Perfil d'aminoàcids i propietats biològiques del capoll de seda afectades per l'extracció d'aigua i enzims Part 1

Siusplau contactaoscar.xiao@wecistanche.comper a més informació

Resum:Hem comparat l'eficàcia per a l'extracció de proteïnes d'aigua amb l'extracció enzimàtica. La composició d'aminoàcids, activitat inhibidora contra els enzims-amilasai-glucosidasa, i es van determinar les activitats antiglicació de l'extracte de proteïna de seda (SPE). Hem utilitzat l'extracció d'aigua (100 graus, sis hores) i la proteasa-enzimàticextracció. La microestructura de les fibres de seda era òbviament diferent després de l'extracció. Els resultats van mostrar que l'extracció enzimàtica va donar els majors valors de contingut de proteïnes, aminoàcids, contingut fenòlic total (TPC) i total.flavonoidecontingut (TFC), així com tots els paràmetres d'activitats biològiques provats, però també va proporcionar un gust més amarg a l'extracte, amb aminoàcids que aportaven un 51 per cent (arginina, fenilalanina, histidina, valina, triptòfan, isoleucina i leucina) i Menys aminoàcids que aporten un gust dolç i umami que l'extracció d'aigua, que podria ser més adequat per ser utilitzat com a nutracèutics concentrats.

Paraules clau:proteïna de la seda; proteasa; serina;àcid glutàmic; o-amilasa; gust amarg

Feu clic aquí per saber-ne més

1. Introducció

La seda és una fibra proteica que consta de sericina i fibroïna; d'aquests, la proteïna de fibroïna comprèn entre el 70 i el 80 per cent de la fibra de seda. Té dominis amorfs i cristal·lins amb cadenes curtes d'aminoàcids que li permeten mantenir la seva estructura compacta [1]. La sericina és una proteïna globular que constitueix aproximadament el 20-30 per cent de la fibra de seda. El seu paper és recobrir i enllaçar els filaments de fibroïna en els capolls de cuc de seda [2]. Les proteïnes, la sericina i la fibroïna, han estat àmpliament estudiades per a aplicacions mèdiques a causa de les seves bones propietats fisicoquímiques i activitats biològiques, com ara antioxidació, antiinflamatòria, biocompatibilitat, acceleració de la proliferació cel·lular i activació de la síntesi de col·lagen. A la indústria de la seda, la sericina s'elimina de la fibroïna i es descarta posteriorment. Tanmateix, s'ha demostrat que aquesta proteïna presenta propietats interessants, que poden permetre la seva aplicació en diversos camps. A causa de les seves capacitats hidratants i antiarrugues, la sericina és un compost interessant a la indústria cosmètica [3,4]. A més, la sericina s'ha estudiat per als seus propòsits biomèdics, com ara un biomaterial i per al lliurament de fàrmacs [5-8], principalment perquè s'ha informat que és immunològicament inert [6]. L'activitat antioxidant de la sericina és una de les seves propietats més significatives perquè podria proporcionar efectes positius per a la salut humana i en la indústria alimentària com a conservant natural dels aliments [9].

Cistanche pot millorar la immunitat

El nostre estudi anterior va demostrar que els capolls de seda, extrets amb aigua bullint durant sis hores, van proporcionar els millors resultats pel que fa als perfils d'aminoàcids, continguts totals de fenòlics i flavonoides i propietats biològiques, com ara antiglicació, o-amilasa i c- inhibició de la glucosidasa [10]. Tanmateix, tot i que els nostres resultats van revelar que el temps d'extracció més llarg oferia majors valors biològics, l'extracte més concentrat és necessari per a la fabricació de nutracèutics o cosmètics a més d'aliments funcionals. Per explorar més usos potencials dels components del capoll de seda, cal utilitzar altres mètodes d'extracció, com ara (1) l'extracció amb detergents i sabons que condueixen a la desnaturalització de proteïnes i la hidròlisi parcial de les cadenes de filaments de seda [5]: carbonat de sodi[11] , hidròxid de calci [12] i detergents no iònics [13] s'han utilitzat per al procés de desgomat, (2) extracció amb vapor mitjançant autoclau: a causa de l'alta temperatura aplicada, els enllaços d'hidrogen entre els grups hidroxil es tornen inestables permetent que l'aigua interactuen amb els aminoàcids polars de la sericina [14]. El pes molecular de les mostres obtingudes està en el rang de 27 a 200 kDa[15],(3)extracció enzimàtica, etc. L'extracció enzimàtica s'utilitza normalment per al fraccionament de matèries primeres vegetals i per a l'extracció de molècules en un manera inofensiva [16].

