دانلود مقاله بررسی اثر زانتان و کاراگینان بر خواص حلالیت ایزوله پروتئین سویا

اختصاصی از فی ژوو دانلود مقاله بررسی اثر زانتان و کاراگینان بر خواص حلالیت ایزوله پروتئین سویا دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

چکیده
محدودیت هایی در استفاده از پروتئین سویا مانند حلالیت کم و طعم نامطلوب آن وجود دارد. در این پژوهش سعی گردید که خواص عملکردی پروتئین سویا توسط دو صمغ زانتان و کاراگینان بهبود یابد. زانتان در چهار سطح 0، 04/0، 09/0 و 13/0 درصد و کاراجینان در سطوح 0، 03/0، 07/0 و 09/0 درصد (در محلول) استفاده شد و صفت‌های حجم سرم، حجم رسوب و ضریب حلالیت نیتروژن مورد ارزیابی قرار گرفت.
نتایج آماری نشان داد که نمونه های دارای 13/0 درصد زانتان، 13/0 درصد زانتان و 07/0 درصد کاراجینان ، 13/0 درصد زانتان و 09/0 درصد کاراجینان و 09/0 درصد زانتان و 09/0 درصد کاراجینان دارای کمترین حجم سرم و رسوب و بالاترین میزان حلالیت بودند.
مقدمه
دربسیاری از مواد غذایی، پروتئین و پلی ساکارید بصورت توأم وجود دارد. در فرمولاسیون مواد غذایی کلوئیدی، ازپروتئین‌ها به دلیل خواص امولسیون کنندگی و تولید کف و از کربوهیدرات‌ها بعنوان نگهدارنده آب و قوام دهنده استفاده می‌شود. علاوه بر این پروتئین‌ها و کربوهیدرات‌ها در ماده غذایی ایجاد بافت و ساختار مناسب می‌نمایند1,2)).
واکنش پروتئین - پلی ساکارید عمدتاً الکترواستاتیکی است و قدرت واکنش به pH و قدرت یونی بستگی دارد. این واکنش می تواند برای کنترل حلالیت پروتئین، تشدید ژله ای شدن و پایداری امولسیون و کف بکار رود3)). اضافه کردن پلی ساکاریدها به محلول پروتئین از تجمع زیاد مولکول‌های پروتئین توسط محدود کردن واکنش پروتئین - پروتئین، یا توسط حفظ گروه‌های بار دار و یا افزایش ویسکوزیته، جلوگیری می کند( 4).
واکنش دو بیوپلیمر می‌تواند به صورت تفکیکی (بیوپلیمرها یکدیگر را دفع می کنند که به عنوان عدم سازگاری مطرح می شود) و یا تجمعی باشد که در این صورت پلیمرها یکدیگر را جذب می‌کنند (5).
واکنش پروتئین و پلی ساکارید به صورتهای حلالیت همزمان، ناسازگاری، رسوب، تشکیل کمپلکس یا جداسازی فاز وجود دارد( 6).
از نقطه نظر ترمودینامیکی، پروتئین وپلی ساکارید در محلول به صورت سازگار و یا ناسازگار وجود دارند. تحت شرایط ناسازگاری ترمودینامیکی، سیستمی شامل دو فاز حاصل می شود که عمدتاً هر فاز دارای مولکول‌های متفاوت است(4).
فاکتورهای مؤثر در ایجاد سازگاری پروتئین - پلی ساکارید، شامل نسبت پروتئین به پلی ساکارید، pH، قدرت یونی، میزان کل مواد جامد، درجه حرارت، میزان اسیدی بودن و طبیعت پلیمرها ( وزن مولکولی، بار و قابلیت انعطاف زنجیر) می باشد( 4).
