Kinetic modeling of the enzymatic hydrolysis of proteins of visceras from red tilapia (Oreochromis sp): effect if substrate and enzyme concentration / Modelado de la cinética de la hidrolisis enzimática de proteínas de vísceras de tilapia roja (Oreochromis sp): efecto de la concentración de enzima y de sustrato

Background: the growth of world aquaculture has generated important environmental impacts as discard residues that are important sources of protein, which has been used to manufacture low-value products, such as animal food, fish flour and fertilizers. Objectives: to evaluate the effect of enzyme and substrate concentration on the degree of hydrolysis (DH) of proteins in the red tilapia (Oreochromis sp.) viscera (RTV). Methods: the commercial alcalase 2.4 L enzyme was used at different concentrations to hydrolyse the proteins in RTV at 53.5°C and a pH of 9.5 in a 1 L magnetically stirred, jacketed, glass batch reactor connected to an automatic titrator. Each experiment was conducted over 6 h in which every consumed volume of base was recorded every 5 min to determine the corresponding DH at each point. Results: the results indicated that increasing the enzyme concentration produced an increase in the DH and in the reaction rate, while increasing the substrate concentration produced a decrease in both parameters. For this reason, a mathematical model was adjusted for the inhibition of substrate from the exponential kinetic equation d(DH)/dt = a* EXP[-b* (DH)] to explain the behavior of the DH as a function of substrate concentration in this hydrolytic process. The parameters a and b were estimated from a nonlinear regression. Based on these results, the reaction constants were determined as Ks = 456.75 g L-1, K2 = 1.2191 min-1, Kd = 0.2224 min-1, KM = 1.8963 and K3 = 0.1173 L g-1 min-1, which allowed the generation of a good correlation between the predicted and experimental values at the different evaluated operating conditions. This correlation was supported by a low average relative error (ARE) of 3.26%. Conclusion: under evaluated experimental conditions, the kinetics of the hydrolysis reaction followed a substrate inhibition mechanism without product inhibition, which was adjusted through a typical exponential Equation that involves two parameters (a and b) associated with the kinetic constants (Ks, K2, and Kd).

Antecedentes: el crecimiento de la acuicultura en el mundo ha provocado importantes impactos ambientales como el descarte de residuos que son importantes fuentes de proteína, los cuales han sido usados para manufacturar productos de bajo valor tales como: alimento para animales, harina de pescado y fertilizantes. Objetivo: evaluar el efecto de la concentración de enzima y de sustrato sobre el grado de hidrolisis (GH) de las proteínas presentes en las vísceras de tilapia roja (Oreochromis sp.) (VTR). Métodos: se empleó la enzima commercial alcalasa 2.4 L a diferentes concentraciones para hidrolizar las proteínas presentes en la VTR a 53°C y a un pH de 9.5 en un reactor de vidrio de 1 L con chaqueta, magnéticamente agitado y conectado a un titulador automático. Cada experimento se llevó cabo por 6 h registrando cada 5 min el volumen de base cosumido para determinar el grado de hidrolisis correspondiente a cada punto. Resultados: los resultados indicaron que un incremento en la concentración de enzima producía un incremento en el GH y en la velocidad de reacción, mientras que un aumento en la concentración de sustrato provocaba una disminución en ambos parámetros. Por esta razón, se ajustó un modelo matemático para la inhibición de sustrato a partir de la ecuación de cinética exponencial d(GH)/dt = a*EXP[-b*(GH)] para explicar el comportamiento del GH como una función de la concentración de sustrato en este proceso hidrolítico. Los parámetros a y b fueron evaluados mediante una regresión no lineal. Con base en estos resultados, las constantes de reacción fueron determinadas como Ks = 456.75 g L-1, K2 = 1.2191 min-1, Kd = 0.2224 min-1, KM = 1.8963 and K3 = 0.1173 L g-1 min-1, los cuales permitieron obtener una buena correlación entre los valores experimentales y los predichos a las diferentes condiciones de operación. Esta correlación fue soportada por un bajo error medio relativo del 3.26%. Conclusión: bajo las condiciones experimentales evaluadas, la cinética de la reacción de hidrólisis siguió un mecanismo de inhibición por sustrato sin inhibición por producto, el cual fue ajustado mediante una ecuación típica exponencial que involucra dos parámetros (a and b) asociados a las constantes cinéticas Ks, K2, and Kd.

