SUPERVISOR
Ali Nasirpour,Javad Keramat
علی نصیرپور (استاد راهنما) جواد کرامت (استاد راهنما)
STUDENT
Mahdi Darvishikhorasgani
مهدی درویشی خوراسگانی
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391
TITLE
Emulsifying properties of soybean protein- starch conjugates achieved by Maillard reaction
Proteins and polysaccharides are two main groups of functional components in food formulation. They play different roles in food industry due to their physico-chemical properties, such as; thickening agent emulsifying agent and stabilising agent. By Complex formation between the protein and polysaccharide, functional properties of proteins are improved. Among the different types of interactions between the protein– polysaccharide, covalent bond is very strong, specific, non electrostatic and permanent linkage. So, the maillard reaction between proteins and polysaccharides can be used to form a covalent bond because of safety and without the use of extraneous chemicals. In this study, the functional properties of soy proteins by formation covalent bonds between starch by use of the maillrd reaction was improved. To achieve the above objectives, on the basis of the total biopolymer (4% (w/w)), a mixture of soy protein and native starch and hydrolyzed starch (i.e., hydrolyzed for 20, 40 and 60 minutes) by 1:1, 1: 2 and 1: 3 protein / polysaccharide ratio were prepared. The pH value of the mixtures was adjusted to pH 9 and heated for 6 hour. Disappearing some soy protein bands, and highlighted bands more at the beginning of conjugated samples at the SDS-PAGE gel, also peak shift of soy protein and starch, especially the peak of the amide bond of 1 and 2 in the FT-IR spectrum of the soy protein - starch conjugate showed the complex formed between them. Evaluation of physicochemical properties of soy protein – starch conjugate, indicated that surface hydrophobicity of protein decreased, and water absorption, solubility, especially at the isoelectric point, and the zeta potential increased. The emulsion activity and emulsion stability of conjugated samples were evaluated with use of turbidity measurement and comparison average droplet size in the beginning and after 28 days ( p 0.05). Soy protein was used as a control sample. The results showed that the samples with 1:3 protein / polysaccharide ratio by native starch and 20 minutes hydrolysied starch, and with 1:1 protein / polysaccharide ratio by 40 and 60 minutes hydrolysied starch had the highest stability compared with the control sample. Finally, the samples with 1: 3 protein / polysaccharide ratio by native starch and 1: 1 protein / polysaccharide ratio by 60 minutes hydrolysied starch indicated better function than the other samples because of lower primary average particle size. In order to evaluate the effects of conjugated samples on quality characteristics of whipping cream, conjugated samples with 1:1 and 1:3 protein / polysaccharide ratio by hydrolysied starch between 0-60 minutes at a concentration of 1-2% were added to whipping cream with 20-30% fat. The RSM methodology was use for evaluating the effects of these characteristics. With increasing in fat content, overrun, firmness and stability significantly increased and synersis decreased. With increasing in conjugated samples concentration, overrun significantly increased and, synersis and firmness decreased. Also, increasing stability was near significant value (. p =.0556). The only significant effect of starch hydrolysis was on the firmness, that by increasing time of hydrolysis, the firmness increased. Conjugated sample type had a significant effect on the characteristics of whipping cream. Conjugated samples with ratio of 1:1 had the greatest effect on stability and overrun. Conjugated samples with 1: 1 protein / polysaccharide ratio led to more stability, and better able to compensate for the effects of fat reduction. Also, its effect was lower on the firmness. Keyborad : Emulsion, Conjugate, Covalent bond, Maillard, Soy protein, Starch
