LENTIL TANNIN-GLOBULIN INTERACTIONAND AND IN VITRO HYDROLYSIS

Protein fractions were isolated from lentil cotyledons and tannins were isolated and purified from lentil seed coats. The globulin fraction corresponded to 42.7% of the total lentil flour nitrogen, representing the major protein fraction. Acetone:water (7:3) was the best extractant for seed coat tannins compared to methanol or methanol-HCl 1%. Native and heated (99oC/15 min.) isolated lentil globulin and casein were hydrolyzed with trypsin and pepsin in the absence of tannins and at 1:40, 1:20, 1:10, 1:5 and 1:2.5 tannin-to-protein ratios. The tryptic and peptic hydrolysis of the unheated proteins were reduced with increasing tannin-to-protein ratios. Unheated casein showed to be more susceptible to trypsin than globulin and the opposite effect was observed with pepsin. Heating followed by tannin interaction and hydrolysis had a more pronounced effect on tryptic than peptic digestion for both proteins.

Effect of enzymatic hydrolysis on some physicochemical properties of root and tuber granular starches

Enzymatic hydrolysis of granular starch is an important tool to provide information about granule structure. Cassava, sweet potato, Peruvian carrot, and potato starches were hydrolyzed by bacterial α-amylase at 37 °C for 48 hours, and the physicochemical properties of the residues from hydrolysis were determined. Cassava starch was the most susceptible to enzyme displaying 20.9% of hydrolysis, whereas potato starch was the most resistant with 5.9%. The granule average size varied from 10.8 to 23.4 μm for Peruvian carrot and potato starches, respectively. With the use of SEM, a smooth granule surface was observed for all native starches. Cassava and sweet potato starches displayed an A-type X-ray diffraction pattern, while Peruvian carrot and potato starches showed a B-type pattern. After hydrolysis, cassava, sweet potato, and Peruvian carrot starches showed some well degraded granules, whereas potato starch presented a slight sign of degradation. The amylose content of the starches decreased with hydrolysis for cassava, sweet potato, and Peruvian carrot starches and was kept unchanged for the potato starch. As expected, intrinsic viscosity and pasting properties decreased for all hydrolyzed starches. There is no difference between thermal properties of native and hydrolyzed starches. These results suggested that hydrolysis occurred in amorphous and crystalline areas of the granules. The B type diffraction pattern in conjunction with the big granule size of the potato starch may have contributed to the greatest resistance of this starch to hydrolysis.

The effect of acid hydrolysis on the technological functional properties of pinhão (Araucaria brasiliensis) starch

Technological functional properties of native and acid-thinned pinhão (seeds of Araucária angustifolia, Brazilian pine) starches were evaluated and compared to those of native and acid-thinned corn starches. The starches were hydrolyzed (3.2 mol.L-1 HCl, 44 ºC, 6 hours) and evaluated before and after the hydrolysis reaction in terms of formation, melting point and thermo-reversibility of gel starches, retrogradation (in a 30-day period and measurements every three days), paste freezing and thawing stability (after six freezing and thawing cycles), swelling power, and solubility. The results of light transmittance (%) of pastes of native and acid-thinned pinhão starches was higher (lower tendency to retrogradation) than that obtained for corn starches after similar storage period. Native pinhão starch (NPS) presented lower syneresis than native corn starch (NCS) when submitted to freeze-thaw cycles. The acid hydrolysis increased the syneresis of the two native varieties under storage at 5 ºC and after freezing and thawing cycles. The solubility of NPS was lower than that of native corn starch at 25, 50, and 70 ºC. However, for the acid-thinned pinhão starch (APS), this property was significantly higher (p < 0.05) when compared to that of acid-thinned corn starch (ACS). From the results obtained, it can be said that the acid treatment was efficient in producing a potential fat substitute from pinhão starch variety, but this ability must be further investigated.

Effects of sequential enzymatic hydrolysis on structural, bioactive and functional properties of Phaseolus lunatus protein isolate

Significant initiatives exist within the global food market to search for new, alternative protein sources with better technological, functional, and nutritional properties. Lima bean (Phaseolus lunatus L.) protein isolate was hydrolyzed using a sequential pepsin-pancreatin enzymatic system. Hydrolysis was performed to produce limited (LH) and extensive hydrolysate (EH), each with different degrees of hydrolysis (DH). The effects of hydrolysis were evaluated in vitro in both hydrolysates based on structural, functional and bioactive properties. Structural properties analyzed by electrophoretic profile indicated that LH showed residual structures very similar to protein isolate (PI), although composed of mixtures of polypeptides that increased hydrophobic surface and denaturation temperature. Functionality of LH was associated with amino acid composition and hydrophobic/hydrophilic balance, which increased solubility at values close to the isoelectric point. Foaming and emulsifying activity index values were also higher than those of PI. EH showed a structure composed of mixtures of polypeptides and peptides of low molecular weight, whose intrinsic hydrophobicity and amino acid profile values were associated with antioxidant capacity, as well as inhibiting angiotensin-converting enzyme. The results obtained indicated the potential of Phaseolus lunatus hydrolysates to be incorporated into foods to improve techno-functional properties and impart bioactive properties.

