Actividades antioxidantes y antienvejecimiento de los hidrolizados de colágeno de subproductos porcinos producidos Parte 1
Jun 02, 2022
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Abstracto:Para investigar métodos para mejorar el procesamiento de los desechos porcinos, la piel porcina se hidrolizó utilizando diferentes proteasas disponibles comercialmente (Alcalasa, Flavorzyme, Neutrase, Bromelina, Protamex y Papaína) en varias condiciones óptimas. Después de la hidrólisis enzimática, los hidrolizados de colágeno (CHs) se fraccionaron por peso molecular (3 kDa) mediante ultrafiltración por membrana. El CHS se analizó por sus propiedades físicas (pH, recuperación de proteínas, contenido de grupos amino libres, distribución de peso molecular y composición de aminoácidos), así como por propiedades funcionales (actividades antioxidantes y actividades antienvejecimiento). Entre los CH, los CH hidrolizados por alcaleses (CH-Alcalase) exhibieron el mayor grado de hidrólisis en comparación con otros CR. Tanto "CH-Alcalase" como "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="">
Palabras clave:hidrólisis; proteasas comerciales; hidrolizado de colágeno; antioxidante; antienvejecimiento
1. Introducción
Con el aumento de la esperanza de vida, los procedimientos antienvejecimiento de la piel están recibiendo mucha atención. El colágeno, utilizado en productos para el cuidado de la piel como ingrediente cosmecéutico para el antienvejecimiento, es ampliamente utilizado en el mercado cosmético. El colágeno es una proteína fibrosa de alto peso molecular de origen animal, que se encuentra abundantemente en el tejido conectivo, la piel, los tendones, el cartílago, los ligamentos, los dientes, las uñas y el cabello de humanos y animales. La ganadería sigue siendo la principal fuente de colágeno industrial [1l. Anualmente, grandes cantidades de subproductos del ganado son desechados en todo el mundo, como residuos, por las industrias de procesamiento de alimentos y carne. Sin embargo, estos pueden ser utilizados como importantes recursos proteicos para nuevos materiales alimenticios o convertidos en productos de valor agregado a través de la hidrólisis, que se aplica ampliamente para mejorar y mejorar las propiedades funcionales y nutricionales de las proteínas [2,3].cistanche genghis khanEl colágeno también se considera cada vez más una fuente de péptidos bioactivos, que han demostrado ser prometedores como compuestos beneficiosos para su uso en aplicaciones nutricionales o farmacéuticas. Por lo tanto, la hidrólisis del colágeno puede desempeñar un papel importante en la mejora de su biodisponibilidad e idoneidad para su uso en diversos procesos comerciales.
Actividades fisiológicas de los péptidos bioactivos, que generalmente contienen 2-20 residuos 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 puede antienvejecimiento
La hidrólisis de proteínas, que conduce a la escisión de enlaces peptídicos, puede llevarse a cabo a través de procesos enzimáticos o químicos [9]. Los procesos químicos, incluida la hidrólisis alcalina o ácida mediante extracciones con disolventes, son perjudiciales no solo para el medio ambiente sino también para los seres humanos que consumen los productos resultantes [4,10]. Los procesos químicos, que son difíciles de controlar, producen productos que contienen aminoácidos modificados [9]. Por el contrario, la hidrólisis enzimática se puede realizar en condiciones suaves, evitando así ambientes extremos que requieren los tratamientos químicos.extensión de vida de cistancheAdemás, los procesos no producen reacciones secundarias ni disminuyen el valor nutricional de la fuente de proteína [8]. Varias proteasas, incluyendo Alcalase, pepsina, Protamex, tripsina y Neutrasa, se usan comúnmente para hidrolizar proteínas, lo que resulta en varios tipos de hidrolizados de proteínas y péptidos con una variedad de actividades biofuncionales. Un estudio informó la producción de hidrolizados de colágeno con actividad antioxidante a partir de gelatina de piel porcina utilizando hidrólisis enzimática por pepsina y pancreatina [11]. Los subproductos del salmón se hidrolizaron para producir hidrolizados pépticos utilizando varias proteasas, donde los péptidos finales mostraron excelentes propiedades antioxidantes y antiinflamatorias [12].
El objetivo de la investigación fue:(a) identificar los hidrolizados de colágeno más activos producidos por hidrólisis enzimática utilizando diferentes proteasas disponibles comercialmente (Alcalasa, Flavorzyme, Neutrase, Protamex, Bromelina y Papaína);(b) para confirmar el efecto de fraccionamiento de los hidrolizados de colágeno obtenidos de la hidrólisis enzimática, y (c) determinar sus actividades antioxidantes y antienvejecimiento in vitro.
2. Resultados y discusión
2.1. Efecto de hidrólisis enzimática sobre los hidrolizados de colágeno
2.1.1.pH
Las propiedades funcionales de las proteínas pueden ser mejoradas a través de la hidrólisis por ciertas proteasas. En este estudio, se utilizaron seis proteasas diferentes (Alcalase, Flavorzyme, Neutrase, Bromelain, Protamex y Papain) para hidrolizar el colágeno de la piel porcina con el fin de obtener hidrolizados de colágeno activos con bajos pesos moleculares. El cambio de pH en los hidrolizados de colágeno (CH) se muestra en la Figura 1. El pH de la suspensión de colágeno (mezcla de piel porcina al 5%) fue inicialmente de 6,39-6,55 (a las 0h). CH-Alcalase y CH-Flavorzyme alcanzaron un pH óptimo (pH 8.0) a las 12 h de incubación. CH-Protamex, CH-Bromelain y CH-Papain alcanzaron un pH óptimo (pH 7.0) a las 6h de incubación, mientras que CH-Flavorzyme continuó disminuyendo de pH6.39 a pH 5.69 para 24 incubaciones (Figura 1). El pH de un hidrolizado de proteína es un factor importante que regula las reacciones de hidrólisis enzimática [13].cistanche nzPor lo tanto, la generación de hidrolizados de colágeno en condiciones de pH diferente puede deberse a cambios dependientes del pH en la conformación enzimática, lo que puede afectar su bioactivación y propiedades fisicoquímicas.
2.1.2.Electroforesis en gel de dodecil sulfato de sodio-poliacrilamida (SDS-PAGE)
Se muestran los perfiles de electroforesis en gel de dodecil sulfato de sodio-poliacrilamida (SDS-PAGE) de LOS HA tratados con diversas proteasas durante 24 h (Figura 2). El perfil peptídico de la suspensión de colágeno (a 0 h) mostró una banda visible en el rango de peso molecular bajo a alto. Los resultados indicaron hidrólisis rápida en CH-Alcalase, CH-Neutrase, CH-Bromelain y CH-Protamex, ya que no hubo bandas después de la incubación de 3 h. Las bandas de alto rango de peso molecular de CH-Alcalase, CH-Neutrase y CH-Protamex disminuyeron en una forma de incubación dependiente del tiempo. Sin embargo, ch-bromeline no varió con el tiempo de incubación porque se ha hidrolizado completamente después de solo 1 h de incubación. Curiosamente, los HA desaparecieron por completo cuando la muestra reaccionó con Alcalasa o Neutrasa durante 6h, lo que indica que el colágeno actuó como un sustrato adecuado para algunas de las otras enzimas probadas. Sin embargo, las bandas de CH-Flavorzyme y CH-Papain aparecieron en el rango de peso molecular bajo a alto después de 24 h. Las proteínas se pueden hidrolizar parcialmente en péptidos o aminoácidos por hidrólisis enzimática, dependiendo del tipo de proteasa, el tiempo de incubación y la relación proteasa-sustrato (cantidad de proteína) [14]. El proceso de hidrólisis enzimática está determinado principalmente por si el tipo de proteasa involucrada es una endopeptidasa o una exopeptidasa [15,16]. Dado que Alcalase, Neutrase y Protamex son endopeptidasas, se puede esperar que sus procesos de hidrólisis rompan los enlaces peptídicos de aminoácidos no terminales al azar, facilitando así una mayor hidrólisis de las proteínas. Por otro lado, Flavorzyme es tanto una endo-y exopeptidasa, que rompe el no terminal o N-terminal de las cadenas peptídicas. En este estudio, la proteína de colágeno contenía sitios de unión, que eran más susceptibles a la actividad de la exopeptidasa que a la actividad endopeptidasa de Flavorzyme. Por lo tanto, debido a la actividad de la exopeptidasa, la hidrólisis de las proteínas de colágeno por Flavorzyme implicó la ruptura paso a paso de los enlaces peptídicos del N-terminal de aminoácidos, lo que desaceleró la hidrólisis de proteínas.
2.1.3. Recuperación de proteínas y contenido de aminoácidos libres
Se muestra la recuperación proteica de los CHs obtenidos a través de diferentes proteasas comerciales (Figura 3A). El control (suspensión de colágeno) tuvo un contenido de recuperación proteica de 1,19 mg/mL. La recuperación de proteínas es un parámetro de la eficiencia de la hidrólisis enzimática. El bajo contenido de recuperación de proteínas de CH es indicativo de un aumento de la descomposición de proteínas. Además, la recuperación de proteínas se correlaciona bien con la solubilidad de proteínas. Una mayor actividad hidrolítica puede ser causada por un aumento en las cadenas laterales hidrofóbicas expuestas, lo que lleva a un aumento de las interacciones hidrofóbicas entre proteínas y / o péptidos.cistanche tamaño del peneEstas cadenas laterales hidrofóbicas pueden conducir a una disminución de la solubilidad de las proteínas, lo que resulta en una mayor recuperación de proteínas de los hidrolizados. En nuestro estudio, el contenido de recuperación de proteínas se correlacionó bien con los cambios en los patrones SDS-PAGE. Los niveles más bajos y más altos de contenido de recuperación de proteínas se registraron para la hidrólisis de alcalasa y flavorzima, respectivamente. Para la eficiencia de hidrólisis relacionada con el tiempo de incubación, CH-Alcalase, CH-Bromelain y CH-Protamex disminuyeron drásticamente dentro de una hora de incubación en comparación con el control. La disminución en el contenido de recuperación de proteínas resultante de la hidrólisis de proteínas mostró una relación inversa con el contenido de grupos amino. Además, la mayoría de los HAC, a excepción de la CH-neutrasa, exhibieron un bajo contenido de proteínas entre 3 h y 12 h. Después de 24 h de incubación, su contenido de proteína aumentó nuevamente en CH-Alcalase, CH-Flavorzyme, CH-Neutrase, CH-Bromeline, CH-Protamex y CH-Papain de la siguiente manera: 0.83 mg / mL, 1.29 mg / mL, 0.75 mg / mL, 0.97 mg / mL, 0.77 mg / ml y 1.11 mg / mL, respectivamente. Algunos informes indican que el tiempo óptimo de hidrólisis depende de varios factores, como la especie seleccionada, la materia prima, la enzima utilizada, la tasa de materia prima / enzima, la concentración de la enzima y el grado de hidrólisis perseguido, etc. [16]. Algunos informes indican que la hidrólisis enzimática prolongada (más de 24 h) puede conducir a una reducción de la actividad de la proteasa; por lo tanto, la hidrólisis enzimática debe llevarse a cabo dentro de las 24 h posteriores a la hidrólisis enzimática [17,18].
Se estimó el contenido de grupos amino libres de CH, que es un indicador de la eficiencia de hidrólisis enzimática (Figura 3B). El resultado esperado de la descomposición de proteínas es que la proteína puede hidrolizarse en productos peptídicos más cortos. El contenido de grupos amino libres del control fue inicialmente de 0,14 mg/ml. El contenido de aminoácidos libres de todos los CI aumentó dramáticamente con el aumento del tiempo de incubación. Después de 24 h de incubación, el contenido de grupos amino libres por orden descendente fue: CH-Alcalasa(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 (0.40mg/mL). Comúnmente, las diferencias en el contenido total de proteínas o grupos amino libres de muestras hidrolizadas enzimáticamente pueden estar relacionadas con la especificidad enzimática. Depende de las propiedades de una enzima durante el proceso de hidrólisis enzimática [16,17].polvo de cistanche,Por ejemplo, las proteasas alcalinas (como la alcalasa) exhiben mayores actividades hidrolíticas en comparación con las proteasas ácidas o neutras.
Figura 3. Cambio en la recuperación de proteínas (A) y grupos amino libres (B) de hidrolizados de colágeno (CH) dependiendo del tiempo de incubación. Datos expresados como media± desviación estándar (DE). Los datos denotados por diferentes letras(a-d)muestran diferencias estadísticamente significativas dependiendo del tiempo de incubación(p<>
Este artículo está extraído de Molecules 2019, 24, 1104; doi:10.3390/moléculas24061104 www.mdpi.com/journal/molecules
