اثر نوع آنزیم و زمان هیدرولیز بر ویژگی‌های آنتی‌اکسیدانی پروتئین هیدرولیز شده دانه خربزه ترکمنی

نوآوری در علوم و فناوری غذایی

دوره 15، 3(پاییز) - شماره پیاپی 57، مهر 1402، صفحه 99-112   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.30495/jfst.2021.1922237.1698

نویسندگان

معصومه الوند¹؛ علیرضا صادقی ماهونک^{* 2}؛ محمد قربانی³؛ هدی شهیری طبرستانی⁴؛ شیما کاوه⁵

¹دانشجوی کارشناسی‌ارشد شیمی مواد غذایی، گروه علوم و صنایع غذایی، دانشکده صنایع غذایی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران.

²استاد، گروه علوم و صنایع غذایی، دانشکده صنایع غذایی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران.

³دانشیار،‌ گروه علوم و‌صنایع‌غذایی، دانشکده صنایع‌غذایی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران.

⁴استادیار، گروه علوم و صنایع‌غذایی، دانشکده صنایع‌غذایی، دانشگاه‌علوم کشاورزی و منابع طبیعی‌گرگان، گرگان، ایران.

⁵دانشجوی دکتری شیمی مواد غذایی، گروه علوم و صنایع غذایی، دانشکده صنایع غذایی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان گرگان، ایران.

چکیده

هیدرولیز آنزیمی منابع پروتئینی از روش‌های معمول در فرآوری غذایی است. پروتئین هیدرولیز شده مخلوطی از پپتیدها و اسید- آمینه‌هایی است که دارای خواص سلامتی‌بخش بسیاری از جمله، ضد فشار خون، ضد کلسترول و آنتی‌اکسیدان می باشند. از جمله ضایعات میوه خربزه ترکمنی دانه آن می باشد که منبعی مقرون به‌صرفه برای تولید پپتید‌های زیست فعال است. در این پژوهش هیدرولیز آنزیمی پروتئین دانه خربزه ترکمنی با آنزیم‌های پانکراتین و تریپسین در نسبت آنزیم به سوبسترا %1 و فواصل زمانی 20-200 دقیقه انجام گردید. درجه‌ی هیدرولیز و ویژگی‌های آنتی‌اکسیدانی (فعالیت مهاررادیکال DPPH، قدرت احیاء‌کنندگی یون آهن، فعالیت آنتی‌اکسیدانی کل و فعالیت مهار رادیکال هیدروکسیل) هیدرولیز شده‌های حاصل مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان دادند که تیمار 180 دقیقه در مقایسه با 200 دقیقه اختلاف معنی‌داری نداشتند و به منظور جلوگیری از اتلاف زمان و ظرفیت دستگاه‌ها، تیمار با زمان پایین مدنظر قرار گرفت. بیشترین فعالیت مهارکنندگی DPPH، قدرت احیاء‌کنندگی آهن، آنتی‌اکسیدانی کل و فعالیت مهار رادیکال هیدروکسیل با هیدرولیز با آنزیم پانکراتین و پس از 180 دقیقه هیدرولیز و به‌ترتیب به ‌میزان 49/72%، 55/0 (جذب در 700 نانومتر) و 59% حاصل شد. بنابراین با توجه به نتایج، آنزیم پانکراتین در مقایسه با تریپسین عملکرد بهتری در تولید پروتئین هیدرولیز شده با خاصیت آنتی‌اکسیدانی داشت. در نتیجه هیدرولیز شده‌ی حاصل قابلیت کاربرد در فرمولاسیون مواد غذایی به‌عنوان نگهدارنده‌ی طبیعی و تولید محصولات فراسودمند را دارد.

