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Propiedades emulsificantes y espumantes de las proteínas de harina de cacahuate ( Arachis hypogaea Lineau)

Authors:

Abstract

The functional properties of proteins present in peanut ( Arachis hypogaea Lineau) flour were studied. The influence of the pH and protein solubility on emulsifying and foaming properties of peanut flour was evaluated. The isoelectric point (Ip) of these proteins was found at the pH of 4,0; and the isoelectric region between pH 3,0 and 5,0. The evaluated surface properties decreased in the isolectric region. The emulsifying activity and time stability (30 and 120 minutes) significantly decreased at the pI; the emulsifying stability at the temperature of 80°C decreased in all the isoelectric region until the pH of 6,0. The foaming activity had the best values at the pH of 2,0. The correlation between protein solubility and surface properties were more significant for emulsifying properties than for foaming properties. Se estudiaron las propiedades funcionales de las proteínas presentes en la harina de cacahuate ( Arachis hypogaea Lineau). Fue evaluada la influencia que tienen el pH y la solubilidad proteica sobre las propiedades emulsificantes y espumantes de las proteínas de harina de cacahuate. El punto isoeléctrico (pI) de estas proteínas se encuentra a pH 4,0; mientras que la región isoeléctrica está entre los valores de pH de 3,0 y 5,0. Las propiedades de superficie evaluadas disminuyeron en la región isoeléctrica, siendo que la actividad emulsificante y la estabilidad emulsificante en los tiempos de 30 y 120 minutos disminuyeron fuertemente en el pI; las estabilidades emulsificantes en relación a la temperatura (80 ºC) diminuyeron en toda la región isoeléctrica extendiéndose hasta el pH 6,0. La actividad espumante mostró sus mejores valores a pH 2,0. Las correlaciones entre la solubilidad protéica y las propiedades de superficie fueron más importantes para las propiedades emulsificantes que para las espumantes.
RESUMEN
Propiedades emulsificantes y espumantes de las
proteínas de harina de cacahuate (Arachis hypogaea Li-
neau)
Se estudiaron las propiedades funcionales de las proteí-
nas presentes en la harina de cacahuate (Arachis hypogaea
Lineau). Fue evaluada la influencia que tienen el pH y la so-
lubilidad proteica sobre las propiedades emulsificantes y es-
pumantes de las proteínas de harina de cacahuate. El punto
isoeléctrico (pI) de estas proteínas se encuentra a pH 4,0;
mientras que la región isoeléctrica está entre los valores de
pH de 3,0 y 5,0. Las propiedades de superficie evaluadas
disminuyeron en la región isoeléctrica, siendo que la activi-
dad emulsificante y la estabilidad emulsificante en los tiem-
pos de 30 y 120 minutos disminuyeron fuertemente en el pI;
las estabilidades emulsificantes en relación a la temperatura
(80 ºC) diminuyeron en toda la región isoeléctrica extendién-
dose hasta el pH 6,0. La actividad espumante mostró sus
mejores valores a pH 2,0. Las correlaciones entre la solubi-
lidad protéica y las propiedades de superficie fueron más im-
portantes para las propiedades emulsificantes que para las
espumantes.
PALABRAS-CLAVE:Actividad emulsificante – Actividad
espumante – Cacahuate – Estabilidad emulsificante – Esta-
bilidad espumante – Propiedades funcionales – Solubilidad
proteica.
SUMMARY
Emulsifying and foaming properties of peanut
(Arachis hypogaea Lineau) flour.
The functional properties of proteins present in peanut
(Arachis hypogaea Lineau) flour were studied.The influence
of the pH and protein solubility on emulsifying and foaming
properties of peanut flour was evaluated. The isoelectric
point (Ip) of these proteins was found at the pH of 4,0; and
the isoelectric region between pH 3,0 and 5,0. The evaluated
surface properties decreased in the isolectric region. The
emulsifying activity and time stability (30 and 120 minutes)
significantly decreased at the pI; the emulsifying stability at
the temperature of 80°C decreased in all the isoelectric
region until the pH of 6,0. The foaming activity had the best
values at the pH of 2,0. The correlation between protein
solubility and surface properties were more significant for
emulsifying properties than for foaming properties.
KEY-WORDS:Emulsifying activity – Emulsifying stability
– Foam activity – Foam stability – Functional properties –
Peanut – Protein solubility.
Propiedades emulsificantes y espumantes de las proteínas de harina de cacahuate
(Arachis hypogaea Lineau)
Por, J. C. Ferreyra1, E. M. Kuskoski1, M.T. Bordignon Luiz1, D. Barrera Arellano2yR. Fett1
1 Departamento de Ciencia e Tecnología de Alimentos, Universidade Federal de Santa Catarina,
Rod. Admar Gonzaga 1346, Itacorubi, Florianópolis, CEP:88034-001. rfett@cca.ufsc.br
2 Laboratório de Óleos e Gorduras, Faculdade de Engenharia de Alimentos,
Unicamp Caixa Postal 6091. Campinas, SP 13.081-970.
1. INTRODUCCIÓN
El cacahuate se clasifica dentro de la familia de
las Leguminosas, subfamilia Papilionácea, genero
Arachis. De las 12 especies conocidas, la más im-
portante es la Arachis hypogaea Lineau, el caca-
huate común. Esta especie se caracteriza por la
producción subterránea de semillas con alto conte-
nido de aceite y proteínas. El contenido en aceite
es de aproximadamente 44% a 56%. La torta de ex-
tracción del aceite es utilizada para la fabricación
de harina de cacahuate, con aplicación en produc-
tos alimenticios y en la formulación de productos
para alimentación animal (Prosea, 1997). Con res-
pecto a la composición química, la torta sin cutícu-
la, presenta un promedio de 46,6% de proteínas y
5,5% de fibras. La torta de cacahuate es uno de los
mejores suplementos para alimentación animal por
contener proteínas de alto valor biológico (Gross y
Guzmán, 1995)
La industria de oleaginosas en el mundo, y par-
ticularmente en Brasil, genera enormes cantidades
de materiales proteicos (tortas y harinas) de gran
valor nutricional, pero estos materiales son destina-
dos casi en su totalidad para la alimentación ani-
mal, generando un retorno económico y social muy
reducido. Una alternativa para la revalorización de
estos recursos es la aplicación de tecnologías mo-
dernas que añaden valor mediante la transforma-
ción en productos con características y propieda-
des que permitan su uso en alimentación humana
y/o en las industrias farmacéutica y cosmética
(Campos Lasca, 2001).
