As propriedades funcionais das proteínas podem ser melhoradas através da hidrólise por certas proteases

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Abstrato:Para investigar métodos para melhorar o processamento de resíduos suínos, a pele suína foi hidrolisada usando diferentes proteases comercialmente disponíveis (Alcalase, Flavorzyme, Neutrase, Bromelain, Protamex e Papain) sob várias condições ideais. Após a hidrólise enzimática, os hidrolisados ​​de colágeno (CHs) foram fracionados por peso molecular (3 kDa) via ultrafiltração de membrana. Os CHS foram analisados ​​quanto às propriedades físicas (pH, recuperação de proteínas, teor de grupos amino livres, distribuição de peso molecular e composição de aminoácidos), bem como para propriedades funcionais (atividades antioxidantes e atividades antienvelhecimento). Entre os CHs, os CHs hidrolisados ​​por Alcalase (CH-Alcalase) exibiram o maior grau de hidrólise em comparação com outros CHs. Ambos "CH-Alcalase" e "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="">

Palavras-chave:hidrólise; proteases comerciais; hidrolisado de colágeno; antioxidante; anti-envelhecimento

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1. Introdução

Com o aumento da expectativa de vida, os procedimentos antienvelhecimento da pele estão recebendo muita atenção. O colágeno, utilizado em produtos para a pele como ingrediente cosmecêutico para antienvelhecimento, é amplamente utilizado no mercado cosmético. O colágeno é uma proteína fibrosa de alto peso molecular, de origem animal, encontrada em abundância no tecido conjuntivo, pele, tendões, cartilagens, ligamentos, dentes, unhas e cabelos de humanos e animais. A pecuária continua sendo a principal fonte de colágeno industrial [1l. Anualmente, grandes quantidades de subprodutos da pecuária são descartadas em todo o mundo, como resíduos, pelas indústrias de processamento de alimentos e carnes. No entanto, estes podem ser utilizados como importantes recursos protéicos para novos materiais alimentares ou convertidos em produtos de valor agregado via hidrólise, que é amplamente aplicada para melhorar e melhorar as propriedades funcionais e nutricionais das proteínas [2,3].cistanche genghis khanO colágeno também está sendo cada vez mais considerado uma fonte de peptídeos bioativos, que se mostraram promissores como compostos benéficos para uso em aplicações nutricionais ou farmacêuticas. Portanto, a hidrólise do colágeno pode desempenhar um papel importante na melhoria de sua biodisponibilidade e adequação para uso em vários processos comerciais.

Atividades fisiológicas de peptídeos bioativos, que geralmente contêm 2-20 resíduos de aminoácidos (<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 pode anti-envelhecimento

A hidrólise de proteínas, levando à clivagem de ligações peptídicas, pode ser realizada por meio de processos enzimáticos ou químicos [9]. Processos químicos, incluindo hidrólise alcalina ou ácida usando extrações com solventes, são prejudiciais não apenas ao meio ambiente, mas também aos seres humanos que consomem os produtos resultantes [4,10]. Processos químicos, que são difíceis de controlar, produzem produtos contendo aminoácidos modificados [9]. Por outro lado, a hidrólise enzimática pode ser realizada em condições amenas, evitando ambientes extremos que são exigidos por tratamentos químicos.extensão de vida de cistacheAlém disso, os processos não produzem reações colaterais nem diminuem o valor nutricional da fonte de proteína [8]. Várias proteases, incluindo Alcalase, pepsina, Protamex, tripsina e Neutrase, são comumente usadas para hidrolisar proteínas, resultando em vários tipos de hidrolisados ​​de proteínas e peptídeos com uma variedade de atividades biofuncionais. Um estudo relatou a produção de hidrolisados ​​de colágeno com atividade antioxidante a partir de gelatina de pele suína usando hidrólise enzimática por pepsina e pancreatina [11]. Os subprodutos do salmão foram hidrolisados ​​para produzir hidrolisados ​​pépticos usando várias proteases, onde os peptídeos finais mostraram excelentes propriedades antioxidantes e anti-inflamatórias [12].

