Profil Asid Amino Dan Sifat Biologi Kepompong Sutera Yang Terjejas Oleh Pengekstrakan Air Dan Enzim Bahagian 1

Sila hubungioscar.xiao@wecistanche.comuntuk maklumat lanjut

Abstrak:Kami membandingkan keberkesanan untuk pengekstrakan protein air berbanding pengekstrakan enzimatik. Komposisi asid amino, aktiviti perencatan terhadap enzim-amilasedan-glukosidase, dan aktiviti anti-glikasi ekstrak protein sutera (SPE) telah ditentukan. Kami menggunakan pengekstrakan air (100 darjah, enam jam) dan protease-enzimatikperahan. Struktur mikro gentian sutera jelas berbeza selepas pengekstrakan. Keputusan menunjukkan bahawa pengekstrakan enzimatik memberikan nilai kandungan protein, asid amino, jumlah kandungan fenolik (TPC) dan jumlah keseluruhan yang lebih tinggi.flavonoidkandungan (TFC), serta semua parameter aktiviti biologi yang diuji, tetapi ia juga memberikan rasa yang lebih pahit dalam ekstrak—-menyumbang asid amino sebanyak 51 peratus (arginine, fenilalanin, histidin, valine, tryptophan, isoleucine, dan leucine) dan rasa kurang manis dan umami menyumbang asid amino daripada pengekstrakan air, yang mungkin lebih sesuai digunakan sebagai nutraseutikal pekat.

Kata kunci:protein sutera; protease; serine;asid glutamik; o-amilase; rasa pahit

Sila klik di sini untuk mengetahui lebih lanjut

1. Pengenalan

Sutera adalah serat protein yang terdiri daripada sericin dan fibroin; daripada ini, protein fibroin terdiri daripada 70 peratus hingga 80 peratus daripada gentian sutera. Ia mempunyai domain amorfus dan kristal dengan rantai asid amino pendek yang membolehkan ia mengekalkan struktur padatnya [1]. Sericin ialah protein globular yang membentuk kira-kira 20-30 peratus gentian sutera. Peranannya adalah untuk menyalut dan menghubungkan filamen fibroin bersama-sama dalam kepompong ulat sutera [2]. Protein, sericin, dan fibroin, telah dikaji secara meluas untuk aplikasi perubatan kerana sifat fisiokimia dan aktiviti biologi yang baik, seperti anti-pengoksidaan, anti-radang, biokompatibiliti, pecutan percambahan sel, dan pengaktifan sintesis kolagen. Dalam industri sutera, sericin dikeluarkan daripada fibroin dan seterusnya dibuang. Walau bagaimanapun, ia telah menunjukkan bahawa protein ini membentangkan sifat yang menarik, yang mungkin membenarkan penggunaannya dalam beberapa bidang. Oleh kerana kebolehannya yang melembapkan dan anti-kedut, sericin adalah sebatian yang menarik dalam industri kosmetik [3,4]. Selain itu, sericin telah dikaji untuk tujuan bioperubatannya, seperti biomaterial dan untuk penghantaran ubat [5-8], terutamanya kerana ia telah dilaporkan lengai secara imunologi [6]. Aktiviti antioksidan Sericin adalah salah satu sifatnya yang paling ketara kerana ia boleh memberikan kesan positif untuk kesihatan manusia dan dalam industri makanan sebagai pengawet makanan semula jadi [9].

Cistanche boleh meningkatkan imuniti

Kajian terdahulu kami menunjukkan bahawa kepompong sutera, diekstrak dengan air mendidih selama enam jam, memberikan hasil terbaik berkenaan dengan profil asid amino, jumlah kandungan fenolik dan flavonoid, dan sifat biologi, termasuk anti-glikasi, o-amilase, dan c- perencatan glucosidase [10]. Walau bagaimanapun, walaupun keputusan kami mendedahkan bahawa masa pengekstrakan yang lebih lama menawarkan nilai biologi yang lebih besar, ekstrak yang lebih pekat diperlukan untuk membuat nutraseutikal atau kosmetik selain makanan berfungsi. Untuk meneroka lebih banyak potensi penggunaan komponen kokon sutera, kaedah pengekstrakan lain perlu digunakan, seperti (1) pengekstrakan dengan detergen dan sabun yang membawa kepada penyahnaturalisasian protein dan hidrolisis separa rantai filamen sutera [5]: natrium karbonat[11] , kalsium hidroksida [12], dan detergen bukan ionik [13] telah digunakan untuk proses degumming, (2) pengekstrakan dengan stim menggunakan autoklaf: disebabkan oleh suhu tinggi yang digunakan, ikatan hidrogen antara kumpulan hidroksil menjadi tidak stabil membenarkan air untuk berinteraksi dengan asid amino polar sericin [14]. Berat molekul sampel yang diperolehi adalah dalam julat 27 hingga 200 kDa[15],(3)pengestrakan bantuan enzim, dsb. Pengekstrakan enzim biasanya digunakan untuk pecahan bahan mentah tumbuhan dan untuk pengekstrakan molekul dalam cara yang tidak berbahaya [16].

