УДК 57.085.2:577.15:577.112
Табл. 1. Ил. 5. Библ. 17.
DOI: 10.21323/2071-2499-2022-6-44-49

Биоконверсия in vitro: сравнение мультиферментных систем INFOGEST 2.0 и протокола Покровского-Ертанова

Василевская Е.Р., канд. техн. наук, Арюзина М.А., Ахремко А.Г., канд. техн. наук
ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова
Ключевые слова: ферментолиз, электрофорез, перевариваемость, белок, пептид, аминокислота,
Реферат:
Модели пищеварения in vitro играют ключевую роль для изучения функциональных характеристик белковых соединений, которые поступают в организм человека и подвергаются ферментативному гидролизу в желудочно-кишечном тракте. Статья посвящена сравнительному исследованию протокола Infogest, стандартизированной на международном уровне, и протокола Покровского-Ертанова, являющегося классическим отечественным методом изучения переваривания мясных продуктов. После воспроизведения данных методик на примере готового мясного изделия полученные гидролизаты были изучены методом одномерного электрофореза, определены концентрации белка методами Лоури, Бредфорда, биуретовой реакцией, также определяли концентрацию свободных аминокислот и пептидов. Анализ полученных данных при сравнении с физиологическими процессами пищеварения человека показал, что в протоколе Infogest происходит расщепление высокомолекулярных белков до свободных пептидов – их концентрация была на 31,0 % больше, чем после переваривания по протоколу Покровского-Ертанова, – что соответствует предпоследней фазе гидролиза белков в тонком кишечнике. Биоконверсия при воспроизведении протокола Покровского-Ертанова ограничена на стадии трипсинолиза, но позволяет достигнуть последней фазы разрушения белковых молекул на отдельные аминокислоты – концентрация свободных аминокислот превышала результаты Infogest в 28 раз. Пептидные связи были сохранены у 27,3 % белковых соединений в протоколе Infogest, по протоколу Покровского-Ертанова – у 53,5 % белковых соединений. Данные методы являются разнонаправленными, и имеют высокий потенциал для оценки биологических эффектов и механизмов действия пептидов и аминокислот, полученных в результате ферментативного гидролиза белков.

In vitro bioconversion: comparison of multi-enzyme systems INFOGEST 2.0 and Pokrovkiy-Ertanov protocol

Vasilevskaya E.R., Aruzina M.A., Akhremko A.G.
Gorbatov Research Center for Food Systems
Key words: fermentolysis, electrophoresis, digestibility, protein, peptide, amino acid
Summary:
In vitro digestion models play a key role in studying the functional characteristics of protein compounds that undergo enzymatic hydrolysis in the human gastrointestinal tract. The article is devoted to a comparative study of the Infogest methodology, standardized at the international level, and the protocol of Pokrovsky and Ertanov, which is a classic domestic method for studying the digestion of meat products. After reproducing these methods by the example of a finished meat product, the resulting substrate was studied by one-dimensional electrophoresis, protein concentrations were determined by the Lowry, Bradford methods, biuret reaction, and the concentration of free amino acids and peptides was also determined. The analysis of the obtained data, when compared with the physiological processes of human digestion, showed that in the Infogest protocol, high-molecular proteins are cleaved to free peptides – their concentration was 31.0 % higher than after digestion according to the Pokrovsky-Yertanov protocol, which corresponds to the penultimate phase of protein hydrolysis in the small intestine. Bioconversion when reproducing the Pokrovsky-Yertanov method is limited at the stage of trypsinolysis, but allows reaching the last phase of the breakdown of protein molecules into individual amino acids - the concentration of free amino acids exceeded the results of Infogest by 28 times. Peptide bonds were preserved in 27.3 % of protein compounds in the Infogest protocol, and in 53.5 % of protein compounds according to the Pokrovsky and Ertanov protocol. These methods are multidirectional and have a high potential for evaluating the biological effects and mechanisms of action of peptides and amino acids obtained as a result of enzymatic hydrolysis of proteins.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ / REFERENCES:

1. Food and Agriculture Organization. The state of food and agriculture: innovation in family farming.– Rome:Food & Agriculture Organization of the United Nations (FAO), 2014. – Р. 160.

