Mecanismo de hidrólisis de almidones nativos y cocinados de diferentes fuentes botánicas en la presencia de extractos de té.

RESUMEN

Se realizó una serie de experimentos para poner de relieve el mecanismo de inhibición de la hidrólisis y las diferencias en la hidrólisis entre los almidones de diferentes fuentes en la presencia de extracto de té verde o negro. El primer experimento demostró que el extracto de té negro fue más eficaz en la reducción de la viscosidad final para todos los almidones. El segundo experimento mostró que el té negro fue más eficaz en la inhibición de la hidrólisis del almidón en comparación con el té verde cuando el almidón, extracto de té, y pancreatina se añadieron al principio de pegar. El tercer experimento, cuando almidones fueron pre-tratados con extractos de té, mostró que ambos tratamientos redujeron la hidrólisis del almidón. Análisis de contenido fenólico sobrenadante libre y de dextrina soluble mostró que la actividad amiloglucosidasa se vio afectado, con excepciones para la fécula de patata. Estas observaciones sugieren que la hidrólisis del almidón se ve afectada por las interacciones y también por el impacto sobre enzimas específicas sobre la base de la estructura de almidón.

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INTRODUCCION

Té verde y negro son bebidas populares que tienen un alto contenido de polifenoles . Polifenoles del Té son bien conocidos por sus beneficios para la salud incluida la reducción del riesgo de cáncer de mama, atenuada presión sanguínea, disminución del total y colesterol de la lipoproteína de baja densidad y propiedades anticancerígenas y antimutagénico (Wang y otros 1989; Ahmad y Mukhtar 1999; Davies y otros 2003; Negishi y otros 2004; Shrubsole y otros 2009). Además, las catequinas en el té negro se han notificado a ser biodisponible porque sólo una pequeña fracción de las catequinas ingeridos se excreta (Warden y otros 2001).

Los polifenoles del té son los flavonoides como catequinas y teaflavinas. El perfil de los flavonoides presentes en el té verde o negro varía debido a los diferentes métodos de procesamiento utilizados en su producción. La producción de té negro involucra la fermentación, que da como resultado enzimática la oxidación de los polifenoles. Este proceso produce catequina polímeros, tales como teaflavinas y tearrubiginas andmany no caracterizados polifenoles. Estos polifenoles tienen una capacidad para inhibir enzimas digestivas. La producción de té verde, por otro lado, implica calefacción que inactiva las enzimas. Como resultado, el té verde polifenoles no se oxidan y se componen de catequinas monoméricas, tales como epicatequinas, epigallocatechins, y sus ésteres galoil (Kusano y otros 2008; Koh y otros 2010).

El almidón es uno de los principales carbohidratos de la dieta y, como resultado, es una fuente de la energía. Sin embargo, las dietas con almidón pueden conducir a un índice

glucémico más alto respuesta, la cual, a su vez, puede conducir a diversas enfermedades crónicas incluyendo la diabetes, las enfermedades cardiovasculares y la obesidad (Dickinson y Brand-Miller 2005). Por lo tanto, un aumento de la ingesta de bajo índice glicemico alimentos ha sido recomendado (FAO 1998). Un número de estudios investigado hidrólisis enzimática de almidones en diferentes formas cocidas y nativas (Zhang y otros, 2006; Dona y otros 2010, Goldstein y otros, 2010). Almidones cocinados tienden a ser hidrolizada más rápidamente que los almidones nativos y por lo tanto, se atribuye a un mayor índice glucémico. Una de las estrategias para reducir la glucemia índice de productos alimenticios podría ser el uso de compuestos fenólicos para reducir la digestibilidad del almidón. Muchos estudios (McDougall y otros 2005; Qiang y otros, 2007; Hossain y otros, 2008; Kusano y otros, 2008; Koh y otros 2010, Zhang y otros, 2010) han investigado el efecto de diferentes compuestos fenólicos en digestibilidad del almidón, pero los resultados fueron inconsistentes. Por ejemplo, resultados contradictorios se han reportado para la eficacia de la frambuesa extractos como inhibidor de la α-amilasa (McDougall y otros, 2005; Zhang y otros, 2010). La reducción de la digestibilidad del almidón se atribuyó a la capacidad de los compuestos fenólicos para inhibir digestivo enzimas. La reducción de la digestibilidad del almidón no es el único aspecto que se ha estudiado. Los investigadores también han investigado el efecto de los compuestos fenólicos en las propiedades de pegado de almidones (Beta y Corke 2004; Zhu y otros, 2008, 2009) y en la retrogradación del almidón (Wu y otros, 2009). Mientras que estos hallazgos sugirieron interacción entre polímeros de almidón y compuestos fenólicos, los investigadores el estudio de la digestión inhibición de la enzima implicada y no interacciones como un mecanismo de inhibición de la hidrólisis. Más recientemente, una posible interacción se sugirió entre amilosa y té verde polifenoles, que influyeron en la digestión del almidón (Liu y otros 2011).

