作りたての肉や魚の栄養上の利点を高めるためのタンパク質加水分解アプローチの開発。
Adrian Hewson-Hughes 博士による科学的裏付け論文 | 栄養、食品安全、イノベーションアドバイザー、 GA Pet Food Partners.
はじめに。
動物性タンパク質の含有量は、犬や猫のための高品質の食品の本質として確立されており、多くのペットの飼い主は、「量より質」の格言がここに当てはまることを認識しています。 市場調査会社のミンテルによると、猫の飼い主の59％と犬の飼い主の57％が、ペット用食品の全体的な肉含有量よりも肉の品質が重要であると述べています。 （ミンテル、2017年）.
GA Pet Food Partners これは以前から認識しています。 の導入以来、 Freshtrusion®、GAは、新たに調製された肉や魚のタンパク質源をますます多く含む食事の開発と製造をリードしてきました。 味の良さや消化率の向上など、乾燥させてレンダリングした肉や魚の食事よりも新鮮な肉や魚のソースを使用することの利点は、ペットとその飼い主の両方から高く評価されています。
パートナーにさらに優れた製品を提供するよう努めています。
ペットフード市場は非常にダイナミックであり、製品中の肉/魚/鶏肉の正確な高い割合を強調することは賢明な動きですが、これはペットの飼い主からのこれらの製品の望ましい品質ではなく、基本的な期待になりつつあります。 ここGAでは、パートナーにさらに優れた製品を提供する方法を常に模索しています。そのため、一見不可能と思われることを実行しました。新鮮な肉や魚の食材を調理して、ペットにとってさらに優れたものにする方法を考え出します。 。
アイデアは、タンパク質を小さなペプチドに変換することによって、新鮮な肉や魚の成分に含まれるタンパク質の栄養価を高めることです。小さなペプチドは、それを食べるペットによってより簡単に吸収されます（「HDP」-高消化性タンパク質と呼んでいます）。 この探求を支援するために、ノルウェーに本拠を置く応用食品研究の主要な研究所であるNofimaの専門家を特定し、選択した肉や魚の原材料の酵素消化の条件を最適化し、それらを分析して、私たちが望むものを達成できることを実証しました。
タンパク質消化–別名タンパク質分解または加水分解
タンパク質は、アミノ酸と呼ばれる個々の「ビルディングブロック」で構成される大きな分子です。 タンパク質を含む食品を食べた後、消化管のさまざまな部分で放出された酵素がそれをアミノ酸と小さなペプチドに分解するときに、タンパク質分解のプロセスが始まります。 これにより、これらのビルディングブロックを体内に吸収し、そこで再結合して新しいタンパク質（筋肉、皮膚、毛、抗体、酵素、ホルモンなど）を構築することができます。
タンパク質源は、製造された食品や栄養製品に含めるための準備の一部として、制御された酵素的タンパク質分解プロセスを受けることも可能です。 たとえば、タンパク質加水分解物は、人間の栄養、特に牛乳タンパク質にアレルギーのある乳児/子供向けの低アレルギー性乳児用調製粉乳の製造に何十年も使用されてきました。
酵素的または化学的加水分解
タンパク質の加水分解（水の添加によってアミノ酸を結合するペプチド結合の切断）は、さまざまな方法で実現できます。酸または塩基（アルカリ性）を化学的に使用するか、酵素的に（私たちが焦点を当てているアプローチ）です。 タンパク質の酸およびアルカリ加水分解の方法は低コストの利点を提供しますが、生成される加水分解物の栄養価の点でマイナスの結果があります。 酸加水分解により、必須アミノ酸のトリプトファンが完全に破壊され、メチオニン、シスチン、システインが部分的に失われます。 （Pasupuleki＆Braun、2010）。 同様に、アルカリ加水分解はほとんどのアミノ酸の完全な破壊をもたらしますが、トリプトファンは無傷で生き残ることができます （ダイ、 ら、2014） （ホウ、 ら、2017）.
酸およびアルカリ加水分解と比較して、タンパク質の酵素加水分解の主な利点は次のとおりです。
- 温度やpHなどの加水分解条件は穏やかであり、アミノ酸の既知の損失は発生しません。
- プロテアーゼ酵素の使用は、加水分解の程度とペプチドのサイズを制御する上でより具体的かつ正確です。
- 使用する少量の酵素は、加水分解反応を停止するために簡単に失活させることができます（たとえば、80〜85ºCに少なくとも3分間加熱する）。 （ホウ、 ら、2017）.
酵素的に加水分解されたタンパク質の栄養上の利点：タンパク質の消化率と吸収。
前に概説したように、使用されるタンパク質加水分解の方法に加えて、タンパク質加水分解物の栄養価は、遊離アミノ酸、小さなペプチド（通常はジペプチドおよびトリペプチド）、および存在する大きなペプチドの組成に依存します。 歴史的に、遊離アミノ酸のみが特定のアミノ酸トランスポーターによって胃腸管から吸収されると信じられていました。 これは実際に発生しますが、アミノ酸の大部分は、幅広い特異性のペプチドトランスポーターPepT1によってジペプチドおよびトリペプチドとして吸収されることが現在認識されています。 （フェイ、 ら、1994）。 PepT1は、400種類の食餌性アミノ酸を組み合わせた結果として生じる8,000個すべてのジペプチドと20個のトリペプチドを輸送できる可能性があります （ダニエル、2004）。 したがって、高比率のジペプチドおよびトリペプチドを含むタンパク質加水分解物を摂取すると、タンパク質の消化と吸収が促進され、消化率とアミノ酸のバイオアベイラビリティが向上すると予想されます。
明らかに、最適な酵素および加水分解条件を確立することは、目的の最終ペプチドサイズプロファイルを備えたタンパク質加水分解物を作成できるようにするために重要です。 ペプチドのサイズ分布は、サイズ排除クロマトグラフィーと呼ばれる手法を使用して決定できます。 サイズ排除クロマトグラフィー（SEC）は、溶液に溶解した分子（タンパク質やペプチドなど）の混合物をサイズで分離する分析化学技術です（図1に概説）。
図1 サイズ排除クロマトグラフィー（SEC）による溶液中の異なるサイズの分子の分離の簡単な概要。 溶液は、多孔質球状ビーズ（灰色の球）の樹脂が充填されたカラムに適用されます。 大きな分子（赤い円）はビーズの細孔（穴）に入ることができないため、比較的速くカラムを通過し、最初に検出されます。 サンプル内の小さな分子は、サイズに応じてさまざまな程度で細孔に入る可能性があります。 「中型」の分子（緑色の円）は一部のビーズに入ることができますが、他のビーズには入ることができないため、カラムを通過するのに時間がかかりますが、最小の分子（青色の円）はすべての細孔に入ることができ、時間がかかりますカラムを通過するのに最も長い。
メソッド
原料 –鶏の死骸、鴨の死骸、鮭のフレームの新鮮なサンプルをサイズを縮小し、均質化して濃厚なペーストにし、冷凍しました。 新鮮な子羊の肝臓は丸ごと凍っていました。 資料はに送られました ノフィマ、Ås、ノルウェー、タンパク質分解および分析用。
タンパク質分解 –各原材料（鶏肉、アヒル、鮭、子羊）について、500gのサンプルをガラス反応容器内で990mlの蒸留水と混合し、300rpmで攪拌しました。 各原材料について、48つの異なるプロテアーゼ酵素がXNUMXつの異なる濃度とXNUMXつの時点でテストされ、分析用のXNUMXの加水分解物サンプルが得られました。
サイズ排除クロマトグラフィー –加水分解物の水溶性タンパク質画分の分子量分布は、20nmに設定されたフォトダイオードアレイ検出器（SPD M20A）を備えた島津LC-214AT高速液体クロマトグラフィー（HPLC）システムを使用したサイズ排除クロマトグラフィーによって決定されました。
コラーゲンペプチド含有量 –ヒドロキシプロリンは修飾アミノ酸であり、その存在は主にコラーゲンに限定されています。 タンパク質加水分解物中のヒドロキシプロリン含有量は、存在するコラーゲン/コラーゲンペプチドの量の間接的な測定値として使用できます。 各原材料の完全なアミノ酸分析（ヒドロキシプロリンを含む）は、NofimaBiolabによって実施されました。 さらに、ヒドロキシプロリン含有量は、認定された研究所（ALS、ノルウェー）で加水分解物の水溶性画分で測定されました。
結果
加水分解物のペプチドサイズ分布 –一般に、テストした各酵素について、各原材料をより高濃度の酵素とより長い時間インキュベートすると、加水分解物のペプチドサイズプロファイルに「有益な」シフトが生じました（つまり、より小さなペプチドの割合が増加しました）。 ）。 これは図2で強調表示されており、「最適な」濃度と期間と比較した「最適でない」濃度と期間での「最良の」酵素を使用した各原材料の結果を示しています。 最適化された条件では、ペプチドの100％が3 kDa以下であり、75％以上が0.5 kDa未満であることがわかりました（図2）。
多くの種（ラット、ブタ、イヌ、ヒトなど）でのいくつかの研究の集合的な証拠に基づいています。を参照してください。 （Zhangi＆Matthews、2010） 概要については、一般的に次のことが広く受け入れられています。
- ペプチドの吸収は、無傷のタンパク質と比較して優れています。
- ペプチドの吸収は遊離アミノ酸よりも優れています。
- 小さなペプチドの吸収は、大きなペプチドよりも優れています。
