Składniki bioaktywne: Składniki bioaktywne mleka krowiego

mgr inż. Patrycja Cichońska,
Katedra Technologii i Oceny Żywności,
Instytut Nauk o Żywności, SGGW w Warszawie
Forum Mleczarskie Biznes 4/2022 (49)
peptydy mleczne
© fm

Mleko krowie jest kompleksowym źródłem składników odżywczych, w tym laktozy, białka, tłuszczów, witamin i składników mineralnych. Wśród nich obecne są również tzw. składniki bioaktywne, które definiowane są jako substancje naturalnie występujące w żywności w niewielkich ilościach oddziałujące na organizm człowieka na poziomie fizjologicznym, behawioralnym i odpowiedzi odpornościowej. Substancje biologicznie aktywne w mleku krowim pochodzą zarówno z frakcji wodno-białkowej mleka (m.in. kazeina, białka serwatkowe, peptydy, immunoglobuliny, hormony, cytokiny, czynniki wzrostu), jak i tłuszczowej (m.in. kwasy tłuszczowe, witaminy A, D, E, K2, karotenoidy, fosfolipidy, sfingomieliny), a także składniki mineralne, do których zaliczyć należy m.in. wapń, fosfor i magnez. Składniki te mają wielokierunkowy wpływ na zdrowie człowieka.

Peptydy

Największą grupą składników bioaktywnych mleka są peptydy. Mleko zawiera około 3,5% białka, z czego około 80% to kazeina, a 20% białka serwatkowe. Kazeiny zostały sklasyfikowane jako kazeiny alfa-S1, alfa-S2, beta- i kappa-kazeiny. Serwatka zawiera beta-laktoglobulinę, alfa-laktoalbuminę i kilka mniejszych białek o różnych aktywnościach biologicznych, takich jak enzymy i immunoglobuliny. Coraz powszechniej uznaje się wielofunkcyjne właściwości biologicznie aktywnych peptydów mleka, które mogą wykazywać pozytywny wpływ na fizjologię i metabolizm człowieka. Aktywność peptydów opiera się na ich naturalnym składzie aminokwasowym i ich sekwencji. Peptydy biologicznie czynne definiuje się jako fragmenty, które pozostają nieaktywne w podstawowej formie (w sekwencji białek prekursorowych), ale uwolnione pod wpływem różnych czynników mogą oddziaływać z wybranymi receptorami i regulować funkcje organizmu. Peptydy te mogą być uwalniane na trzy sposoby:

  • poprzez bezpośrednią hydrolizę z udziałem enzymów rozkładających białka (np. pepsyna, trypsyna),
  • poprzez fermentację mleka z pomocą kultur bakteryjnych zawierających enzymy rozkładające białka,
  • w trakcie procesów przetwórczych stosowanych podczas produkcji żywności (np. oddziaływanie enzymami, kwasami, zasadami).

Enzymy rozkładające białka, które występują naturalnie w produktach spożywczych (np. izolaty białek mleka), uwalniają bioaktywne fragmenty podczas przetwarzania lub przechowywania. Wiele rodzajów bakterii stosowanych w produkcji fermentowanych produktów mleczarskich i występujących naturalnie w przewodzie pokarmowym człowieka jest również zdolnych do wytwarzania biologicznie czynnych peptydów. Bioaktywne peptydy pochodzące z mleka w organizmie ludzkim mogą być uwalniane podczas trawienia w przewodzie pokarmowym poprzez działanie enzymów trawiennych takich jak pepsyna, trypsyna czy chymotrypsyna.

Mleko krowie jest jednym z bogatszych źródeł CLA w diecie.

Bioaktywne peptydy po uwolnieniu mogą działać w organizmie jako związki regulacyjne o działaniu podobnym do hormonów. Mogą wpływać na różnego rodzaju reakcje fizjologiczne, w tym m.in. na sprawność układu sercowo-naczyniowego, trawiennego, endokrynnego, immunologicznego i neurologicznego. Wśród najważniejszych bioaktywnych peptydów mleka, które są uwalniane z kazeiny i/lub białek serwatkowych w wyniku trawienia w przewodzie pokarmowym lub procesów przetwórczych, można wyróżnić:

  • peptydy przeciwbakteryjne,
  • peptydy immunomodulujące,
  • peptydy przeciwutleniające,
  • peptydy przeciwnadciśnieniowe,
  • peptydy przeciwzakrzepowe,
  • peptydy opioidowe.

