بهینه‌سازی ظرفیت امولسیون‌کنندگی و پایداری امولسیون پروتئین هسته انگور به روش سطح پاسخ
محسن رمضانی چرمهینه
1
(
گروه علوم و صنایع غذایی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد اصفهان (خوراسگان)، اصفهان، ایران.
)
نفیسه زمیندار
2
(
گروه علوم و صنایع غذایی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد اصفهان (خوراسگان)، اصفهان، ایران.
)
الکلمات المفتاحية: پروتئین هسته انگور, ظرفیت امولسیون‌کنندگی, پایداری امولسیون.,
ملخص المقالة :
هسته انگور، محصول جانبی کارخانجات فرآوری انگور، حاوی مقدار قابل‌توجهی پروتئین طبیعی می‌باشد که می‌تواند به‌عنوان یک افزودنی در تولید محصولات غذایی استفاده شود. اطلاعات در مورد پروتئین هسته انگور، از جمله روش‌های استخراج و جداسازی و همچنین خواص عملکردی آن، محدود است. این پژوهش با هدف بهینه‌سازی فرایند استخراج برای دستیابی به حداکثر ظرفیت امولسیون‌کنندگی و پایداری امولسیون پروتئین هسته انگور انجام شد. بدین منظور، تأثیر متغیرهای مستقل استخراج شامل زمان استخراج (2 تا 18 دقیقه) و دما (20 تا 40 درجه سانتی‌گراد) حمام فراصوت، pH (9 تا 11) و دمای سانتریفوژ (4 تا 20 درجه سانتی‌گراد) بر خواص عملکردی ظرفیت امولسیون‌کنندگی و پایداری امولسیون پروتئین هسته انگور در 39 اجرای مختلف با استفاده از روش سطح پاسخ بررسی شدند. حداکثر ظرفیت امولسیون‌کنندگی و پایداری امولسیون در شرایط بهینه زمان 9/17 دقیقه و دمای 3/36 درجه سانتی‌گراد حمام فراصوت، pH برابر 9 و دمای سانتریفوژ 7/13 درجه سانتی‌گراد به‌دست آمد. استخراج پروتئین مطابق شرایط بهینه در 3 تکرار انجام شد و خواص عملکردی آن با داده‌های پیش‌بینی شده با آزمون t-student در سطح احتمال 5 درصد مورد مقایسه قرار گرفتند و تفاوت معنی‌داری نشان ندادند. نتایج این پژوهش کارایی روش سطح پاسخ در بهینه‌سازی فرآیند استخراج و قابلیت اطمینان مدل انتخابی در پیش‌بینی خواص عملکردی پروتئین هسته انگور را نشان می‌دهد. علاوه بر این، پروتئین هسته انگور در شرایط بهینه خواص امولسیونی قابل قبولی نشان داد. همچنین این نتایج به طراحی فرایند استخراج بهینه پروتئین از هسته‌های انگور برای استفاده‌های آتی در صنایع غذایی کمک می‌کند.
1. کاشانی‌نژاد، م.، 1395. طراحی و تحلیل آزمایش‌ها در صنایع غذایی با نرم‌افزار Design Expert 9. جلد اول، انتشارات دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان.
2. Alvarez-Ossorio, C., Orive, M., Sanmartín, E., Alvarez-Sabatel, S., Labidi, J., Zufia, J. and Bald, C., 2022. Composition and techno-functional properties of grape seed flour protein extracts. ACS Food Science & Technology, 2(1), pp.125-135.
3. Baca-Bocanegra, B., Nogales-Bueno, J., Hernández-Hierro, J.M. and Heredia, F.J., 2021. Optimization of protein extraction of oenological interest from grape seed meal using design of experiments and response surface methodology. Foods, 10(1), p.79.
4. Costa, G.N., Tonon, R.V., Mellinger‐Silva, C., Galdeano, M.C., Iacomini, M., Santiago, M.C., Almeida, E.L. and Freitas, S.P., 2019. Grape seed pomace as a valuable source of antioxidant fibers. Journal of the Science of Food and Agriculture, 99(10), pp.4593-4601.
5. Das, D., Mir, N.A., Chandla, N.K. and Singh, S., 2021. Combined effect of pH treatment and the extraction pH on the physicochemical, functional and rheological characteristics of amaranth (Amaranthus hypochondriacus) seed protein isolates. Food Chemistry, 353, p.129466.
6. Deak, N.A. and Johnson, L.A., 2007. Effects of extraction temperature and preservation method on functionality of soy protein. Journal of the American Oil Chemists' Society, 84(3), p.259.
7. FAOSTAT, 2021. FAOSTAT Crops Statistics. Available at: http://www.fao.org/faostat/en/#data/QC [accessed January 20, 2021].
8. Gazzola, D., Vincenzi, S., Gastaldon, L., Tolin, S., Pasini, G. and Curioni, A., 2014. The proteins of the grape (Vitis vinifera L.) seed endosperm: Fractionation and identification of the major components. Food Chemistry, 155, pp.132-139.
