In het bijzonder werden proteïnefragmenten met goede emulgerende en schuimvormende eigenschappen bekomen en werd zelfs een peptide geïsoleerd dat een bloeddrukverlagend effect kan veroorzaken.
Doctoraatswerk
In haar doctoraatswerk ontrafelde Inge Celus (K.U.Leuven) de karakteristieken van drafproteïnen en hun enzymatische hydrolysaten en onderzocht vervolgens hun techno- en biofunctionele eigenschappen.
Drafproteïnen
Draf is rijk aan proteïnen (ca. 25% ds). Deze blijken voornamelijk uit een aggregaat van B- en C-hordeïnefragmenten te bestaan die weinig oplosbaar zijn en dus weinig functionaliteit vertonen. De toepassingsmogelijkheden van drafproteïnen lijken dan ook eerder beperkt. Een alkalische extractie, gevolgd door een precipitatie onder zure omstandigheden (pH 4) en een vriesdroogstap, leidde tot een proteïnerijk materiaal (ca. 60% ds) . Dit proteïneconcentraat werd 'Brewers' spent grain Protein Concentrate' of kortweg BPC genoemd.
Enzymatische hydrolyse van drafproteïnen Verschillende peptidasen werden uitgetest voor hydrolyse van BPC. Hierbij werden de temperatuur en pH steeds constant gehouden op de optimale werkingscondities. met drafproteïnen als substraat. Met drie peptidasen (Alcalase, Pepsine en Flavourzyme) kon via het variëren van de hydrolysetijden en enzymconcentraties hydrolysaten bekomen worden die varieerden in moleculair gewicht en oppervlaktehydrofobiciteit. Alcalase bleek het meest effectieve peptidase daar met dit enzym de hoogste hydrolysegraden bekomen werden. Met Flavourzyme werden dan weer de hoogste proteïneopbrengsten bekomen met proteïnefragmenten die een hoge oppervlaktehydrofobiciteit vertoonden.
Peptidasen of proteasen zijn enzymen die proteïnen en aminozuurketens afbreken. Peptidasen kunnen de verbinding tussen twee aminozuren hydrolyseren. Er bestaan enerzijds exopeptidasen die alleen aminozuren aan het eind van een keten eraf halen en anderzijds endopeptidasen die midden in een proteïneketen ‘knippen’. Volgende peptidasen bleken geschikt voor hydrolyse van drafproteïnen:
|
Alle hydrolysefragmenten kenden een verhoogde oplosbaarheid (in een breed pH domein) ten opzichte van BPC. Gevriesdroogd vertoonden de BPC hydrolysaten een donkerdere (rood-gele) kleur dan de commerciële producten SE70M (DMV International), Hyfoama 77 (Quest International - Givaudan) en Versa Whip (Quest International - Givaudan).
Toepassingen van de drafproteïnehydrolysaten De meeste hydrolysepreparaten vertoonden hogere emulgerende eigenschappen dan de commerciële producten (de test betrof een sojaolie/water emulsie van 0,2% w/v bij pH7). Een vergelijking tussen de proteïnehydrolysaten zelf leerde dat hoe hoger de oppervlaktehydrofobiciteit is, des te beter de emulgerende capaciteit is. Waarschijnlijk is dit een gevolg van een verhoogde interactie tussen de hydrofobe groepen aan het oppervlak van de proteïnefragmenten en de lipiden in de olie-water interfase. Verder onderzoek toonde ook aan dat hydrolysaten gunstige emulgerende eigenschappen vertoonden wanneer ten minste 50% van de peptiden een moleculair gewicht tussen 1,7 k en 14,5 k hadden.
Zowel BPC als de hydrolysaten lieten zich (aan een concentratie van 0,6% w/v) makkelijk opkloppen tot een schuim. De schuimen op basis van de hydrolysaten waren stabieler dan deze op basis van BPC. Drie hydrolysaten, bekomen via een milde hydrolyse met Alcalase of Pepsine, hadden schuimvormende capaciteiten die vergelijkbaar waren met de commerciële Hyfoama 77 (tarweproteïnen, Quest International- Givaudan ) en Versa Whip (sojaproteïnen, Quest International - Givaudan). Voor één van deze BPC hydrolysaten bleek daarenboven ook de schuimstabiliteit vergelijkbaar te zijn met die van de commerciële preparaten. Hydrolysaten bekomen met Flavourzyme vertoonden minder schuimvormend vermogen maar wel hogere schuimstabiliteit. Het onderzoek gaf verder aan dat proteïnefragmenten van 14,5 k of meer en met hoge oppervlaktehydrofobiciteit verantwoordelijk zijn voor goede schuimvormende eigenschappen.
Een bio-actief drafpeptideVerschillende BPC hydrolysaten bleken het angiotensin I-converterend enzym (ACE) te inhiberen in een standaard in vitro test, wat in vivo een bloeddrukverlagend effect kan veroorzaken. De hiervoor verantwoordelijke actieve component werd gedeeltelijk opgezuiverd met behulp van ultrafiltratie, reversed phase HPLC en ook via affiniteitschromatografie.
Meer informatie
- I. Celus et al., The effects of malting and mashing on barley protein extractability. (2006) Journal of Cereal Science 44, 203-211.
- I. Celus et al., Enzymatic hydrolysis of brewers’ spent grain proteins and technofunctional properties of the resulting hydrolysates. (2007) Journal of Agricultural and Food Chemistry55, 8703-8710.
- Voor reprints van deze artikels evenals voor verdere informatie neemt u contact op met Inge.Celus@biw.kuleuven.be of Kristof.Brijs@biw.kuleuven.be, Laboratorium voor levensmiddelenchemie en –biochemie; Katholieke Universiteit Leuven.
Bronnen
- Doctoraatsverdediging Inge Celus (19 december 2008)
- Doctoraatsthesis Inge Celus (december 2008): Karakterisering en functionaliteit van drafproteïnen en hun enzymatische hydrolysaten – promotoren Prof. Jan Delcour en Dr. Kristof Brijs (K.U.Leuven).