Evaluation of jumbo squid (Dosidicus gigas) byproduct hydrolysates obtained by acid-enzymatic hydrolysis and by autohydrolysis in practical diets for Pacific white shrimp (Litopenaeus vannamei)

The marine bioprocessing industry offers great potential to utilize byproducts for fish meal replacement in aquafeeds. Jumbo squid is an important fishery commodity in Mexico, but only the mantle is marketed. Head, fins, guts and tentacles are discarded in spite of being protein-rich byproducts. This study evaluated the use of two jumbo squid byproduct hydrolysates obtained by acid-enzymatic hydrolysis (AEH) and by autohydrolysis (AH) as ingredients in practical diets for shrimp. The hydrolysates were included at levels of 2.5 and 5.0% of the diet dry weight in four practical diets, including a control diet without hydrolysate. Shrimp growth and survival were not significantly affected by the dietary treatments. Postharvest quality of abdominal muscle was evaluated in terms of proximate composition and sensory evaluation. Significantly higher crude protein was observed in the muscle of shrimp fed the highest hydrolysate levels, AH 5% (204.8 g kg- 1) or AEH 5% (201.3 g kg- 1). Sensory analysis of cooked muscle showed significant differences for all variables evaluated: color, odor, flavor, and firmness. It was concluded that Jumbo squid byproducts can be successfully processed by autohydrolysis or acid-enzymatic hydrolysis, and that up to 5.0% of the hydrolysates can be incorporated into shrimp diets without affecting growth or survival.

Lactose hydrolysis potential and thermal stability of commercial β-galactosidase in UHT and skimmed milk

Abstract The commercial enzyme (E.C. = 3.2.1.23) from Kluyveromyces lactis (liquid) and Aspergillus oryzae(lyophilized) was investigated for its hydrolysis potential in lactose substrate, UHT milk, and skimmed milk at different concentrations (0.7; 1.0 and 1.5%), pH values (5.0; 6.0; 6.5 and 7.0), and temperature (30; 35; 40 and 55 ºC). High hydrolysis rates were observed for the enzyme from K. lactis at pH 7.0 and 40 ºC, and from A. oryzae at pH 5.0 and 55 ºC. The enzyme from K. lactis showed significantly higher hydrolysis rates when compared to A. oryzae. The effect of temperature and β-galactosidase concentration on the lactose hydrolysis in UHT milk was higher than in skimmed milk, for all temperatures tested. With respect to the thermal stability, a decrease in hydrolysis rate was observed at pH 6.0 at 35 ºC for K. lactisenzyme, and at pH 6.0 at 55 ºC for the enzyme from A. oryzae. This study investigate the hydrolysis of β-galactosidase in UHT and skimmed milk. The knowledge about the characteristics of the β-galactosidase fromK. lactis and A. oryzae enables to use it most efficiently to control the enzyme concentration, temperature, and pH in many industrial processes and product formulations.

Influence of the degree of hydrolysis and type of enzyme on antioxidant activity of okara protein hydrolysates

Abstract The objective of this work was to evaluate the antioxidant activity of protein hydrolysates obtained by the enzymatic hydrolysis of okara using an endopeptidase (Alcalase) and exopeptidase (Flavourzyme). The reaction was monitored by the pH-stat procedure in which five aliquots were collected during the hydrolysis by each enzyme, corresponding to different degrees of hydrolysis (DH). The antioxidant activities of the aliquots were evaluated by the ABTS, DPPH and FRAP methods. For the hydrolysates obtained using Alcalase, the antioxidant activities increased from: 68.6 to 99.5% (ABTS), 14.5 to 17.7% (DPPH) and 222.6 to 684.9 µM Trolox (FRAP), when the DH varied from 0 to 33.6%. With respect to Flavourzyme, the results were: 67.2 to 88.2% (ABTS), 9.5 to 18.5% (DPPH) and 168.0 to 360.3 µM Trolox (FRAP), when the DH increased up to 5.8%. The results showed that the protein hydrolysates had antioxidant capacities, which were influenced by the degree of hydrolysis and the type of enzyme.

