in vitro fordøyelse av ulike osteslag (ku og geit) : proteinnedbrytning og peptiddannelse gjennom fordøyelsen

Abstract

Melk er en kilde til energi, den gir essensielle aminosyrer og fettsyrer, og gir også vekstfaktorer til oppbygging av celler/membraner, nervevev og muskelvev. Kasein i melk og ost har stor betydning som næringsbestanddel fordi det inneholder alle aminosyrene som organismen trenger, og er særlig rik på essensielle aminosyrer. Melkeproteiner kan deles i to hovedgrupper: kaseiner (80 %) og myseproteiner (20 %). Kaseiner er delt inn i β-, αs1-, αS2- og κ-kasein og opptrer i kaseinmiceller. Melkeproteiner har et bredt spekter av ernæringsmessige, funksjonelle og biologiske aktiviteter. Flere av melkeproteinene og deres peptider kan ha biologiske egenskaper som gjør at komponentene er potensielle ingredienser i helsefremmende mat. Disse peptidene er som oftest inaktive i det intakte proteinet og kan bli frigjort ved fordøyelse, fermentering med proteolytiske starterkulturer eller ved hydrolyse med proteolytiske enzymer. Målet for denne oppgaven var å sammenlikne proteinnedbryting og dannelse av peptider og frie aminosyrer før og etter fordøyelse av ulike oster. In vitro fordøyelse ble utført på Norvegia 3, 9 og 15 mnd, samt Norvegia lettere, Norvegia økologisk og Snøfrisk hvitost (2 gjentak). Det ble valgt ut 6 ulike oster for å se på om ysteprosess, proteininnhold, lagringstid og om osten var laget av ku- eller geitmelk ville påvirke proteinnedbryting og peptiddannelse før og etter fordøyelse. Under fordøyelsen ble det tatt ut prøver av ufordøyd ost, ost fordøyd i magesaft i 60 min (HGJ60) og ost videre fordøyd i tarmsaft i 60 min og 120 min (HDJ60 og HDJ120). Deretter ble proteinanalysene mikro Kjeldahl, SDS-PAGE, trypsinering av proteiner, nano LC-MS/MS og RP-HPLC utført. Resultatene viste at allerede i ufordøyd ost hadde modning av ostene degradert noe av proteinene i osten og de hadde begynt å bli brutt opp i peptidfragmenter. Proteinbånd fra nedbrutte kaseiner ble videre raskt degradert under fordøyelse i mage og etter fordøyelse i tarm var så og si alle kaseinene og β-lg i osten degradert. I ostene ble det observert flere kjente biologiske aktive peptider som var antatt å kunne være blodtrykssenkende, ACE-inhiberende, opioide, antimikrobielle og immunostimulerende. Disse var derivert fra β- kasein, αS1-kasein og αS2-kasein, to av disse derivert fra bovint β- kasein var også stabile under fordøyelsen. Det var en generell økning i frie aminosyrer i alle ostene etter fordøyelse i mage og videre i tarm. Det var spesielt aminosyrene L-arginin, L-tyrosin, og de essensielle aminosyrene L-valin, L-fenylalanin, L-lysin og L-leucin som hadde sterkest økning fra fordøyelse i mage (HGJ60) til tarm (HDJ60). Det er da disse aminosyrene som har sterkest sjanse for å bli absorbert i tarmen. Sammenligning av Norvegia lagret 3, 9 og 15 mnd viser at med økende modningsgrad på osten får man et høyere innhold av frie aminosyrer i alle trinnene fra og med ufordøyd ost, til fordøyelse i mage og videre til fordøyelse i tarm. Milk is a source of energy, it provides essential amino acids and fatty acids, and also provides growth factors for the development of cells /membranes, nerve tissue and muscle tissue. Casein in milk and cheese has a great nutritional value as a food ingredient because it contains all the amino acids that the organism needs, and is particularly rich in essential amino acids. Milk proteins can be divided into two main groups: caseins (80%) and whey proteins (20%). Many milk proteins possess specific biological properties that make these components potential ingredients of health-promoting foods. These peptides can be liberated from the parent protein by gastrointestinal digestion of milk, fermentation of milk with proteolytic starter cultures or hydrolysis by proteolytic enzymes. Milk protein derived peptides have been shown to exert various activities affecting, e.g., the digestive, cardiovascular, immune and nervous systems. The aim of this study was to compare protein degradation and the formation of peptides and free amino acids before and after digestion of different cheeses. In vitro digestion was performed on Norvegia stored at 3, 9 and 15 months, and Norvegia lettere, Norvegia økologisk and Snøfrisk hvitost. Another aim was to see if the cheese making process, protein content, cheese ripening, and if the cheese made from cow- or goatmilk would affect protein degradation and peptide formation before and after digestion. During digestion, it was taken out samples of undigested cheese, cheese digested in the gastric juice for 60 min (HGJ60) and cheese further digested in the duodenal juice for 60 min and 120 min (HDJ60 and HDJ120). Analyses that was performed was micro-Kjeldahl, SDS-PAGE, nano LC-MS/MS and RP-HPLC. The results showed that already in undigested cheese there was some protein degradation. Proteinbands from degraded caseins was also rapidly degraded during digestion in the stomach and after digestion in the duodenum where virtually all the casein and β-lg in the cheese degraded. Several known biologically active peptides that were thought to be ACE-inhibitory, opioid, antimicrobial and immunomodulating where found in these cheeses. These were derived from β-casein, αS1-casein and αS2-casein. There was a general increase in free amino acids in all cheeses after digestion in the stomach and later in the duodenum. The amino acids L-arginine, L-tyrosine, and the essential amino acids L-valine, L-phenylalanine, L-lysine and L-leucine had the greatest increase from digestion in the stomach (HGJ60) to the duodenum (HDJ60). These amino acids are then the ones with the strongest chance of being absorbed in the intestine. Comparison of Norvegia stored at 3, 9 and 15 months show that with increasing degree of cheese ripening you get a higher content of free amino acids in all the steps from undigested cheese, to digestion in the stomach and on to the duodenum.