ผลของวิธีการสกัดและทำแห้งต่อสมบัติของโปรตีนผงจากถั่วเหลือง
Effects of Extraction and Drying Methods on Properties of Protein Powder from Soybean
Keywords:
การสกัด, การทำแห้ง, แบบแผนโปรตีน, สมบัติเชิงหน้าที่ , สนามไฟฟ้าแรงสูงแบบจังหวะ, extraction, drying, protein profile, functional properties, pulsed electric fieldAbstract
ในงานวิจัยนี้ได้ทำการศึกษาผลของกระบวนการผลิตผงโปรตีนสกัดจากถั่วเหลือง ต่อปริมาณโปรตีนที่สกัดได้ร้อยละผลผลิต สมบัติทางกายภาพได้แก่ ความชื้น ค่าสี ค่า aw และขนาดอนุภาคของผงโปรตีน สมบัติเชิงหน้าที่ได้แก่ ความสามารถในการละลายน้ำ ความสามารถในการเกิดฟองและความคงตัวของฟอง รวมทั้งแบบแผนของโปรตีนซึ่งวิเคราะห์ด้วยเทคนิค SDS-PAGE โดยกระบวนการที่ใช้ในการศึกษามีขั้นตอนหลัก 2 ขั้นตอนคือ ในขั้นตอนแรกเป็นวิธีการสกัดด้วยวิธี ดั้งเดิมซึ่งใช้สารเคมีและวิธีการใช้สนามไฟฟ้าแรงสูงแบบจังหวะเพื่อทำให้โปรตีนตกตะกอน และในขั้นตอนที่สองคือการทำแห้ง ด้วยการใช้ตู้อบลมร้อนและเครื่องทำแห้งแบบพ่นฝอย โดยผลการศึกษาพบว่า การสกัดด้วยสนามไฟฟ้าแรงสูงแบบจังหวะเป็น เวลา 60 นาที ร่วมกับการทำแห้งแบบพ่นฝอยส่งผลให้ผงโปรตีนที่สกัดได้มีปริมาณโปรตีนและร้อยละผลผลิตสูงที่สุด ขนาดอนุภาคของผงโปรตีนมีความสม่ำเสมอและขนาดเล็กที่สุด และมีค่าสี ความสามารถในการละลายน้ำ ความสามารถในการเกิดฟองและความคงตัวของฟองดีที่สุด โดยที่มีความชื้นและค่า aw เป็นไปตามเกณฑ์มาตรฐานผลิตภัณฑ์อบแห้ง นอกจากนี้ผลของแบบแผนโปรตีนยังแสดงให้เห็นว่ามีโปรตีนกลุ่มไกลซินิน (11S) และเบต้าคอนไกลซินิน (7S) อยู่ในผงโปรตีน มากที่สุด Effects of processing methods for production of extracted protein powder from soybean on protein content, percentage of yield, physical properties which were moisture content, color, aw, particle size and functional properties which were water solubility, foaming capacity and foaming stability and protein profile determined by SDS-PAGE technique were conducted in this study. The production process used in the study consisted of 2 main steps. The first step was extraction, which was performed by a traditional extraction method using chemical substance and a pulse electric field extraction(PEF) method for protein precipitation. The second step was drying, which was performed using hot air-drying oven and spray dryer. The results showed that the production process of PEF for 60 min following by spray drying led to protein powder with the highest protein content and percentage of yield, the smallest particle size and good particle distribution, the best values of color, water solubility, foaming capacity and foaming capacity. The moisture content and aw of the protein powder also complied with the standard of dried product. Moreover, the results of protein profile revealed that protein types of glycinin (11S) and beta-conglycinin (7S) were mostly found in the protein powder.References
Bradford, M.M. (1976). A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Analytical biochemistry, 72(1-2), 248-254.
Cepeda, E., Villaran, M., & Aranguiz, N. (1998). Functional properties of faba bean (Vicia faba) protein flour dried by spray drying and freeze drying. Journal of Food Engineering, 36(3), 303-310.
Chaiprasop, O. (2005). Food preservation. Bangkok: Ramkhamhaeng University. (in Thai)
Chantapun, N. (2006). Production of Japanese apricot juice powder by spray drying. Retrieved May 6, 2020, from http://webpac.library.mju.ac.th:8080/mm/fulltext/thesis/2549/Natareeporn_ Chantapun/ณัฐรีพร%20 จันทพันธ์.pdf (in Thai)
Chindapan, N., Sringernyuang, S., & Dangprom, C. (2013). Influence of pH and Temperature on Solubility and Foaming Properties of Mung Bean Protein Concentrate. Journal of Food Technology, 9(1), 52-62. (in Thai)
Darvishi, H., Adel, H., Farzad, N., Mohammad, H.K. and Hosain, T. (2011). Ohmic Processing: Temperature Dependent Electrical Conductivities of Lemon Juice. Modern Applied Science,5(1), 209 - 216.
Fernández-Diaz, M.D., Barsotti, L., Dumay, E., & Cheftel, J.C. (2000). Effectsof Pulsed Electric Fields on Ovalbumin Solutions and Dialyzed Egg White. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 48(6), 2332-2339.
Freitas, I.R., Gautério, G.V., Rios, D.G., & Prentice, C. (2011). Functionality of Protein Isolates from Argentine Anchovy (Engraulis anchoita) Residue Obtained Using pH Shift Processing. Journal of Food Science and Engineering, 5(1), 374-378.
Goettel, M., Eing, C., Gusbeth, C., Straessner, R., & Frey, W. (2013). Pulsed electric field assisted extraction of intracellular valuables from microalgae. Algal Research, 2(4), 401-408.
Gómez-Maqueo, A., García-Cayuela, T., Welti-Chanes, J. and Pilar Cano, M. (2019). Enhancement of antiinflammatory and antioxidant activities of prickly pear fruits by high hydrostatic pressure: A chemical and microstructural approach. Innovative Food Science and Emerging Technologies, 54(1), 132 -142.
Hudthagosol, C., & Techavichian, M. (2020). Protein: Essential Nutrient for Human Body. Journal of Nutrition Association of Thailand, 55(1), 82-94. (in Thai)
Hu, X. Z., Cheng, Y. Q., Fan, J. F., Lu, Z. H., Yamaki, K., & Li, L. T. (2010). Effects of drying method on physicochemical and functional properties of soy protein isolates. Journal of Food Processing and Preservation, 34(3), 520-540.
Jiamyangyuen, S., Srijesdaruk, V. and James Harper, W. (2005). Extraction of rice bran protein concentrate and its application in bread. Songklanakarin Journal Science and Technology, 27(1), 57–64.
John, H., Mansuri, S. M., Giri, S. K., & Sinha, L. K. (2018). Rheological properties and particle size distribution of soy protein isolate as affected by drying methods. Nutrition Food Science International Journal, 7(5), 1-9.
Krittalak, P., Panida, B., Supaporn, L., Nowwapan, N., Takunrat, T., & Ubolwanna, S. (2018). Effect of Drying Process on the Physicochemical Properties and Biological Activities of Enzymatic Protein Hydrolysate from Shiitake Mushroom (Lentinula edodes). Chiang Mai Journal of Science, 45(2), 762-773.
Limsangouan, N. (2011). Neo Technology in Food Processing & Preservation Phases1. Food Journal, 41(3), 232-237. (in Thai)
Liu, Z.S., Chang, K.C., Li, L.T. and Tatsumi, E. (2004). Effect of selective thermal denaturation of soybean proteins on soymilk viscosity and tofu's physical properties. Food Research International, 37(1), 815 – 822
Liu, S., Zhou, R., Tian, S., & Gai, J. (2007). A study on subunit groups of soybean protein extracts under SDS-PAGE. Journal of the American Oil Chemists' Society, 84(9), 793-801.
Liu, C., Wang, X., Ma, H., Zhang, Z., Gao, W., & Xiao, L. (2008). Functional properties of protein isolates from soybeans stored under various conditions. Food Chemistry, 111(1), 29-37.
Nikbakht Nasrabadi, M., Sedaghat Doost, A., & Mezzenga, R. (2021). Modification approaches of plant-based proteins to improve their techno-functionality and use in food products. Food Hydrocolloids, 118, 106789.
Nishinari, K., Fang, Y., Guo, S., & Phillips, O. (2014). Soy proteins: A review on composition, aggregation and emulsification. Food Hydrocolloids, 39(1), 301-318.
Pakpot, W., Siriwattananon, L., Lapsongphon, N., & Lichanporn, I. (2019). Influence of Temperature and Time Drying on Physical and Chemical Quality of Mango Peel Power. In Proceeding National Graduate Research Conference. (pp. 662-672). Thailand: Khon Kaen University. (in Thai)
Panyoyai, N. (2020). Plant-based Proteins: Nutrition, Structure, Functionality, and Applications in Food Industry. Rajabhat Agriculture Journal, 19(1), 61-69. (in Thai)
Park, S.M., Oh, J., Kim, J.E., & Kim, J-S. (2018). Effect of Drying Conditions on Nutritional Quality and In Vitro Antioxidant Activity of Traditional Doenjang. Preventive Nutrition and Food Science,23(2), 144-151.
Prabhu, M.S., Levkov, K., Livney, Y.D., Israel, A., & Golberg, A. (2019). High-Voltage Pulsed Electric Field Preprocessing Enhances Extraction of Starch, Proteins, and Ash from Marine Macroalgae Ulva ohnoi. ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 7(1), 17453-17463.
Prajanban, B. (2018). Comparison of Protein Patterns from the Extracts of Dry Mature Seeds and Germinating Seeds of Soybean (Glycine max L.). Agricultural Science Journal, 4(Suppl.), 131-134. (in Thai)
Rattanapanone, N. (2001). Food processing. Bangkok: Odeonstore. (in Thai)
Singh, P., Kumar, R., Sabapathy, S.N., & Bawa, A.S. (2008). Functional and Edible Uses of Soy Protein Products. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 7, 14-28.
Thai Industrial Standards Institute. (2015). Instant Soybean. Retrieved December 25, 2019, from http:// tcps.tisi.go.th/pub/tcps0688_58(ถั่วเหลืองผงชงดื่ม).pdf (in Thai)
The Queen Sirikit Department of Sericulture. (2013). Molecular Analysis. Retrieved July 23, 2019, from https://li01.tci-thaijo.org/index.php/joacmu/article/download/246327/168434 (in Thai)
Toomthong, P., & Sakkaew, M. (2016). Hot Air Drying Machine. In Proceeding Rajamangala Surin National Conference. (pp. 384-388). Thailand: Rajamangala University of Technology Isan Surin Campus. (in Thai)
Verma, V., Singh, Z., & Yadav, N. (2019). Maillard Reaction and Effect of Various Factor on the Formation of Maillard Products: and Its Impact on Processed Food Products. In P. Sharma. (Eds.), Research Trends in Food Technology and Nutrition. (pp.63-90). New Delhi: AkiNik Publications.
Vishwanathan, K. H., Singh, V., & Subramanian, R. (2011). Influence of particle size on protein extractability from soybean and okara. Journal of Food Engineering, 120(3), 240-246.
Wu, W., Lin, Q., Hua, Y., Wu, Y., Liang, Y., Fu, X., & Xiao, H. (2013). Study on Mechanism of Soy Protein Oxidation Induced by Lipid Peroxidation Products. Advance Journal of Food Science and Technology, 5(1), 46–53.
Yousf, N., Nazir, F., Salim, R., Ahsan, H., & Sirwal, A. (2017). Water solubility index and water absorption index of extruded product from rice and carrot blend. Journal of pharmacognosy phytochemistry, 6(6), 2165-2168.
Yuenyongputtakal, W., Limroongreungrat, K., Chaipan, P., & Srimuang, T. (2017). Effect of Hot Air Drying Temperature and Time on Qualities of Enoki Mushroom (Flammulina velutipes) Powder Produced from Uncommonly Consumed Part. Thai Journal of Science and Technology, 25(6), 1001-1014. (in Thai)
Zhang, X., Lu, P., Xue, W., Wu, D., Wen, C., & Zhou, Y. (2017). An evaluation of heat on protein oxidation of soy protein isolate or soy protein isolate mixed with soybean oil in vitro and its consequences on redox status of broilers at early age. Asian-Australasian Journal of Animal Sciences, 30(8), 1135–1142.
