Date of Award
6-2022
Document Type
Thesis
Degree Name
Master of Science in Food Science
Department
Food Science
First Advisor
Prof. Sajid Maqsood
Second Advisor
Mohammed Ayoub
Third Advisor
Akmal Nazir
Fourth Advisor
Priti Mudgil
Abstract
Whey protein concentrates (WPCs) are gaining importance as a functional ingredient due to their nutritional, techno-functional and bioactive properties. In this study, WPCs were prepared from skimmed camel milk, then either spray-dried (SD) at 170, 185 and 200°C, or treated by ultrasonication (US) (20 kHz) for 5, 10 and 15 min followed by freeze-drying to obtain powders. The characterization of WPC powders was carried out by Sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) and Reverse-Phase Ultra Performance Liquid Chromatography (RP-UPLC) which showed that the US treatment degraded the proteins more than SD. The morphology, particle size, and surface charge of WPC were further studied using scanning electron microscopy (SEM) and Zetasizer, and the lowest particle size of 215.1 nm with surface charge of -21.6 mv was achieved with SD-185 WPC. Moreover, SD samples revealed whiter color compared to the US-treated samples which were slightly yellowish in color. US-15 sample exhibited high protein solubility (100%), whereas the camel WPC spray-dried at a temperature of 200°C (SD-200) showed reduced solubility (92.7%). Improvement in the emulsifying properties of WPC powders was observed after SD and US, with highest emulsifying activity index (EAI) values of 143.75 m2/g and 143.11 m2/g reported for SD-185 and US-15 WPC samples, respectively. However, SD and US treatments negatively affected fat absorption capacity (FAC) and foaming capacity (FC) of WPC samples. Overall, SD and US treatments enhanced antioxidant activities, and the highest 2,2'-azino-bis (3- ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) (ABTS) (12.12 mmol TE/g) and 2,2-diphenyl- 1-picrlthydrazyl (DPPH) radical scavenging activity (6.86 mmol TE/g) were recorded for US-15 and US-5 samples, respectively. Furthermore, US-10 sample exhibited the highest α-amylase, α-glucosidase, and dipeptidyl-peptidase-IV inhibitory activities among all samples with IC50 values of 81.18, 130.10, and 67.92 μg/ml, respectively. Whereas SD at lower temperature (170°C) generated WPC samples with higher in-vitro antidiabetic activities. In addition, the in-vitro anti-hypercholesterolemic activities of WPC samples were evaluated using the pancreatic lipase (PL) and cholesteryl esterase (CE) inhibitory assays, and US-10 and SD-170 powders showed the lowest IC50 values (72.83 and 115.16 μg/ml) and (79.12 and 130.34 μg/ml), respectively. To conclude, SD and US processes were found to improve the techno-functional and bioactive properties of camel WPCs, and thus can be utilized as a promising strategy to preserve and enhance techno-functional and bioactive properties of camel WPC.
Arabic Abstract
دراسة تأثیر التجفیف بالرش والمعالجة بالموجات فوق الصوتیة لمركًز بروتین مصل حلیب الإبل على الخصائص الفیزیائیة الكیمیائیة والوظیفیة التكنلوجیة والنشطة بیولوجیا
