Ultrasonic pretreatment on Alcalase or goat milk casein: impact on protein hydrolysis kinetics and on solubility and in vitro antioxidant activity of hydrolysates

Abstract

Goat milk is a highly nutritious food, easy to digest and absorb, which has been attracting the interest of the population, researchers and industries. Caseins are the main proteins in goat milk and have lower allergenicity compared to bovine casein. Goat milk has great potential for the generation of new products, such as protein hydrolysates and bioactive peptides with techno- functional properties and potentially biological. Enzymatic hydrolysis is one of the main methods for obtaining protein hydrolysates, however it has limitations such as the long hydrolysis time, low yield, and high cost. Previous studies have suggested the use of ultrasound (US) to improve enzyme performance. Thus, this study evaluated the effect of ultrasound (US) in the pretreatment of Alcalase and goat milk casein (GMC) to improve the hydrolysis performed at 25, 40 or 60 °C for up to 180 min. Evaluation was based on reaction rate, degree of hydrolysis (DH), TCA-soluble protein concentration, solubility and in vitro antioxidant activity. US pretreatment on Alcalase (40°C/60 min) or on GMC (60°C/30 min) increased the relative enzyme activity by up to 15.6 and 18.1%, respectively. Thus, US promoted an increase in the solubility (up to 37% at pH 4.0) and in vitro antioxidant activity (up to 37% for the ABTS assay) of the hydrolysates after 180 min of reaction. Therefore, the results found expand the use of ultrasound, demonstrating that this technology can be used both on Alcalase and on GMC to enhance the hydrolysis, aiming to obtain hydrolysates and bioactive peptides with better nutritional and techno-functional appeal. Keywords: Ultrasound. Goat milk. Peptides. Protein Solubility. Techno-functional properties. Biological Properties.

O leite de cabra é um alimento altamente nutritivo, de fácil digestão e absorção, que vem despertando o interesse da população, pesquisadores e indústrias. As caseínas são as principais proteínas do leite de cabra e apresentam baixa alergenicidade em comparação com o leite bovino. O leite de cabra possui grande potencial para a geração de novos produtos, como hidrolisados proteicos e peptídeos bioativos com propriedades técnico-funcionais e potencialmente biológicas. A hidrólise enzimática é um dos principais métodos para a obtenção de hidrolisados proteicos, no entanto, existem alguns desafios para sua aplicação em escala industrial, como o baixo rendimento e o alto custo das enzimas. Estudos anteriores sugeriram o uso do ultrassom (US) para melhorar o desempenho enzimático. Com isso, este estudo avaliou o efeito do ultrassom (US) no pré-tratamento da Alcalase e da caseína do leite de cabra (CLC) para melhorar a hidrólise realizada a 25, 40 ou 60 ° C por até 180 min. A avaliação foi feita com base na taxa de reação, grau de hidrólise (GH), concentração de proteína solúvel em (ácido tricloroacético) TCA, solubilidade e atividade antioxidante in vitro. O pré-tratamento com US da Alcalase (40°C/60 min) ou da CLC (60°C/30 min) aumentou a atividade enzimática relativa em até 15,6 e 18,1%, respectivamente. A hidrólise usando amostras pré-tratadas com US aumentou a taxa de reação (até 154%), GH (até 53%) e concentração de proteína solúvel em TCA (até 65%). Com isso, o US promoveu o aumento na solubilidade (até 37% em pH 4,0) e atividade antioxidante in vitro (até 37% para o ensaio com ABTS) dos hidrolisados após 180 min de reação. Portanto, os resultados encontrados ampliam o uso do ultrassom, demonstrando que essa tecnologia pode ser utilizada tanto na Alcalase quanto na CLC para potencializar a hidrólise, visando obter hidrolisados e peptídeos bioativos com melhor apelo nutricional e técnico-funcional. Palavras-chave: Ultrassom. Leite de Cabra. Peptídeos. Solubilidade de Proteínas. Propriedades Técnico-funcionais. Propriedades Biológicas.