خواص عملکردی پروتئین ها ممکن است از طریق هیدرولیز توسط برخی پروتئازها افزایش یابد

لطفا تماس بگیریدosar.xiao@wecistanche.comبرای اطلاعات بیشتر

خلاصه:برای بررسی روش‌هایی برای بهبود پردازش ضایعات خوک، پوست خوک با استفاده از پروتئازهای تجاری مختلف (آلکالاز، فلوورزیم، نوتراز، بروملین، پروتامکس و پاپائین) تحت چندین شرایط بهینه هیدرولیز شد. پس از هیدرولیز آنزیمی، هیدرولیزهای کلاژن (CHS) با وزن مولکولی (3 کیلو دالتون) از طریق اولترافیلتراسیون غشایی تکه تکه شدند. CHS برای خواص فیزیکی (pH، بازیابی پروتئین، محتوای گروه آمینه آزاد، توزیع وزن مولکولی، و ترکیب آمینو) و همچنین برای خواص عملکردی (فعالیت‌های آنتی اکسیدانی و فعالیت‌های ضد پیری) آنالیز شد. در میان CH ها، CH های هیدرولیز شده توسط آلکالاز (CH-Alcalase) بالاترین درجه هیدرولیز را در مقایسه با سایر CH ها نشان دادند. هر دو "CH-Alcalase" و "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="">

کلید واژه ها:هیدرولیز؛ پروتئازهای تجاری؛ هیدرولیز کلاژن؛ آنتی اکسیدان؛ ضد پیری

لطفا برای دانستن بیشتر اینجا را کلیک کنید

1. مقدمه

با افزایش طول عمر، روش های ضد پیری پوست مورد توجه زیادی قرار گرفته است. کلاژن، که در محصولات مراقبت از پوست به عنوان یک ماده آرایشی برای ضد پیری استفاده می شود، به طور گسترده ای در بازار لوازم آرایشی استفاده می شود. کلاژن یک پروتئین فیبری با وزن مولکولی بالا با منشاء حیوانی است که به وفور در بافت همبند، پوست، تاندون ها، غضروف ها، رباط ها، دندان ها، ناخن ها و موی انسان و حیوانات یافت می شود. دام ها منبع اصلی کلاژن صنعتی هستند [1l. سالانه مقادیر زیادی از محصولات جانبی دام در سراسر جهان به عنوان ضایعات توسط صنایع غذایی و فرآوری گوشت دور ریخته می شود. با این حال، اینها ممکن است به عنوان منابع پروتئینی مهم برای مواد غذایی جدید مورد استفاده قرار گیرند یا از طریق هیدرولیز به محصولات با ارزش افزوده تبدیل شوند، که به طور گسترده برای بهبود و ارتقاء خواص عملکردی و تغذیه ای پروتئین ها استفاده می شود [2،3].سیستانچ چنگیز خانکلاژن همچنین به طور فزاینده ای به عنوان منبعی از پپتیدهای فعال زیستی در نظر گرفته می شود، که به عنوان ترکیبات مفیدی برای استفاده در برنامه های غذایی یا دارویی نشان داده اند. بنابراین، هیدرولیز کلاژن ممکن است نقش مهمی در بهبود فراهمی زیستی و مناسب بودن آن برای استفاده در فرآیندهای تجاری مختلف داشته باشد.

فعالیت های فیزیولوژیکی پپتیدهای فعال زیستی، که معمولاً حاوی 2-20 باقی مانده اسید آمینه (<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="">

سیستانچ می تواند ضد پیری باشد

هیدرولیز پروتئین، که منجر به جدا شدن پیوندهای پپتیدی می شود، ممکن است از طریق فرآیندهای آنزیمی یا شیمیایی انجام شود [9]. فرآیندهای شیمیایی، از جمله هیدرولیز قلیایی یا اسیدی با استفاده از استخراج با حلال، نه تنها برای محیط زیست، بلکه برای انسان هایی که محصولات حاصل را مصرف می کنند نیز مضر هستند [4،10]. فرآیندهای شیمیایی که کنترل آنها دشوار است، محصولاتی حاوی آمینو اسیدهای اصلاح شده تولید می کنند [9]. در مقابل، هیدرولیز آنزیمی ممکن است در شرایط ملایم انجام شود، بنابراین از محیط های شدید که توسط تیمارهای شیمیایی مورد نیاز است اجتناب می شود.افزایش عمر cistancheعلاوه بر این، فرآیندها نه واکنش‌های جانبی ایجاد می‌کنند و نه ارزش غذایی منبع پروتئین را کاهش می‌دهند [8]. چندین پروتئاز از جمله آلکالاز، پپسین، پروتامکس، تریپسین و نوتراز معمولاً برای هیدرولیز پروتئین ها استفاده می شوند که در نتیجه انواع مختلفی از پروتئین ها و پپتیدهای هیدرولیز شده با انواع فعالیت های زیست عملکردی تولید می شوند. یک مطالعه تولید هیدرولیزهای کلاژن با فعالیت آنتی اکسیدانی از ژلاتین پوست خوک را با استفاده از هیدرولیز آنزیمی توسط پپسین و پانکراتین گزارش کرد [11]. محصولات فرعی ماهی قزل آلا برای تولید هیدرولیزهای پپتیک با استفاده از پروتئازهای مختلف هیدرولیز شدند، جایی که پپتیدهای نهایی خواص آنتی اکسیدانی و ضد التهابی عالی را نشان دادند [12].

