تخلیص آنزیمی صمغ دانه بالنگو (Lallemantia royleana) و بررسی ویژگی های عملکردی و آنتی اکسیدانی آن

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 گروه علوم و صنایع غذایی، واحد قوچان، دانشگاه آزاد اسلامی، قوچان، ایران

2 گروه نانو فناورى مواد غذایى، موسسه پژوهشی علوم و صنایع غذایی، مشهد، ایران

چکیده

سابقه و هدف: پروتئین‌ها و پلی‌ساکاریدها ترکیبات معمول در بسیاری از فرمول‌های مواد غذایی هستند. این ترکیبات منجر به ایجاد بافت، رها شدن طعم و بهبود پایداری فازی در سامانه‌های کلوئیدی غذایی می‌شوند. همچنین این ترکیبات با ویژگی‌های ژله‌ای شدن، تغلیظ‌کنندگی و ویژگی پایداری سطحی، نقش کلیدی در ساختار و پایدارسازی سامانه‌های غذایی ایفا می‌کنند. با ترکیب بیوپلیمرهای پروتئین و پلی‌ساکارید، پلیمری جدید به وجود می‌آید که ویژگی‌های عملکردی متفاوتی نسبت به هر یک از اجزاء اولیه دارد. هدف از این پژوهش، بررسی خصوصیات عملکردی و آنتی‌اکسیدانی صمغ دانه بالنگو فاقد پروتئین می‌باشد.
مواد و روش‌ها: دانه‌های بالنگو (Lallemantia royleana) از بازار محلی بجنورد تهیه گردیدند. نمونه فاقد پروتئین صمغ بالنگو توسط آبکافت آنزیمی (با استفاده از آنزیم پروتئیناز K) تهیه شد. جهت غیرفعال کردن آنزیم، اتانول با نسبت 3 به 1 به سیستم اضافه و به مدت 6 ساعت نگهداری شد. سپس پلی‌ساکارید جدا شده و دوباره در آب حل و محلول حاصل در × g15000 به مدت 15 دقیقه سانتریفیوژ شد و سوپرناتانت به عنوان نمونه فاقد پروتئین نامیده شد. نمونه‌‌های حاصل در آون تحت دمای 38 درجه سانتی‌گراد خشک شدند. خواص عملکردی صمغ با توجه به شاخص‌هایی نظیر میزان کشش سطحی (با استفاده از دستگاه اندازه‌گیری کشش سطحی و به روش صفحه ویلهلمی با تیغه پلاتین-ایریدیوم)، خصوصیات امولسیون‌کنندگی (اندازه ذرات در امولسیون، آزمون میکروسکوپی، پایداری امولسیون در زمان نگهداری و پایداری امولسیون با آزمون سانتریفیوژ) و خصوصیات کف‌کنندگی (ظرفیت کف‌کنندگی و پایداری کف) ارزیابی شد. علاوه بر‌این، خواص آنتی‌اکسیدانی صمغ بالنگو و نمونه فاقد پروتئین آن به دو روش مهار رادیکال آزاد DPPH و آزمون قدرت احیاءکنند‌گی اتم آهن ((FRAP بررسی شد و با آنتی‌اکسیدان سنتزی بوتیل هیدروکسی تولوئن (BHT) مقایسه شد. تجزیه و تحلیل داده‌ها در قالب طرح کاملاً تصادفی و با استفاده از نرم افزار SPSS (نسخه 22) انجام شد. نتایج از طریق تجزیه واریانس و آزمون چند دامنه دانکن در سطح آماری 5 درصد مورد مقایسه قرار گرفت و جهت رسم نمودارها، از نرم افزار Excel 2013 استفاده گردید.
یافته‌ها: نتایج نشان داد، کاهش میزان پروتئین صمغ توسط آبکافت آنزیمی منجر به کاهش معنی‌دار در فعالیت سطحی و تضعیف خصوصیات امولسیون کنندگی و کف‌کنندگی صمغ دانه بالنگو شد (p <0.05) که اهمیت حضور بخش پروتئینی را در فعالیت سطحی صمغ دانه بالنگو نشان داد. فعالیت آنتی‌اکسیدانی صمغ و نمونه فاقد پروتئین در هر دو روش اندازه‌گیری کمتر از BHT استاندارد بود. نمونه فاقد پروتئین، کمترین میزان پروتئین داشت که این موضوع کاهش شدیدی در فعالیت آنتی‌اکسیدانی آن نسبت به صمغ اولیه ایجاد کرد.
نتیجه‌گیری: ویژگی‌های عملگری محصول ثابت نمود که می‌توان از صمغ دانه بالنگو بخوبی برای ایجاد ثبات در کف و به عنوان امولسیفایر استفاده نمود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Enzymatic purification of Balangu seed (Lallemantia royleana) gum and evaluation of its functional and antioxidant properties

