استفاده از پیش‌تیمار مایکروویو در هیدرولیز آنزیمی پروتئین دانه کدو (Cucurbita maxima L.) توسط آلکالاز و بررسی خواص آنتی‌اکسیدانی آن

مجله پژوهشهای علوم و صنایع غذایی ایران

مقاله 9، دوره 20، شماره 2 - شماره پیاپی 86، خرداد و تیر 1403، صفحه 295-308   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/ifstrj.2023.82861.1264

نویسندگان

زینب نوشی منجیلی¹؛ علیرضا صادقی ماهونک^{* 1}؛ وحید عرفانی مقدم²؛ محمد قربانی¹؛ هدی شهیری طبرستانی¹

¹گروه علوم و صنایع غذایی، دانشکده صنایع غذایی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

²مرکز تحقیقات سرطان، دانشگاه علوم پزشکی گلستان، گرگان، ایران

چکیده

دانه کدو دارای محتوای پروتئین بالایی (40-30 درصد برحسب ماده خشک) است. بخش اعظم دانه­ها به شکل آجیل مورد استفاده قرار می­گیرند و بخشی از آن نیز جزو ضایعات کشاورزی محسوب می­شوند. هیدرولیز شده­های حاصل از پروتئین دانه کدو دارای خواص زیست­فعالی، بویژه فعالیت آنتی­اکسیدانی می­باشند. در این پژوهش محلول محتوی ایزوله پروتئین دانه کدو در معرض پیش­تیمار مایکروویو با توان 900-450 وات به مدت 90-30 ثانیه قرار گرفت و به­عنوان محلول سوبسترا در آزمایشات هیدرولیز آنزیمی استفاده شد. هیدرولیز آنزیمی توسط آلکالاز، با غلظت 5/2-5/0 درصد وزنی نسبت به سوبسترای پروتئینی، در بازه زمانی 20 تا 190 دقیقه، در دما و pH اپتیمم آلکالاز، به­منظور تولید هیدرولیز شده­هایی با پتانسیل آنتی­اکسیدانی انجام گرفت. قدرت آنتی­اکسیدانی با استفاده از روش­های مهار رادیکال آزاد DPPH، قدرت آنتی­اکسیدانی کل و فعالیت شلاته­کنندگی آهن اندازه­گیری شد. نتایج نشان داد، بیشینه فعالیت آنتی­اکسیدانی در شرایط بدون پیش­تیمار، طی زمان 165 دقیقه و نسبت E/S 2/2 درصد با قابلیت مهار رادیکال آزاد DPPH (5/40 درصد)، قدرت آنتی‌اکسیدانی کل (79/0) و شلاته­کنندگی آهن (2/96 درصد) بدست آمد. درحالی‌که با اعمال پیش­تیمار مایکروویو، بیشینه فعالیت آنتی­اکسیدانی در زمانی کوتاه­تر و غلظت آنزیم کمتر (105 دقیقه و نسبت 5/1 درصد E/S)، با قابلیت مهار رادیکال آزاد DPPH (52 درصد)، قدرت آنتی‌اکسیدانی کل (711/0) و شلاته­کنندگی آهن (93 درصد) بدست آمد. بنابراین، می­توان نتیجه گرفت که استفاده از پیش­تیمار مایکروویو در هیدرولیز آنزیمی، علاوه بر دستیابی به هیدرولیز شده­هایی با قابلیت آنتی­اکسیدانی مناسب، موجب صرفه­جویی در زمان و غلظت آنزیم مورد استفاده در طی هیدرولیز نیز می­شود.

