Changes in the antioxidative capacity of saithe (Pollachius virens) and shrimp (Pandalus borealis) press juice and muscle during a simulated gastrointestinal digestion.

Abstract

Sammendrag

Reaktive oksygenforbindelser (ROS) brukes ofte som en fellesbetegnelse for frie radikaler og reaktive oksygenforbindelser. Disse produseres kontinuerlig i kroppen. Kroppen har differensierte systemer for å beskytte seg mot skader fra slike forbindelser; antioksidanter. Dersom forholdet mellom ROS og antioksidanter blir høyt, kan det oppstå en tilstand som kalles oksidativt stress. ROS kan reagere med lipider, proteiner og DNA, og dette er satt i sammenheng med sykdommer som kreft, depresjon og åreforkalkning. Fram til i dag har helseeffekten av sjømat i stor grad vært tillagt de lange, umettede fettsyrene. De senere år er også andre bioaktive komponenter i sjømat blitt viet større oppmerksomhet. Frigjøring av peptider med antioksidativ kapasitet, under fordøyelse av proteiner, er temaet for dette arbeidet. Målet med denne oppgaven var å studere betydningen av fordøyelsen for den antioksidative kapasiteten til muskel fra sei og reke, samt den vannløselige fraksjonen i disse. Dette ble gjort ved å bruke en modell av mage- og tarmkanalen, målt ved metodene ORAC (oxygen radical absorbance capacity), FRAP (ferric reducing ability of plasma) og ABTS (2,2´-Azinobis-(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) assay. Innledende studier av effekten av den vannløselige fraksjonen fra sei på LDL-oksidasjon ble også gjennomført. Gjennom fordøyelsen på cirka tre timer, økte den antioksidative kapasiteten fram til fasen som simulerte tynntarmen, etter cirka 75 minutter. Målt ved ORAC, var den totale økningen i antioksidativ kapasitet i prøvene etter fullført fordøyelse mellom 3 og 12 ganger. FRAP viste en lignende utvikling i antioksidativ kapasitet gjennom fordøyelsen, som målt ved ORAC, men med signifikant lavere verdier. Resultatene av ABTS-målingene var inkonsekvente og hadde store standardavvik. Innholdet av protein i prøvene korrelerte med den antioksidative kapasiteten målt ved både ORAC og FRAP. Prøver av den vannløselige fraksjonen fra sei, tatt 30 og 75 minutter etter påbegynt fordøyelse, viste hemming av LDL oksidasjon. Denne var dog ikke signifikant. Resultatene målt ved ORAC samsvarte med tidligere publikasjoner. ABTS viste seg ikke å være en egnet metode for å måle antioksidativ kapasitet av proteiner, peptider og aminosyrer i denne modellen hvor pH varierer. ABTS krever derfor videre utvikling før den kan benyttes til slike målinger. Den antioksidative kapasiteten til fordøyd muskel fra sei og reke viste seg å være omtrent 10 ganger høyere enn den antioksidative kapasiteten til den vannløselige fraksjonen.

Summary

Reactive oxygen species (ROS) are free radicals and non radical oxygen species, produced constantly in the body. The body has differentiated systems to minimize damages from these ROS, namely antioxidants. When the balance between radicals/pro-oxidants and antioxidants shifts in favour of the former, a state called oxidative stress occurs. The oxidants can react with lipids, proteins and DNA and these reactions are linked to diseases like cancer, depression and atherosclerosis. Up until recently, the health aspects of seafood have primarily been linked to the long chained polyunsaturated fatty acids. In the later years, however, other bioactive compounds in seafood have been devoted more attention. Exposure of peptides with antioxidative capacity, after digestion of proteins, has been the topic for this work. The aim of this thesis was to study the impact of digestion on the antioxidative capacity of saithe and shrimp muscle and their water soluble fractions (press juice). This was evaluated with three methods; ORAC (oxygen radical absorbance capacity), FRAP (ferric reducing ability of plasma) and ABTS (2,2´-Azinobis-(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) assay. Preliminary studies on the capacity of press juice of saithe to inhibit LDL oxidation were also performed. During the gastrointestinal digestion, approximately three hours, the antioxidative capacity increased up until the phase simulating the small intestine, after approximately 75 minutes. The total increase after complete digestion of the samples was between 3- and 12-fold measured by ORAC. The FRAP assay showed a similar trend in the development of the antioxidative capacity as the ORAC assay, only with significantly lower values. The results obtained from the ABTS assay were inconclusive and had high standard deviations. The protein content measured in the samples correlated well with the antioxidative capacity measured both with ORAC and FRAP. The samples of press juice of saithe, collected after 30 and 75 minutes of digestion, showed an inhibition of LDL oxidation. The results were however not significant. The results obtained from the ORAC assay were in accordance with previous publications. The ABTS assay did not prove to be an adequate method to measure antioxidative capacity in proteins, peptides and amino acids in this model with pH variations. ABTS assay therefore needs further development before used for these measurements. The muscle from seafood exhibited approximately ten-fold more antioxidative capacity compared to the press juice.