生理学的には、アミノ酸の大部分は、2つまたは3つのアミノ酸が結合した小さなペプチドとして吸収されます（それぞれ、ジペプチドとトリペプチド）。 したがって、高比率のジペプチドおよびトリペプチドを含むタンパク質加水分解物を摂取すると、タンパク質の消化と吸収が促進され、消化率とアミノ酸のバイオアベイラビリティが向上すると予想されます。 アミノ酸の平均分子量は110ダルトン（Da）であるため、ジペプチドおよびトリペプチドの分子量は約220〜330 Da（0.2〜0.3 kDa）になります。 75 kDa未満（つまり最大0.5アミノ酸）のペプチドの5％以上でタンパク質加水分解物を達成した結果は、キブル内のタンパク質が消化性が高く、それを食べるペットに簡単に吸収されることを意味します。 ゲント大学獣医学部と共同での摂食研究を通じてこれを実証することが計画されています。
さらに、100 kDa以下のペプチドを3％達成すると、タンパク質源に対するアレルギー反応を引き起こすリスクが減少するため、低アレルギー性と見なすことができます。
図2。
酵素濃度と加水分解時間の観点から、「最適化されていない」および「最適化された」条件下で同じ酵素とともにインキュベートされた各原材料の加水分解物の水相におけるペプチドのサイズ分布（kDa）。 特に、1.0〜3.0 kDaのペプチドの割合が減少し、0.5 kDa未満のペプチドが増加し、「最適化されていない」状態から「最適化された」状態に移行することに注意してください。
コラーゲンペプチド含有量
テストされた各原材料について、酵素AおよびCは、特定の加水分解期間と酵素濃度を比較した場合、酵素Bよりも一般的に（加水分解物の水相でヒドロキシプロリンの回収率が高いという点で）「優れた」性能を示しました（例：図3）のサーモンの結果。
「無傷の」コラーゲンタンパク質は水溶性ではないため、水相にヒドロキシプロリン（「コラーゲン」のマーカー）が存在することは、コラーゲンタンパク質がコラーゲンペプチド（水溶性）に消化されたことを示しています。 私たちの結果は、酵素タンパク質分解を使用して、関節の健康、皮膚の健康、腸の健康をサポートするなど、潜在的な機能上の利点をもたらすことができる原材料を作成できることを示しています。
図3。 1つの異なる濃度（C2またはC1）で原料（サーモン）とインキュベートした2つの異なる酵素（A、B、またはC）を使用して加水分解したサーモンの水相で回収されたヒドロキシプロリン（コラーゲンにほぼ独占的に見られるアミノ酸）の割合XNUMXつの異なる期間（TXNUMXまたはTXNUMX）。
まとめ
これらの肯定的な結果は、アクティブなペットの健康な関節の維持や高齢のペットの関節の可動性と柔軟性の改善などの機能的利点をもたらす可能性のあるコラーゲンペプチドを作成することにより、特定の原材料内のコラーゲンの自然な存在から追加の価値を得る機会を提供します。例。
この研究に基づいて「最適化された」条件下で生成された小さなペプチド（<75kDa）の割合が高い（> 0.5％）ため、 HDP 目標は達成されます。 次の重要なステップは、このHDPで作られたキブルが、既存の作りたての製品よりも消化されやすく、生物学的に利用可能であることを実証することです。 ゲント大学 獣医学校。 このスペースをご覧ください！
参考文献
- 洞窟、N.、2006年。犬と猫のための加水分解タンパク質食。 Veterinary Clinics Small Animal Practice、Volume 36、pp.1251-1268。
- Dai、Z.、Wu、Z.、Jia、S.＆Wu、G.、2014.蛍光検出を備えたHPLCによるプレカラムo-フタルジアルデヒド誘導体としての動物組織および食品のタンパク質中のアミノ酸組成の分析..JクロマトグラフィーB、第964巻、116〜127ページ。
- ダニエル、H.、2004年。腸のペプチド輸送の分子および統合生理学..生理学の年次レビュー、第66巻、pp.361-384。
- Fei、Y. et al。、1994.哺乳類のプロトン結合オリゴペプチドトランスポーターの発現クローニング..Nature、Volume 7、pp。563-566。
- Hanaoka、K. et al。、2019.ペットフードの嗜好品の製造中のタンパク質およびペプチドの分子量の特性評価。 [オンライン]https://www.diana-petfood.com/emea-en/publications/で入手可能
- Hou、Y. et al。、2017.動物栄養におけるタンパク質加水分解物：工業生産、生物活性ペプチド、および機能的重要性。 Journal of Animal Science and Biotechnology、24〜36ページ。
- Knights、R.、1985.タンパク質加水分解物の処理と評価。 で：特別なニーズのための栄養。 ニューヨーク：マルセルデッカー、105-115ページ。
- MINTEL、2017年。ペットフード中のタンパク質に関する透明性の向上、sl：MINTELREPORTS。
- Pasupuleki、VK、Braun、S、2010年。タンパク質加水分解物の最先端の製造。 で：バイオテクノロジーにおけるタンパク質加水分解物。 ニューヨーク：Springer、pp.11-32。
- Zhangi、B.＆Matthews、J.、2010.生理学的重要性とタンパク質加水分解物吸収のメカニズム。 で：バイオテクノロジーにおけるタンパク質加水分解物。 ニューヨーク：Springer、pp.135-177。