Hidrólise de proteínas usando proteases: uma ferramenta importante para a biotecnologia alimentar (2024)

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Jornal de Catálise Molecular B: Enzimática Abstrato Resumo gráfico Destaques Introdução Trechos de seção Proteases aspectos Melhorando o desempenho das proteases Processos alimentares, incluindo hidrólise de proteínas enzimáticas Conclusões Reconhecimento Referências(181) Biorresour.Technol. Jum.Dev. Anal.Biochem. J. Chromatogr.A Trends Food Sci.Technol. J. Clean.Prod. Biochim.Biophys.Acta Anal.Biochem. J. Biol.Chem. J. Biol.Chem. Tendências cardiovasc.Med. Curr.Opin.Biotechnol. FEBS J. J. Proteomics Surf de colóides.B Biointerfaces Biochim.Biophys.Acta J. Biotechnol. J. Mol.Catal.B: Enzym. Enzima microb.Technol. J. Mol.Catal.B: Enzym. J. Mol.Catal.B: Enzym. FEBS J. Enzima microb.Technol. J. Mol.Catal.B: Enzym. Tendências anal.Chem. Enzima microb.Technol. Enzima microb.Technol. Enzima microb.Technol. J. Mol.Catal.B: Enzym. Int.J. Biol.Macromol. J. Mol.Catal.B: Enzym. Food Chem. J. Mol.Catal.B: Enzym. Biotechnol.Adv. Food Res.Int. Processo Biochem. Int.Dairy J. Surf de colóides.A Biochem.Um.J. J. Mol.Catal. Food Chem. Enzima microb.Technol. Trends Food Sci.Technol. Ultrassom.Sonochem. Enzima microb.Technol. Biorresour.Technol. Regul.Toxicol.Pharmacol. Progresso Biotechnol. J. Biosci.Bioeng. Curr.Opin.Chem.Biol. Citado por (415) Influência da dupla succinilação e modificação de ultrassom no teor de aminoácidos, propriedades estruturais e funcionais do concentrado de proteína de grão de bico (Cicer arietinum L.) Preparação de hidrolisado de caseína por hidrólise enzimática em duas etapas e suas atividades imunomoduladoras in vitro e in vivo Geração de voláteis de hidrolisados enzimáticos aquecidos de refeição de perilla com óleo de coco no sistema de reação de Maillard Comparação de diferentes tecnologias de pré -tratamento de lodo de esgoto para melhorar a solubilização de lodo e a eficiência da digestão anaeróbica: uma revisão abrangente Estudo de estabilidade cinética para enzimas amilase e protease sob condições de remoção de manchas de alimentos Biorfinante de frações de insetos líquidos por microfiltração para aumentar a funcionalidade References

Hidrólise de proteínas usando proteases: uma ferramenta importante para a biotecnologia alimentar (1)

Jornal de Catálise Molecular B: Enzimática

Volume 90, Assim,

Junho de 2013

, Páginas 1-11

Hidrólise de proteínas usando proteases: uma ferramenta importante para a biotecnologia alimentar (2)

Painel de sobreposição aberta do autor

https://doi.org/10.1016/j.molcatb.2013.01.011Obter direitos e conteúdo

Abstrato

Esta revisão destinou -se a dar uma breve idéia da importância dos aplicativos de proteases.Processos que envolvemhidrólise de proteínasAs etapas encontram amplas utilizações, como processo de limpeza, estudos proteômicos ou processo de biotecnologia alimentar.Muitos efeitos positivos esperados com o processamento de alimentos podem ser alcançados por hidrólise de proteínas usando proteases específicas, mudanças de propriedades nutricionais, bioativas e funcionais de proteínas alimentares, que incluem melhoria a digestibilidade, modificações da qualidade sensorial (como textura ou sabor), melhoria da capacidade antioxidanteou redução em compostos alergênicos.As aplicações de protease nos processos industriais estão sendo constantemente introduzidas e podem ser vantajosas em comparação com processos químicos, aumentando a especificidade da hidrólise, a preservação e a pureza do produto e a redução do impacto ambiental.As diferenças na especificidade entre as proteases são muito importantes a serem consideradas como um guia para a escolha da protease, de acordo com a fonte de proteína, a ser hidrolisada ou prevista produtos.Nesta presente revisão, são discutidos alguns aspectos dos processos que envolvem etapas de hidrólise de proteínas, especialmente considerando a aplicação de proteases específicas como uma ferramenta sobre biotecnologia alimentar.

