Modulation of physico-chemical properties of bovine β-casein by nonenzymatic glycation associated with enzymatic dephosphorylation

A major bovine casein fraction, β-casein was chemically glycated and/or enzymatically dephosphorylated. Ten glucose and nine lactose moieties were attached while all phosphate groups were removed. Glycation shifted the pI to acidic pH range and decreased the solubility at acidic pHs while dephosphorylation shifted the pI to neutral pH range and increased the solubility at acidic pHs. Dephosphorylation led to longer retention time measured using the reversed-phase high-performance liquid chromatography and affected UV-spectra of β-casein which suggested structural changes. Glycation did not affect these properties. Both modifications decreased the calcium sensitivity of β-casein, making it to keep αS1-casein in solution in the presence of Ca2+

Charakterystyka zmian wybranych wlasciwosci bialek bobiku pod wplywem przechowywania

The purpose of this work was to characterize some physico-chemical properties of proteins in raw and stored Tibo faba beans. The storage caused that the faba bean proteins were partialy degraded and hydrolyscd, which resulted in a decreased content of albumins, globulins, and amino acids in stored seeds. The nutritional value of proteins decreased due to lass of essencial amino acids and lower susceptibility of the proteins to proteolytic enzymes. Opposite to globulins, trypsin released more non-protein nitrogen from albumins than pepsin. The yield of extraction of albumins and globulins decreased upon storage and some modification in the protein conformations, most probably due to aggregation, dissociation and glycation, could have been hypothesized

The structure of milk proteins versus their functional properties

W pracy przedstawiono i zanalizowano wyniki badań dotyczących zależności między strukturą białek mleka a ich wybranymi właściwościami funkcjonalnymi. Ważnymi czynnikami wpływającymi na właściwości funkcjonalne białek są wymiary molekularne, hydrofobowość, ładunek i elastyczność. Na właściwości funkcjonalne mają wpływ także takie czynniki zewnętrzne, jak: temperatura, pH, siła jonowa czy obecność innych cząsteczek. Podstawową przyczynę różnic we właściwościach funkcjonalnych między białkami upatruje się w ich odmiennej strukturze. Właściwości funkcjonalne można modyfikować metodami fizycznymi, chemicznymi, enzymatycznymi i genetycznymi. Rozpuszczalność jest właściwością fizykochemiczną, od której mogą zależeć inne właściwości funkcjonalne. Białka mogą adsorbować na granicy faz olej/woda i powietrze/woda i obniżać napięcie powierzchniowe, zmieniając jednocześnie swoją strukturę. Dobre właściwości powierzchniowe białek łączy się ze specyficzną dystrybucją ich reszt hydrofobowych i hydrofilowych w ściśle odizolowane obszary, połączoną z zapewnieniem minimalnej masy cząsteczkowej. Stwierdzono istnienie związku między udziałem struktury α-helikalnej, indukowanej adsorpcją na hydrofobowej powierzchni, a kształtowaniem się zdolności do tworzenia emulsji przez peptydy. W opisywaniu zależności między strukturą a funkcją białek coraz większą rolę zaczynają odgrywać wielowymiarowe metody statystyczne. Znajomość molekularnych podstaw kształtowania się rozpuszczalności, zdolności do tworzenia/stabilizowania emulsji/piany przez białka jest podstawową wiedzą w badaniach nad zastosowaniami białek mleka w żywności o pożądanych i zaprojektowanych cechach.In the paper, results of the study on the relationship between a structure of milk proteins and some selected functional properties of them were presented and analyzed. Several factors, such as: molecular size, hydrophobicity, charge, and flexibility are important for the functional properties of proteins. Additionally, external factors, such as: temperature, pH, ionic strength, and the presence of other molecules influence these functional properties. A distinct structure of individual proteins is considered the main reason why there are differences in functional properties of the proteins. Functional properties can be modified in several ways, e.g. by the physical, chemical, enzymatic, or genetic modification. Other functional properties may also depend on solubility which is a physical-chemical feature. Proteins can adsorb at oil/water and air/water interfaces, and, thereby, they can lower the surface tension; at the same time, they also change their structure. Good interfacial properties of proteins are attributed both to the specific distribution of clustering hydrophilic and hydrophobic residues into exactingly isolated zones and to the minimum molecular mass of the peptide enabling this distribution. It was stated that there was a relationship between the α-helical adsorption-induced structure on the hydrophobic surface and the emulsion forming ability of peptides. Advanced statistical methods become more and more popular and they are used to describe the structure-function relationships of proteins. The knowledge of molecular basis of proteins solubility, and foam/emulsion forming/stabilizing abilities is fundamental for the purpose of studying the milk proteins applications in food with required and design properties