نویسندگان [English]

  • Maryam Sardarodiyan 1
  • Akram Arian far 1
  • Ali Mohamadi Sani 1
  • Sara Naji-Tabasi 2
1 Department of Food Science and Technology, Quchan Branch, Islamic Azad University, Quchan, Iran
2 Department of Food Nanotechnology, Research Institute of Food Science and Technology (RIFST), POBox: 91895-157.356, Mashhad, Iran
چکیده [English]

Background and objectives: Proteins and polysaccharides are common compounds in many food formulations. They are responsible for some food characteristic, such as texture and controlled release of flavor. They can modify phase stability in colloidal food systems. These biopolymers play an important role in structuration and stabilization of food through their gelling, thickening and surface activity properties. The products of this reaction are new materials that have different functional properties in comparison with reactants. The aim of this study was to investigate the structural, functional and antioxidant properties of protein-free balangu seed (Lallemantia royleana) gum.
Materials and methods: Balangu seeds were purchased from a local market in Bojnord. Protein-free Balangu was achieved by protease hydrolysis (by proteinase enzyme K). To inactivate the enzyme, ethanol added at ratio of 3 to 1 on the system and kept for 6 h. Then, polysaccharide was separated and resolubilized in water and the resultant solution was centrifuged at 15,000 × g for 15 min and the supernatant was named as protein-free fraction. The samples were dried in an air forced oven at 38 ̊C. To evaluate the functional properties of the gum, different parameters such as surface tension (using a Wilhelmy plate technique with a platinum-iridum plate), emulsifying properties (particle size distribution in emulsion, light microscopy, emulsion stability in storage period and emulsion stability test centrifuges) and foaming properties (foaming capacity and foaming stability). Moreover, the antioxidant activity balangu gum and protein-free balangu were measured by two methods, DPPH free radical scavenging and FRAP assay. Butylated Hydroxy Toluene (BHT) was used as positive control for comparison. A completely randomized design was used for statistical analysis. The data was statically analyzed by Analysis of Variance (ANOVA) and Duncan Multiple Range Test. The P level of Results: The results showed that a decrease in protein content of balangu seed gum by protease enzyme led to significant reduction in surface activity and weakened emulsion and foam stabilization properties of balangu seed gum, which presents the importance of protein in emulsifying and foaming properties of balangu seed. Antioxidant activity of the gum and protein-free fraction in the both methods were less than standard BHT. Protein-free fraction had the lowest protein content which caused a sharp reduction in its antioxidant activity compared to the primary gum.
Conclusion: The functional properties revealed that the balangu seed can be well used as an emulsifier and foam stabilizer.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Balangu seed
  • Proteinase enzyme
  • Surface tension
  • Functional characteristics
  • Antioxidant