تكتسب مركزات بروتین مصل الحلیب أھمیة كمكون وظیفي نظرًا لخصائصھا الغذائیة والوظیفیة التكنولوجیة والنشطة بیولوجیًا. في ھذه الدراسة، تم تحضیر مركزات بروتین مصل الحلیب من حلیب الإبل منزوع الدسم، ثم تجفیفھا عن طریق التجفیف بالرش عند 170 و185 و200 درجة مئویة، أو معالجتھا بالموجات فوق الصوتیة (20 كيلو هرتز) لمدة 5 و 10 و 15 دقیقة عند درجة حرارة ثابتة (25 درجة مئویة) متبوعة بالتجفیف بالتجمید للحصول على مساحیق. تم إجراء توصیف مساحیق بروتین مصل الحلیب بواسطة (SDS-PAGE) والكروماتوغرافیا السائلة ذات الأداء الفائق العكسي (RP-UPLC) التي أظھرت أن المسحوق المعالج بالموجات فوق الصوتیة أظھر تدھور أكثر في البروتینات الموجودة بالمقارنة للبروتینات في المسحوق المجفف بالرش. تمت دراسة التشكل وحجم الجسیمات والشحنة السطحیة لعینات مركز بروتین مصل الحلیب باستخدام الفحصالمجھري الإلكتروني، وتم تحقیق أقل حجم للجسیمات قدره 215.1 نانومتر بشحنة سطحیة تبلغ 21.6 - مللي فولت باستخدام المسحوق المجفف بالرش عند 185 درجة مئویة. علاوة على ذلك، كشفت مركزات بروتین مصل الحلیب المعالجة عن طریق التجفیف بالرش عن لون أكثر بیاضًا مقارنةً بالعینات المعالجة بالموجات فوق الصوتیة والتي كانت صفراء قلیلاً في اللون. أظھرت عینة المسحوق المعالج بالموجات فوق الصوتیة لمدة 5 دقائق قابلیة ذوبان عالیة للبروتین (100٪)، بینما أظھر المسحوق المجفف بالرش للإبل عند 200 درجة مئویة انخفاض في قابلیة الذوبان إلى (92.7٪). لوحظ تحسن في الخصائص الوظیفیة التكنلوجیة لمساحیق مركزات بروتین مصل الحلیب عن طریق التجفیف بالرش والمعالجة بالموجات فوق الصوتیة، حیث تم الإبلاغ عن أعلى قیم لمؤشر نشاط المحاكاة (EAI) والتي تبلغ 143.75 م2/غرام و 143.11 م2/غرام لعينات المسحوق المجفف بالرش عند 185 درجة مئویة والمسحوق المعالج بالموجات فوق الصوتیة لمدة 5 دقائق، على التوالي. ومع ذلك، أثرت علاجات التجفیف بالرش والموجات فوق الصوتیة سلبًا على قدرة امتصاص الدھون (FAC) وقدرة الرغو ة (FC) لعینات مركزات بروتین مصل الحلیب. بشكل عام، عززت علاجات التجفیف بالرش والموجات فوق الصوتیة نشاطات مضادات الأكسدة، وتم تسجیل أعلى نشاط الكسح الجذري لـ ABTS(12.12 مللي مول TE/جرام) و DPPH(6.86 مللي مول TE/جرام) لعینات المسحوق المعالج بالموجات فوق الصوتیة لمدة 15 و5 دقائق، على التوالي. علاوة على ذلك، أظھرت عینة المسحوق المعالج بالموجات فوق الصوتیة لمدة 10 دقائق أعلى نشاط مثبط لـ α-amylaseو α-glucosidaseو dipeptidyl-peptidase-IVبین جمیع العینات بقیم IC50 عند 81.18 و 130.10 و 67.92 میكروغرام/مل على التوالي. في حین أن التجفیف بالرش عند درجةحرارة منخفضة (170 درجة مئویة) أنتجت نشاط مضاد لمرض السكر في المختبر أعلى من عینات مركزات بروتین مصل الحلیب. بالإضافة إلى ذلك، تم تقییم الأنشطة المضادة لفرط كولیسترول الد م في المختبر لعینات مركزات بروتین مصل الحلیب باستخدام مقاییس مثبطة لانزیمات البنكریاس والكولیسترول esterase، وأظھرت المساحیق المعالجة بالموجات فوق الصوتیة لمدة 10 دقائق والمجففة بالرش عند 170 درجة مئویة أدنى قیم لـ IC50عند (72.83 و 115.16 میكروغرام/مل) و(79.12 و 130.34 میكروغرام/مل) على التوالي. ف ي الختام، تم العثور على المساحیق المعالجة عن طریق التجفیف والموجات فوق الصوتیة لتحسین الفیزیائیة الكیمیائیة والوظیفیة التكنلوجیة والنشطة بیولوجیًا ل مركزات بروتین مصل حلیب الإبل، وبالتالي یمكن استخدامھا كاستراتیجیة واعدة للحفاظ على ھذه الخصائص لبروتینات مصل حلیب الإبل وتعزیزھا.
Recommended Citation
Al Thaibani, Alanoud Muhsen, "PHYSICOCHEMICAL, TECHNO-FUNCTIONAL AND BIOACTIVE PROPERTIES OF CAMEL WHEY PROTEIN CONCENTRATE AS AFFECTED BY SPRAY-DRYING AND ULTRASONICATION TREATMENT" (2022). Theses. 1246.
https://scholarworks.uaeu.ac.ae/all_theses/1246