ORGANOSILICON BIOTECHNOLOGY: A BIO-INSPIRED APPROACH TO THE HYDROLYSIS OF ALKOXYSILANES and THE LIPASE-CATALYZED SYNTHESIS OF SILOXANE-CONTAINING POLYESTERS AND POLYAMIDES

The first part of this thesis studied the capacity of amino acids and enzymes to catalyze the hydrolysis and condensation of tetraethoxysilane and phenyltrimethoxysilane. Selected amino acids were shown to accelerate the hydrolysis and condensation of tetraethoxysilane under ambient temperature, pressure and at neutral pH (pH 7±0.02). The nature of the side chain of the amino acid was important in promoting hydrolysis and condensation. Several proteases were shown to have a capacity to hydrolyze tri- and tet-ra- alkoxysilanes under the same mild reaction conditions. The second part of this thesis employed an immobilized Candida antarctica lipase B (Novozym-435, N435) to produce siloxane-containing polyesters, polyamides, and polyester amides under solvent-free conditions. Enzymatic activity was shown to be temperature dependent, increasing until enzyme denaturation became the dominant pro-cess, which typically occurred between 120-130ᵒC. The residual activity of N435 was, on average, greater than 90%, when used in the synthesis of disiloxane-containing polyesters, regardless of the polymerization temperature except at the very highest temperatures, 140-150ᵒC. A study of the thermal tolerance of N435 determined that, over ten reaction cycles, there was a decrease in the initial rate of polymerization with each consecutive use of the catalyst. No change in the degree of monomer conversion after a 24 hour reaction cycle was found.

Influence of functional groups of activated carbon in the anchoring of iron particles by forced hydrolysis and its use to remove hexavalent chromiun from aqueous solutions.

Tesis (Master of Science with orientation in Sustainable Processes) UANL, 2014.

Modification d'acides biliaires à l'aide de polymères pour en moduler les propriétés d'agrégation

Les polymères amphiphiles sont largement utilisés pour les applications biomédicales et pharmaceutiques. Afin d’améliorer les chances de biocompatibilité des nouveaux polymères que nous voulons développer, nous avons utilisé des composés naturels, les acides biliaires, comme produits de départ dans la synthèse de ces polymères. De nouveaux polymères anioniques amphiphiles dérivés de l’acide cholique ont été préparés par polymérisation radicalaire par transfert d’atomes. Par un contrôle rigoureux des conditions de polymérisation, des bras de poly(acide acrylique) de différentes longueurs ont été greffés sur le squelette de l’acide cholique. L’architecture moléculaire des polymères a été étudiée par spectroscopie 1H RMN et par spectrométrie de masse. Ces polymères en étoile formés par l’acide biliaire modifié sont capables de s’agréger dans l’eau même si les groupements hydroxyles ont été remplacés par des segments plus volumineux. Il a été observé que les liaisons ester entre le polymère et le cœur d’acide cholique sont sensibles à l’hydrolyse en solution aqueuse. Pour remédier au problème de stabilité en solution aqueuse et pour avoir, en même temps, des bras hydrophiles non ioniques et biocompatibles, de l’oxyde d’éthylène a été polymérisé sur l’acide cholique par polymérisation anionique. Les liaisons éther formées entre le polymère et les groupements hydroxyles de l’acide biliaire sont plus stables que les liaisons ester sur le polymère de poly(acide acrylique). Les conditions de réaction de la polymérisation anionique ont été optimisées et ont donné des polymères aux architectures et aux masses molaires contrôlées. Les nouveaux polymères forment des agrégats sphériques tel qu’observé par microscopie électronique à transmission avec des échantillons préparés par la méthode de fracture à froid. Leur morphologie est différente de celle des agrégats cylindriques formés par les acides biliaires. Avec la méthode optimisée pour la polymérisation anionique, l’éther d’allyle et glycidyle a été polymérisé sur un dérivé d’acide cholique, suivi par une thiolation des liaisons doubles pour introduire l’amine ou l’acide sur la chaîne polymère. Cette addition radicalaire est efficace à plus de 90%. Les polymères qui en résultent sont solubles dans l’eau et s’agrègent à une certaine concentration critique. Il est particulièrement intéressant d’observer la thermosensibilité des polymères ayant des groupements amine, laquelle peut être modulée en acétylant partiellement les amines, donnant des points nuages entre 15 et 48°C.