مراجع

  1. Amid, B.T., Mirhosseini, H. 2012. Influence of different purification and drying methods on rheological properties and viscoelastic behaviour of durian seed gum. Carbohydrate Polymers, 90: 452-461.
  2. Brummer, Y., Cui, W., Wang, Q. 2003. Extraction, purification and physicochemical characterization of fenugreek gum. Food hydrocolloids, 17: 229-236.Brand-Williams, W, Cuvelier M. E, Berset, C. 1995. Use of a free radical method to evaluate antioxidant activity, Lebensmittel Wissenschaft und Technologie, 28: 25-30.
  3. Dickinson, E., Murray, B. S., Stainsby, G. and Anderson, D. M. 1988. Surface activity and emulsifying behaviour of some Acacia gums. Food Hydrocolloids, 2: 477- 490.
  4. Erc¸ elebi, E., Kara, S. and Ibanoglu, E. 2011. Stability of bitter orange juice-olive oilsalad dressings stabilized with polysaccharides. Journal of Food Science and Engineering, 1, 297.
  5. Farhadi, F. 2017. Structural elucidation of a water-soluble polysaccharide isolated from Balangu shirazi (Lallemantia royleana) seeds. Food Hydrocollids, 72: 263-270.
  6. Huang, X., Kakuda, Y. and Cui, W. 2001. Hydrocolloids in emulsions: particle size distribution and interfacial activity. Food Hydrocolloids, 15: 533-542.
  7. Jahanbin, K., Moini, S., Gohari, A. R., Emam-Djomeh, Z. and Masid, P. 2012. Isolation, purification and characterization of a new gum from Acanthophyllum bracteatum roots. Food Hydrocolloids, 27: 14-21.
  8. Janaszewska, A. and Bartosz, G. 2002. Assay of total antioxidant capacity: comparison of four methods as applied to human blood plasma. Scandinavian Journal of Clinical and Laboratory Investigation, 62 (3): 231-36.
    1. Kamali, M., Khosroyar, S., Jalilvand, M.R. 2014. Evaluation of phenolic, flavonoids, anthocyanin Contents and antioxidant Capacities of different extracts of aerial parts of Dracocephalum kotschyi. Journal of North Khorasan University of Medical Sciences. 6(3): 627- 635. (In Persian).
  9. Kong, F., Zhang, M., Liao, S., Yu, S., Chi, J. and Wei, Z. 2010. Antioxidant activity of polysaccharide-enriched fractions extracted from pulp tissue of Litchi Chinensis sonn. Molecules, 15: 2152-2165.
  10.  Lawal, O. S., Adebowale, K. O. 2006. The acylated protein derivatives of Canavalia ensiformis (jack bean): A study of functional characteristics, LWT, 39: 918-929.
  11.  Lee, B.-B., Chan, E.-S., Ravindra, P. and Khan, T. A. 2012. Surface tension of viscous biopolymer solutions measured using the du Nouy ring method and the drop weight methods. Polymer bulletin, 69: 471-489.
  12.  Malsawmtluangi, C., Thanzami, K., Lalhlenmawia, H., Selvan, V., Palanisamy, S., Kandasamy, R. and Pachuau, L. 2014. Physicochemical characteristics and antioxidant activity of Prunus cerasoides D. Don gum exudates. International Journal of Biological Macromolecules, 69: 192–199.
  13.  Mohammad Amini, A. 2007. Extraction optimization of Balangu seed gum and effect of Balangu seed gum on the rheological and sensory properties of Iranian flat bread, MSc. thesis, Ferdowsi University of Mashhad, Iran.
  14.  McClements, D. J. 2004. Food emulsions: principles, practices, and techniques. CRC press.
  15.  Naji, S., Razavi, S. and Karazhiyan, H. 2012. Effect of thermal treatments on functional properties of cress seed (Lepidium sativum) and xanthan gums: A comparative study. Food Hydrocolloids, 28: 75-81.
  16.  Naji-Tabasi, S. and Mohebbi, M. 2015. Evaluation of cress seed gum and xanthangum effect on macrostructure properties of gluten-free bread by imageprocessing. Journal of Food Measurement and Characterization, 9: 110–119.
  17.  Naji-Tabasi, S., Razavi, S.M.A., Mohebbi, M.and Malaekeh-Nikouei. B. 2016. New studies on basil (Ocimum bacilicum L.) seed gum: Part I -Fractionation, physicochemical and surface activity characterization. Food Hydrocolloids. 52: 350-358.
