Методы экстракции, разделения и идентификации циклических пептидов из льна масличного (Linum usitatissimum L.): Обзор

Лен масличный (Linum usitatissimum L.) является ценнейшей культурой, характеризующейся высоким содержанием жиров, пищевых волокон, белка, а также различных биологически активных веществ, в частности циклических пептидов. Циклические пептиды — группа циклических гидрофобных пептидов, состоящих из восьми-десяти аминокислот с молекулярной массой в диапазоне 950–2300 Да. Масло и семена льна содержат в своем составе от 0,1 до 0,3% циклических пептидов, способных проявлять антиоксидантную, противовоспалительную, иммуносупрессивную, антигипертензивную и противоопухолевую активности. Цель настоящего обзора заключалась в систематизации и обобщении имеющихся литературных данных о методах экстракции, разделения и идентификации циклических пептидов из масла семян льна масличного. Установлено, что основными методами получения циклических пептидов являются экстракции типа «твердое вещество — жидкость», «жидкость — жидкость» или «твердофазная» экстракция. В качестве растворителей обычно применяют метанол, гексан, этилацетат, дихлорметан, ацетонитрил и деионизованную воду. Для очистки и концентрирования циклических пептидов используют препаративную флеш-хроматографию на силикагеле или полимерных адсорбентах, для получения индивидуальных стандартов — высокоэффективную жидкостную хроматографию (ВЭЖХ). В качестве неподвижной фазы наиболее часто используют неполярные модифицированные сорбенты — октадецильные (С18) и фенилгексильные функциональные группы. Идентификацию проводят с использованием инструментальных методов анализа: ИКспектроскопии, ЯМР, ВЭЖХ с детектором типа диодная матрица (HPLC-PDA/DAD), тандемной масс-спектрометрией высокого разрешения с ионизацией электрораспылением (ESI-HR-MS/MS). Для качественного и количественного определения циклических пептидов достаточным является осуществление метода ВЭЖХ с детектором типа диодная матрица на длине волны 214 нм. В свою очередь, масс-спектральные методы, в том числе тандемная масс-спектрометрия, позволяют подтвердить качественный состав и установить аминокислотную последовательность циклических пептидов.

1. Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO) (2022). FAOSTAT. Crops and livestock products. Retrieved from https://www.fao.org/faostat/en/#data/QCL Accessed August 30, 2024.

2. Shim, Youn Young, Gui, B., Arnison, P. G., Wang, Y., Reaney, M. J. T. (2014). Flaxseed (Linum usitatissimum L.) bioactive compounds and peptide nomenclature: A review. Trends in Food Science and Technology, 38(1), 5–20. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2014.03.011

3. Bekhit, A. E.-D. A., Shavandi, A., Jodjaja, T., Birch, J., Teh, S., Mohamed Ahmed, I. A. et al. (2018). Flaxseed: Composition, detoxification, utilization, and opportunities. Biocatalysis and Agricultural Biotechnology, 13, 129–152. https://doi.org/10.1016/j.bcab.2017.11.017

4. Dzuvor, C. K. O., Taylor, J. T., Acquah, C., Pan, S., Agyei, D. (2018). Bioprocessing of functional ingredients from flaxseed. Molecules, 23(10), Article 2444. https://doi.org/10.3390/molecules23102444

5. Yang, J., Wen, C., Duan, Y., Deng, Q., Peng, D., Zhang, H. et al. (2021). The composition, extraction, analysis, bioactivities, bioavailability and applications in food system of flaxseed (Linum usitatissimum L.) oil: A review. Trends in Food Science and Technology, 118(Part A), 252–260. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2021.09.025

6. Shim, Y. Y., Song, Z., Jadhav, P. D., Reaney, M. J. T. (2019). Orbitides from flaxseed (Linum usitatissimum L.): A comprehensive review. Trends in Food Science and Technology, 93, 197–211. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2019.09.007

7. Saharan, R., Kumar, S., Khokra, S. L., Singh, S., Tiwari, A., Tiwari, V. et al. (2022). A comprehensive review on therapeutic potentials of natural cyclic peptides. Current Nutrition and Food Science, 18(5), 441–449. https://doi.org/10.2174/1573401318666220114153509

8. Xiong, Q., Lee, Y.-Y., Li, K.-Y., Li, W.-Z., Du, Y., Liu, X. et al. (2022). Status of linusorbs in cold-pressed flaxseed oil during oxidation and their response toward antioxidants. Food Research International, 161, Article 111861. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2022.111861

9. Fojnica, A., Leis, H.-J., Murkovic, M. (2022). Identification and characterization of the stability of hydrophobic cyclolinopeptides from flaxseed oil. Frontiers in Nutrition, 9, Article 903611. https://doi.org/10.3389/fnut.2022.903611

