Taze hazırlanmış et ve balıkların besinsel faydalarını artırmak için protein hidrolizi yaklaşımının geliştirilmesi.
Dr Adrian Hewson-Hughes tarafından hazırlanan bilimsel bir destek makalesi | Beslenme, Gıda Güvenliği ve İnovasyon Danışmanı, GA Pet Food Partners.
Giriş.
Hayvansal protein içeriği, köpekler ve kediler için birinci sınıf kaliteli mamaların özü olarak iyi bilinmektedir ve birçok evcil hayvan sahibi, "nicelikten çok kalite" özdeyişinin burada geçerli olduğunun farkındadır. Pazar araştırma şirketi Mintel'e göre, kedi sahiplerinin %59'u ve köpek sahiplerinin %57'si evcil hayvan mamalarında etin kalitesinin genel et içeriğinden daha önemli olduğunu söylüyor. (MİNTEL, 2017).
GA Pet Food Partners uzun zamandır bunu kabul etti. tanıtılmasından bu yana Freshtrusion®, GA, artan miktarlarda taze hazırlanmış et ve balık protein kaynakları içeren diyetlerin geliştirilmesinde ve üretilmesinde öncülük etmiştir. Taze et ve balık kaynaklarını kurutulmuş, işlenmiş et ve balık yemekleri yerine kullanmanın faydaları, daha iyi tat ve daha yüksek sindirilebilirlik de dahil olmak üzere, hem evcil hayvanlar hem de sahipleri tarafından takdir edilmektedir.
Ortaklarımıza daha da iyi ürünler sunmaya çalışıyoruz.
Evcil hayvan maması pazarı çok dinamik ve ürünlerde et/balık/kümes hayvanlarının tam olarak yüksek oranını vurgulamak akıllıca bir hareket olsa da, bu, evcil hayvan sahiplerinden bu ürünler için istenen kaliteden ziyade temel bir beklenti haline geliyor. Burada GA'da, Partners'a daha da iyi ürünler sunmanın yollarını sürekli olarak arıyoruz ve bu nedenle imkansız gibi görüneni yapmak için yola çıktık - taze et ve balık malzemelerimizi evcil hayvanlar için daha da iyi hale getirmek için pişirmenin bir yolunu bulduk .
Buradaki fikir, proteini, onu yiyen evcil hayvanlar tarafından daha kolay emilen küçük peptitlere dönüştürerek taze et ve balık bileşenlerimizdeki proteinin besin değerini artırmaktır (biz buna 'HDP' – Yüksek Sindirilebilir Protein diyoruz). Bu arayışta bize yardımcı olmak için, Norveç merkezli uygulamalı gıda araştırmaları için önde gelen araştırma enstitüsü Nofima'da, seçilmiş et ve balık hammaddelerinin enzimatik sindirimi için koşulları optimize etmek ve istediğimizi elde edebileceğimizi göstermek için onları analiz etmek üzere uzmanlar belirledik. .
Protein Sindirimi – aka Proteoliz veya Hidroliz
Proteinler, amino asitler adı verilen bireysel 'yapı taşlarından' oluşan büyük moleküllerdir. Protein içeren yiyecekleri yedikten sonra, gastrointestinal sistemin farklı bölümlerinde salınan enzimlerin onu amino asitlere ve küçük peptidlere ayırmasıyla proteoliz süreci başlar. Bu, bu yapı taşlarının yeni proteinler (kas, deri, saç, antikorlar, enzimler, hormonlar, vb.) oluşturmak için yeniden birleştirilebilecekleri vücuda emilmelerini sağlar.
Protein kaynaklarının, imal edilmiş gıdalara ve beslenme ürünlerine dahil edilmek üzere hazırlanmalarının bir parçası olarak kontrollü bir enzimatik proteoliz işleminden geçmesi de mümkündür. Örneğin, protein hidrolizatları on yıllardır insan beslenmesinde, özellikle de inek sütü proteinine alerjisi olan bebekler/çocuklar için hipoalerjenik bebek sütü formüllerinin üretiminde kullanılmaktadır.
Enzimatik veya Kimyasal Hidroliz
Protein hidrolizi – su ilavesiyle amino asitleri birbirine bağlayan peptit bağlarının kırılması – farklı yöntemlerle gerçekleştirilebilir: kimyasal olarak asitler veya bazlar kullanarak (alkali) veya enzimatik olarak (odaklandığımız yaklaşım). Proteinlerin asit ve alkali hidroliz yöntemleri, düşük maliyet avantajı sunarken, üretilen hidrolizatların besin kalitesi açısından olumsuz sonuçları vardır. Asit hidrolizi, esansiyel amino asit triptofanın tamamen yok edilmesinin yanı sıra metiyonin, sistin ve sisteinin kısmi kaybıyla sonuçlanır. (Pasupuleki & Braun, 2010). Benzer şekilde, triptofan bozulmadan hayatta kalabilmesine rağmen, alkali hidroliz çoğu amino asidin tamamen yok edilmesiyle sonuçlanır. (Gün, ve ark., 2014), (ho, ve ark., 2017).
Asit ve alkali hidroliz ile karşılaştırıldığında, proteinlerin enzimatik hidrolizinin başlıca avantajları şunlardır:
- Sıcaklık ve pH gibi hidroliz koşulları hafiftir ve bilinen herhangi bir amino asit kaybına neden olmaz.
- Proteaz enzim(ler)inin kullanımı, hidrolizin kapsamını ve peptitlerin boyutunu kontrol etmede daha spesifik ve kesindir.
- Kullanılan küçük miktarlardaki enzim hidroliz reaksiyonunu durdurmak için kolaylıkla devre dışı bırakılabilir (örneğin, en az 80 dakika boyunca 85 – 3ºC'ye ısıtma). (ho, ve ark., 2017).
Enzimatik olarak hidrolize proteinin besinsel faydaları: protein sindirilebilirliği ve emilimi.
Daha önce belirtildiği gibi kullanılan protein hidrolizi yöntemine ek olarak, protein hidrolizatlarının besin değeri, serbest amino asitlerin, küçük peptitlerin (tipik olarak di- ve tri-peptitlerin) ve mevcut büyük peptitlerin bileşimine bağlıdır. Tarihsel olarak, spesifik amino asit taşıyıcıları tarafından gastrointestinal sistemden sadece serbest amino asitlerin emildiğine inanılıyordu. Bu gerçekleşir, ancak artık amino asitlerin çoğunun geniş özgüllük peptit taşıyıcı PepT1 tarafından di- ve tri-peptidler olarak emildiği kabul edilmektedir. (Fee, ve ark., 1994). PepT1, 400 farklı diyet amino asidinin birleştirilmesinden kaynaklanan 8,000 di-peptidin ve 20 tri-peptidin tümünü potansiyel olarak taşıyabilir. (Daniel, 2004). Bu nedenle, yüksek oranlarda di- ve tri-peptidler içeren bir protein hidrolizatının yutulmasının, protein sindirimini ve emilimini kolaylaştırması ve bunun da artan sindirilebilirlik ve amino asit biyoyararlılığı ile sonuçlanması beklenir.
Açıkça, en iyi enzim ve hidroliz koşullarının oluşturulması, istenen nihai peptit boyutu profilleri ile protein hidrolizatları oluşturabilmek için kritik öneme sahiptir. Peptit boyut dağılımı, boyut dışlama kromatografisi adı verilen bir teknik kullanılarak belirlenebilir. Boyut dışlama kromatografisi (SEC), bir çözelti içinde çözülmüş molekül karışımlarının (proteinler veya peptitler gibi) boyutlarına göre ayrıldığı analitik bir kimya tekniğidir (şekil 1'de özetlendiği gibi).
ŞEKİL 1. Boyut dışlama kromatografisi (SEC) ile bir çözeltide farklı boyutlardaki moleküllerin ayrılmasına basit bir genel bakış. Çözelti, gözenekli küresel boncuklardan (gri küreler) oluşan bir reçine ile doldurulmuş bir kolona uygulanır. Büyük moleküller (kırmızı daireler) boncukların gözeneklerine (deliklerine) giremeyecektir ve bu nedenle kolondan nispeten hızlı bir şekilde geçecektir ve ilk önce tespit edilecektir. Numune içindeki daha küçük moleküller, gözeneklere boyutlarına bağlı olarak değişen derecelerde girebilir. 'Orta boy' moleküller (yeşil daireler) bazı boncuklara girebilecek, ancak diğerlerine giremeyecek ve bu nedenle kolondan geçmek daha uzun sürecek, en küçük moleküller (mavi daireler) tüm gözeneklere girebilecek ve alacak. kolondan en uzun geçen süre.
Yöntemler
Ham Maddeler – Taze tavuk karkas, ördek karkas ve somon çerçeve örnekleri boyutları küçültülmüş, kalın bir macun halinde homojenize edilmiş ve dondurulmuştur. Taze kuzu karaciğeri bütün olarak donduruldu. Malzemeler gönderildi bilgi, Ås, Norveç, proteoliz ve analiz için.
proteoliz – Her bir hammadde (tavuk, ördek, somon ve kuzu) için 500g numune 990ml distile su ile bir cam reaksiyon kabında karıştırılmış ve 300rpm'de karıştırılmıştır. Her ham madde için, iki farklı konsantrasyonda ve iki zaman noktasında üç farklı proteaz enzimi test edildi ve analiz için 48 hidrolizat numunesi elde edildi.
Boyut Dışlama Kromatografisi – Hidrolizatların suda çözünür protein fraksiyonunun moleküler ağırlık dağılımı, 20 nm'ye ayarlanmış bir fotodiyot dizi dedektörü (SPD M20A) ile bir Shimadzu LC-214AT yüksek performanslı sıvı kromatografisi (HPLC) kullanılarak boyut dışlama kromatografisiyle belirlendi.
Kollajen Peptit İçeriği – Hidroksiprolin, mevcudiyeti esas olarak kolajen ile sınırlı olan modifiye edilmiş bir amino asittir. Protein hidrolizatlarındaki hidroksiprolin içeriği, mevcut kolajen/kollajen peptitlerinin miktarının dolaylı bir ölçüsü olarak kullanılabilir. Her ham maddenin tam bir amino asit analizi (hidroksiprolin dahil) Nofima Biolab tarafından gerçekleştirilmiştir; ek olarak, hidrolizatların suda çözünür fraksiyonunda akredite bir laboratuvarda (ALS, Norveç) hidroksiprolin içeriği belirlendi.
Sonuçlar
Hidrolizatların Peptit Boyut Dağılımı – Genel olarak, test edilen her enzim için, her bir ham maddenin daha yüksek konsantrasyonda enzimle ve daha uzun süre inkübasyonu, hidrolizatların peptit boyut profilinde 'faydalı' bir kaymaya (yani daha küçük peptitlerin oranında bir artış) neden oldu. ). Bu, 'optimal' konsantrasyon ve süreye kıyasla 'optimal olmayan' konsantrasyon ve sürede 'en iyi' enzimi kullanan her bir hammadde için sonuçları gösteren Şekil 2'de vurgulanmıştır. Optimize edilmiş koşullarla, peptitlerin %100'ünün ≤3 kDa olduğunu ve %75'ten fazlasının <0.5 kDa olduğunu bulduk (Şekil 2).
Bir dizi türde (örneğin sıçan, domuz, köpek, insan) yapılan çeşitli çalışmaların toplu kanıtlarına dayanarak; bkz. (Zhangi ve Matthews, 2010) genel bir bakış için, genellikle şu kabul edilir:
- Peptitlerin emilimi, bozulmamış proteine kıyasla daha iyidir.
- Peptitlerin emilimi serbest amino asitlerden daha iyidir.
- Küçük peptitlerin emilimi, büyük peptitlerden daha iyidir.
Fizyolojik olarak, amino asitlerin çoğu, birbirine bağlanmış 2 veya 3 amino asitten (sırasıyla di- ve tri-peptidler) oluşan küçük peptitler olarak emilir. Bu nedenle, yüksek oranlarda di- ve tri-peptidler içeren bir protein hidrolizatının yutulmasının, protein sindirimini ve emilimini kolaylaştırması ve bunun da artan sindirilebilirlik ve amino asit biyoyararlılığı ile sonuçlanması beklenir. Bir amino asidin ortalama moleküler ağırlığı 110 Dalton'dur (Da), bu nedenle di- ve tri-peptidlerin moleküler ağırlığı yaklaşık 220-330 Da (0.2-0.3 kDa) olacaktır. 75 kDa'dan küçük peptitlerin %0.5'inden fazlasını (yani ~ 5 amino aside kadar) içeren protein hidrolizatlarına ulaşmadaki sonuçlarımız, mamamızdaki proteinin yüksek oranda sindirilebilir olacağı ve onu yiyen evcil hayvanlar tarafından kolayca emileceği anlamına gelir. Bunun Ghent Üniversitesi Veteriner Fakültesi ile ortaklaşa bir beslenme çalışması ile gösterilmesi planlanmaktadır.
Ek olarak, 100 kDa veya daha küçük peptitlerin %3'üne ulaşmak, protein kaynaklarına karşı alerjik reaksiyonu tetikleme riskini azaltır ve bu nedenle hipoalerjenik olarak kabul edilebilir.
Şekil 2.
Enzim konsantrasyonu ve hidroliz süresi açısından 'optimize edilmemiş' ve 'optimize edilmiş' koşullar altında aynı enzimle inkübe edilen her bir ham maddenin hidrolizatlarının su fazındaki peptitlerin boyut dağılımı (kDa). 1.0-3.0 kDa arasındaki peptitlerin yüzdesinin nasıl düştüğüne ve <0.5 kDa peptitlerin nasıl arttığına, "optimize edilmemiş" koşullardan "optimize edilmiş" koşullara geçerken özellikle dikkat edin.
