A selyemgubó aminosavprofilja és biológiai tulajdonságai a víz és az enzimkivonás hatására 1. rész

Kérlek keress feloscar.xiao@wecistanche.comtovábbi információért

Absztrakt:Összehasonlítottuk a víz fehérje extrakciójának hatékonyságát az enzimes extrakcióval. Az aminosav összetétel, enzimek gátló hatása-amilázés- glükozidáz, és meghatároztuk a selyemfehérje-kivonat (SPE) glikációellenes aktivitását. Vízkivonást (100 fok, hat óra) és proteáz-enzimatikuskitermelés. A selyemszálak mikroszerkezete nyilvánvalóan más volt az extrakció után. Az eredmények azt mutatták, hogy az enzimes extrakcióval nagyobb értékeket kaptak a fehérjetartalom, az aminosavak, az összes fenoltartalom (TPC) és az össz.flavonoidtartalommal (TFC), valamint az összes vizsgált biológiai aktivitási paraméterrel, de keserűbb ízt is biztosított a kivonatban – 51 százalékban hozzájárulnak az aminosavak (arginin, fenilalanin, hisztidin, valin, triptofán, izoleucin és leucin) és kevésbé édes és umami ízt okozó aminosavak, mint a vizes extrakció, amely alkalmasabb lehet koncentrált tápanyagként való felhasználásra.

Kulcsszavak:selyemfehérje; proteáz; szerin;glutaminsav; o-amiláz; keserű íz

További információért kattintson ide

1. Bemutatkozás

A selyem egy fehérje rost, amely szericinből és fibroinból áll; ezek közül a fibroin fehérje a selyemrost 70-80 százalékát teszi ki. Amorf és kristályos doménjei vannak rövid aminosavláncokkal, amelyek lehetővé teszik kompakt szerkezetének megőrzését [1]. A szericin egy gömbölyű fehérje, amely a selyemrost körülbelül 20-30 százalékát teszi ki. Szerepe az, hogy bevonja és összekapcsolja a fibroin filamentumokat a selyemhernyó-gubókban [2]. A fehérjéket, a szericint és a fibroint széles körben tanulmányozták orvosi alkalmazásokban jó fizikokémiai tulajdonságaik és biológiai aktivitásaik miatt, mint például antioxidáns, gyulladásgátló, biokompatibilitás, a sejtproliferáció felgyorsítása és a kollagén szintézis aktiválása. A selyemiparban a szericint eltávolítják a fibroinból, majd eldobják. Kimutatták azonban, hogy ez a fehérje érdekes tulajdonságokkal rendelkezik, amelyek több területen is lehetővé tehetik alkalmazását. Hidratáló és ránctalanító képessége miatt a szericin érdekes vegyület a kozmetikai iparban [3,4]. Ezen túlmenően a szericint orvosbiológiai célokra, például bioanyagként és gyógyszerszállításra is tanulmányozták [5-8], főként azért, mert kimutatták, hogy immunológiailag inert [6]. A szericin antioxidáns hatása az egyik legjelentősebb tulajdonsága, mivel természetes élelmiszer-tartósítószerként pozitív hatással lehet az emberi egészségre és az élelmiszeriparban [9].

