Date of Award

6-2022

Document Type

Thesis

Degree Name

Master of Science (MS)

Department

Food Science

First Advisor

Sajid Maqsood

Second Advisor

Mohammed Ayoub

Third Advisor

Akmal Nazir

Abstract

Whey protein concentrates (WPCs) are gaining importance as functional ingredients 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 a surface charge of -21.6 mv was achieved with SD-185 WPC. Moreover, SD samples revealed whiter colour compared to the US-treated samples which were slightly yellowish in colour. 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 the 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 the 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, the 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 a 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 viii promising strategy to preserve and enhance techno-functional and bioactive properties of camel WPC.

Comments

تكتب مركزات بروتين مصل الحليب أهمية كمكون وظيفي نظرا لخصائصها الغذائية والوظيفية التكنولوجية والنشطة بيولوجيا. في هذه الدراسة، تم تحضير مركزات بروتين مصل الحليب من حليب الإبل منزوع الدسم، ثم تحقيقها عن طريق التحفيف بالرش عند 170 و185 و200 درجة مئوية، أو معالجتها بالموجات فوق الصوتية (20 كيلو هرتز) لمدة 5 و10 و15 دقيقة عند درجة حرارة ثابتة (25 درجة مئوية) متبوعة بالتجفيف بالتجميد للحصول على مساحيق. ثم إجراء توصيف مساحيق بروتين مصل الحليب بواسطة (SDS-PAGE)‏ والكروماتوغرافيا السائلة ذات الأداء الفائق العكسي (RP-UPLC) التي أظهرت أن المسحوق المعالج بالموجات فوق الصوتية أظهر تدهور أكثر في البروتينات الموجودة بالمقارنة للبروتينات في المسحوق المجفف بالرش. تمت دراسة التشكل وحجم الجسيمات والشحنة السطحية لعينات مركز بروتين مصل الحليب باستخدام الفحص المجهري الإلكتروني، وتم تحقيق أقل حجم للجسيمات قدره 215.1 نانومتر بشحنة سطحية تبلغ 21.6- مالي غولت باستخدام المسحوق المجفف بالرش عند 185 درجة مئوية. علاوة على ذلك، كشفت مرکزات بروتين مصل الحليب المعالجة عن طريق التجفيف بالرش عن لون أكثر بياضا مقارنة بالعينات المعالجة بالموجات فوق الصوتية والتي كانت صفراء قليلاً في اللون. أظهرت عينة المسحوق المعالج بالموجات فوق الصوتية لمدة 5 دقائق قابلية نویان عالية للبروتين (100%)، بينما أظهر المسحوق المجفف بالرش للإيل عند 200 درجة مئوية انخفاض في قابلية الذوبان إلى (92.7%). لوحظ تحسن في الخصائص الوظيفية التكنلوجية لمساحيق مركزات بروتين مصل الحليب عن طريق التجفيف بالرش والمعالجة بالموجات فوق الصوتية، حيث تم الإبلاغ عن أعلى قيم لمؤشر نشاط المحاكاة (EAI) والتي تبلغ 143.75 م2 غرام و143.11 م2 غرام لعينات المسحوق المجفف بالرش عند 185 درجة مئوية والمسحوق المعالج بالموجات فوق الصوتية لمدة 5 دقائق، على التوالي. ومع ذلك، أثرت علاجات التجفيف بالرش والموجات فوق الصوتية سلبا على قدرة امتصاص الدهون (FAC) وقدرة الرغوة ‏(FC) العينات مركزات بروتين مصل الحليب. بشكل عام، عززت علاجات التجفيف بالرش والموجات فوق الصوتية نشاطات مضادات الأكسدة، وتم تسجيل أعلى نشاط الكسح الجذري لـ ABTS (12.12 مللي مول TE/‏ جرام) وDPPH (6.86 مللي مول 7TE جرام) لعينات المسحوق المعالج بالموجات فوق الصوتية لمدة 15 و5 دقائق، على التوالي، علاوة على ذلك، أظهرت عينة المسحوق المعالج بالموجات فوق الصوتية لمدة 10 دقائق أعلى نشاط مثبط لـ a-glucosidases a-amylase و dipeptidyl-peptidase-IV بين جميع العينات بقيم ‏IC50 عند 81.18 و130.10 و67.92 ميكروغرام مل على التوالي. في حين أن التجفيف بالرش عند درجة حرارة منخفضة (170 درجة مئوية) أنتجت نشاط مضاد لمرض السكر في المختبر أعلى من عينات مركزات بروتين مصل الحليب. بالإضافة إلى ذلك، تم تقييم الأنشطة المضادة لفرط كوليسترول الدم في المختبر لعينات مركزات بروتين مصل الحليب باستخدام مقاييس مثبطة لانزيمات البنكرياس والكوليسترول esteras وأظهرت المساحيق المعالجة بالموجات فوق الصوتية لمدة 10 دقائق والمجففة بالرش عند 170 درجة مئوية أدنى قيم لـ IC50 عند (72.83 و115.16 ميكروغرام / مل) و (79.12 و130.34 ميكروغرام / مل) على الي. في الختام، تم العثور على المساحيق المعالجة عن طريق التجفيف والموجات فوق الصوتية لتحسين الفيزيائية الكيميائية والوظيفية التكنلوجية والنشطة بيولوجيا لـ مركزات بروتين مصل حليب الإبل، وبالتالي يمكن استخدامها كاستراتيجية واعدة للحفاظ على هذه الخصائص ليروتينات مصل حليب الإبل وتعزيزها.

COinS