بهينه سازي عوامل موثر در فعاليت آنتي اكسيداني پروتئين هيدروليز شده آب پنير به روش سطح پاسخ

Optimization of different factors affecting antioxidant activity of whey protein hydrolysate by response surface methodology

به دليل نگراني هايي كه در ارتباط با ايمني و جنبه هاي وابسته به سلامتي آنتي اكسيدان هاي مصنوعي وجود دارد آنتي-اكسيدان هاي طبيعي مورد توجه محققين مي باشند. در سال هاي اخير، توجه گسترده به استفاده از آنتي اكسيدان هاي طبيعي منجر به تحقيقاتي در زمينه ي بررسي قابليت آنتي اكسيداني پپتيد هاي فعال بيولوژيك از پروتئين هاي منابع جانوري يا گياهي شده است. پپتيد هاي زيست فعال به عنوان اجزاء پروتئيني مورد بررسي قرار مي گيرند كه در ساختار پروتئين اصلي غيرفعال بوده و پس از آزاد شدن توسط هيدروليز آنزيمي، عملكردهاي فيزيكوشيميايي متعددي از جمله فعاليت آنتي اكسيداني از خود بروز مي دهند. فعاليت آنتي اكسيداني اين پپتيدهاي زيست فعال به توانايي آن ها در مهار راديكال هاي آزاد، عمل به عنوان شلاته كننده ي فلزات و جلوگيري از اكسيداسيون چربي نسبت داده شده اند. مواد وروش ها دراين پژوهش از روش آماري سطح پاسخ جهت بهينه سازي شرايط فرآيند هيدروليز پروتئين آب پنير با استفاده از آنزيم آلكالاز استفاده شد. فاكتورهاي مورد بررسي در اين تحقيق دما، زمان و نسبت آنزيم به سوبسترا بودند كه براي رسيدن به بيشترين ميزان فعاليت آنتي اكسيداني اين متغييرها درمحدوده ي دماي 55-43 درجه سانتي گراد، زمان 173-60 دقيقه و مقدار آنزيم90 -40 (واحد آنسون بر كيلوگرم پروتئين) انتخاب شدند. آزمايشات بر اساس طرح مركب مركزي انجام شد. يافته ها شرايط بهينه براي رسيدن به بيشترين ميزان ظرفيت مهار راديكال هاي آزاد سوپراكسيد شامل دماي 2/47 درجه سانتي گراد، زمان 02/104 دقيقه و نسبت آنزيم به سوبستراي 85/96 (واحد آنسون بر كيلوگرم پروتئين) به دست آمد . تحت اين شرايط ميزان مهار راديكال-هاي آزاد سوپراكسيد 44/63 % حاصل شد. ضريب رگرسيون (R2) حاصل براي مدل ارائه شده (از نوع درجه دوم) سابقه و هدف به دليل نگراني هايي كه در ارتباط با ايمني و جنبه هاي وابسته به سلامتي آنتي اكسيدان هاي مصنوعي وجود دارد آنتي-اكسيدان هاي طبيعي مورد توجه محققين مي باشند. در سال هاي اخير، توجه گسترده به استفاده از آنتي اكسيدان هاي طبيعي منجر به تحقيقاتي در زمينه ي بررسي قابليت آنتي اكسيداني پپتيد هاي فعال بيولوژيك از پروتئين هاي منابع جانوري يا گياهي شده است. پپتيد هاي زيست فعال به عنوان اجزاء پروتئيني مورد بررسي قرار مي گيرند كه در ساختار پروتئين اصلي غيرفعال بوده و پس از آزاد شدن توسط هيدروليز آنزيمي، عملكردهاي فيزيكوشيميايي متعددي از جمله فعاليت آنتي اكسيداني از خود بروز مي دهند. فعاليت آنتي اكسيداني اين پپتيدهاي زيست فعال به توانايي آن ها در مهار راديكال هاي آزاد، عمل به عنوان شلاته كننده ي فلزات و جلوگيري از اكسيداسيون چربي نسبت داده شده اند. مواد وروش ها دراين پژوهش از روش آماري سطح پاسخ جهت بهينه سازي شرايط فرآيند هيدروليز پروتئين آب پنير با استفاده از آنزيم آلكالاز استفاده شد. فاكتورهاي مورد بررسي در اين تحقيق دما، زمان و نسبت آنزيم به سوبسترا بودند كه براي رسيدن به بيشترين ميزان فعاليت آنتي اكسيداني اين متغييرها درمحدوده ي دماي 55-43 درجه سانتي گراد نتيجه گيري: پيشرفت در تكنولوژي توليد پروتئين هيدروليز شده امكان استفاده ي مناسب از منابع پروتئيني مختلف و غير قابل دسترس را فراهم كرده است. بهينه سازي فعاليت آنتياكسيداني پروتئين هيدروليز شده ميتواند باعث صرفه جويي در زمان، هزينه و ميزان آنزيم مورد استفاده گردد. نتايج نشان ميدهد كه پروتئين هيدروليز شده آب پنير ميتواند قابليت كاربرد در فرمولاسيون مواد غذايي به عنوان آنتياكسيدان طبيعي و نيز استفاده هاي دارويي داشته باشد

Background and objectives: Due to safety concerns and health aspects over the use of synthetic antioxidants, the natural antioxidant compounds are considered by researchers. In the recent years a great deal of attention for application of natural antioxidants, has led to studies in investigation of antioxidative or bioactive potential of hydrolysates peptides from plant or animal sources. Bioactive peptides are considered specific protein fragments that are inactive within the sequence of the parent protein, after they are released by enzymatic hydrolysis, they may exert various physiological functions such as antioxidative activity. Antioxidant activity of bioactive peptides can be attributed to their radical scavenging, metal ion chelation and inhibition of lipid peroxidation properties of peptides. Materials and methods: In the present study, response surface methodology was used to optimize hydrolysis conditions for preparing protein hydrolysate from the whey protein, using Alcalase. The investigated factors were temperature (43-55°C), time (60-173 min) and enzyme/substrate ratio (40-90 AU/Kg protein) to achieve maximum antioxidant activity. Experiments were designed according to the central composite design. Results: The optimal conditions to achieve the highest superoxide free radical scavenging capacity were as: temperature (47/2 °C), time (104/02 min) and enzyme/ substrate ratio (96/85 AU/Kg protein).Under these conditions superoxide free radical scavenging capacity was 63/44 %. Regression coefficient for the model (Quadratic type) was 0.989, indicating the high accuracy of the model to predict the reaction conditions considering different variables. Conclusion: Advances in the technology of preparing protein hydrolysate has provided the opportunity of use of unavailable protein sources. The optimization of antioxidant activity of protein hydrolysate, can save time, cost and amount of enzyme needed for hydrolysis. The Results indicated that whey protein hydrolysate has the potential to be applied as a natural antioxidant in food and pharmaceutical ingredients in the future