تولید و ارزیابی آزمایشگاهی پپتیدهای زیست فعال حاصل از هیدرولیز کنجاله سویا با استفاده از اتوکلاو و فرایند تخمیر زیستی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه علوم دامی دانشگاه ارومیه

2 دانشیار گروه علوم دامی/ دانشگاه ارومیه

3 گروه تحقیق و توسعه شرکت دانش بنیان کیمیادانش الوند

چکیده

سابقه و هدف: کنجاله سویا به دلیل داشتن محتوای پروتئینی زیاد و توازن نسبتاً مطلوب الگوی اسیدآمینه، به‌طور گسترده‌ای در تولید خوراک دام مورد استفاده قرار می‌گیرد. بااین‌حال، حاوی تعدادی عوامل ضد تغذیه‌ای است که می‌توانند بر هضم و جذب مواد مغذی اثر بگذارند. هیدرولیز کنجاله سویا از طریق تخمیر، می‌تواند یک راه‌حل بهینه برای از بین بردن عوامل ضد تغذیه‌ای و بهبود گوارش‌پذیری مواد مغذی آن باشد. یک ترکیب پروتئینی هیدرولیز شده، مخلوطی از پپتیدها و آمینواسیدهایی است که پپتید زیست فعال نامیده می‌شوند. این پپتیدها پس از رها شدن از زنجیره پروتئینی، فعالیت‌های بیولوژیکی مشخصی را از خود نشان می‌دهند و دارای خواص آنتی‌اکسیدانی، ضد میکروبی، ضد دیابتی و ضد سرطانی نیز هستند. این پژوهش، با هدف تولید پپتیدهای زیست فعال از پروتئین سویا، از طریق تخمیر زیستی توسط باکتری‌های باسیلوس سابتلیس، باسیلوس لیکنیفورمیس، قارچ آسپرژیلوس اورایزا، و هیدرولیز توسط اتوکلاو، انجام پذیرفت. هم‌چنین، ارزیابی منابع پروتئینی جداسازی شده و هیدرولیز شده در شرایط آزمایشگاهی صورت گرفت.
مواد و روش‌ها: کنجاله سویا ابتدا آسیاب شده و سپس از طریق فرایند استخراج قلیایی و رسوب اسیدی، پروتئین آن جداسازی شد. میکروارگانیسم‌ها نیز در محیط کشت اختصاصی، کشت داده شده و سپس به پروتئین جداسازی شده در مرحله قبل، افزوده شدند و فرایند هیدرولیز تخمیری‌ انجام گرفت. هم‌چنین از دستگاه اتوکلاو نیز برای انجام هیدرولیز استفاده شد. منابع پروتئین جداسازی شده و هیدرولیز شده، برای تعیین ارزش تغذیه‌ای همانند مقدار پروتئین خام، ماده آلی، خاکستر، ماده خشک و عصاره اتری بر اساس روش‌ استاندارد مورد ارزیابی قرار گرفتند. آزمون ارزیابی میزان گاز تولیدی در شرایط برون تنی با هدف ارزیابی تأثیر هیدرولیز منابع پروتئینی و تولید منابع پپتیدی بر میزان فعالیت زیستی منابع پروتئینی انجام شد. به‌منظور استفاده از مایع شکمبه برای انجام آزمون تولید گاز در شرایط برون‌تنی، از سه رأس گاو نر بالغ هلشتاین که دارای فیستولای شکمبه‌ای بودند، استفاده شد. درنهایت، داده‌های حاصل از ارزیابی آزمایشگاهی با استفاده از مدل آماری طرح کاملاً تصادفی توسط نرم‌افزار 4/9SAS مورد تجزیه‌وتحلیل آماری قرار گرفتند و مقایسه میانگین‌ها به روش آزمون توکی و در سطح آماری 05/0 انجام شد.
یافته‌ها: نتایج مربوط به تغییرات ترکیب شیمیایی در طی هیدرولیز، نشان داد که تنها افزایش معنی‌دار (05/0>P) در مقدار ماده خشک تیمار آسپرژیلوس اورایزا نسبت به سایر تیمارها دیده شد (28 درصد). هم‌چنین، مشخص شد که میزان تولید پپتیدهای زیست فعال از پروتئین سویا با روش‌های مختلف دارای تفاوت معنی‌دار بود (05/0>P). به‌طوری‌که بیشترین میزان پپتیدهای با وزن مولکولی پایین، توسط باکتری باسیلوس لیکنیفورمیس (483/0 میکروگرم بر میلی‌لیتر) تولید شد. هم‌چنین، نتایج حاصل از روش تولید گاز در شرایط آزمایشگاهی نشان داد که هیدرولیز پروتئین سویا با استفاده از قارچ آسپرژیلوس اورایزا به‌طور معنی‌داری منجر به افزایش میزان گاز تولیدی و بخش قابل تخمیر (به ترتیب 18/318 و 05/421 میلی‌لیتر بر گرم) شد (05/0>P). ازنظر نرخ تولید گاز و انرژی قابل متابولیسم نیز در تیمار اتوکلاو نسبت به سایر تیمارها افزایش معنی‌دار (05/0>P) یافت شد (به ترتیب 027/0درصد و 92/255 کیلوژول بر گرم). ازنظر درصد قابلیت هضم ماده آلی نیز در تیمار باسیلوس سابتلیس نسبت به سایر تیمارها افزایش معنی‌دار (05/0>P) مشاهده شد (10/78درصد).
نتیجه‌گیری: نتایج کلی تحقیق نشان داد که هیدرولیز کنجاله سویا از طریق تخمیر زیستی و هیدرولیز توسط اتوکلاو، میزان تولید پپتیدهای زیست فعال را افزایش داد و باکتری باسیلوس لیکنیفورمیس بیشترین میزان پپتید را تولید کرد. هم‌چنین، تیمار آسپرژیلوس اورایزا نسبت به سایر تیمارها، بیشترین افزایش را در میزان گاز تولیدی و بخش قابل تخمیر ایجاد نمود که نشان دهنده تأثیر مثبت تولید پروتئین هیدرولیز شده با این روش در افزایش فعالیت زیستی پروتئین کنجاله سویا است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Production and In vitro evaluation of bioactive peptides resulting from hydrolysis of soybean meal through autoclave and bio-fermentation process