Los almidones de diferentes fuentes botánicas difieren en varios aspectos incluyendo su morfología y la estructura que, en consecuencia tener un impacto en sus propiedades funcionales. Investigaciones recientes han se muestra que estas diferencias de arquitectura, tales como la organización de polímeros dentro del gránulo, afectar a las propiedades como gránulo hinchazón y el polímero lixiviación (Dhillon y otros 2011). Por lo tanto, es importante tener en cuenta estos factores, así como en intentar para investigar el impacto de los polifenoles del té en la digestión del almidón. Este estudio muestra el impacto de los extractos de té verde o negro en la hidrólisis del almidón y sugiere que el mecanismo de inhibición es relacionado con las interacciones entre compuestos fenólicos y almidón y también pone de relieve las diferencias en la hidrólisis entre almidones de diferentes fuentes botánicas.

MATERIALES Y MÉTODOS

MATERIALES

Trigo (34% de amilosa), maíz (22% de amilosa), patata (22% de amilosa), y el arroz (9% de amilosa) almidones se obtuvieron de MGP Ingredientes (Atchison, Kansas., EE.UU.), Natl. Almidón (Bridgewater, NJ, EE.UU.), Penford Food Ingredients Co. (Centennial, Colorado, EE.UU.) y Sigma (St. Louis, Missouri, EE.UU.), respectivamente. Verde y el té negro se obtuvieron de un mercado local (Guelph, ON, Canadá). El contenido fenólico de los tés verde y negro eran 10 187 ± 37 y 7319 ± 173, respectivamente. Pancreatina (P1625) y ácido ferúlico (128.708) fueron adquiridos de Sigma. Amyloglucosidase (E-AMGDF100) y glucosa oxidasa / peroxidasa (GoPod) reactivo (K-GLUC) fueron adquiridos

de Megazyme (Bray, Irlanda). Todos los demás reactivos se obtuvieron de Fisher Scientific (Ottawa, ON, Canada).

Preparación de extractos de té y la determinación de su contenido de fenoles totales (TPC)

Extractos de té se prepararon mediante la exposición de 12 g de hojas de té a 200 ml de agua destilada a 95 ◦ C durante 30 min. TPC de té era determinado mediante el ensayo de Folin-Ciocalteu (Beta y otras 2005). Brevemente, 1 ml de extracto de té se diluyó hasta 100 ml se añadió con agua destilada y 0,1 ml de la misma a 0,75 ml de 10 veces diluido reactivo de Folin-Ciocalteu. Después de dejar que la mezcla que se equilibren durante 5 min, 0.75 ml de solución de carbonato de sodio (60 g / L) se añadió. Después de la incubación durante 90 minutos la absorbancia medida a 725 nm. El ácido ferúlico fue utilizado como un estándar y el los resultados se expresaron como equivalentes de ácido ferúlico.

Propiedades pegar

Un rápido ViscoAnalyzer (modelo RVA-4; Newport Scientific, Warriewood, Australia) se utilizó para estudiar el efecto de los extractos de té en las propiedades de pegado de almidones. El perfil RVA utilizado fue de la siguiente manera: la muestra se mantuvo a 37 ◦ C durante 5 min, se calentó a 95 ◦ C a 10 ◦ C / min, se mantiene a 95 ◦ C durante 5 min, y se enfrió a 37 ◦ C a 10 ◦ C / min. Las muestras para el RVA se prepararon como sigue: 3 g almidón se pesó en un recipiente y una mezcla de 25 g de sodio tampón de acetato (pH 5,2) y un extracto de té (100 mg de ácido ferúlico equivalentes) se añadió al almidón.

La hidrólisis de los almidones en RVA

El perfil RVA anterior también se utilizó para estudiar el efecto del té extractos sobre la hidrólisis de diferentes almidones. Se prepararon muestras como sigue: 3 g de almidón se pesó en un recipiente seguido mediante la adición de una mezcla de 25 g de tampón de acetato de sodio (pH 5,2), 20 mg de equivalente de ácido ferúlico de extracto de té, y 0,1 ml de pancreatina (150 mg / ml). El perfil RVA se ejecute y el Se calculó la inhibición de la hidrólisis en RVA usando viscosidades pico.

