Improving Functional Properties of Food Proteins by Using High Intensity Ultrasonication Technology

สุวิมล อริยประกาย

ผู้แต่ง

สุวิมล อริยประกาย ภาควิชาเทคโนโลยีชีวภาพทางอาหาร คณะเทคโนโลยีชีวภาพ มหาวิทยาลัยอัสสัมชัญ กรุงเทพฯ ประเทศไทย

คำสำคัญ:

คลื่นเสียงความถี่สูงความเข้มสูง, โปรตีนอาหาร, อิมัลซิไฟเออร์, อิมัลชัน, โฟม, เจล

บทคัดย่อ

ปัจจุบันได้มีการนำคลื่นเสียงความถี่สูงความเข้มสูงมาประยุกต์ใช้เพื่อพัฒนาสมบัติเชิงหน้าที่ของโปรตีนในอาหาร ได้แก่ สมบัติการละลายน้ำ สมบัติการอุ้มน้ำหรืออุ้มน้ำมัน สมบัติการสร้างเจล สมบัติอิมัลซิไฟเออร์ และสมบัติการเพิ่มความคงตัวอิมัลชันและโฟม โดยได้นำโปรตีนจากพืชและสัตว์ ได้แก่ จากถั่ว เมล็ดธัญพืช เมล็ดผักผลไม้ นม ไข่ และเนื้อสัตว์ มาพัฒนาสมบัติเชิงหน้าที่ให้ดีขึ้น พลังงานจากคลื่นเสียงความถี่สูงทำให้เกิดแรงเฉือน มีผลต่อการเกาะกลุ่มกันของอนุภาคโปรตีน ขนาดอนุภาคโปรตีน ขนาดโมเลกุลโปรตีน และช่วยปรับสัดส่วนบริเวณผิวรอบนอกของโปรตีนอันประกอบด้วยโครงสร้างที่ไม่ชอบน้ำ โครงสร้างที่มีประจุไฟฟ้า และหมู่ซัลไฟด์อิสระ ทำให้อันตรกิริยาภายในโมเลกุลโปรตีน อันตรกิริยาระหว่างโมเลกุลโปรตีน และอันตรกิริยาระหว่างโมเลกุลโปรตีนกับโมเลกุลน้ำในอาหารเปลี่ยนไป ค่ากำลังไฟฟ้า ระยะเวลาการใช้คลื่น อุณหภูมิ และ pH มีผลต่อการปรับโครงสร้างและสมบัติของโปรตีน บทความนี้ได้กล่าวถึงรายละเอียดการใช้คลื่นเสียงความถี่สูงความเข้มสูงกับโปรตีนจากแหล่งต่าง ๆ เพื่อเป็นประโยชน์ในการนำเทคโนโลยีไปประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมอาหารต่อไป

References

Higuera-Barraza, O.A., Del Toro-Sanchez, C.L., Ruiz-Cruz, S., and Márquez-Ríos, E., 2016, "Effects of high-energy ultrasound on the functional properties of proteins", Ultrasonics Sonochemistry, 31, pp. 558-562.

McClemennts, D.J., Food Emulsions: Principles, Practice, and Techniques. 2 ed, 2005, CRC Press, Boca Raton.

Hu, H., Wu, J., Li-Chan, E.C.Y., Zhu, L., Zhang, F., Xu, X., Fan, G., Wang, L., Huang, X., and Pan, S., 2013, "Effects of ultrasound on structural and physical properties of soy protein isolate (SPI) dispersions", Food Hydrocolloids, 30(2), pp. 647-655.

Resendiz-Vazquez, J.A., Ulloa, J.A., Urías-Silvas, J.E., Bautista-Rosales, P.U., Ramírez-Ramírez, J.C., Rosas-Ulloa, P., and González-Torres, L., 2017, "Effect of high-intensity ultrasound on the technofunctional properties and structure of jackfruit (Artocarpus heterophyllus) seed protein isolate", Ultrasonics Sonochemistry, 37, pp. 436-444.

Jambrak, A.R., Mason, T.J., Lelas, V., Paniwnyk, L., and Herceg, Z., 2014, "Effect of ultrasound treatment on particle size and molecular weight of whey proteins", Journal of Food Engineering, 121, pp. 15-23.

