مشخصات

عنوان: تولید ایزوله های پروتئینی از منابع بومی و ارزیابی ویژگی های عملکردی آنها با هدف کاربرد در فرمولاسیون مواد غذایی

گروه تخصصی:  کشاورزی و منابع طبیعی

سازمان مجری:  واحد استان خراسان رضوی 

گروه پژوهشی: فرآوری مواد غذایی

پژوهشگران: 
میلانی الناز (مسئول طرح)
گلی موحد غلام علی (همکار طرح)
باباشکوری لیلا (همکار طرح)
روزبه لیلا (همکار طرح)

تاریخ خاتمه:  آذر 1394

کارفرما: 

خروجی طرح: 
 
تلفن: 8762000-8795530-0511

نشانی سازمان مجری: مشهد، میدان آزادی، صندوق پستی: 1376-91775
 

چکیده:

پروتئین حبوبات به دلیل دارابودن اجزای عملگر و خواص بیولوژیک مطلوب نسبت به سایر پروتئین دانه های روغنی در سال های اخیر توجه پژوهشگران را به خود جلب کرده است. در این پژوهش به کمک روش رویه سطح پاسخ، روش استخراج و تولید ایزوله پروتئین از دانه های نخود و خلر بهینه یابی گردید. خواص فیزیکوشیمیایی و عملکردی ایزوله شامل ظرفیت جذب آب و چربی، ظرفیت کف و دوام آن، ظرفیت امولسیونی و ثبات و پایداری امولسیون، تحت تاثیر روش های استخراج بررسی گردید. متغیرهای شرایط استخراج شامل(2.5-9.5) pH ، مدت زمان (80-20 دقیقه) و نسبت (30-5) بود. نتایج نشان داد؛ ایزوله حاصل از روش اسیدی دارای خصوصیات امولسیون کنندگی و ویژگی های کف بالاتری بود، درحالی که روش قلیایی باعث تقویت ظرفیت جذب آب و چربی گردید. با توجه به خصوصیات عملکردی مطلوب ایزوله های پروتئینی نخود، می توان از این منبع مفید در فراورده های غذایی برای جایگزینی سایر منابع پروتئینی بهره برد. همچنین، نتایج نشان داد؛ بهترین شرایط استخراج پروتئین دانه خلر با خلوص 93.5 درصد،pH معادل 9.5، نسبت آرد به آب1 :9.91، مدت زمان 48.38 دقیقه تعیین گردید. میزان روشنی رنگ ایزوله خلر از نخود کمتر بود. ایزوله پروتئین نخود در مقایسه با خلر دارای حلالیت بالاتر، ظرفیت تشکیل کف و امولسین بیشتر و ظرفیت جذب آب کمتر بود. تغییرات pH تاثیر معنی داری بر ویژگی عملکردی ایزوله ها داشت. کمترین میزان پارامترهای فیزیکی و عملکردی در نقطه ایزوالکتریک حاصل شد. دمای دناتوراسیون و آنتالپی ایزوله پروتئین نخودو خلر در این پژوهش به ترتیب معادل 121.40 و 128.5 بود. میزان بالای دمای دناتوراسیون بواسطه حضور اسیدهای آمینه هیدروفوب بود. اکستروژن از جمله فرایندهای کارا در صنایع غذایی می باشد. اکستروژن آرد حبوبات به استثناء سویا موضوع جدیدی در زمینه فرآوری مواد غذایی محسوب می شود. با توجه به اینکه حبوبات از لحاظ اسیدهای آمینه گوگرددار می باشد از لحاظ تغذیه ای حبوبات و غلات مکمل هم محسوب می شوند. نخود و خلر حاوی چندین فاکتور ضد تغذیه ای از قبیل اسید فیتیک می باشد. برای بهبود ارزش تغذیه ای می توان از پیش فرآیند جوانه زنی استفاده کرد که هم اکنون به عنوان یکی از موثرترین روش ها می باشد. لذا در این مطالعه از دانه جوانه زده به منظور غنی سازی اسنک حجیم تولید محصول عملگر استفاده شد. به کمک طرح آماری مرکب مرکزی چرخش پذیر، تاثیر سطوح افزودن آرد جوانه زده (40-10 درصد)، میزان رطوبت خوراک (20-14 درصد)، سرعت چرخش هلیس (100-200rpm)، دمای پخت اکسترودر دو ماردونه (170-120 درجه سانتیگراد) بر خصوصیات اسنک تولید شده شامل پارامترهای رنگ سنجی، فیزیکی (چگالی، انبساط شوندگی و سختی) و خواص عملکردی (جذب آب، جذب روغن و محلولیت در آب) مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش در قالب طرح مربع مرکزی چرخش پذیر انجام شد. همچنین شرایط عملیات بهینه با استفاده از تکنیک بهینه سازی عددی صورت گرفت. نتایج فرآیند بهینه سازی، جهت بهبود ویژگی های فیزیکی و خصوصیات رنگی به ترتیب برای اسنک حاوی نخود و خلر جوانه زده شامل دمای 135.91 درجه سانتیگراد، رطوبت 13 درصد و سرعت مارپیچ 170.07 دور بر دقیقه و دمای 179.84 درجه سانتیگراد، رطوبت 13.54 درصد و سرعت مارپیچ 153.23 دور بر دقیقه تعیین گردید.