nutraseutikal atau kosmetik selain makanan berfungsi. Untuk meneroka lebih banyak potensi penggunaan komponen kokon sutera, kaedah pengekstrakan lain perlu digunakan, seperti (1) pengekstrakan dengan detergen dan sabun yang membawa kepada penyahnaturalisasian protein dan hidrolisis separa rantai filamen sutera[5]: natrium karbonat[11] , kalsium hidroksida [12], dan detergen bukan ionik [13] telah digunakan untuk proses degumming, (2) pengekstrakan dengan stim menggunakan autoklaf: disebabkan oleh suhu tinggi yang digunakan, ikatan hidrogen antara kumpulan hidroksil menjadi tidak stabil membenarkan air untuk berinteraksi dengan asid amino polar sericin [14]. Berat molekul sampel yang diperoleh adalah dalam julat 27 hingga 200 kDa [15], (3)pengestrakan bantuan enzim, dsb. Pengekstrakan enzim biasanya digunakan untuk pecahan bahan mentah tumbuhan dan untuk pengekstrakan molekul dalam cara yang tidak berbahaya [16].

Terdapat banyak kajian menggunakan pengekstrakan enzim untuk peningkatan kualiti. Sebagai contoh, Sangwong et al. [17] menggunakan enzim protease untuk mengubah suai sericin yang diekstrak daripada kepompong; keputusan yang diperolehi dalam kajian ini mencadangkan bahawa protein sericin, diubah suai menggunakan enzim protease, boleh diterima pakai sebagai bahan dalam aplikasi makanan dan kosmetik. Dos enzim dan masa rawatan mempengaruhi kinetik proses. Selain itu, sifat kimia peptida sericin larut berbeza mengikut enzim yang digunakan. Peptida dalam julat 5 hingga 20 kDa diperoleh dan ini bebas daripada asid alkali dan lemak [18]. Walaupun pendekatan ini lebih mahal sedikit daripada teknik yang diterangkan di atas, kurang tenaga diperlukan. Akibatnya, proses ini menjadi lebih mampan [19]. Penggunaan gabungan enzim (savinase dan alcalde) dan ultrasound untuk mengekstrak sericin daripada gentian sutera juga dinilai. Dalam kes ini, keberkesanan proses degumming meningkat seiring dengan masa rawatan. Walau bagaimanapun, integriti sericin yang diasingkan tidak dikaji [13]. Begitu juga, protease serin alkali termostable daripada bakteria (Bacillus hallodurans) yang mampu mengeluarkan sericin daripada sutera telah diasingkan baru-baru ini. Protease novel ini telah menunjukkan keupayaan degumming yang lebih tinggi daripada protease Alcalase komersial [20]. Walau bagaimanapun, terdapat sedikit maklumat yang dilaporkan tentang perbandingan komposisi kimia dan sifat biologi kokon sutera Thai daripada air dan pengekstrakan enzimatik.

Oleh itu, kami berhasrat untuk membandingkan air berbanding pengekstrakan enzimatik pada profil asid amino, jumlah kandungan fenolik dan flavonoid, sifat biologi, perencatan anti-glikasi, x-amilase, dan -glukosidase berkenaan dengan mengoptimumkan kaedah pengekstrakan protein sutera. Strain Nangtui dipilih sebagai yang paling popular ditanam di Timur Laut Thailand (Bombyx mori; kepompong kuning). Kami menjangkakan untuk menjana maklumat berguna untuk kegunaan yang lebih luas bagi ekstrak protein sutera ini. Kajian ini juga harus menyediakan asas yang berguna untuk menambah baik pemprosesan dan pengeluaran produk makanan berfungsi.

2. Keputusan dan Perbincangan 2.1. Struktur Mikro Gentian Sutera

Struktur mikro gentian sutera jelas berbeza selepas pengekstrakan. SEM dan saiz imej yang diperluas pada 200× dan 1200× menunjukkan bahawa gentian sutera yang terhasil berbeza membandingkan kaedah pengekstrakan air dan enzimatik. Adalah mungkin untuk diperhatikan bahawa kawalan mempunyai permukaan yang besar dan licin jika dibandingkan dengan pengekstrakan air, yang menghasilkan benang sutera yang dikecutkan, dengan beberapa patah, jika dibandingkan dengan pengekstrakan enzimatik. Kaedah terakhir ini menghasilkan benang yang sangat kecil dan mengecut (Rajah 1). Keputusan ini adalah bersetuju dengan Wongpinyochit et al. [21], yang membuat spekulasi bahawa enzim proteolitik mengganggu geometri pembungkusan sutera, membenarkan kemasukan air yang lebih besar, mengakibatkan pembengkakan zarah. Pada masa yang sama, degradasi mengurangkan cas permukaan, membolehkan produk degradasi terkumpul longgar pada permukaan zarah yang tinggal.

