Hoạt tính sinh học của dịch thủy phân protein và ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm

1 CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU

DTP được định nghĩa là hỗn hợp của oligopeptides, peptides và acid amins tự do bằng cách thủy phân một phần hay toàn bộ nguồn protein trong điều kiện được kiểm soát, theo sau đó là quá trình xử lý sau thủy phân để phân lập các peptide có hoạt tính sinh học [13]. Tuy nhiên, các sản phẩm không mong muốn có thể được hình thành do quá trình xử lý không đặc hiệu như chuyển hóa đồng phân L-acid amin thành D-acid amin và có thể hình thành chất độc như lysino-alanine [18]; một số acid amin có thể bị ảnh hưởng như Trp thường bị phá hủy hoàn toàn khi thủy phân bằng acid; Cys, Ser và Thr bị mất một phần và Asn và Gln được chuyển đổi thành dạng acid của chúng trong quá trình thủy phân bằng acid [19]. Trên thực tế, trong quá trình lên men, một số peptide có hoạt tính sinh học và acid amin được giải phóng từ protein, thông qua tác động của các enzyme có nguồn gốc từ vi sinh vật phân giải protein, sẽ được chủng vi khuẩn sử dụng làm nguồn carbon hoặc nitrogen cho sự phát triển của chúng [13].

Złotek và cộng sự [40] đã nghiên cứu đặc tính gây độc tế bào, ảnh hưởng đến enzyme hoạt động liên quan đến hội chứng chuyển hóa và hoạt tính kháng khuẩn của peptide từ DTP hạt kê bao gồm Gly-Gln-Leu-Gly-Glu-His-Gly-Gly-Ala-Gly-Met- Gly, Gly-Glu-His-Gly-Gly-Ala-Gly-Met-Gly-Gly-Gly-Gln-Phe-Gln-Pro-Val, Glu- Gln-Gly-Phe-Leu-Pro-Gly-Pro-Glu-Glu-Ser-Gly-Arg, Arg-Leu-Ala-Arg-Ala-Gly- Leu-Ala-Gln, Tyr-Gly-Asn-Pro-Val-Gly-Gly-Val-Gly-His, và Gly-Asn-Pro-Val- Gly-Gly-Val-Gly-His-Gly-Thr-Thr-Gly-Thr. Leu-Gly-Pro-Val-Pro-Pro là peptide có hoạt tính ức chế cholesterol esterase cao nhất, trong khi đó, các peptide Pro-Ala-Gly-Asn-Phe-Leu-Pro-Pro-Val-Ala-Ala-Ala-Pro- Val-Met, Met-Leu-Pro-Leu-Met-Leu-Pro-Phe-Thr-Met-Gly-Tyr, và Leu-Arg-Phe- Pro-Leu cho hoạt tính ức chế lipase tuyến tụy cao nhất. Kết quả cho thấy, các peptide Met- Met-Met-Leu, Phe-Asp-Met-Leu, His-Leu-Pro-Gly-Arg-Gly từ casein bò và các peptide Ala-Ala-Gly-Phe, Met-Ser-Asn-Tyr-Phe, Phe-Leu-Trp-Pro-Glu-Tyr-Gly- Ala-Leu từ casein lạc đà cho hoạt tính ức chế lipase tuyến tụy cao nhất.

Trong nghiên cứu của Oussaief và cộng sự [48], DTP lactoferrin lạc đà thể hiện hoạt tính kháng oxy hóa, ức chế lipase và ức chế ACE cao hơn so với lactoferrin tự nhiên; trong đó, hoạt tính ức chế lipase cao nhất đạt 48,1%. DTP có hoạt tính sinh học và tính chất chức năng có thể được sử dụng làm chế phẩm bổ sung thực phẩm có hoạt tính sinh học như hoạt tính ức chế lipase, hoạt tính liên kết khoáng, hoạt tính ức chế tiểu đường,… và có các tính chất chức năng như khả năng tạo nhũ, tạo bọt, giữ nước, giữ dầu, tạo màng, tạo gel,….

2 CHƯƠNG 2. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP

3 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

Các peptide khối lượng phân tử thấp (< 5 kDa) được phân lập từ các DTP của cơ cá, tảo Spirulina platensis và cả từ các sản phẩm sữa lên men thể hiện hoạt tính chống béo phì in vitro bằng cách giảm hoạt động thủy phân của enzyme lipase tuyến tụy [31, 32, 36]. Trong quá trình thuỷ phân, Alcalase phân cắt các liên kết peptide tại vị trí ở đầu carboxyl của Glu, Met, Tyr, Phe, Trp, Lys, Leu, Ala và Ser [76, 77]; tạo ra các peptide có các acid amin này tại đầu carboxyl và các peptide này thể hiện hoạt tính ức chế lipase. Sự khác biệt về hoạt tính ức chế lipase giữa các DTP khác nhau là do sự khác biệt về thành phần acid amin, trình tự và độ dài của các peptide được tạo ra sau quá trình thủy phân tùy thuộc vào enzyme và nguồn protein [78].

Quá trình thủy phân protein tạo thành các peptide nhỏ có độ tan tốt; tuy nhiên, không phải tất cả các peptide đều có độ tan và khả năng solvate hóa tốt vì khả năng này phụ thuộc vào tính kỵ nước toàn phần và điện tích của các peptide [80, 81]. Độ hòa tan tăng lên ở ngoài điểm pI là do lúc này phân tử protein có khả năng tích điện âm hoặc dương và sự tiếp xúc giữa các nhóm có khả năng ion hóa (nhóm amino và carboxyl) với dung môi [84], dẫn đến tương tác tĩnh điện đẩy giữa các peptide cũng như hình thành liên kết hydro giữa peptide và phân tử nước [83, 85]. Để bọt tạo thành được ổn định, các peptide phải tạo thành các polymer liên phân tử bao bọc toàn bộ các bọt khí, tính cố kết và độ đàn hồi giữa các phân tử là rất quan trọng trong việc hình thành độ ổn định của bọt khí [99].

Theo Li và cộng sự [106], đặc tính nhũ hóa của các peptide liên quan trực tiếp đến các đặc tính bề mặt, hoặc hiệu quả của peptide trong việc làm giảm sức căng bề mặt giữa các thành phần kỵ nước và ưa nước trong các sản phẩm thực phẩm. Để có các đặc tính nhũ hóa tốt, peptide phải có khả năng di chuyển nhanh chóng đến bề mặt phân chia pha giữa dầu và nước, sau đó duỗi xoắn và sắp xếp lại ở bề mặt phân chia pha, điều này làm giảm sức căng bề mặt giữa các thành phần kỵ nước và ưa nước [91]. Karami và Akbari-Adergani [108] nhận thấy rằng các yếu tố ảnh hưởng nhiều nhất đến EAI là độ hòa tan, DH và tính đặc hiệu của enzyme vì nó ảnh hưởng đến kích thước phân tử và tính kỵ nước của peptide từ quá trình thủy phân.

Ở nồng độ cao, các peptide thể hiện các tính chất đặc trưng bao gồm tính tập hợp, đông tụ, tạo gel và đặc biệt là độ nhớt tăng có thể hạn chế các tương tác peptide-peptide cần thiết để hình thành lớp màng ngăn cách các giọt dầu [87]. Ở pH kiềm, cấu trúc của polypeptide mở ra do các điện tích âm được tạo ra, gây ra lực đẩy và có thể cho phép chúng định hướng tốt hơn dẫn đến các gốc ưa nước và kỵ nước trong các peptide này được bộc lộ tại bề mặt phân cách, thúc đẩy các tương tác quan trọng trong các đặc tính của nhũ tương [112]. Do đó, độ bền của các peptide có hoạt tính sinh học đối với pH là tiêu chí quan trọng để đánh giá, vì giá trị môi trường pH của thực phẩm (thường 4-7) có thể ảnh hưởng đến hoạt tính sinh học của peptide hoặc thực phẩm trải qua các giá trị pH khác nhau ở các giai đoạn tiêu hóa.

Công bố của Nalinanon và cộng sự [127] cho thấy quá trình chế biến nhiệt làm biến tính, kết tụ protein, thay đổi cấu trúc của bậc hai, bậc ba của protein, hình thành liên kết cộng hóa trị mới trong phân tử, ảnh hưởng đến hoạt tính sinh học của DTP. Một phần nhỏ hoạt tính bị giảm đi có thể là do sự thoái hóa, phân giải hoặc kết tụ các peptide có khả năng ức chế lipase mạch dài; hoặc sự biến đổi cấu trúc bậc 2 của các peptide mạch ngắn, khối lượng phân tử nhỏ (các peptide này không có cấu trúc bậc. Orlistat hoạt động như một chất ức chế thuận nghịch của lipase dạ dày và tuyến tụy và do đó ức chế quá trình thủy phân chất béo trung tính thành acid béo tự do, kết quả là chất béo trung tính trong chế độ ăn uống không được tiêu hoá và được bài tiết ra bên ngoài.

4 CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN