Gellir Gwella Priodweddau Gweithredol Proteinau Trwy Hydrolysis Gan Rhai Proteasau

Cysylltwchoscar.xiao@wecistanche.comam fwy o wybodaeth

Crynodeb:Er mwyn ymchwilio i ddulliau ar gyfer gwella prosesu gwastraff mochyn, cafodd croen mochyn ei hydroleiddio gan ddefnyddio gwahanol broteasau sydd ar gael yn fasnachol (Alcalase, Flavorzyme, Neutrase, Bromelain, Protamex, a Papain) o dan nifer o amodau gorau posibl. Yn dilyn hydrolysis ensymatig, cafodd yr hydrolysadau colagen (CHs) eu ffracsiynu gan bwysau moleciwlaidd (3 kDa) trwy uwch-hidlo pilen. Dadansoddwyd y CHS ar gyfer priodweddau ffisegol (pH, adferiad protein, cynnwys grŵp amino rhad ac am ddim, dosbarthiad pwysau moleciwlaidd, a chyfansoddiad amino) yn ogystal ag ar gyfer priodweddau swyddogaethol (gweithgareddau gwrthocsidiol a gweithgareddau gwrth-heneiddio). Ymhlith y CHs, CHs a hydrolyswyd gan Alcalase (CH-Alcalase) oedd â'r lefel uchaf o hydrolysis o gymharu â CHs eraill. Mae'r ddau "CH-Alcalase" a "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="">

Geiriau allweddol:hydrolysis; proteasau masnachol; hydrolysad colagen; gwrthocsidiol; wrth heneiddio

KSL29

Cliciwch yma i wybod mwy

1. Rhagymadrodd

Gyda disgwyliad oes cynyddol, mae gweithdrefnau gwrth-heneiddio croen yn cael llawer o sylw. Defnyddir colagen, a ddefnyddir mewn cynhyrchion gofal croen fel cynhwysyn cosmeutical ar gyfer gwrth-heneiddio, yn eang yn y farchnad gosmetig. Mae colagen yn bwysau moleciwlaidd uchel, protein ffibrog o darddiad anifeiliaid, a geir yn helaeth mewn meinwe gyswllt, croen, tendonau, cartilag, gewynnau, dannedd, ewinedd, a gwallt pobl ac anifeiliaid. Da byw yw prif ffynhonnell colagen diwydiannol o hyd[1]. Yn flynyddol, mae llawer iawn o sgil-gynhyrchion da byw yn cael eu taflu ledled y byd, fel gwastraff, gan y diwydiannau bwyd a phrosesu cig. Fodd bynnag, gellir defnyddio'r rhain fel adnoddau protein pwysig ar gyfer deunyddiau bwyd newydd neu eu trosi'n gynhyrchion gwerth ychwanegol trwy hydrolysis, a ddefnyddir yn eang i wella ac uwchraddio priodweddau swyddogaethol a maethol proteinau [2,3]. Mae colagen hefyd yn cael ei ystyried yn gynyddol yn ffynhonnell peptidau bioactif, sydd wedi dangos addewid fel cyfansoddion buddiol i'w defnyddio mewn cymwysiadau maethol neu fferyllol.budd-daliadau cistanche,Felly, gall hydrolysis colagen chwarae rhan bwysig wrth wella ei fio-argaeledd a'i addasrwydd i'w ddefnyddio mewn amrywiol brosesau masnachol.

Gweithgareddau ffisiolegol peptidau bioactif, sydd fel arfer yn cynnwys 2-20 gweddillion asid amino (<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].="">colesterol cistancheMae graddau hydrolysis yn effeithio'n uniongyrchol ar bwysau moleciwlaidd a chyfansoddiad asid amino y hydrolysadau [8]. Felly, efallai y bydd angen y broses hydrolysis ar gyfer cynhyrchu peptidau bioactif newydd.