  18.  Naji-Tabasi, S. and Razavi. S.M.A. 2016. New studies on basil (Ocimum bacilicum L.) seed gum: Part II—Emulsifying and foaming characterization. Carbohydrate Polymers 149: 140–150.
  19.  Naghibi, F., Mosaddegh, M., Mohammadi Motamed, S. and Gorbani, A. 2005. Labiatae family in folk medicine in Iran: from etnobotany to pharmacology. Iranian Phamaceutical Research, 2, 63-79
  20.  Osano, J. P., Hosseini-Parvar, S. H., Matia-Merino, L. and Golding, M. 2014. Emulsifying properties of a novel polysaccharide extracted from basil seed (Ocimum bacilicum L.): Effect of polysaccharide and protein content. Food Hydrocolloids, 37: 40-48.
  21.  Osano, J., Matia-Merino, L., Hosseini-Parvar, S., Golding, M. and Goh, K. 2010. Adsorption properties of basil (Ocimum basilicum L.) seed gum. USM R & D, 18:113–117.
  22.  Osman, A., Osman, M., Hassan, E., Al-Assaf, S., Andres-Brull, M. and Phillips, G. 2011. Characterisation, Fractionation and Emulsification Properties of Acacia Polyacantha Gums.
  23.  Prabhanjan, H., Gharia, M. and Srivastava, H. 1990. Guar gum derivatives. II. Foaming properties of hydroxyalkyl derivatives. Carbohydrate polymers,12: 1-7.
  24.  Parsafir, Gh. A and Islampour, Gh. 2000. Thermodynamics of solutions and chemical kinetics, Iowa Levine, Eighth Edition, Vol. I.
  25.  Rana, V., Rai, P., Tiwary, A. K., Singh, R. S., Kennedy, J. F. and Knill, C. J. 2011. Modified gums: Approaches and applications in drug delivery. Journal of Carbohydrate Polymers, 83: 1031–1047.
  26.  Razavi, M. and Karazhiyan, H. 2009. Flow properties and thixotropy of selected hydrocolloids: experimental and modelling studies. Food hydrocolloids, 23: 908-912.
  27.  Razavi, S., Taheri, H. and Quinchia, L. A. 2011. Steady shear flow properties of wild sage (Salvia macrosiphon) seed gum as a function of concentration and temperature. Food Hydrocolloids, 25: 451-458.
  28.  Razavi, S. M. A., Mohammadi Moghaddam, T., Emadzadeh, B., Salehi F. 2012. Dilute solution properties of wild sage (Salvia macrosiphon) seed gum. Food Hydrocolloids, 29, 205-210.
  29.  Randall, R., Phillips, G. and Williams, P. 1988. The role of the proteinaceous component on the emulsifying properties of gum arabic. Food Hydrocolloids, 2: 131-140.
    1.  Sadeghi, G., Valizadeh, C., Azizian Shermeh, A. 2015. Determination of total phenol, total flavonoid and antioxidant activity of Pistacia atlantica gum from Saravan area (Sistan and Baluchestan province). Eco- phytochemical journal of medicinal plants. 3(2): 18-27. (In persian).
  30. Samavati, V. and Manoochehrizade, A. 2013. Polysaccharide extraction from Malva sylvestris and itsanti-oxidant activity. International Journal of Biological Macromolecules, 60: 427- 436.
  31. Sun, Y., Wang, H., Guo, G., Pu, Y. and Yan, B. 2014. The isolation and antioxidant activity of polysaccharides from the marine microalgae Isochrysis galbana. Carbohydrate polymers, 113: 22-31
  32.  Tabatabaee Amid, B., Mirhosseini, H., Poorazarang, H. and Mortazavi, S.A. 2013. Implications of partial conjugation of whey protein isolate to durian seed gum through maillard reactions: foaming properties, water holding capacity and interfacial activity. Molecules, 18: 15110-15125.
  33.  Walsh, D.J., Russell, K., FitzGerald, R.J. 2008. Stabilisation of sodium caseinate hydrolysate foams. Food research international, 41: 43-52.
  34. Xie, Y., Hettiarachchy, N. 1998. Effect of xanthan gum on enhancing the foaming properties of soy protein isolate. Journal of the American Oil Chemists' Society, 75, 729-732.
  35.  Yang, B., Prasad, K. N., Xie, H., Lin, S., Jiang, Y. 2011. Structural characteristics of oligosaccharides from soy sauce lees and their potential prebiotic effect on lactic acid bacteria. Food Chemistry, 126, 590-594.
نشریه فرآوری و نگهداری مواد غذایی
دوره 12، شماره 1
مرداد 1399
صفحه 95-112

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار