توليد و ارزيابي آزمايشگاهي پپتيدهاي زيست فعال حاصل از هيدروليز كنجاله سويا با استفاده از اتوكلاو و فرايند تخمير زيستي

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

سابقه و هدف: كنجاله سويا به دليل داشتن محتواي پروتئيني زياد و توازن نسبتاً مطلوب الگوي اسيدآمينه، به‌طور گسترده‌اي در توليد خوراك دام مورد استفاده قرار مي‌گيرد. بااين‌حال، حاوي تعدادي عوامل ضد تغذيه‌اي است كه مي‌توانند بر هضم و جذب مواد مغذي اثر بگذارند. هيدروليز كنجاله سويا از طريق تخمير، مي‌تواند يك راه‌حل بهينه براي از بين بردن عوامل ضد تغذيه‌اي و بهبود گوارش‌پذيري مواد مغذي آن باشد. يك تركيب پروتئيني هيدروليز شده، مخلوطي از پپتيدها و آمينواسيدهايي است كه پپتيد زيست فعال ناميده مي‌شوند. اين پپتيدها پس از رها شدن از زنجيره پروتئيني، فعاليت‌هاي بيولوژيكي مشخصي را از خود نشان مي‌دهند و داراي خواص آنتي‌اكسيداني، ضد ميكروبي، ضد ديابتي و ضد سرطاني نيز هستند. اين پژوهش، با هدف توليد پپتيدهاي زيست فعال از پروتئين سويا، از طريق تخمير زيستي توسط باكتري‌هاي باسيلوس سابتليس، باسيلوس ليكنيفورميس، قارچ آسپرژيلوس اورايزا، و هيدروليز توسط اتوكلاو، انجام پذيرفت. هم‌چنين، ارزيابي منابع پروتئيني جداسازي شده و هيدروليز شده در شرايط آزمايشگاهي صورت گرفت. مواد و روش‌ها: كنجاله سويا ابتدا آسياب شده و سپس از طريق فرايند استخراج قليايي و رسوب اسيدي، پروتئين آن جداسازي شد. ميكروارگانيسم‌ها نيز در محيط كشت اختصاصي، كشت داده شده و سپس به پروتئين جداسازي شده در مرحله قبل، افزوده شدند و فرايند هيدروليز تخميري‌ انجام گرفت. هم‌چنين از دستگاه اتوكلاو نيز براي انجام هيدروليز استفاده شد. منابع پروتئين جداسازي شده و هيدروليز شده، براي تعيين ارزش تغذيه‌اي همانند مقدار پروتئين خام، ماده آلي، خاكستر، ماده خشك و عصاره اتري بر اساس روش‌ استاندارد مورد ارزيابي قرار گرفتند. آزمون ارزيابي ميزان گاز توليدي در شرايط برون تني با هدف ارزيابي تأثير هيدروليز منابع پروتئيني و توليد منابع پپتيدي بر ميزان فعاليت زيستي منابع پروتئيني انجام شد. به‌منظور استفاده از مايع شكمبه براي انجام آزمون توليد گاز در شرايط برون‌تني، از سه رأس گاو نر بالغ هلشتاين كه داراي فيستولاي شكمبه‌اي بودند، استفاده شد. درنهايت، داده‌هاي حاصل از ارزيابي آزمايشگاهي با استفاده از مدل آماري طرح كاملاً تصادفي توسط نرم‌افزار 9/4 SAS مورد تجزيه‌وتحليل آماري قرار گرفتند و مقايسه ميانگين‌ها به روش آزمون توكي و در سطح آماري 0/05 انجام شد. ﯾﺎﻓﺘﻪ ﻫﺎ: ﻧﺘﺎﯾﺞ ﻣﺮﺑﻮط ﺑﻪ ﺗﻐﯿﯿﺮات ﺗﺮﮐﯿﺐ ﺷﯿﻤﯿﺎﯾﯽ در ﻃﯽ ﻫﯿﺪروﻟﯿﺰ، ﻧﺸﺎن داد ﮐﻪ ﺗﻨﻬﺎ اﻓﺰاﯾﺶ ﻣﻌﻨﯽ دار )0/05

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.