A Cistanche javíthatja az immunitást

Korábbi vizsgálatunk kimutatta, hogy a hat órán keresztül forrásban lévő vízzel extrahált selyemgubók adták a legjobb eredményeket az aminosavprofilok, az összes fenol- és flavonoidtartalom, valamint a biológiai tulajdonságok, köztük az antiglikáció, az o-amiláz és a c- glükozidáz gátlás [10]. Eredményeink azonban azt mutatták, hogy a hosszabb extrakciós idő nagyobb biológiai értékeket kínál, de a töményebb kivonat szükséges a funkcionális élelmiszerek mellett a tápszerek vagy kozmetikumok készítéséhez. A selyemgubó-összetevők további lehetséges felhasználási lehetőségeinek feltárásához más extrakciós módszereket kell alkalmazni, például (1) mosószerekkel és szappanokkal történő extrakciót, amelyek a fehérjék denaturalizációjához és a selyemszálak láncainak részleges hidrolíziséhez vezetnek [5]: nátrium-karbonát[11]. , kalcium-hidroxidot [12] és nem ionos detergenseket [13] használtak a gyantamentesítéshez, (2) gőzzel történő extrakciót autoklávban: az alkalmazott magas hőmérséklet miatt a hidroxilcsoportok közötti hidrogénkötések instabillá válnak, ami lehetővé teszi a víz számára kölcsönhatásba lépnek a szericin poláris aminosavaival [14]. A kapott minták molekulatömege 27-200 kDa[15],(3)enzimmel segített extrakció stb. Az enzimextrakciót általában növényi nyersanyagok frakcionálására és molekulák extrakciójára használják ártalmatlan módon [16].

táplálkozási vagy kozmetikai termékek a funkcionális élelmiszerek mellett. A selyemgubó-összetevők további lehetséges felhasználási lehetőségeinek feltárásához más extrakciós módszereket kell alkalmazni, például (1) mosószerekkel és szappanokkal történő extrakciót, amelyek a fehérjék denaturalizációjához és a selyemszálláncok részleges hidrolíziséhez vezetnek[5]: nátrium-karbonát[11]. kalcium-hidroxidot [12] és nem-ionos detergenseket [13] használtak a gyantamentesítéshez, (2) gőzzel történő extrakciót autoklávban: az alkalmazott magas hőmérséklet miatt a hidroxilcsoportok közötti hidrogénkötések instabillá válnak, ami lehetővé teszi a víz számára kölcsönhatásba lépnek a szericin poláris aminosavaival [14]. A kapott minták molekulatömege 27-200 kDa [15], (3)enzimmel segített extrakció stb. Az enzimextrakciót általában növényi nyersanyagok frakcionálására és molekulák extrakciójára használják ártalmatlan módon [16].

Számos tanulmány készült enzimes extrakcióval a minőség javítására. Például Sangwong et al. [17] proteáz enzimet használt a gubókból kivont szericin módosítására; az ebben a tanulmányban kapott eredmények azt sugallják, hogy a proteáz enzimmel módosított szericin fehérje felhasználható élelmiszer- és kozmetikai alkalmazások összetevőjeként. Az enzimadagolás és a kezelési idő befolyásolja a folyamat kinetikáját. Ezenkívül az oldható szericin peptidek kémiai tulajdonságai az alkalmazott enzimtől függően változnak. 5-20 kDa tartományba eső peptideket kapunk, amelyek lúg- és zsírsavmentesek [18]. Míg ez a megközelítés valamivel drágább, mint a fent leírt technikák, kevesebb energiára van szükség. Következésképpen ez a folyamat fenntarthatóbbá válik [19]. Felmérték továbbá az enzimek (savináz és alkáld) és az ultrahang együttes alkalmazását a szericin selyemszálakból történő kivonására. Ebben az esetben a gyantamentesítési eljárás hatékonysága a kezelési idővel együtt nőtt. Az izolált szericin integritását azonban nem vizsgálták [13]. Hasonlóképpen, nemrég izoláltak egy baktériumból (Bacillus hallodurans) származó hőstabil lúgos szerin proteázt, amely képes eltávolítani a szericint a selyemből. Ez az új proteáz nagyobb nyálkamentesítő képességet mutat, mint a kereskedelmi forgalomban kapható Alcalase proteázok [20]. Azonban kevés információ áll rendelkezésre a thai selyemgubók kémiai összetételének és biológiai tulajdonságainak összehasonlításáról vízből és enzimes extrakcióból.

Ezért célunk volt a víz és az enzimes extrakció összehasonlítása aminosavprofilok, összes fenol és flavonoid tartalom, biológiai tulajdonságok, antiglikáció, x-amiláz és -glükozidáz gátlás tekintetében a selyemfehérjék extrakciós módszerének optimalizálása szempontjából. Északkelet-Thaiföldön a Nangtui törzset választották a legnépszerűbb termesztésűnek (Bombyx mori; sárga gubó). Arra számítottunk, hogy hasznos információkat generálunk ennek a selyemfehérje-kivonatnak a szélesebb körű felhasználásához. Ez a tanulmány hasznos alapot nyújt a funkcionális élelmiszertermékek feldolgozásának és előállításának javításához is.

2. Eredmények és megbeszélés 2.1. A selyemszálak mikroszerkezete

A selyemszálak mikroszerkezete nyilvánvalóan más volt az extrakció után. A SEM és a 200×-os és 1200×-os kiterjesztett képméretek azt mutatták, hogy a kapott selyemszálak különböztek a víz és az enzimatikus extrakciós módszerek összehasonlításában. Megfigyelhető, hogy a kontrollnak nagy és sima felülete van a vizes extrakcióhoz képest, amely zsugorodott, némi töréssel járó selyemszálat eredményezett, összehasonlítva az enzimes extrakcióval. Ez utóbbi módszer nagyon kicsi és zsugorodott szálakat hozott létre (1. ábra). Ezek az eredmények megegyeztek Wongpinyochit és munkatársaival. [21], akik azt feltételezik, hogy a proteolitikus enzimek megzavarták a selyem tömítési geometriáját, lehetővé téve a víz nagyobb bejutását, ami a részecskék duzzadását eredményezte. Ezzel egyidejűleg a degradáció csökkentette a felületi töltéseket, lehetővé téve a bomlástermékek lazán felhalmozódását a megmaradt részecskefelületen.

2.2. Az extrakciós módszerből adódó különbség a selyemprotein kivonat (SPE) aminosav-tartalmában és a fehérjetartalomban

Az SPE enzimekkel történő extrakciója háromszor magasabb összes esszenciális aminosav értéket biztosít, mint a vizes extrakciós módszerek (1. táblázat), egy proteáz enzim alkalmazása miatt, amely megszakította a szabad aminosavakat termelő fehérjemolekulák peptidkötéseit. és rövidebb peptidek. A fehérje degradáció azzal az előnnyel jár, hogy az enzimek nagyon specifikusak az adott szubsztrátumra. Ezért nincs szükség nagy mennyiségű enzimre, és enyhe körülmények között lebonthatják a fehérjéket. Ezen túlmenően, az enzimek használata viszonylag magas fehérjelebontási sebességgel rendelkezik, összehasonlítva a savakkal vagy lúgokkal. Az enzimek biológiai katalizátorok, amelyek felgyorsítják a kémiai reakciók széles skálájának sebességét. Különböző enzimek hidrolízist, redukciót, oxidációt, koagulációt és bomlási reakciókat okozhatnak. A proteolitikus enzimek vagy proteázok azok az enzimek, amelyek hidrolitikusan elhasítják az aminosavakat a polipeptidláncokban összekapcsoló peptidkötést, így a fehérjéket kisebb molekulákra, például peptonokra, peptidekre és aminosavakra bontják. Ezek a biotechnológiai eljárások termékei egyre szélesebb körben alkalmazzák az orvostudományban és az iparban; a különféle proteolitikus enzimek használata ezért az elmúlt években rendkívül megnövekedett [22-24]. Az enzimes extrakcióval előidézett aminosav eredménye magasabb fehérjetartalmú is. Az enzimes extrakció 3 mg/g értéket ad (1. táblázat). Az SPE extrakciós hozama a vízben és a hidrolizátumban enzim segítségével 43,31, illetve 94,61 százalék volt. A gubók vízzel való extrahálása hosszú időt vesz igénybe, így sok víz elpárolog, ami kisebb hozamot eredményez. Az enzimek alkalmazásával szemben magasabb hozamokat kaptunk.