کلیدواژه‌ها

پروتئین هیدرولیز شده؛ پیش‌تیمار مایکروویو؛ دانه کدو؛ فعالیت آنتی‌اکسیدانی

مراجع

1. Alvand, M., Sadeghi Mahoonak, A., Ghorbani, M., Shahiri Tabarestani, H., & Kaveh, S. (2022). Comparison of the antioxidant properties of hydrolyzed Turkmen melon seed protein by Pancreatin and Alcalase. Food Engineering Research, 21(2), 75-90. https://doi.org/10.22092/fooder.2023.354314.1303
2. Batista, I., Ramos, C., Coutinho, J., Bandarra, N., & Nunes, M. (2010). Characterization of protein hydrolysates and lipids obtained from black scabbardfish (Aphanopus carbo) by-products and antioxidative activity of the hydrolysates produced. Process Biochemistry, 45(1), 18-24.
3. da Rosa, G.S., Vanga, S.K., Gariepy, Y., & Raghavan, V. (2019). Comparison of microwave, ultrasonic and conventional techniques for extraction of bioactive compounds from olive leaves (Olea europaea). Innovative Food Science & Emerging Technologies, 58, 102234. https://doi.org/10.1016/j.ifset.2019.102234
4. Devi, N.M., Prasad, R., & Palmei, G. (2018). Physico-chemical characterisation of pumpkin seeds. International Journal of Chemical Studies, 6(5), 828-831.
5. Dong, C., Li, F., Wang, L., Ma, X., Xu, J., & Kong, L. (2015). Microwave pretreatment of sunflower meal protein preparation of antioxidant peptides. Science Technology Food Industry, 36, 308-311.
6. Drotningsvik, A., Mjøs, S.A., Pampanin, D.M., Slizyte, R., Carvajal, A., Remman, T., Høgøy, I., & Gudbrandsen, O.A. (2016). Dietary fish protein hydrolysates containing bioactive motifs affect serum and adipose tissue fatty acid compositions, serum lipids, postprandial glucose regulation and growth in obese Zucker fa/fa rats. British Journal of Nutrition, 116(8), 1336-1345. https://doi.org/10.1017/S0007114516003548
7. Fan, X., Guo, H., Teng, C., Zhang, B., Blecker, C., & Ren, G. (2022). Anti-colon cancer activity of novel peptides isolated from in vitro digestion of quinoa protein in Caco-2 cells. Foods, 11(2), 194.
8. Gazikalović, I., Mijalković, J., Šekuljica, N., Jakovetić Tanasković, S., Đukić Vuković, A., Mojović, L., & Knežević-Jugović, Z. (2021). Synergistic effect of enzyme hydrolysis and microwave reactor pretreatment as an efficient procedure for gluten content reduction. Foods, 10(9), 2214.
9. Gohi, B.F.C.A., Du, J., Zeng, H.-Y., Cao, X.-J., & Zou, K.M. (2019). Microwave pretreatment and enzymolysis optimization of the Lotus seed protein. Bioengineering, 6(2), 28.
10. Han, R., Álvarez, A.J.H., Maycock, J., Murray, B.S., & Boesch, C. (2021). Comparison of alcalase-and pepsin-treated oilseed protein hydrolysates–experimental validation of predicted antioxidant, antihypertensive and antidiabetic properties. Current Research in Food Science, 4, 141-149.
11. Horax, R., Vallecios, M.S., Hettiarachchy, N., Osorio, L.F., & Chen, P. (2017). Solubility, functional properties, ACE‐I inhibitory and DPPH scavenging activities of Alcalase hydrolysed soy protein hydrolysates. International Journal of Food Science & Technology, 52(1), 196-204. https://doi.org/10.1111/ijfs.13267
12. Horwitz, W., & Latimer, G. (2000). Association of official analytical chemists. Gaithersburg, MD, USA.
13. Kanbargi, K.D., Sonawane, S.K., & Arya, S.S. (2017). Encapsulation characteristics of protein hydrolysate extracted from Ziziphus jujube International Journal of Food Properties, 20(12), 3215-3224.
14. Kaveh, S., Sadeghi, M.A., Ghorbani, M., Jafari, M., & Sarabandi, K. (2019). Optimization of factors affecting the antioxidant activity of fenugreek seed's protein hydrolysate by response surface methodology. Iranian Journal of Nutrition Sciences & Food Technology, 14(1).