KSL30

Gall Cistanche gwrth-heneiddio

Gellir cynnal hydrolysis protein, sy'n arwain at holltiad bondiau peptid, trwy brosesau ensymatig neu gemegol [9]. Mae prosesau cemegol, gan gynnwys hydrolysis alcalïaidd neu asid gan ddefnyddio echdynnu toddyddion, yn niweidiol nid yn unig i'r amgylchedd ond hefyd i bobl sy'n bwyta'r cynhyrchion canlyniadol [4,10]. Mae prosesau cemegol, sy'n anodd eu rheoli, yn cynhyrchu cynhyrchion sy'n cynnwys asidau amino wedi'u haddasu [9]. Mewn cyferbyniad, gellir cyflawni hydrolysis ensymatig o dan amodau ysgafn, gan osgoi amgylcheddau eithafol sy'n ofynnol gan driniaethau cemegol. Ar ben hynny, nid yw'r prosesau'n cynhyrchu sgîl-adweithiau nac yn lleihau gwerth maethol y ffynhonnell brotein [8]. Mae sawl proteas, gan gynnwys Alcalase, pepsin, Protamex, trypsin, a Neutrase, yn cael eu defnyddio'n gyffredin i hydrolysu proteinau, gan arwain at wahanol fathau o hydrolysadau protein a pheptidau gydag amrywiaeth o weithgareddau bio-swyddogaethol. Nododd un astudiaeth gynhyrchu hydrolysadau colagen gyda gweithgaredd gwrthocsidiol o gelatin croen mochyn gan ddefnyddio hydrolysis ensymatig gan pepsin a pancreatin [11].sgîl-effeithiau cistanche deserticolaCafodd sgil-gynhyrchion eogiaid eu hydrolysu i gynhyrchu hydrolysadau peptig gan ddefnyddio proteasau amrywiol, lle dangosodd y peptidau terfynol eiddo gwrthocsidiol a gwrthlidiol rhagorol [12].

Amcan yr ymchwil oedd: (a) nodi’r hydrolysadau colagen mwyaf gweithredol a gynhyrchir gan hydrolysis ensymatig gan ddefnyddio gwahanol broteasau sydd ar gael yn fasnachol (Alcalase, Flavorzyme, Neutrase, Protamex, Bromelain, a Papain); (b) cadarnhau effaith ffracsiynu hydrolysadau colagen a geir o hydrolysis ensymatig, ac (c) i benderfynu ar eu rhai hwy mewn vitro gweithgareddau gwrthocsidiol a gwrth-heneiddio.

2. Canlyniadau a Thrafodaeth

2.1.Effaith Hydrolysis Ensymatig ar Hydrolysadau Collagen

2.1.1.pH

Gellir gwella priodweddau swyddogaethol proteinau trwy hydrolysis gan rai proteasau. Yn yr astudiaeth hon, defnyddiwyd chwe phroteas gwahanol (Alcalase, Flavorzyme, Neutrase, Bromelain, Protamex, a Papain) i hydrolyze colagen o groen mochyn er mwyn cael hydrolysadau colagen gweithredol â phwysau moleciwlaidd isel.dos cistanche redditDangosir y newid pH mewn hydrolysadau colagen (CH) yn Ffigur 1. Roedd pH yr ataliad colagen (cymysgedd croen mochyn 5 y cant) yn 6.39-6.55 (ar 0h). Cyrhaeddodd CH-Alcalase a CH-Flavorzyme y pH optimaidd (pH 8.0) ar 12 h o ddeoriad. Cyrhaeddodd CH- Protamex, CH-Bromelain, a CH-Papain y pH optimaidd (pH7.0) ar 6h o ddeoriad, tra parhaodd CH-Flavorzyme i ostwng o pH6.39 i pH5.69 ar gyfer deoriad 24 h (Ffigur 1). Mae pH hydrolysad protein yn ffactor pwysig sy'n rheoleiddio adweithiau hydrolysis ensymatig[13]. Felly, gall cynhyrchu hydrolysadau colagen o dan amodau pH gwahanol fod oherwydd newidiadau sy'n ddibynnol ar pH mewn cydffurfiad ensymau, a allai effeithio ar eu priodweddau bio-actifadu a ffisiocemegol.

