TM Halavach

RV Romanovich

ES Savchuk

AS Bobovich

EI Tarun

VP Kurchenko

VD Khartitonov

VA Asafov

* Autorul corespunzator: TM Halavach, VA Asafov, Belarus State University (BSU), Nezavisimosti Av. 4, 220030 Minsk, Belarus.

lapte

Primit: 07 aprilie 2020;Publicat: 14 aprilie 2020

Abstract

Au fost derivate complexele de incluziune ale β ciclodextrinei cu hidrolizate proteice extinse de zer și colostru. O scădere semnificativă a amărăciunii peptidelor incluse în clatrați cu oligozaharidă ciclică a fost stabilită în comparație cu probele inițiale de hidrolizate. Conform analizei termo-gravimetrice, s-a confirmat formarea complexelor de incluziune a β ciclodextrinei cu peptide din lapte. A fost relevată o creștere de 2,1/1,3 ori a potențialului antioxidant al clatratilor oligozaharidici ciclici cu hidrolizate de zer/colostru, în comparație cu fracțiunile peptidice. Complexarea β ciclodextrinei cu zer și peptide de colostru a avut ca rezultat o activitate de reducere a radicalilor îmbunătățită și proprietăți organoleptice îmbunătățite, făcând clatratii ingrediente promițătoare ale formulelor nutriționale speciale.

Cuvinte cheie: Ciclodextrine, amărăciune a peptidelor, clatrate, hidrolizat de colostru, hidrolizat de zer

Introducere

Ciclodextrinele (CD) sau oligozaharidele ciclice se disting printr-o structură spațială în formă de con cu cavitate hidrofobă, care explică capacitatea de a forma complexe de incluziune cu diverși compuși [1]. Solubilitatea crescută, rezistența la factorii fizici și chimici, toleranța și biodisponibilitatea au fost arătate pentru clatrați, spre deosebire de substanțele biologic active inițiale [2]. Complexarea CD cu peptide și aminoacizi despre care se știe că are un gust amar pronunțat duce la o aromă îmbunătățită [3-5]. Introducerea amărăciunii α CD a ameliorat soluțiile de aminoacizi puri (fenilalanină, triptofan, prolină, izoleucină, tirozină, histidină) și peptide de soia [4]. Aprovizionarea cu 5% β CD (ca agent de complexare) a eliminat amărăciunea soluției de hidrolizat de boabe de soia 5% cu 90% [5]. Pare natural, prin urmare, β CD a fost recomandat ca o componentă preferențială a nutriției funcționale. Complexul supramolecular (insulină/carboximetil-8 CD) testat pe linia rutieră diabetică a arătat o creștere considerabilă a permeabilității insulinei și un efect biologic excelent [6]. Complexarea β CD a demonstrat rezistența crescută a peptidelor antimicrobiene ABP-CM4 [7] și nisina [8] la proteoliză însoțită de activitate biologică stabilă.

Activitatea antioxidantă (AOA) a proteinelor și peptidelor este asociată cu proprietăți reducătoare ale radicalilor aminoacizi ai metioninei, histidinei, triptofanului și tirozinei [9-10]. S-a evaluat efectul hidrolizei enzimatice și al fermentației asupra AOA a zerului și a componentului proteinelor din colostru [11-13], proprietățile organoleptice și antioxidante ale clatraților β CD cu hidrolizat de zer comercial au fost caracterizate în studiile anterioare [14]. Această cercetare a vizat producerea de complexe oligozaharidice ciclice cu peptide din lapte (hidrolizate extinse de colostru și zer).

Materiale și metode

Producerea de clatrați de β ciclodextrină cu peptide din lapte

β CD fabricat de Roquette (Franța) și hidrolizate extinse de zer/colostru (produse la laboratorul de biologie aplicată, Facultatea de Biologie, BSU, Belarus) au fost angajate pentru complexarea clatratului. S-au preparat soluții care conțin β CD și hidrolizați în raport de masă 2: 1 (calculat ca solid). Soluțiile rezultate de oligozaharidă ciclică și peptide au fost incubate timp de 4 ore la o temperatură de 50 ° C cu agitare constantă (200 rpm). Proprietățile organoleptice ale probelor lichide au fost evaluate conform procedurii descrise în [5]. Probele de zer și hidrolizate de colostru au fost utilizate ca martor. Probele de clatrat și hidrolizat au fost liofilizate la temperatură-53 ° C și presiune 0,1atm în timpul 24-48h pentru experimentele ulterioare.