واکنش دافعه، بین پروتئین و پلی ساکارید غیر یونی یا پلی ساکارید آنیونی در pH بالای نقطه ایزوالکتریک پروتئین اتفاق می افتد. واکنش جاذبه غیر خاص بین پروتئین وپلی ساکارید از تشکیل پیوندهای یونی، واندوالس، هیدروژنی و... حاصل می گردد. جاذبه قوی بین پروتئین ها با بار مثبت ( pH زیر نقطه ایزوالکتریک پروتئین ) و پلی ساکارید آنیونی، مخصوصاً درقدرت یونی پایین، و جاذبه ضعیف بین پروتئین‌های خنثی یا با بار منفی (pH بالای نقطه ایزوالکتریک پروتئین) و پلی ساکارید اتفاق می افتد (2).
محلول آبی پروتئین وپلی ساکارید، ممکن است در محدوده خاصی از نظر مقدار، جداسازی فاز نشان دهد. جداسازی فاز در اثر دو رفتار ثانویه توده ای شدن یا ناسازگاری ترمودینامیکی صورت می‌گیرد.
ترکیب دوگانه پروتئین - پلی ساکارید، بسته به دما، شرایط حلال و میزان آنها می تواند توده ای شدن، ناسازگاری یا هیچ کدام را نشان دهد.
توده ای شدن شامل جداسازی خودبه‌خودی سیستم به دو فاز غنی از حلال و بدون حلال( شامل پروتئین وپلی ساکارید) می‌باشد. این امر توسط رسوب همزمان مخلوط پروتئین- پلی ساکارید تحت اثر واکنش‌های جاذبه الکترواستاتیکی( غیر خاص ) بین بارهای مخالف پروتئین - پلی ساکارید انجام می‌شود (2). توده ای شدن زمانی که نیروی جاذبه بین دو بیوپلیمر مختلف آنقدر قوی باشد که آنها را بهم نزدیک نماید وتشکیل کمپلکس دهد، اتفاق می افتد. چون کمپلکس حاصل دارای دانسیته متفاوتی نسبت به محیط اطراف خود می‌باشد، جداسازی در بالا یا پایین سیستم در اثر نیروی جاذبه زمین صورت می‌گیرد (7). توده‌ای شدن در میزان کم پلی ساکارید اتفاق می‌افتد. چون در میزان کم، پلی ساکارید نمی‌تواند بطور کامل پروتئین را پوشش دهد و پلی ساکارید ممکن است بیشتر از یک مولکول پروتئین را جذب نماید (8, 5).
ناسازگاری ترمودینامیکی شامل جداسازی خود به خودی سیستم به دو فاز غنی از حلال است که در یک فاز پروتئین و در دیگری پلی ساکارید غالب است. این پدیده در اثر مخلوط نشدن محلول پروتئین و پلی ساکارید غیر‌ رقیق، تحت اثر واکنش دافعه پروتئین - پلی ساکارید (2) و در واقع زمانی که واکنش بین بیوپلیمرهای مشابه (1BP-1BP و 2BP- 2BP ) از نظر انرژی نسبت به واکنش بین بیوپلیمرهای مختلف( 2BP- 1BP ) مطلوب‌تر باشد، اتفاق می افتد(7).
2- مواد وروش ها
2-1 – آماده سازی نمونه
برای آماده سازی محلول از زانتان با میزان 0، 04/0، 09/0 و 13/0 درصد ، کاراگینان با میزان 0 ، 03/0، 07/0 و 09/0 درصد و ایزوله پروتئین سویا( SPI) به مقدار 5/6% در محلول استفاده شد. پروتئین، زانتان و کاراگینان توسط یک همزن کاسه دار مخصوص مواد پودری به مدت 5-7 دقیقه با دور متوسط بطور کامل مخلوط گشتند. به این ترتیب پودری همگن و یکنواخت بدست آمد. این پودر در تهیه محلول جهت انجام آزمایشات به کار گرفته شد.
2-2- آزمایشات فیزیکی و شیمیایی
2-2-1- تعیین میزان حلالیت ایزوله پروتئین سویا