La hidrólisis de los almidones cocinados en presencia de té Extractos

Los almidones se calentaron usando el perfil RVA anteriormente, en presencia de extractos de té ( 20 mg de equivalentes de ácido ferúlico ) . El cocido las muestras se liofilizaron entonces . La hidrólisis de almidón cocido era realizado mediante la mezcla de enzimas Englyst ( Englyst y otros 1992 ) , pero en menor concentración de la enzima . De la muestra (1,5 g) y 50 l de mezcla de enzimas se utilizaron con el fin de mantener la misma relación muestra - a - enzima como la utilizada en los experimentos RVA indicado anteriormente. La hidrólisis se realizó a 37 ◦ C en un tampón de acetato de sodio ( pH 5,2 ) durante 120 min . Flotante ( 0,1 ml ) se tomaron muestras cada 20 min en 0,8 ml de etanol al 80 % y se almacenaron a -20 ◦ C. Se determinó la glucosa en el sobrenadante utilizando el reactivo goPod . Brevemente, se centrifugaron los sobrenadantes a 1500 g durante 3 min . A continuación, 200 l de sobrenadante fue mezclado con 1,5 ml de

reactivo de GoPod y se incubaron a 50 ◦ C durante 20 min . Se midió la absorbancia a 510 nm . Carbohidratos solubles se determinó el contenido del sobrenadante se centrifugó por el método del ácido fenol sulfúrico. Brevemente, 0,1 ml del sobrenadante se diluyó hasta 1 ml con agua destilada. A continuación, 0,1 ml de este se mezcló con 0,4 ml de agua seguido de la adición de 0,5 ml de solución de fenol ( 5 % ) y 2,5 ml de ácido sulfúrico concentrado . La mezcla se incubó a temperatura ambiente durante 20 min y se midió la absorbencia a 490 nm .

El análisis estadístico

Todos los análisis se realizaron al menos por duplicado. Diferencias entre las medias se compararon mediante la prueba de Tukey utilizando estadística Software Package for Social Sciences (SPSS) (versión 16, SPSS Inc., Chicago, Illinois, EE.UU.).

RESULTADOS

Efecto de polifenoles en las propiedades de pegado de diferentes Almidones

Las propiedades de pegado de almidones con diferentes extractos de té son se muestra en la Figura 1.Green y extractos de té negro tienen diferentes efectos en los perfiles de pegado y la effectswere también diferente para los almidonesa partir de diferentes fuentes botánicas. Además té negro resultó en una menor viscosidad final en todos los 4 almidones y la reducción osciló entre 39% de

almidón de trigo al 19% de almidón de arroz. Además de té verde, Sin embargo, la reducción de la viscosidad final a un menor grado. En patata, la reducción fue mínima, mientras que en otros almidones que osciló entre 18% (almidón de trigo) a 12% (almidón de arroz). Ambos extractos también redujo la viscosidad a través de (la reducción osciló entre 35% de almidón de arroz con té negro a 2% de almidón de patata con el té verde) y, como En consecuencia, el aumento de las viscosidades de degradación para la mayoría de los almidones. Mientras que la viscosidad de pico (PV) se vio afectada también, los efectos fueron no significativo. Dado que los polifenoles del té negro son más grandes y más complejas que las que en el té verde, esto sugiere que el tamaño y la estructura de los compuestos fenólicos son factores muy importantes influir en las interacciones entre los compuestos fenólicos y los almidones ysu resultado propiedades de pegado.

Efecto de los polifenoles en la hidrólisis del almidón nativo por pancreatina

La Tabla 1 resume el PV de todos los tratamientos. En presencia de enzimas pancreatina, PV de almidón de trigo sin extractos de té fue reducido en un 88%. El almidón de patata se vio afectada de manera similar con un 95% reducción de la PV. PVs de almidones de maíz y arroz se han reducido a un menor grado por 21% y 41%, respectivamente.

Extracto de té verde no afectó a la hidrólisis del almidón por pancreatina. Extracto de té negro, por otra parte, era muy eficaz en la inhibición hidrólisis por la pancreatina. Por ejemplo, la adición de té negro extracción de almidón de trigo resultó en alta PV (3362 cP) en comparación a 421 cP cuando no se añadió extracto, exhibiendo así un 91,5% la inhibición de la hidrólisis. Los valores actuales de la papa y el maíz almidones fueron 6678 cP y 3296 cP, respectivamente, en comparación con 323 y 2.591 cP en la ausencia del extracto que resulta en una inhibición del 91,5% y 100% de hidrólisis, respectivamente. Curiosamente, el extracto de té negro era menos eficaz para el almidón de arroz con sólo 73,2% de inhibición.

