جداسازی، خالص‌سازی و شناسایی پروتئین‌ها و پپتیدهای موجود در گوشت میوه کدویی (.Crescentia cujete L) با ویژگی‌های ضدفشارخون و کاهنده چربی خون

مقالات آماده انتشار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی انگلیسی

نویسندگان

جریس ویلانوا ¹

اندرس گادوین ساجیسی ²

آنتونیو لائورنا ³

ماری آن توریو ⁴

ورونیکا میگو ⁵

¹ برنامه مرکز ژنوم فیلیپین در حوزه کشاورزی، دامپروری، شیلات و جنگلداری، دفتر معاونت پژوهش و ترویج، دانشگاه فیلیپین در لوس‌بانیوس، کالج، لاگونا، فیلیپین

² مرکز منابع ژنتیکی تی. تی. چانگ، مؤسسه بین‌المللی تحقیقات برنج، لوس‌بانیوس، لاگونا، فیلیپین

³ مؤسسه علوم زراعی، دانشکده کشاورزی و علوم غذایی، دانشگاه فیلیپین در لوس‌بانیوس، کالج، لاگونا، فیلیپین

⁴ مؤسسه شیمی، دانشکده هنر و علوم، دانشگاه فیلیپین در لوس‌بانیوس، کالج، لاگونا، فیلیپین

⁵ گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی و فناوری صنایع کشاورزی، دانشگاه فیلیپین در لوس‌بانیوس، کالج، لاگونا، فیلیپین

https://doi.org/10.22067/ifstrj.2026.98929.1580

چکیده

میوه کدویی (.Crescentia cujete L) در سال‌های اخیر به‌دلیل نقش قابل‌توجه آن در سلامت و تغذیه انسان، به‌طور فزاینده‌ای مورد مطالعه قرار گرفته است. فعالیت‌های زیستی گزارش‌شده برای این میوه با حضور ترکیبات فیتوشیمیایی مانند پلی‌فنول‌ها مرتبط دانسته شده‌اند، اما درباره نقش پروتئین‌های آن اطلاعات اندکی وجود دارد. این موضوع یک خلأ مهم پژوهشی محسوب می‌شود، زیرا میوه‌ها در مقایسه با حبوبات و سایر فرآورده‌های غنی از پروتئین، معمولاً به‌عنوان منابع پروتئینی نادیده گرفته می‌شوند؛ با وجود آنکه می‌توانند کاربردهای بالقوه عملکردی و درمانی داشته باشند. هدف این پژوهش، جداسازی، خالص‌سازی و شناسایی پروتئین‌ها و پپتیدهای موجود در میوه کدویی و ارزیابی توان بالقوه آن‌ها در کاهش فشار خون و چربی خون بود. پروتئین‌ها با استفاده از مجموعه‌ای از روش‌های بیوشیمیایی، از جمله استخراج با بافر فسفات سدیم، رسوب‌دهی با سولفات آمونیوم، کروماتوگرافی ژل‌فیلتراسیون و آزمون‌های زیستی درون‌کشتگاهی (in vitro) استخراج، خالص‌سازی و شناسایی شدند. آزمون‌های زیستی شامل مهار لیپاز پانکراس، مهار حلالیت میسلی کلسترول و مهار آنزیم مبدل آنژیوتانسین (ACE) بودند. ایزوله پروتئینی خام (CPI) دارای غلظت پروتئینی 688 میکروگرم بر میلی‌لیتر بود و نوارهای پروتئینی مشاهده‌شده در محدوده 12.1 تا 46.7 کیلودالتون قرار داشتند. پس از شبیه‌سازی هضم دستگاه گوارش، CPI به‌ترتیب میانگین فعالیت مهاری 76.5٪ برای ACE ،22.3٪ برای لیپاز پانکراس و 84.0٪ برای حلالیت میسلی کلسترول نشان داد. در حالی‌که هضم دوساعته فراکسیون پروتئینی خالص‌شده، به‌ترتیب 73.4٪، 44.9٪ و 82.2٪ مهار را در این آزمون‌ها نشان داد. پروتئین‌ها و پپتیدها فعالیت زیستی قابل‌توجهی از خود نشان دادند و میزان مهار آن‌ها در تمامی آزمون‌ها، در شرایط آزمایشی مورد بررسی، به مقادیر مشاهده‌شده در نمونه‌های کنترل آزمون نزدیک بود. این پژوهش نخستین مطالعه‌ای است که توان زیست‌فعال پروتئین‌ها و پپتیدهای استخراج‌شده از میوهC. cujete را نشان می‌دهد و دیدگاه‌های امیدوارکننده‌ای درباره ویژگی‌های عملکردی احتمالی آن‌ها در مدیریت پیشگیرانه چاقی، سطح کلسترول و فشار خون بالا ارائه می‌کند. با این حال، برای تأیید فعال‌ترین ترکیبات، انجام فراکسیون‌بندی بیشتر پپتیدها و شناسایی توالی آن‌ها ضروری است.

