عنوان پایان‌نامه
ژلاسیون سرد میکروژل ها و نانوفیبریل های پروتئین آب پنیر
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 6248;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 67156
- تاریخ دفاع
- ۱۶ دی ۱۳۹۳
- دانشجو
- تکتم فرجامی
- استاد راهنما
- محسن لبافی مزرعه شاهی, اشکان مددلو
- چکیده
- هیدروژلهای پروتئین آب پنیر تهیه شده در دمای اتاق از اهمیت ویژه ای به عنوان حامل ترکیبات زیست فعال و مواد مغذی حساس به حرارت برخوردار هستند. ژلهایسرد تهیه شده از پروتئینهای آب پنیر واسرشته و نانوفیبریلهای این پروتئینهابه دلیل حضور اسید و قلیای استفاده شده در فرایند تولید، حاوییونهای معدنیو باقیماندههای گونههای شیمیاییهستند که از دید مصرف کننده نهایی نامطلوب قلمداد میشود.در بخش اول این پژوهش، فرایند ایجاد ژل سرد از طریق تشکیل نانوفیبریلهایپروتئین آب پنیر با حرارت دهی محلول پروتئین در pH=2و سپس حذف اسید از طریق دیالیز صورت گرفت. با استفاده از این روش، ژل گرانروکشسان فاقد یونهایمعدنی تولید شد که در صورت تمایل برای تهیهی حاملهای پروتئینی عاری از هرگونه یون و ماده شیمیایی میتواند مد نظر قرار گیرد. در ادامه به منظور بررسی اثر کلرید کلسیم بر ویژگیهای مکانیکی و ساختاری ژل نانوفیبریل، مقادیر مختلفکلرید کلسیمبه آب دیالیز نمونهها افزوده شد. نتایج نشان داد که حضور یونهای کلسیم و کلر در شبکهی ژل نانوفیبریل در pH زیر نقطهی ایزوالکتریک باعث افزایش تخلخل ساختار، کاهش سفتی و افزایش ظرفیت نگهداری آب ژل شد. با توجه به اینکه pH نمونهها زیر نقطه ایزوالکتریک پروتئین آب پنیر بود بار خالص مولکولهای پروتئین، مثبت بوده لذا امکان تشکیل برهمکنشهای الکترواستاتیک بین یونهای کلسیم و گروههای دارای بار زنجیرههای پروتئینی کاهش مییابد. از طرفی بر اساس نتایج طیف سنجی فرو سرخ تبدیل فوریه،افزایش خاکستر ژل با کاهش پیوندهای هیدروژنی بین نانوفیبریلها همراه بود که می تواند به دلیل pH پایین تر و بار خالص بیشتر مولکولهای پروتئین و همچنین قابلیت یون کلر در تشکیل پیوندهای هیدروژنی قوی با گروههای آمین زنجیرههای پروتئین باشد. در بخش دوم این پژوهش، از اسید سیتریک به عنوان یک ماده شیمیاییغیر زهرآگین وزیست سازگار برای تنظیم pHدر فرایند تولید میکروژلهایپروتئینآب پنیرو ایجاد اتصالات عرضی در این پروتئینهادر دو مرحلهی متفاوت (قبل و بعد از تشکیل ذرات میکروژل)استفاده شد. همچنین یک نمونه میکروژل بدون اتصالات عرضی از راهافزودن اسید هیدروکلریک برایتنظیم pH روی 8/5 تولید شد. ویژگیهای میکروژلهای تولید شده و ژلهای سرد حاصل از آنها مورد مقایسه قرار گرفت. مشاهدات حاصل از میکروسکوپ نیروی اتمی نشان داد که ایجاد اتصالات عرضی با استفاده از اسید سیتریک منجر به کاهش اندازه ذرات میکروژل نسبت به میکروژلهای تولید شده بدون اتصالات عرضی شد. نتایج حاصل از سایر آزمونها مشخص کرد ایجاد اتصالات عرضی با استفاده از اسید سیتریک قبل از تشکیل میکروژلباعث تشدید ایجاد این اتصالات و حفظ ساختار آلفا هلیس پروتئینها گردید.میکروژلهایی که اتصالات عرضی در آنها قبل از تشکیل ذرات میکروژل ایجاد شده بود، ژلی با سفتی بیشتر، ظرفیت نگهداری آب بالاتر و ساختار متراکم تری در مقایسه با ژل حاصل از میکروژلهای فاقد اتصالات عرضی و ژل تولید شده توسط میکروژلهایی که این اتصالات در آنها بعد از تشکیل میکروژل ایجاد شده بود تولید کردند. اینارتقاء در ویژگیهای ژل به حضور تعداد بیشتر گروههای کربوکسیل در ساختار ذراتی که اتصالات عرضیاسید سیتریک در آنها قبل از حرارت دهی ایجاد شده بود نسبت داده می شود.
- Abstract
- Whey proteins hydrogels are of interest as drug and nutraceutical carrying systems. Cold-set gels of heat-denatured whey proteins and whey protein nanofibrils usually contain mineral ions arising from acids and alkalis used in nanofibrils preparation and gelation processes. In the first part of the research we developed a cold-set gel formation process for whey proteins based on proteins nanofibrillation via heating at pH 2.0 and subsequent removal of mineral acid through dialysis against water. This procedure yielded an ash-free viscoelastic gel. Also, in order to investigate the effect of calcium chloride on mechanical properties and structure of the nanofibrils gel, different amounts of calcium chloride were added to the dialysis water. The results showed that presence of calcium and chloride ions in the network of nanofibrils gel at pH slightly below the isoelectric point of whey proteins induced a more porous gel microstructure with higher water holding capacity and less stiffness. Since the pH was slightly below the isoelectric point of whey proteins, possibility of formation of electrostatic interactions between calcium ions and charged groups in the protein chains was reduced due to more positively charged proteins. Furthermore, increasing the ash contents led to a decrease in hydrophobic interactions and hydrogen bonding between nanofibrils due to effect of chloride ion that is a low-charge-density anion (chaotrope). In the second part, a non-toxic, biocompatible and generally recognized as safe (GRAS) chemical, citric acid, was employed for pH adjustment and cross-linking of whey proteins either before or after their microgelification. A non-cross-linked sample was also fabricated by using hydrochloric acid for pH adjustment on 5.8. Properties of formed microgels and their cold-set gels were compared.The AFM observations indicated that cross-linking resulted in smaller particles compared with non-cross-linked counterpart. It was concluded based on other experimental observations that prolonged citric acid cross-linking of whey proteins prior to microgelification caused extensive cross-linking of protein units and preserved proteins ?-helical structure. The pre-cross-linked microgels formed firmer calcium-induced cold-set bulk gel with higher water-holding capacity and denser microstructure compared with non-cross-linked and post-cross-linked microgels. There superiorities were attributed to existence of higher number of carboxyl residues in the structure of the pre-cross-linked particles.
