عنوان پایان‌نامه
تعیین مشخصات هیدروژل پروتئینی درهم تنیده شده و بارگذاری شده با نیوزوم
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 6746;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 72886;کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 6746;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 72886
- تاریخ دفاع
- ۲۸ بهمن ۱۳۹۴
- دانشجو
- آرش آبائی
- استاد راهنما
- اشکان مددلو
- چکیده
- در بخش نخست این پژوهش، نیوزوم‌های حمل‌کننده‌ی آلفا توکوفرول با میانگین قطر 7/5 میکرومتر ساخته شدند و به داخل یک محلول پروتئین آب‌پنیر درهم‌تنیده شده با آنزیم ترانسگلوتامیناز تزریق شدند. سپس این محلول با استفاده از گلوکونو دلتا-لاکتون به ژل تبدیل شد. کارایی درون‌پوشانی آلفا توکوفرول درون نیوزوم برابر با 80 % بود و درون‌پوشانی فعالیت ضد رادیکالی آلفا توکوفرول را دستخوش تغییر قرار نداد. طیف‌سنجی تبدیل فوریه نشان داد که تشکیل پیوند بین لایزین و گلوتامین در اثر در همتنیده شدن آنزیمی، باعث افزایش آب‌گریزی پروتئین‌ها می‌شود. طیف‌سنجی تبدیل فوریه همچنین ایجاد پیوندهای هیدروژنی بین نیوزوم‌ها و پروتئین‌ها را پیشنهاد کرد. رئومتری نوسانی نشان داد که در هم تنیدن پروتئین‌ها با آنزیم ترانس گلوتامیناز و همچنین افزودن نیوزوم به پروتئین‌ها باعث بهبود بخشیدن به خصوصیات ژل‌ها شد. هرچند ژل‌های درهم‌تنیده شده‌ی پروتئینی دارای نیوزوم مدول الاستیک (G?) کمتری نسبت به ژل‌های درهم‌تنیده نشده‌ی حاوی نیوزوم و ژل‌های درهم‌تنیده شده‌ی بدون نیوزوم داشتند. تصاویر میکروسکوپ الکترونی یک شبکه‌ی نامنظم را برای نمونه‌های درهم‌تنیده شده‌ی دارای نیوزوم نشان داد. بارگذاری نیوزوم به داخل ژل پروتئینی باعث افزایش میزان متورم شدن ژل‌ها در محیط شبیه‌سازی‌شده معده بدون حضور آنزیم‌های گوارشی شد. در بخش دوم این تحقیق، کارایی سیتریک اسید برای درهمتنیدن و متعاقباً ژلاسیون پروتئین‌های آب‌پنیر بررسی شد. محلول‌های پروتئین آب‌پنیر با غلظت‌های 100 و 200 میلی‌گرم بر میلی‌لیتر در دمای 40 درجه سلسیوس با غلظت‌های مختلف سیتریک اسید در pH های متفاوت برای 144ساعت درهم‌تنیده شدند. محلول پروتئینی با غلظت 100 میلی‌گرم بر میلی‌لیتر پس از درهم‌تنیده شدن در pH 7 ژل خود ایستایی تشکیل نداد. درحالی‌که درهم تنیدن در pH های بالاتر باعث تشکیل ژل‌های خود ایستا شد. محلول پروتئینی با غلظت بالاتر (200 میلی‌گرم بر میلی‌لیتر)، در تمامی pHها تشکیل ژل داد. ظرفیت نگهداری آب ژل‌ها با pH رابطه مستقیم داشت. محلول‌های فاقد سیتریک اسید در غلظت 100 میلی‌گرم بر میلی‌لیتر پروتئین تشکیل ژل ندادند، درحالی‌که محلول‌های 200 میلی‌گرم بر میلی‌لیتر با pH قلیایی (10،9،8و11) هنگامی‌که بدون سیتریک اسید گرمخانه گذاری شدند ژل‌هایی با بافت ضعیف تشکیل دادند. بیشترین مقادیر سفتی بافت مربوط به ژل‌های تهیه‌شده در pH 9 و 10 بود که احتمالاً به دلیل تشکیل پل‌های دی سولفیدی و برهمکنش‌های آب‌گریز بیشتر و همچنین تقویت فرایند درهمتنیدن است. طیف‌سنجی تبدیل فوریه تشکیل گروه‌های آمیدی جدید را در اثر درهم‌تنیده شدن پروتئین‌ها اثبات کرد و طیف‌سنجی دورنگ نمایی دورانی نشان داد که درهم تنیدن باعث کاهش میزان ساختارهای منظم در ساختار دوم پروتئین می‌شود. طیف‌سنجی دورنگ نمایی دورانی همچنین دناتوره شدن پروتئین‌ها در pH 9 در مقایسه با pH 7، طی گرمخانه گذاری را نشان داد. میکروسکوپ الکترونی روبشی یک ساختار غیریکنواخت تشکیل‌شده تجمعات پروتئینی آرایش گرفته به‌صورت رشته‌های کوتاه برای ژل‌های تشکیل‌شده در pH 9 (غلظت پروتئین 200 میلی‌گرم بر میلی‌لیتر) نشان داد درحالی‌که ژل‌های با pH 7 یک ساختار هموار و متخلخل داشتند (200 میلی‌گرم بر میلی‌لیتر). کلمات کلیدی: نیوزوم، ژل سردبند پروتئین آب پنیر، ترانس گلوتامیناز، آلفا توکوقرول، درهم تنیدن با سیتریک اسید، کاتالیز شده با قلیا
- Abstract
- In the first part of the current research, the ?-tocopherol-carrying niosomes with mean diameter of 5.7 µm were fabricated and charged into a transglutaminase-cross-linked whey protein solution that was subsequently gelled with glucono delta-lactone. Encapsulation efficiency of ?-tocopherol within niosomes was ?80% and encapsulation did not influence the radical scavenging activity of ?-tocopherol. Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy suggested formation of ?-(?-glutamyl) lysine cross-linkages by transglutaminase and that enzymatic cross-linking increased proteins hydrophobicity. FTIR also proposed hydrogen bonding between niosomes and proteins. Dynamic rheometry indicated that transglutaminase cross-linking and niosomes charging of the protein solution enhanced the gelation process. However, charging the cross-linked protein solution with niosomal suspension resulted in lower elastic modulus (G?) of the subsequently formed gel compared with both non-cross-linked niosome-loaded and cross-linked niosome-free counterparts. Electron microscopy indicated a discontinuous network for the niosome-loaded cross-linked sample. Niosome loading into the protein gel matrix increased its swelling extent in the enzyme-free simulated gastric fluid. In the second part of the research, the efficacy of citric acid was investigated for cross-linking and subsequent gelation of whey proteins. Whey protein solutions (100 and 200 mg mL-1) were cross-linked at 40°C with different concentrations (0.055, 0.11 and 0.22 M) of citric acid at various pH values (7.0, 8.0, 9.0, 10.0, and 11.0) for up to 144 h. The protein solution with 100 mg mL-1 concentration cross-linked at pH 7.0 failed to form a self-standing hydrogel; while, cross-linking at higher pHs (>7.0) resulted in fabrication of self-standing hydrogels. The protein solution with the higher concentration (200 mg mL-1) gelled at all pH values; the higher the gelation pH, the higher was the gel water-holding capacity. Non-cross-linked 100 mg/mL protein solutions (i.e. without citric acid) failed to gel at all pH values but concentrated protein solutions (200 mg mL) with alkaline pH (8.0, 9.0, 10.0, and 11.0) formed weak-textured gels upon incubation without citric acid. The hardness value was maximum for gels prepared at pHs 9.0 and 10.0 which was attributed to formation of more disulfide bonds and hydrophobic interactions, and enhanced cross-linking reaction. Fourier transform infrared spectroscopy proposed formation of new amide groups as an evidence of cross-linking and circular dichroism (CD) spectroscopy indicated that cross-linking decreased the extent of ordered structures. CD spectra also proposed alkaline- induced denaturation of whey proteins incubated at pH 9.0 compared with pH 7.0. Scanning electron microscopy revealed a coarse microstructure composed of short-stranded protein aggregates for the gel (200 mg mL-1) formed at pH 9.0 in contrast to the continuous and porous microstructure of the gel (200 mg mL-1) prepared at pH 7.0. Keywords: Niosome; Whey protein cold-set gel; Transglutaminase; ?-tocopherol.Citric acid cross-linking; Alkali-catalyzed.