2.2. Perbezaan Disebabkan Kaedah Pengekstrakan Kandungan Asid Amino Ekstrak Protein Sutera (SPE) dan Kandungan Protein

Pengekstrakan SPE dengan enzim memberikan jumlah nilai asid amino penting yang tiga kali lebih tinggi daripada kaedah pengekstrakan air (Jadual 1), disebabkan oleh penggunaan enzim protease yang memecahkan ikatan peptida molekul protein yang menghasilkan asid amino bebas. dan peptida yang lebih pendek. Degradasi protein mempunyai kelebihan bahawa enzim sangat spesifik untuk substrat masing-masing. Oleh itu, sejumlah besar enzim tidak diperlukan, dan mereka boleh merendahkan protein dalam keadaan ringan. Selain itu, penggunaan enzim mempunyai kadar degradasi protein yang agak tinggi jika dibandingkan dengan penggunaan asid atau alkali. Enzim ialah pemangkin biologi yang mempercepatkan kadar pelbagai jenis tindak balas kimia. Enzim yang berbeza boleh menyebabkan hidrolisis, pengurangan, pengoksidaan, pembekuan, dan tindak balas penguraian. Enzim proteolitik atau protease ialah enzim yang secara hidrolitik membelah ikatan peptida yang menghubungkan asid amino bersama-sama dalam rantai polipeptida, dengan itu merendahkan protein kepada molekul yang lebih kecil, seperti pepton, peptida, dan asid amino. Produk proses bioteknologi ini mencari aplikasi yang lebih luas dalam bidang perubatan dan industri; Oleh itu, penggunaan pelbagai enzim proteolitik telah meningkat dengan pesat dalam beberapa tahun kebelakangan ini [22-24]. Hasil daripada asid amino menghasilkan pengekstrakan enzimatik mempunyai kandungan protein yang lebih tinggi, juga. Pengekstrakan oleh enzim memberikan nilai kandungan protein 3 mg/g (Jadual 1). Hasil pengekstrakan SPE dalam air dan hidrolisis menggunakan enzim masing-masing adalah 43.31 dan 94.61 peratus. Pengekstrakan kepompong oleh air mengambil masa yang lama, menyebabkan banyak air tersejat mengakibatkan kurang hasil. Berbeza dengan penggunaan enzim, hasil yang lebih tinggi diperolehi.

2.3.Kesan Kaedah Pengekstrakan Terhadap Sumbangan Asid Amino Kepada Rasa

SPE yang diperoleh melalui pengekstrakan sama ada dengan air atau enzim menjejaskan sumbangan rasa (alanin, glisin, dan serin adalah rasa manis, arginin, fenilalanin, histidin, valine, tryptophan, isoleucine, dan leucine mempunyai rasa pahit, dan asid glutamat dan asid aspartik adalah umami). Perbezaan rasa yang terhasil(1; manis, 2; umami: ialah rasa asas yang kelima, selain rasa masam, manis, masin, dan pahit yang menghasilkan rasa lazat, dan 3; pahit) ditunjukkan dalam Rajah 2. Pengekstrakan dengan air atau enzim memberikan nilai rasa manis, umami, dan pahit masing-masing 40, 33, 27 peratus, dan 32,17, 51 peratus. Walau bagaimanapun, hidrolisis enzimatik protein boleh menghasilkan sebatian dengan rasa yang lebih pahit daripada pengekstrakan air kerana pembebasan enzim kumpulan hidrofobik asid amino, seperti isoleucine, fenilalanin, tryptophan, tyrosine, dan valine [25]. Protease dengan kekhususan yang luas mempunyai kecenderungan untuk menghidrolisis pada residu asid amino hidrofobik, meninggalkan residu asid amino bukan polar pada terminal C peptida yang terbentuk. Ini membawa kepada kepahitan yang lebih besar [26].

2.4. Kesan Kaedah Pengekstrakan ke atas Jumlah Kandungan Fenolik dan Jumlah Kandungan Flavonoid Pengekstrakan enzimatik SPE menunjukkan jumlah kandungan fenolik (TPC) dan jumlah kandungan flavonoid (TFC) masing-masing sebanyak 87.65 mg GAE/g DW dan 52.02 mg RE/g DW. (Rajah3) jika dibandingkan dengan pengekstrakan air (dengan perbezaan yang ketara antara kaedah (ms<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. Kesan Kaedah Pengekstrakan ke atas DPPH Radical-Scavenging Activity, ABTS plus , dan FRAP Assay

Aktiviti antioksidan SPE dengan kaedah pengekstrakan berbeza telah dinilai dengan menentukan radikal DPPH, ABTS tambah, dan Ujian FRAP, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 4. Aktiviti penghapusan radikal bebas SPE dengan kaedah pengekstrakan berbeza ditunjukkan oleh perencatan peratus. SPE daripada pengekstrakan enzimatik menunjukkan tahap tertinggi radikal DPPH, ABTSf, dan FRAP iaitu 26.32, 32.08, dan 6.24 peratus perencatan, manakala pengekstrakan air menunjukkan yang paling rendah 24.85, 30.19, dan 5.01 peratus perencatan , masing-masing (dengan perbezaan yang ketara antara kaedah (p < 0.05).="" terdapat="" banyak="" laporan="" bahawa="" kaedah="" pengekstrakan="" mendorong="" perubahan="" konformasi="" dan="" fungsi="" dalam="" protein,="" termasuk="" aktiviti="" antioksidan="" [17,30].="" pengekstrakan="" bantuan="" enzim="" telah="" dilaporkan="" mempunyai="" kedua-duanya.="" kesan="" buruk="" dan="" baik="" terhadap="" sebatian="" bioaktif.="" peningkatan="" dalam="" aktiviti="" antioksidan="" melalui="" pengekstrakan="" bantuan="" enzim="" telah="" dilaporkan="" oleh="" banyak="" kajian,="" kebanyakannya="" dalam="" tumbuhan="" [31].="" sebagai="" contoh,="" sanyo="" et="" al.="" [32]="" melaporkan="" bahawa="" sekam="" padi="" yang="" dirawat="" dengan="" selulase="" boleh="" meningkatkan="" aktiviti="" biologinya,="" sekali="" gus="" menyediakan="" produk="" yang="" lebih="" diterima.="" peningkatan="" atau="" penurunan="" kuasa="" pengurangan="" ferik="" untuk="" hidrolisat="" protein="" mungkin="" berkaitan="" dengan="" pendedahan="" rantaian="" sisi="" asid="" amino="" padat="" elektron="" kumpulan,="" seperti="" bahagian="" polar="" atau="" bercas="" semasa="" hidrolisis="">

2.6.Aktiviti Perencatan terhadap Aktiviti Pembentukan a-Amilase, -Glucosidase dan Anti-AGEs dalam SPE

SPE mempunyai aktiviti perencatan terhadap enzim c-amilase dan a-glucosidase. Aktiviti ini adalah tertinggi untuk pengekstrakan enzimatik, yang memberikan perencatan yang lebih baik daripada protein yang diekstrak air (Rajah 5). Aktiviti perencatan terhadap -amilase dan -glukosidase SPE daripada pengekstrakan air dan enzimatik ialah 29.18 dan 11.23 peratus perencatan, masing-masing, dan pengekstrakan enzim ialah 31.86 dan perencatan 12.69 peratus, masing-masing (dengan perbezaan yang ketara antara kaedah (hlm<0.05). some="" researchers="" have="" reported="" that="" several="" amino="" acids="" act="" as="" α-glucosidase="" inhibitors.="" suzuki="" et="" al.="">

pada mulanya telah menguji kesan perencatan Gly atau Ser dan menunjukkan beberapa aktiviti perencatan -glucosidase. Pelbagai ujian in vitro telah menunjukkan bahawa banyak polifenol tumbuhan mempunyai aktiviti perencatan enzim penghidrolisis karbohidrat. Beberapa sebatian, seperti polifenol teh hijau, anthocyanin ubi keledek, isoflavon soya genistein, dan beberapa flavonoid, menghalang aktiviti -glukosidase dan -amilase [35,36]. Aktiviti perencatan fitokimia tumbuhan terhadap enzim penghidrolisis karbohidrat ini menyumbang kepada mengurangkan hiperglikemia selepas makan. -Inhibitor glukosidase, seperti acarbose, mengikat secara kompetitif pada tapak pengikat oligosakarida -glukosidase atau -amilase, yang menghalang pengikatan dan hidrolisis enzimatik substrat oligosakarida [37]. Oleh itu, ada kemungkinan bahawa aktiviti perencatan -glukosidase sebatian ini terhasil daripada kumpulan fenol acarbose dan polifenol yang mengikat enzim ini.

Rajah 5. Kesan kaedah pengekstrakan ke atas aktiviti perencatan terhadap enzim x-amilase dan -glukosidase dan aktiviti antiglikasi SPE. Nilai dinyatakan sebagai min±sisihan piawai (n=3). Bermakna dengan huruf yang berbeza pada bar yang berbeza adalah berbeza dengan ketara antara rawatan di p<>

Artikel ini diekstrak daripada Molecules 2021, 26, 3455. https://doi.org/10.3390/molecules26113455 https://www.mdpi.com/journal/molecules