10. Mueed, A., Madjirebaye, P., Shibli, S., Deng, Z. (2022). Flaxseed peptides and cyclolinopeptides: A critical review on proteomic approaches, biological activity, and future perspectives. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 70(46), 14600–14612. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.2c06769

11. Fojnica, A., Gromilic, Z., Vranic, S., Murkovic, M. (2023). Anticancer potential of the cyclolinopeptides. Cancers, 15(15), Article 3874. https://doi.org/10.3390/cancers15153874

12. Okinyo-Owiti, D. P., Burnett, P.-G. G., Reaney, M. J. T. (2014). Simulated moving bed purification of flaxseed oil orbitides: Unprecedented separation of cyclolinopeptides C and E. Journal of Chromatography B, 965, 231–237. https://doi.org/10.1016/j.jchromb.2014.06.037

13. Gui, B., Shim, Y. Y., Reaney, M. J. T. (2012). Distribution of cyclolinopeptides in flaxseed fractions and products. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 60(35), 8580–8589. https://doi.org/10.1021/jf3023832

14. Lang, T., Frank, O., Lang, R., Hofmann, T., Behrens, M. (2022). Activation spectra of human bitter taste receptors stimulated with cyclolinopeptides corresponding to fresh and aged linseed oil. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 70(14), 4382–4390. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.2c00976

15. Okinyo-Owiti, D. P., Young, L., Burnett, P.-G. G., Reaney, M. J. T. (2014). New flaxseed orbitides: Detection, sequencing, and 15N incorporation. Biopolymers, 102(2), 168–175. https://doi.org/10.1002/bip.22459

16. Lao, Y. W., Mackenzie, K., Vincent, W., Krokhin, O. V. (2014). Characterization and complete separation of major cyclolinopeptides in flaxseed oil by reversedphase chromatography. Journal of Separation Science, 37(14), 1788–1796. https://doi.org/10.1002/jssc.201400193

17. Tan, N.-H., Zhou, J. (2006). Plant cyclopeptides. Chemical Reviews, 106(3), 840– 895. https://doi.org/10.1021/cr040699h

18. Kaufmann, H. P., Tobschirbel, A. (1959). About an oligopeptide from flax seeds. Chemische Berichte, 92(11), 2805–2809. https://doi.org/10.1002/cber.19590921122 (In German)

19. Deng, S., Li, J., Luo, T., Deng, Z. (2022). Flaxseed cyclic peptide [1–9-NαC]- linusorb B3 (CLA) improves oxidative stability of flaxseed oil by chelating metal ions and intermediate oxidative products. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 70(50), 15776–15786. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.2c06102

20. Morita, H., Shishido, A., Matsumoto, T., Takeya, K., Itokawa, H., Hirano, T. et al. (1997). A new immunosuppressive cyclic nonapeptide, cyclolinopeptide B from Linum usitatissimum. Bioorganic Medicinal Chemistry Letters, 7(10), 1269–1272. https://doi.org/10.1016/s0960-894x(97)00206-0

21. Morita, H., Shishido, A., Matsumoto, T., Itokawa, H., Takeya, K. (1999). Cyclolinopeptides B–E, new cyclic peptides from Linum usitatissimum. Tetrahedron, 55(4), 967–976. https://doi.org/10.1016/s0040-4020(98)01086-2

22. Olivia C. (2013) High Throughput Screeening of Flax (Linum usitatissimum L.) Cyclolinopeptides. Thesis Degree of Master of Science University of Saskatchewan, Saskatoon. Retrieved from https://harvest.usask.ca/items/25362000-bf73–443d80c4–22af6b940f57 Accessed August 21, 2024.

23. Matsumoto, T., Shishido, A., Morita, H., Itokawa, H., Takeya, K. (2001). Cyclolinopeptides F-I, cyclic peptides from linseed. Phytochemistry, 57(2), 251–260. https://doi.org/10.1016/s0031-9422(00)00442-8

24. Stefanowicz, P. (2004). Electrospray mass spectrometry and tandem mass spectrometry of the natural mixture of cyclic peptides from linseed. European Journal of Mass Spectrometry, 10(5), 665–671. https://doi.org/10.1255/ejms.657

25. Stefanowicz, P. (2001). Detection and sequencing of new cyclic peptides from linseed by electrospray ionization mass spectrometry. Acta Biochimica Polonica, 48(4), 1125–1129. https://doi.org/10.18388/abp.2001_3877

26. Dahiya, R., Dahiya, S., Shrivastava, J., Fuloria, N. K., Gautam, H., Mourya, R. et al. (2021). Natural cyclic polypeptides as vital phytochemical constituents from seeds of selected medicinal plants. Archiv Der Pharmazie — Chemistry in Life Sciences, 354(4), Article 2000446. https://doi.org/10.1002/ardp.202000446

27. Reaney, M. J., Jia, Y., Shen, J., Schock, C., Tyler, N., Elder. J. et al. (2008). Recovery of hydrophobic peptides from oils. Patent US No. 8383172.