Varios estudios han sido conducidos con dife-
rentes tipos de proteínas, en la búsqueda de mejo-
rar y ampliar su uso como ingredientes funcionales.
Estudios enfocados a la mejoría de las propiedades
funcionales de proteínas alimenticias requieren
mayor destaque por parte de los investigadores,
dado que, tales proteínas poseen una amplia apli-
cación tecnológica en la industria de alimentos;
agregando a los productos características reológi-
cas interesantes. Las propiedades funcionales de
las proteínas son influenciadas por diversos facto-
res, entre ellos, las condiciones del medio circun-
dante, la presencia de iones y de otros compuestos
(McClementes, 1999).
264
GRASAS Y ACEITES, 58 (3),
JULIO-SEPTIEMBRE, 264-269, 2007,
ISSN: 0017-3495
GRASAS Y ACEITES, 58 (3), JULIO-SEPTIEMBRE, 264-269, 2007, ISSN: 0017-3495 265
PROPIEDADES EMULSIFICANTES Y ESPUMANTES DE LAS PROTEÍNAS DE HARINA DE CACAHUATE…
Varios trabajos están siendo desarrollados en
busca de mejorar las propiedades funcionales de
proteínas tales como: proteínas del suero lácteo
(Turgeoni et al., 1992), globulina bovina (Ornellas et
al., 2001), también se está trabajando en la evalua-
ción de las diferentes propiedades funcionales de
las proteínas a través de variables composicionales
y su potencial de aplicación en la industria de ali-
mentos (Silva et al., 1997; Solórzano Lemos et al.,
1997; Anton y Gandemer, 1997; Duarte et al., 1998;
Ven Der Van et. al., 2001; Ornellas et al., 2003).
Considerándose la importancia del desarrollo
de nuevos productos para atender a la demanda
del mercado de ingredientes, con aplicación en la
formulación de alimentos, el presente trabajo buscó
caracterizar las propiedades funcionales de super-
ficie de las proteínas de harina desengrasada de
cacahuate a diferentes valores de pH y sus relacio-
nes con la solubilidad proteica.
2. MATERIAL Y MÉTODOS
2.1. Materia prima
Harina desengrasada de cacahuate (HC), gentil-
mente donada por Nutrin Corporation (Nutritional In-
gredients, USA); Cloruro de ácido palmítico (AKSO.
Todos los demás reactivos utilizados no sufrieron nin-
guna etapa de purificación previa, siendo comercial-
mente disponibles y con grado de pureza analítico.
2.2. Composición proteica y de aminoácidos
de la harina de cacahuate
Los análisis realizados en la harina de cacahua-
te fueron: contenido de proteína bruta por el méto-
do Kjeldahl (AOAC, 1995), utilizando el factor 5,46
(Rhee et al., 1973; McWatters et al., 1976) y com-
posición en aminoácidos realizada vía hidrólisis de
proteínas, a través de cromatografía de intercambio
iónico en analizador automático de aminoácidos de
la marca Beckman, modelo 7300, la cuantificación
de los aminoácidos fue determinada por la relación
de áreas entre una mezcla padrón de aminoácidos
y la muestra, utilizando un integrador Hewlett-Pac-
kard (AOAC, 1995).
2.3. Determinación de la solubilidad
proteica (S)
La solubilidad proteica (S), expresada en porcen-
taje, fue determinada de acuerdo con Saeed y Cher-
yan (1988) de la siguiente forma: soluciones acuo-
sas conteniendo 4% (p/v) de proteína fueron
ajustadas a diferentes valores de pH (variando de
2,0 a 9,0), mediante la utilización de soluciones de
NaOH 1,0 N y HCl 1,0 N. Las soluciones proteicas
fueron mantenidas en agitación durante 30 minutos
y posteriormente, centrifugadas a 2500 rpm durante
30 minutos. El contenido proteico del sobrenadante
fue determinado a través del método de Kjeldahl
(AOAC, 1995), utilizándose el factor de conversión
de 5,46, específico para proteínas de cacahuate
(Rhee et al, 1973; Mcwatters et al., 1976).El perfil de
solubilidad (S) de las proteínas fue determinado en
función del pH, por la ecuación [1]
S 100 [1]
2.4. Actividad Emulsificante (AEM)
La actividad emulsificante (AEM) fue determina-
da según el método de Yasumatsu et al., (1972)
adaptado: muestras de HC (7 g) fueron diluidas en
100 mL de agua destilada y los valores de pH fue-
ron ajustados entre 2,0 y 9,0 (utilizándose solucio-
nes de HCl 1,0 N y NaOH 1,0 N). Estas soluciones
proteicas fueron agitadas durante 10 segundos, uti-
lizándose un mixer manual de la marca Frattina
(Eletro Power) a 15.000 rpm, y posteriormente, adi-
cionadas de 100 mL de aceite de soja comercial y
emulsificadas durante 120 segundos. Las emulsio-
nes fueron centrifugadas a 2000 rpm por 10 minu-
tos. La actividad emulsificante fue calculada a tra-
vés de la ecuación [2]:
AEM 100 [2]
2.5. Estabilidad de la Emulsión en relación
a la temperatura (EECAL)
La estabilidad de la emulsión fue determinada
de acuerdo con el método de Yasumatsu et al.,
(1972) adaptado como sigue: las emulsiones fue-
ron calentadas a 80 °C por 30 minutos, enfriadas
durante 15 minutos en agua corriente y centrifuga-
das a 2 000 rpm por 10 minutos. La estabilidad de la
emulsión fue calculada a través de la ecuación [3]:
EECAL 100 [3]
2.6. Estabilidad de la Emulsión en relación con
el tiempo (EE30M y EE120M)
La estabilidad de las emulsiones fue evaluada
después de 30 y 120 minutos de reposo, los resul-
tados fueron expresados con las siglas EEM30M y
EEM120M, respectivamente. La estabilidad de la
emulsión fue calculada de la siguiente forma:
EEM
100 [3]
2.7. Actividad Espumante (AES)
La actividad espumante (AES) fue determinada
según el método descrito por Puski (1975). Sus-
pensiones conteniendo 1% (p/v) de proteína fueron
ajustadas a valores de pH entre 2,0 y 9,0 (con
NaOH 1,0 N y HCl 1,0 N). Luego, fueron agitadas
Volumen de la emulsión después de 30 y 120 minutos

Volumen de la emulsión inicial
Volumen final de la emulsión

Volumen inicial de la emulsión
Volumen final de la emulsión

Volumen inicial de la emulsión
Proteína del sobrenadante (g)

Proteína total (g)
con un mixer manual de la marca Frattina (Eletro
Power) a 10000 rpm durante 60 segundos a tem-
peratura de 25 °C. La actividad espumante fue de-
terminada según la ecuación [5] propuesta por Ha-
que y Kito (1983):
AES
100 [5]
2.8. Estabilidad de la Espuma en relación
al tiempo (EES30M y EES120M)
Fueron utilizados los métodos propuestos por
Puski (1975), siguiendo el mismo procedimiento
utilizado para determinar la actividad espumante,
con mediciones después de 30 y 120 minutos de
reposo a temperatura ambiente (25 °C). Los valo-
res fueron determinados utilizando la ecuación [6],
según Haque y Kito (1983):
EES
100 [5]
2.9. Análisis Estadístico
El experimento fue conducido de manera com-
pletamente aleatoria, con cinco repeticiones, utili-
zando el programa «STATISTICA 6.0» (1998), con
aplicación de análisis de varianza y Prueba de Tu-
key, con nivel de significancia 5% (p 0,05), y apli-
cación de Análisis de Regresión Múltiple.