Poly(ethylene-co-acrylic acid) random copolymers : amphiphilic properties and self-assembly in aqueous medium

Les travaux de recherche présentés ici avaient pour objectif principal la synthèse de copolymères statistiques à base d’éthylène et d’acide acrylique (AA). Pour cela, la déprotection des groupements esters d’un copolymère statistique précurseur, le poly(éthylène-co-(tert-butyl)acrylate), a été effectuée par hydrolyse à l’aide d’iodure de triméthylsilyle. La synthèse de ce précurseur est réalisée par polymérisation catalytique en présence d’un système à base de Palladium (Pd). Le deuxième objectif a été d’étudier et de caractériser des polymères synthétisés à l’état solide et en suspension colloïdale. Plusieurs copolymères précurseurs comprenant différents pourcentages molaires en tert-butyl acrylate (4 à 12% molaires) ont été synthétisés avec succès, puis déprotégés par hydrolyse pour obtenir des poly(éthylène-coacide acrylique) (pE-co-AA) avec différentes compositions. Seuls les copolymères comprenant 10% molaire ou plus de AA sont solubles dans le Tétrahydrofurane (THF) et uniquement dans ce solvant. De telles solutions peuvent être dialysées dans l’eau, ce qui conduit à un échange lent entre cette dernière et le THF, et l’autoassemblage du copolymère dans l’eau peut ensuite être étudié. C’est ainsi qu’ont pu être observées des nanoparticules stables dans le temps dont le comportement est sensible au pH et à la température. Les polymères synthétisés ont été caractérisés par Résonance Magnétique Nucléaire (RMN) ainsi que par spectroscopie Infra-Rouge (IR), avant et après déprotection. Les pourcentages molaires d’AA ont été déterminés par combinaison des résultats de RMN et ii de titrages conductimètriques. A l’état solide, les échantillons ont été analysés par Calorimétrie différentielle à balayage (DSC) et par Diffraction des rayons X. Les solutions colloïdales des polymères pE-co-AA ont été caractérisées par Diffusion dynamique de la lumière et par la DSC-haute sensibilité. De la microscopie électronique à transmission (TEM) a permis de visualiser la forme et la taille des nanoparticules.

Synthèse totale du méthyl ester de la zincophorine et étude DFT du transfert d’hydrogène diastéréosélectif impliquant des intermédiaires radicalaires vicinaux à un ester

Cet ouvrage traite d’une méthodologie pour l’induction de centres stéréogènes au sein des motifs propionates par la chimie des radicaux et de son application à la synthèse totale du méthyl ester de la zincophorine. Cet ionophore, aux propriétés biologiques intéressantes, présente plusieurs défis synthétiques dont une séquence de type polypropionate anti, anti, anti, anti difficilement accessible ainsi qu’un tétrahydropyrane trans trisubstitué. Récemment, l’intérêt renouvelé pour ces composés polyéthers, en tant qu’agents anticancéreux, accentue l’importance de stratégies versatiles permettant l’accès à ces structures ainsi qu’à leurs analogues. Depuis quelques années, notre groupe s’intéresse à la synthèse d’unités propionates acycliques par une séquence réactionnelle contrôlée uniquement par le substrat. La première étape découle d’une aldolisation de Mukaiyama entre un aldéhyde alpha-chiral et un énoxysilane tétrasubstitué portant une liaison carbone-halogène, et où l’issue stéréochimique dépend de la nature monodentate ou bidentate de l’acide de Lewis employé. La seconde réaction-clé implique la formation d’un radical tertiaire, vicinal à un ester, pouvant être réduit diastéréosélectivement en présence d’hydrure d’étain. La première section décrit l’élaboration de motifs tétrahydropyranes trisubstitués et l’induction des centres stéréogènes vicinaux par une réduction radicalaire. Nous avons révélé que l’issue diastéréosélective de la réaction de cyclisation par une iodoéthérification était dictée par le groupement gamma-méthyle des esters alpha,beta-insaturés de départ. Nous avons ensuite démontré que les produits de la réaction radicalaire anti et syn pouvaient être obtenus sélectivement à partir d’un intermédiaire commun, respectivement en prenant appui sur l’effet exocyclique ou endocyclique lors de la réduction. Par une stratégie complémentaire, nous avons révélé que le précurseur radicalaire pouvait également être obtenu par une réaction de cycloéthérification en présence d’un énoxysilane tétrasubstitué. Une étude systématique des substituants du cycle a révélé que certaines relations stéréochimiques conduisaient à une perte de sélectivité au détriment du produit anti. La seconde section concerne l’étude DFT au niveau BHandHLYP/TZVP des intermédiaires radicalaires impliqués lors du transfert d’hydrogène. Par une étude de décomposition de l’énergie d’activation, nous avons été en mesure de rationaliser l’issue diastéréosélective de la réaction sur la base des énergies de distorsion (∆Ed‡) et d’interaction (∆Eint‡) requises pour accéder à la paire d’états de transition pro-anti et pro-syn. De plus, nous avons démontré qu’une analyse NBO permettait de relativiser l’impact des interactions stéréoélectroniques. Par la suite, l’évaluation des intermédiaires radicalaires borinates et aluminates nous a permis de révéler que l’encombrement stérique de la chaîne propionate était la cause principale de la formation sélective des produits anti ou syn lors d’une réduction en présence d’un acide de Lewis. La dernière section décrit l’élaboration de la séquence polypropionate de la zincophorine, et de ses isomères, à partir du fragment tétrahydropyrane substitué. Au cours de notre étude, nous avons identifié que le nombre de sites de chélation potentiels devait être limité à trois lors de l’aldolisation en condition Cram-chélate. De plus, nous avons démontré que les différents motifs acétates sont accessibles sélectivement par l’utilisation d’un énoxysilane encombré. Par ailleurs, nous avons révélé qu’une même séquence réactionnelle pouvait être employée pour la synthèse du fragment C17–C25 de son analogue naturel CP-78,545, et avons complété la plus récente synthèse totale du méthyl ester de la zincophorine.