2.3. Az extrakciós módszer hatása az aminosavak ízhez való hozzájárulására

A vízzel vagy enzimmel történő extrakcióval nyert SPE befolyásolta az ízhez való hozzájárulást (az alanin, a glicin és a szerin édes ízű, az arginin, a fenilalanin, a hisztidin, a valin, a triptofán, az izoleucin és a leucin keserű ízű, a glutaminsav és az aszparaginsav az umami). Az így kapott ízkülönbségeket (1; édes, 2; umami: az ötödik alapíz a savanyú, édes, sós és keserű íz mellett, amely finom ízt eredményez, és 3; keserű) a 2. ábrán látható. A víz vagy enzim az édes, az umami és a keserű íz értékeit 40, 33, 27, illetve 32,17, 51 százalékos értékben adja meg. A fehérjék enzimatikus hidrolízise azonban keserűbb ízű vegyületeket eredményezhet, mint a vizes extrakció az aminosav hidrofób csoportok enzimes felszabadulása miatt, mint például izoleucin, fenilalanin, triptofán, tirozin és valin [25]. A széles specifitású proteázok hajlamosak a hidrofób aminosavaknál hidrolizálni, így a képződött peptid C-terminálisán egy nem poláris aminosav marad. Ez viszonylag nagyobb keserűséghez vezet [26].

2.4. Az extrakciós módszer hatása a teljes fenoltartalomra és az összes flavonoid tartalomra Az SPE enzimes extrakciója a legmagasabb összfenol-tartalmat (TPC) és összes flavonoidtartalmát (TFC) mutatta, 87,65 mg GAE/g DW és 52,02 mg RE/g DW (3. ábra), ha összehasonlítjuk a vízkitermeléssel (a módszerek között jelentős különbségek mutatkoznak<0.05). the="" phenolic="" and="" flavonoid="" profiles="" were="" also="" studied.="" the="" main="" phenolic="" acids="" found="" were="" gallic="" acid,="" protocatechuic="" acid,="" p-hydroxybenzoic="" acid,="" ferulic="" acid,="" and="" sinapic="" acid,="" whereas="" the="" major="" flavonoids="" found="" were="" rutin="" and="" myricetin="" (data="" not="" shown).="" protease="" treatment="" of="" spe="" significantly="" increased="" polyphenol="" and="" flavonoid="" contents.="" many="" reports="" have="" reported="" that="" the="" physiological="" function="" of="" natural="" foods="" can="" be="" attributed="" to="" the="" antioxidative="" capacity="" of="" their="" antioxidant="" components.="" the="" protease="" may="" have="" acted="" by="" catalyzing="" the="" hydrolytic="" degradation="" of="" intracellular="" organelles="" and="" cell="" membranes="" of="" protein="" nature="" [27-29].="" the="" increased="" release="" of="" polyphenols="" for="" the="" enzyme="" preparations="" suggests="" that="" these="" enzymes="" may="" contain="" activities="" that="" directly="" promote="" the="" selective="" release="" of="" antioxidant="" phenols="" or="" modify="" released="" phenols="" to="" become="" more="" potent="" antioxidant="" compounds.="" aside="" from="" the="" favorable="" effects="" of="" enzyme-aided="" extraction="" on="" bioactive="" compounds,="" a="" decrease="" in="" the="" anthocyanin="" content="" has="" been="" reported="" in="" fruit="" juice="">