کلیدواژه‌ها

پپتیدهای زیست‌فعال

ضدفشارخون

غذای عملکردی

کدویی

میسل کلسترول

موضوعات

• شیمی مواد غذایی

---

عنوان مقاله English

Isolation, Purification and Characterization of Proteins and Peptides from Calabash (Crescentia cujete L.) Fruit Flesh with Antihypertensive and Lipid-Lowering Properties

نویسندگان English

Jeric Villanueva ¹

Andres Godwin Sajise ²

Antonio Laurena ³

Mary Ann Torio ⁴

Veronica Migo ⁵

¹ Philippine Genome Center Program for Agriculture, Livestock, Fisheries and Forestry, Office of the Vice Chancellor for Research and Extension, University of the Philippines Los Baños, College, Laguna, Philippines

² T. T. Chang Genetic Resources Center, International Rice Research Institute, Los Baños, Laguna, Philippines

³ Institute of Crop Science, College of Agriculture and Food Science, University of the Philippines Los Baños, College, Laguna, Philippines

⁴ Institute of Chemistry, College of Arts and Sciences, University of the Philippines Los Baños, College, Laguna, Philippines

⁵ Department of Chemical Engineering, College of Engineering and Agro-Industrial Technology, University of the Philippines Los Baños, College, Laguna, Philippines

چکیده English

Calabash (Crescentia cujete L.) fruit has increasingly been studied in recent years for its significant contribution to human health and well-being. The reported bioactivities are linked to the presence of phytochemicals such as polyphenols, but little is known about the role of their proteins. This represents a significant gap, as fruits are generally overlooked as sources of proteins compared to legumes and other proteinaceous products, despite their potential functional and therapeutic applications. This study aimed to isolate, purify, and characterize proteins and peptides from calabash fruits, and evaluate their potential antihypertensive and lipid-lowering activities. Proteins were extracted, purified, and characterized through a combination of biochemical techniques such as sodium phosphate buffer extraction, ammonium sulfate precipitation, gel-filtration chromatography, and in vitro biological assays namely pancreatic lipase inhibition, cholesterol micellar solubility inhibition, and angiotensin-converting enzyme (ACE) inhibition assays. Crude protein isolate (CPI) had a protein concentration of 688 µg/mL with observed protein bands at 12.1 kDa to 46.7 kDa. After simulated gastrointestinal digestion, CPI showed average inhibition activities of 76.5% for ACE, 22.3% for pancreatic lipase, and 84.0% for cholesterol micellar solubility, while the 2-h digest of the purified protein fraction showed 73.4%, 44.9%, and 82.2% inhibition, respectively. Proteins and peptides exhibited strong bioactivity, with inhibition responses across all assays approaching those of the assay controls under the tested conditions. This is the first study to demonstrate the bioactive potential of proteins and peptides extracted from C. cujete fruit, providing promising insights into their possible functional properties associated with the preventive management of obesity, cholesterol levels, and hypertension. Further peptide fractionation and sequence identification are needed to confirm the most active components.

