bruk av forskjellige proteaser, hvor de endelige peptidene viste utmerkede antioksidant- og anti-inflammatoriske egenskaper [12].
Målet med forskningen var: (a) å identifisere de mest aktive kollagenhydrolysatene produsert ved enzymatisk hydrolyse ved bruk av forskjellige kommersielt tilgjengelige proteaser (Alcalase, Flavorzyme, Neutrase, Protamex, Bromelain og Papain); (b) å bekrefte fraksjoneringseffekten av kollagenhydrolysater oppnådd fra enzymatisk hydrolyse, og (c) for å bestemme deres in vitro antioksidant- og antialdringsaktiviteter.
2. Resultater og diskusjon
2.1. Enzymatisk hydrolyseeffekt på kollagenhydrolysater
2.1.1.pH
De funksjonelle egenskapene til proteiner kan forbedres gjennom hydrolyse av visse proteaser. I denne studien ble seks forskjellige proteaser (Alcalase, Flavorzyme, Neutrase, Bromelain, Protamex og Papain) brukt til å hydrolysere kollagen fra svinehud for å oppnå aktive kollagenhydrolysater med lav molekylvekt. Endringen av pH i kollagenhydrolysater (CH) er vist i figur 1. pH i kollagensuspensjonen (5 prosent svinehudblanding) var opprinnelig 6.39-6.55 (ved 0t). CH-alkalase og CH-flavorzyme nådde optimal pH (pH 8. 0) ved 12 timers inkubasjon. CH-Protamex, CH-Bromelain og CH-Papain nådde optimal pH (pH 7.0) ved 6 timers inkubering, mens CH-Flavorzyme fortsatte å synke fra pH 6,39 til pH 5,69 for 24 inkubering (Figur 1) ). pH i et proteinhydrolysat er en viktig faktor som regulerer enzymatiske hydrolysereaksjoner [13].cistanche nzDerfor kan genereringen av kollagenhydrolysater under forhold med forskjellig pH skyldes pH-avhengige endringer i enzymkonformasjon, noe som kan påvirke deres bioaktivering og fysisk-kjemiske egenskaper.
2.1.2. Natriumdodecylsulfat-polyakrylamidgelelektroforese (SDS-PAGE)
Natriumdodecylsulfat-polyakrylamidgelelektroforese (SDS-PAGE) profiler av CH behandlet med forskjellige proteaser i 24 timer er vist (figur 2). Peptidprofilen til kollagensuspensjonen (ved 0 timer) viste et synlig bånd i lav-til-høy molekylvektsområdet. Resultatene indikerte rask hydrolyse i CH-Alcalase, CH-Neutrase, CH-Bromelain og CH-Protamex, da det ikke var noen bånd etter 3 timers inkubasjon. De høymolekylære båndene til CH-alkalase, CH-nøytrase og CH-Protamex avtok på en tidsavhengig inkubasjonsmåte. Imidlertid varierte ikke CH-Bromeline med inkubasjonstiden fordi det har blitt fullstendig hydrolysert etter bare 1 times inkubasjon. Interessant nok forsvant CH-ene fullstendig da prøven reagerte med Alcalase eller Neutrase i 6 timer, noe som indikerer at kollagen fungerte som et passende substrat for noen av de andre enzymene som ble testet. Imidlertid dukket bånd av CH-Flavorzyme og CH-Papain opp i området med lav til høy molekylvekt etter 24 timer. Proteiner kan delvis hydrolyseres til peptider eller aminosyrer ved enzymatisk hydrolyse, avhengig av proteasetype, inkubasjonstid og protease-til-substrat-forholdet (proteinmengde) [14]. Den enzymatiske hydrolyseprosessen bestemmes hovedsakelig av om den involverte proteasetypen er en endopeptidase eller en eksopeptidase [15,16]. Siden Alcalase, Neutrase og Protamex er endopeptidaser, kan hydrolyseprosessene deres forventes å bryte peptidbindinger fra ikke-terminale aminosyrer tilfeldig, og dermed lette ytterligere hydrolyse av proteiner. På den annen side er Flavorzyme både en endo- og eksopeptidase, som bryter ikke- eller N-terminalen til peptidkjeder. I denne studien inneholdt kollagenprotein bindingssteder, som var mer utsatt for eksopeptidaseaktivitet enn for endopeptidaseaktivitet til Flavorzyme. På grunn av eksopeptidaseaktivitet involverte således hydrolyse av kollagenproteiner av Flavorzyme trinnvis brudd av peptidbindinger fra N-terminalen av aminosyrer, noe som bremset proteinhydrolyse.