کلیدواژگان: ایزوله پروتئین، استخراج، نخود، خلر، اسنک حجیم، جوانه زنی

 
 
Title: Protein isolates production from local plants and evaluation of its functional properties in order to use in food formulations

Abstract:

Legume seed proteins have received attention during recent years owing to their higher biological values and better functional properties than oilseed proteins. In present study, protein isolate extraction from Chickpea (CPI) and Lathyrus sativus (LPI) seeds was optimized using response surface methodology. Also, influences of protein extraction methods on physicochemical and functional properties of protein isolates such as oil absorption capacities, water absorption capacities, foaming capacity and stability, emulsion capacity and stability were evaluated. In this research protein extraction variables were pH (2.5-9.5), extraction time (20-80 min) and ratio (5-30). Results showed that; Isolates obtained by acid method had higher emulsification, and foam properties while alkalin method enhanced water absorption capacities and fat binding capacities. Whereas suitable functional properties of chick pea protein isolate could be used for substituting other proteins in food systems. Protein content of optimized Lathyrus sativus protein isolate (LPI) was 93.5% at pH 9.57, extraction time of 48.38 minute and 9.91 rations. L* value in LPI was less than CPI. Moreover, CPI significantly had higher protein solubility, foaming capacity, foam stability and emulsion stability and lower water binding capacity in comparison with LPI (p<0.05). pH changes had significant effect on protein solubility, foaming capacity, foaming stability, emulsion capacity and stability of both protein isolates (p<0.05). Furthermore, the lowest protein solubility, foaming capacity and emulsion capacity of both protein isolates were observed at pI. Study of DSC thermograph showed two peaks with high denaturation temperatures for both LPI and CPI, which confirmed the presence of high amounts of protein content with different protein fractions. Higher Td in LPI compared with CPI may be due to its higher amount of hydrophobic amino acids. Extrusion of legume flour except soybean is a new subject in the field of food processing. Considering that legumes are poor of sulfur amino acids (methionine, cysteine and tryptophan) and rich of amino acid lysine (protein grains limiting factor) legumes and cereals are taken into account as supplementary parts for each other from nutritional point view. chickpea and lathyrus sativusrice seeds contain some anti-nutritional factors such as phytic acid. Sprouting process can be used as one of the cheapest and most effective methods to improve the nutritional value. Therefore, in this study sprouted seeds were used in puffed corn snacks in order to enrich the production function. In the second phase of this work, A formulation containing germinated chickpea and germinated lathyrus sativus flour was extruded at a feed rate of 10 kg/h using a co-rotating twin-screw extruder. Primary extrusion variables were screw speed (100-200 rpm), feed moisture (14-20g/100gdb) and germinated flour concentration (10-40%). Response surface methodology (RSM) was used to study the effects of extrusion conditions on physical properties (density, hardness and expansion), functional properties (water absorption, oil absorption and solubility in water) and colorimetric parameters (L, a and b) of the extrudates. The experiment sample was a rotatable central square. Moreover, the optimized condition was calculated by a numerical optimization technique. The results of the optimization process, in order to maximize performance and improve physical properties and color characteristics, was concluded to be temperature 135.91oC, humidity 13% and screw speed 170.07 rpm and to be temperature 179.84oC, humidity 13.5% and screw speed 153.23 rpm for extruded snack based on germinated chickpea and germinated lathyrus sativus flour respectively.



Keyword(s): Protein isolate, extraction, Chickpea, Lathyrus sativus, extruded snack, sprouted