کلیدواژه‌ها English

Antihypertensive

Bioactive peptides

Calabash

Cholesterol micellar

Functional food

Authors retain the copyright. This is an open access article distributed under Creative Commons Attribution 4.0 International License (CC BY 4.0)

مراجع

1.          Abera, A., Worede, A., Hirigo, A.T., Alemayehu, R., & Ambachew, S. (2024). Dyslipidemia and associated factors among adult cardiac patients: a hospital-based comparative cross-sectional study. European Journal of Medical Research, 29(237). https://doi.org/10.1186/s40001-024-01802-x

2.          Abuine, R., Rathnayake, A.U., & Byun, H. (2019). Biological activity of peptides purified from fish skin hydrolysates. BMC, 22(10), 1–14. https://doi.org/10.1186/s41240-019-0125-4

3.          Angeles, J.C., Villanueva, J.C., Uy, L.C., Mercado, S.Q., Tsuchiya, M.L., Lado, J.P., Angelia, M.N., Bercansil-Clemencia, M.L., Estacio, M.C. & Torio, M.O. (2021). Legumes as functional food for cardiovascular disease. Applied Sciences, 11(5475). https://doi.org/10.3390/app11125475

4.          Balasuriya, B.W.N., & Rupasinghe, H.P.V. (2011). Plant flavonoids as angiotensin converting enzyme inhibitors in regulation of hypertension. Functional Foods in Health and Disease, 1(5), 172–188. https://doi.org/10.31989/ffhd.v1i5.132

5.          Bangoura, M., Wenshui, X., & Jiali, Z. (2009). In vitro binding capacity of cholesterol and bile salts by partially depolymerized chitosans. American Journal of Food Technology, 4, 126–135. https://doi.org/10.3923/ajft.2009.126.135

6.          Bustos, A., Hakansson, A., Linares-Pasten, J.A., Peñarrieta, J.M., & Nilsson, L. (2020). Interaction of quercetin and epigallocatechin gallate (EGCG) aggregates with pancreatic lipase under simplified intestinal conditions. PLoS ONE, 15(4), 1-13. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0224853

7.          Chheda, U., Kaikini, A., Bagle, S., & Seervi, M. (2016). In vitro pancreatic lipase inhibition potential of commonly used Indian spices. IOSR Journal of Pharmacy, 6(10), 10–13.

8.          Chen, G., Lin, H.V., Huang, L., & Lin, C. (2021). Purification and identification of cholesterol micelle formation inhibitory peptides of hydrolysate from high hydrostatic pressure-assisted protease hydrolysis of fermented seabass byproduct. International Journal of Molecular Sciences, 22(5295), 1-17. https://doi.org/10.3390/ijms22105295

9.          Cicero, C.A.F.G., Floor, B.I.V., & Albertoni, V. (2017). Potential role of bioactive peptides in prevention and treatment of chronic diseases: a narrative review. British Journal of Pharmacology, 174, 1378-1394. https://doi.org/10.1111/bph.13608

10.      Cushman, D.W., & Cheung, H.S. (1971). Spectrophotometric assay and properties of the angiotensin-converting enzyme of rabbit lung. Biochemical Pharmacology, 20(7), 1637–1648. https://doi.org/10.1016/0006-2952(71)90292-9

11.      Daliri, E.B.M., Oh, D.H., & Lee, B.H. (2017). Bioactive peptides. Foods, 6(5), 32. https://doi.org/10.3390/foods6050032

12.      Daskaya-Dikmen, C., Yucetepe, A., Karbancioglu-Guler, F., Daskaya, H., & Ozcelik, B. (2017). Angiotensin-I-converting enzyme (ACE)-inhibitory peptides from plants. Nutrients, 9(4). https://doi.org/10.3390/nu9040316

