Конъюгаты семян конопли

Конъюгаты семян конопли ( Cannabis sativa L.) и EGCG: ковалентное связывание и функциональные исследования

Синь-Хуэй Пан 1, Ян Ян  1, Синь Бянь  1, Бинг Ван  1,Ли-Кун Рен 1,Линь-Линь Лю 1,Де-Хуэй Ю 1,Цзин Ян 1,Цзин-Чун Го 2,Лэй Ван 2,Сю-Минь Чжан 3,Хан-Сон Ю 4,5, ,На Чжан 1

1.Ключевая лаборатория пищевых наук и инженерии провинции Хэйлунцзян, Колледж пищевой инженерии, Харбинский университет торговли, район Сонбэй, Харбин 150076, Китай

2 Академия наук Хэйлунцзян, Харбин 150000, Китай

3 Пекинская академия пищевых наук, Пекин 100068, Китай

4 Колледж пищевых наук и инженерии, Цзилиньский сельскохозяйственный университет, Чанчунь 130118, Китай

5 Отделение переработки сои, Центр исследований и разработок сои, Китайская система сельскохозяйственных исследований, Чанчунь 130118, Китай

Академический редактор: Барри Дж. Парсонс

Продукты питания 2021 , 10 (7), 1618; https://doi.org/10.3390/foods10071618

Поступило: 4 июня 2021 г. / Доработана: 30 июня 2021 г. / Принята в печать: 1 июля 2021 г. / Опубликовано: 13 июля 2021 г.

Аннотация

Чтобы сделать HPI перспективным для широкого применения в пищевой промышленности, мы использовали EGCG для модификации HPI. В этом исследовании мы подготовили различные концентрации (1, 2, 3, 4 и 5 мМ) (-) - эпигаллокатехин галлата (EGCG), ковалентно связанного с HPI, и использовали такие методы, как анализ размера частиц, круговой дихроизм (CD), и трехмерная флуоресцентная спектроскопия для изучения изменений в структуре и функциональных свойствах HPI после ковалентного объединения с EGCG. Данные о размере частиц показали, что ковалентный комплекс HPI-EGCG был больше, чем нативный HPI, и размер частиц в основном распределялся примерно на 200 мкм. Анализ CD и трехмерной флуоресцентной спектроскопии показал, что конформация белка была изменена конъюгацией с EGCG. Содержание β-листов снизилось с 82,79% до 66, 67% после того, как EGCG связался с белком, и гидрофобные группы внутри белка были обнажены, что увеличило гидрофобность белка и изменило его конформацию. После ковалентного связывания HPI и 1 мМ EGCG растворимость и эмульгирующие свойства ковалентного комплекса улучшились по сравнению с нативным HPI. Эти результаты показали, что конъюгаты HPI-EGCG могут быть добавлены в некоторые пищевые продукты.

***

По содержанию 9-тетрагидроканнабинола (ТГК) он делится на два типа: промышленная конопля и лекарственная конопля [ 1]. Для этой классификации Европейским Союзом установлен стандарт 0,3% THC. Если THC составляет менее 0,3%, промышленную коноплю разрешено выращивать в Китае и Канаде. Конопля выращивается для промышленного использования и собирается для получения волокна, семян и масла. Семена конопли богаты фитостеринами, незаменимыми жирными кислотами омега-3 и омега-6 и белком (примерно 25% от сухого веса). Более того, существует много видов незаменимых аминокислот, и все незаменимые аминокислоты, необходимые человеческому организму, содержатся в нем с относительно высоким содержанием глутаминовой кислоты и аргинина [ 2 , 3]. Гистидин является незаменимой аминокислотой для детей младше восьми месяцев и играет важную роль в профилактике сердечно-сосудистых заболеваний у людей среднего и пожилого возраста и в росте детей. Семена конопли считаются хорошим источником высококачественного белка, подходящего для пожилых людей и детей грудного возраста. Поэтому их использовали в производстве различных продуктов с высокой питательной ценностью. Важно отметить, что появление сортов конопли с низким содержанием ТГК увеличило использование конопли в производстве продуктов питания [ 4 ]. Семена конопли содержат более 30% масла и 25% белка. В настоящее время конопля в основном используется для получения конопляного масла из-за высокого содержания масла в семенах [ 5]. Однако, по сравнению с другими растительными белками, белок конопли имеет низкую растворимость, что объясняется агрегацией эдестина (глобулина 11S) при значениях pH ниже 7,0. Следовательно, белок конопли необходимо модифицировать, чтобы расширить диапазон его применения.

В последние годы было доказано, что различные методы химической модификации, такие как фосфорилирование, гликозилирование, дезамидирование и сукцинилирование, эффективны для улучшения функциональных свойств белков [ 6]. Методы фосфорилирования, дезамидирования и сукцинилирования приводят к образованию химических остатков, что приводит к снижению питательной ценности белка. Реакция Майяра - основной метод гликозилирования, но его трудно контролировать. Чрезмерная реакция сказывается на вкусе и качестве продуктов. Поэтому некоторые исследователи предложили использовать полифенолы для модификации белков. 

В последние годы многие исследователи начали изучать взаимодействие полифенолов и белков. Белки и полифенолы могут взаимодействовать как через нековалентные, так и ковалентные связи. Нековалентные взаимодействия обратимы, тогда как ковалентные взаимодействия необратимы [ 7]. Существует два типа методов, используемых для образования конъюгатов белок-полифенол: неферментативный (щелочные и свободнорадикальные реакции) и ферментативный (полифенолоксидаза, лакказа и тирозиназа) [ 8 ]. Механизм щелочной реакции включает окисление фенольных соединений до хиноновых соединений в щелочном растворе [ 9 ]. Соединения хинона обычно дополнительно реагируют с нуклеофильными аминокислотными остатками в белковой цепи. Вей провел исследование ковалентного комплекса казеината натрия, β-лактоглобулина, лактоферрина и α-сывороточного белка с EGCG и обнаружил, что ковалентный комплекс значительно улучшает стабильность эмульсии β-каротина [ 10]. Некоторые исследователи также ковалентно объединили фенольные соединения с изолятом белка льняного семени (FPI). Они обнаружили, что ковалентный комплекс полифенолов обладает более высокой эмульгирующей способностью, чем ИФП [ 11 ]. Когда он изучал ковалентное связывание овальбумина (OVA) и EGCG, он также обнаружил, что эмульгирование OVA улучшилось [ 12 ]. Добавление фенола позволяет белку приобретать фенольные гидроксильные группы, тем самым изменяя функциональные свойства белка.

(-) - Галлат эпигаллокатехина (EGCG) является основным компонентом полифенолов и катехинов зеленого чая [ 13 ]. EGCG обладает полезными физиологическими свойствами, такими как защита от повреждения ДНК свободными радикалами, антиоксидантное действие [ 14 ], ингибирование роста опухоли, снижение уровней липопротеинов низкой плотности и холестерина в сыворотке крови, улучшение пролиферации сосудов и защита от сердечно-сосудистых заболеваний [ 15 ].

Исследования полифенолов и белков в основном сосредоточены на нековалентных взаимодействиях, но эти взаимодействия обратимы и нестабильны. Поэтому мы решили изучить ковалентные взаимодействия между полифенолами и белками. Ковалентные комплексы, образованные изолятом белка конопли (HPI) и EGCG, были использованы для исследования этих взаимодействий. Значения дзета-потенциала, спектры КД и трехмерные спектры флуоресценции были использованы для исследования структуры комплекса HPI-EGCG. Функциональные характеристики ковалентного комплекса определяли путем анализа реакционноспособных групп, содержания полифенолов, размера частиц и других соответствующих показателей. Результаты этого исследования предоставляют некоторые теории и основу для будущих исследований по применению комплекса HPI-EGCG в пищевой промышленности в качестве эмульгатора.

Выводы

В этом исследовании ковалентный комплекс белок-полифенол был сформирован путем объединения HPI с различными концентрациями полифенола. Добавление EGCG вызвало изменения в структуре HPI и улучшило функциональные свойства. После объединения HPI с 1 мМ EGCG эмульгирование и растворимость ковалентного комплекса улучшаются. Эти данные обеспечивают теоретическую основу для применения полифенолов и белкового ковалентного комплексного эмульгатора для пищевой промышленности.

Полная статья https://www.mdpi.com/2304-8158/10/7/1618/htm