2.5. Az extrakciós módszer hatása a DPPH gyökfogó aktivitásra, az ABTS plus és a FRAP vizsgálat

Az SPE antioxidáns aktivitását különböző extrakciós módszerekkel a DPPH gyökök meghatározásával, az ABTS plusz és a FRAP Assay segítségével értékeltük, a 4. ábra szerint. Az SPE szabad gyökfogó aktivitását különböző extrakciós módszerekkel a százalékos gátlás jelzi. Az enzimatikus extrakcióból származó SPE a DPPH gyökök legmagasabb szintjét, ABTSf és FRAP 26,32, 32.08, illetve 6,24 százalékos gátlást mutatott, míg a vizes extrakció a legalacsonyabb 24,85, 30,19 és 5,01 százalékos gátlást mutatta. , illetve (szignifikáns eltérésekkel a módszer között (p < 0,05).="" sok="" jelentés="" szerint="" az="" extrakciós="" módszer="" konformációs="" és="" funkcionális="" változásokat="" indukál="" a="" fehérjékben,="" beleértve="" az="" antioxidáns="" aktivitást="" is="" [17,30].="" az="" enzimekkel="" segített="" extrakcióról="" számoltak="" be,="" hogy="" mindkettőt="" káros="" és="" kedvező="" hatások="" a="" bioaktív="" vegyületekre.="" számos="" tanulmány="" számolt="" be="" az="" enzimek="" által="" támogatott="" extrakció="" által="" az="" antioxidáns="" aktivitás="" fokozódásáról,="" főleg="" növényekben="" [31].="" például="" sanyo="" és="" munkatársai="" [32]="" arról="" számoltak="" be,="" hogy="" a="" cellulázzal="" kezelt="" őrölt="" rizshéj="" javítja="" biológiai="" aktivitását,="" így="" elfogadhatóbb="" terméket="" biztosít.="" csoportok,="" például="" poláros="" vagy="" töltött="" csoportok="" a="" hidrolízis="" során="">

2.6. Az a-amiláz, glükozidáz és anti-AGE-képző aktivitás elleni gátló aktivitás SPE-ben

Az SPE gátló hatással volt a c-amiláz és a-glükozidáz enzimekkel szemben. Ez az aktivitás az enzimes extrakciónál volt a legmagasabb, amely jobb gátlást biztosított, mint a vízzel extrahált fehérje (5. ábra). Az SPE -amiláz és -glükozidáz elleni gátló aktivitása a vízből és az enzimes extrakcióból rendre 29,18 és 11,23 százalékos gátlás volt, az enzimes kivonatok pedig 31, illetve 12,69 százalékos gátlást mutattak (szignifikáns különbségekkel a módszer (o<0.05). some="" researchers="" have="" reported="" that="" several="" amino="" acids="" act="" as="" α-glucosidase="" inhibitors.="" suzuki="" et="" al.="">

kezdetben a Gly vagy Ser gátló hatását tesztelték, és bizonyos -glükozidáz gátló aktivitást mutattak. Különféle in vitro vizsgálatok kimutatták, hogy sok növényi polifenol rendelkezik szénhidrát-hidrolizáló enzim gátló hatással. Egyes vegyületek, mint például a zöld tea polifenolok, az édesburgonya antocianinok, a szója izoflavon genisztein és számos flavonoid gátolják a -glükozidáz és -amiláz aktivitást [35,36]. A növényi fitokemikáliáknak a szénhidrát-hidrolizáló enzimekkel szembeni gátló hatásai hozzájárulnak az étkezés utáni hiperglikémia csökkentéséhez. - A glükozidáz inhibitorok, mint például az akarbóz, kompetitív módon kötődnek a -glükozidáz vagy -amiláz oligoszacharidkötő helyéhez, ami megakadályozza az oligoszacharid szubsztrát kötődését és enzimatikus hidrolízisét [37]. Ezért lehetséges, hogy ezeknek a vegyületeknek a -glükozidáz gátló aktivitása az akarbóz fenolcsoportjának és az ezekhez az enzimekhez kötődő polifenoloknak a következménye.

5. ábra: Az extrakciós módszer hatása az SPE x-amiláz és -glükozidáz enzim elleni gátló aktivitására és antiglikációs aktivitására. Az értékeket átlag±szórásként (n=3) fejezzük ki. A különböző sávokon különböző betűkkel jelzett átlagok szignifikánsan különböztek a kezelések között a p<>

Ez a cikk a Molecules 2021, 26, 3455-ből származik. https://doi.org/10.3390/molecules26113455 https://www.mdpi.com/journal/molecules