کلیدواژه‌ها

پانکراتین؛ تریپسین؛ دانه خربزه ترکمنی؛ هیدرولیز آنزیمی؛ آنتی‌اکسیدان

مراجع

1. اعتمادی، م.، صادقی ماهونک، ع. ر.، قربانی، م. و مقصودلو، ی. تولید و بررسی فعالیت شلاته­کنندگی و قدرت احیاء­کنندگی پروتئین­های هیدرولیز شده حاصل از پروتئین سویا. نشریه علوم غذایی و تغذیه، جلد‌13، شماره 1، 74-65.
2. بهرامی‌سیرمندی، ح.، حسن‌زاده، ر. و بهرامی‌سیرمندی، س. 1392. راهنمای جامع و مصور کشت و پرورش        صیفی­جات. انتشارات تحقیقات، آموزش کشاورزی ‌و منابع طبیعی (تاک)،  صفحات 130- 105.
3. پدرام‌نیا، ا.، مرتضوی، ع.، صادقی ماهونک، ع. ر.، الهامی راد، ا. و آرمین، م. 1396. بهینه­سازی تولید پروتئین­هیدرولیز­شده دانه­هندوانه (Citrullus lanatus) با ارزیابی فعالیت شلاته­کنندگی با استفاده از روش سطح پاسخ. نشریه نوآوری در علوم و فناوری­غذایی، جلد 9، شماره 4، 133-
4. سرابندی، خ.، صادقی ماهونک، ع. ر.، همیشه کار، ح.، قربانی، م. و جعفری، م. 1397. اثر شرایط هیدرولیز آنزیمی کازئین با پانکراتین بر ویژگی­های آنتی­اکسیدانی و عملکردی کازئین هیدرولیز شده. مجله علوم و صنایع­غذایی، جلد‌15، شماره 80، 318-303.
5. شریعت‌علوی، م.، صادقی ماهونک، ع. ر.، قربانی، م.، اعلمی، مهران. و محمدزاده، ج. 1397. تعیین شرایط بهینه تولید پروتئین هیدرولیز­شده با قابلیت آنتی­اکسیدانی و کاهندگی نیتریک­اکسید از ضایعات گوجه­فرنگی توسط آلکالاز. مجله علوم و صنایع­غذایی، جلد 15، شماره 84، 151-137.
6. شهیدی، ف.، کوچکی، آ. و بقایی، ه. 1385. بررسی برخی ترکیبات شیمیایی و خواص فیزیکی دانه­ی هندوانه، کدو، طالبی و خربزه بومی ایران و تعیین ویژگی­های شیمیایی روغن حاصل از آن ها. مجله علوم و صنایع کشاورزی، جلد‌20، شماره‌5، 421-411.

 

7. صادقیان‌امین، ی.، صادقی­ماهونک، ع. ر.، قربانی، م.، اعلمی، م. و جوشقانی، ح. 1398. اثر زمان فرآیند بر ویژگی­های عملکردی و آنتی­اکسیدانی پروتئین­هیدرولیزشده کینوا با الکالاز و پانکراتین. مجله علوم تغذیه و صنایع­غذایی، جلد 14، شماره 4، 102-89.
8. کاوه‌، ش.، صادقی ماهونک، ع. ر.، قربانی، م. و سرابندی،‌خ.‌مقایسه‌‌ی ویژ‌گی­های‌آنتی­اکسیدانی پروتئین­هیدرولیزشده دانه شنبلیله با آلکالاز و پانکراتین. نشریه ی نوآوری در علوم وفناوری­غذایی، جلد‌11، شماره 4، 88-77.
9. مظلومی، ن.، صادقی ماهونک، ع. ر.، قربانی، م. و هوشمند، غ. ر. 1398. تعیین شرایط بهینه تولید پپتیدهای ضد اکسایش حاصل از هیدرولیز­پروتئین هسته پرتقال با آنزیم آلکالاز. مجله علوم و صنایع­غذایی، جلد 16، شماره 88، 356-343.
10. مهرگان‌نیکو، ع.، صادقی ماهونک، ع. ر.، قربانی، م.، طاهری، ع.، اعلمی، م. وکمالی، ف. 1392. بررسی اثر شرایط هیدرولیز بر فعالیت ضد اکسایشی پروتئین­های هیدرولیز شده حاصل از ماهی کاراس .(Crassius crassius) نشریه پژوهش و نوآوری در علوم و صنایع­غذایی، جلد 2، شماره 4، 364- 351.
11. Adjonu, R., Doran, G., Torley, P. and Agboola, S. 2014. Whey protein peptides as components of Nano emulsions: A review of emulsifying and biological functionalities. Journal of Food Engineering, 122: 15–27.
12. Ahmadi, F., Kadivar, M. and Shahedi, M. 2007. Antioxidant activity of Kelussia odoratissima Mozaff. In model and food systems. Food Chemistry, 105: 57–64.
13. Official methods of analysis (18th ed). 2008. Association of Official Analytical Chemists Washagton, DC 47.
14. Arabshahi-Delouee, S. and Urooj, A. 2007. Antioxidant properties of various solvent extracts of mulberry (Morus indica L.) leaves. Food Chemistry, 102(4): 1233-1240
15. Batista, I., Ramos, C., Coutinho, J., Bandarra, N. and Nunes, M. 2010. Characterization of protein hydrolysates and lipids obtained from black scabbard fish by-products and antioxidative activity of the hydrolysates produced. Process Biochemistry, 45: 18-24
16. Bradford MM. 1976. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Analytical Biochemistry, 72: 248–54.
17. Centerano, G.C., Mellado, M.S. and Prentice-Henandez, C. 2011. Antioxidant Activity of protein Hydrolysates of Fish and Chicken Bones. Advance Journal of Food Science and Technology, 3(4): 280-288.
18. Chen, H. M., Muramoto, K., Yamauchi, F. and Nokihara, K. 1996. Antioxidant activity of designed peptides based on the antioxidative peptide isolated from digests of a soybean protein. Journal of agricultural and food chemistry, 44(9): 2619-2623
19. Chen, H. M., Muramoto, K., Yamauchi, F., Fujimoto, K. and Nokihara, K., 1998. Antioxidative properties of histidine-containing peptides designed from peptide fragments found in the digests of a soybean protein. Journal of agricultural and food chemistry, 46(1): 49-53
20. Chi, C. F., Hu, F. Y., Wang, B., Li, T. and Ding, G. F. 2015. Antioxidant and anticancer peptides from the protein hydrolysate of blood clam (Tegillarca granosa) muscle. Journal of Functional Foods, 15: 301-313.
21. de Queioz, A. L. M., Bezerra, T., Kenia, A., de Freitas Pereira, S., da sliva, M. E. C., de Almeida Gadelha, C.A. and et al. 2017. Functional protein hydrolysate from goat by-products: Optimization and characterization studies. Food Bioscience, 20:19-27.

