Protein Alternatif - Studi Gelasi yang Diinduksi Panas dengan Rheometer Rotasi Kinexus

Pendahuluan

Dengan meningkatnya populasi global dan permintaan protein yang terus meningkat, beberapa sumber protein alternatif baru-baru ini menarik minat yang meningkat, seperti protein nabati, protein daging yang dikultur atau dibudidayakan, protein yang berasal dari fermentasi, protein serangga yang dapat dimakan, dan ganggang [1]. Sifat pembentuk gel adalah salah satu fungsi terpenting dari protein alternatif, yang berkontribusi pada tekstur dan rasa produk makanan. Gelasi terjadi selama pemrosesan dan pembuatan produk makanan. Pemanasan adalah salah satu metode yang paling sering digunakan untuk membentuk gel dengan protein alternatif. Setelah denaturasi dan pembukaan molekul protein dengan memanaskan dan menyelimuti air, molekul protein akan diagregasi untuk membentuk struktur jaringan tiga dimensi, yaitu struktur gel.

Dalam praktiknya, rheometer rotasi cocok untuk mempelajari sifat pembentuk gel yang diinduksi oleh panas dari protein alternatif, seperti suhu pembentuk gel, stabilitas gel, dan kekuatan gel.

Bahan dan Kondisi Pengukuran

Serbuk protein didispersikan dalam air demineralisasi pada konsentrasi protein yang telah ditentukan (konsentrat protein kacang polong: 10 wt% dan 7 wt%, protein serangga: 10 wt%). Suspensi protein diaduk dengan pengaduk magnetik pada suhu kamar selama 2 jam. Selain sampel telur utuh, sampel putih telur disiapkan dengan membuang kuning telur dan mengocoknya dengan kuat pada suhu kamar selama beberapa menit untuk mendapatkan larutan yang homogen.

Rheometer NETZSCH Kinexus Prime pro+ yang dilengkapi dengan sistem pelat-pelat (diameter: 40 mm, celah: 0,5 mm) digunakan untuk melakukan pengukuran pada sampel konsentrat protein kacang polong, telur utuh dan sampel putih telur. Sapuan suhu dilakukan dengan meningkatkan suhu dari 25°C hingga 95°C dengan kecepatan 5°C/menit. Setelah mencapai suhu tertinggi, gel yang diinduksi panas ditahan selama 10 menit untuk mempelajari stabilitas gel. Modulus penyimpanan (G') dan Modulus kentalModulus kompleks (komponen kental), modulus kehilangan, atau G'', adalah bagian "imajiner" dari sampel dari keseluruhan modulus kompleks. Komponen kental ini menunjukkan respons seperti cairan, atau di luar fase, dari sampel yang sedang diukur. modulus kehilangan (G'') dicatat selama percobaan. Hasil yang diperoleh untuk protein nabati dan protein telur dibandingkan dengan protein serangga [2].

Hasil Pengukuran dan Pembahasan

Sifat pembentuk gel dari berbagai protein alternatif dan sumber protein hewani (telur) dipelajari selama dan setelah pemanasan dengan reometri rotasi.

Gambar 2 menampilkan modulus penyimpanan, G', dan Modulus kentalModulus kompleks (komponen kental), modulus kehilangan, atau G'', adalah bagian "imajiner" dari sampel dari keseluruhan modulus kompleks. Komponen kental ini menunjukkan respons seperti cairan, atau di luar fase, dari sampel yang sedang diukur. modulus kehilangan, G'', dari gel yang dibentuk dengan konsentrat protein kacang polong selama perlakuan termal. Peningkatan G' dan G'' terjadi ketika suhu meningkat hingga sekitar 55°C. Hal ini disebabkan oleh denaturasi protein. Setelah perlakuan termal dengan meningkatkan suhu lebih lanjut, G' lebih tinggi dari G'' pada konsentrasi protein 10 wt%, menunjukkan perilaku gel seperti padat.

Selain itu, percobaan pada konsentrat protein kacang polong pada konsentrasi protein yang lebih rendah yaitu 7 wt%, menunjukkan bahwa G' lebih tinggi daripada G' dengan meningkatkan suhu pemanasan, menunjukkan perilaku gel seperti cairan yang lemah.

Namun, persilangan G' = G'' tidak teramati dalam penelitian konsentrat protein kacang polong ini.