برای تعیین حلالیت پروتئین، از اندیس حلالیت نیتروژن (NS) استفاده می شود. جهت اندازه‌گیری NS از روش برادفورد استفاده شد. با استفاده از این روش می توان میزان نیتروژن در ماده را تعیین کرد.
میزان نیتروژن در کل نمونه / میزان نیتروژن در فازشفاف =NS
برای انجام آزمایش، پودر با آب با نسبت 1 به 9/6 ( پودر به آب) توسط همزن مغناطیسی به مدت نیم ساعت مخلوط شدند و به این ترتیب مایعی یکنواخت حاصل گشت. نمونه‌های موجود، به مدت 15 دقیقه سانتریفوژ شدند( g × 4350). در اثر سانتریفوژ دو فاز در هر نمونه به دست آمد که شامل مایع شفاف در بالا و رسوب در پایین بود. با تعیین نیتروژن در فاز شفاف و در کل نمونه، میزان حلالیت پروتئین تعیین گردید(9).
برای اندازه گیری میزان نیتروژن کل نمونه و میزان نیتروژن فاز شفاف به روش براد فورد، نیاز به تهیه محلول استاندارد می باشد. محلول استاندارد غلظت های مختلف و مشخصی از پروتئین استاندارد آلبومین گاوی است که جهت تهیه منحنی استاندارد دستگاه اسپکتروفتومتر ( طول موج 540 نانو‌متر) به کار می‌رود. با استفاده از میزان جذب محلول های استاندارد معادل رگرسیونی مناسب به دست آمد که از آن برای تعیین میزان نیتروژن فاز شفاف و کل نمونه استفاده شد.
2-2-2-تعیین مقدار رسوب
حجم رسوب در تمام نمونه ها پس از گذشت زمان 90 و 120 دقیقه بر حسب میلی لیتر محاسبه شد. برای محاسبه مقدار رسوب، ابتدا نمونه محلول مطابق آن چه در قسمت 2-1 توضیح داده شد، آماده گردید. سپس نمونه‌ها در داخل مزورهای یکسان ریخته شدند. بر حسب نوع محلول حالت های متفاوتی در مزور‌ها مشاهده شد. حجم رسوب تشکیل شده در قسمت پایین مزور بر حسب میلی لیتر به عنوان حجم رسوب گزارش شد. حجم رسوب مربوط به شانزده نمونه پس از گذشت مدت زمان 90 و 120 دقیقه از شروع آزمایش خوانده شد.
2-2-3- تعیین مقدار سرم
پس از گذشت مدت زمانی از آماده سازی محلول، در بعضی از نمونه‌ها مایع شفافی از قسمت رسوب و کف محلول جدا می‌شود که تحت عنوان سرم مطرح می‌شود. به دلیل تشکیل سرم در بعضی از نمونه ها، حجم سرم پس از گذشت مدت زمان 90 و 120 دقیقه از شروع آزمایش، بر حسب میلی لیتردر مزور‌های یکسان (مرحله قبل) محاسبه گردید. سرم مایع شفافی است که در بعضی از نمونه ها پس از گذشت مدت زمانی از شروع آزمایش تشکیل می‌گردد. پس از آماده سازی نمونه، حجم سرم پس از گذشت مدت زمان 90 و 120 دقیقه از شروع آزمایش بر حسب میلی لیتر محاسبه گردید.
برای بررسی نتایج از آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی در سه تکرار(16*3) استفاده شد.
3- نتایج و بحث
3-1 – اثر زانتان بر حلالیت پروتئین
با توجه به نمودار 1 با افزایش میزان زانتان، NS افزایش پیدا می کند که علت آن پیوند بین هیدروکلوئید با پروتئین و جلوگیری از رسوب پروتئین است(10).

