Technologies du vivant - Life Technologies

Production of bioactive soy peptides

Bissegger, Sonja ; Crelier, Simon (Dir.)

Mémoire de diplôme HES : Haute Ecole d'Ingénierie, 2007.

Objectif Les antioxidants synthétiques sont souvent utilisés dans l’industrie alimentaire pour empêcher le déterioration des produits. Mais ces ingrédients sont potentiellement nocifs pour la santé, des travaux de recherche sont effectués pour identifier des antioxidants d’origine naturelle. Le but de ce travail de diplôme est de produire des peptides de protéine de soja avec des... Plus

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    Résumé
    Objectif Les antioxidants synthétiques sont souvent utilisés dans l’industrie alimentaire pour empêcher le déterioration des produits. Mais ces ingrédients sont potentiellement nocifs pour la santé, des travaux de recherche sont effectués pour identifier des antioxidants d’origine naturelle. Le but de ce travail de diplôme est de produire des peptides de protéine de soja avec des propriétés antioxidantes, au moyen d’une digestion enzymatique hydrolytique. Résultats Après une digestion enzymatique avec les enzymes pepsine et pancréatine, la concentration des peptides est déterminé par la méthode OPA. Les hydrolysats sont ensuite fractionés au moyen d’ultrafiltration avec une membrane de 3kDa et une membrane de 1kDa. La solubilité des protéines de soja dans une solution aqueuse est relativement faible, 38%, mais est similaire pour les deux pH utilisés pour l’hydrolyse enzymatique (1.5 et 7.8) . A la fin des digestions avec uniquement la pepsine ou uniquement la pancréatine, la concentration des peptides (20mM équivalent Phe-Gly) est plus faible que lorsque que la digestion effectuée avec les deux enzymes (30mM équivalent Phe-Gly). La comparaison de deux sources différentes d’isolat de protéines de soja indique un comportement différent basé sur la concentration des peptides. Parmi les quatre paramètres étudiés au moyen d’un plan factoriel d’expérience, la concentration finale de pepsine, concentration finale de pancréatine, le temps de réaction de la pepsine, le temps de réaction de la pancréatine, la concentration de pancréatine représente l’influence la plus importante. La quantité la plus élevée de peptides a été obtenue pour la concentration la plus élevée de pancréatine. Après la filtration de l’hydrolysat avec la concentration des peptides initial la plus élevée, les propriétés antioxidantes étaient aussi les plus hautes. En conclusion, ces travaux indiquent qu’une concentration élevée de pancréatine conduit à une concentration élevée des propriétés antioxidantes.
    Zusammenfassung
    Ziel In der Lebensmittelindustrie werden häufig synthetische Antioxidantien eingesetzt, um die Verderbung der Produkte zu verhindern. Diese Zusätze sind im Verdacht gesundheitliche Probleme zu verursachen und daher wurde die Forschung von natürlichen Antioxidantien vorangetrieben. Das Ziel dieser Diplomarbeit ist die Produktion von Peptiden aus Soja Protein mit antioxidativen Eigenschaften mittels einem hydrolytischen Verdau. Resultate Nach einem enzymatischen Verdau mit Pepsin und Pancreatin wurde die Peptidkonzentration mittels der OPA Methode gemessen und eine Fraktionierung mittels Ultrafiltration mit einer 3kDa und einer anschliessender 1kDa Membran wurde durchgeführt. Die Löslichkeit von Soja Protein Isolat in einer wässrigen Lösung ist mit einem Wert von 38% nicht sehr hoch, aber an den beiden pH Werten von 1.5 (Pepsin Hydrolyse) und 7.8 (Pancreatin Hydrolyse) ungefähr gleich. Der Verdau mit nur Pepsin oder nur Pancreatin führte zu einer geringeren Peptidkonzentration (20mM) als der Verdau mit beiden Enzymen (30mM). Der Vergleich von zwei verschiedenen Soja Protein Isolaten von zwei unterschiedlichen Lieferanten zeigte anhand einer TGA (Thermal Gravimetric Analysis) Analyse ein unterschiedliches Verhalten auf, welches auf unterschiedliche Produktionsarten weist. Ein 24 factorial design wurde erstellt, um 4 verschiedene Faktoren für die Hydrolyse zu untersuchen. Von den vier untersuchten Faktoren (Pepsin Konzentration, Pancreatin Konzentration, Inkubationszeit von Pepsin, Inkubationszeit von Pancreatin) zeigte die Konzentration von Pancreatin den grössten Einfluss. Es wurde gezeigt, dass durch eine höhere Konzentration von Pancreatin eine höhere Menge an Peptiden produziert wird. Nach der Filtration der Probe mit der höchsten Peptidkonzentration zeigten auch die antioxidativen Eigenschaften die höchste Aktivität. Daraus kann gefolgert werden dass eine höhere Konzentration an Pancreatin zu einer höheren antioxidativen Aktivität führt.
    Summary
    Objective Synthetic antioxidants are widely used in the food industry to prevent deterioration of food products but are suspected to cause health problems. Therefore natural antioxidants such as proteins or hydrolysates of these proteins are becoming increasingly more popular. The objective of this diploma thesis was the production of peptides from soy protein isolate with antioxidative properties using hydrolytic digestion. Results After an enzymatic digestion with pepsin and pancreatin the peptide concentration was measured using an OPA assay, and a fractionation through a series of ultrafiltrations performed. A 3kDa membrane filtration was followed by a 1kDa membrane filtration yielding specific peptide size fractions. The solubility of the soy protein isolate in aqueous solution was found to be 38% for both digestion steps at pH levels of 1.5 (pepsin digestion) and 7.8 (pancreatin digestion). The digestion with pepsin-only or pancreatin-only resulted in a lower peptide concentration (20mM equivalent Phe-Gly) than the digestion utilizing both enzymes (30mM equivalent Phe-Gly). The comparison of two different soy protein isolates from different suppliers showed the two substrates to be different in their TGA (Thermal Gravimetric Analysis) profiles suggesting that the two manufacturers had used slightly different production methods. A 24 factorial design was performed to study the effects of 4 different digestion factors on total digestion peptide yield. Of the 4 investigated factors (pepsin concentration; pancreatin concentration; pepsin time, pancreatin time) the concentration of pancreatin was shown to have the most influence on peptide yield. With a higher concentration of pancreatin, a greater amount of peptides was produced. The antioxidant properties of the filtrated hydrolysates were greater when a digestion sample with a higher concentration of peptides was used. Therefore a high concentration of pancreatin used in the digestion step yielded a greater amount of antioxidant activity in the peptides produced.