پروتئین ها و پلی ساکارید ها دو گروه عمده از ترکیبات کاربردی در مواد غذایی هستند که با توجه به ویژگی های فیزیکو شیمیایی خود نقش های متنوعی از جمله تغلیظ کنندگی، پایدار کنندگی،ایجاد ژل و امولسیون کنندگی را در صنعت غذا ایفا می کنند. با تشکیل کمپلکس میان پروتئین و پلی ساکارید، به طور قابل ملاحظه ای ویژگی های کاربردی پروتئین ها را بهبود پیدا می کند. در میان انواع بر همکنش های میان پروتئین – پلی ساکارید پیوندهای کوالانسی پیوندهایی بسیار قوی، اختصاصی، غیرالکترواستاتیک و دائمی هستند که از واکنش مایلارد می توان به علت شرایط ملایم ،ایمن و بدون نیاز به افزودن هر گونه مواد شیمایی خارجی به عنوان یک روش مطمئن برای تشکیل پیوند میان این دو بیوپلیمر استفاده کرد. در این پژوهش ویژگی های کاربردی پروتئین سویا از طریق تشکیل پیوند کوالانسی با نشاسته با استفاده از واکنش مایلارد بهبود داده شد. بدین منظور مخلوط هایی بر اساس 4% وزنی بیوپلیمر کل با نسبت پروتئین / پلی ساکارید 1:3 ، 1:2 و 1:1 از پروتئین سویا و نشاسته های خام و 20، 40 و 60 دقیقه هیدرولیز شده تهیه و به منظور انجام واکنش مایلارد در دمای 90 درجه سانتیگراد و pH= 9 به مدت 6 ساعت حرارت دهی شد. کم رنگ شدن برخی از باندهای مربوط به پروتئین های سویا، وجود باندهای پررنگ تر در بالای ستون های مربوط به نمونه های کنژوگه شده در ابتدای ژل SDS-PAGE، همچنین جابه جایی پیک های مربوط به پروتئین سویا و نشاسته به ویژه پیک های مربوط به آمید باند 1 و 2 در طیف مربوط به کنژوگه پروتئین سویا – نشاسته نشان از تشکیل کمپلکس میان این دو بیوپلیمر بود. بررسی ویژگی های فیزیکوشیمیایی کنژوگه های حاصل از پروتئین سویا – نشاسته نشان داد که با تشکیل کنژوگه سطح آبگریزی پروتئین کاهش و قابلیت جذب آب، حلالیت به ویژه در اطراف نقطه ایزوالکتریک و پتانسیل زتا افزایش یافت. فعالیت و پایداری امولسیون کنندگی کنژوگه های پروتئین سویا – نشاسته با استفاده از آزمون توربیدیتی و مقایسه میانگین انداز ذرات مورد در روز اول و بیست و هشتم مورد ارزیابی قرار گرفت (p 0/05 ). و از پروتئین سویا به عنوان نمونه شاهد استفاده شد. نتایج بدست آمده نشان داد که کنژوگه های تهیه شده با نسبت 1:3 پروتئین/ پلی ساکارید از نشاسته خام و نشاسته 20 دقیقه هیدرولیز شده و کنژوگه های تهیه شده با نسبت 1:1 پروتئین/پلی ساکارید از نشاسته های 40 و 60 دقیقه هیدرولیز شده در مقایسه با نمونه شاهد دارای بالاترین پایداری هستند که در این میان کنژوگه های تهیه شده با نسبت 1:3 از نشاسته خام و 1:1 از نشاسته 60 هیدرولیز شده به علت میانگین اندازه ذرات اولیه پایین تر عملکرد بهتری را به خود اختصاص دادند. به منظور بررسی اثر کنژوگه های حاصل از پروتئین سویا – نشاسته بر ویژگی های کیفی خامه قنادی کنژوگه های تهیه شده در دو نسبت 1:1 و 1:3 پروتئین/ پلی ساکارید با نشاسته های هیدرولیز شده از 60-0دقیقه در غلظت های 1-2 درصد به خامه قنادی با درصد چربی 30-20 درصد اضافه شد. سپس اثر این عوامل برویژگی های کیفی خامه قنادی با استفاده از طرح RSM مورد ارزیابی قرار گرفت. افزایش درصد چربی به صورت معنی داری باعث افزایش اوران، افزایش سفتی ، افزایش پایداری و کاهش آب اندازی شد. افزایش غلظت کنژوگه به طور معنی داری باعث افزایش میزان اوران، کاهش آب اندازی و کاهش سفتی شد و اثر نزدیک به معنی داری بر افزایش میزان پایداری داشت (00556/0p =). زمان هیدرولیز نشاسته تنها بر میزان سفتی اثر معنی دار داشت به صورتی که با افزایش آن میزان سفتی افزایش یافت. نوع کنژوگه نیز اثر معنی داری بر ویژگی های خامه قنادی داشت به صورتی که کنژوگه تهیه شده با نسبت 1:1 پروتئین/ پلی ساکارید اوران و پایداری بالاتری ایجاد کرد و بهتر توانست اثرات ناشی از کاهش چربی را جبران کند همچنین اثر آن بر کاهش نیز سفتی کمتر بود. کلمات کلیدی: امولسیون، پروتئین سویا، پیوند کوالانسی، کنژوگه، مایلارد، نشاسته