Dalam penelitian sebelumnya tentang gelasi yang diinduksi panas dengan protein serangga pupa BSF [2], telah ditemukan bahwa dengan peningkatan suhu di atas 50°C, baik G' dan G'' meningkat, yang disebabkan oleh denaturasi protein. Sampel yang diteliti mulai membentuk gel, yang ditandai dengan persilangan G' = G'' pada suhu 60°C, yaitu suhu titik pembentuk gel.

Perkembangan kurva terhadap suhu untuk protein serangga berbeda dengan konsentrat protein kacang polong. Perilaku pembentuk gel yang berbeda tersebut dapat dikaitkan dengan komposisi bahan yang berbeda dan karakteristik protein individu seperti kemungkinan asam amino hidrofilik dan hidrofobik yang berbeda dan rasionya di antara berbagai protein alternatif.

Kurva gelasi dari sampel telur utuh dan putih telur menunjukkan transisi sol-gel yang khas selama penyapuan suhu. Pada suhu sekitar 60°C, peningkatan yang signifikan pada G' dan G" dapat diamati, yang dapat dijelaskan, misalnya, dengan perubahan struktural atau denaturasi protein. Gambar 3 mengilustrasikan G' dan G'' dari gel yang terbentuk dengan larutan telur utuh selama perlakuan termal. G' menunjukkan peningkatan yang nyata pada suhu sekitar 62°C dan peningkatan tajam pada suhu sekitar 75°C, sedangkan G'' menunjukkan peningkatan dramatis pada suhu sekitar 75°C. Titik persilangan terjadi pada suhu sekitar 74°C. Untuk sampel putih telur (Gambar 4), baik G' dan G'' menunjukkan dua peningkatan yang nyata pada sekitar 64°C dan 75°C. Titik persilangan terjadi pada suhu sekitar 62,5°C. Fenomena denaturasi yang diamati dapat dikaitkan dengan komposisi kimiawi sampel telur utuh (putih telur dan kuning telur) dan sampel putih telur.

Gambar 5 mengilustrasikan kekuatan gel, G', dan stabilitas dalam waktu penahanan 10 menit setelah mencapai suhu tertinggi. Gel yang diinduksi panas dari protein telur menunjukkan kekuatan tertinggi dan sangat stabil. Sifat gel yang stabil tersebut juga telah diamati pada suhu yang lebih tinggi dari 85°C pada gambar 3 dan gambar 4. Untuk sampel konsentrat protein kacang polong pada 10 wt%, dibutuhkan waktu sekitar 4 menit untuk mencapai kekuatan gel tertinggi dan kemudian gel yang terbentuk stabil, sedangkan kekuatan gel sedikit menurun untuk sampel konsentrat protein kacang polong pada 7 wt%. Hal ini mungkin disebabkan oleh deformasi (penghancuran) struktur gel lemah yang terbentuk selama pengukuran. Dibandingkan dengan kekuatan gel yang terbentuk dengan protein serangga [2], gel tersebut menunjukkan kekuatan gel yang berbeda, G', mengikuti urutan

Hal ini mungkin menunjukkan bahwa protein alternatif yang berbeda memiliki aplikasi potensial yang berbeda. Misalnya, gel yang diinduksi panas dengan nilai G' yang lebih rendah atau jaringan gel yang lemah mungkin menarik dan cocok untuk formulasi makanan cair seperti minuman nabati atau susu alternatif, sedangkan gel dengan nilai G' yang lebih tinggi atau jaringan gel yang kuat akan menarik untuk produk susu dan daging analog dan seterusnya.

Perlu disebutkan bahwa sifat pembentuk gel dari protein alternatif dipengaruhi oleh berbagai faktor, seperti jenis protein, kandungan protein, suhu, nilai pH, Ionic kekuatan dan komponen lainnya.

Kesimpulan

Sifat pembentuk gel yang diinduksi oleh panas dari dua sumber protein alternatif (protein nabati dan protein baru non-nabati) dipelajari dengan menerapkan reometri rotasi. Kurva gelasi dari modulus penyimpanan, G', dan modulus kehilangan, G'', direkam dan diinterpretasikan selama penyapuan suhu. Suhu gel, stabilitas gel, dan kekuatan gel protein alternatif dianalisis dan dibandingkan dengan protein hewani (telur). Pengukuran tersebut cepat dan membutuhkan sampel yang relatif small jumlah sampel yang representatif.