Mik az alternatív fehérjék?
A növényi alapú fehérjék évszázadok óta jelen vannak az emberi táplálkozásban. Az ehető magvak, mint például a bab, a lencse, a borsó és az ezekből készült termékek, valamint az olajos magvak, beleértve a tökmagot és a napraforgómagot, példák a hagyományos fehérjeforrásokra [1]. A növényi alapú fehérjék azonban nem jelentik a teljes képet az alternatív fehérjék piacán: az algák, mikroorganizmusok, tenyésztett húsok és rovarok szintén fehérjeforrásoknak számítanak. A piacon új termékké válás azonban hosszú folyamat. Amellett, hogy megfelelő funkcionális és érzékszervi tulajdonságokkal kell rendelkeznie, az állati eredetű fehérje bármely helyettesítőjének hatékonyan kell előállítania, hogy a feldolgozás és a formázás megvalósítható legyen [2].
Az alternatív fehérjék fokozott használatát három fő erő mozgatja: 1) a fenntarthatóság, tekintettel az állattartás környezeti hatásaira; 2) az egészségesebb étrend elfogadása iránti érdeklődés a krónikus betegségek elkerülése érdekében; és 3) az állatjóléttel kapcsolatos aggodalmak. Az alternatív fehérjék koncepciója tehát szorosan kapcsolódik a fenntarthatósághoz és a termelés környezeti hatásaihoz. Ezen túlmenően a koncepció kialakításakor figyelembe kell venni a világ minden egyes lakosságának kulturális és társadalmi viselkedésének tiszteletben tartását [2].
Mik a fehérjék?
A fehérjék számos különböző funkcióért felelősek az élő sejtben, beleértve a transzportot, a szerkezetet, az anyagcsere- és immunológiai tevékenységeket. Ezek 21 különböző α-aminosav kombinációjából felépülő makromolekuláris szerkezetek. Az aminosavak sorrendjének szabályos ismétlődése miatt ezek a hosszú láncok önmagukba fordulnak, kialakítva a fehérjék másodlagos szerkezetét. A másodlagos szerkezetek térbeli elrendeződése kedvez a tercier (háromdimenziós) struktúrákba való összehajlásuknak, amelyek aztán fehérjekomplexben kölcsönhatásba léphetnek, kialakítva a kvaterner struktúrákat. A fehérjék funkcionális aktivitása a háromdimenziós konformációjuktól függ. Ez a bonyolult és törékeny szerkezet azonban mechanikai, kémiai vagy termikus StresszA feszültséget egy jól meghatározott keresztmetszetű mintára kifejtett erő szintjeként határozzák meg. (Feszültség = erő/terület). A kör vagy téglalap keresztmetszetű minták összenyomhatók vagy nyújthatók. Az olyan rugalmas anyagok, mint a gumi, eredeti hosszuk 5-10-szeresére is nyújthatók.stressz hatására károsodhat. A fehérjeszerkezet bármilyen konformációs változását denaturációnak nevezzük. A fehérje feldolgozásának módjától függően a denaturáció lehet teljes és visszafordíthatatlan.
A fehérje természetes forrásból történő kivonása és tisztítása különböző mechanikai, termikus és kémiai folyamatokat foglal magában, amelyek tönkretehetik a fehérje szerkezetét. A fehérje állapota, azaz natív vagy denaturált állapota befolyásolja funkcionális tulajdonságait, például az oldhatóságot, az emulgeálhatóságot és a szilárd szerkezetek, például gélek és rostok kialakításának képességét, és következésképpen az élelmiszeriparban funkcionális összetevőként való alkalmazását [3].
Fehérjék termikus jellemzése
A dinamikus pásztázó kalorimetriát (DSC) az élelmiszer-összetevők termodinamikai tulajdonságainak vizsgálatára alkalmazzák, beleértve az entalpia és a hőkapacitás változását, az üvegesedési átmeneteket és az olvadási hőmérsékletet, valamint a fehérjék, szénhidrátok és lipidek HőstabilitásEgy anyag hőstabil, ha a hőmérséklet hatására nem bomlik el. Egy anyag hőstabilitásának meghatározására a TGA (termogravimetriás analizátor) egyik módja. hőstabilitását [4, 5]. A fehérjékre összpontosítva a klasszikus kalorimetria alkalmazása értékes információkat szolgáltatott a koncentráció, a pH és a Ionic erősség fehérje denaturáció entalpiájára gyakorolt hatásáról. Kiegészítő termogravimetriai analízis (TGA) alkalmazható a víz- (nedvesség-) tartalom, a HőstabilitásEgy anyag hőstabil, ha a hőmérséklet hatására nem bomlik el. Egy anyag hőstabilitásának meghatározására a TGA (termogravimetriás analizátor) egyik módja. hőstabilitás vagy a bomlási hőmérséklet, valamint a Hamu tartalomA hamu az ásványi oxidtartalom mérőszáma, súly alapján. A termogravimetriás analízis (TGA) oxidatív atmoszférában jól bevált módszer a szerves anyagokban, például polimerekben, gumikban stb. található szervetlen maradékok, az úgynevezett hamu meghatározására. Ezért a TGA-mérés azonosítja, hogy egy anyag töltőanyaggal van-e töltve, és kiszámítja a teljes töltőanyag-tartalmat. hamutartalom meghatározásával az ásványi anyag koncentráció vizsgálatára [6, 7].