nutracèutics o cosmètics a més d'aliments funcionals. Per explorar més usos potencials dels components del capoll de seda, s'han d'utilitzar altres mètodes d'extracció, com ara (1) l'extracció amb detergents i sabons que condueixen a la desnaturalització de proteïnes i la hidròlisi parcial de les cadenes de filaments de seda[5]: carbonat de sodi[11] , hidròxid de calci [12] i detergents no iònics [13] s'han utilitzat per al procés de desgomat, (2) extracció amb vapor mitjançant autoclau: a causa de l'alta temperatura aplicada, els enllaços d'hidrogen entre els grups hidroxil es tornen inestables permetent que l'aigua interactuen amb els aminoàcids polars de la sericina [14]. El pes molecular de les mostres obtingudes està en el rang de 27 a 200 kDa [15], (3)extracció enzimàtica, etc. L'extracció enzimàtica s'utilitza normalment per al fraccionament de matèries primeres vegetals i per a l'extracció de molècules en un manera inofensiva [16].

Hi ha hagut molts estudis que utilitzen l'extracció enzimàtica per millorar la qualitat. Per exemple, Sangwong et al. [17] va utilitzar un enzim proteasa per modificar la sericina extreta dels capolls; els resultats obtinguts en aquest estudi suggereixen que la proteïna sericina, modificada mitjançant un enzim proteasa, es podria adoptar com a ingredient en aplicacions alimentàries i cosmètiques. La dosi de l'enzim i el temps de tractament influeixen en la cinètica del procés. A més, les propietats químiques dels pèptids de sericina solubles varien segons l'enzim utilitzat. S'obtenen pèptids en el rang de 5 a 20 kDa i aquests estan lliures d'àcids grassos i àlcalis [18]. Mentre que aquest enfocament és una mica més car que les tècniques descrites anteriorment, es requereix menys energia. En conseqüència, aquest procés esdevé més sostenible [19]. També es va valorar l'ús combinat d'enzims (savinasa i alcalde) i ultrasons per extreure la sericina de la fibra de seda. En aquest cas, l'eficàcia del procés de desgomat va augmentar juntament amb el temps de tractament. Tanmateix, no es va estudiar la integritat de la sericina aïllada [13]. De la mateixa manera, recentment es va aïllar una serina proteasa alcalina termoestable d'un bacteri (Bacillus hallodurans) capaç d'eliminar la sericina de la seda. Aquesta nova proteasa ha mostrat una capacitat de desgomar més gran que les proteases Alcalase comercials [20]. No obstant això, hi ha poca informació informada sobre la comparació de la composició química i les propietats biològiques dels capolls de seda tailandesos a partir d'aigua i extracció enzimàtica.

Per tant, hem volgut comparar l'aigua versus l'extracció enzimàtica sobre els perfils d'aminoàcids, el contingut total de fenòlics i flavonoides, les propietats biològiques, la inhibició de la antiglicació, la x-amilasa i la -glucosidasa pel que fa a l'optimització del mètode d'extracció de proteïnes de la seda. La soca Nangtui va ser seleccionada com la més conreada al nord-est de Tailàndia (Bombyx mori; capoll groc). Esperàvem generar informació útil per a usos més amplis d'aquest extracte de proteïna de seda. Aquest estudi també hauria de proporcionar una base útil per millorar el processament i la producció de productes alimentaris funcionals.

2. Resultats i discussió 2.1. Microestructura de les fibres de seda

La microestructura de les fibres de seda era òbviament diferent després de l'extracció. SEM i les mides d'imatge ampliades a 200 × i 1200 × van mostrar que les fibres de seda resultants diferien comparant els mètodes d'extracció enzimàtics i d'aigua. Es pot observar que el control té una superfície gran i llisa en comparació amb l'extracció d'aigua, que va produir un fil de seda que es va encongir, amb certa fractura, en comparació amb l'extracció enzimàtica. Aquest darrer mètode va produir fils molt petits i reduïts (figura 1). Aquests resultats estaven d'acord amb Wongpinyochit et al. [21], que especulen que els enzims proteolítics van alterar la geometria de l'embalatge de la seda, permetent una major entrada d'aigua, donant lloc a la inflamació de les partícules. Simultàniament, la degradació va reduir les càrregues superficials, permetent que els productes de degradació s'acumulessin sense problemes a la superfície de partícules restants.

2.2. La diferència a causa del mètode d'extracció sobre el contingut d'aminoàcids de l'extracte de proteïnes de seda (SPE) i el contingut de proteïnes

L'extracció de SPE amb enzims proporciona un valor total d'aminoàcids essencials tres vegades superior al dels mètodes d'extracció d'aigua (taula 1), a causa de l'ús d'un enzim proteasa que trencava els enllaços peptídics de les molècules de proteïnes produint aminoàcids lliures. i pèptids més curts. La degradació de proteïnes té l'avantatge que els enzims són molt específics per al substrat respectiu. Per tant, no calen grans quantitats d'enzims i poden degradar proteïnes en condicions suaus. A més, l'ús d'enzims té una taxa de degradació de proteïnes relativament alta en comparació amb l'ús d'àcids o àlcalis. Els enzims són catalitzadors biològics que acceleren les velocitats d'una gran varietat de reaccions químiques. Diferents enzims poden provocar reaccions d'hidròlisi, reducció, oxidació, coagulació i descomposició. Els enzims proteolítics o proteases són aquells enzims que escinden hidrolíticament l'enllaç peptídic que uneix els aminoàcids a les cadenes polipeptídiques, degradant així les proteïnes en molècules més petites, com ara peptones, pèptids i aminoàcids. Aquests productes dels processos biotecnològics estan trobant aplicacions més àmplies en medicina i indústria; l'ús de diversos enzims proteolítics, per tant, ha augmentat enormement en els últims anys [22-24]. El resultat de l'aminoàcid donat com a resultat en l'extracció enzimàtica també té un contingut proteic més elevat. L'extracció per enzim dóna un valor de contingut proteic de 3 mg/g (taula 1). El rendiment d'extracció de SPE a l'aigua i hidrolitzat mitjançant l'enzim va ser del 43,31 i del 94,61 per cent, respectivament. L'extracció dels capolls per l'aigua triga molt de temps, fent que s'evapori molta aigua amb la qual cosa el rendiment és menor. En contrast amb l'ús d'enzims, es van obtenir rendiments més elevats.

2.3.L'efecte del mètode d'extracció sobre les aportacions d'aminoàcids al gust

L'SPE obtingut per extracció amb aigua o enzim va afectar les contribucions al gust (alanina, glicina i serina són de gust dolç, arginina, fenilalanina, histidina, valina, triptòfan, isoleucina i leucina tenen un gust amarg, i l'àcid glutàmic i l'àcid aspártic són umami). Les diferències de gust resultants (1; dolç, 2; umami: és el cinquè gust bàsic, a més del gust àcid, dolç, salat i amarg que produeix un sabor deliciós, i 3; amarg) es mostren a la figura 2. Extracció amb L'aigua o l'enzim dóna els valors de sabor dolç, umami i amarg de 40, 33, 27 per cent i 32, 17, 51 per cent, respectivament. No obstant això, la hidròlisi enzimàtica de proteïnes pot produir compostos amb un gust més amarg que l'extracció d'aigua a causa de l'alliberament enzimàtic de grups hidrofòbics d'aminoàcids, com la isoleucina, la fenilalanina, el triptòfan, la tirosina i la valina [25]. Les proteases amb una àmplia especificitat tenen tendència a hidrolitzar-se als residus d'aminoàcids hidrofòbics, deixant un residu d'aminoàcids no polars a l'extrem C-terminal del pèptid format. Això condueix a una amargor relativament més gran [26].

2.4. L'efecte del mètode d'extracció sobre el contingut fenòlic total i el contingut total de flavonoides L'extracció enzimàtica de SPE va mostrar el contingut fenòlic total (TPC) i el contingut total de flavonoides (TFC) més alts de 87,65 mg GAE/g DW i 52,02 mg RE/g DW, respectivament (Figura 3) en comparació amb l'extracció d'aigua (amb diferències significatives entre el mètode (p<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. Els efectes del mètode d'extracció sobre l'activitat d'eliminació de radicals de DPPH, ABTS plus i l'assaig FRAP

L'activitat antioxidant de l'SPE amb diferents mètodes d'extracció es va avaluar determinant els radicals DPPH, ABTS plus i l'assaig FRAP, tal com es mostra a la figura 4. Les activitats d'eliminació de radicals lliures de SPE amb diferents mètodes d'extracció s'indiquen pel percentatge d'inhibició. L'SPE de l'extracció enzimàtica va mostrar els nivells més alts de radicals DPPH, ABTSf i FRAP de 26,32, 32.08 i 6,24 per cent d'inhibició, respectivament, mentre que l'extracció d'aigua va mostrar els nivells més baixos d'inhibició del 24,85, 30,19 i 5,01 per cent. , respectivament (amb diferències significatives entre el mètode (p < 0,05).="" hi="" ha="" molts="" informes="" que="" el="" mètode="" d'extracció="" indueix="" canvis="" conformacionals="" i="" funcionals="" a="" les="" proteïnes,="" inclosa="" l'activitat="" antioxidant="" [17,="" 30].="" s'ha="" informat="" que="" l'extracció="" assistida="" per="" enzims="" té="" tots="" dos="" efectes="" adversos="" i="" favorables="" sobre="" els="" compostos="" bioactius.="" molts="" estudis="" han="" informat="" augments="" de="" l'activitat="" antioxidant="" per="" extracció="" enzimàtica,="" principalment="" en="" plantes="" [31]="" per="" exemple,="" sanyo="" et="" al.="" [32]="" van="" informar="" que="" la="" closca="" d'arròs="" mòlta="" tractada="" amb="" cel·lulasa="" podria="" millorar="" les="" seves="" activitats="" biològiques,="" proporcionant="" així="" un="" producte="" més="" acceptable="" l'augment="" o="" disminució="" del="" poder="" reductor="" fèrric="" dels="" hidrolitzats="" de="" proteïnes="" pot="" estar="" relacionat="" amb="" l'exposició="" de="" la="" cadena="" lateral="" d'aminoàcids="" densos="" en="" electrons.="" grups,="" com="" ara="" fragments="" polars="" o="" carregats="" durant="" la="" hidròlisi="">

2.6.Activitat inhibidora contra l'activitat de formació d'a-amilasa, -glucosidasa i anti-AGEs en SPE

L'SPE tenia activitat inhibidora contra els enzims c-amilasa i a-glucosidasa. Aquesta activitat va ser més alta per a l'extracció enzimàtica, que va proporcionar una millor inhibició que la proteïna extreta amb aigua (figura 5). L'activitat inhibidora contra la -amilasa i la -glucosidasa de l'SPE de l'aigua i l'extracció enzimàtica van ser del 29,18 i l'11,23% d'inhibició, respectivament, i les extraccions enzimàtiques van ser del 31,86 i el 12,69% d'inhibició, respectivament (amb diferències significatives entre el mètode (pàg<0.05). some="" researchers="" have="" reported="" that="" several="" amino="" acids="" act="" as="" α-glucosidase="" inhibitors.="" suzuki="" et="" al.="">

havia provat inicialment els efectes inhibidors de Gly o Ser i va mostrar una certa activitat inhibidora de la -glucosidasa. Diversos assajos in vitro han demostrat que molts polifenols vegetals posseeixen activitats inhibidores d'enzims hidrolitzadors de carbohidrats. Alguns compostos, com els polifenols del te verd, les antocianines de moniato, la genisteïna de la isoflavona de soja i diversos flavonoides, inhibeixen les activitats -glucosidasa i -amilasa [35,36]. Aquestes activitats inhibidores dels fitoquímics vegetals contra els enzims que hidrolitzen els carbohidrats contribueixen a reduir la hiperglucèmia postprandial. - Els inhibidors de la glucosidasa, com l'acarbosa, s'uneixen de manera competitiva al lloc d'unió dels oligosacàrids de la -glucosidasa o -amilasa, la qual cosa impedeix la unió i la hidròlisi enzimàtica del substrat de l'oligosacàrid [37]. Per tant, és possible que les activitats inhibidores de la -glucosidasa d'aquests compostos resultin del grup fenol d'acarbosa i polifenols que s'uneixen a aquests enzims.

Figura 5. Efecte del mètode d'extracció sobre l'activitat inhibidora contra l'enzim x-amilasa i -glucosidasa i activitats antiglicació de l'SPE. Els valors s'expressen com a mitjana ± desviació estàndard (n=3). Els mitjans amb lletres diferents en barres diferents eren significativament diferents entre els tractaments a la p<>

Aquest article està extret de Molecules 2021, 26, 3455. https://doi.org/10.3390/molecules26113455 https://www.mdpi.com/journal/molecules