ارزیابی ویژگی‌های ساختاری و عملکردی پروتئین سه ژنوتیپ مختلف لوبیا (Phaseolus vulgaris)

مجله پژوهشهای علوم و صنایع غذایی ایران

مقاله 7، دوره 13، شماره 1 - شماره پیاپی 43، فروردین و اردیبهشت 1396، صفحه 79-91   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/ifstrj.v1396i1.58213

نویسندگان

نازنین فاطمه رحمتی¹؛ آرش کوچکی^{* 1}؛ مهدی وریدی¹؛ رسول کدخدایی²

¹گروه علوم و صنایع غذایی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد.

²گروه نانو فناوری مواد غذایی، پژوهشکده علوم و صنایع غذایی مشهد.

چکیده

امروزه تقاضا برای استفاده از پروتئین های گیاهی در حال افزیش است زیرا این پروتئین ها منابعی قابل دسترس و ارزان هستند. لذا در این تحقیق پروتئین سه ژنوتیپ مختلف لوبیا (Phaseolu svulgaris) شامل پاچ باقلا (Speckled Sugar)، قرمز (Red Mexican) و سفید (Great Northern) با استفاده از روش قلیایی- اسیدی استخراج و ویژگی‌های ساختاری (الکتروفورز، حلالیت، آب‌گریزی) و عملکردی آنها در سیستم‌های مختلف غذایی (امولسیون، ژل و کف) در دامنه پی اچ 3 تا 7 مورد بررسی قرار گرفت. الکتروفورز پروتئین‌ها نشان داد که فازئولین بخش عمده تشکیل‌دهنده هر سه نوع پروتئین مورد بررسی است. ارزیابی حلالیت پروتئین‌ها نیز مشخص نمود که هر سه پروتئین دارای حلالیت بسیار مناسب هستند بطوری‌که حلالیت پروتئین لوبیا پاچ باقلا در پی‌اچ 7، 83 درصد بود. همچنین بررسی آب‌گریزی سطحی نشان داد که پروتئین لوبیای پاچ باقلا کمترین و پروتئین لوبیا سفید بیشترین آب‌گریزی را دارا بودند (05/0P<). به‌علاوه هر سه پروتئین کمترین آب‌گریزی سطحی را در پی‌اچ 7 نشان دادند. ارزیابی ویژگی‌های عملکردی پروتئین‌ها نیز بیان‌کننده این مطلب بود که توانایی امولسیون‌کنندگی بیشتر تحت تاثیر حلالیت پروتئین و در مقابل توانایی تشکیل ژل و کف‌کنندگی تحت تاثیر آب‌گریزی پروتئین‌ها بوده است بطوری‌که بیشترین ظرفیت امولسیون‌کنندگی برای هر سه پروتئین در پی‌اچ 7 (70-77 درصد) اما بیشترین توانایی تشکیل ژل (6 درصد پروتئین) و کف (130-150 درصد) در پی‌اچ 3 مشاهده گردید. نتایج این پژوهش نشان داد با توجه به تاثیر مستقیم ویژگی‌های ساختاری پروتئین بر عملکرد آن، این ویژگی‌ها باید قبل از انتخاب پروتئین برای استفاده در سیستم‌های مختلف غذایی مورد توجه قرار گیرند.

کلیدواژه‌ها

پروتئین؛ ساختار؛ عملکرد؛ امولسیون؛ ژل؛ کف

مراجع

Adebowale, K. O., &Lawal, O. S., 2003, Foaming, gelation and electrophoretic characteristics of macuna bean (Macunapruriens) protein concentrate. Food Chemistry, 83, 237-246.

Aluko, R. E., Mofolasayo, O. A., & Watts, B. M., 2009, Emulsifying and foaming properties of commercial yellow pea (Pisumsativum L.) seed flours. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 57 (20), 9793–9800.

Asadpoor, A., Jafari, S. M., Sadeghi Mahoonak, A. Ghorbani, M., 2011, Evaluaion of emulsifying capacity and effect of acidity and ionic strength on different legume flours. Iranian Food Science and Technology Research Journal, 6 (3), 80-91.