3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
3.1. Composición en aminoácidos
y composición proteica de la harina
de cacahuate
La fracción proteica de la harina de cacahuate
(HC) fue de 48,3 g/100g, la composición de amino-
ácidos se muestra en la Tabla 1. Como se puede
observar, 36,47% de esta fracción esta constituida
por aminoácidos ácidos siendo los ácidos aspártico
(13,59%) y ácido glutámico (22,88%), los que se
encuentran en mayores proporciones, sumando
36% de los aminoácidos totales. Los aminoácidos
con características hidrofóbicas representan
21,34% del total. Neucere (1972), destacan como
aminoácidos limitantes del cacahuate a la cisteína,
lisina, treonina, isoleucina y metionina. Conkerton y
Ory (1976), mencionan como limitantes a los ami-
noácidos metionina y cisteína.
3.2. Solubilidad de las proteínas de la harina
de cacahuate (HC)
Se determinó en pruebas preliminares, que el pI
de las proteínas de la HC se encuentra a pH 4,0. El
Volumen de la espuma después de 30 y 120 minutos

Volumen inicial de la espuma
volumen de la espuma

Volumen inicial 1
Volumen total después de la agitación

Volumen inicial 1
alto contenido de aminoácidos ácidos (ácido aspár-
tico y glutámico) observado en la composición de
aminoácidos de la HC, influye en el bajo valor del pI
de la proteína. Según Rhee et al.(1973), el valor de
pH óptimo para la precipitación de proteínas de ca-
cahuate, se encuentra a pH 4,0 0,25. Diferentes
autores obtuvieron resultados similares con proteí-
nas de cacahuate, observando una región isoeléc-
trica entre los valores de pH de 3,0 y 5,0. (Ayres et
al., 1974, McWatters y Cherry, 1977; McWatters,
1979).
La harina de cacahuate presentó valores meno-
res de solubilidad entre los valores de pH 3,0 y 5,0,
los cuales coinciden con la región donde se en-
cuentra el punto isoeléctrico de las proteínas. La
mayor solubilidad fue observada a pH ácido, siendo
de 70,50% a pH 2,0. A pH 9,0, las proteínas pre-
sentaron un 63,50% de solubilidad, (Figura 1). Re-
sultados semejantes fueron observados por Hutton
y Campbell, 1977.
266 GRASAS Y ACEITES, 58 (3), JULIO-SEPTIEMBRE, 264-269, 2007, ISSN: 0017-3495
J. C. FERREYRA, E. M. KUSKOSKI, M. T. BORDIGNON LUIZ, D. BARRERA ARELLANO Y R. FETT
Tabla 1
Composición en aminoácidos de la harina
de cacahuate (HC).
Aminoácidos mg/100g mg/100g
de HDC de proteína*
Arginina - Arg 7,006 (0,004) 14,506
Ácido aspártico -Asp 6,564 (0,008) 13,591
Glinina – Gly 3,391 (0,004) 7,021
Isoleucina - Ile 1,937 (0,007) 4,009
Leucina - Leu 3,709 (0,004) 7,680
Ácido glutámico - Glu 11,049 (0,008) 22,877
Lisina – Lys 1,335 (0,005) 2,765
Cisteína - Cys 0,607 (0,007) 1,257
Metionina - Met 0,326 (0,005) 0,675
Fenilalanina -Phe 2,843 (0,007) 5,887
Tirosina - Tyr 1,663 (0,005) 3,442
Treonina - Thr 1,490 (0,008) 3,085
Triptofano - Trp 0,541 (0,009) 1,121
Prolina - Pro 2,455 (0,007) 5,083
Valina - Val 2,212 (0,004) 4,579
Histidina - His 1,233 (0,005) 2,554
Serina - Ser 2,556 (0,008) 5,291
Factor de conversión del nitrógeno de las proteínas 5,46 (Rhee et al,
1973); McWatters et al., 1976).
pH
S%
23456789
25
35
45
55
65
75
Figura 1
Curva de solubilidad proteica (%S) de la harina de cacahuate.
3.3. Propiedades emulsificantes
Las propiedades emulsificantes de las proteínas
de la HC son fuertemente afectadas por el pH (Fi-
gura 2), los menores porcentajes actividad fueron
observados en la región isoeléctrica. La baja solu-
bilidad de algunas proteínas en esta región puede
disminuir la capacidad emulsificante, pues estas
adoptan una estructura compacta que impide el
desdoblamiento y absorción en la interfase, lo que
no es deseable en una emulsión. Resultados simi-
lares fueron reportados por McWatters y Holmes
(1979), quienes también observaron los menores
valores de las propiedades emulsificantes en la re-
gión isoeléctrica, o sea, en el pI (pH 4,0), para
muestras de proteínas de cacahuate. Estas propie-
dades emulsificantes mejoran en la medida que se
alejan de la región isoeléctrica, lo que puede ser
atribuido a un incremento en la carga eléctrica que
aumenta la solubilidad proteica.