O objetivo da pesquisa foi:(a) identificar os hidrolisados ​​de colágeno mais ativos produzidos por hidrólise enzimática utilizando diferentes proteases comercialmente disponíveis (Alcalase, Flavorzyme, Neutrase, Protamex, Bromelain e Papaína); (b) confirmar o efeito de fracionamento de hidrolisados ​​de colágeno obtidos por hidrólise enzimática e (c) determinar suas atividades antioxidante e antienvelhecimento in vitro.

2. Resultados e Discussão

2.1. Efeito da hidrólise enzimática em hidrolisados ​​de colágeno

2.1.1.pH

As propriedades funcionais das proteínas podem ser aumentadas através da hidrólise por certas proteases. Neste estudo, seis diferentes proteases (Alcalase, Flavorzyme, Neutrase, Bromelain, Protamex e Papaína) foram utilizadas para hidrolisar o colágeno da pele suína a fim de obter hidrolisados ​​ativos de colágeno com baixo peso molecular. A mudança de pH em hidrolisados ​​de colágeno (CH) é mostrada na Figura 1. O pH da suspensão de colágeno (5 por cento de mistura de pele suína) foi inicialmente 6.39-6.55 (em 0h). CH-Alcalase e CH-Flavorzyme atingiram pH ótimo (pH 8.0) em 12 h de incubação. CH-Protamex, CH-Bromelaína e CH-Papaína atingiram o pH ideal (pH 7.0) às 6h de incubação, enquanto CH-Flavorzyme continuou a diminuir de pH 6,39 para pH 5,69 por 24 incubações (Figura 1 ). O pH de um hidrolisado de proteína é um fator importante que regula as reações de hidrólise enzimática [13].cistache nzPortanto, a geração de hidrolisados ​​de colágeno sob condições de diferentes pH pode ser devido a mudanças dependentes do pH na conformação da enzima, o que pode impactar sua bioativação e propriedades físico-químicas.

2.1.2. Eletroforese em Gel de Dodecil Sulfato de Sódio-Poliacrilamida (SDS-PAGE)

Os perfis de eletroforese em gel de poliacrilamida-dodecil sulfato de sódio (SDS-PAGE) de CHs tratados com várias proteases por 24 h são mostrados (Figura 2). O perfil peptídico da suspensão de colágeno (em 0 h) mostrou uma banda visível na faixa de baixo a alto peso molecular. Os resultados indicaram hidrólise rápida em CH-Alcalase, CH-Neutrase, CH-Bromelaína e CH-Protamex, pois não houve bandas após 3 h de incubação. As bandas de faixa de alto peso molecular de CH-Alcalase, CH-Neutrase e CH-Protamex diminuíram de uma maneira de incubação dependente do tempo. No entanto, a CH-Bromelina não variou com o tempo de incubação porque foi completamente hidrolisada após apenas 1 h de incubação. Curiosamente, os CHs desapareceram completamente quando a amostra reagiu com Alcalase ou Neutrase por 6h, indicando que o colágeno atuou como substrato adequado para algumas das outras enzimas testadas. No entanto, bandas de CH-Flavorzyme e CH-Papain apareceram na faixa de baixo a alto peso molecular após 24 h. As proteínas podem ser parcialmente hidrolisadas em peptídeos ou aminoácidos por hidrólise enzimática, dependendo do tipo de protease, tempo de incubação e proporção protease-substrato (quantidade de proteína) [14]. O processo de hidrólise enzimática é determinado principalmente se o tipo de protease envolvido é uma endopeptidase ou uma exopeptidase [15,16]. Como Alcalase, Neutrase e Protamex são endopeptidases, pode-se esperar que seus processos de hidrólise quebrem as ligações peptídicas de aminoácidos não terminais aleatoriamente, facilitando assim a hidrólise adicional de proteínas. Por outro lado, Flavorzyme é uma endo e exopeptidase, que quebra o não-terminal ou N-terminal das cadeias peptídicas. Neste estudo, a proteína de colágeno continha sítios de ligação, que eram mais suscetíveis à atividade exopeptidase do que à atividade endopeptidase de Flavorzyme. Assim, devido à atividade exopeptidase, a hidrólise das proteínas do colágeno pela Flavorzyme envolveu a quebra passo a passo das ligações peptídicas do N-terminal dos aminoácidos, o que desacelerou a hidrólise da proteína.

2.1.3. Recuperação de Proteína e Conteúdo de Grupo Amino Livre

A recuperação proteica dos CHs obtidos através de diferentes proteases comerciais é mostrada (Figura 3A). O controle (suspensão de colágeno) apresentou um teor de recuperação proteica de 1,19 mg/mL. A recuperação de proteínas é um parâmetro da eficiência da hidrólise enzimática. O baixo teor de recuperação de proteína de CH é indicativo de degradação de proteína aumentada. Além disso, a recuperação da proteína correlaciona-se bem com a solubilidade da proteína. Maior atividade hidrolítica pode ser causada por um aumento nas cadeias laterais hidrofóbicas expostas, levando a interações hidrofóbicas aumentadas entre proteínas e/ou peptídeos.tamanho do pênis cistancheEssas cadeias laterais hidrofóbicas podem levar à diminuição da solubilidade da proteína, resultando assim em aumento da recuperação de proteína dos hidrolisados. Em nosso estudo, o conteúdo de recuperação de proteína foi bem correlacionado com mudanças nos padrões SDS-PAGE. Os níveis de teor de recuperação de proteína mais baixo e mais alto foram registrados para a hidrólise de Alcalase e Flavorzyme, respectivamente. Para a eficiência de hidrólise relacionada ao tempo de incubação, CH-Alcalase, CH-Bromelaína e CH-Protamex diminuíram drasticamente dentro de uma hora de incubação em comparação com o controle. A diminuição do teor de recuperação proteica resultante da hidrólise proteica mostrou uma relação inversa com o teor de grupos amino. Além disso, a maioria dos CHs, exceto CH-Neutrase, exibiu baixo teor de proteína entre 3 h e 12 h. Após 24 h de incubação, seu teor de proteína aumentou novamente em CH-Alcalase, CH-Flavorzima, CH-Neutrase, CH-Bromelina, CH-Protamex e CH-Papaína como segue:0,83 mg/mL, 1,29 mg/mL,0,75 mg/mL,0,97 mg/mL, 0,77 mg/ml e 1,11 mg/mL, respectivamente. Alguns relatórios indicam que o tempo ideal de hidrólise depende de vários fatores, como a espécie selecionada, a matéria-prima, a enzima utilizada, a taxa de matéria-prima/enzima, a concentração da enzima e o grau de hidrólise pretendido, etc. [16] ]. Alguns relatos indicam que a hidrólise enzimática prolongada (mais de 24 h) pode levar a uma redução na atividade da protease; assim, a hidrólise enzimática deve ser realizada dentro de 24 h da hidrólise enzimática [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-Papaína (0.40mg/mL).Comumente, as diferenças no conteúdo de proteína total ou grupo amino livre de amostras hidrolisadas enzimaticamente podem estar relacionadas à especificidade da enzima. É dependente das propriedades de uma enzima durante o processo de hidrólise enzimática [16,17].pó de cistache,Por exemplo, proteases alcalinas (como Alcalase) exibem atividades hidrolíticas mais altas em comparação com proteases ácidas ou neutras.

Figura 3. Alteração na recuperação de proteínas (A) e grupos amino livres (B) de hidrolisados ​​de colágeno (CH) dependendo do tempo de incubação. Dados expressos em média±desvio padrão (DP). Os dados indicados por letras diferentes (ad) mostram diferenças estatisticamente significativas dependendo do tempo de incubação (p<>

Este artigo foi extraído de Molecules 2019, 24, 1104; doi:10.3390/molecules24061104 www.mdpi.com/journal/molecules