Investigation of structural and biological activities of D-glucose-L-glycine, D-glucose-L-arginine, and bread melanoidins

Abstract

As a result of Maillard reactions, high molecular weight compounds known melanoidins are formed from the proteins and sugars in food. Amino acids and reducing sugars combine, making them common ingredients in meals, fruit juices, coffee, and baked products that are consumed on a regular basis. Food melanoidins can affect human health, thus it's critical to assess and understand their chemical composition. Understanding the relationship between melanoidins' structural analysis and their activity was the main objective of this work. According to our observations, melanoidins have an antibacterial effect on the microorganisms E. coli and S. aureus. Melanoidins demonstrated excellent antibacterial action against E. coli at low doses, whereas S. aureus was more resistant at higher concentrations. These data suggested that melanoidins have a significant level of activity against gram-negative bacteria. The antioxidant capacity of melanoidins was assessed using the ABTS test. The bread melanoid exhibited the lowest antioxidant value, whereas the Gly - Glc melanoid model system had the strongest antioxidant property. Fourier transform Infrared (FTIR) spectroscopy was utilized to identify the functional groups of melanoidins and to analyze these groups. HPLC was used to identify melanoidins. We investigated the structural and functional properties of melanoidins utilizing spectroscopic methods such as FTIR spectroscopy, UV-Visible Spectroscopy, Scanning Electron Microscopy, and biochemical approaches. Studies on their biological activities and structures have enhanced our understanding of them; yet the complexity of the structures and variety of melanoidins provide the greatest obstacle to the knowledge.

Maillard reaksiyonları sonucunda gıdalardaki protein ve şekerlerden melanoidin olarak bilinen yüksek moleküler ağırlıklı bileşikler oluşur. Amino asitler ve indirgeyici şekerler birleşerek yemeklerde, meyve sularında, kahvede ve düzenli bir şekilde tüketilen unlu mamullerde yaygın olarak meydana gelir. Gıda melanoidinleri insan sağlığını etkileyebilir, bu nedenle kimyasal bileşenlerinin yapısını anlamak çok önemlidir. Melanoidinlerin yapısal analizi ile aktiviteleri arasındaki ilişkiyi anlamak bu çalışmanın temel amacıydı. Elde ettiğimiz verilere göre melanoidinler, E. coli ve S. aureus mikroorganizmaları üzerinde antibakteriyel etki gösterdiler. Melanoidinler, düşük dozlarda E. coli'ye karşı etkili antibakteriyel etki gösterirken, S. aureus daha yüksek konsantrasyonlarda antibakteriyel özellik gösterdi. Elde edilen bu verilerden yola çıkarak, melanoidinlerin gram-negatif bakterilere karşı önemli düzeyde aktiviteye sahip olduğunu göstermiş oldu. Melanoidinlerin antioksidan kapasitesi ABTS testi kullanılarak değerlendirildi. Ekmek melanoidi en düşük antioksidan değeri sergilerken, Gly - Glc melanoidin model sistemi en güçlü antioksidan özelliği gösterdi. Fourier Dönüşüm Kızılötesi (FTIR) spektroskopisi metodu ile melanoidinlerin fonksiyonel gruplarını belirlemek ve bu grupları analiz etmek için kullanıldı. Melanoidinleri tanımlamak için HPLC kullanıldı. FTIR, UV-Görünür Spektroskopisi, Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ve biyokimyasal yaklaşımlar gibi spektroskopik yöntemler kullanarak melanoidinlerin yapısal ve fonksiyonel özelliklerini araştırıldı. Biyolojik aktiviteleri ve yapıları üzerine yapılan çalışmalar, melanoidinleri daha iyi anlamamızı sağladı. Ancak, melanoidinlerin yapılarının karmaşıklığı ve çeşitliliği bu bileşiklerin yapıssal analiz çalışmalarınnın önündeki en büyük engel olarak duruyor.