Kollajen Peptit İçeriği
Test edilen her bir ham madde için, A ve C enzimleri, belirli bir hidroliz süresi ve enzim konsantrasyonu karşılaştırıldığında (örneğin bkz. somon için sonuçlar şekil 3).
'Sağlam' kolajen proteini suda çözünür olmadığından, su fazında hidroksiprolinin ('kollajen' işaretçimiz) varlığı, kolajen proteinin (suda çözünür olan) kolajen peptitlerine sindirildiğini gösterir. Sonuçlarımız, içlerinde bulunan kolajen peptitleri aracılığıyla eklem sağlığını, cilt sağlığını ve bağırsak sağlığını destekleme gibi potansiyel fonksiyonel faydalar sağlayabilen hammaddeler oluşturmak için enzimatik proteolizi kullanabileceğimizi göstermektedir.
ŞEKİL 3. Hammadde (somon) ile iki farklı konsantrasyonda (C1 veya C2) inkübe edilmiş üç farklı enzimle (A, B veya C) hidrolize somon balığının su fazında geri kazanılan hidroksiprolin (neredeyse yalnızca kollajende bulunan bir amino asit) yüzdesi. iki farklı zaman periyodu (T1 veya T2).
Sonuç
Bu olumlu sonuçlar, aktif evcil hayvanlarda sağlıklı eklemleri korumak ve yaşlı evcil hayvanlarda eklemlerin hareketliliğini ve esnekliğini geliştirmek gibi fonksiyonel faydalar sağlama potansiyeline sahip kolajen peptitleri oluşturarak belirli ham maddelerdeki doğal kolajen varlığından ekstra değer kazanma fırsatları sunar. örnek.
Bu araştırmaya dayalı olarak 'optimize edilmiş' koşullar altında üretilen küçük peptitlerin (<75kDa) yüksek yüzdesi (>%0.5) ile, çalışmamızın ilk bölümü HDP hedefe ulaşılır. Bir sonraki önemli adım, bu HDP ile yapılan mama tanesinin mevcut taze hazırlanmış ürünlerimizden gerçekten daha sindirilebilir ve biyolojik olarak kullanılabilir olduğunu göstermektir - bunu, Gent Üniversitesi Veteriner okulu. Bu alanı izle!
Referanslar
- Cave, N., 2006. Köpekler ve kediler için hidrolize protein diyetleri. Veteriner Klinikleri Küçük Hayvan Uygulaması, Cilt 36, sayfa 1251-1268.
- Dai, Z., Wu, Z., Jia, S. & Wu, G., 2014. Floresan tespiti ile HPLC ile ön kolon o-ftaldialdehit türevleri olarak hayvan dokularının ve gıdaların proteinlerindeki amino asit bileşiminin analizi.. J Kromatografi B, Cilt 964, sayfa 116-127.
- Daniel, H., 2004. Bağırsak peptit taşınmasının moleküler ve bütünleştirici fizyolojisi. Fizyolojinin Yıllık İncelemesi, Cilt 66, sayfa 361-384.
- Fei, Y. ve diğerleri, 1994. Bir memeli proton-bağlı oligopeptit taşıyıcısının ekspresyon klonlaması. Nature, Cilt 7, sayfa 563-566.
- Hanaoka, K. ve diğerleri, 2019. Evcil hayvan yemi lezzetlerinin üretimi sırasında proteinlerin ve peptitlerin moleküler ağırlığının karakterizasyonu. [Çevrimiçi] Şu adresten ulaşılabilir: https://www.diana-petfood.com/emea-en/publications/
- Hou, Y. et al., 2017. Hayvan beslemede protein hidrolizatları: Endüstriyel üretim, biyoaktif peptitler ve fonksiyonel önem. Hayvan Bilimi ve Biyoteknoloji Dergisi, s. 24-36.
- Knights, R., 1985. Protein hidrolizatlarının işlenmesi ve değerlendirilmesi. İçinde: Özel İhtiyaçlar İçin Beslenme. New York: Marcel Dekker, s. 105-115.
- MINTEL, 2017. Evcil hayvan mamalarında protein açısından daha fazla şeffaflık, sl: MINTEL REPORTS.
- Pasupuleki, VK, Braun, S, 2010. Protein hidrolizatlarının son teknoloji üretimi. İçinde: Biyoteknolojide Protein Hidrolizatları. New York: Springer, s. 11-32.
- Zhangi, B. & Matthews, J., 2010. Protein hidrolizat absorpsiyonunun fizyolojik önemi ve mekanizmaları. İçinde: Biyoteknolojide Protein Hidrolizatları. New York: Springer, s. 135-177.