Diet-related nature of food enteropathy as exemplified by celiac disease

W pracy przedstawiono i zanalizowano wyniki badań dotyczących etiologii, objawów klinicznych, aspektów molekularnych i analitycznych oraz znaczenia żywienia w celiakii. Celiakia jest enteropatią glutenową, w której występują zmiany w błonie śluzowej jelita czczego odpowiadające morfologicznie na leczenie dietą bezglutenową. Jest ona najszerzej badaną chorobą żołądkowo-jelitową o podłożu autoimmunologicznym wywołaną obecnością w diecie białek pszenicy, jęczmienia czy żyta. Występowanie celiakii wyjaśnia kilka hipotez tłumaczących mechanizm prowadzący do uszkodzenia błony śluzowej jelita cienkiego. U pacjentów chorych na celiakię stwierdzono podwyższony poziom transglutaminazy tkankowej i sugerowano, że fakt ten może odgrywać kluczową rolę w etiologii tej choroby. Stwierdzono, że szkodliwość prolamin zbóż zależy od ich struktury, czyli rodzaju i kolejności aminokwasów zawartych w ich łańcuchach polipeptydowych. Peptydy z A-gliadyny, których toksyczność potwierdzono w badaniach in vivo, zawsze zawierają jeden z czterech motywów sekwencji aminokwasowych tj.: PSQQ; QQQP; QQPY lub QPYP. Stwierdzono fundamentalne znaczenie prawidłowo skomponowanej diety w profilaktyce celiakii. Jak dotąd nie rozstrzygnięto kontrowersji co do toksyczności aweniny owsa dla osób chorych na celiakię.Results of the study on the etiology, clinical symptoms, molecular and analytical aspects, as well as the importance of nourishment for celiac disease were presented and analyzed in the paper. Celiac disease is the gluten enteropathy with the alterations of the mucous membrane of the small intestine that respond to the nongluten-diet treatment. It is one of the most widespread studied autoimmune disease of the small intestine and the stomach that is induced by ingestion of gluten proteins from wheat, barley, or rye. A few hypotheses explain the mechanism leading to the destruction of the small intestine villous structure. The increased content of the tissue transglutaminase was found for celiac patients and was suggested to play the key role in celiac etiology. It has been demonstrated that the toxicity of cereals prolamins depends on their structure i.e. amino acid types and sequences in their polypeptide chains. The peptides from A-gliadin, whose toxicity was confirmed with in vivo assays, always contain one of the four motifs of amino acid sequences: PSQQ; QQQP; QQPY or QPYP. It was found that properly constructed diet has the basic importance in the preventive treatment of celiac disease. So far, the controversy concerning the toxicity of oat avenin for celiac patients is unsolved

Biologicznie aktywne skladniki zywnosci funkcjonalnej w profilaktyce chorob nowotworowych

Zastosowanie biologicznie aktywnych substancji w profilaktyce chorób nowotworowych budzi duże zainteresowanie zarówno przemysłu spożywczego, jak i farmaceutycznego. Powiększający się asortyment produktów zaliczanych do żywności funkcjonalnej stwarza szansę świadomego kształtowania diety w aspekcie szeroko rozumianej profilaktyki nowotworowej. W publikacji omówiono niektóre biologicznie aktywne składniki żywności funkcjonalnej, które mogą odgrywać ważną rolę w zmniejszaniu ryzyka powstawania nowotworów.The application of biologically active components of food for the cancer diseases prevention excite a great interest of food and pharmaceutical industry. The broadening assortment of the functional food products creates a chance for introducing then in diet planning. The biologically active components of functional food can be widely applied as a element of cancer prevention. In the paper bioactive components of functional food, which may play an important role in decreasing of the risk of cancer diseases were described

Some properties of β-casein modified via phosphatase

Modifiedß-casein forms were prepared with acid/alkaline phosphatase. The choice between acid and alkaline phosphatases was critical for the physico-chemical properties ofß-casein. Removal of phosphoryl groups fromß-casein via alkaline phosphatase increased the retention time measured using RP-HPLC and did not change the second-derivative UV spectra. Moreover, the pI value shifted to neutral pH and the solubility decreased, especially at the alkaline pH range.ß-Casein modified enzymatically via alkaline phosphatase formed a foam with volume and stability similar to that formed with intact one. In turn, a dramatic decrease in foam stability was found forß-casein modified via acid phosphatase. Chromatographic, spectral and electrophoretic results suggest proteolytic acivity of acid phosphatase preparation

Application of second and fourth derivatives of UV spectra to identify low molecular weight products of beta-casein hydrolysis by plasmin