13.      Estribillo, A.G.M., Gaban, P.J.V., Rivadeneira, J.P., Villanueva, J.C., Torio, M.O., & Castillo-Israel, K.A.T. (2022). Evaluation of in vitro lipid-lowering properties of ‘Saba’ banana [Musa acuminata x balbisiana (BBB group) ‘Saba’] peel pectin from different extraction methods. Malaysian Journal of Nutrition, 28(1), 65–77. https://doi.org/10.31246/mjn-2020-0121

14.      Ferreras, J.C., Bercansil-Clemencia, M.L., Hizon-Fradejas, A.B., Uy, L.C., & Torio, M.O. (2021). Isolation, purification and characterization of proteins in “Señorita” banana (Musa acuminata (AAA) ‘Señorita’) pulp with bioactive peptides exhibiting antihypertensive and antioxidant activities. Applied Sciences, 11(2190). https://doi.org/10.3390/app11052190

15.      Ford, S., Ilgaz, F., Hawker, S., Cochrane, B., Hill, M., Ellerton, C., & MacDonald, A. (2023). Amino acid analyses of plant foods used in the dietary management of inherited amino acid disorders. Nutrients, 15(10). https://doi.org/10.3390/nu15102387

16.      Gargouri, Y., Julien, R., Pieroni, G., Verger, R., & Sarda, L. (1984). Studies on the inhibition of pancreatic and microbial lipases by soybean proteins. Journal of Lipid Research, 25(11), 1214–1221. https://doi.org/10.1016/S0022-2275(20)34465-5

17.      Hanada, K., & Hirano, H. (2004). Interaction of a 43-kDa receptor-like protein with a 4-kDa hormone-like peptide in soybean. Biochemistry, 43(38), 12105–12112. https://doi.org/10.1021/bi049587a

18.      Hikisz, P., & Bernasinska-Slomczewska, J. (2021). Beneficial properties of bromelain. Nutrients, 13(12), https://doi.org/10.3390/nu13124313

19.      Hu, Y., Xie, D., Chen, X., Li, P., Zhao, L., Gao, B., Du, L., & Xie, J. (2025). A highly active angiotensin I-converting enzyme inhibitory peptide KAKW designed based on the role of C-terminal residue, and its antihypertensive effects on spontaneously hypertensive rats. European Journal of Medicinal Chemistry, 290. https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2025.117564

20.      Jakubczyk, A., Szymanowska, U., Karaś, M., & Złotek, U. (2019). Potential anti-inflammatory and lipase inhibitory peptides generated by in vitro gastrointestinal hydrolysis of heat treated millet grains gastrointestinal hydrolysis of heat treated millet grains. CyTA-Journal of Food, 17(1), 324–333. https://doi.org/10.1080/19476337.2019.1580317

21.      Jesch, E.D., & Carr, T.P. (2017). Food ingredients that inhibit cholesterol absorption. Preventive Nutrition and Food Science, 22(2), 67–80. https://doi.org/10.3746/pnf.2017.22.2.67

22.      Kashima, Y., Kanematsu, S., Asai, S., Kusada, M., Watanabe, S., Kawashima, T., Nakamura, T., Shimada, M., Goto, T., & Nagaoka, S. (2014). Identification of a novel hypocholesterolemic protein, major royal jelly protein 1, derived from royal jelly. PLoS ONE, 9(8), 1-13. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0105073

23.      Ketprayoon, T., Noitang, S., Sangtanoo, P., Srimongkol, P., Saisavoey, T., Reamtong, O., Choowongkomon, K., & Karnchanatat, A. (2021). An in vitro study of lipase inhibitory peptides obtained from de-oiled rice bran. RSC Advances, 11, 18915–18929. https://doi.org/10.1039/d1ra01411k