2. Chernukha, I.M. Evolution of in vitro digestibility techniques: a systematic review / I.M. Chernukha, A.V. Meliashchenia, I.V. Kaltovich, E.R. Vasilevskaya, M.A. Aryzina, T.M. Smaliak, T.V. Senchenko, L.V. Fedulova // Theory and practice of meat processing. – 2021. – Т. 6. – № 4. – P. 300–310. DOI: 10.21323/2414–438X-2021–6–4–300–310.

3. Sousa, R. Protein digestion of different protein sources using the INFOGEST static digestion model / R. Sousa, R. Portmann, S. Dubois, I. Recio, L. Egger // Food research international (Ottawa, Ont.). – 2020. – V. 130. – article № 108996.

4. Colombo, R. Advances in static in vitro digestion models after the COST action Infogest consensus protocol / R. Colombo, L. Ferron, I. Frosi, A. Papetti // Food & function. – 2021. – V. 12 (17). – P. 7619–7636.

5. Egger, L. Digestion of milk proteins: Comparing static and dynamic in vitro digestion systems with in vivo data / L. Egger, O. Ménard, C. Baumann, D. Duerr, P. Schlegel, P. Stoll, G. Vergères, D. Dupont, R. Portmann // Food research international (Ottawa, Ont.). – 2019. – V. 118. – P. 32–39.

6. Покровский, А.А. Атакуемость белков пищевых продуктов протеолитическими ферментами in vitro / А.А. Покровский, И.Д. Ертанов // Вопросы питания. – 1965. – № 3. – С. 33.

Pokrovskij, A.A. Atakuemost' belkov pishhevyh produktov proteoliticheskimi fermentami in vitro [The attackability of food proteins by proteolytic enzymes in vitro] / A.A. Pokrovskij, I.D. Ertanov // Voprosy pitanija. – 1965. – № 3. – Р. 33.

7. Minekus, M. A standardised static in vitro digestion method suitable for food – An international consensus / M. Minekus, M. Alminger, P. Alvito, S. Ballance, T. Bohn, C. Bourlieu, A. Brodkorb // Food & Function. – 2014. – V. 5 (6). – P. 1113–1124.

8. Egger, L. The harmonized INFOGEST in vitro digestion method: From knowledge to action / L. Egger, O. Ménard, C. Delgado Andrade, P. Alvito, R. Assunção, S. Balance, R. Portmann // Food Research International. – 2016. – V. 88. – P. 217–225.

9. Brodkorb, A. INFOGEST static in vitro simulation of gastrointestinal food digestion / A. Brodkorb, L. Egger, M. Alminger // Nature Protocols. – 2019. – V. 14. – P. 991–1014.

10. Vasilevskaya, E.R. Study of the functional product’s protein compounds digestion features / E.R. Vasilevskaya, A.G. Akhremko, E.K. Polishchuk, L.V. Fedulova // Theory and Practice of Meat Processing. – 2020. – V. 5. – № 3. – P. 18–21.

11. Василевская, Е.Р. Методология исследования белково-пептидных компонентов экстрактов тканей Sus scrofa / Е.Р. Василевская, Е.А. Котенкова, Е.А. Лукинова, Е.А. Калинова // Теория и практика переработки мяса. – 2017. – Т. 2. – № 3. – С. 79–85. DOI: 10.21323/2414–438X-2017–2–3–79–85.

Vasilevskaya, E.R. Research methodology of Sus scrofa tissue extracts protein-peptide components / E.R. Vasilevskaya, E.A. Kotenkova, E.A. Lukinova, E.A. Kalinova // Theory and practice of meat processing. – 2017. – Т. 2. – № 3. – P. 79–85. DOI: 10.21323/2414–438X-2017–2–3–79–85.

12. Гаврилин, М.В. Выбор оптимальных условий получения гидролизатов молочнокислых бактерий термокислотным способом / М.В. Гаврилин, Г.В. Сеньчукова, С.П. Сенченко, В.А. Самойлов, Н.А. Гостищева // Химико-фармацевтический журнал. – 2007. – T. 41. – № 2. – C. 54–56.