9. Hadidi, M., Aghababaei, F., Gonzalez-Serrano, D.J., Goksen, G., Trif, M., McClements, D.J. and Moreno, A., 2024. Plant-based proteins from agro-industrial waste and by-products: Towards a more circular economy. International Journal of Biological Macromolecules, p.129576.
10. Hou, F., Ding, W., Qu, W., Oladejo, A.O., Xiong, F., Zhang, W., He, R. and Ma, H., 2017. Alkali solution extraction of rice residue protein isolates: Influence of alkali concentration on protein functional, structural properties and lysinoalanine formation. Food Chemistry, 218, pp.207-215.
11. Hu, H., Cheung, I.W., Pan, S. and Li-Chan, E.C., 2015. Effect of high intensity ultrasound on physicochemical and functional properties of aggregated soybean β-conglycinin and glycinin. Food Hydrocolloids, 45, pp.102-110.
12. Karami, Z., Mirzaei, H., Emam-Jomʹe, Z., Khamiri, M., 2011. Investigation and comparison of ultrasonic assisted extraction of phenolic compound from licorice root. Food Processing and Preservation Journal, 3(2), pp.1-22.
13. Kumar, M., Tomar, M., Potkule, J., Punia, S., Dhakane-Lad, J., Singh, S., Dhumal, S., Pradhan, P.C., Bhushan, B., Anitha, T. and Alajil, O., 2022. Functional characterization of plant-based protein to determine its quality for food applications. Food Hydrocolloids, 123, p.106986.
14. Li, Q., Zheng, J., Ge, G., Zhao, M. and Sun, W., 2020. Impact of heating treatments on physical stability and lipid-protein co-oxidation in oil-in-water emulsion prepared with soy protein isolates. Food Hydrocolloids, 100, p.105167.
15. Li, X., Luo, T., Wang, L., Song, H., Wang, F., Weng, Z., Zhou, J., Xiang, X., Xiong, L. and Shen, X., 2023. Emulsifying properties of wheat germ protein: Effect of different ultrasonic treatment. Ultrasonics Sonochemistry, 98, p.106479.
16. Lv, C., Jia, X., Li, M., Yang, J. and Zhao, G., 2011. Optimization of extraction process of crude protein from grape seeds by RSM. Food science and technology research, 17(5), pp.437-445.
17. McClements, D.J., 2004. Protein-stabilized emulsions. Current opinion in colloid & interface science, 9(5), pp.305-313.
18. O’sullivan, J.J., Park, M., Beevers, J., Greenwood, R.W. and Norton, I.T., 2017. Applications of ultrasound for the functional modification of proteins and nanoemulsion formation: A review. Food Hydrocolloids, 71, pp.299-310.
19. Östbring, K., Nilsson, K., Ahlström, C., Fridolfsson, A. and Rayner, M., 2020. Emulsifying and anti-oxidative properties of proteins extracted from industrially cold-pressed rapeseed press-cake. Foods, 9(5), p.678.
20. Papalamprou, E.M., Doxastakis, G.I. and Kiosseoglou, V., 2010. Chickpea protein isolates obtained by wet extraction as emulsifying agents. Journal of the Science of Food and Agriculture, 90(2), pp.304-313.
21. Paraman, I., Hettiarachchy, N.S. and Schaefer, C., 2008. Preparation of rice endosperm protein isolate by alkali extraction. Cereal Chemistry, 85(1), pp.76-81.
22. Ubaid, M. and Saini, C.S., 2024. Protein concentrate extracted from grape seeds: Impact of different pH levels on the amino acid composition, structural, thermal, morphological, and functional properties. Acta Scientiarum Polonorum Technologia Alimentaria, 23(4), pp.423-437.
23. Yan, S., Xu, J., Zhang, S. and Li, Y., 2021. Effects of flexibility and surface hydrophobicity on emulsifying properties: Ultrasound-treated soybean protein isolate. Lwt, 142, p.110881.
24. Zayas, P.D., 1997. Functionality of Proteins in Food. 1st ed. Berlin/Heidelberg, Germany: Springer.
25. Zhao, Y., Wen, C., Feng, Y., Zhang, J., He, Y., Duan, Y., Zhang, H. and Ma, H., 2021. Effects of ultrasound-assisted extraction on the structural, functional and antioxidant properties of Dolichos lablab L. Protein. Process Biochemistry, 101, pp.274-284.
26. Zhou, T., Li, Q., Zhang, J., Bai, Y. and Zhao, G., 2010. Purification and characterization of a new 11S globulin-like protein from grape (Vitis vinifera L.) seeds. European Food Research and Technology, 230, pp.693-699.
27. Zhou, T., Zhang, T., Liu, W. and Zhao, G., 2011. Physicochemical characteristics and functional properties of grape (Vitis vinifera L.) seeds protein. International journal of food science & technology, 46(3), pp.635-641.