Analiza termogravimetrică a clatraților și hidrolizaților

Parametrii de degradare termică a probelor de clatrat și hidrolizat au fost determinați prin analiză termo-gravimetrică (TGA) și calorimetrie cu scanare diferențială (DSC) pe instrumentul TGA/DSCI (Mettler Toledo, Elveția). Greutatea probei a fost de 20 mg, rezoluția analizei a fost de 1 μg. TGA/DSC a fost efectuată în intervalul 30-600 ° С, rata de creștere a temperaturii a ajuns la 5 ° С/min, precizia controlului temperaturii a fost de ± 2 ° С. Energia efectivă de activare (Ea) a fost calculată conform metodei Broydo folosind curbe TGA [15]. S-au ales probele martor substanțe pure (peptide și β CD) și amestecurile lor în raport de masă 2: 1.

Estimarea activității antioxidante

AOA a probelor experimentale a fost evaluată prin metoda fluorimetrică (Oxygen Radical Absorbance Capacity, ORAC). Se bazează pe suprimarea fluorescenței fluoresceinei (Fl) ca urmare a oxidării sale de către radicalii de oxigen și a inhibării acestui proces de către antioxidanți. Tehnica prezentată în lucrarea lui EI Tarun (2014) [16] a fost aplicată în această cercetare. Rezultatele a 3 experimente independente au fost exprimate ca valoare medie ± interval de încredere.

Rezultate si discutii

Proprietăți organoleptice ale hidrolizatelor lactate extinse și ale clatraților derivați

În acest studiu au fost produse complexe de incluziune β CD cu zer și peptide de colostru în condiții optimizate. Soluțiile care conțin hidrolizați și β CD în raport de masă (1: 2) au fost preparate și incubate în continuare timp de 4 ore la o temperatură de 50 (С. Probele de hidrolizate și clatrații corespunzători au fost supuse testului organoleptic și liofilizate pentru analiză termo-gravimetrică. Hidrolizatele extinse obținute de zer și colostru au prezentat un gust amar clar. Amărăciunea hidrolizatului de colostru a atins maximul la scara de 10 puncte, în timp ce eșantionul de proteine ​​din zer clivat a obținut doar 8 puncte. Incubația peptidelor cu oligozaharidă ciclică a modificat gustul până la moderat amar (5 puncte) în comparație cu probele martor de hidrolizate. Astfel, complexarea β CD a îmbunătățit drastic aroma clatraților rezultați.

Parametrii de degradare termică a complexelor de incluziune și hidrolizați

Analiza TGA/DSC a fost efectuată pentru a corobora formarea de β CD clathrates cu zer și peptide de colostru. Rezultatele TGA au fost prezentate sub forma curbei pierderii în greutate a probei (termogravimetrie, TG/TG) și a curbei care corelează modificarea greutății probei cu temperatura sistemului (termogravimetrie diferențială, DTG/DTG). S-au determinat etapele descompunerii termice a probelor în regim de încălzire controlat de la 30 ° C la 600 ° C la 5 ° C/min.

Tabelul 1: Analiza comparativă a parametrilor de descompunere termică a probelor de hidrolizat de control și a clatraților acestora în conformitate cu datele profilelor DTG/TG ​​(în regiunea vârfului dominant corespunzător degradării termice a β CD).

Parametrii de descompunere termică a substanțelor pure (hidrolizați din zer și colostru, β CD), amestecuri ale acestora și clatrați conform profilurilor DTG/TG ​​în regiunea vârfului dominant corespunzător degradării termice a β CD au fost reflectați în Tabelul 1.

Profilurile DTG au indicat pierderea maximă în greutate a probei β CD de 301,8 ° C, cea mai mare rată de descompunere termică ajungând la 0,43 mg/° C. În cazul proteinelor din zer hidrolizat de picături de descompunere cu valori maxime ale descompunerii masei au fost înregistrate la 159,6, 203,9, 268,3 și 541,3 C (0,006, 0,014, 0,29 și 0,40 mg/° C, respectiv). La descompunerea termică a hidrolizatului de proteină din colostru, vârfurile de scădere a greutății au fost detectate la 158,8, 285,8 și 531,3 ° C (0,016, 0,27 și, respectiv, 0,55 mg/° C).

Profilurile DTG ale amestecurilor de hidrolizați cu β CD reprezintă o suprapunere a vârfurilor pierderii de masă a compușilor separați (Figura 1). Schimbarea vârfului de degradare termică a oligozaharidelor ciclice de la 301,8 la 297,5/289,7 ° C a fost dezvăluită în timpul analizei amestecurilor care conțin hidrolizate de zer/colostru, respectiv.

