پروفایل اسید آمینه و خواص بیولوژیکی از Cocoon ابریشم تحت تاثیر استخراج آب و آنزیم قسمت 1

لطفا تماس بگیریدoscar.xiao@wecistanche.comبرای کسب اطلاعات بیشتر

چکيده:ما اثربخشی استخراج پروتئین آب را در مقابل استخراج آنزیمی مقایسه کردیم. ترکیب آمینه اسید، فعالیت مهاری علیه آنزیم هاα-آمیلازوα-گلوکوسیدازو فعاليت های ضد گليشن عصاره پروتئين ابريشم (SPE) تعيين شد. ما از استخراج آب (100 درجه سانتی گراد، شش ساعت) و پروتاز استفاده کردیم-آنزیمیاستخراج. ریز ساختار الیاف ابریشم بدیهی است که پس از استخراج متفاوت بود. نتایج نشان داد که استخراج آنزیمی مقادیر بیشتری از محتوای پروتئین، اسیدهای آمینه، محتوای فنلی کل (TPC) و کل را می دهد.فلاونوئیدمحتوا (TFC)، و همچنین تمام پارامترهای فعالیت های بیولوژیکی آزمایش شده، اما آن را نیز ارائه طعم تلخ تر در عصاره -کمک اسیدهای آمینه از 51٪(آرژینین, فنلانین, هیستیدین, ولین, تریپتوفان, ایزولوسین, و لوسین) و طعم کمتر شیرین و اومامی کمک اسیدهای آمینه نسبت به استخراج آب, که می تواند مناسب تر به عنوان مواد مغذی متمرکز استفاده می شود.

کليدواژه:پروتئین ابریشم؛ پروتاز؛ serine;گلوتامیک اسید; o-amylase; طعم تلخ

لطفا برای دانستن اطلاعات بیشتر اینجا را کلیک کنید

1. مقدمه

ابریشم یک فیبر پروتئینی است که از سریسین و فیبرین تشکیل شده است؛ از این تعداد، پروتئین فیبرین ۷۰٪ تا ۸۰٪ فیبر ابریشم را شامل می شود. دارای دامنه های آمورفو و کریستالی با زنجیره های آمینه-اسید کوتاه است که به آن اجازه می دهد ساختار فشرده خود را حفظ کند [۱]. سریسین یک پروتئین لبه ای است که حدود ۲۰ تا ۳۰٪ فیبر ابریشم را تشکیل می دهد. نقش آن پوشش دادن و پیوند فیلامنت های فیبرین با هم در کلاک های کرم ابریشم است [۲]. پروتئین ها، سریسین، و فیبروین، به دلیل خواص خوب فیزیوشیمیایی و فعالیت های بیولوژیکی، مانند آنتی اکسیدان، ضد التهاب، زیست سازش پذیری، شتاب تکثیر سلول، و فعال شدن سنتز کلاژن، به طور گسترده ای برای کاربردهای پزشکی مورد مطالعه قرار گرفته اند. در صنعت ابریشم، سریسین از فیبرین خارج می شود و متعاقباً دور انداخته می شود. با این حال، نشان داده شده است که این پروتئین خواص جالبی را ارائه می دهد که ممکن است اجازه کاربرد آن در چندین زمینه را دهد. سریسین با توجه به توانایی های مرطوب کننده و ضد چین و چروک، ترکیب جالبی در صنعت زیبایی [۳٬۴] است. علاوه بر این، سریسین برای مقاصد زیست پزشکی آن مورد مطالعه قرار گرفته است، مانند یک بیومتریال و برای تحویل دارو [5-8]، عمدتا به این دلیل که گزارش شده است که از نظر ایمنی شناسی بی اثر [6]. فعالیت آنتی اکسیدانی سریسین یکی از مهم ترین خواص آن است زیرا می تواند اثرات مثبتی را برای سلامت انسان و در صنایع غذایی به عنوان نگهدارنده مواد غذایی طبیعی فراهم کند [9].

