Impact of microstructure on protein hydrolysis and acid uptake during in vitro gastric digestion of egg white protein gels

Abstract

[EN] Scientific interest in evaluating the effects of food on human health has increased in the last few years, but the underlying mechanisms of digestion still need to be better understood. The aim of this study was to determine the influence of food microstructure on protein hydrolysis, acid and moisture uptake during in vitro gastric digestion of egg protein gels. Dispersions prepared with 11.26% egg white protein were adjusted to pH 3, 5 or 7.5 and heated at 90 ⁰C for 1 hour to form different gel microstructures. Gels were cut into cubes (12 x 12 mm) and underwent in vitro oral digestion for 30 seconds (0.2 mL saliva/g gel, pH 7, 194.7 U/mL α-amylase) and in vitro gastric digestion for 15, 30, 60, 120, 180 or 240 minutes (6 mL gastric juice/g gel, pH 1.8, 2000 U/mL pepsin) in a shaking water bath (37⁰C, 100 rpm). Free amino groups during digestion were quantified using the o-Phthalaldehyde (OPA) method. Acid penetration was measured by potentiometric titration to pH 8.2, and moisture uptake was measured gravimetrically. Changing the microstructure of the gel (due to different initial pH) impacted protein hydrolysis (p < 0.05). The amount of free amino groups present in the gel after 240 minutes digestion was 22.66 mg glycine eq/g dry mass in pH 3 gels, 1.03 in pH 5 gels, and 6.44 in pH 7.5 gels. The acid uptake was significantly (p < 0.05) influenced by gel microstructure. The moisture uptake during gastric digestion was significantly (p < 0.05) greater in gels at pH 3, but similar in gels at pH 5 and 7.5. Egg protein gel microstructure influenced protein breakdown and uptake of moisture and acid. The influence of initial food structure on acid uptake and subsequent protein hydrolysis may help predict nutrient release and inform design of new food products.

[ES] El interés científico en el análisis de los efectos de los alimentos en la salud humana ha aumentado, pero los mecanismos subyacentes de la digestión todavía necesitan una mayor comprensión. El objetivo de este estudio consiste en determinar la influencia de la microestructura de los alimentos en la hidrólisis proteínica y en la absorción de ácido y humedad durante digestión gástrica in vitro de geles de proteína de huevo. Las dispersiones preparadas con un 11.26% de proteína de clara de huevo y ajustadas a pH 3, 5 o 7.5 se calentaron a 90 ⁰C por una hora para formar geles con diferentes microestructuras. Estos geles fueron cortaron en cubos (12 x 12 mm) y sometidos a una digestión oral in vitro por 30 segundos (0.2 mL saliva/g gel, pH 7, 194.7 U/mL α-amilasa) y a una digestión gástrica in vitro por 15, 30, 60, 120, 180 o 240 minutos (6 mL jugo gástrico/g gel, pH 1.8, 2000 U/mL pepsina) en un baño de agua con agitación (37⁰C, 100 rpm). Los grupos amino libres formados durante la digestión fueron cuantificados usando el método o-Phthalaldehyde (OPA). La penetración acida fue medida mediante valoraciones potenciométricas a pH 8.2, y la absorción de humedad fue medida gravimétricamente. Cambiar la microestructura del gel (dada por el pH inicial) ha afectado a la hidrólisis de proteínas (p<0.05). La cantidad de grupos amino libres presentes en el gel después de 240 minutos de digestión fue de 22.66 mg equivalente de glicina/g masa seca en geles a pH 3, 1.03 en geles a pH 5, y 6.44 en geles a pH 7.5. La absorción de ácido fue influida de manera significativa (p<0.05) por la microestructura del gel. La absorción de humedad durante la digestión fue considerablemente (p<0.05) mayor en geles a pH 3, pero similar en geles a pH 5 y pH 7.5. La microestructura del gel de proteína ha afectado la descomposición química de las proteínas y la absorción de ácido y humedad. La influencia de la estructura inicial de los alimentos en la absorción de ácido y la posterior hidrólisis proteínica puede ayudar a predecir la liberación de nutrientes y conformar el diseño de nuevos productos alimenticios.

[CA] L'interès científic per avaluar els efectes dels aliments en la salut humana ha augmentat en els últims anys, però els mecanismes subjacents a la digestió encara han no són del tot compresos. L'objectiu d'aquest estudi va ser determinar la influència de la microestructura alimentària en la hidròlisi de proteïnes, l'absorció d'àcids i humitats durant la digestió gàstrica in vitro de gels proteics d'ous. Les dispersions preparades amb 11,26% de proteïna blanca d'ou es van ajustar a pH 3, 5 o 7,5 i es van escalfar a 90 ⁰C durant 1 hora per formar diferents microestructures de gel. Els gels es van tallar en cubs (12 x 12 mm) i es va realitzar una digestió oral in vitro durant 30 segons (0.2 ml de saliva / g de gel, pH 7, 194.7 U / ml d'α-amilasa) i digestió gàstrica in vitro de 15, 30, 60 , 120, 180 o 240 minuts (6 ml de suc gàstric / g de gel, pH 1,8, 2000 U / ml de pepsina) en un bany amb agitació (37⁰C, 100 rpm). Els grups amino lliures durant la digestió es van quantificar utilitzant el mètode o-Phthalaldehyde (OPA). La penetració àcida es va mesurar mitjançant una valoració potenciomètrica fins al pH 8.2, i es va mesurar la absorció d'humitat gravimètrica. Canviar la microestructura del gel (a causa del pH inicial diferent), va afectar a la hidròlisi de proteïnes (p <0,05). La quantitat de grups amino lliures presents al gel després de 240 minuts de digestió era de 22.66 mg de glicina eq / g de massa seca en pH 3 gels, 1.03 en pH 5 gels i 6.44 en pH 7.5 gels. La captació d'àcids va ser significativament (p <0,05) influenciada per la microestructura del gel. L'absorció d'humitat durant la digestió gàstrica va ser significativament (p <0,05) major en gels a pH 3, però similar en gels a pH 5 i 7,5. La microestructura de gel de proteïnes d'ou va influir en la descomposició de proteïnes i l'absorció d'humitat i àcid. La influència de l'estructura alimentària inicial en la captació d'àcids i posterior hidròlisi de proteïnes pot ajudar a predir l'alliberament de nutrients i informar per al disseny dels nous productes alimentaris.