La hidrólisis de diferentes almidones cocinados en presencia de té verde o negroPara esta parte del estudio, las condiciones experimentales (el TPC de los extractos de té y la relación de almidón a enzima) eran los mismos como los utilizados anteriormente. Estos experimentos investigaron el efecto de enzimas de los almidones cocinados en la presencia de extractos de té. La cambios en la cinética de la hidrólisis de los diferentes almidones se muestran en laFigura 2. Tanto los extractos de té verde y negro reduce la hidrólisiscinética de almidón. Sin embargo, las diferencias en la extensión de la hidrólisis

entre el té verde y negro sólo fueron significativas para la fécula de patata (Figura 2B). La fécula de patata a 20 min, ambos extractos redujeron el hidrólisis en un 54% (desde 0,97% a 0,45%). Sin embargo, la reducción con té negro seguido siendo la misma hasta 120 min de hidrólisis, mientras la reducción con té verde en 60 y 120 min fueron 23% (de3,71% a 2,85%) y 14% (de 6,34% a 5,46%), respectivamente. Además, los extractos fueron los menos eficaces en almidón de arroz. Estas observaciones sugieren que la

fuente botánica de almidón y extracto fenólico también contribuyen a las diferencias observadas.

DISCUSIÓN

Una serie de estudios recientes se han centrado en el impacto de compuestos fenólicos en la digestión del almidón, tanto en natal y en almidones cocidos. Sin embargo, es difícil de comparar y contrastar las inferencias a causa de las diferentes condiciones experimentales utilizado por diferentes investigadores. Estos incluyen entorno sustrato(tampón o agua), fuentes de almidones, compuestos fenólicos, y enzimas, relación de almidón a las enzimas a compuestos fenólicos, y otros condiciones experimentales. En general, los cambios en la pegar propiedades observadas en la presencia de compuestos fenólicos se atribuyen ya sea a la complejación de los compuestos fenólicos con almidón o los cambios en la intrínseca pH provocada por los ácidos fenólicos (Beta y Corke2004, Zhu y otros, 2008, 2009,. Wu y otros, 2009) Sin embargo, el impacto sobre la digestibilidad general, se ha atribuido a la inhibición de enzimas por parte de los compuestos fenólicos (McDougall y otros, 2005; Qiang y otros, 2007; Hossain y otros, 2008; Kusano y otros 2008 ; Koh y otros 2010 , Zhang y otros2010 ) .El primer experimento de este estudio también mostró cambios en pegar propiedades en la presencia de extractos de té. Sin embargo, había diferencias significativas entre los efectos del extracto de té verde en comparación con extracto de té negro. Extractos de té verde se ha informado que contienen principalmente catequinas de bajo peso molecular, mientras que el té negro extractos contienen catequinas polimerizado ( Kusano y otros 2008 ;Koh y otros 2010 ) . Por lo tanto, es probable que la catequinas polimerizado en el té negro interactuado con almidón durante pegar lo que resulta en las diferencias, mientras que las catequinas del té verde no eran tan eficaces en interactuar con el almidón durante pegar. Es importante tener en cuenta que en estos experimentos utilizando tampones fue eliminado el efecto del pH ; Por lo tanto , los resultados se deben probablemente a las interacciones potenciales sólo . El almidón era significativamente hidrolizado por pancreatina durante elpegar tratamiento ( Tabla 1 ) , como se esperaba . Por otra parte, la medida de hidrólisis fue menor para los almidones con mayor gelatinización temperatura, como el arroz y el maíz en comparación con el trigo y el patata , de nuevo como se esperaba . Cuando se llevó a cabo este experimento en la presencia de extractos de té , té negro fue significativamente más efectiva en la prevención de la hidrólisis en comparación con el té verde . de nuevo Se observaron algunas diferencias entre los almidones , con el negro té que es menos eficaz en el almidón de arroz en comparación con los otros 3 almidones . Estas observaciones sugirieron 2 posibilidades: ( 1 ) el té negro extracto fue más eficaz en la interacción con el almidón y la reducción de el número de sitios de unión para la enzima o ( 2 ) el extracto de té negro era un inhibidor de la enzima mejor que el extracto de té verde . también presentado una hipótesis alternativa , sobre la base de los 2 experimentos anteriores , ocurrió que la interacción almidón con polifenoles del té negro durante la fase de calentamiento , mientras que la interacción con el té verde ocurrido durante la fase de enfriamiento cuando la red de gel de almidón se establece.