15. Li, D., Wang, J., Wu, X., Feng, C., & Li, X. (2013). Ultraviolet-assisted synthesis of hourglass-like ZnO microstructure through an ultrasonic and microwave combined technology. Ultrasonics Sonochemistry, 20(1), 133-136. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2012.05.017
16. Lu, D., Peng, M., Yu, M., Jiang, B., Wu, H., & Chen, J. (2021). Effect of enzymatic hydrolysis on the zinc binding capacity and in vitro gastrointestinal stability of peptides derived from pumpkin (Cucurbita pepo) seeds. Frontiers in Nutrition, 8, 647782.
17. Maqsoudloua, S., Mahoonak, R., & Mohebodini, A. (2018). Evaluation of the antioxidant properties Hydrolyzed protein of bee pollen. Food Science and Technology, 14(12), 227-240.
18. Mazloomi-Kiyapey, S.N., Sadeghi-Mahoonak, A., Ranjbar-Nedamani, E., & Nourmohammadi, E. (2019). Production of antioxidant peptides through hydrolysis of medicinal pumpkin seed protein using pepsin enzyme and the evaluation of their functional and nutritional properties. Arya Atherosclerosis, 15(5), 218.
19. Meshginfar, N., Sadeghi, M.A., Ziaiifar, A., Ghorbani, M., & Kashaninejad, M. (2014). Optimization of the production of protein hydrolysates from meat industry by products by response surface methodology. Journal of Food Research (University of Tabriz).
20. Nguyen, E., Jones, O., Kim, Y.H.B., San Martin-Gonzalez, F., & Liceaga, A.M. (2017). Impact of microwave-assisted enzymatic hydrolysis on functional and antioxidant properties of rainbow trout Oncorhynchus mykiss by-products. Fisheries Science, 83, 317-331.
21. Nkosi, C.Z. (2007). Effect of pumpkin seed (Cucurbita pepo) protein isolate on the antioxidant enzymes in ccl4-induced liver injury in low-protein fed rats.
22. Nnamezie, A.A., Famuwagun, A.A., & Gbadamosi, S.O. (2021). Characterization of okra seed flours, protein concentrate, protein isolate and enzymatic hydrolysates. Food Production, Processing and Nutrition, 3, 1-14.
23. Nourmohammadi, E., Sadeghi, M.A., Ghorbani, M., Alami, M., & Sadeghi, M. (2016). Identification of the optimum conditions to anti-oxidative peptides production through the enzymatic hydrolysis of pumpkin oil cake protein by pepsin.
24. Ovissipour, M., Abedian, A., Motamedzadegan, A., Rasco, B., Safari, R., & Shahiri, H. (2009). The effect of enzymatic hydrolysis time and temperature on the properties of protein hydrolysates from Persian sturgeon (Acipenser persicus) viscera. Food Chemistry, 115(1), 238-242.
25. Prieto, P., Pineda, M., & Aguilar, M. (1999). Spectrophotometric quantitation of antioxidant capacity through the formation of a phosphomolybdenum complex: specific application to the determination of vitamin E. Analytical Biochemistry, 269(2), 337-341.
26. Rezig, L., Chibani, F., Chouaibi, M., Dalgalarrondo, M.L., Hessini, K., Guéguen, J., & Hamdi, S. (2013). Pumpkin (Cucurbita maxima) seed proteins: sequential extraction processing and fraction characterization. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 61(32), 7715-7721. https://doi.org/10.1021/jf402323u
27. Rezig, L., Chouaibi, M., Msaada, K., & Hamdi, S. (2012). Chemical composition and profile characterisation of pumpkin (Cucurbita maxima) seed oil. Industrial Crops and Products, 37(1), 82-87.
28. Samaranayaka, A.G., & Li-Chan, E.C. (2011). Food-derived peptidic antioxidants: A review of their production, assessment, and potential applications. Journal of Functional Foods, 3(4), 229-254. https://doi.org/10.1016/j.jff.2011.05.006
29. Sarkar, S.K., Hossain, M.T., Uddin, M.B., & Absar, N. (2007). Purification, characterization and physico-chemical properties of three galactose-specific lectins from pumpkin (Cucurbita maxima) seed kernels. Journal of the Chinese Chemical Society, 54(6), 1433-1442.
