نانوالیاف پروتئین آب پنیر: مکانیسم تولید، مورفولوژی و ویژگی های ساختاری و عملکردی در سیستم های غذایی

ساختارهای پروتئینی تعیین کننده ویژگی های ساختاری و عملکردی پروتئین ها هستند. نانوالیاف یا نانوفیبریل های پروتئینی، به عنوان انواع خاصی از تجمعات که از پروتئین های کروی نشات گرفته اند، طولی در حدود 1μm و قطری در حدود 1nm تا 10 داشته و بسیار آنیزوتروپیک (ناهمسان گرد) هستند، یعنی با اندازه گیری در جهات مختلف، مقادیر متفاوتی دارند. فیریل های پروتئینی به سبب بالا بودن نسبت طول به قطر، می توانند به عنوان ترکیبات تشکیل دهنده به منظور بهبود خواص بافتی و ساختاری مواد غذایی به کار روند. بسیاری از پروتئین های کروی مثل لیزوزیم، آوآلبومین و سرم آلبومین گاوی توانایی تشکیل فیبرهای طویل را دارند. اما بتالاکتوگلوبولین در ایزوله پروتئین آب پنیر (WPI)، جالب توجه ترین پروتئین در تشکیل نانوالیاف است. فیبریلیزاسیون در اثر حرارت دهی پروتئین در دماهای بالاتر از 80˚C به مدت 6 تا 24 ساعت، در شرایط اسیدی (pH 2) و قدرت یونی کم حاصل می شود. در pH های نزدیک به ایزوالکتریک، تجمعات کروی شکل می گیرند، اما در pH های پایین تر ساختارهایی پروتئینی رشته ای فیبریلی و خطی تشکیل می شوند. مکانیسم تولید فیبریل متشکل از دو مرحله است: (1) داناتوراسیون، باز شدن نسبی تاخوردگی ها، افزایش صفحات بتا و شکل گیری اولیه تجمعات پروتئینی (2) به هم پیوستن این تجمعات از طریق پیوندهای یونی، برهم کنش های غیرکووالان، افزایش پیوندهای آب گریز ناشی از دناتوراسیون حرارتی و pH اسیدی و در نهایت، تشکیل ساختارهای فیبریلی طویل رشته ای. ضرورت اصلی به کارگیری نانوالیاف با ضرورت اصلاح و تغییر خواص بافتی مواد غذایی مرتبط است. استفاده از نانوالیاف WPI در بهبود ویژگی هیا عملکردی WPI از قبیل تشکیل ژل، تولید کف و امولسیون، انحلال پذیری و جذب آب و روغن که از برهم کنش درون ملکولی، تاثیر pH، دما، غلظت و قدرت یونی ناشی می شوند قابل توجه است. اما نانوالیاف به طور بهینه در pH اسیدی تولید می شوند، در حالی که بسیاری از محصولات غذایی دارای محدوده 4/0pH تا 7/0 هستند. بنابراین درک درستی از پایداری نانوالیاف در محدوده های مختلف pH نیز به بهبود ویژگی های مواد غذایی منجر می شود. با توه به اینکه توانایی بالقوه تشکیل نانوالیاف WPI، به عنوان ترکیبات غذایی با خواص عملکردی خاص، از جمله رویکردهای جدید در صنعت غذا به شمار می رود، هدف اصلی از این تحقیق، مروری بر مکانیسم اصلی تولید نانوالیاف پروتئین آب پنیر، بررسی میزان پایداری نانوالیاف در pH های متداول و بررسی ویژگی های ساختاری و عملکردی آنها به عنوان افزودنی های بهبود دهنده سیستم های غذایی، به منظور اصلاح ویژگی های کیفی و تکنولوژیکی محصولات غذایی با محتوای پروتئینی بالا، غذای بیماران و سالمندان و غذاهای رژیمی و کم کالری می باشد.

کلیدواژه ها:

آنیزوتروپیک ، ایزوله پروتئین آب پنیر ، فیبریلیزاسیون ، نانوالیاف پروتئین ، ویژگی های تکنولوژیکی