 

22. Feyzi, S., Varidi, M., Zareb, F. and Varidi, M. J. 2015. Extraction Optimization of Fenugreek Seed Protein, science of food and agriculture, 15: 3165–3176.
23. Garcia-Moreno, P. J., Guadix, A., Guadix, E. M. and Jacobsen, C. 2016. Physical and oxidative stability of fish oil-in-water emulsions stabilized with fish protein hydrolysates. Food Chemistry, 203: 124-135.
24. Jahan-Mihan, A., Luhovyy, B. L. and El Khoury, D. 2011. Anderson, G.H. Dietary proteins as determinants of metabolic and physiologic functions of the gastrointestinal tract. Nutrients, 3: 574–603. [CrossRef]
25. Jamdar, S. N., Rajalakshmi, V., Pednekar, M. D., Juan, F., Yardi, V. and Sharma, A. 2010. Influence of degree of hydrolysis on functional properties, antioxidant activity and ACE inhibitory activity of peanut protein hydrolysate. Food Chemistry, 121: 178-184.
26. Je, J. Y., Lee, K. H., Lee, M. H. and Ahn, C. B. 2009. Antioxidant and antihypertensive protein hydrolysates produced from tuna liver by enzymatic hydrolysis. Food Research International, 42(9): 1266-1272.
27. Kristinsson, H. G., Barbara, A. and Rasco, B. A. 2000. Kinetics of the hydrolysis of Atlantic salmon (Salmo salar) muscle proteins by alkaline proteases and a visceral serine protease mixture. Process Biochemistry, 36(1): 131-139.
28. Mao, W. Y., Cheng, X., Wang, X. and Wu, S. I. 2011. Free-radical-scavering and anti-inflammatory effect of yek milk casein before and after enzymatic hydrolysis. Food Chemistry, 126: 484-490
29. Matthäus, B. 2002. Antioxidant activity of extracts obtained from residues of different oilseeds. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 50: 3444–3452.
30. Megías, C., Pedroche, J., Yust, M. M., Girón-Calle, J., Alaiz, M., Millán, F. and Vioque, J. 2008. Production of copper-chelating peptides after hydrolysis of sunflower proteins with pepsin and pancreatin. LWT-Food Science and Technology, 41(10): 1973-1977.
31. Meshginfar, N., Sadeghi Mahoonak, A. R., Ghorbani, M. and Aalamai, M. 2016. Effects of protein hydrolysate from sheep visceral on oxidative stability of soybean oil and chicken sausage. Journal of Food Processing and Preservation ISSN, 42(2): 234-247.
32. Mutilangi, W. A. M., Panyam, D. and Kilara, A. 1995. Hydrolysates from Proteolysis of Heat‐denatured Whey Proteins. Journal of food science, 60(5): 1104-1109.
33. Nourmohammadi, E. and Mahoonak, A. R. 2019. Health implications of bioactive peptides: A Review. International Journal for Vitamin and Nutrition Research, 88‌(5): 319-343.
34. E. N. and Acheru. G. N. 2004. Chemical composition of selected Nigerian oil seeds and physicochemical properties of the oli extracts. Food Chemistry, 77: 431-437
35. Oveisi pour, M., Abedian, A. M., Motamedzadegan, A., Rasco, B., Safari, R. and Shahiri, H. 2009.The effect of enzymatic hydrolysis time and temperature on the properties ofproteinhydrolysates from the Persian sturgeon (Acipenserpersicus) viscera. Food Chemistry, 115: 238-242.
36. Pan, X., Zhao, Y.-Q., Hu, F.-Y., Wang, B. 2016. Preparation and identification of antioxidant peptides from protein hydrolysate of skate (Raja porosa) cartilage. Journal of Functional Foods, 25: 220-230.
37. Pihlanto A. Antioxidative peptides derived from milk proteins. International Dairy Journal, 16: 1306–14.
38. Prieto, P., Pineda, M. and 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: 337–41.
39. Qian, Z.J., Jung, W. K., Byun, H. G. and Kim, S. K. 2008. Protective effect of an ant oxidative peptide purified from gastrointestinal digests of oyster, Crassostreagigas against free radical