El experimento siguiente investigó la digestibilidad de los almidones precocinados con los extractos de té 2. Estos resultados mostraron que tanto extractos de té negro y verde

fueron eficaces para reducir la hidrólisis del almidón .Sin embargo , esto era diferente de la observación en elexperimento anterior donde sólo té negro era eficaz en la inhibiciónla hidrólisis del almidón . Esto plantea la cuestión del mecanismo de la inhibición : son las interacciones de los compuestos fenólicos con almidón resultante en la reducción de la accesibilidad a la enzima o enzimas son las 2 ( α - amilasa y amiloglucosidasa ) inhibió ?

Se midió el contenido fenólico libre ( FPC ) en el sobrenadante durante la hidrólisis del almidón . FPC no cambió a lo largo de la hidrólisis duración (Tabla 2). Sin embargo, hubo una tendencia clara entre la FPC té negro y la reducción de la hidrólisis del almidón.Por ejemplo, almidón de arroz tuvo los valores más altos para el FPC negro té y tenía la menor reducción en la hidrólisis. Por el contrario, la patata almidón cocido con el té negro tenía el FPC más bajo y también tenía el más reducción en la hidrólisis. Por lo tanto, el té negro más polifenoles vinculados por un almidón, el más resistente a la hidrólisis era . Esta tendencia, sin embargo, no era tan claro para los almidones cocinados con té verde. Mientras que el almidón de arroz obligado los fenólicos menos té verde ( FPC más sobrenadante ) y se exhibió la menor reducción en la hidrólisis del almidón , maíz, trigo , patata y almidones tenían sobrenadante similares Valores FPC ; pero la reducción de las patatas para fécula hidrólisis no era tan alta como se ve en los almidones de trigo o de maíz . Estas observaciones sugieren que las diferencias estructurales entre los almidones podría desempeñar un papel en el grado de interacción y / o la hidrólisis. Estas observaciones también sugieren que las interacciones starch-phenol/polyphenol influir en la hidrólisis por probablemente dificultando las enzimas.Sin embargo, la cuestión de cuál enzima α -amilasa y amiloglucosidasa , puedan verse afectados por los extractos de té sigue abierta.La liberación de glucosa medido hasta ahora es el resultado de 2 enzimas: pancreática α - amilasa y amiloglucosidasa . Por lo tanto, para analizar el efecto de los compuestos fenólicos en las 2 enzimas, los También se analizaron los sobrenadantes que se analizaron para la glucosa para el contenido de almidón soluble por el método del fenol-ácido sulfúrico. Productos de descomposición α - amilasa resultado en dextrinas solubles. Si α - amilasa se ve afectada por los extractos de té, la cantidad de solubles dextrina en los sobrenadantes deben verse afectados también. Los datos en La figura 3 sugiere que α - amilasa no se vio afectada por cualquiera de verde o extracto de té negro cuando se tratan con maíz, trigo , arroz o almidón . Sin embargo, la actividad α - amilasa parecía estar afectada significativamente por el té negro extraer cuando se trata con la fécula de patata. esto conduce a 2 observaciones : ( 1 ) La reducción de la liberación de glucosa se muestra en la La Figura 2 para el maíz , el trigo , almidón de arroz y es probablemente debido a una reducida actividad amiloglucosidasa y no se reduce la actividad de la α –amilasa ( Figura 3 ) , y ( 2 ) el tratamiento de té negro con almidón de patata como resultado en la disminución de la actividad de ambas enzimas . La segunda observaciónSugiere que los compuestos polifenólicos interactúan con los polímeros de almidón de patata ; está bien reconocido que el almidón de patata cadenas ya tiene externos e internos en comparación con el otro almidones . Por lo tanto, se podría considerar que esto haría almidón de patata más susceptible a la actividad α - amilasa. Sin embargo, laDatos contrarias observadas aquí sugieren que la interacción de las cadenas más largas con fenoles es probable que reduce el número de activo sitios disponibles para la α-amilasa, que a su vez reduce la sustrato disponible para la actividad amiloglucosidasa.

Conclusión

Los resultados sugieren que las interacciones compuestos almidón-fenólicos fueron los responsables de la reducción de la hidrólisis del almidón por el impacto enzimas

específicas en función de la estructura del almidón. La investigación adicional está en marcha para investigar y caracterizar la naturaleza de interacciones entre almidones y compuestos fenólicos.

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