Preparation of high surface area TiO (anatase) by thermal hydrolysis 2 of titanyl sulphate solution

Highly crystalline, ultra fine TiO (anatase) having high surface area has been prepared by thermal hydrolysis of titanyl sulphate 2 solution and characterized using B.E.T surface area measurements, XRD and chemical analysis. The dependence of surface area on concentration of staffing solution, temperature of hydrolysis, duration of boiling and calcination temperature were also studied. As the boiling temperature, duration of boiling and calcination temperature increased, the surface area of TiO formed decreased significantly. 2 On increasing calcination temperature, the crystallite size of TiO also increased and gradually the phase transformation to rutile took 2 place. The onset and completion temperatures of rutilation were 700 and 10008C, respectively

Glucoamylase immobilized on montmorillonite: Synthesis, characterization and starch hydrolysis activity in a fixed bed reactor

Glucoamylase from Aspergillus Niger was immobilized on montmorillonite clay (K-10) by two procedures, adsorption and covalent binding. The immobilized enzymes were characterized using XRD, surface area measurements and 27Al MAS NMR and the activity of the immobilized enzymes for starch hydrolysis was tested in a fixed bed reactor (FBR). XRD shows that enzyme intercalates into the inter-lamellar space of the clay matrix with a layer expansion up to 2.25 nm. Covalently bound glucoamylase demonstrates a sharp decrease in surface area and pore volume that suggests binding of the enzyme at the pore entrance. NMR studies reveal the involvement of octahedral and tetrahedral Al during immobilization. The performance characteristics in FBR were evaluated. Effectiveness factor (η) for FBR is greater than unity demonstrating that activity of enzyme is more than that of the free enzyme. The Michaelis constant (Km) for covalently bound glucoamylase was lower than that for free enzyme, i.e., the affinity for substrate improves upon immobilization. This shows that diffusional effects are completely eliminated in the FBR. Both immobilized systems showed almost 100% initial activity after 96 h of continuous operation. Covalent binding demonstrated better operational stability.

Synthese und Charakterisierung neuer Stärkederivate für die klinische Anwendung

Ein neuartiges, mehrstufiges Syntheseverfahren wurde zur Darstellung von unterschiedlichen Stärkederivaten (Ether und Ester) entwickelt, die hinsichtlich ihres Eigenschaftsprofils und ihrer Reinheit für die klinische Anwendung als Blutvolumenersatzmittel geeignet sind. Die Synthesen wurden dahingehend gestaltet, dass Produkte mit einer hohen Regioselektivität resultierten. Dabei konnten sämtliche Reaktionsschritte, die zur Modifikation der ursprünglich eingesetzten Wachsmais- und Kartoffelstärken notwendig waren, in einem homogenen, wäss-rigen System ohne zwischenzeitliche Aufarbeitung in einem Eintopfverfahren durchgeführt werden. Die auf diese Weise bevorzugt synthetisierten Carboxymethylstärken wurden mit NMR-spektroskopischen Methoden und GPC-MALLS strukturell eingehend charakterisiert. Mit eigens entwickelten Enzym-Assays konnten essentielle Informationen über die physiolo-gische Wirksamkeit der verschiedenen Stärkederivate in vitro gewonnen werden. Die Ergebnisse konnten mit Untersuchungen an Humanblut verifiziert werden.