 

 induced DNA damage. Bioresource Technology, 99: 3365-3371.

40. Siddeeg, A., Xu, Y. Jiang, Q. Al-Farga, A. and Wenshui, X. 2015. Influence of Enzymatic Hydrolysis on the Nutritional, Functional and Antioxidant Properties of Protein Hydrolysates Prepared from Seinat (Cucumis melo var. tibish) Seeds, Journal of Food and Nutrition Research, 3(4): 259-266.
41. Souissi, N., Bougatef, A., Triki-Ellouz, Y. and Nasri, M. Biochemical and functional properties of Sardinella by- Product hydrolysate. Food Technology, 45 (2): 187- 194.
42. Taha, S. F., Mohamed, S. S., Wagdy M. S. and Mohamed, F. G. 2013. Antioxidant and antimicrobial activities of enzymatic hydrolysis products from sunflower protein isolate. World Applied Sciences Journal, 21: 651- 658.
43. Taheri, A., Abedian Kenari, A., Motamedzadegan, A. and Habibi-Rezaei, M. 2011. Poultry By-Products and Enzymatic Hydrolisis: Optimizition by Response Surface Methodology Using Alcalase®2.4L. International Journal of Food Engineering, 7(5): 1556-3758
44. Vanvi, A and Tsopmo, A. 2016. Pepsin Digested Oat Bran Protein: Separation, Antioxidant Activity, and Identification of New Peptides. Hinawi Publishing Corporation Journal of Chemistry, 8. Http://dx.doiorg/10.1155/2016/8216378.
45. Wu H. C, Chen H.M. and Shiau C.Y. 2003. Free amino acids and peptides as related to antioxidant properties in protein hydrolysates of mackerel (Scomber austriasicus). Food Research International, 36 (9-10): 949-957.
46. Xie, Z., Huang, J., Xu, X. and Jin, Z., 2008. Antioxidant activity of peptides isolated from alfalfa leaf protein hydrolysate. Food Chemistry, 111(2): 370-376.
47. Yildirim, A., Mavi, A., Oktay, M., Kara, A. A., Algur, Ö. F. and Bilaloglu, V. 2000. Comparison of antioxidant and antimicrobial activities of tilia (Tilia argentea Desf Ex DC), sage (Salvia trilobaL.) and black tea (Camellia sinensis) extracts. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 48: 5030–5034
48. You, L., Zhao, M., Cui, C., Zhao, H. and Yang, B. 2009. Effect of degree of hydrolysis on the antioxidant activity of loach (Misgurnus anguillicaudatus) protein hydrolysates. Innovative Food Science & Emerging Technologies, 10: 235–40.
49. Yu, L., Haley, S., Perret, J., Harris, M., Wilson, J. and Qian, M. 2002. Free radical scavenging properties of wheat extracts. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 50: 1619–1624.
50. Zeb A. 2016. Phenolic profile and antioxidant activity of Melon (Cucumis melo) seeds from Pakistan. Foods, 5: 67–74.
51. Zhang, Q., Wu, C., Fan, G., Li, T. and Sun, Y. 2018. Improvement of antioxidant activity of Morchella esculenta protein hydrolysate by optimized glycosylation reaction, CYTA - Journal of Food, 16(1): 238-246.
52. Zou, Y., Wang, W., Li, Q., Chen, Y., Zhang, D., Zou, Y., Zhang, M., Zhao, T., Mao, G., Feng, W., Wu, X. and Yang, L. 2016. Physicochemical, functional properties and antioxidant activities of porcine cerebral hydrolysate peptides produced by ultrasound processing. Process Biochemistry, 51: 431-443.
53. Zhu, L., Chen, J., Tang, X. and 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.