Celem niniejszej pracy było opracowanie metody identyfikacji frakcji niskocząsteczkowych produktów hydrolizy bydlęcej kazeiny-β przez plazminę za pomocą wysokosprawnej chromatografii cieczowej z odwróconymi fazami (RP-HPLC) w połączeniu ze spektroskopią w nadfiolecie (UV). Bydlęcą kazeinę-β poddano hydrolizie przez plazminę. Supernatant pozostały po wytrąceniu nierozpuszczalnej frakcji hydrolizatu rozdzielono za pomocą ultrafiltracji na retentat zawierający polipeptydy i permeat zawierający peptydy o małej masie cząsteczkowej. Do identyfikacji frakcji permeatu wykorzystano parametry charakteryzujące ilościowo drugie i czwarte pochodne widm UV. Kształt pochodnych widm permeatu wskazywał na obecność niewielkich ilości tryptofanu, który nie został wykryty metodą spektrometrii mas. Wartości parametrów charakteryzujących pochodne widm UV niskocząsteczkowej frakcji hydrolizatu kazeiny-β różnią się w sposób istotny statystycznie (w granicach od p < 0,05 do p < 0,001) od analogicznych parametrów dla pochodnych widm pozostałych frakcji tego hydrolizatu oraz od pochodnych widm białka nie poddanego hydrolizie. Niskocząsteczkowa frakcja hydrolizatu kazeiny-β może być identyfikowana metodą spektroskopii UV.The objective of the present research study was to develop a method to identify low-molecular weight fraction of bovine β-casein hydrolysis products by plasmin using a reversed-phase high-performance liquid chromatography (RP-HPLC) method on-line with an ultraviolet (UV) spectroscopy method. The bovine β-casein was hydrolysed by the plasmin. The supernatant left over after the precipitation of hydrolysate was separated via ultra-filtration into a retentate containing polypeptides and a permeate containing low molecular weight peptides. To identify the fraction of permeate, those parameters were used, which quantitatively characterised the second and fourth derivatives of UV spectra. The shape of the permeate derivatives indicated the presence of low amounts of tryptophane, which was not detected when using a mass spectrometry method. The values of parameters characterising the derivatives of UV spectra of low-molecular weight fraction of β-casein hydrolysate differ significantly (from P < 0.05 to P < 0.001) from the analogous parameters determined in respect to the derivatives of spectra of other fractions of hydrolysate and from the derivatives of spectra of intact (non-hydrolyzed) protein. Using the UV spectroscopy method, it is possible to identify the low-molecular weight fraction of β-casein hydrolysate

The application of food-derived biologically active peptides in the prophylaxis of metabolic syndrome

Nieracjonalne odżywianie, stres i mała aktywność fizyczna są wymieniane jako czynniki ryzyka i rozwoju chorób współistniejących jako zespół metaboliczny. Zaliczamy do nich m.in. choroby sercowo-naczyniowe i cukrzycę typu 2. Białka żywności stanowią wartościowe składniki diety o potencjalnych właściwościach biologicznych, które mogą znaleźć zastosowanie w profilaktyce zespołu metabolicznego. Wynika to z obecności w nich peptydów aktywnych biologicznie, między innymi takich jak: inhibitorów enzymów dipeptydylopeptydazy IV, α-glukozydazy, enzymu konwertującego angiotensynę oraz peptydów antyoksydacyjnych. Ich działanie związane jest odpowiednio z regulacją stężenia glukozy we krwi, regulacją ciśnienia tętniczego krwi i utrzymaniem równowagi pro- oraz antyoksydacyjnej. W pracy scharakteryzowano peptydy o wymienionych aktywnościach biologicznych, które pochodziły z białek żywności. Białka oraz pochodzące z nich peptydy ze względu na brak zastrzeżeń natury toksykologiczno-żywieniowej stanowią potencjał w kreowaniu tzw. novel food pomocnej w profilaktyce cywilizacyjnych chorób dietozależnych.The consumption of high-dense energy food, stress and lack of physical activity contribute to the increase of occurrence of diseases which are defined as metabolic syndrome. Metabolic syndrome includes for example cardiovascular diseases and type 2 diabetes. Thus, the change of lifestyle is recommended to prevent humans from the distribution of metabolic syndrome worldwide. Such change of lifestyle should include e.g.: more intense physical activity, body mass control, application of rational diet according to the guidelines of food pyramid as well as stress avoiding. Apart from their nutritional value, food proteins possess the unique properties which may have an application in the prophylaxis of metabolic syndrome. These properties are related to the specific fragments of proteins called bioactive peptides. Biological activity of peptides acting as food components which are helpful in metabolic syndrome treatment include inhibitors of: dipeptidylpeptidase IV (DPP-IV), α-glucosidase, angiotensin converting enzyme (ACE) and antioxidant peptides. The action of these peptides is related to the regulation of concentration of glucose in blood, regulation of blood pressure and maintaining the oxidation balance in the body, respectively. The aim of this work was to characterize food protein-derived peptides with abovementioned activities. We briefly described the mechanisms of actions of enzymes i.e. dipeptidylpeptidase IV (DPP-IV), α-glucosidase, angiotensin converting enzyme (ACE) and then we discussed the role of their peptide inhibitors as well as antioxidant peptides found in food proteins and having potential in metabolic syndrome treatment. The examples of functional foods containing bioactive peptides from foods and possessing FOSHU status (Food for Specified Health Uses) are also presented in this paper. The results concerning the identification in food proteins peptides helpful in metabolic syndrome treatment are promising. It is well-known that proteins are important diet components, but taking into attention dietary and technological value of proteins, they can be considered as relatively easily accessible material for production of biologically active peptides. Multifunctional peptides i.e. peptides with more than one of above-mentioned biological activities are the challenge for the scientists working on the enrichment of foods with biologically active peptides and/or creating “novel food”. Moreover, patients should be aware that although diet cannot substitute a pharmacological treatment, but it may play a supportive role in the therapy of metabolic syndrome