Gao, H., Ma, L., Li, T., Sun, D., Hou, J., Li, A., and Jiang, Z., 2019, "Impact of ultrasonic power on the structure and emulsifying properties of whey protein isolate under various pH conditions", Process Biochemistry, 81, pp. 113-122.

Jiang, L., Wang, J., Li, Y., Wang, Z., Liang, J., Wang, R., Chen, Y., Ma, W., Qi, B., and Zhang, M., 2014, "Effects of ultrasound on the structure and physical properties of black bean protein isolates", Food Research International, 62, pp. 595-601.

Zhang, Q.-T., Tu, Z.-C., Xiao, H., Wang, H., Huang, X.-Q., Liu, G.-X., Liu, C.-M., Shi, Y., Fan, L.-L., and Lin, D.-R., 2014, "Influence of ultrasonic treatment on the structure and emulsifying properties of peanut protein isolate", Food and Bioproducts Processing, 92(1), pp. 30-37.

Li, K., Fu, L., Zhao, Y.-Y., Xue, S.-W., Wang, P., Xu, X.-L., and Bai, Y.-H., 2020, "Use of high-intensity ultrasound to improve emulsifying properties of chicken myofibrillar protein and enhance the rheological properties and stability of the emulsion", Food Hydrocolloids, 98, pp. 105275.

Wu, D., Wu, C., Ma, W., Wang, Z., Yu, C., and Du, M., 2019, "Effects of ultrasound treatment on the physicochemical and emulsifying properties of proteins from scallops (Chlamys farreri)", Food Hydrocolloids, 89, pp. 707-714.

Jambrak, A.R., Mason, T.J., Lelas, V., and Krešić, G., 2010, "Ultrasonic effect on physicochemical and functional properties of α-lactalbumin", LWT - Food Science and Technology, 43(2), pp. 254-262.

Hu, H., Fan, X., Zhou, Z., Xu, X., Fan, G., Wang, L., Huang, X., Pan, S., and Zhu, L., 2013, "Acid-induced gelation behavior of soybean protein isolate with high intensity ultrasonic pre-treatments", Ultrasonics Sonochemistry, 20(1), pp. 187-195.

Hu, H., Li-Chan, E.C.Y., Wan, L., Tian, M., and Pan, S., 2013, "The effect of high intensity ultrasonic pre-treatment on the properties of soybean protein isolate gel induced by calcium sulfate", Food Hydrocolloids, 32(2), pp. 303-311.

O'Sullivan, J., Arellano, M., Pichot, R., and Norton, I., 2014, "The effect of ultrasound treatment on the structural, physical and emulsifying properties of dairy proteins", Food Hydrocolloids, 42, pp. 386-396.

O'Sullivan, J., Murray, B., Flynn, C., and Norton, I., 2016, "The effect of ultrasound treatment on the structural, physical and emulsifying properties of animal and vegetable proteins", Food Hydrocolloids, 53, pp. 141-154.

Arzeni, C., Martínez, K., Zema, P., Arias, A., Pérez, O.E., and Pilosof, A.M.R., 2012, "Comparative study of high intensity ultrasound effects on food proteins functionality", Journal of Food Engineering, 108(3), pp. 463-472.

Téllez-Morales, J.A., Hernández-Santo, B., and Rodríguez-Miranda, J., 2020, "Effect of ultrasound on the techno-functional properties of food components/ingredients: A review", Ultrasonics Sonochemistry, 61, pp. 104787.

Sui, X., Bi, S., Qi, B., Wang, Z., Zhang, M., Li, Y., and Jiang, L., 2017, "Impact of ultrasonic treatment on an emulsion system stabilized with soybean protein isolate and lecithin: Its emulsifying property and emulsion stability", Food Hydrocolloids, 63, pp. 727-734.

Taha, A., Ahmed, E., Ismaiel, A., Ashokkumar, M., Xu, X., Pan, S., and Hu, H., 2020, "Ultrasonic emulsification: An overview on the preparation of different emulsifiers-stabilized emulsions", Trends in Food Science & Technology, 105, pp. 363-377.