2.1.3. Proteingjenoppretting og gratis aminogruppeinnhold
Proteingjenvinning av CH-ene oppnådd via forskjellige kommersielle proteaser er vist (figur 3A). Kontrollen (kollagensuspensjon) hadde et proteingjenvinningsinnhold på 1,19 mg/ml. Proteingjenvinning er en parameter for effektiviteten til enzymatisk hydrolyse. Det lave proteingjenvinningsinnholdet i CH er en indikasjon på økt proteinnedbrytning. Videre korrelerer proteingjenvinning godt med proteinløselighet. Høyere hydrolytisk aktivitet kan være forårsaket av en økning i eksponerte hydrofobe sidekjeder, noe som fører til økte hydrofobe interaksjoner mellom proteiner og/eller peptider.cistanche penis størrelseDisse hydrofobe sidekjedene kan føre til redusert proteinløselighet, og dermed resultere i økt proteingjenvinning av hydrolysater. I vår studie var proteingjenvinningsinnhold godt korrelert med endringer i SDS-PAGE-mønstrene. De laveste og høyeste nivåene for proteingjenvinning ble registrert for henholdsvis Alcalase- og Flavorzyme-hydrolyse. For hydrolyseeffektivitet relatert til inkubasjonstid, reduserte CH-Alcalase, CH-Bromelain og CH-Protamex drastisk innen én time etter inkubering sammenlignet med kontrollen. Nedgangen i proteingjenvinningsinnhold som følge av proteinhydrolyse viste et omvendt forhold til aminogruppeinnholdet. Videre viste de fleste CH-er, bortsett fra CH-Neutrase, lavt proteininnhold mellom 3 timer og 12 timer. Etter 24 timers inkubering økte proteininnholdet deres igjen i CH-alkalase, CH-flavorzyme, CH-nøytrase, CH-bromelin, CH-Protamex og CH-Papain som følger:0,83 mg/ml, 1,29 mg/ml,0,75 mg/ml,0,97 mg/ml, 0,77 mg/ml, henholdsvis 1,11 mg/ml. Noen rapporter indikerer at den optimale hydrolysetiden avhenger av flere faktorer som den valgte arten, råmaterialet, enzymet som brukes, råstoffet/enzymhastigheten, konsentrasjonen av enzymet og graden av hydrolyse som forfølges, etc. [16 ]. Noen rapporter indikerer at forlenget enzymatisk hydrolyse (over 24 timer) kan føre til en reduksjon i proteaseaktivitet; derfor bør enzymatisk hydrolyse utføres innen 24 timer etter enzymatisk hydrolyse [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). Vanligvis kan forskjeller i totalt protein- eller frie aminogruppeinnhold i enzymatisk hydrolyserte prøver være relatert til enzymspesifisitet. Det er avhengig av egenskapene til et enzym under den enzymatiske hydrolyseprosessen [16,17].cistanche pulver,For eksempel viser alkaliske proteaser (som Alcalase) høyere hydrolytiske aktiviteter sammenlignet med sure eller nøytrale proteaser.
Figur 3. Endring i proteingjenvinning (A) og frie aminogrupper (B) av kollagenhydrolysater (CH) avhengig av inkubasjonstid. Data uttrykt som gjennomsnitt ± standardavvik (SD). Data angitt med forskjellige bokstaver (ad) viser statistisk signifikante forskjeller avhengig av inkubasjonstid (s<>
Denne artikkelen er hentet fra Molecules 2019, 24, 1104; doi:10.3390/molecules24061104 www.mdpi.com/journal/molecules