30. Shaban Pour, B., Kord Jazi, M., Nazari, K., & Esmaeeli Khariki, M. (2017). Effect of enzymatic hydrolysis time, temperature and enzyme to substrate ratio on antioxidant properties of prawn bioactive peptides. Journal of Food Science and Technology (Iran), 14(62), 45-31.
31. Shandilya, U., & Sharma, A. (2017). Functional foods and their benefits: an overview. Journal Nutrition Health Food Engineering, 7(4), 353-356.
32. Sitohy, M.Z., Desoky, E.S.M., Osman, A., & Rady, M.M. (2020). Pumpkin seed protein hydrolysate treatment alleviates salt stress effects on Phaseolus vulgaris by elevating antioxidant capacity and recovering ion homeostasis. Scientia Horticulturae, 271, 109495. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2020.109495
33. Taha, F.S., Mohamed, S.S., Wagdy, S.M., & Mohamed, G.F. (2013). Antioxidant and antimicrobial activities of enzymatic hydrolysis products from sunflower protein isolate. World Applied Science Journal, 21(5), 651-658.
34. Uluko, H., Zhang, S., Liu, L., Tsakama, M., Lu, J., & Lv, J. (2015). Effects of thermal, microwave, and ultrasound pretreatments on antioxidative capacity of enzymatic milk protein concentrate hydrolysates. Journal of Functional Foods, 18, 1138-1146.
35. Villanueva-Lazo, A., Paz, S. M.-d. l., Rodriguez-Martin, N. M., Millan, F., Carrera, C., Pedroche, J. J., & Millan-Linares, M. d. C. (2021). Antihypertensive and antioxidant activity of Chia protein techno-functional extensive hydrolysates. Foods, 10(10), 2297.
36. Wang, S., Su, G., Zhang, X., Song, G., Zhang, L., Zheng, L., & Zhao, M. (2021). Characterization and exploration of potential neuroprotective peptides in walnut (Juglans regia) protein hydrolysate against cholinergic system damage and oxidative stress in scopolamine-induced cognitive and memory impairment mice and zebrafish. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 69(9), 2773-2783. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.0c07798
37. Yang, C., Wang, B., Wang, J., Xia, S., & Wu, Y. (2019). Effect of pyrogallic acid (1, 2, 3-benzenetriol) polyphenol-protein covalent conjugation reaction degree on structure and antioxidant properties of pumpkin (Cucurbita) seed protein isolate. Lwt, 109, 443-449. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2019.04.034
38. Yang, X., Ren, X., & Ma, H. (2022). Effect of microwave pretreatment on the antioxidant activity and stability of enzymatic products from milk protein. Foods 2022, 11, 1759. In: s Note: MDPI stays neutral with regard to jurisdictional claims in published.
39. Zakeri, K., Ghorbani, M., Mahoonak, A.S., Moayedi, A., & Maghsoudlou, Y. (2019). Determination of optimum conditions for the production of peptides with antioxidant and nitric-oxide inhibition properties from protein hydrolysis of pumpkin seed meals using pepsin enzyme. Iranian Journal of Nutrition Sciences & Food Technology, 14(3).
40. Zhang, X., Li, H., Wang, L., Zhang, S., Wang, F., Lin, H., Gao, S., Li, X., & Liu, K. (2021). Anti‐inflammatory peptides and metabolomics‐driven biomarkers discovery from sea cucumber protein hydrolysates. Journal of Food Science, 86(8), 3540-3549. https://doi.org/10.1111/1750-3841.15834
41. Zhu, L., Chen, J., Tang, X., & Xiong, Y.L. (2008). Reducing, radical scavenging, and chelation properties of in vitro digests of alcalase-treated zein hydrolysate. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 56(8), 2714-2721.
42. Salo-Viiiinhen, P.P., & Koivistoinen, P.E. (1996). Determination of protein in foods: comparison of net protein and crude protein (Nx 6.25) values. Food Chembtry, 57(1), 27-31.