De acuerdo con otros autores (Hutton y Camp-
bell, 1977; Kinsella, 1976; Singh, 2001), las propie-
dades emulsificantes están relacionadas con la so-
lubilidad de las proteínas en agua, que a su vez,
contribuye para la disminución de la tensión interfa-
cial entre los compuestos hidrofóbicos e hidrofíli-
cos, existiendo una mayor disposición de las molé-
culas para actuar en la interfase.
El comportamiento de la estabilidad de la emul-
sión en relación con el tiempo y con el aumento de
la temperatura presentó resultados diferentes. Con
respecto a la estabilidad de la emulsión (EEM) en
relación al tiempo (30 y 120 minutos), se presenta-
ron los valores más bajos en el pI (4,0); la estabili-
dad de la emulsión en relación a la temperatura
(80 °C) fue más baja en toda la región isoeléctrica,
extendiéndose hasta el pH 6,0 sin diferencias signi-
ficativas entre sí (Figura 2).
Las proteínas de la HC muestran una alta esta-
bilidad de la emulsión (EEM) en relación a la varia-
ción de temperatura, esto puede ser observado en
la Figura 2 donde las curvas de actividad emulsifi-
cante y estabilidad de las emulsiones en relación a
la temperatura son muy similares, mostrando valo-
res diferentes a pH 6,0, indicando que la actividad
emulsificante de estas proteínas es afetada por la
acción del calor (80 °C.)
Las curvas de EEM30M y EEM120M son para-
lelas, indicando una correlación entre el tiempo
transcurrido y la estabilidad de la emulsión, siendo
prácticamente iguales a pH 9,0, presentando en es-
te pH el valor más alto para la estabilidad de la
emulsión. Fueron encontradas correlaciones positi-
vas (estadísticamente significativas) entre las pro-
piedades emulsificantes y la solubilidad proteica,
habiendo también correlaciones positivas de las
propiedades emulsificantes entre sí. La correlación
de las propiedades emulsificantes con la solubili-
dad proteica se explicaría porque al pI las propie-
dades emulsificantes son mínimas (Kinsella, 1976),
pues estas propiedades disminuyem con la reduc-
ción de la solubilidad proteica, que es menor en el
pI. De todas formas, existen controversias frente a
esta correlación, pues algunos autores (Aoki et al.,
1981; Aminigo y Ogundipe, 2003) afirman que la
misma no debería existir.
Debido a la composición y estructura de las di-
versas proteínas, algunas veces los datos experi-
mentales generan conflictos cuando se trata de co-
rrelacionar las propiedades emulsificantes con la
solubilidad proteica, ya que algunas proteínas pre-
sentan óptimas propiedades en su punto isoeléctri-
co, como es el caso de la gelatina y de la clara de
huevo. Otras, en cambio, operan mejor como emul-
sificantes en valores de pH distantes del pI, como
las proteínas de soja, caseína, proteínas de suero
de leche, suero de albúmina bovina y proteínas
miofibrilares (Ornellas,et al., 2001; 2003).
3.4. Propiedades Espumantes
La actividad espumante de la harina de caca-
huate (Figura 3), tiene los mejores resultados en
valores de pH extremos, siendo máxima (550%) a
pH ácido (2,0). Cuando la estabilidad de la espuma
GRASAS Y ACEITES, 58 (3), JULIO-SEPTIEMBRE, 264-269, 2007, ISSN: 0017-3495 267
PROPIEDADES EMULSIFICANTES Y ESPUMANTES DE LAS PROTEÍNAS DE HARINA DE CACAHUATE…
AEM
EECAL
EEM30M
EEM120M
pH
23456789
%
0
20
40
60
80
100
120
Figura 2
Curvas de las propiedades emulsificantes de la harina de
cacahuate. AEM (actividad emulsificante); EECAL (estabilidad
de la emulsión a 80 °C), a EEM30M y a EEM120M (estabilidad
de la emulsión con relación al tiempo de 30 y 120 minutos
respectivamente), (n 5).
AES
EES30M
EES120M
pH
23456789
%
-50
50
250
350
450
550
650
150
Figura 3
Curvas de las propiedades espumantes de las proteínas
de la harina de cacahuate. AES (actividad espumante)
EES30M y EES120M (estabilidad de la espuma
en relación al tiempo de 30 y 120 minutos
respectivamente).
a este pH fue evaluada, se observó una estabilidad
de 50%. Este hecho está de acuerdo con lo expre-
sado por Fennema (1996), que observa que a va-
lores de pH distantes del pI, ocurre una gran for-
mación de espuma, pero con baja estabilidad, y
que a valores de pH próximos al pI se favorece la
interacción proteína - proteína y la consecuente ab-
sorción en la interfase.
La estabilidad de la espuma (30 y 120 minutos)
no presentó cambios en toda la escala de pH y
mostró valores muy bajos. McWatters y Cherry
1977 obtuvieron resultados similares. Fue encon-
trada una correlación estadísticamente significativa
entre la solubilidad proteica y la actividad espu-
mante, existente también para la EES120M, siendo
no significativa para la EES30M. Las propiedades
espumantes presentaron altas correlaciones signi-
ficativas entre sí.
4. CONCLUSIÓN
Las propiedades emulsificantes de las proteínas
de la harina de cacahuate están directamente co-
rrelacionadas con la solubilidad y el pH. Las pro-
piedades emulsificantes fueron menores en la re-
gión isoeléctrica, asi como la estabilidad de la
emulsión. La proteína de la HC presentó alta esta-
bilidad al calor. La actividad espumante es más al-
ta a valores de pH extremos. La estabilidad de la
espuma (30 y 120 minutos) presento variaciones
poco pronunciadas en los diferentes valores de pH.
Fueron observadas correlaciones significativas en
las propiedades emulsificantes entre sí y espuman-
tes entre sí, correlación no observada entre propie-
dades emulsificantes y espumantes.
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Recibido: 27/12/05
Aceptado: 3/4/07
GRASAS Y ACEITES, 58 (3), JULIO-SEPTIEMBRE, 264-269, 2007, ISSN: 0017-3495 269
PROPIEDADES EMULSIFICANTES Y ESPUMANTES DE LAS PROTEÍNAS DE HARINA DE CACAHUATE…
... A las harinas de los dos tamaños de partícula se les mide CE a tres pH y a tres fuerzas iónicas, siguiendo el modelo de (Ferreyra et al., 2007), con algunas modificaciones. Se preparan 54 tubos eppendorf de 50 ml con soluciones a diferentes pH (5.5; 2.5 y 1.5) y diferentes fuerza iónicas (0; 0.2 y 0.5 M de NaCl), utilizando en cada tubo 3 g de harina de cascarilla de arroz de cada una de las granulometrías (> 250 y < 250 μm) y 10 ml de agua destilada. ...
... 1) Estabilidad de la emulsión (EE). La estabilidad de las emulsiones se evalua a dos temperaturas (50 y 80 °C), utilizando el procedimiento descrito por (Ferreyra et al., 2007). Se preparan 108 emulsiones siguiendo el mismo procedimiento descrito en el numeral anterior y utilizando los mismos tratamientos a diferentes pH (5.5; 2.5 y 1.5) y diferentes fuerzas iónicas (0; 0.2 y 0.5 M de NaCl L -1 ). ...
... En nuestra investigación la mayor EE de la harina de cascarilla de arroz se obtiene a 50 °C (> 250 μm, pH 5.5 y fuerza iónica de 0.5 M), estos resultados concuerdan con los resultados obtenidos por Ferreyra et al. (2007), quienes evaluan la estabilidad de la emulsión en harina de cacahuate (Arachis hypogaea L.) a 80 °C y a pH 6.0, encuentran que a estas condiciones la EE es menor comparado con la EE obtenida a 50 °C. ...
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Aunque el contenido de proteína en la cascarilla de arroz es mínimo, estas proteínas en conjunto con su contenido de fibra representado en celulosa, hemicelulosa y lignina podrían tener interesantes propiedades tecno-funcionales para la agroindustria alimentaria y no alimentaria. Se obtiene harina de cascarilla de arroz (Oryza sativa L.) y se evalua su capacidad emulsificante (CE) y la estabilidad de la emulsión (EE). La CE se evalua a dos tamaños de partícula (>250 y <250 μm), tres pH (5.5; 2.5 y 1.5) y tres fuerzas iónicas (0, 0.2 y 0.5 M de NaCl). En la EE se evalua a las mismas condiciones y además se evalua el efecto de la temperatura (50 y 80 °C). Se encuentra que la harina de cascarilla de arroz a tamaño de partícula >250, pH de 5.5, y fuerza iónica de 0.5 M de NaCl presenta la mejor CE (3.3 ± 0.03 mL/g). La menor CE (1.5 ± 0.0 mL/g) se obtiene a un tamaño de partícula < 250 μm, pH 1.5 y fuerza iónica de 0.5 M de NaCl. La mayor EE (47.2 ± 0.03 % ) se obtiene a 50 °C, tamaño de partícula > 250 μm, pH 5.5, y fuerza iónica de 0.2 M de NaCl. Se comprueba que la harina de cascarilla de arroz tiene propiedades emulsificantes y estas propiedades se ven influenciadas por factores extrínsecos como el tamaño de partícula, el pH, la fuerza iónica, y la temperatura. Lo anterior indica que la harina de cascarilla de arroz es una alternativa al uso de emulsificantes de origen animal, por lo cual podría utilizarse muy particularmente en preparaciones veganas, donde su contenido en sílice debe revisarse, pero además podría utilizarse en la elaboración de estructuras donde las propiedades emulsificantes son importantes, como lo son las industrias cosmética y de bloques de concreto, por ejemplo.
... The predominant proteins present in Arachis hypogea seed are the globulins, albumins and glutelins, of which the globulins (arachin and conarachin) are the most abundant (Salunkhe et al., 1992). Amino acid composition of groundnut seeds indicates that they are particularly rich in proline, arginine, leucine, aspartic and glutamic acids, but relatively deficient in tryptophan, cysteine and methionine (Ferreyra et al., 2007, Ingale and Shrivastava, 2007, Abdulrahman, 2013 suggesting that these seeds are a potential source of bioactive peptides with a broad range of health-promoting benefits (Stanisavljević et al., 2015). ...
... Also, the extent of inhibition by peptic hydrolysates in this study (75.19%) is slightly higher than 70.19% reported by Arise et al (2016 b ) for peptic hydrolysates of Citrullus lanatus seed proteins. Arachis hypogea seeds are abundant in acidic, cationic and hydrophobic amino acids (Ferreyra et al., 2007, Ingale and Shrivastava, 2007, Abdulrahman, 2013. Sumitani et al., (2000) previously reported that tyrosine, arginine and tryptophan residues are required for the inhibition of α-amylase. ...
... Pepsin is known to cleave at C-terminal residues of hydrophobic amino acids, and to a lesser extent acidic amino acids (Voet andVoet, 2004, Naik, 2012). Arachis hypogea seed proteins are abundant in acidic amino acids (Ferreyra et al., 2007) and acidic amino acyl residues are strong contributors to ferric reducing properties of peptides, probably by their ability to donate hydrogen ions to Fe 3+ , reducing them to Fe 2+ (Udenigwe and Aluko, 2011). ...
... Fat absorption index (FAI) was estimated using soybean oil (Nutrioli, Proteínas Naturales SA de CV, Monterrey, N.L., Mexico) with the procedure described by Ahn et al. (2005). The emulsifying activity (EA), foam activity (FA), and foam stability (FS) were determined following the procedures previously reported by Ferreyra et al. (2007) and Haque and Kito (1983). ...
... Protein and carbohydrates were the two most important fractions with 54.86 and 24.49%, respectively. Protein content was higher than that reported by Ferreyra et al. (2007), who characterized a peanut flour with 48.3% of this macronutrient, but similar to the reported by Desai et al. (1999). The crude fat content (Table 1) was 9.28%, showing that the peanut flour was not totally defatted. ...
... The crude fat content (Table 1) was 9.28%, showing that the peanut flour was not totally defatted. It is worth mentioning that peanuts contain 44 to 56% of oil (Ferreyra et al. 2007). ...
