Non Proteolytic Aminoacyl Derivatives (NPADs) in cheeses: Synthesis, Origin, Properties

Abstract

La presente tesi di dottorato riguarda la caratterizzazione di derivati amminoacidici (gamma-glutamil amminoacidi, lattoil-amminoacidi, piroglutamil-amminoacidi), denominati Non Proteolyltic Aminoacyl Derivatives (NPADs) presenti nel Parmigiano Reggiano, considerando in particolare la caratterizzazione strutturale, l’origine e le proprietà biologico-funzionali. Dopo un’introduzione generale riguardante lo studio e l’evoluzione peptidica nel formaggio durante la stagionatura, i peptidi bioattivi, la sintesi/analisi peptidica ed i risultati riportarti in letteratura riguardanti gli NPADs, la prima parte della tesi riguarda l’uso di tali molecole come marker di stagionatura avvalendosi dell’analisi statistica. La produzione e la degradazione enzimatica degli NPADs sono esaminate nel terzo capitolo, indicando i potenziali enzimi responsabili della loro produzione ed eventuale degradazione. Inoltre, la bioaccessibilità di tali composti è stata studiata nel medesimo capitolo dimostrando la resistenza degli NPADs alla digestione gastrointestinale simulata ed al siero umano. La biodisponibilità della gamma-glutamil-fenilalanina, molecola maggiormente rappresentativa degli NPADs, è stata studiata utilizzando un sistema che impiega cellule Caco-2. L’ultima parte, infine, riporta i primi risultati riguardanti le proprietà immunomodulatorie ed antiossidanti degli NPADs.

The present Ph. D. thesis is focused on the characterization of unusual aminoacidic derivatives (gamma-glutamyl amino acids, lactoyl amino acids, pyroglutamyl amino acids), collectively named Non Proteolytic Aminoacyl Derivatives (NPADs), present in Parmigiano Reggiano cheese, considering in particular their structural characterization, the origin and biological-functional properties. After a general introduction concerning cheese peptidomics approaches, bioactive peptides, peptides synthesis/analysis and previous results about NPADs, the first part deals with the use of NPADs as a marker of cheese ripening, through appropriate statistical analysis. The enzymatic production and degradation of NPADs are then examined in depth in the third chapter, indicating which enzymes in cheese might be responsible for their production and eventual degradation. Also bioaccessibility was evaluated , demonstrating the resistance of NPADs to gastrointestinal digestion and blood serum. Also the bioavailability of gamma-Glutamyl-Phenylalanine, the most important representative of NPADs, was studied using Caco-2 model. The last part reports the first studies about the immunomodulatory and antioxidant properties of NPADs.