Analysis of whey protein hydrolysates: peptide profile and ACE inhibitory activity

The aim of this study was to prepare enzymatic hydrolysates from whey protein concentrate with a nutritionally adequate peptide profile and the ability to inhibit angiotensin-converting enzyme (ACE) activity. The effects of the type of enzyme used (pancreatin or papain), the enzyme:substrate ratio (E:S ratio=0.5:100, 1:100, 2:100 and 3:100) and the use of ultrafiltration (UF) were investigated. The fractionation of peptides was performed by size-exclusion-HPLC, and the quantification of the components of the chromatographic fractions was carried out by a rapid Corrected Fraction Area method. The ACE inhibitory activity (ACE-IA) was determined by Reverse Phase-HPLC. All parameters tested affected both the peptide profile and the ACE-IA. The best peptide profile was achieved for the hydrolysates obtained with papain, whereas pancreatin was more advantageous in terms of ACE-IA. The beneficial effect of using a lower E:S ratio on the peptide profile and ACE-IA was observed for both enzymes depending on the conditions used to prepare the hydrolysates. The beneficial effect of not using UF on the peptide profile was observed in some cases for pancreatin and papain. However, the absence of UF yielded greater ACE-IA only when using papain.

O objetivo deste estudo foi preparar hidrolisados enzimáticos do concentrado proteico do soro de leite com perfil peptídico nutricionalmente adequado e com capacidade para inibir a atividade da enzima conversora da angiotensina (ECA). Os efeitos do tipo de enzima usado (pancreatina ou papaína), da relação enzima:substrato (E:S=0,5:100, 1:100, 2:100 e 3:100) e do uso da ultrafiltração (UF) foram investigados. O fracionamento dos peptídeos foi feito por CLAE de exclusão molecular e a quantificação dos componentes das frações cromatográficas foi realizada pelo método da Área Corrigida da Fração. A atividade inibitória da ECA (AI-ECA) foi determinada por CLAE de fase reversa. Todos os parâmetros testados afetaram tanto o perfil peptídico quanto a AI-ECA. O melhor perfil peptídico foi atingido para os hidrolisados obtidos com papaína, enquanto a pancreatina foi mais vantajosa em termos da AI-ECA. O efeito benéfico do uso de menor relação E:S sobre o perfil peptídico e a AI-ECA foi observado para ambas as enzimas dependendo das condições usadas para o preparo dos hidrolisados. O efeito benéfico da ausência da UF sobre o perfil peptídico foi observado em alguns casos para pancreatina e papaína. No entanto, a ausência da UF produziu maior AI-ECA somente quando a papaína foi usada.

Emprego da hidrólise enzimática utilizando subtilisina para elevar o valor nutricional do soro de leite / Use of enzymatic hydrolysis using subtilisin for increasing the nutritional value of whey

With the aim of increasing the nutritional value of whey, a subtilisin was used for hydrolysing its proteins and obtaining high di-tripeptide and free amino acid contents, besides small amounts of large peptides. The whey protein concentrate was used as raw material and different hydrolytic conditions were tested such as reaction time (5, 10 and 15h), enzyme:substrate ratio (1:100, 2:100 and 4:100) and raw material concentration (10% and 15%). The peptide profi les were initially characterized using a fractionation method by a size-exclusion-HPLC followed by a rapid Corrected Fraction Area method for quantifying the peptides. The action of subtilisin showed varied effects depending on the hydrolysis parameters used. The best peptide profi le was obtained using a raw material concentration of 10%, an enzyme:substrate ratio of 4:100, after 5h reaction, reaching 13.34% ofdi-tripeptides, 45.56% of free amino acids and just 12.28% of large peptides.

Con el propósito de mejorar el valor nutricional del suero lácteo, fue empleada una subtilisina para hidrolizar sus proteínas y obtener un alto contenido de di-tri péptidos, aminoácidos libres con reducción del tenor de grandes péptidos.La materia prima fue el concentrado proteico del suero lácteo y diferentes condiciones de hidrólisis fueron probadas: tiempo de hidrólisis(5, 10 y 15h), la relación enzima: substrato (1:100, 2:100 y 4:100) y la concentración de la materia prima (10% y 15%). Se caracterizó elperfi l peptídico por medio de fraccionamiento de los hidrolizados utilizando cromatografía líquida de alta efi ciencia de exclusión moleculary la cuantifi cación de los componentes de las fracciones cromatográfi cas fue realizada por el método rápido del área corregida de la fracción. Para los parámetros estudiados, se observaronefectos variados de la subtilisina en la obtención de los hidrolizados, y el mejor perfi l peptídico fue encontrado cuando se utilizó la concentración de materia prima de 10%, relación enzima: substrato de 4:100 y 5 horas de reacción. Estas condiciones dieron origen a un hidrolizado compuesto de 13,34% de di-tripeptídeos, 45,56%de aminoácidos libres y sólo 12,28% de grandes péptidos.

Com o intuito de elevar o valor nutricional do soro de leite, foi empregada uma subtilisinapara hidrolisar suas proteínas e obter alto teor de di-tripeptídios, e de aminoácidos livres, alémde pequena quantidade de grandes peptídios. A matéria-prima utilizada foi o concentrado proteico do soro de leite e diferentes condições hidrolíticas foram testadas, tais como o tempo dereação (5, 10 e 15h), a relação enzima:substrato (1:100, 2:100 e 4:100) e a concentração damatéria-prima (10% e 15%). Caracterizou-se o perfil peptídico pelo fracionamento dos hidrolisados por cromatografia líquida de alta eficiência de exclusão molecular e, para a quantificação dos componentes das frações cromatográficas, empregou-se o método rápido da Área Corrigida da Fração. Para os parâmetros estudados, observaram-se efeitos variados da subtilisina na obtenção dos hidrolisados, sendo que o melhor perfil peptídico foi encontrado ao se empregar a concentração da matéria-primade 10%, relação enzima:substrato de 4:100, após 5 h de reação, tendo obtido 13,34% de ditripeptídeos, 45,56% de aminoácidos livres e, apenas, 12,28% de grandes peptídios.

Ação da pancreatina na obtenção de hidrolisados protéicos de soro de leite com elevado teor de oligopeptídeos / Action of pancreatin for obtaining whey protein hydrolysates with high oligopeptide contents

Vários hidrolisados enzimáticos de soro de leite foram preparados visando a elevação do teor de oligopeptídeos e a redução de custos para produção em larga escala. Para isso, empregou-se a pancreatina e alguns parâmetros hidrolíticos como o tempo de reação (5, 10 e 15h), a relação E:S (1:100, 2:100 e 4:100) e a concentração do substrato (10 e 15 por cento) foram testados. Os hidrolisados foram fracionados por cromatografia liquida de alta eficiência de exclusão molecular (SEHPLC) e, para a quantificação dos componentes das frações cromatográficas, empregou-se o método rápido da Área Corrigida da Fração. Para os parâmetros estudados, observou-se efeito benéfico sobre o perfil peptídico, sendo que o melhor resultado, associado, principalmente, ao maior teor de oligopeptídeos (49 por cento) e ao menor conteúdo de aminoácidos livres (22 por cento), foi obtido quando se empregou a concentração do substrato a 10 por cento, a relação E:S de 4:100 e o tempo de reação de 10h.

Several enzymatic hydrolysates of whey were prepared with the objective of increasing the oligopeptide content and reducing the cost of large scale production. Pancreatin was used and some hydrolytic parameters such as reaction time (5, 10 and 15h), enzyme:substrate ratio (E:S) (1:100, 2:100 and 4:100) and substrate concentration (10 and 15 percent) were tested. The hydrolysates were fractionated by size-exclusion-HPLC and the rapid corrected fraction area method was used for quantifying the chromatographic fractions. The beneficial effect on the peptide profile was observed in several cases, and it was mainly associated with higher oligopeptide (49 percent) and lower amino acid (22 percent) contents, which were obtained for a substrate concentration of 10 percent, E:S ratio of 4:100 and reaction time of 10h.