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The effect of microwaves (MWs) and/or ultrasound (US) to assist alkaline extraction of peanut proteins was evaluated. Isolate extraction yields and purities were obtained as well as functional properties (water solubility and retention, fat absorption, nitrogen solubility, emulsifying activity, and foam activity and stability), in vitro digestibility, free amino nitrogen (FAN), microstructure and secondary structure. In MW-assisted treatments, power (145, 290, 435, 580, and 725 W) and time (2, 4, 6, 8, and 10 min) were evaluated, whereas in US-assisted assays, amplitude (20/100%) and time (15/40 min) were varied. For MW-assisted extraction, 725 W and 8 min yielded an extraction of 55% (100% purity), i.e., 77% more protein when compared with the control, while for US, an increase of 136% and purity of 86% was reached (100% amplitude and 15 min). The sequential use of both technologies was also evaluated, but a synergistic effect in protein extraction was not observed. In terms of functional properties, fat absorption index remained the same for both treatments whereas water absorption, foam activity, emulsifying activity (for MW), and in vitro digestibility (for MW only) improved. In the case of free amino nitrogen, a reduction of 50% for assisted peanut protein isolates was observed. Microstructure was not different among treatments, but secondary structure did change: β-sheet and nonordered structures were higher for experimental treatments compared with the traditional alkaline isolate (up to 8 and 4%, respectively). The use of MW and US favored peanut protein extraction for production of high purity isolates.
... This value can be attributed to the high content of acidic amino acids present in the oilseed (aspartic acid 112.29 mg/ g and glutamine 256.84 mg/g), which influenced the low value of pI [17]. In addition, this value is within the optimum range for the precipitation of oil proteins such as peanuts (4.0 ± 0.25), coinciding with what other researchers have reported [52]. The molecular weights obtained were similar to the ones reported by Raya Perez et al. [28]. ...
... This value can be attributed to the high content of acidic amino acids present in the oilseed (aspartic acid 112.29 mg/ g and glutamine 256.84 mg/g), which influenced the low value of pI [17]. In addition, this value is within the optimum range for the precipitation of oil proteins such as peanuts (4.0 ± 0.25), coinciding with what other researchers have reported [52]. Foods 2020, 9, ...
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Prunus serotine seed, was processed to produce a defatted flour (71.07 ± 2.10% yield) without hydrocyanic acid. The total protein was 50.94 ± 0.64%. According to sensory evaluation of cookies with P. serotine flour, the highest score in overall impression (6.31) was at 50% flour substitution. Its nutritional composition stood out for its protein and fiber contents 12.50% and 0.93%, respectively. Protein concentrate (PsPC) was elaborated (81.44 ± 7.74% protein) from defatted flour. Emulsifying properties of PsPC were studied in emulsions at different mass fractions; ϕ = 0.002, 0.02, 0.1, 0.2, and 0.4 through physicochemical analysis and compared with whey protein concentrate (WPC). Particle size in emulsions increased, as did oil content, and results were reflected in microscope photographs. PsPC at ϕ 0.02 showed positive results along the study, reflected in the microphotograph and emulsifying stability index (ESI) test (117.50 min). At ϕ 0.4, the lowest ESI (29.34 min), but the maximum emulsifying activity index (EAI) value (0.029 m2/g) was reached. WPC had an EAI value higher than PsPC at ϕ ≥ 0.2, but its ESI were always lower in all mass fraction values. PsPC can compete with emulsifiers as WPC and help stabilize emulsions.
... The procedure proposed by Ferreyra et al. (2007) was used, with modifications: dilutions at a concentration of 10 mg protein/mL were prepared with 0.15 M Tris-HCl buffer at pH 3.0, 4.0, 5.0, 6.0, 7.0, 8.0, and 9.0; 10 mL of each dilution were placed in graduated conical-bottom polyethylene tubes and shaken for 15 s at maximum speed on a GENIE2 vortex (Scientific Industries, New York, NY, USA). The stable foam volume was determined after 20 min; 30 mL of each dilution were emulsified with 15 mL canola oil in an Osterizer blender for 15 s. ...
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Jumbo squid (Dosidicus gigas) is a commercially valuable mollusk in Mexico; 80% of its body is edible. Despite the high protein content (∼18%) and low cholesterol content of this species, its high proteolytic activity (microbial and endogenous enzymes) induces protein degradation and consequent reduction in functional properties from a structural viewpoint. Gelation capacity (texture profile of the gels obtained), solubility, water holding capacity, foaming capacity, emulsification capacity, and emulsion stability were evaluated in protein concentrates obtained by foam‐aided pH‐shift processing: (A) myofibrillar protein extraction with distilled water and no pH‐shifting; (B) alkaline solubilization and isoelectric precipitation; (C) acidic solubilization and isoelectric precipitation; and (D) process A and isoelectric precipitation. Process B showed superior gelation capacity, D had high emulsion stability across a wide range of pH values (4.0–8.0) and C lower plate counts of aerobic mesophilic. Therefore, all three alternative extraction processes showed techno‐functional advantages. Practical Application Jumbo squid is an abundant protein source in México, most of which is exported. Functional and physicochemical properties of muscle protein were improved by pH‐shift processing. The recovered protein showed modifications of technological properties, using one of the methods described can lead to produce a protein extract with the most desirable attributes, such as foaming, emulsifying, or gelling capacities. The functional and physicochemical properties of protein from squid can be enhanced by selecting a certain pH‐shift processing, depending on the desirable use. There is a broad perspective on the use of these protein extracts as ingredients or additives.
... a compact structure that prevents their unfolding and the water-oil interaction in the interface, which is not desirable for the formation of an emulsion (Ferreyra et al., 2007). Ultrasound enhances emulsifying properties due to increased exposure of nonpolar protein residue side chains, which increases interaction with hydrocarbon chains of acylglyceride molecules (Yücetepe et al., 2019). ...
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The seeds from fruit processing are by-products that contain proteins which can be recovered for use as food ingredient. The seeds from fruit processing are protein-containing by-products that can be recovered for use as a food ingredient. Although orange seeds are an interesting source due to high protein content, they have not been used to elaborate protein products for food use. In the present study, a protein isolate from orange seeds (OSPI) was obtained by alkaline extraction and isoelectric precipitation methods. Then, OSPI was treated in an ultrasonic bath (42 kHz, 130 W) for 15 or 30 min and the effect on its physicochemical and functional properties was evaluated. The protein content of OSPI was 86.40–90.06%. Ultrasound treatment had a beneficial effect on protein solubility (in the pH range 6–12), as well as on emulsifying and gelling properties. In addition, ultrasound treatment increased the size of protein aggregates and modified the fractional composition of proteins, increasing albumins and globulins, and reducing prolamines and glutelins. OSPI treated with ultrasound could be used as ingredients in the food industry or in the development of new food products.
... Foaming capacity (FC) and foaming stability (FS) of freeze-dried sediments were measured as methodology described by Ferreyra et al. (2007) and Haque and Kito (1983), respectively. Brief, 15 mL of (0.50g of freeze-dried sediments was dispersed in 50 mL of double distilled water, pH 7.0) protein solution homogenized (IKA ULTRA-TURRAX T 18, Germany) at 6500 rpm for 1 min. ...
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Bitter melon seeds (BMS) are a one such by-product discarded from Bitter gourd processing industries. In this study our aim was extraction of protein from defatted Bitter melon seeds meal using pulsed ultrasound assisted extraction (PUSAE). Effect of ultrasound power level (300, 375 and 450W) and time (2.50, 5.00, 7.50, 10.00, 12.50, 15.00, 17.50 and 20.0 min) on protein yield and quality characteristics were evaluated. Peleg's model was used to describe the kinetics of extraction process. The highest yield of 23.79% at 300W, 31.05% at 375W and 28.93% at 450W was obtained. At a higher ultrasound power levels, the yield was slightly reduced due to protein aggregation formation. Enhancement in water holding capacity, solubility, emulsion capacity, emulsion stability and least gelation capacity in PUSAE protein samples were observed compared to conventional extracted Bitter melon seed protein. The FTIR absorption spectra reveal the characteristics changes in secondary structure of protein mainly in the region of α-helix, β-sheet, β-turn and random coil. The present study indicates that PUSAE increases the protein yield and improves the techno-functional characteristics of Bitter melon seed protein.
... Water absorption index (WAI) and water solubility index (WSI) of defatted flours and blends were determined according to Cheftel et al. [16] whereas the foaming capacity (FOC %), foam stability (FOS), and foam density (FOD %) were assessed according to Haque and Kito [17]. The emulsifying capacity (EMC) and emulsion stability (EMS) were assessed following the procedure of Ferreyra et al. [18] whereas the oil absorption capacity (OAC) according to Ahn et al. [19]. To compare functional properties of concentrated proteins with reference standards, the assays were conducted at similar pH. ...
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A deficit in protein intake can severely halt children growth, and is associated with both structural and functional pathologies of the brain, as well as increase the risk of contracting infectious diseases. Protein-enriched defatted meals from sacha inchi (Plukenetia volubilis) (sdSI) and chocho (Lupinus mutabilis) (sdCH) were obtained by a solvent defatting procedure. The concentration of protein was higher in sdSI (64%) than in sdCH (60%). Lysine and tryptophan were the limiting amino acid (AA) in each case. However, the AA profile of the protein meals met daily intake FAO requirements for adults, while their blends met the requirements for infants. The sdSI had an in vitro digestibility of 100. Regarding functional properties, sdSI presented higher values for water absorption index (3.5), emulsifying activity (56%), and foaming capacity (167%), while the sdCH had a slightly better oil absorption capacity (2.8). However, when mixing sdSI with sdCH some improvements in functional properties were observed. The nutritional and functional properties of the mixtures of meals can be used to develop protein-enriched foods and beverages.
... The results ( factors that affect foaming capacity, such as flour composition, flour particle size, conditions of the process, and interactions between proteins and carbohydrates and between proteins and lipids. The tepary bean's low foaming capacity may be due to the type of protein, a characteristic that could represent an advantage that could increase the quantity and quality of protein in foods without changing their consistency (32,36). ...
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The tepary bean (Phaseolus acutifolius Gray) is a US–Mexico frontier native crop, produces high yields in agriculture, and needs to be reconsidered because of its nutritional and functional properties. This study aimed to determine the technological and nutritional properties of flours and protein concentrates of tepary bean, besides determining an in silico agonist effect of tepary bean lectin to peroxisome proliferator-activated receptor gamma (PPAR-γ). We evaluated the technological properties of raw samples (tepary flour and tepary protein concentrate) and cooked samples (tepary flour and tepary protein concentrate). The flours present a significant difference (p < 0.05) concerning protein concentrates in water absorption and oil absorption capacity. The raw samples' emulsifying capacity was higher than that reported in the literature for other legumes, but not the cooked samples. The samples' foaming capacity had no significant difference in treatments (p > 0.05), and cooked tepary bean protein concentrate presented complete gelation at a lower concentration (2%). Nutritionally, raw samples present a protein percentage of 23.46 ± 0.06 and 71.38 ± 0.44 and cooked samples present a protein percentage of 25.27 ± 0.04 and 62.69 ± 0.14; a chemical score of 72, 86, 82, and 72; in vitro protein digestibility (%) = 48.20 ± 0.31, 49.80 ± 0.80, 61.77 ± 1.70, and 63.61 ± 4.19; and C-PER = 0.86, 1.34, 1.93, and 1.81, respectively. All the samples showed methionine + cysteine as the limiting amino acid. All these nutritional data are very similar to the common bean (Phaseolus vulgaris). SDS-PAGE preserves the lectin fraction in both protein concentrates. The in silico study of tepary lectin (PDB: 6tt9) shows that there were seven peptides that presented values below −120 kcal/mol: PEW, VSVGF, PSQK, TTPW, ATSF, ITY, and TSF, with VSVGF, PSQK, and PEW having the highest affinity for active sites of the PAPRγ receptor (binding energies from −5.32 to −7.04 kcal/mol). These peptides could show antiadipogenic or antidiabetic activity based on the intermolecular bond energies and open an interesting research item.