نویسندگان [English]

  • Vahid Yekani 1
  • Rasoul Pirmohammadi 2
  • Maryam Donyadoust 3
1 Department of Animal Science, Faculty of Agriculture and Natural Resources, Urmia University
2 Department of Animal Science, Urmia University
3 Research and Development Department, Kimiya Danesh Alvand Knowledge-Based Company, Iran
چکیده [English]

Background and purpose: Soybean meal is widely used in animal feed production due to its high protein content and relatively good amino acid pattern balance. However, soybean meal contains several anti-nutritional agents that can affect the digestion and absorption of nutrients. To overcome these limitations, pre-processing of soybean meal through fermentation can be an optimal solution to eliminate anti-nutritional agents and improve the digestibility of nutrients. During fermentation, proteolytic enzymes produced by the microbial population hydrolyze proteins into free peptides and amino acids. This study aimed to produce bioactive peptides from soybean meal by fermentation by Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis, Aspergillus oryzea, and hydrolysis by autoclave. Also, isolated and hydrolyzed protein sources were evaluated under in vitro conditions.
Materials and Methods: Soybean meal was first ground and then its protein was extracted through alkaline extraction and acid precipitation. Microorganisms were cultured in a specific culture medium and after growing in the liquid culture medium, they were added to the isolated protein and the fermentation hydrolysis process was performed on the isolated protein. The autoclave was used to perform the hydrolysis process by autoclave. The isolated and hydrolyzed protein sources were evaluated according to the standard methods to determine the nutritional value such as the amount of crude protein, organic matter, ash, dry matter, and ether extract. In vitro gas production test was performed to assessed effects of hydrolysis methods and hydrolysis extent on biological functionality of protein sources. To use ruminal fluid to perform the gas production test under in vitro conditions, three adult Holstein bulls with ruminal fistula were used. Finally, the data that were obtained from laboratory evaluation were statistically analyzed using a completely randomized design statistical model and the data were analyzed by SAS 9.4 software and GLM PROC command, and the means were compared by Tukey test method at the statistical level of 0.05.
Results: The results of production and evaluation of isolated and hydrolyzed protein sources showed that during hydrolysis, minor changes were made in the chemical composition, but all four hydrolysis treatments increased the production of low molecular weight peptides. Also, it was found that the production of bioactive peptides from soybean meal by different methods has different efficiencies. The highest amount of low molecular weight peptides was produced by Bacillus licheniformis (0.483 μg / ml). Also, autoclave treatment led to the breaking of weak chemical bonds and increased production of small peptides. Also, the results of in vitro gas production method showed that hydrolysis of soybean meal by using A. oryzea increased the amount of gas production and the fermentable part (159.09 and 210.52, respectively).
Conclusion: The general results of the study showed that hydrolysis of soybean meal through bio-fermentation and hydrolysis by autoclave increased the production of bioactive peptides and Bacillus licheniformis produced the highest amount of peptides. Also, Aspergillus oryzea treatment compared to other treatments showed the greatest improvement in the amount of gas production and fermentable part.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Autoclave
  • Bioactive peptide
  • Fermentation hydrolysis
  • Isolated protein
  • Soybean meal