Resumo gráfico

Hidrólise de proteínas usando proteases: uma ferramenta importante para a biotecnologia alimentar (3)
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Destaques

► Processos que envolvemhidrólise de proteínasAs etapas encontram aplicativos amplos.► A especificidade de proteases é uma ferramenta importante para o processo de biotecnologia de alimentos.► Peptídeos especiais nunca poderiam ser alcançados por produtos químicoshidrólisede proteínas.► O crescente uso de proteases depende de estudos de inovação constantes.►EnzimasA estabilização continua sendo uma ampla área para pesquisa.

Introdução

Os processos que envolvem etapas de hidrólise de proteínas encontram aplicações amplas.Tais aplicações podem ser encontradas nas indústrias de detergente ou couro, na formulação de amostras para análise de aminoácidos ou estudos proteômicos e no desenvolvimento de hidrolisados de proteínas projetados para apoio nutricional de pacientes especiais [1], [2], [3], [4], [5], [6], [7].Nos dois últimos exemplos, a preservação das propriedades dos produtos gerados, peptídeos e aminoácidos é especialmente desejável; portanto, o processo de hidrólise deve ser cuidadosamente controlado.

A hidrólise de proteínas, a clivagem das ligações peptídicas, pode ser realizada por processos enzimáticos ou químicos.Processos químicos, incluindo hidrólise alcalina ou ácida, tendem a ser difíceis de controlar e produzem produtos com aminoácidos modificados.As condições de hidrólise do ácido convencional para a determinação dos aminoácidos, usando HCl 6M a 110 ° C por mais de 24h, podem destruir o triptofano [8].A hidrólise alcalina pode reduzir quimicamente o teor de cistina, arginina, treonina, serina, isoleucina e/ou lisina, e formar resíduos de aminoácidos incomuns, como lisinoalanina ou lantionina [9].A hidrólise enzimática pode ser realizada em condições amenas e pode evitar os ambientes extremos exigidos pelos tratamentos químicos.Geralmente, os processos enzimáticos evitam reações colaterais e não diminuem o valor nutricional da fonte de proteína [2].Além disso, as enzimas apresentam especificidade do substrato que permite o desenvolvimento de hidrolisados de proteínas com características químicas e nutricionais melhor definidas [10].

Por outro lado, o processamento enzimático pode apresentar certas dificuldades.A hidrólise total da proteína por uma ação de protease ainda é utópica.Além disso, alterações relativamente pequenas na estrutura da proteína podem causar danos importantes à função enzimática e podem apresentar inibidores, necessidades dos cofatores ou sofrer autólise [11], [12], [13], [14].

Assim, os processos destinados a obter hidrolisados com peptídeos específicos e preservados podem considerar a aplicação de protease como uma ferramenta importante.Mas alcançar os objetivos exige que o conhecimento execute a escolha mais apropriada da protease e, muitas vezes, também para modificar essa protease para obter melhores resultados no aplicativo desejado.Nesta presente revisão, são discutidos alguns aspectos dos processos que envolvem etapas de hidrólise de proteínas, especialmente considerando a aplicação de proteases específicas como uma ferramenta sobre biotecnologia alimentar.

Trechos de seção

Proteases aspectos

As proteases (também denominadas peptidases, enzimas proteolíticas e hidrolases de ligação peptídica) estão intimamente associadas a vias biológicas vitais.Como resultado, não é difícil imaginar sua importância, mesmo no caso dos organismos mais primitivos e sua associação com processos evolutivos.A faixa de variantes e especificidade reflete essas modificações evolutivas.Ao mesmo tempo, suas semelhanças permitem que a ascendência comum de espécies distintas seja estabelecida.O

Melhorando o desempenho das proteases

Muitos processos hidrolíticos atendem às limitações na utilização de enzimas, como instabilidade da cadeia enzimática, baixa taxa de reação ou mesmo baixa suscetibilidade ao substrato.Embora os processos evolutivos biológicos possam possibilitar a otimização das funções de protease, essas modificações evolutivas, obviamente, não refletem necessariamente sobre as aplicações industriais.No entanto, problemas relacionados à ação ou estabilidade enzimática foram superados continuamente devido a avanços nos métodos químicos e moleculares [35].

Processos alimentares, incluindo hidrólise de proteínas enzimáticas

Entre os efeitos positivos esperados, com o processamento de alimentos, existem esses aspectos relacionados ao valor nutricional e às propriedades funcionais dos alimentos.Isso inclui uma melhor digestibilidade, modificações da qualidade sensorial (como textura ou sabor) e benefícios à saúde, como a melhoria da capacidade antioxidante ou redução dos compostos alergênicos [108], [109].Muitos desses processos podem ser alcançados por hidrólise de proteínas usando proteases específicas.Processos proteolíticos no lugar de

Conclusões

As proteases apresentam enorme gama de variantes e especificidade.O conhecimento das diferenças de especificidade entre proteases é muito importante para considerar como um guia para a escolha da protease, de acordo com a fonte de proteína, a ser hidrolisada ou prevista produtos.Os processos de biotecnologia alimentar, projetados com o objetivo de obter hidrolisados com peptídeos específicos e preservados, podem considerar a aplicação de proteases como um aliado importante.A proteólise é uma ferramenta poderosa no

Reconhecimento

O Dr. Geoffroy R.P. Malpass é reconhecido com gratidão por sua ajuda durante a redação deste manuscrito.

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  • Citado por (415)

    • A proteína de grão de bico, uma fonte valiosa baseada em plantas, oferece aplicações versáteis, mas o impacto de modificações como succinilação e ultrasonicação em suas propriedades permanece incerto.Este estudo explorou a dupla succinilação e modificação de ultrassom para melhorar sua funcionalidade e aplicação.A proteína de grão de grão modificada com um grau de succinilação de 96,75%mostrou capacidade aprimorada de retenção de água 39,83%, capacidade de retenção de óleo 54,02%, solubilidade 7,20%e capacidade emulsificante 23,17%, em comparação com a proteína nativa.Apesar do teor reduzido de aminoácidos (64,50%), particularmente a lisina, a succinilação aumentou o sulfidril em 1,74%, reduzindo a hidrofobicidade (HO) em 41,87%e causando alterações estruturais.A ultrassom reduziu ainda mais o tamanho das partículas em 82,57% e aumentou o potencial zeta e o teor de aminoácidos (57,47%).A proteína modificada por dupla exibiu um aumento não significativo na atividade antimicrobiana contra Staphylococcus aureus (25,93 ± 1,36 mm) em comparação com a proteína nativa (25,28 ± 1,05 mm).Em conclusão, a succinilação combinada com a ultrassom oferece uma estratégia promissora para aprimorar as propriedades físico -químicas da proteína do grão de bico para diversas aplicações.

    • Neste estudo, o hidrolisado de caseína foi preparado por um método enzimático em duas etapas e foi demonstrado que o hidrolisado de caseína possui uma boa atividade imunomoduladora in vitro e in vivo por experimentos celulares e animais.O hidrolisado de caseína preparado pelo método enzimático em duas etapas foi caracterizado por alta hidrólise, das quais 62,70% tiveram peso molecular menor que 1000DA.Curiosamente, o hidrolisado de caseína preparado por hidrólise enzimática em duas etapas pode ativar macrófa*gos e promover a fa*gocitose de 264.7 células brutas e a produção de fatores inflamatórios.Além disso, a preparação enzimática de duas etapas do hidrolisado de caseína restaurou a proliferação de linfócitos T e a atividade das células assassinas naturais e promoveu a produção de imunoglobulinas e citocinas séricas (IL-6, IL-1β e TNF-α) em camundongos tratados imunocomizados.Este estudo fornece novas idéias para o desenvolvimento de novos alimentos funcionais ou nutracêuticos.

    • Hidrolisados de refeição de Perilla (PMHs) foram preparados por proteases;Os perfis voláteis de misturas aquecidas de PMH e óleo de coco (CO) foram avaliadas quanto à sua aplicação como provedores de odor.Foram avaliados composição de aminoácidos e grau de hidrólise e atividade antioxidante na emulsão de O/W de PMHs.Os PMHs foram aquecidos com diferentes concentrações de CO ou com CO, xilose e cisteína, que não eram do sistema Maillard e Maillard, respectivamente.Entre os PMHs, o tratamento com enzima dupla usando alcalase e flavourzima mostrou maior grau de hidrólise e atividade antioxidante em comparação com PMHs de um tipo de enzimas.A presença de CO aumentou significativamente os voláteis de oxigênio, enxofre e nitrogênio contendo nitrogênio do PMHS no sistema não maillard.No caso do sistema Maillard, o PMHS com 10% (p/p) CO contribuiu com a formação de voláteis contendo nitrogênio e oxigênio e furano e 2-metilpirazina.Os PMHs podem servir como gerador de odor na presença de óleos comestíveis como co.

