Traduction de l'étude
Le potentiel bénéfique des hydrolysats de protéines comme prébiotiques pour les probiotiques et leur activité biologique : une revue
Ping-Ping Ga Critiques critiques en science alimentaire et nutrition 09 octobre 2023
Les probiotiques ne sont pas seulement un complément alimentaire, mais ils ont montré un grand potentiel dans leurs effets nutritionnels, sanitaires et thérapeutiques. Pour maximiser les effets bénéfiques des probiotiques, on y parvient généralement en ajoutant des prébiotiques. Les prébiotiques comprennent principalement des glucides non digestibles, des peptides spécifiques, des protéines et des lipides, les oligosaccharides étant les prébiotiques les plus étudiés.
Cependant, ces oligosaccharides à fermentation rapide présentent de nombreux inconvénients et peuvent provoquer des diarrhées et des flatulences dans l’organisme. L’exploration de nouveaux prébiotiques présente donc un grand intérêt. Outre les oligosaccharides, il a été démontré que les hydrolysats de protéines améliorent l’expression des propriétés bénéfiques des probiotiques. Par conséquent, cet article décrit le mécanisme sous-jacent à l’action des hydrolysats de protéines sur les probiotiques, ainsi que les impacts avantageux des hydrolysats de protéines dérivés de diverses sources alimentaires sur les probiotiques. En outre, cet article passe également en revue les activités biologiques actuellement rapportées des hydrolysats de protéines. L'objectif est une base théorique pour le développement et la mise en œuvre de nouveaux prébiotiques.
Caséine
La caséine est le principal composant protéique du lait, représentant environ 80 % de la teneur totale en protéines, ce qui en fait le complément peptidique le plus étudié en microbiologie (Kunz et Lönnerdal Citation 1990). De nombreuses hydrolyses de caséine contribuent de manière significative à la prolifération, à la viabilité et à la production de LAB et à la synthèse de polysaccharides extracellulaires dans LAB, tels que Lactobacillus delbrueckii (L. delbrueckii), S. thermophilus, L. plantarum, L. sanfranciscensis, Lactobacillus brevis (L. brevis ), et ont également pu favoriser la croissance des bifidobactéries et améliorer l'activité protéolytique de L. acidophilus et L. helveticus (Dysin et al. Citation2023). De plus, l'efficacité accrue de l'hydrolysat produit par la papaïne, par rapport à la caséine hydrolysée par des enzymes alternatives, peut probablement être attribuée à la plus grande sensibilité des fragments peptidiques plus petits (moins de 3 kDa) à l'absorption bactérienne (Dysin et al. Citation2023).
La stimulation de la croissance des LAB est influencée de manière significative par la distribution du poids moléculaire des peptides obtenus à partir des hydrolysats de caséine, quelle que soit la composition en acides aminés (St-Gelais et al. Citation1993). Arakawa et al. (Citation2015) a montré une croissance sous-optimale des trois souches de Lactobacillus gasseri (L. gasseri) cultivées dans un milieu sans source d'azote. Cependant, l’ajout d’un mélange peptidique dérivé de la caséine a favorisé la croissance. En revanche, l’ajout de caséine ou de mélanges d’acides aminés dérivés de la caséine a eu peu d’effet. Ces résultats suggèrent que L. gasseri a besoin de peptides pour sa croissance, plutôt que de protéines ou d'acides aminés libres. Certains groupes de recherche ont également signalé que la croissance des souches de Lactobacillus acidophilus (L. acidophilus), L. rhamnosus et L. plantarum pourrait être favorisée en complétant le milieu avec de la caséine pepsinolytique et des protéines de lactosérum (Kafley et al. Citation2010; Robitaille et Champagne Citation2014 ). Des études antérieures ont démontré que la croissance de Lactobacillus acidophilus (L. acidophilus) était favorisée par des fragments de caséine ayant subi une digestion par des protéases autres que la pepsine (Saxena, Mital et Garg Citation1994 ; Masuda et al. Citation2003). L'hydrolysat de caséine a le potentiel de stimuler la prolifération de Bifidobacterium, avec des fractions inférieures à 1 kDa démontrant une amélioration notable de la croissance des nourrissons Bifidobacterium, de Bifidobacterium breve et de Bifidobacterium longum (Proulx et al. Citation 1994). Poch et Bezkorovainy (Citation1991) ont utilisé des souches de B. bifidum et de B. longum, isolées d'échantillons fécaux de nourrissons, pour évaluer l'impact de la caséine du lait sur l'efficacité des bifidobactéries en matière de promotion de la croissance.
L'étude indique que la digestion de la caséine avec la trypsine a entraîné une promotion de la croissance des bifidobactéries par rapport au milieu TPY. Et la к-caséine a été identifiée comme le stimulateur de croissance le plus efficace. Des recherches antérieures ont démontré que les résidus d'acides aminés hydrophiles présents dans les hydrolysats de caséine, tels que His, Lys, Glu et Ser, jouent un rôle dans la facilitation de la croissance bactérienne, mais leurs mécanismes de stimulation de la croissance restent à étudier (Zhang et al. Citation2011). De plus, Xue et al. (Citation2023) ont rapporté que la plupart des peptides contenus dans les hydrolysats gastro-intestinaux de caséine pouvaient être transportés sous une forme intacte à travers une monocouche de membranes cellulaires pour remplir des fonctions immunologiquement actives. Cependant, certaines études ont également indiqué que la supplémentation en fractions peptidiques de poids moléculaires variables n'avait pas d'impact statistiquement significatif sur la croissance de L. delbrueckii, L. acidophilus, S. thermophilus et L. helveticus (Gandhi et Shah Citation2014). Néanmoins, en présence de macropeptides (410 kDa), toutes les souches bactériennes présentaient des niveaux élevés d’activité protéolytique dans le milieu, entraînant une production accrue de peptides inhibiteurs de l’enzyme de conversion de l’angiotensine (ECA) (Gandhi et Shah Citation2014). Cela implique que les systèmes protéolytiques présentent des variations entre différentes espèces bactériennes, ainsi qu'au sein de différentes souches de la même espèce (de Giori et al. Citation 1985).
Le glycomacropeptide de caséine (GMP) est un fragment polypeptidique de phosphate de sucre de 7 kDa produit par l'hydrolyse de la κ-caséine par la pepsine. Le GMP est un glycopeptide amphiphile contenant de l'acide sialique et de la N-acétyl-galactosamine (Farrell et al. Citation2004). L'amélioration de la croissance et de l'activité métabolique des bifidobactéries par les BPF a été constatée (Cicvárek et al. Citation2010). Janer, Pelaez et Requena (Citation2004) ont décrit l'activité favorisant la croissance du GMP sur LAB à une concentration de 2 %. En outre, il a été rapporté que les produits d'hydrolyse des BPF (fractions inférieures à 1 kDa obtenues par hydrolyse de la protéase) avaient un effet favorisant la croissance significatif sur Bifidobacterium (Fukudome et al. Citation2021). Tian et coll. (Citation2015) ont découvert que l'hydrolysat de GMP produit par l'hydrolyse de la papaïne avait un effet significatif sur la croissance de Bacillus thermophilus (p < 0,05). Parallèlement, il a été démontré que les propriétés de croissance du GHP peuvent être liées à ses concentrations accrues de Glu, Leu et Ala, sans toutefois présenter de relation perceptible avec la teneur en acide sialique.