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Background Proteins are often used in foods as ingredients to provide desirable appearance, texture, or stability. Is common its use as gelling, emulsifiers, foaming, and thickeners. An awareness of its properties can be achieved by exploring the relationship between structural conformation adopted by a protein and its techno-functional properties. Here we analyzed the techno-functional properties of the acidic subunit from amarantin AAC and modified variants AACM.1 and AACM.3 with bioactive peptides (VY 4x) insertion. The proteins were expressed at fermenter level using Escherichia coli. The techno-functional properties were analyzed at different pH and compared with fresh white egg and sodium caseinate. Moreover, structural characterization of proteins was done through infrared and Raman spectroscopies. Results The techno-functional properties for all proteins studied were better at pH 7.5. Solubility and emulsifying activity of AAC and AACM.3 were similar than sodium caseinate, at pH 5. AACM.3 showed similar foaming stability than the white egg, while at pH 7.5, both modified proteins showed higher foaming stability and equivalent with white egg. Spectroscopic techniques showed conformational differences between AAC and modified variants. AACM.3 showed higher unordered secondary content (59.6%) followed by AACM.1 (39.6%), suggesting AACM.3 adopted a structure as a molten globule by modifications done, which enhance its techno-functional properties. Conclusions The biopeptide insertions promote conformational changes, such as structure molten globule (AACM.3), and compact structure (AACM.1). In both cases, the techno-functional properties were improved, it could be an advantage focusing on plant protein ingredient development to novel food products creation.
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Food Emulsions: Principles, Practice, and Techniques, Second Edition introduces the fundamentals of emulsion science and demonstrates how this knowledge can be applied to better understand and control the appearance, stability, and texture of many common and important emulsion-based foods. Revised and expanded to reflect recent developments, this second edition provides the most comprehensive and contemporary discussion of the field of food emulsions currently available. It contains practical information about the formulation, preparation, and characterization of food emulsions, as well as the fundamental knowledge needed to control and improve food emulsion properties. New features include updates of all chapters, a critical assessment of the major functional ingredients used in food emulsions, and reviews of recent advances in characterizing emulsion properties.
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Both whipping and emulsifying properties, the characteristic functional properties of soybean products, were investigated by using the commercial products in Japan. Whipping properties of the soybean products, expressed by foam expansion and foam stability, were found to correlate with water dispersible nitrogen, and the resultant foams were stable when the dissolved proteins were native. Thus, the native defatted soybean flour which contained native and soluble protein exhibited excellent whipping property. Emulsifying properties correlated positively with protein and negatively with fiber contents. As soybean protein isolate and soybean protein extract are rich in protein and poor in fiber contents, both of them show good emulsifying functions. © 1972, Japan Society for Bioscience, Biotechnology, and Agrochemistry. All rights reserved.
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Both whipping and emulsifying properties, the characteristic functional properties of soybean products, were investigated by using the commercial products in Japan. Whipping properties of the soybean products, expressed by foam expansion and foam stability, were found to correlate with water dispersible nitrogen, and the resultant foams were stable when the dissolved proteins were native. Thus, the native defatted soybean flour which contained native and soluble protein exhibited excellent whipping property. Emulsifying properties correlated positively with protein and negatively with fiber contents. As soybean protein isolate and soybean protein extract are rich in protein and poor in fiber contents, both of them show good emulsifying functions.
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Changes in functional properties were studied in peanut subjected to blanching and roasting (combined and individually). Roasting without blanching of peanut caused reductions in nitrogen solubility, emulsifying acitivity/stability, gelation capacity, fat absorption capacity (FAC) and water adsorption but increased water absorption capacity (WAC) and did not alter foamability. A combination of blanching and roasting improved foam stability and increased FAC by 6.41-64. 8%. The WAC of peanut meal was significantly increased (7.81- 175%) on roasting without pre-treatment and the increase was much higher (154-270%) for samples blanched prior to roasting.
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Grain legumes as foods are favoured because of their nutritional quality, palatability and versatility in food preparations. In recent years, researchers have emphasized expanding the utilization of grain legumes in the form of meal and flavour for use as functional ingredients. Several important functional properties such as water and oil absorption, flour solubility and swelling power, foam capacity, emulsification, gelation capacity, gel strength, gel consistency, paste viscosity, gel temperature and nitrogen solubility index (NSI) of grain legume flours have been discussed in this review, keeping in view, the available information on their food applications. The possible future areas of research to improve the end-product quality of grain legume have also been indicated.
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Proteins via interactions with other components in food systems perform several desirable functions which are related to their structure and physico-chemical properties. In this paper the nature of food foams, the possible relationships between the molecular structure and the foaming capacity of different proteins, and factors affecting these are discussed.
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Proteins for foods, in addition to providing nutrition, should also possess specific functional properties that facilitate processing and serve as the basis of product performance. Functional properties of proteins for foods connote the physicochemical properties which govern the behavior of protein in foods. This general article collates the published information concerning the major functional properties of food proteins, e.g., solubility, binding properties, surfactant properties, viscogenic texturizing characteristics, etc. The effects of extraction and processing on functional properties and possible correlations between structure and function are discussed, in relation to practical performance in food systems. Modification of proteins to improve functional characteristics is briefly mentioned.
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Foi estudado o efeito da homogeneização e da adição de sacarose, sulfito de sódio e lecitina na solubilidade das proteínas do extrato hidrossolúvel de soja em pó (EHSP).O calor aplicado durante o tratamento térmico do extrato hidrossolúvel de soja líquido (EHSL) a 90 ± 2°C por 15 minutos e a secagem afetaram drasticamente a solubilidade das proteínas, provocando uma diminuição no índice de solubilidade do nitrogênio (ISN), de 90,57 % no grão de soja descascado para 25,31 % no EHSP usado como controle. Porém, os valores de ISN para os EHSP que continham sacarose, sulfito de sódio e lecitina, assim como daquele que foi homogeneizado foram significativamente maiores do que o do EHSP (controle) que sofreu apenas tratamento térmico.The effect of homogenization and addition of sodium sulphite, sucrose and lecithin was studied on the protein solubility of water soluble soybean extracts (WSSE). The heat treatment of the water soluble soybean liquid extracts at 90 ± 2°C for 15 minutes and drying had a large effect on the protein solubility, decreasing the nitrogen solubility index (NSI) from 90.57% in the dehulled soybean to 25.31% in WSSE used as control. However, the NSI values of the WSSE containing sucrose, sodium sulphite and lecithin as well as that one homogenized were significantly higher than the NSI of the WSSE (control) which recieved heat treatment only.