28. Burnett, P.-G. G., Jadhav, P. D., Okinyo-Owiti, D. P., Poth, A. G., Reaney, M. J. T. (2015). Glycine-containing flaxseed orbitides. Journal of Natural Products, 78(4), 681–688. https://doi.org/10.1021/np5008558

29. Gui, B., Shim, Y. Y., Datla, R. S. S., Covello, P. S., Stone, S. L., Reaney, M. J. T. (2012). Identification and quantification of cyclolinopeptides in five flaxseed cultivars. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 60(35), 8571–8579. https://doi.org/10.1021/jf301847u

30. Zou, X.-G., Chen, X.-L., Hu, J.-N., Wang, Y.-F., Gong, D.-M., Zhu, X.-M. et al. (2017). Comparisons of proximate compositions, fatty acids profile and micronutrients between fiber and oil flaxseeds (Linum usitatissimum L.). Journal of Food Composition and Analysis, 62, 168–176. https://doi.org/10.1016/j.jfca.2017.06.001

31. Wang, D. (2014). Extraction of Orbitides from Flaxseed. Thesis Degree of Master of Science University of Saskatchewan, Saskatoon. Retrieved from http://hdl.handle.net/10388/ETD2014-02-1435 Accessed August 30, 2024.

32. Aladedunye, F., Sosinska, E., Przybylski, R. (2013). Flaxseed cyclolinopeptides: Analysis and storage stability. Journal of the American Oil Chemists’ Society, 90(3), 419–428. https://doi.org/10.1007/s11746-012-2173-0

33. Burnett, P.-G. G., Olivia, C. M., Okinyo-Owiti, D. P., Reaney, M. J. T. (2016). Orbitide composition of the flax core collection (FCC). Journal of Agricultural and Food Chemistry, 64(25), 5197–5206. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.6b02035

34. Cai, Z.-Z., Xu, C.-X., Song, Z.-L., Li, J.-L., Zhang, N., Zhao, J.-H. et al. (2024). A two-step method of cyclolinopeptide (linusorb) preparation from flaxseed cake via dry-screening. Food Chemistry, 449, Article 139243. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2024.139243

35. Zou, X.-G., Li, J., Sun, P.-L., Fan, Y.-W., Yang, J.-Y., Deng, Z.-Y. (2020). Orbitides isolated from flaxseed induce apoptosis against SGC7901 adenocarcinoma cells. International Journal of Food Sciences and Nutrition, 71(8), 929–939. https://doi.org/10.1080/09637486.2020.1750573

36. Zou, X.-G., Hu, J.-N., Zhu, X.-M., Wang, Y.-F., Deng, Z.-Y. (2018). Methionine sulfone-containing orbitides, good indicators to evaluate oxidation process of flaxseed oil. Food Chemistry, 250, 204–212. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2018.01.030

37. Zeng, J., Xiao, T., Ni, X., Wei, T., Liu, X., Deng, Z.-Y. et al. (2022). The comparative analysis of different oil extraction methods based on the quality of flaxseed oil. Journal of Food Composition and Analysis, 107, Article 104373. https://doi.org/10.1016/j.jfca.2021.104373

38. Kaneda, T., Nakajima, Y., Koshikawa, S., Nugroho, A. E., Morita, H. (2019). Cyclolinopeptide F, a cyclic peptide from flaxseed inhibited RANKLinduced osteoclastogenesis via downergulation of RANK expression. Journal of Natural Medicines, 73(3), 504–512. https://doi.org/10.1007/s11418-019-01292-w

39. Brühl, L., Bonte, A., N’Diaye, K., Matthäus, B. (2022). Oxidation of cyclo-lino peptides in linseed oils during storage. European Journal of Lipid Science and Technology, 124(12), Article 2200137. https://doi.org/10.1002/ejlt.202200137

40. Liu, X., Cai, Z.-Z., Lee, W. J., Lu, X.-X., Reaney, M. J. T., Zhang, J.-P. et al. (2021). A practical and fast isolation of 12 cyclolinopeptides (linusorbs) from flaxseed oil via preparative HPLC with phenyl-hexyl column. Food Chemistry, 351, Article 129318. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2021.129318

41. Brühl, L., Matthäus, B., Fehling, E., Wiege, B., Lehmann, B., Luftmann, H. et al. (2007). Identification of bitter off-taste compounds in the stored cold pressed linseed oil. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 55(19), 7864–7868. https://doi.org/10.1021/jf071136k