Ebben a tanulmányban DSC-t használtunk egy napraforgómagból származó növényi alapú fehérje denaturációs hőmérsékletének jellemzésére. A Helianthus annuus L. a termesztett napraforgófaj. A hántolatlan mag 47-65% között lipidekből és 20-40% között fehérjéből áll, és elsősorban étolajforrásként használják. Az olajkivonás körülményeitől függően a visszamaradó szilárd anyag, az úgynevezett napraforgóliszt csak denaturált fehérjét tartalmaz, és az élelmiszerek vagy takarmányok dúsításán kívül másra nem használható. Az itt vizsgált termékről azt állítják, hogy enyhén feldolgozott, és a gyártó által megadott adatok szerint 60%-os fehérjetartalommal rendelkezik. Az állati fehérje alternatívájaként kívánják felhasználni pékárukban és emulziós készítményekben [6]. A fehérjét desztillált vízben diszpergálták 15%-os (w/v)* végkoncentrációban. A 25 mg diszperziós mintatömeget, amely 3,75 mg fehérjét tartalmazott, egy zárt, hidegen hegeszthető Al tégelyben elemeztük, amely ellenáll a mérés során fellépő enyhe túlnyomásnak (más néven "alacsony nyomású tégely"). A fűtési sebesség 5 K/perc volt, a légkörnek pedig nitrogént választottunk. A fehérje víztartalmát és HőstabilitásEgy anyag hőstabil, ha a hőmérséklet hatására nem bomlik el. Egy anyag hőstabilitásának meghatározására a TGA (termogravimetriás analizátor) egyik módja. hőstabilitását TGA segítségével határoztuk meg. a 10 mg mintát nyitott alumínium-oxid tégelyben, nitrogéngáz atmoszférában elemeztük. A vizsgálati paramétereket az 1. táblázatban foglaltuk össze.
*térfogatsúly
Táblázat: Mérési feltételek
| Módszer | Fehérje Tömeg | Tégely | Fűtési sebesség | Atmoszféra |
|---|---|---|---|---|
| TGA | 10 mg | Alumínium-oxid (Al2O3), nyitott | 5 K/min | N2 (20 ml/min) |
| DSC | 3.75 mg | Alumínium (Al), alacsony nyomás | 5 K/min | N2 (20 ml/min) |
Mérési eredmények
Az 1. ábra a termogravimetriás mérést mutatja. A napraforgófehérje-kivonat DTG-görbéje 100 °C alatt körülbelül 5%-os kezdeti tömegveszteséget mutat. A termikus lebomlás kezdete 206°C-on volt kimutatható. A növényi fehérjékre jellemzően a szárított izolátumok nedvességtartalma 1,5% és 7,6% között változik, a fehérje forrásától függően [7]. A víz jelenlétét a fejlődő gázelemzéssel, pl. FT-IR segítségével lehet igazolni. Ezen kívül a fejlődő gázok FT-IR analízisével Identify a fehérjék és aminosavak termikus bomlása következtében felszabaduló tipikus anyagok, mintH2O,CO2, NH3 (ammónia),H2S(hidrogén-szulfid), valamint amid-, karbonsav-, primer és szekunder amin kötésekben gazdag ciklikus vegyületek is meghatározhatók [9].
A fehérje denaturálódása egy endoterm hatás, amely a hidrofób csoportok vizes medium expozíciójából ered. Ezért a DSC-görbén gyakran megfigyelhető egy hőelnyelési csúcs, amelynek maximumát az irodalomban olvadási/átmeneti hőmérsékletnek (Tm) nevezik. A fehérje jellemzőitől és a medium feltételeitől függően a termikus denaturáció lehet reverzibilis vagy irreverzibilis [10]. A denaturáció reverzibilitása a DSC-elemzés második melegítésén keresztül látható; ha a második melegítési görbe hasonló az elsőhöz, ez azt jelzi, hogy a fehérje által átélt denaturáció reverzibilis volt.
A napraforgófehérje DSC-elemzése azt mutatja, hogy denaturációja 91°C és 102°C között zajlik, a Tm 98,9°C-on (zöld görbe a 2. ábrán). A denaturálódási folyamat nem reverzibilis, amint az a második fűtési görbén (lila) is látható, amely nem mutat endoterm hatást. A denaturáció hőmérsékleti tartománya összhangban van az irodalmi 99,7°C-os értékkel [11].
Következtetés
Ebben a tanulmányban egy növényi alapú fehérjét, amelyet a vegán élelmiszer-formulák állati fehérje alternatívájaként szántak, hőtechnikai szempontból jellemeztek. Termogravimetriás analízist alkalmaztunk a szárított napraforgófehérje-kivonat víztartalmának meghatározására és HőstabilitásEgy anyag hőstabil, ha a hőmérséklet hatására nem bomlik el. Egy anyag hőstabilitásának meghatározására a TGA (termogravimetriás analizátor) egyik módja. hőstabilitásának értékelésére. Differenciális pásztázó kalorimetriát alkalmaztunk az átmeneti hőmérséklet vizsgálatára és a mintában lévő natív fehérje kimutatására. A DSC-profil azt mutatta, hogy a feldolgozási körülmények elég enyhék voltak a fehérje megőrzéséhez, így az alkalmas funkcionális élelmiszer-összetevőként való felhasználásra. A DSC és a TGA kombinációja hatékonynak bizonyult az extrakciós folyamat hatékonyságának és a kivont fehérje ipari felhasználási potenciáljának értékelésében. Ezek a technikák segítenek az élelmiszer-összetevők jellemzésében és az egyes összetevők és készítmények eltarthatósági idejének előrejelzésében is.