Peptydy te mogą mieć wielokierunkowy wpływ na zdrowie człowieka (rys. 1).

bioaktywne peptydy mleka
Wpływ najważniejszych bioaktywnych peptydów mleka na zdrowie
Źródło: opracowanie własne

 

Peptydy przeciwdrobnoustrojowe

Niektóre peptydy bioaktywne mleka krowiego mogą uczestniczyć w obronie organizmu przed różnego rodzaju zakażeniami bakteryjnymi, grzybiczymi i wirusowymi. Peptydy te pochodzą z różnych frakcji kazeiny i serwatki, a właściwości przeciwdrobnoustrojowe mają ich wybrane fragmenty. Bioaktywne peptydy przeciwdrobnoustrojowe pochodzące z mleka mogą hamować wiele patogenów Gram-dodatnich i Gram-ujemnych, w tym bakterie Escherichia coli, Salmonella typhi, Bacillus cereus, Pseudomonas aeruginosa, Listeria monocytogenes czy Staphylococcus spp. Ponadto mogą wpływać na łagodniejszy przebieg infekcji bakteryjnych.

jogurty dar mlekovita
© fm

Jednym z pierwszych wyizolowanych z mleka peptydów przeciwdrobnoustrojowych była kazecydyna, która wykazywała aktywność m.in. przeciwko bakteriom Staphylococcus spp. i Bacillus subtilis. Innymi ważnymi peptydami z tej grupy są m.in. isracydyna czy peptydy laktoferyny. Isracydyna wykazuje działanie przeciwbakteryjne i przeciwgrzybiczne. Laktoferyna jest glikoproteiną wiążącą żelazo, a jej peptydy (np. laktoferycyna) wykazują działanie przeciwdrobnoustrojowe, przeciwwirusowe i przeciwgrzybiczne. Peptydy te mają również działanie prebiotyczne poprzez stymulację wzrostu bifidobakterii w przewodzie pokarmowym. Również wybrane fragmenty glikomakropeptydu (GMP) i kazeinomakropeptydu (CMP) mają właściwości przeciwdrobnoustrojowe. Uzyskują one aktywność w wyniku oddziaływania enzymów na cząsteczki kazeiny. CMP może mieć działanie hamujące przeciwko bakteriom z rodzaju Streptococcus i E. coli, podczas gdy GMP moduluje mikroflorę jelitową poprzez stymulację wzrostu bifidobakterii i bakterii kwasu mlekowego, które ograniczają powstawanie infekcji jelitowych.

Peptydy immunomodulujące

Bioaktywne peptydy mleka mogą wzmacniać funkcje komórek odpornościowych poprzez regulację proliferacji limfocytów, syntezy przeciwciał i aktywności cytokin. Właściwości fizjologiczne przypisywane tym peptydom mają wspólny mechanizm oparty na hamowaniu docelowych enzymów, które są zaangażowane w podstawowe procesy takie jak krzepnięcie krwi, fagocytoza i patologiczne infekcje. Za peptydy immunomodulujące uważane są głównie różnego rodzaju glikopeptydy, hormony i fragmenty peptydowe immunoglobulin. Substancje te pochodzące zarówno z białek kazeiny, jak i serwatki są powiązywane ze stymulacją komórek odpornościowych, w tym m.in. limfocytów i makrofagów.

Peptydy immunomodulujące mają zdolność do pobudzania pracy komórek układu odpornościowego, a także mogą działać przeciwnowotworowo, głównie w stosunku do nowotworów jelita grubego.

Wykazano, że peptydy pochodzące z hydrolizatów kazeiny zwiększają aktywność ludzkich makrofagów w stosunku do czerwonych krwinek. Laktoferycyna B, otrzymana przez hydrolizę laktoferyny pepsyną, promuje aktywność fagocytarną granulocytów, zaś peptydy pochodzące z kazeiny, w tym immunopeptydy z kazeiny alfa i beta, mogą stymulować proliferację i dojrzewanie limfocytów T i komórek NK (ang. Natural Killers). Dużym zainteresowaniem badaczy cieszą się również peptydy pochodzące z kazeiny, które są wytwarzane podczas fermentacji mleka przez bakterie kwasu mlekowego.

Peptydy przeciwutleniające

super body active protein milk shake
© fm

Niektóre peptydy mleka odgrywają również rolę regulacyjną w metabolizmie oksydacyjnym, który jest kluczowy dla przetrwania komórek organizmu i reguluje zmiany oksydacyjne poprzez wytwarzanie i zmiatanie wolnych rodników. Brak równowagi pomiędzy ilością powstających w komórkach wolnych rodników a możliwością ich usuwania przez organizm nazywany jest stresem oksydacyjnym. Gdy uwalniany jest nadmiar wolnych rodników, utleniają one białka, lipidy, DNA i enzymy, co prowadzi do wielu niekorzystnych zmian w organizmie. Wysoki stres oksydacyjny może prowadzić do zwiększenia prawdopodobieństwa wystąpienia wielu chorób cywilizacyjnych, w tym m.in. miażdżycy, cukrzycy, reumatoidalnego zapalenia stawów, chorób neurodegradacyjnych i nowotworów. Peptydy antyoksydacyjne są obecne wśród peptydów pochodzących z kazeiny i serwatki poddanych hydrolizie przez enzymy rozkładające białka. Substancje te mogą działać poprzez zmiatanie lub zapobieganie tworzeniu wolnych rodników i zapobieganie procesom oksydacyjnym. Z kazeiny mogą zostać uwolnione kazeinofosopeptydy hamujące oksydację lipidów, które usuwają wolne rodniki, wiążąc jony metali i tworząc kompleksy z wapniem, żelazem i cynkiem.

Strona 1 z 2