Bagheri, A., Mahmoudi, A., & Ghezeli, F., 2001, Common beans, research for crop improvement, Mashhad, JDMPress, pp: 10-38.

Bengoechea, C., Romero, A., Aguilar, J. M., Cordobes, F., & Guerrero, A., 2010. Temperature and pH as factors influencing droplet size distribution and linear visco-elasticity of O/W emulsions stabilized by soy and gluten proteins. Food Hydrocolloids, 24 (), 783–791.

Boye, J. I., Aksay, S., Roufik, S., Ribereau, S., Mondor, M., Farnworth, E., &Rajamohamed, S. H., 2010, Comparison of the functional properties of pea, chickpea and lentil protein concentrates processed using ultrafiltration and isoelectric precipitation techniques. Food Research International, 43 (2), 537–546.

Chang, C., Tu, S., Ghosh, S., & Nickerson, M. T., 2015, Effect ofpH on the inter-relationships between the physicochemical, interfacial and emulsifying properties for pea, soy, lentil and canola protein isolates. Food Research International, 77 (3), 360-367.

Cheng, J., Zhou, S., Wu, D., Chen, J., Liu, D., & Ye, X., 2009, Bayberry (MyricarubraSieb. etZucc.) kernel: A new protein source.Food Chemistry, 112 (2), 469–473.

Cherry, J. P. &McWaters, K. H., 1981,Whippability and aeration, In: Cherry, P. (ed.), Protein Functionality in Foods, ACS Symposium Series 147,Washington, pp: 205-304.

Damodaran, S., 1994, Structure function relationship of food proteins, In: Hettiarachchy, N.S. & Gregory, R. (ed.), Protein functionality in food systems, Florida, CRC Press, pp: 1-33.

Depree, J. A., & Savage, G. P., 2001,physical and flavour stability of mayonnaise. Trends in Food Science & Technology, 12 (5), 157–163.

Dziuba, J., Szerszunowicz, I., Nalecz, D., &Dziuba, M., 2014, Proteomic analysis of albumin and globulin fractions of pea (Pisumsativum L.) seeds.ActaScientiarumPolonorumTechnologiaAlimentaria, 13 (2), 181-190.

Eltayeb, A. R. S. M, Ali, A. O., Abou-Arab, A. A., & Abu-Salem, F. M., 2011,Chemical composition and functional properties of flour and protein isolate extracted from Bambara groundnut (Vigna subterranean). African Journal of Food Science, 5 (2), 82 – 90.

Feyzi, S., Varidi, M., Zare, F. & Varidi, M. J., 2013, Study of chemical compositions, color carameters, and functional properties of fenugreek flour and their comparison with those of soy flour. Journal of Research and Innovation in Food Science and Technology, 2 (2), 121-138.

Fennema, O. R., 1996, Food chemistry, New York, Marcel Dekker, pp: 217-330.

Foegeding, E. A., & Davis, J. P., 2011, Food protein functionality: A comprehensive approach. Food Hydrocolloids, 25 (8), 1853-1864.

Fuente, M., Lopez-Pedrouso, M., Alonso, J., Santalla, M. De Ron, A. M., Álvarez, G., & Zapata, C., 2012, In-Depth Characterization of the phaseolin protein diversity of Common bean (phaseolus vulgaris L.) based on two-dimensional electrophoresis and mass spectrometry. Food Technol. Biotechnol, 50 (3), 315–325

Ghorbanian, F., 2014, Study of the Effect of grass pea (Lathyrus sativus) protein isolate on physicochemical properties of oil in water emulsion stabilized with xanthan gum. MS thesis, Ferdowsi University of Mashhad.

Ghoush, M. A., Samhourim, M., Al-Holy, M., & Herald, T., 2008, Formulation and fuzzy modeling of emulsion stability and viscosity of gum-protein emulsifier in a model mayonnaise system. Journal of Food Engineering, 84 (2), 348-357.

Hemmati, A., 2011, Management of chemical fertilizers consumption in legumes, Esfahan, Nosooh.