سیستانچه می تواند ایمنی را بهبود بخشد

مطالعه قبلی ما نشان داد که پیله های ابریشمی که به مدت شش ساعت با آب جوش استخراج می شدند، بهترین نتایج را با توجه به پروفایل های آمینه اسید، کل محتویات فنلی و فلاونوئیدی، و خواص بیولوژیکی، از جمله ضد گلیکاسیون، اوآمیلاز، و مهار c-گلوکوسیداز [10] فراهم کردند. با این حال ، اگر چه نتایج ما نشان داد که زمان استخراج طولانی تر ارائه ارزش های بیولوژیکی بیشتر ، عصاره متمرکز تر برای ساخت nutraceuticals و یا لوازم آرایشی و بهداشتی علاوه بر غذاهای عملکردی مورد نیاز است. برای کشف استفاده های بالقوه تر از اجزای کلاله ابریشم، روش های استخراج دیگر نیاز به استخدام، مانند (1)استخراج با مواد شوینده و صابون که منجر به غیر طبیعی شدن پروتئین و هیدرولیز جزئی زنجیره های فیلامنت ابریشم [5]: کربنات سدیم[11]، هیدروکسید کلسیم [12]، و شوینده های غیر یونی [13] برای فرایند degumming استفاده شده است، (2) استخراج با بخار با استفاده از اتوکلاو: با توجه به دمای بالا اعمال شده، پیوندهای هیدروژنی بین گروه های هیدروکسیل ناپایدار می شوند که به آب اجازه تعامل با اسیدهای آمینه قطبی سریسین [۱۴] را می دهد. وزن مولکولی نمونه های به دست آمده در محدوده 27 تا 200 کیلودایی[15],(3)استخراج به کمک آنزیم و غیره است. استخراج آنزیم به طور معمول برای کسر مواد اولیه گیاهی و برای استخراج مولکول ها به صورت بی ضرر استفاده می شود [16].

nutraceuticals یا لوازم آرایشی و بهداشتی در کنار غذاهای کاربردی. برای کشف استفاده های بالقوه تر از اجزای کاکل ابریشم، روش های استخراج دیگر نیاز به به کار گرفته شود، مانند (1)استخراج با مواد شوینده و صابون که منجر به غیر طبیعی شدن پروتئین و هیدرولیز جزئی زنجیره های فیلامنت ابریشم[5]: کربنات سدیم[11]، هیدروکسید کلسیم [12]، و شوینده های غیر یونی [13] برای فرایند degumming استفاده شده است، (2)استخراج با بخار با استفاده از اتوکلاو: با توجه به دمای بالا اعمال شده، پیوندهای هیدروژنی بین گروه های هیدروکسیل ناپایدار می شوند که به آب اجازه تعامل با اسیدهای آمینه قطبی سریسین [۱۴] را می دهد. وزن مولکولی نمونه های به دست آمده در محدوده 27 تا 200 کیلودایی [15]، (3)استخراج به کمک آنزیم و غیره است. استخراج آنزیم به طور معمول برای کسر مواد اولیه گیاهی و برای استخراج مولکول ها به صورت بی ضرر استفاده می شود [16].

مطالعات زیادی با استفاده از استخراج آنزیمی برای بهبود کیفیت صورت گرفته است. به عنوان مثال، سنگونگ و همکاران [17] از یک آنزیم پروتاز برای اصلاح سریسین استخراج شده از کاکائو استفاده کردند؛ نتایج به دست آمده در این مطالعه نشان می دهد که پروتئین سریسین، اصلاح شده با استفاده از یک آنزیم پروتاز، می تواند به عنوان یک عنصر در مواد غذایی و کاربردهای آرایشی و بهداشتی به تصویب رسید. دوزیس آنزیم و زمان درمان بر جنبشی فرایند تأثیر می گذارد. همچنین خواص شیمیایی پپتیدهای محلول سریسین با توجه به آنزیم مورد استفاده متفاوت است. پپتیدها در بازه ۵ تا ۲۰ کیلودایی بدست می آید و این ها از اسیدهای آلکالی و چرب آزاد هستند [۱۸]. در حالی که این رویکرد کمی گران تر از تکنیک های شرح داده شده در بالا است، انرژی کمتری مورد نیاز است. در نتیجه این فرایند پایدارتر می شود [19]. استفاده ترکیبی از آنزیم ها (ساویناز و آلکالد) و سونوگرافی برای استخراج سریسین از فیبر ابریشم نیز مورد ارزیابی قرار گرفت. در این حالت اثربخشی فرایند دگومینگ همراه با زمان درمان افزایش یافت. با این حال، یکپارچگی سریسین جدا شده مورد مطالعه قرار ن گرفت [13]. به همین ترتیب، یک پروتئاز سرین قلیایی تر از یک باکتری (هالودوران های باکیلو) که قادر به خارج کردن سریسین از ابریشم است، به تازگی جدا شد. این پروتاز رمان توانایی دگومینگ بالاتری نسبت به پروتازهای تجاری آلکالاز [۲۰] به نمایش گذاشته است. با این حال، اطلاعات کمی در مورد مقایسه ترکیب شیمیایی و خواص بیولوژیکی از کاکل ابریشم تایلندی از آب و استخراج آنزیمی گزارش شده است.

