1.2 Dịch thủy phân protein
1.2.2 Hoạt tính sinh học của dịch thủy phân protein
Hoạt tính sinh học của dịch thủy phân có liên quan đến sự cộng hưởng hoạt tính của các protein tan, peptide và acid amin, trong đó peptide đóng vai trò quan trọng nhất, vì peptide chiếm phần lớn trong dịch thủy phân [22]. Peptide có hoạt tính sinh học thường bị vô hoạt khi nằm trong trình tự protein [21]. Tuy nhiên, các peptide này khi giải phóng khỏi protein sẽ thể hiện các hoạt tính sinh học như kháng oxy hóa, kháng vi sinh vật, liên kết khoáng,…[23].
1.2.2.1 Hoạt tính kháng oxy hóa
Chất kháng oxy hóa là chất có tác dụng ức chế hoặc làm chậm quá trình oxy hóa của một cơ chất, đóng vai trò quan trọng trong sản xuất thực phẩm, là một tác nhân quan trọng bảo vệ sức khỏe hạn chế sự mất cân bằng oxy hóa. Đối ngành công nghiệp sản xuất thực phẩm chất kháng oxy hóa sẽ giúp ngăn chặn hoặc hạn chế những biến đổi xấu do quá
6
trình oxy hóa gây ra cho quá trình sản xuất và bảo quản thực phẩm, đảm bảo chất lượng và tăng thời gian bảo quản cho sản phẩm [24].
Những peptide kháng oxy hóa từ thực phẩm được xem là an toàn và tốt cho sức khỏe, kèm theo đó là khối lượng phân tử thấp, hoạt tính cao và dễ hấp thu [25]. Peptide kháng oxy hóa ưu việt hơn enzyme kháng oxy hóa do có cấu trúc đơn giản, ổn định trong các điều kiện khác nhau và không gây hại cho hệ miễn dịch [26].
Peptide có hoạt tính kháng oxy hóa ngoài giá trị dinh dưỡng còn có tác động tích cực cho sức khỏe người nhờ tác dụng bảo vệ cơ thể người chống lại những tổn thương gây ra bởi gốc tự do và các dạng oxy hoạt động (oxy đơn bội, hydroperoxide, superoxide anion, gốc hydroxyl) [27].
Cơ chế kháng oxy hóa chính xác của các peptide vẫn đang còn được nghiên cứu.
Tuy nhiên, rất nhiều nghiên cứu cho thấy peptide là tác nhân trung hòa gốc tự do, khả năng khử và ngăn cản quá trình peroxide hóa enzyme hoặc phi enzyme. Các peptide kháng oxy hóa sở hữu khả năng tương tác với gốc tự do hoặc các ion có tính oxy hóa để chấm dứt chuỗi phản ứng và tạo thành các hợp chất bền hơn hoặc các ion có tính khử [28].
Một trong những vấn đề vẫn chưa được làm rõ là mối quan hệ giữa tính chất cấu trúc của peptide như khối lượng phân tử, tính kị nước, thành phần và trình tự acid amin với từng cơ chế kháng oxy hoá. Các acid amin kị nước như histidine, proline, methionine, cysteine, tyrosine, tryptophan và phenylalanine có thể nâng cao hoạt tính kháng oxy hóa [26].
Các peptide kháng oxy hóa từ thủy hải sản được trình bày ở bảng 1.2.
7
Bảng 1.2 Peptide kháng oxy hóa từ một số loài thủy hải sản[29],[24]
Nguồn nguyên liệu Trình tự acid amin Da cá vượt Gly-Leu-Phe-Gly-Pro-Arg,
Gly-Ala-Thr-Gly-Pro-Gln-Gly-Pro-Leu-Gly-Pro-Arg, Val-Leu-Gly-Pro-Phe,
Gln-Leu-Gly-Pro-Leu-Gly-Pro-Val
Cá hồi Phe-Leu-Asn-Glu-Phe-Leu-His-Val
Cá ngừ đuôi dài Leu-Pro-Thr-Ser-Glu-Ala-Ala-Lys-Tyr-Pro-Met-Asp-Tyr- Met-Val-Thr
Cá minh thái Ser-Cys-His
Cá thu Ala-Cys-Phe-Leu
Cá ngừ Val-Lys-Ala-Gly-Phe-Ala-Trp-Thr-Ala-Asn-Gln-Gln-Leu- Ser
Mực His-Gly-Pro-Leu-Gly-Pro-Leu
Cá rô phi Leu-Ser-Gly-Tyr-Gly-Pro
1.2.2.2 Hoạt tính kháng khuẩn
Một số thành phần kháng vi sinh vật có nguồn gốc tự nhiên được ứng dụng để hỗ trợ sức khỏe cũng như kháng khuẩn trong thực phẩm. Peptide kháng khuẩn giàu cystine, CgPep33 được thu nhận từ dịch thủy phân của Hàu, thể hiện hoạt tính kháng khuẩn đối với vi khuẩn gram âm, gram dương và kể cả nấm [30].
Một số peptide kháng khuẩn đã được tìm thấy từ nhiều loài thủy hải sản khác nhau như trình bày ở bảng 1.3.
8
Bảng 1.3 Một số peptide kháng vi sinh vật [22].
Nguồn nguyên liệu Trình tự acid amin hoặc loại acid amin chủ yếu Hàu Cys, Leu, Glu, Asp, Phe, Tyr, Ile, Gly
Tôm Hùm Mĩ Gln-Tyr-Gly-Asn-Leu-Leu-Ser-Leu-Leu-Asn-Gly-Tyr-Arg
Tôm Pro-Arg-Pro
1.2.2.3 Hoạt tính liên kết kim loại
Canxi, sắt và đồng hoạt động như những cofactor, tham gia quá trình trao đổi chất hay là thành phần của một số hợp chất quan trọng trong cơ thể con người [31]. Canxi đóng vai trò quan trọng trong việc tạo độ cứng cho xương, chất dẫn truyền xung thần kinh, một cofactor cho nhiều loại enzyme giúp cho các hóa lý và hóa sinh trong cơ thể diễn ra bình thường. Sự thiếu hụt canxi sẽ dẫn đến hiện tượng loãng xương nên việc bổ sung canxi trong khẩu phần ăn là điều cần thiết [32]. Đồng được biết như là cofactor của nhiều loại enzyme trong cơ thể, tham gia vào nhiều quá trình hóa sinh khác nhau như hô hấp tế bào, sinh tổng hợp chất dẫn truyền thần kinh, tổng hợp sắc tố và mô liên kết, phát triển hệ thần kinh trung ương …[33]. Đối với sắt nếu không cung cấp đủ cho cơ thể có thể gây ra thiếu máu, nhận thức kém, tăng tỷ lệ tử vong của phụ nữ mang thai [34].
Việc bổ sung muối vô cơ, muối hữu cơ hay nguyên tố kim loại vào thực phẩm được xem là phương pháp hiệu quả để bổ sung khoáng cho cơ thể. Tuy nhiên, chất lượng cảm quan của thực phẩm có thể bị ảnh hưởng khi bổ sung các dạng khoáng trên [35]. Hơn thế nữa, phương pháp này có thể dẫn đến tình trạng ion kim loại chuyển tiếp tồn tại dạng tự do trong cơ thể, gây ra ảnh hưởng xấu. Ví dụ, ion đồng hay sắt tự do có thể tham gia phản ứng Fenton sinh ra các dạng oxy hoạt động, điển hình là OH•, gây tổn thương DNA [36]. Ngược lại, peptide liên kết khoáng đã được chứng minh có khả năng tạo thành phức chất bền, dễ tan, cải thiện sự hấp thu khoáng của cơ thể [37],[38].
Peptide liên kết kim loại giúp tăng khả năng hấp thu các ion kim loại nhờ vào việc tạo thành phức hòa tan bền với ion kim loại thông qua hình thành liên kết cho nhận giữa cặp điện tử tự do của các acid amin như Asp, Glu, His…và orbital trống của ion kim loại [39]. Lấy một ví dụ thực tế, sữa và các sản phẩm từ sữa là nguồn cung cấp canxi phổ biến.
9
Casein phosphopeptide từ quá trình tiêu hóa trong ruột non của casein có khả năng bắt canxi, tăng cường lượng canxi hòa tan có thể hấp thu vào cơ thể [32]. Tuy nhiên, một số người không thể sử dụng sữa và các sản phẩm từ sữa do không thể hấp thu hoặc dị ứng [31]. Vì thế cần phải tìm nguồn canxi thay thế, một số nghiên cứu đã chứng minh các dipeptide hoặc tripeptide có khả năng liên kết canxi và dễ hấp thu vào trong tế bào nhờ vào hệ thống vận chuyển peptide cụ thể [40],[41].