نمودار 1 – اثر زانتان بر درصد حلالیت نیتروژن
3-2- اثر زانتان بر حجم سرم
بررسی اثر زانتان (x) بر حجم سرم در دو زمان 90 و 120 دقیقه ( نمودار2و 3) نشان می دهد که این مقدار در سطح اطمینان (p<0.01) در تمام سطوح زانتان دارای اختلاف معنی داری است. نتایج نمودار 2 و 3 حاکی از آن است که زانتان در کاهش حجم سرم موثر است. علت این امرتناسب بین میزان زانتان و پروتئین ودر نتیجه کاهش پدیده توده ای شدن و ناسازگاری ترمودینامیکی با افزایش مقدار زانتان می باشد. در این شرایط با افزایش میزان زانتان در محلول حلالیت هم زمان پروتئین و پلی ساکارید افزایش می یابد. شبکه ایجاد شده توسط زانتان ذرات پروتئین سویا را نگه داشته و مانع رسوب ذرات می‌شود
(2, 4,5).

نمودار 2 -اثر زانتان بر حجم سرم در زمان 90 دقیقه

نمودار 3- اثر زانتان بر حجم سرم در زمان 120 دقیقه

3-3- بررسی اثر صمغ زانتان بر حجم رسوب
نتایج آنالیز واریانس گویای معنی دار بودن تاثیر زانتان (x) بر حجم رسوب در سطح اطمینان یک در صد(p<0.01) می باشد. مطابق نمودار4 و 5 در سطح چهارم زانتان علت افزایش رسوب، وجود مقدار زیادی مایع همراه رسوب است که این حالت به عنوان رسوب مایع مطرح است (4) و در واقع رسوب جامد مانند سایر نمونه ها وجود ندارد. معرفی این حالت تنها به منظور بیان جداسازی فاز در نمونه ‌صورت گرفت ( این حالت در زمان 90 و 120 دقیقه برای نمونه حاوی سطح چهارم زانتان و سطح دوم کاراگینان اتفاق افتاد). در سطح سوم زانتان، افزایشی در حجم رسوب مشاهده شد که احتمالا به دلیل جداسازی فاز (ناسازگاری ترمودینامیکی) می باشد(2, 7 ).

نمودار 4 - اثرزانتان بر حجم رسوب در زمان 90 دقیقه

نمودار 5- اثر زانتان بر حجم رسوب در زمان 120 دقیقه

3-4- اثر کاراجینان بر حلالیت پروتئین
با توجه به نمودار 6 با افزایش میزان کاراجینان، NS( سطح دوم نسبت به سطح اول) افزایش پیدا می‌کند که علت آن باند شدن هیدروکلوئید با پروتئین و جلوگیری از رسوب پروتئین است( 11 ، 5).

نمودار6 - اثر کاراجینان بر درصد حلالیت نیتروژن
3-5- اثر کاراجینان بر حجم سرم
نتایج آنالیز واریانس نشان دهنده معنی دار بودن تاثیر کاراجینان (c) بر حجم سرم در سطح اطمینان یک درصد ( p< 0.01 ) می باشد. همانگونه که در نمودار 7 و 8 مشاهده می شود، با افزایش میزان کاراجینان حجم سرم کم می شود که این امر به دلیل جذب بیشتر آب آزاد در مقادیر بالاتر صمغ کاراجینان است. در نمودار7، سطوح دوم، سوم و چهارم کاراجینان دارای اختلاف معنی دار در سطح 1% می باشند. سطح اول و دوم اختلاف معنی داری ندارند. با وجود افزایش میزان صمغ در سطح دوم نسبت به سطح اول،‌ میزان سرم کاهش نیافته است که این امر احتمالا به دلیل واکنش جداسازی فاز است. در این حالت مقدار صمغ به قدری کم است که پلی ساکارید بیشتر از یک مولکول پروتئین را جذب می کند و توده پروتئین از قسمت مایع جدا می شود(4).
در نمودار 8 ( زمان 120 دقیقه) سطح اول و دوم کاراجینان نیز داری اختلاف معنی دار در سطح اطمینان یک درصد( p< 0.01 ) می باشند زیرا زمان در شروع جداسازی فاز موثر است(8)و نیز برای ایجاد اتصال و پیوند بین هیدروکلوئیدها و پروتئین، نیاز به گذشت زمان است(2 12,)

نمودار7- اثر کاراجینان بر حجم سرم در زمان 90 دقیقه

نمودار 8 - اثر کارجینان بر حجم سرم در زمان 120 دقیقه

3-6- بررسی اثر صمغ کاراجینان بر حجم رسوب
مطابق نمودار 9 و10 در زمان 90 و120 دقیقه، حجم رسوب با افزایش میزان کاراجینان(c) تقریبا کاهش می‌یابد که این اختلاف در اکثر سطوح کاراجینان معنی دار(p< 0.01) است. کاهش میزان رسوب با افزایش مقدار کاراجینان، به علت توانایی اتصال این صمغ با مقدار کمی از پروتئین می‌باشد. در این شرایط، پروتئین‌های پیوند شده خواص سطحی معمول خود را از دست داده و خواص سطحی هیدروکلوئید را می پذیرند و به این ترتیب میل ترکیبی آنها با فاز پیوسته ( آّب) افزایش می یابد( 11، 5). علت افزایش رسوب در سطح دوم کاراجینان وجود مقدار زیادی مایع همراه رسوب می باشد که این حالت در زمان 90 و 120 دقیقه برای نمونه حاوی سطح چهارم زانتان و سطح دوم کاراجینان مشاهده شد. حجم واقعی رسوب درسطح دوم کاراجینان بدون در نظر گرفتن مایع در آزمایش‌های انجام شده، کمتر از حجم رسوب سطح اول کاراجینان می باشد. عدد خوانده شده با احتساب مقدار زیادی مایع همراه رسوب می‌باشد.

نمودار9- اثر کاراجینان بر حجم رسوب در زمان 90 دقیقه

نمودار10- اثر کاراجینان بر حجم رسوب در زمان 120 دقیقه
3-7- بررسی اثر متقابل صمغ زانتان و کاراجینان بر ضریب حلالیت نیتروژن(NS)
با توجه به نمودار 11، بررسی اثر متقابل صمغ زانتان(x) و کاراجینان (c) بر ضریب حلالیت نیتروژن نشان می دهد که اختلاف در تمام سطوح زانتان وکاراجینان به لحاظ آماری معنی دار (p<0.01) است وتقریبا با افزایش میزان زانتانو کاراجینان افزایش می یابد. این حالت به دلیل تشکیل شبکه بین دو هیدروکلوئید و اتصال با پروتئین است. در مواردی که با افزایش میزان پلی ساکارید حلالیت کاهش پیدا کرده، به علت نامتناسب بودن نسبت صمغ به پروتئین است که سبب توده ای شدن پروتئین می‌شود (Nishinari and Doi, 1994).

نمودار 11- اثر متقابل زانتان و کاراجینان بر درصد حلالیت نیتروژن

3-8- بررسی اثرمتقابل صمغ زانتان و کاراجینان بر حجم سرم
نتایج نمودارهای 12 و13 حاکی ازآن است که اثرمتقابل زانتان و کاراجینان بر حجم سرم در اکثر سطوح اختلاف معنی دار در سطح یک درصد (p<0.01) دارند.
با افزایش همزمان مقادیر زانتان و کاراجینان، حجم سرم کاهش پیدا می‌کند که این امر به دلیل تشکیل شبکه بین دو هیدروکلوئید و به تله انداختن آب آزاد بیشتر می باشد (13). افزایش حجم سرم در نمونه دارای (x = 0 % و c = 03/0%)، (x = 0 % و c = 07/0%)، (x =04/0 % و c = 09/0%)، (x = 09/0 % و c = 07/0%) و (x =13/0 % و c = 03/0%) به علت وقوع پدیده جداسازی فاز و نا متناسب بودن نسبت مقدار صمغ به پروتئین می باشد (2, 4, 5).
اختلاف حجم بین دو زمان 90 و 120 دقیقه به دلیل آن است که جداسازی فاز به زمان وابسته بوده و ازطرفی، گذشت زمان جهت برقراری پیوند بین هیدروکلوئیدها و پروتئین الزامی می باشد (2 12,).

فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد

تعداد صفحات این مقاله    16صفحه

پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید