Proteolytische Keramikkapillaren für die präparative Produktion von bioaktiven Peptiden

Abstract

Bioaktive Peptide sind Bestandteil vieler natürlicher Nahrungsmittel. Die bioaktive Wirkung dieser Peptide umfasst antimikrobielle, antikanzerogene, antihypertensive oder antioxidative Eigenschaften. Gebildet werden diese Wirkstoffe durch proteolytische Hydrolyse tierischer als auch pflanzlicher Proteine. Lebensmittelproteinhydrolysate werden oft in unspezifischen enzymtischen Batch-Prozessen hergestellt. Dabei unterliegt die Hydrolysatzusammensetzung prozessbedingten Schwankungen, so dass der erhaltene chromatografische Peptidfingerprint und die bioaktiven Eigenschaften variieren.

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung eines kontinuierlichen biokatalytischen Prozesses für die Herstellung bioaktiver Peptide. Ein Reaktormodul zur Verwendung proteolytischer Keramikkapillaren im kontinuierlichen Betrieb wurde entwickelt, charakterisiert und die Eignung verschiedener auf natürlichen Proteinquellen basierender Proteinfeeds evaluiert. Eine kovalente Immobilisierungsmethode zur Immobilisierung von Alcalase auf den APTES-silanisierten Keramikapillaren konnte untersucht und etabliert werden. Dadurch war eine Flussraten-abhängige Hydrolyse zur Erzeugung spezifischer und definierter Peptidfingerprints möglich. Eine Aufreinigungsstrategie zur Isolation von bioaktiven Peptiden über RP-FPLC Fraktionierung und Lyophilisation wurde getestet und mehrere Bioscreenings zur Detektion von bioaktiven Peptiden aus Lupinenproteinhydrolysat angewandt. Dabei konnten sowohl antioxidative als auch antihypertensive Eigenschaften in den Peptidfraktionen nachgewiesen werden. Die Peptide wurden über UHPLC-ESI-Q-ToF-MS unter Zunahme eines Datenbankenabgleichs und in silico Verdaus analysiert und charakterisiert.