Anti-oxidatieve en anti-aging activiteiten van varkensbijproduct collageenhydrolysaten geproduceerd Deel 1

Neem dan contact op metosar.xiao@wecistanche.comvoor meer informatie

Abstract:Om methoden te onderzoeken voor het verbeteren van de verwerking van varkensafval, werd varkenshuid gehydrolyseerd met behulp van verschillende commercieel verkrijgbare proteasen (Alcalase, Flavorzyme, Neutrase, Bromelaïne, Protamex en Papaïne) onder verschillende optimale omstandigheden. Na enzymatische hydrolyse werden de collageenhydrolysaten (CT's) gefractioneerd naar molecuulgewicht (3 kDa) via membraanecofiltratie. De CHS werden geanalyseerd op fysische eigenschappen (pH, eiwitherstel, vrije aminogroepinhoud, moleculaire gewichtsverdeling en aminosamenstelling) en op functionele eigenschappen (antioxiderende activiteiten en anti-aging activiteiten). Onder de CHs vertoonden CHs gehydrolyseerd door Alcalase (CH-Alcalase) de hoogste mate van hydrolyse in vergelijking met andere CHs. Zowel "CH-Alcalase" als "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="">

Zoekwoorden:hydrolyse; commerciële proteasen; collageenhydrolysaat; antioxidant; anti-aging

KSL01

Klik hier voor meer informatie

1. Inleiding

Met de toenemende levensverwachting krijgen anti-aging procedures voor de huid veel aandacht. Collageen, gebruikt in huidverzorgingsproducten als een cosmeceutisch ingrediënt voor anti-aging, wordt veel gebruikt in de cosmetische markt. Collageen is een vezelig eiwit met een hoog molecuulgewicht van dierlijke oorsprong, dat overvloedig wordt aangetroffen in bindweefsel, huid, pezen, kraakbeen, ligamenten, tanden, nagels en haar van mens en dier. Vee blijft de belangrijkste bron van industrieel collageen [1l. Jaarlijks worden wereldwijd grote hoeveelheden dierlijke bijproducten weggegooid, als afval, door de voedsel- en vleesverwerkende industrie. Deze kunnen echter worden gebruikt als belangrijke eiwitbronnen voor nieuwe voedselmaterialen of worden omgezet in producten met toegevoegde waarde via hydrolyse, die op grote schaal wordt toegepast om de functionele en nutritionele eigenschappen van eiwitten te verbeteren en te verbeteren [2,3].cistanche genghis khanCollageen wordt ook steeds meer beschouwd als een bron van bioactieve peptiden, die veelbelovend zijn gebleken als heilzame verbindingen voor gebruik in voedings- of farmaceutische toepassingen. Daarom kan hydrolyse van collageen een belangrijke rol spelen bij het verbeteren van de biologische beschikbaarheid en geschiktheid voor gebruik in verschillende commerciële processen.

Fysiologische activiteiten van bioactieve peptiden, die meestal 2-20 aminozuurresiduen bevatten (<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="">

KSL02

Cistanche kan anti-aging

Eiwithydrolyse, die leidt tot de splitsing van peptidebindingen, kan worden uitgevoerd via enzymatische of chemische processen [9]. Chemische processen, waaronder alkalische of zure hydrolyse met behulp van oplosmiddelextracties, zijn niet alleen schadelijk voor het milieu, maar ook voor mensen die de resulterende producten consumeren [4,10]. Chemische processen, die moeilijk te controleren zijn, leveren producten op die gemodificeerde aminozuren bevatten [9]. Daarentegen kan enzymatische hydrolyse worden uitgevoerd onder milde omstandigheden, waardoor extreme omgevingen worden vermeden die vereist zijn door chemische behandelingen.cistanche levensduurverlengingBovendien produceren de processen geen nevenreacties en verlagen ze de voedingswaarde van de eiwitbron niet [8]. Verschillende proteasen, waaronder Alcalase, pepsine, Protamex, trypsine en Neutrase, worden vaak gebruikt om eiwitten te hydrolyseren, wat resulteert in verschillende soorten eiwithydrolysaten en peptiden met een verscheidenheid aan bio-functionele activiteiten. Een studie meldde de productie van collageenhydrolysaten met antioxiderende activiteit uit varkenshuidgelatine met behulp van enzymatische hydrolyse door pepsine en pancreatine [11]. Zalmbijproducten werden gehydrolyseerd om peptische hydrolysaten te produceren met behulp van verschillende proteasen, waarbij de uiteindelijke peptiden uitstekende antioxiderende en ontstekingsremmende eigenschappen vertoonden [12].