2.1.2. Electrofforesis Gel Dodecyl sylffad-Polyacrylamid Sodiwm (SDS-TUDALEN)

Dangosir proffiliau electrofforesis gel sodiwm dodecyl sylffad-polyacrylamid (SDS-PAGE) o CHs wedi'u trin â phroteasau amrywiol am 24 awr (Ffigur 2). Roedd proffil peptid yr ataliad colagen (yn 0 h) yn dangos band gweladwy yn yr ystod pwysau moleciwlaidd isel i uchel. Roedd y canlyniadau'n dangos hydrolysis cyflym yn CH-Alcalase, CH-Niwtras, CH-Bronneline, a CH-Protamex, gan nad oedd unrhyw fandiau ar ôl deoriad 3 h. Gostyngodd y bandiau amrediad pwysau moleciwlaidd uchel o CH-Alcalase, CH-Neutrase, a CH-Protamex mewn modd deor sy'n dibynnu ar amser. Fodd bynnag, nid oedd CH-Bromeline yn amrywio gydag amser deori oherwydd bod ganddo gwrw wedi'i hydrolysu'n llwyr ar ôl dim ond 1 h deor. Yn ddiddorol, diflannodd y CHs yn llwyr pan adweithiodd y sampl ag Alcalase neu Neutrase am 6h, gan ddangos bod colagen yn gweithredu fel swbstrad addas ar gyfer rhai o'r ensymau eraill a brofwyd.buddion echdynnu cistanche,Fodd bynnag, ymddangosodd bandiau o CH-Flavorzyme a CH-Papain yn yr ystod pwysau moleciwlaidd isel-i-uchel ar ôl 24 h. Gellir hydrolysu proteinau yn rhannol yn peptidau neu asidau amino trwy hydrolysis ensymatig, yn dibynnu ar y math o broteas, amser deori, a'r gymhareb proteas-i-swbstrad (swm protein)[14]. Mae'r broses hydrolysis ensymatig yn cael ei bennu'n bennaf gan p'un a yw'r math proteas dan sylw yn endopeptidase neu'n exopeptidase [15,16]. Gan fod Alcalase, Neutrase, a Protamex yn endopeptidasau, gellir disgwyl i'w prosesau hydrolysis dorri bondiau peptid o asidau amino anderfynol ar hap, a thrwy hynny hwyluso hydrolysis pellach o broteinau. Ar y llaw arall, mae Flavorzyme yn endo- ac yn exopeptidase, sy'n torri'r cadwyni peptid nad ydynt yn neu'n derfynell N. Yn yr astudiaeth hon, roedd protein colagen yn cynnwys safleoedd rhwymo, a oedd yn fwy agored i weithgaredd exopeptidase nag i weithgaredd endopeptidase Flavorzyme. Felly, oherwydd gweithgaredd exopeptidase, roedd hydrolysis proteinau colagen gan Flavorzyme yn cynnwys torri bondiau peptid fesul cam o derfynell N asidau amino, a oedd yn arafu hydrolysis protein.

2.1.3. Adfer Protein a Chynnwys Grŵp Amino Am Ddim

Dangosir adferiad protein y CHs a gafwyd trwy wahanol broteasau masnachol (Ffigur 3A). Roedd gan y rheolydd (hongiad colagen) gynnwys adferiad protein o 1.19 mg/mL. Mae adferiad protein yn baramedr o effeithlonrwydd hydrolysis ensymatig. Mae'r cynnwys protein adfer isel o CH yn arwydd o gynnydd mewn dadansoddiad protein. Ar ben hynny, mae adferiad protein yn cydberthyn yn dda â hydoddedd protein. Gall gweithgaredd hydrolytig uwch gael ei achosi gan gynnydd mewn cadwyni ochr hydroffobig agored, gan arwain at fwy o ryngweithio hydroffobig rhwng proteinau a/neu peptidau. Gall y cadwyni ochr hydroffobig hyn arwain at lai o hydoddedd protein, gan arwain at adferiad protein uwch o hydrolysadau. Yn ein hastudiaeth, roedd cydberthynas dda rhwng cynnwys adfer protein a newidiadau ym mhatrymau SDS-PAGE. Cofnodwyd y lefelau adennill protein isaf ac uchaf ar gyfer hydrolysis Alcalase a Flavorzyme, yn y drefn honno. Ar gyfer effeithlonrwydd hydrolysis yn ymwneud ag amser deori, gostyngodd CH-Alcalase, CH-Bromelain, a CH-Protamex yn sylweddol o fewn awr i ddeori o'i gymharu â'r rheolaeth. Dangosodd y gostyngiad mewn cynnwys adfer protein o ganlyniad i hydrolysis protein berthynas wrthdro â chynnwys y grŵp amino. At hynny, roedd y rhan fwyaf o CHs, ac eithrio CH-Niwtras, yn arddangos cynnwys protein isel rhwng 3 h a 12 h. Ar ôl 24 hincubation, cynyddodd eu cynnwys protein eto yn CH-Alcalase, CH-Flavorzyme, CH-Neutrase, CH-Bromeline, CH-Protamex, a CH-Papain fel a ganlyn:0.83 mg/mL, 1.29 mg/ mL, 0.75 mg/mL, 0.97 mg/mL, 0.77 mg/ml, ac 1.11 mg/mL, yn y drefn honno. Mae rhai adroddiadau'n nodi bod yr amser hydrolysis gorau posibl yn dibynnu ar nifer o ffactorau megis y rhywogaeth a ddewiswyd, y deunydd crai, yr ensym a ddefnyddir, y deunydd crai / cyfradd ensymau, crynodiad yr ensym, a graddau'r hydrolysis a ddilynir, ac ati [16 ]. Mae rhai adroddiadau'n nodi y gallai hydrolysis ensymatig estynedig (dros 24 h) arwain at ostyngiad mewn gweithgaredd proteas; felly, dylid cynnal hydrolysis ensymatig o fewn 24 h o hydrolysis enzymatig [17,18].

KSL19

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 (0.53 mg/mL)>CH-Papain(0.40 mg/mL). Gall gwahaniaethau cyffredin yng nghyfanswm y protein neu'r cynnwys grŵp amino rhydd o samplau wedi'u hydroleiddio'n ensymatig fod yn gysylltiedig â phenodoldeb ensymau. Mae'n dibynnu ar briodweddau ensym yn ystod y broses hydrolysis ensymatig [16,17]. Er enghraifft, mae proteasau alcalïaidd (fel Alcalase) yn arddangos gweithgareddau hydrolytig uwch o gymharu â phroteasau asidig neu niwtral.

2.2. Effaith Ultrafiltration ar Priodweddau Hydrolyzate Collagen

Gall proses ultrafiltration fod yn ddull defnyddiol, diwydiannol manteisiol ar gyfer cynhyrchu ffracsiynau peptid bach gyda maint moleciwlaidd dymunol a bioactifedd uchel, yn dibynnu ar gyfansoddiad yr hydrolysad cychwynnol a'r gweithgaredd sy'n cael ei astudio [19]. Dangosir hydoddedd, cynnwys grŵp amino am ddim, a chynnyrch CHs ar ôl lyoffileiddiad (Tabl 1). Hydoddedd a chynnwys grŵp amino am ddim y rheolydd oedd 11.95 y cant a 0.79 y cant , yn y drefn honno. Ar ôl hydrolysis ensymatig ac uwch-hidlo gyda thoriad pwysau moleciwlaidd 3 kDa, gwelwyd y hydoddedd uchaf (21.17 y cant), a chynnwys grŵp amino am ddim (14.17 y cant) yn CH-Alcalase<3 kda.="" however,=""><3kda was="" the="" lowest="" field="" (12.42%)observed.="" therefore,="" although="" ultrafiltration="" is="" useful="" in="" separating="" chs="" with="" low="" molecular="" weight,="" it="" may="" cause="" a="" reduction="" in="">

Mae pwysau moleciwlaidd cyfartalog hydrolysadau protein yn ffactor pwysig sy'n pennu eu priodweddau biolegol [19]. Yn gyffredinol, ffracsiwn cyfartalog gyda MW<3 kda="" represents="" a="" collagen="" hydrolysate;="" an="" average="" fraction="" with="" mw=""> 50 kDa represents gelatin, and an average fraction with MW>Mae 300 kDa yn cynrychioli colagen [20,21]. Dosbarthiad pwysau moleciwlaidd cymharol y rheolaeth (sampl cyn-drin), CH-Alcalase, a CH-Alcalase<3 kda="" is="" depicted="" in="" figure="" 4.="" the="" molecular="" weight="" distribution="" was="" over="" 20,100="" da="" for="" the="" control,="" which="" did="" not="" include="" the="" collagen="" hydrolysate=""><3 kda).="" this="" could="" not="" be="" numerically="" provided="" in="" this="" study,="" as="" the="" detection="" limit="" of="" the="" index="" detector="" system="" only="" ranged="" from="" 106="" to="" 20,100="" da.="" however,="" ch-alcalase="" showed="" detectable="" values="" in="" a="" higher="" range="" of="" relative="" molecular="" weight="" distribution,="" which="" ranged="" from="" 20,100="" da="" to="" 4270="" da="" (maximum="" peak:12,600="" da).in="" ch-alcalase=""><3 kda,="" the="" molecular="" weight="" distribution="" mainly="" showed="" three="" peaks:="" one="" with="" an="" mw="" of="" approximately="" 4270="" da(maximum="" peak),="" one="" with="" an="" mw="" of="" approximately="" 424="" da,="" and="" one="" with="" an="" mw="" of="" approximately="" 222="" da="" and="" 102="" da.="" ultrafiltration="" is="" an="" effective="" purification="" method="" used="" to="" obtain="" low="" molecular="" weight="" peptides="" from="" crude="" hydrolysates.="" results="" indicated="" that="" enzymatic="" hydrolysis="" by="" alcalase="" clearly="" reduced="" the="" high="" mw="" of="" the="" control="" (either="" collagen="" or="" gelatin),="" and="" that="" ultrafiltration="" was="" an="" effective="" purification="" method="" that="" can="" be="" used="" to="" obtain="" low="" molecular="" weight=""><3 kda)="" from="" crude="" collagen="" hydrolysates.="" reportedly,="" low="" molecular="" weight="" peptides="" (2-20="" amino="" acids)="" are="" more="" biologically="" active="" compared="" to="" their="" parent="" polypeptide/="" proteins,="" which="" are="" larger="">

KSL20

Dangosir cyfansoddiad asid amino yn y CHs (Tabl 2). Roedd gan y CHS gan wahanol broteasau gyfansoddiadau asid amino gwahanol a phriodweddau gwrthocsidiol [23]. Roedd cyfansoddiad asid amino colagen yn gyfoethog mewn glycin (Gly), proline (Pro), ac asid glutamig (Glu). Cynnwys asid amino CHs(CH-Alcalase a'r CH-Alcalase<3 kda)="" increased="" more="" than="" that="" of="" the="" control,="" following="" enzymatic="" hydrolysis="" with="" or="" without="" ultrafiltration.="" in="" particular,="" the="" content="" of="" gly,="" pro,="" and="" glu="" was="" much="" higher="" in=""><3 kda(gly="" 218="" mg/g,="" pro="" 152="" mg/g,="" and="" glu="" 120="" mg/g)="" than="" ch-alcalase(gly149="" mg/g,="" pro="" 95mg/g,="" and="" glu78="" mg/g).="" an="" increase="" in="" the="" content="" of="" these="" amino="" acids="" is="" strongly="" related="" to="" enhanced="" antioxidant="" capabilities="" 16,20].="" gly="" and="" pro="" contain="" hydrophobic="" amino="" acid="" groups,="" and="" glu="" contains="" negatively="" charged="" amino="" acid="" groups.="" these="" amino="" acids="" have="" been="" reported="" to="" enhance="" antioxidant="" activity="" because="" of="" their="" increased="" solubilities="" in="" lipids="" or="" via="" free="" radical="" reactions="">