24.      Mayer, J.P., Zhang, F., & DiMarchi, R.D. (2007). Insulin structure and function. Biopolymers - Peptide Science Section, 88(5), 687–713. https://doi.org/10.1002/bip.20734

25.      Pavani, P., Kumar, K., Rani, A., Venkatesu, P., & Lee, M. (2021). The influence of sodium phosphate buffer on the stability of various proteins: Insights into protein-buffer interactions. Journal of Molecular Liquids, 331(115753), 1-11. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2021.115753

26.      Rojas, T.A., Co, J.L., Bercansil-Clemencia, M.L., Dela Cruz, L.R., Uy, L.C., Gamba, E.E., & Torio, M.O. (2021). Angiotensin I-converting enzyme (ACE) inhibitory activity of peptides isolated from Carabao mango (Mangifera indica) flesh. KIMIKA, 32(1), 1–18. https://doi.org/10.26534/kimika.v32i1.1-18

27.      Shalaby, S.M., Zakora, M., & Otte, J. (2006). Performance of two commonly used angiotensin-converting enzyme inhibition assays using FA-PGG and HHL as substrates. Journal of Dairy Research, 73(2), 178–186. https://doi.org/10.1017/S0022029905001639.

28.      Shastry, C.S., Bhalodia Maulik, M., & Aswathanarayana, B.J. (2012). Antivenom activity of ethanolic extract of Crescentia cujete fruit. International Journal of Phytomedicine, 4(1), 108–114.

29.      Simaratanamongkol, A., Umehara, K., Noguchi, H., & Panichayupakaranant, P. (2014). Identification of a new angiotensin-converting enzyme (ACE) inhibitor from Thai edible plants. Food Chemistry, 165, 92–97. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2014.05.080

30.      Tola, A.J., & Missihoun, T.D. (2023). Ammonium sulfate-based prefractionation improved proteome coverage and detection of carbonylated proteins in Arabidopsis thaliana leaf extract. Planta, 257(3), 1-19. https://doi.org/10.1007/s00425-023-04083-6

31.      Udenigwe, C.C., & Rouvinen-Watt, K. (2015). The role of food peptides in lipid metabolism during dyslipidemia and associated health conditions. International Journal of Molecular Sciences, 16(5), 9303–9313. https://doi.org/10.3390/ijms16059303

32.      Wang, X., Ai, X., Zhu, Z., Zhang, M., Pan, F., Yang, Z., Wang, O., Zhao, L., & Zhao, L. (2022). Pancreatic lipase inhibitory effects of peptides derived from sesame proteins: In silico and in vitro analyses. International Journal of Biological Macromolecules, 222, 1531–1537. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2022.09.259

33.      Wingfield, P. (1998). Protein precipitation using ammonium sulfate. Current Protocols in Protein Science, 13(1), 1-10. https://doi.org/10.1002/0471140864.psa03fs13

34.      World Health Organization. (2023). Global report on hypertension: The race against a silent killer. From https://www.who.int/publications/i/item/9789240081062. [Retrieved May 16, 2025].

35.      Xiang, H., Waterhouse, D., Liu, P., Waterhouse, G.I.N., Li, J., & Cui, C. (2020). Pancreatic lipase-inhibiting protein hydrolysate and peptides from seabuckthorn seed meal: Preparation optimization and inhibitory mechanism. LWT-Food Science and Technology, 134(109870), 1-7. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2020.109870

36.      Zhao, D. (2021). Epidemiological features of cardiovascular disease in Asia. JACC: Asia, 1(1), 1–13. https://doi.org/10.1016/j.jacasi.2021.04.007

37.      Zhu, Y., Hong, N., Zhao, L., Liu, S., Zhang, J., Li, M., Ma, Y., Liang, D., & Zhao, G. (2023). Effect of molecular weight on the structural and emulsifying characteristics of bovine bone protein hydrolysate. Foods, 12(24). https://doi.org/10.3390/foods12244515