Het doel van het onderzoek was:(a) het identificeren van de meest actieve collageenhydrolysaten geproduceerd door enzymatische hydrolyse met behulp van verschillende commercieel beschikbare proteasen (Alcalase, Flavorzyme, Neutrase, Protamex, Bromelaïne en Papaïne);(b) om het fractioneringseffect van collageenhydrolysaten verkregen uit enzymatische hydrolyse te bevestigen, en (c) om hun in vitro antioxidant- en anti-aging activiteiten te bepalen.

2. Resultaten en discussie

2.1. Enzymatische hydrolyse-effect op collageenhydrolysaten

2.1.1.pH

De functionele eigenschappen van eiwitten kunnen worden versterkt door hydrolyse door bepaalde proteasen. In deze studie werden zes verschillende proteasen (Alcalase, Flavorzyme, Neutrase, Bromelaïne, Protamex en Papaïne) gebruikt om collageen uit de varkenshuid te hydrolyseren om actieve collageenhydrolysaten met een laag molecuulgewicht te verkrijgen. De verandering van pH in collageenhydrolysaten (CH) is weergegeven in figuur 1. De pH van de collageensuspensie (5% varkenshuidmengsel) was aanvankelijk 6,39-6,55 (bij 0 uur). CH-Alcalase en CH-Flavorzyme bereikten een optimale pH (pH 8,0) na 12 uur incubatie. CH-Protamex, CH-Bromelaïne en CH-Papaïne bereikten de optimale pH (pH 7,0) na 6 uur incubatie, terwijl CH-Flavorzyme bleef dalen van pH6,39 tot pH 5,69 voor 24 incubatie (figuur 1). De pH van een eiwithydrolysaat is een belangrijke factor die enzymatische hydrolysereacties reguleert [13].Cistanche nzDaarom kan de generatie van collageenhydrolysaten onder omstandigheden met verschillende pH te wijten zijn aan pH-afhankelijke veranderingen in enzymconformatie, die van invloed kunnen zijn op hun bio-activering en fysisch-chemische eigenschappen.

2.1.2.Natrium dodecylodeylsulfaat-polyacrylamide gel elektroforese (SDS-PAGE)

Natriumdodecylsulfaat-polyacrylamidegelelektroforese (SDS-PAGE) profielen van CT's behandeld met verschillende proteasen gedurende 24 uur worden getoond (figuur 2). Het peptideprofiel van de collageensuspensie (bij 0 uur) toonde een zichtbare band in het bereik van het lage tot hoge molecuulgewicht. De resultaten wezen op snelle hydrolyse in CH-Alcalase, CH-Neutrase, CH-Bromelaïne en CH-Protamex, omdat er geen banden waren na 3 uur incubatie. De hoge moleculaire gewichtsklassen van CH-Alcalase, CH-Neutrase en CH-Protamex namen af op een tijdsafhankelijke incubatiemanier. CH-Bromeline varieerde echter niet met de incubatietijd omdat het na slechts 1 uur incubatie volledig is gehydrolyseerd. Interessant is dat de CHs volledig verdwenen toen het monster gedurende 6 uur reageerde met Alcalase of Neutrase, wat aangeeft dat collageen fungeerde als een geschikt substraat voor enkele van de andere geteste enzymen. Banden van CH-Flavorzyme en CH-Papain verschenen echter na 24 uur in het bereik van het lage tot hoge molecuulgewicht. Eiwitten kunnen gedeeltelijk worden gehydrolyseerd tot peptiden of aminozuren door enzymatische hydrolyse, afhankelijk van het proteasetype, de incubatietijd en de protease-substraatverhouding (eiwithoeveelheid) [14]. Het enzymatische hydrolyseproces wordt voornamelijk bepaald door de vraag of het betrokken proteasetype een endopeptidase of een exopeptidase is [15,16]. Aangezien Alcalase, Neutrase en Protamex endopeptidasen zijn, kan worden verwacht dat hun hydrolyseprocessen peptidebindingen van niet-terminale aminozuren willekeurig breken, waardoor verdere hydrolyse van eiwitten wordt vergemakkelijkt. Aan de andere kant is Flavorzyme zowel een endo- als exopeptidase, dat de niet- of N-terminale van peptideketens breekt. In deze studie bevatte collageeneiwit bindingsplaatsen, die gevoeliger waren voor exopeptidase-activiteit dan voor endopeptidase-activiteit van Flavorzyme. Dus, als gevolg van exopeptidase-activiteit, omvatte hydrolyse van collageeneiwitten door Flavorzyme het stapsgewijs breken van peptidebindingen uit de N-terminal van aminozuren, die eiwithydrolyse vertraagden.