بنابراین، هدف ما مقایسه آب در مقابل استخراج آنزیمی بر روی پروفایل های آمینو اسید، محتوای فنلی و فلاونوئیدی کل، خواص بیولوژیکی، ضد گلیکاسیون، آلفاکسی آمیلاز و مهار α-گلوکوزیداز با توجه به بهینه سازی روش استخراج پروتئین های ابریشمی بود. سویه نانگتویی به عنوان محبوب ترین کشت شده در شمال شرقی تایلند (Bombyx mori; زرد cocoon) انتخاب شد. ما انتظار داشتیم اطلاعات مفیدی برای استفاده های گسترده تر از این عصاره پروتئین ابریشم تولید کنیم. این مطالعه همچنین باید پایه مفیدی برای بهبود پردازش و تولید محصولات غذایی عملکردی فراهم کند.

2. نتایج و بحث 2.1. ریز ساختار الیاف ابریشم

ریز ساختار الیاف ابریشم بدیهی است که پس از استخراج متفاوت بود. SEM و اندازه تصویر گسترش یافته در 200× و 1200× نشان داد که الیاف ابریشم حاصل در مقایسه با روش های استخراج آب و آنزیمی متفاوت است. می توان مشاهده کرد که کنترل دارای سطحی بزرگ و صاف در مقایسه با استخراج آب است که یک نخ ابریشمی تولید می کرد که کم رنگ شده بود، با مقداری شکستگی، زمانی که با استخراج آنزیمی مقایسه می شد. این روش اخیر تاپیک هایی تولید می کرد که بسیار کوچک و کم رنگ بودند (شکل ۱). این نتایج با وونگپینیوچیت و همکارانش توافق داشت [۲۱]، که حدس می زنند آنزیم های پروتئولیتیک هندسه بسته بندی ابریشم را برهم زده اند و اجازه ورود بیشتر آب را می دهند و در نتیجه تورم ذرات به وجود می آمد. به طور همزمان، تخریب بارهای سطحی را کاهش داد و محصولات تخریب را قادر ساخت تا به طور شل بر روی سطح ذرات باقی مانده انباشته شوند.

2.2. تفاوت ناشی از روش استخراج بر روی محتوای آمینو اسید عصاره پروتئین ابریشم (SPE) و محتوای پروتئین

استخراج SPE با آنزیم ها یک مقدار آمینه-اسید ضروری کل را فراهم می کند که سه برابر بیشتر از روش های استخراج آب (جدول ۱)، به دلیل استفاده از یک آنزیم پروتاز است که پیوندهای پپتید مولکول های پروتئینی تولیدکننده اسیدهای آمینه آزاد و پپتیدهای کوتاه تر را شکست. تخریب پروتئین این مزیت را دارد که آنزیم ها به شدت خاص بستر مربوطه هستند. بنابراین به مقادیر زیادی آنزیم نیاز نیست، و می توانند پروتئین ها را در شرایط خفیف تنزل دهند. علاوه بر این، استفاده از آنزیم ها در مقایسه با استفاده از اسیدها یا قلیایی ها، میزان تخریب پروتئین نسبتاً بالایی دارد. آنزیم ها کاتالیزورهای زیستی هستند که نرخ واکنش های شیمیایی طیف گسترده ای را تسریع می کنند. آنزیم های مختلف ممکن است باعث هیدرولیز، کاهش، اکسیداسیون، انعقاد، و واکنش های تجزیه شوند. آنزیم های پروتئولیتیک یا پروتئازها آن دسته از آنزیم هایی هستند که به طور هیدرولیتیک پیوند پپتید را که اسیدهای آمینه را در زنجیره های پلی پپتید به هم پیوند می دهند، می شکافند و به این ترتیب پروتئین ها را به مولکول های کوچکتری مانند پپتون ها، پپتیدها، و اسیدهای آمینه تخریب می کنند. این محصولات از فرایندهای بیوتکنولوژیک در حال پیدا کردن کاربردهای گسترده تر در پزشکی و صنعت; استفاده از آنزیم های پروتئولویتیک مختلف است، بنابراین، بسیار در سال های اخیر افزایش یافته است [22-24]. نتیجه اسید آمینه حاصل از استخراج آنزیمی دارای محتوای پروتئینی بالاتری نیز هست. استخراج توسط آنزیم مقدار پروتئین مقدار 3 میلی گرم در گرم (جدول 1) می دهد. عملکرد استخراج SPE در آب و هیدرولازات با استفاده از آنزیم به ترتیب 31/43 و 61/94 درصد بود. استخراج کوکه ها توسط آب زمان زیادی طول می کشد و باعث تبخیر آب زیادی می شود که در نتیجه عملکرد کمتری به وجود می آورد. در مقابل استفاده از آنزیم ها، بازده بالاتری به دست آمده است.

2.3.اثر روش استخراج بر مشارکت های آمینو اسید به طعم

SPE به دست آمده توسط استخراج با هر دو آب و یا آنزیم کمک به طعم تحت تاثیر قرار (آلانین، گلیسین، و سرین شیرین مزه، آرژینین، فنلانین، هیستیدین، ولین، تریپتوفان، ایزولوسین، و لوسین طعم تلخ، و اسید گلوتامیک و اسید آسپارتیک اومامی هستند). تفاوت های طعم حاصل(۱؛ شیرین، ۲؛ اومامی: پنجمین طعم اساسی است، علاوه بر طعم ترش، شیرین، شور و تلخ که طعم خوشمزه ای تولید می کند، و ۳؛ تلخ)در شکل ۲ نشان داده شده است. استخراج با آب یا آنزیم به ترتیب ارزش های شیرین، اومامی و طعم تلخ ۴۰، ۳۳، ۲۷٪ و ۳۲٬۱۷، ۵۱٪ را می دهد. با این حال، هیدرولیز آنزیمی پروتئین ها ممکن است ترکیباتی با طعم تلخ تر از استخراج آب به دلیل آزادسازی آنزیمی گروه های هیدروفوبیک آمینه اسید مانند ایزولوسین، فنلانین، تریپتوفان، تیروزین، و ولین تولید کنند [۲۵]. پروتازها با ویژگی گسترده ای تمایل هیدرولیز در بقایای آمینه اسید هیدروفوبیک دارند و باقی مانده آمینه اسید غیر قطبی را در C-terminus پپتید تشکیل شده باقی می مانند. این امر منجر به تلخی نسبتاً بیشتری می شود [۲۶].

2.4. اثر روش استخراج بر محتوای فنلی کل و محتوای کل فلاونوئید استخراج آنزیمی SPE بیشترین محتوای فنلی کل (TPC) و کل محتوای فلاونوئید (TFC) 87.65 میلی گرم GAE/g DW و 52.02 میلی گرم RE/g DW را نشان داد (شکل3) در مقایسه با استخراج آب (با تفاوت معنی دار در میان روش (001/0p<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.اثرات روش استخراج بر فعاليت راديکال- روبنده DPPH، ABTS+، و روش FRAP

فعالیت آنتی اکسیدانی SPE با روش های استخراج مختلف با تعیین رادیکال های DPPH، ABTS+، و FRAP Assay، همان طور که در شکل 4 نشان داده شده بود، مورد ارزیابی قرار گرفت. فعالیت های روباه رادیکال آزاد SPE با روش های استخراج مختلف با مهار ٪ نشان داده می شود. SPE از استخراج آنزیمی بالاترین سطح رادیکال های DPPH را نشان داد، ABTSf و FRAP به ترتیب 32/26، 08/32 و 24/6 درصد مهار شدند، در حالی که استخراج آب کمترین مهار 85/24، 19/30 و 01/5 درصد را نشان داد (با تفاوت معنی دار در روش (001/0p< 0.05).="" there="" are="" many="" reports="" that="" the="" extraction="" method="" induces="" conformational="" and="" functional="" changes="" in="" proteins,="" including="" antioxidant="" activity="" [17,30].="" enzyme-aided="" extraction="" has="" been="" reported="" to="" have="" both="" adverse="" and="" favorable="" effects="" on="" bioactive="" compounds.="" increases="" in="" antioxidant="" activity="" by="" enzyme-aided="" extraction="" have="" been="" reported="" by="" many="" studies,="" mostly="" in="" plants="" [31].="" for="" instance,sanyo="" et="" al.="" [32]="" reported="" that="" cellulase-treated="" ground="" rice="" husk="" could="" improve="" its="" biological="" activities,="" thus="" providing="" a="" more="" acceptable="" product.="" the="" increase="" or="" decrease="" in="" ferric-reducing="" power="" for="" protein="" hydrolysates="" may="" be="" related="" to="" the="" exposure="" of="" electron-dense="" amino-acid="" side-chain="" groups,="" such="" as="" polar="" or="" charged="" moieties="" during="" hydrolysis="">

2.6.فعالیت بازدارنده در برابر آ آآمیلاز، α-گلوکوسیداز و فعالیت تشکیل ضد AGEs در SPE

SPE فعالیت مهاری علیه آنزیم های c-amylase و a-glucosidase داشت. این فعالیت بیشترین فعالیت را برای استخراج آنزیمی داشت که مهار بهتری نسبت به پروتئین استخراج شده با آب فراهم می کرد (شکل ۵). فعاليت بازدارنده در برابر α-آيلياز و α گلوکوزيداز SPE از آب و استخراج آنزيمی به ترتیب 18/29 و 23/11 درصد در بازدارنده و عصاره های آنزيمی به ترتیب 86/31 و 69/12 درصد مهار شدند (001/0p<0.05). some="" researchers="" have="" reported="" that="" several="" amino="" acids="" act="" as="" α-glucosidase="" inhibitors.="" suzuki="" et="" al.="">

در ابتدا اثرات مهاری گلی یا سر را آزمایش کرده بود و مقداری فعالیت α گلوکوسیداز را نشان داد. اندازه های مختلف آزمایشگاهی نشان داده اند که بسیاری از پلی فنول های گیاهی pos-sess کربوهیدرات- هیدرولیز فعالیت های مهاری آنزیم. برخی از ترکیبات مانند پلی فنول های چای سبز، آنتوسیانین های سیب زمینی شیرین، جنیستین سویا isoflavone، و چندین فلاونوئید، α-گلوکوسیداز و فعالیت های α-آتیلاز [۳۵٬۳۶] را مهار می کنند. این فعالیت های مهاری فیتوشیمیایی های گیاهی علیه آنزیم های کربوهیدرات-هیدرولیز کننده به کاهش هیپرگلیسمی پس از آن کمک می کند.α-گلوکوزیداز مهارکننده، مانند آکاربوز، به طور رقابتی به محل اتصال الیگوزاکارید α-گلوکوزیداز یا α-آتیلاز متصل می شود، که از اتصال و هیدرولیز آنزیمی بستر الیگوزاکارید جلوگیری می کند [37]. بنابراین این احتمال وجود دارد که فعالیت های مهارکننده α گلوکوزیداز این ترکیبات ناشی از گروه فنلی اتصال آکاربوز و پلی فنول ها به این آنزیم ها باشد.

شکل 5. تاثیر روش استخراج بر فعالیت مهاری بر آنزیم αx-amylase و α-glucosidase و فعالیت های ضد گلیاسیون SPE. مقادیر به عنوان انحراف ± بیان می شوند (n=3). معنی با حروف مختلف در میله های مختلف به طور معنی داری در درمان در p متفاوت بود<>

این مقاله از مولکول های 2021، 26، 3455 استخراج شده است. https://doi.org/10.3390/molecules26113455 https://www.mdpi.com/journal/molecules