Gavrilin, M.V. Vybor optimal'nyh uslovij poluchenija gidrolizatov molochnokislyh bakterij termokislotnym sposobom [Choice of optimal conditions for obtaining hydrolysates of lactic acid bacteria by the thermoacid method] / M.V. Gavrilin, G.V. Sen'chukova, S.P. Senchenko, V.A. Samojlov, N.A. Gostishheva // Himiko-farmacevticheskij zhurnal. – 2007. – T. 41. – № 2. – C. 54–56.

13. Симонян, А.В. Использование нингидриновой реакции для количественного определения α-аминокислот в различных объектах / А.В. Симонян, А.А. Саламатов, Ю.С. Покровская, А.А. Аванесян // Методические рекомендации. – Волгоград, 2007. – 106 c.

Simonjan, A.V. Ispol'zovanie ningidrinovoj reakcii dlja kolichestvennogo opredelenija α-aminokislot v razlichnyh ob’ektah [The use of the ninhydrin reaction for the quantitative determination of α-amino acids in various objects] / A.V. Simonjan, A.A. Salamatov, Ju.S. Pokrovskaja, A.A. Avanesjan // Metodicheskie rekomendacii. – Volgograd, 2007. – 106 p.

14. Górska-Warsewicz, H. Food Products as Sources of Protein and Amino Acids-The Case of Poland / H. Górska-Warsewicz, W. Laskowski, O. Kulykovets, A. Kudlińska-Chylak, M. Czeczotko, K. Rejman // Nutrients. – 2018. – V. 10. – № 12. – P. 1977.

15. Schutz, Y. Protein turnover, ureagenesis and gluconeogenesis. International journal for vitamin and nutrition research / Y. Schutz // Journal international de vitaminologie et de nutrition. – 2011. – V. 81. – № 2–3. – P. 101–107.

16. Gorissen, S. Protein Type, Protein Dose, and Age Modulate Dietary Protein Digestion and Phenylalanine Absorption Kinetics and Plasma Phenylalanine Availability in Humans / S. Gorissen, J. Trommelen, I. Kouw, A.M. Holwerda, B. Pennings, B. Groen, B.T. Wall, T.A. Churchward-Venne, A. Horstman, R. Koopman, N.A. Burd, C.J. Fuchs, M.L. Dirks, P.T. Res, J. Senden, J. Steijns, L. de Groot, L.B. Verdijk, L. van Loon // The Journal of nutrition. – 2020. – V. 150. – № 8. – Р. 2041–2050.

17. Santana Luz, A.B.. What are the digestion and absorption models used to reproduce gastrointestinal protein processes?: A protocol for systematic review / A.B. Santana Luz, R.O. de Araújo Costa, G. de Medeiros, G. Piuvezam, T.S. Passos, A.H. de Araújo Morais // Medicine. –2021. – V. 100. – № 30. – article № e26697.

Контакты:

Василевская Екатерина Романовна
e.vasilevskaya@fncps.ru
Арюзина Марина Александровна
m.aryzina @fncps.ru
Ахремко Анастасия Геннадьевна
a.ahremko@fncps.ru

Для цитирования:

Василевская, Е.Р. Биоконверсия in vitro: сравнение мультиферментных систем INFOGEST 2.0 и протокола Покровского-Ертанова / Е.Р. Василевская, М.А. Арюзина, А.Г. Ахремко // Все о мясе. – 2022. – № 6. – С. 44-49. DOI: 10.21323/2071-2499-2022-6-44-49.

For citation:

Vasilevskaya, E.R. In vitro bioconversion: comparison of multi-enzyme systems INFOGEST 2.0 and Pokrovkiy-Ertanov protocol // E.R. Vasilevskaya, M.A. Aruzina, A.G. Akhremko // Vsyo o myase. – 2022. – № 6. – Р. 44-49. DOI: 10.21323/2071-2499-2022-6-44-49.