Jarpa-Parraa, M., Bamdada, F., Tiana, Z., Zengb, H., Temellia, F., & Chena, L., 2015, Impact of ph on molecular structure and surface properties of lentil legumin-like protein and its application as foam stabilizer. Colloids and Surfaces B: Bio interfaces, 132, 45–53.

Karaca, A. C., Low, N., & Nickerson, M., 2011, Emulsifying properties of chickpea, faba bean, lentil and pea proteins produced by isoelectric precipitation and salt extraction. Food Research International, 44 (9), 2742–2750.

Lam, R. S.H., & Nickerson, M. T., 2013, Food proteins: A review on their emulsifying properties using a structure–function approach.Food Chemistry, 141 (2), 975–984.

Lin, C. S. &Zayas, J. F., 1987, Protein solubility, emulsifying stability and capacity of two defatted com germ proteins. Journal of Food Science, 52 (6), 1615-1619.

Meng, G., & Ma, C. Y., 2002, Characterization of globulin from phaseolusangularis (red bean). International Journal of Food Science and Technology, 37 (6), 687–695.

McClements, D. J., 2005, Food Emulsions: Principles, Practices, and Techniques, New York, CRC press, pp: 129-166.

Montoya, C. A., Lalles, J. P., Beebe, S., &Leterme, P., 2009, phaseolin diversity as a possible strategy to improve the nutritional value of common beans (Phaseolus vulgaris). Food Research International, 43 (2), 443-449.

Moure, A., Domıngueza, H., Zunigab, M. E., Sotob, C., &Chamy, R., 2002,Characterisation of protein concentrates from pressed cakes of Guevinaavellana (Chilean hazelnut). Food Chemistry, 78 (2), 179–186.

Nakai, S., Li-Chan, E., & Hayakawa, S., 1986, Contribution of protein hydrophobicity to its functionality. Die Nahrung, 30 (3-4), 327-336.

Natarajan, S. S., Pastor-Corralesa, M. A., Khan, F. H., & Garrett, W. M., 2013, Proteomic analysis of common bean (Phaseolus vulgaris L.) by two-dimensional gel electrophoresis and mass spectrometry.Journal of Basic & Applied Sciences,9,424-437.

Owusu-Apenten, R. K., 2002, Food protein analysis Quantitative effects on processing, Marcel Dekker,New York, pp: 47-64.

Papalamprou, E. M., Doxastakis, G. I., & Kiosseoglou, V., 2010,Chickpea protein isolates obtained by wet extraction as emulsifying agents. Journal of the Science of Food Agriculture, 90 (2), 304–313.

Pauling, L., 2001, selected scientific papers (volume 2), World scientific, USA, and pp: 963-1090.

Rahmati, N. F., Koocheki, A., Varidi, M., & Kadkhodaee, R., 2016, Adsorption of Speckled Sugar bean protein isolate at oil-water interface: effect of ionic strength and pH. International Journal of Biological Macromolecules, http:// dx.doi.org /10.1016/j.ijbiomac.2016.11.008.

Sathe, S. K., 2002, Dry bean protein functionality.Critical Reviews in Biotechnology, 22 (2), 175–223.

Scippa, G. S., Rocco, M., Trupiano, D., Viscosi, V., DiMichele, M., Arena, S., Chiiatante, D. &Scaloni, A. 2010. The proteome of lentil (Lens culinarisMedik.) seeds: discriminating between landraces. Electrophoresis, 31 (3), 497-506.

Siddiq, M. &Uebersax, M. A., 2013, Dry beans and pulses production and consumption- an overview, In: Siddiq, M. &Uebersax, M. A. (ed.),Dry beans and pulses production, processing and nutrition, Wiley and Blackwell,Iowa, pp: 205-234.

Thaiphanit, S.,&Anprung, P., 2015, Physicochemical and emulsion properties of edible protein concentrate from coconut (Cocos nucifera L.) processing by-products and the influence of heat treatment. Food Hydrocolloids, 52, 756-765.

Zayas, J., 1997, Functionality of proteins in food.Springer, New York.