Figura 1: Profiluri DTG ale probelor de control și test de zer (a) și colostru (b) β CD - β ciclodextrină, WH - hidrolizat de zer, CH - hidrolizat de colostru.

Eșantioanele Clathrate au păstrat vârful predominant al descompunerii termice β CD într-o oarecare măsură modificat de temperatură și formă, în timp ce vârfurile de degradare tipice pentru amestecul de peptide nu au fost observate, evidențiind generarea de complexe de incluziune. O schimbare a picului de degradare termică β CD de la 297,5 la 305,1 ° C și o scădere a ratei pierderii de masă a probei de la 0,29 la 0,15 mg/ºС a fost arătată pentru clatrat derivat din oligozaharide ciclice și hidrolizat de zer în comparație cu amestecul de peptide (Figura 1a ). Aceasta a indicat o rezistență crescută a probei de clatrat la degradarea termică. S-a constatat o scădere a vitezei de degradare termică de la 0,30 la 0,14 mg/ºС pentru complexul de incluziune care conține hidrolizat de colostru la același pic de temperatură de topire de 289,7 ºС (Figura 1b). În general, sa confirmat stabilitatea termică îmbunătățită a peptidelor ca componente ale clatraților cu oligozaharidă ciclică.

Profilurile TG au demonstrat o pierdere în greutate mai mare a complexului pe bază de zer la temperatura degradării maxime a β CD (13,2%) decât cea a clatratului cu hidrolizat de colostru (8,1%) în comparație cu amestecurile de peptide (Tabelul 1). Datele demonstrează în mod clar o stabilitate termică superioară a clatratului care conține colostru. Eaparameterul din zer și colostru hidrolizat ca elemente constitutive ale amestecurilor și clatratilor a fost estimat să crească de 1,4-1,6 ori respectiv 1,6-1,9 ori (Tabelul 1). Se poate deduce că peptidele lactate provenite din zer și colostru tind să fie mai stabile la amestecarea și complexarea cu β CD.

Activitatea antioxidantă a clatratilor β ciclodextrinei cu peptide din lapte

A fost determinată activitatea antioxidantă a β CD clathrates cu zer și peptide de colostru. Au fost stabilite corelații ale intensității fluorescenței FL cu concentrații de hidrolizați, oligozaharide ciclice și complexe de incluziune. Studiile au fost realizate într-o gamă largă de concentrații de compuși testați (0,002-0,8 mg solide/ml). Probele experimentale au restabilit fluorescența FL la 67-96%. Valorile IC50 au fost prezentate grafic (concentrația probelor reprezentând o inhibare de 50% a speciilor reactive de oxigen).

Prezentul studiu a investigat efectul procesului de complexare asupra aromei și activității antiradicale a probelor de hidrolizat de lactate. Clatratii β CD cu peptide din primul lapte și zer au prezentat un potențial antioxidant crescut, depășind de 1,3 și 2,1 ori valorile similare ale fracțiunii peptidice nelegate. Diferența dintre nivelurile de AOA ale substraturilor și hidrolizaților nativi poate fi interpretată prin particularitățile compoziției proteine-peptide (raportul dintre cazeină și proteinele din zer) și conținutul de constituent non-proteic.

Masa 2: Parametrii activității antioxidante a zerului și hidrolizatelor de colostru, β CD și ratele lor de clatire.

Concluzie

A fost efectuată o examinare comparativă a complexelor de incluziune β CD cu zer și peptide de colostru. Au fost evaluate proprietățile organoleptice și antioxidante ale clatraților rezultați. Gustul produselor obținute a fost caracterizat de o pierdere considerabilă de amărăciune în comparație cu hidrolizați inițiali de lapte. Analiza termogravimetrică a confirmat formarea complexelor β CD cu peptide din zer și colostru. S-a constatat că stabilizarea probelor de hidrolizat se produce în amestecuri și clatrați cu oligozaharidă ciclică. Investigațiile fluorimetrice au arătat că complexarea β CD cu zer și hidrolizate de colostru a crescut potențialul antioxidant al peptidelor din lapte de 2,1 și respectiv 1,3 ori. Aplicarea β CD clathrates cu peptide lactate care posedă parametri de aromă acceptabili și capacitate antioxidantă confirmată ca aditivi în alimente specializate (pentru sugari, sport, nutriție dietetică) pare o opțiune extrem de atractivă. Eforturile suplimentare de cercetare ar trebui să se concentreze asupra efectului complexării β CD asupra spectrului bioactiv al peptidelor din lapte (proprietăți antimutagene, antimicrobiene, antigenice).