    • A digestão anaeróbica (AD) de lodo de esgoto reduz os sólidos orgânicos e produz metano, mas a natureza complexa do lodo, especialmente a dificuldade na solubilização, limita a eficiência da AD.Os pré -tratamentos, destruindo a estrutura do lodo e promovendo a desintegração e a hidrólise, são estratégias valiosas para melhorar o desempenho do anúncio.Há uma infinidade de revisões sobre pré -tratamentos de lodo, no entanto, comparações quantitativas de múltiplas perspectivas em diferentes pré -tratamentos permanecem escassas.Esta revisão categorizou vários pré -tratamentos em três grupos: físico (ultrassônico, microondas, hidrólise térmica, decomposição elétrica e hom*ogeneização de alta pressão), química (ácido, alcalino, fenton, peróxido de cálcio e ozônio) e biológica (microaeração, bactérias exogêneas, bactérias exogêneas,e hidrolase exógena) pré -tratamentos.As condições ideais de vários pré -tratamentos e seus impactos no aumento da eficiência do anúncio foram resumidos;Os efeitos de diferentes pré -tratamentos na comunidade microbiana no sistema de anúncios foram comparados de forma abrangente.A comparação quantitativa baseada no grau de Dissolução de DQO (DDBACALHAU) indiciou que o desempenho da solubilização de lodo está na ordem de pré -tratamentos físicos, químicos e biológicos, embora com cada um abaixo de 40% DDBACALHAU.Pré -tratamento biológico, particularmente microaeração e bactérias exógenas, se destacam no aprimoramento da DA.Os pré -tratamentos alteram a ecologia microbiana, favorecendoFirmicuteseMethanosaeta(metanógenos acetotróficos)ProteobactériaseMethanobacterium(metanógenos hidroganotróficos).A maioria dos pré -tratamentos tem energia desfavorável e resultados econômicos, com a decomposição elétrica e a microaeração sendo exceções.Com base na visão geral dos pré -tratamentos acima, foi sugerida uma avaliação de energia e economia total para tratamento de lodo de esgoto.Finalmente, foram analisados desafios associados a pré -tratamentos de lodo e anúncios e foram propostas direções de pesquisa futuras.Esta revisão pode ampliar a compreensão dos tratamentos de lodo e do AD e fornecer uma base objetiva para a seleção de tecnologias de pré -tratamento de lodo.

    • Foi desenvolvido um modelo mecanicista para avaliar a estabilidade da amilase e protease em condições de remoção de manchas de alimentos.O mecanismo foi determinado identificando os fatores significativos para cada enzima com base na metodologia da superfície da resposta.A estabilidade da amilase foi prejudicada pelo alvejante desprotonado à base de peracides, pela interação pH-theperature e pelo alvejante protonado à base de peróxido promovido pelo catalisador de branqueamento baseado em manganês.A estabilidade da protease diminuiu na presença de alvejante protonado à base de peracídeos, espécies de equilíbrios ácidos-base de alvejante à base de peróxido, bem como temperatura e pH.Este trabalho integra os principais mecanismos baseados em equações diferenciais não lineares para cada enzima.Além disso, um modelo de dissolução cinética foi incluída para as partículas esféricas enzimáticas.Os modelos foram validados, obtendo um coeficiente de determinação de 0,84 e 0,90 para amilase e protease, respectivamente, para o conjunto de dados de treinamento.Para o conjunto de validação, um coeficiente de determinação de 0,91 e 0,90 foi obtido para amilase e protease, respectivamente.

    • Os insetos estão ganhando atenção como fontes de proteínas sustentáveis, necessitando da avaliação de técnicas de processamento suave para descontaminação e fracionamento de insetos comestíveis.A microfiltração mostrou -se uma alternativa eficaz aos tratamentos térmicos para a descontaminação microbiana da proteína de insetos solúveis.Neste estudo, foram avaliadas as frações de lareira e críquete extraídas em pH 3 e 8, obtidas através de um processo de microfiltração (membrana de poliethersulphone de 0,2μM), foram avaliadas.Esse processo de microfiltração produziu uma camada de creme, um retentado contendo agregados de proteínas e um permeado descontaminado contendo proteínas de tamanho menor (principalmente <75kDa).A microfiltração melhorou a espumabilidade dos permeados a valores mais altos que o isolado de proteína de soro de leite (215-317% vs. 163%), enquanto os retidos retiveram as propriedades de gelificação de até ~ 5000Pa.Além disso, gotículas lipídicas estáveis semelhantes a oleossomos à base de plantas foram recuperados da camada de creme.Este estudo mostra que a microfiltração é promissora para descontaminação e fracionamento simultâneos, fornecendo frações distintas para diversas aplicações alimentares.

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