Byproducts of aquaculture processes: development and prospective uses. Review / Subproductos de los procesos de acuicultura: desarrollo y usos prospectivos. Revisión

Background: Growing aquaculture production around the world generates an important environmental impact because of its waste volume, which reaches nearly 60%. These byproducts have important levels of protein and lipids that can be revaluated to obtain products that are of interest to the pharmaceutical and food industries such as bioactive peptides and functional properties. Recently, technologies have been applied to the isolation and purification of bioactive peptides according to their molecular weight, such as membrane separation techniques and chromatography. Currently, there are commercial products from fish protein hydrolysates that can be used in nutritional and pharmaceutical applications as a source of amino acids with different physiological functions. Objective: Give information on aquaculture byproducts, hydrolysis methods, methods of purification, bioactive peptides and functional properties and nutritional supplements. Methods: Science Direct, Springer Link, Wiley Online Library, and Scopus were reviewed using the keywords aquaculture products, protein hydrolysis, bioactive peptides, functional properties. For the selection of the articles, the year of publication, the language, the methodology used and the trajectory of the authors were taken into account. Conclusions: This review is a brief description of the use of aquaculture byproducts using different types of hydrolysis process and their multiple applications on several industries.

Antecedentes: El crecimiento de la producción acuícola en el mundo genera un importante impacto ambiental debido a su volumen de residuos, que alcanza casi el 60%. Estos subproductos tienen niveles importantes de proteínas y lípidos que pueden revaluarse para obtener productos que son de interés para las industrias farmacéutica y alimentaria, como péptidos bioactivos y propiedades funcionales. Recientemente, se han aplicado tecnologías para el aislamiento y la purificación de péptidos bioactivos de acuerdo con su peso molecular, así como técnicas de separación de membrana y cromatografía. Actualmente, hay productos comerciales de hidrolizados de proteína de pescado que pueden usarse en aplicaciones nutricionales y farmacéuticas como fuente de aminoácidos con diferentes funciones fisiológicas. Objetivo: Proporcionar información sobre subproductos de la acuicultura, métodos de hidrólisis, métodos de purificación, péptidos bioactivos, propiedades funcionales y suplementos nutricionales. Métodos: Se revisaron bases de datos como Science Direct, Springer Link, Wiley Online Library y Scopus usando palabras clave como productos de acuicultura, hidrólisis de proteínas, péptidos bioactivos, propiedades funcionales. Para la selección de los artículos se tuvo en cuenta el año de publicación, el idioma, la metodología empleada y la trayectoria de sus autores. Conclusiones: Esta revisión es una breve descripción del uso de subproductos acuícolas usando diferentes tipos de procesos de hidrólisis y sus múltiples aplicaciones en varias industrias.

Extracción de compuestos fenólicos y actividad antioxidante de hojas de Bixa orellana L. (achiote) / Extraction of phenolic compounds and antioxidant activity from leaves of Bixa orellana L. (achiote)

Introducción: Bixa orellana L. también conocida como achiote, es una planta con un rico depósito de compuestos bioactivos, tales como, saponinas, alcaloides y flavonoides, a los cuales se les atribuyen propiedades fisiológicas entre las que se encuentran: actividad antimicrobiana, antiinflamatoria, antialérgica, antiviral, anticancerígena, antioxidante, entre otras. Objetivos: evaluar el efecto del tiempo de extracción y la relación solvente/ sobre el contenido de fenoles totales, así como el efecto del contenido de sólidos y el pH de la solución, sobre la actividad antioxidante del extracto de hojas de B. orellana. Métodos: el contenido total de fenoles fue evaluado por el método de Folin-Ciocalteu. La actividad antioxidante se determinó por los métodos espectrofotométricos de reacción con el radical 2,2´-azino-bis (3-etilbenzotiazolin-6- ácido sulfónico) y la medida de la capacidad reductora sobre el Fe+3, los resultados se expresaron como micromoles de equivalentes Trolox por gramo de extracto (µmol ET.g-1). Resultados: las condiciones del proceso que más favorecen la extracción de compuestos fenólicos desde las hojas de Bixa orellana L. son: tiempo de extracción de 60 h y relación solvente/ hojas (v/p) de 4/1. El contenido máximo de fenoles totales fue de 144,77 ± 9,66 mgAT.g-1, que al someterlo a una solución de pH de 8 y 11,7 °Brix, presenta una actividad antioxidante de 4406,83 ± 43,30 µmol ET.g-1 por el método de reacción con el radical 2,2´-azino-bis (3-etilbenzotiazolin-6- ácido sulfónico) y 4547,22 ± 53,19 µmolET.g-1 por el método de medida de la capacidad reductora sobre el Fe+3. Conclusiones: se demostró que la cantidad de fenoles totales extraídos de hojas de B. orellana dependen de la relación solvente/material vegetal y del tiempo de extracción; asimismo, se encontró que el pH tiene efecto sobre la actividad antioxidante determinada por la reacción con el radical 2,2´-azino-bis (3-etilbenzotiazolin-6- ácido sulfónico) y la medida de la capacidad reductora sobre el Fe+3(AU)

Introduction: Bixa orellana L. also known as annatto, is a plant with a high content of bioactive compounds, such as saponins, alkaloids and flavonoids that have physiological properties as antimicrobial, anti-inflammatory, anti-allergenic, antiviral, anticarcinogenic and antioxidant properties, among others. Objectives: To evaluate the effect of extraction time and the solvent/ leaf ratio over the total phenolic content and the effect of solids and pH of the solution on the antioxidant activity in extracts from Bixa orellana leaves. Methods : The ethanol extract of leaves of Bixa orellana was obtained by percolation and filtering. Total phenol content was evaluated by the Folin-Ciocalteu. The antioxidant activity was determined by spectrophotometric methods as reaction with 2,2'-Azinobis-(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) and ferric reducing antioxidant power, the results were expressed as micromoles of Trolox equivalents per gram of extract (µmolTE.g -1). Results: Process conditions that improve the extraction of phenolic compounds from Bixa. orellana extract are: extraction time of 60 h and solvent/ leaves ratio (v/w) of 4/1. The maximum total phenol content was 144.77 ± 9.66mgAT.g-1, which when subject to a solution of pH 8 and 11.7 °Brix, has an antioxidant activity of 4406.83 ± 43.30 µmolTE.g-1 by the 2,2'-Azinobis-(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) reaction and 4547.22 ± 53.19 µmolET.g-1 by ferric reducing antioxidant power. Conclusion: It showed that the amount of TF extracted from leaves of Bixa orellana depend on the solvent/ leaves ratio and the extraction time. In addition, it found that the pH has an effect on the antioxidant activity determined by the methods 2,2'-Azinobis-(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) reaction and ferric reducing antioxidant power(AU)

Effects of hydrolysis and digestion in vitro on the activity of bovine plasma hydrolysates as inhibitors of the angiotensin I converting enzyme

The angiotensin I-converting enzyme (ACE) inhibiting activity of bovine plasma hydrolyzates obtained by Alcalase 2.4 L at different degrees of hydrolysis (DH) was evaluated. For the evaluation of ACE inhibition (ACEI), Hippuryl-His-Leu was used as substrate and the amount of hippuric acid liberated by non-inhibiting ACE was determined by spectrophotometry at 228 nm. The results showed that the enzymatic hydrolysis increased the ACEI activity as compared with the un-hydrolyzed plasma. The highest activity was onbtained with a DH of 6.7%. The peptide fractions with the maximum activity were isolated using ultrafiltration membranes, ion exchange chromatography and high performance liquid chromatography on reverse phase (RP-HPLC). The fraction with highest ACEI activity, showed an IC50 of 0.18 mg/mL and contained peptides with sequences AGATGVTISGAG, YSRRHPEYAVS, Q(K)AW and L(l)I(I)VR, which were determined by MALDI-TOF-TOF. It was also found that after submitting such fraction to digestive conditions in vitro, the ACEI activity remained constant.

Acción de un campo magnético sobre un cultivo aireado de Saccharomyces cerevisiae / Efect of magnetic field on an aereated saccharomyces cerevisiae culture

El crecimiento de la levadura Saccharomyces cerevisiae en melaza (miel virgen de caña) fue evaluado en presencia de un campo magnético (CM) variable de alta frecuencia y extremadamente baja intensidad. Se compararon los resultados obtenidos en cultivos creciendo bajo la acción del CM y en condiciones ambientales normales (controles). Se hicieron ensayos en fermentadores de 400ml, a 25°C. El flujo de aire utilizado en cada fermentador fue de aproximadamente 1vvm. El CM, con frecuencia de 100kHz y densidad de campo de 250mG fue aplicado por 200s. Los resultados mostraron que el CM puede estimular el crecimiento del cultivo bajo condiciones de aireación y sin ellas, mostrando un límite para el efecto de estimulación, por encima del cual se puede presentar un efecto inhibitorio sobre el crecimiento del cultivo. Bajo ciertas condiciones, el cultivo presenta una especie de adaptación al efecto del CM y la levadura puede superar la inhibición provocada por éste. Se observó que los CM afectan el consumo de sustrato por parte del cultivo, mostrando que bajo ciertas condiciones los microorganismos tratados pueden tener mejor aprovechamiento del sustrato. La aireación del cultivo puede interactuar con el efecto de los CM sobre su crecimiento y consumo de sustrato. Al aplicar una dosis de tratamiento magnético al cultivo de levadura, se encontró que a las 25h el cultivo con tratamiento presentaba un crecimiento 14,4 por ciento mayor que el cultivo control. Al mismo tiempo el consumo de sustrato por parte del cultivo tratado era menor que el del control