2.1.3. Eiwitterugwinning en gehalte aan vrije aminogroepen

Eiwitterugwinning van de CHs verkregen via verschillende commerciële proteasen wordt getoond (figuur 3A). De controle (collageensuspensie) had een eiwitterugwinningsgehalte van 1,19 mg / ml. Eiwitterugwinning is een parameter voor de efficiëntie van enzymatische hydrolyse. Het lage eiwitterugwinningsgehalte van CH is indicatief voor een verhoogde eiwitafbraak. Bovendien correleert eiwitherstel goed met de oplosbaarheid van eiwitten. Hogere hydrolytische activiteit kan worden veroorzaakt door een toename van blootgestelde hydrofobe zijketens, wat leidt tot verhoogde hydrofobe interacties tussen eiwitten en /of peptiden.cistanche penis grootteDeze hydrofobe zijketens kunnen leiden tot verminderde oplosbaarheid van eiwitten, wat resulteert in een verhoogde eiwitterugwinning van hydrolysaten. In onze studie was de eiwitterugwinningsinhoud goed gecorreleerd met veranderingen in de SDS-PAGE-patronen. De laagste en hoogste eiwitterugwinningsgehalten werden geregistreerd voor respectievelijk Alcalase en Flavorzyme hydrolyse. Voor hydrolyse-efficiëntie gerelateerd aan incubatietijd namen CH-Alcalase, CH-Bromelaïne en CH-Protamex drastisch af binnen een uur na incubatie in vergelijking met de controle. De afname van het eiwitterugwinningsgehalte als gevolg van eiwithydrolyse vertoonde een omgekeerde relatie met het gehalte aan aminogroepen. Bovendien vertoonden de meeste CHs, behalve CH-Neutrase, een laag eiwitgehalte tussen 3 h en 12 h. Na 24 uur incubatie nam hun eiwitgehalte opnieuw toe in CH-Alcalase, CH-Flavorzyme, CH-Neutrase, CH-Bromeline, CH-Protamex en CH-Papaïne als volgt: 0,83 mg / ml, 1,29 mg / ml, 0,75 mg / ml, 0,97 mg / ml, 0,77 mg / ml en 1,11 mg / ml, respectievelijk. Sommige rapporten geven aan dat de optimale hydrolysetijd afhankelijk is van verschillende factoren, zoals de geselecteerde soort, de grondstof, het gebruikte enzym, de grondstof/enzymsnelheid, de concentratie van het enzym en de mate van hydrolyse die wordt nagestreefd, enz. [16]. Sommige rapporten geven aan dat uitgebreide enzymatische hydrolyse (meer dan 24 uur) kan leiden tot een vermindering van de proteaseactiviteit; daarom moet enzymatische hydrolyse worden uitgevoerd binnen 24 uur na enzymatische hydrolyse [17,18].

KSL03

Het gehalte aan vrije aminogroepen van CH, een indicator van de efficiëntie van enzymatische hydrolyse, werd geschat (figuur 3B). Het verwachte resultaat van eiwitafbraak is dat eiwit kan worden gehydrolyseerd tot kortere peptideproducten. Het gehalte aan vrije aminogroepen van de controle was aanvankelijk 0,14 mg/ml. Het gehalte aan vrije aminogroepen van alle CHs nam dramatisch toe met toenemende incubatietijd. Na 24 uur incubatie was het gehalte aan vrije aminogroepen in dalende volgorde: 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-papaïne (0,40 mg / ml). Gewoonlijk kunnen verschillen in totaal eiwit of vrije aminogroepgehalte van enzymatisch gehydrolyseerde monsters gerelateerd zijn aan enzymspecificiteit. Het is afhankelijk van de eigenschappen van een enzym tijdens het enzymatische hydrolyseproces [16,17].cistanche poeder,Alkalische proteasen (zoals alcalase) vertonen bijvoorbeeld hogere hydrolytische activiteiten in vergelijking met zure of neutrale proteasen.

Figuur 3. Verandering in eiwitherstel (A) en vrije aminogroepen (B) van collageenhydrolysaten (CH) afhankelijk van de incubatietijd. Gegevens uitgedrukt als gemiddelde± standaarddeviatie (SD). Gegevens aangeduid met verschillende letters (a-d) tonen statistisch significante verschillen afhankelijk van de incubatietijd (p<>

KSL04