Avaliação do potencial antioxidante de hidrolisados proteicos da semente do girassol sobre células intestinais CACO-2

Abstract

O estresse oxidativo, causado pela desregulação entre a formação de substâncias pró-oxidantes e antioxidantes, está associado a um aumento da incidência de doenças crónicas não transmissíveis (diabetes tipo II, doença de Parkinson e alguns tipos de câncer). A farinha de girassol, um co-produto da produção de biodiesel, é rica em proteínas com funcionalidade desconhecida. Estudos mostram que os peptídeos, gerados após um processo de hidrólise, podem ter uma ação antioxidante benéfica para a saúde. Contudo, estas características foram pouco estudadas em hidrolisados do girassol. Frente ao exposto, o presente trabalho visou avaliar a atividade antioxidante de hidrolisados peptídicos derivados do girassol por métodos químicos in vitro, in sílico e sobre células intestinais Caco-2. A proteína da farinha desengordurada foi isolada por pH isoelétrico (4,5) e os compostos fenólicos foram removidos por extração com álcool (70%). O isolado proteico de girassol (SFPi) foi hidrolisado pela enzima alcalase (pH 9, a 50ºC/90 min) e ultrafiltrado (<5kDa), gerando a fração filtrada do hidrolisado de girassol (SPHf). A hidrólise com alcalase gerou peptídeos de baixo peso molecular (<1 kDa) e este resultado foi intensificado pela digestão simulada. Apesar da alta concentração de aminoácidos ácidos e hidrofóbicos, o perfil de hidrofobicidade foi reduzido após a hidrólise. A SPHf aumentou significativamente a atividade antioxidante em comparação com a SFPi digerido nos ensaios ABTS e DPPH. Após a digestão, a atividade antioxidante por ORAC foi mantida na fração SPHf. Dos 196 peptídeos identificados, 13 apresentaram maior probabilidade de atividade antioxidante utilizando uma ferramenta de análise de bioinformática de aprendizagem profunda. Além disso, vários peptídeos continham di- e tri-peptídeos com atividade antioxidante na sua estrutura, com referências cruzadas em bases de dados de peptídeos bioativos alimentares. O SPHf não apresentou atividade antimicrobiana, contudo atenuou a produção de espécies reativas de oxigênio induzido por peróxido de hidrogênio em células gastrointestinais Caco-2. O hidrolisado de girassol foi capaz de reverter o aumento do teor de GSH e da atividade da CAT induzido pelo estímulo de H2O2. Embora não significativo, o mesmo perfil foi observado com a atividade da SOD. Através de métodos químicos, biológicos e de bioinformática, este estudo mostra o potencial efeito antioxidante dos peptídeos do girassol com baixo teor de fenólicos. A identificação das sequências peptídicas possibilitou a análise química e estrutural relacionado com a funcionalidade bioativa dos peptídeos do girassol, abrindo novas perspectivas para o estudo de biomoléculas alimentares com efeito positivo sobre a saúde e o surgimento de novos ingredientes para produção de suplementos ou medicamentos.

Oxidative stress, caused by deregulation between the formation of pro oxidant and antioxidant substances, is associated with an increased incidence of chronic non-communicable diseases (type II diabetes, Parkinson's disease, and some types of cancer). Sunflower meal, a co-product of biodiesel production, is rich in proteins with unknown functionality. Studies show that peptides, generated after a process of hydrolysis, may have an antioxidant action beneficial to health. However, these characteristics have been little studied in sunflower hydrolysates. In view of the above, this study aimed to evaluate the antioxidant activity of peptide hydrolysates derived from sunflower using chemical methods in vitro, in silico and on Caco-2 intestinal cells. The protein from the defatted flour was isolated by isoelectric pH (4.5) and the phenolic compounds were removed by alcohol extraction (70%). The sunflower protein isolate (SFPi) was hydrolyzed by the enzyme alcalase (pH 9, at 50ºC/90 min) and ultrafiltered <5kDa, generating the filtered fraction of sunflower hydrolysate (SPHf). Hydrolysis with alcalase generated low molecular weight peptides (<1 kDa) and this result was intensified by simulated digestion. Despite the high concentration of acidic and hydrophobic amino acids, the hydrophobicity profile was reduced after hydrolysis. SPHf significantly increased antioxidant activity compared to digested SFPi in the ABTS and DPPH assays. After digestion, antioxidant activity by ORAC was maintained in the SPHf fractions. Of the 196 peptides identified, 13 showed a higher probability of antioxidant activity using the deep learning bioinformatics analysis tool. In addition, several peptides contained di- and tri-peptides with antioxidant activity in their structure, cross referenced in food bioactive peptide databases. SPHf did not show antimicrobial activity, but it did prevent hydrogen peroxide-induced oxidative stress in Caco-2 gastrointestinal cells. Sunflower hydrolysate was able to reverse the increase in GSH content and CAT activity induced by H2O2 stimulation. Although not significant, the same profile was observed with SOD activity. Using chemical and biological methods, this study shows the potential antioxidant effect of sunflower peptides with a low phenolic content. The identification of peptide sequences enabled chemical and structural analysis related to the bioactive functionality of sunflower peptides, opening new perspectives for the study of food biomolecules with a positive effect on health and the emergence of new ingredients to produce supplements or medicines.