هدف از این تحقیق این بود: (الف) شناسایی فعال ترین هیدرولیزهای کلاژن تولید شده توسط هیدرولیز آنزیمی با استفاده از پروتئازهای مختلف تجاری موجود (آلکالاز، فلوورزیم، نوتراز، پروتامکس، بروملین و پاپائین)؛ (ب) برای تایید اثر شکنش هیدرولیزهای کلاژن به دست آمده از هیدرولیز آنزیمی، و (ج) برای تعیین فعالیت های آنتی اکسیدانی و ضد پیری آنها در شرایط آزمایشگاهی.

2. نتایج و بحث

2.1. اثر هیدرولیز آنزیمی بر هیدرولیزهای کلاژن

2.1.1.pH

خواص عملکردی پروتئین ها ممکن است از طریق هیدرولیز توسط پروتئازهای خاص افزایش یابد. در این مطالعه، شش پروتئاز مختلف (آلکالاز، فلوورزیم، نوتراز، بروملین، پروتامکس و پاپائین) برای هیدرولیز کلاژن از پوست خوک به منظور به دست آوردن هیدرولیزهای کلاژن فعال با وزن مولکولی کم استفاده شد. تغییر pH در هیدرولیزهای کلاژن (CH) در شکل 1 نشان داده شده است. pH سوسپانسیون کلاژن (5 درصد مخلوط پوست خوک) در ابتدا 6.{3}}.55 (در 0 ساعت) بود. CH-Alcalase و CH-Flavorzyme در 12 ساعت انکوباسیون به pH مطلوب (pH 8.{9}}) رسیدند. CH- Protamex، CH-Bromelain و CH-Papain در 6 ساعت انکوباسیون به pH بهینه (PH 7.{15}}) رسیدند، در حالی که CH-Flavorzyme از pH6.39 به pH 5.69 برای 24 انکوباسیون ادامه داد (شکل 1). ). pH هیدرولیز پروتئین عامل مهمی است که واکنش های هیدرولیز آنزیمی را تنظیم می کند [13].cistanche nzبنابراین، تولید کلاژن هیدرولیز شده در شرایط pH متفاوت ممکن است به دلیل تغییرات وابسته به pH در ترکیب آنزیم باشد، که ممکن است بر فعال شدن زیستی و خواص فیزیکوشیمیایی آنها تأثیر بگذارد.

2.1.2. الکتروفورز ژل دودسیل سولفات سدیم-پلی آکریل آمید (SDS-PAGE)

پروفیل های الکتروفورز ژل دودسیل سولفات-پلی آکریل آمید (SDS-PAGE) CHهای تیمار شده با پروتئازهای مختلف به مدت 24 ساعت نشان داده شده است (شکل 2). نمایه پپتیدی سوسپانسیون کلاژن (در 0 ساعت) یک نوار قابل مشاهده در محدوده وزن مولکولی کم تا بالا را نشان داد. نتایج نشان داد هیدرولیز سریع در CH-Alcalase، CH-Neutrase، CH-Bromelain و CH-Protamex، زیرا هیچ باندی پس از 3 ساعت انکوباسیون وجود نداشت. باندهای محدوده وزن مولکولی بالا CH-Alcalase، CH-Neutrase، و CH-Protamex به روش انکوباسیون وابسته به زمان کاهش یافت. با این حال، CH-Bromeline با زمان جوجه کشی تغییر نکرد زیرا تنها پس از 1 ساعت انکوباسیون کاملاً هیدرولیز شده است. جالب توجه است، CH ها به طور کامل ناپدید شدند زمانی که نمونه با آلکالاز یا نوتراز به مدت 6 ساعت واکنش نشان داد، که نشان می دهد کلاژن به عنوان یک بستر مناسب برای برخی از آنزیم های دیگر آزمایش شده عمل می کند. با این حال، باندهای CH-Flavorzyme و CH-Papain در محدوده وزن مولکولی کم تا بالا پس از 24 ساعت ظاهر شدند. بسته به نوع پروتئاز، زمان انکوباسیون و نسبت پروتئاز به سوبسترا (مقدار پروتئین) می توان تا حدی با هیدرولیز آنزیمی به پپتیدها یا اسیدهای آمینه هیدرولیز کرد [14]. فرآیند هیدرولیز آنزیمی عمدتاً با این که نوع پروتئاز درگیر یک اندوپپتیداز یا اگزوپپتیداز است تعیین می شود [15،16]. از آنجایی که آلکالاز، نوتراز و پروتامکس اندوپپتیدازهایی هستند، انتظار می رود فرآیندهای هیدرولیز آنها به طور تصادفی پیوندهای پپتیدی را از اسیدهای آمینه غیر پایانی بشکند و در نتیجه هیدرولیز بیشتر پروتئین ها را تسهیل کند. از سوی دیگر، Flavorzyme هم یک اندو و هم اگزوپپتیداز است که غیر یا N-ترمینال زنجیره های پپتیدی را می شکند. در این مطالعه، پروتئین کلاژن حاوی محل‌های اتصال بود که نسبت به فعالیت اندوپپتیداز Flavorzyme حساس‌تر به فعالیت اگزوپپتیداز بود. بنابراین، به دلیل فعالیت اگزوپپتیداز، هیدرولیز پروتئین های کلاژن توسط Flavorzyme شامل شکستن گام به گام پیوندهای پپتیدی از ترمینال N آمینو اسیدها بود که هیدرولیز پروتئین را کاهش داد.

2.1.3. بازیابی پروتئین و محتوای گروه آمینو رایگان

بازیابی پروتئین CHهای بدست آمده از طریق پروتئازهای تجاری مختلف نشان داده شده است (شکل 3A). شاهد (سوسپانسیون کلاژن) دارای محتوای بازیابی پروتئین 1.19 میلی گرم در میلی لیتر بود. بازیابی پروتئین پارامتری از کارایی هیدرولیز آنزیمی است. محتوای بازیابی پروتئین کم CH نشان دهنده افزایش تجزیه پروتئین است. علاوه بر این، بازیابی پروتئین به خوبی با حلالیت پروتئین ارتباط دارد. فعالیت هیدرولیتیک بالاتر ممکن است ناشی از افزایش زنجیره های جانبی آبگریز در معرض قرار گرفته باشد که منجر به افزایش فعل و انفعالات آبگریز بین پروتئین ها و/یا پپتیدها می شود.اندازه آلت تناسلی سیستانچاین زنجیره‌های جانبی آبگریز ممکن است منجر به کاهش حلالیت پروتئین شود، بنابراین منجر به افزایش بازیابی پروتئین هیدرولیزها می‌شود. در مطالعه ما، محتوای بازیابی پروتئین به خوبی با تغییرات در الگوهای SDS-PAGE همبستگی داشت. کمترین و بیشترین میزان بازیابی پروتئین به ترتیب مربوط به هیدرولیز آلکالاز و فلوورزیم بود. برای راندمان هیدرولیز مربوط به زمان انکوباسیون، CH-Alcalase، CH-Bromelain و CH-Protamex در یک ساعت پس از انکوباسیون نسبت به شاهد به شدت کاهش یافتند. کاهش محتوای بازیابی پروتئین حاصل از هیدرولیز پروتئین رابطه معکوس با محتوای گروه آمینه نشان داد. علاوه بر این، اکثر CH ها، به جز CH-Neutrase، محتوای پروتئین کم را بین 3 ساعت و 12 ساعت نشان دادند. پس از 24 ساعت انکوباسیون، محتوای پروتئین آنها دوباره در CH-Alcalase، CH-Flavorzyme، CH-Neutrase، CH-Bromeline، CH-Protamex و CH-Papain به شرح زیر افزایش یافت:{15}}. mg/ml، 0.75. mg/ml، 0.97 mg/ml، 0.77 mg/ml و 1.11 mg/ml به ترتیب. برخی گزارش‌ها نشان می‌دهند که زمان هیدرولیز بهینه به عوامل مختلفی از جمله گونه انتخاب‌شده، ماده خام، آنزیم مورد استفاده، نرخ ماده خام/آنزیم، غلظت آنزیم و درجه هیدرولیز مورد نظر و غیره بستگی دارد. ]. برخی گزارش ها نشان می دهد که هیدرولیز آنزیمی طولانی مدت (بیش از 24 ساعت) ممکن است منجر به کاهش فعالیت پروتئاز شود. بنابراین، هیدرولیز آنزیمی باید در عرض 24 ساعت از هیدرولیز آنزیمی انجام شود [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). معمولاً، تفاوت در پروتئین کل یا محتوای گروه آمینه آزاد نمونه‌های هیدرولیز شده آنزیمی ممکن است به ویژگی آنزیم مربوط باشد. این به خواص آنزیم در طول فرآیند هیدرولیز آنزیمی وابسته است [16،17].پودر سیستانچ،به عنوان مثال، پروتئازهای قلیایی (مانند آلکالاز) در مقایسه با پروتئازهای اسیدی یا خنثی، فعالیت هیدرولیتیک بالاتری از خود نشان می دهند.

شکل 3. تغییر در بازیابی پروتئین (A) و گروه های آمینه آزاد (B) هیدرولیزهای کلاژن (CH) بسته به زمان انکوباسیون. داده ها به صورت میانگین ± انحراف معیار (SD) بیان شد. داده های نشان داده شده با حروف مختلف (ad) تفاوت های آماری معنی داری را بسته به زمان جوجه کشی نشان می دهد (p<>

این مقاله از Molecules 2019, 24, 1104 استخراج شده است. doi:10.3390/molecules24061104 www.mdpi.com/journal/molecules