1. Introduction
Proteins are essential components of the diet for human nutrition as a source of amino acids (AAs) used for functional and tissue protein synthesis. It is estimated that the world has a shortage of millions of tons of proteins every year. Unfortunately, a large number of protein resources are underutilized. A typical example of these is corn gluten meal (CGM), a by-product of the corn wet-milling process, which contains 60–71% protein [1], but has limited use in the human food industry due to its water insolubility. It was reported that the solubility of CGM can be increased by acid hydrolysis, alkaline hydrolysis or emzymolysis [2] and [3]. Among all the hydrolysis methods, enzymolysis of proteins is regarded as the most appropriate method because of its controllable mild reaction conditions, large scale commercial availability, and high product quality [4], [5] and [6]. Nevertheless, the traditional enzymolysis has many disadvantages such as low utilization rate of the enzyme, low conversion rate of the substrate, long enzymolysis time, and energy-extensive consumption [7] and [8]. This is largely due to the unsuitable conformation of protein which makes it difficult for the enzyme to attack the enzyme-susceptible bonds of a protein. Therefore, developing a more efficient enzymolysis method to overcome the drawbacks above is in great demand.
The ultrasonic technology, as a novel physical processing technology, has attracted much attention in assisted extraction of bioactive components [9], [10] and [11], assisted enzymatic hydrolysis [7], [8], [12] and [13]and ultrasound-assisted freezing [14], [15] and [16] because of its special acoustic cavitation effect that the collapse of cavitation bubbles generates high temperatures (approximately 5500 K) and high pressures (approximately 50 MPa) in very short time (3 × 10−4 s), which results in high intensity of shear forces and shock waves and turbulence [17], [18] and [19]. Some researchers have used the ultrasound to pretreat the substrate proteins or the enzyme before enzymolysis, and the results showed that the ultrasonic pretreatment could improve the bioactivity of target products as well as the reaction rate and the conversion rate of substrates significantly [7], [8], [20] and [21]. The ultrasound frequency is one of the important parameters that affect the efficiency of sonochemical reactions [12], [22] and [23]. Ren et al. [12] studied the effects of sweeping frequency ultrasound treatment on enzymatic preparations of ACE-inhibitory peptides from zein, they found that using 40 ± 2 kHz remarkably raised the degree of hydrolysis and ACE-inhibitory activity of the hydrolysates. However, few researches have focused on the effects of multi-frequency power ultrasound (MPU) on the enzymatic hydrolysis of CGM.
Alcalase, which is an industrial- and food-grade enzyme produced by a selected strain of Bacillus licheniformis, and whose main component is subtilisin Carlsberg [24], has been used as a model enzyme to hydrolyze CGM [25], [26] and [27]. In the current research, before CGM was hydrolyzed by Alcalase, the CGM was pretreated by MPU. According to the results of our previous study [28], the sweeping frequency and pulsed ultrasound (SFPU) equipment ( Fig. 1a) was used in the present research. The sweeping frequency operation (f0 ± δ kHz) refers to the sweeping frequency cycle of increasing period from f0 − δ to f0 + δ kHz and decreasing period from f0 + δ to f0 − δ kHz with the same linear speed in the form of an isosceles triangle ( Fig. 1b), and the pulsed operation indicates that ultrasound is generated in a pulsed mode with an on-time and an off-time cycle. Compared with classical ultrasound technology, the SFPU has many advantages such as uniform energy distribution and the ease of resonate of treated material. Moreover, the cavitation yield of multiple frequencies operation is higher because the implosion of the cavitation bubbles coming from lower frequency irradiation can provide new cavitation nuclei not only for itself, but also for the other ultrasound irradiation [29]. Accordingly, this paper investigated the effects of MPU pretreatment on the enzymatic hydrolysis of CGM under different substrate and enzyme concentrations, pH, and temperatures. Furthermore, the effects of MPU pretreatment on the kinetic and thermodynamic parameters of enzymolysis of CGM were studied.
1. บทนำโปรตีนเป็นส่วนประกอบสำคัญของอาหารโภชนาการมนุษย์เป็นแหล่งของกรดอะมิโน (AAs) ใช้สำหรับการทำงาน และการสังเคราะห์โปรตีนของเนื้อเยื่อ มีประเมินว่า โลกมีการขาดแคลนล้านตันของโปรตีนทุกปี อับ มี underutilized โปรตีนทรัพยากรเป็นจำนวนมาก ตัวอย่างทั่วไปเหล่านี้เป็นข้าวโพด gluten อาหาร (CGM), ผลพลอยได้ของข้าวโพดเปียกสีกระบวนการ ซึ่งประกอบด้วยโปรตีน 60-71% [1], แต่ถูกจำกัดการใช้ ในอุตสาหกรรมอาหารสัตว์เนื่องจาก insolubility ของน้ำ มีรายงานว่า สามารถเพิ่มการละลายของ CGM ไฮโตรไลซ์กรด ด่างไฮโตรไลซ์ หรือ emzymolysis [2] และ [3] ระหว่างวิธีทั้งหมดไฮโตรไลซ์ enzymolysis ของโปรตีนถือเป็นวิธีการที่เหมาะสมที่สุดเนื่อง จากเป็นปฏิกิริยาไม่รุนแรงสามารถควบคุมเงื่อนไข พร้อมใช้งานเชิงพาณิชย์ขนาดใหญ่ ผลิตภัณฑ์ที่มีคุณภาพ [4], [5] และ [6] อย่างไรก็ตาม enzymolysis แบบดั้งเดิมมีข้อเสียมากมายเช่นอัตราการใช้ประโยชน์ต่ำเอนไซม์ อัตราแลกเปลี่ยนต่ำกับพื้นผิว enzymolysis ยาว และปริมาณการใช้พลังงานอย่างละเอียด [7] และ [8] นี้เป็นส่วนใหญ่เนื่องจาก conformation ไม่เหมาะสมของโปรตีนซึ่งทำให้ยากสำหรับเอนไซม์เพื่อโจมตีพันธบัตรไวต่อเอนไซม์เป็นโปรตีน ดังนั้น พัฒนาวิธี enzymolysis มีประสิทธิภาพมากขึ้นเพื่อเอาชนะข้อเสียข้างต้นเป็นความดีเทคโนโลยีอัลตราโซนิก เป็นเทคโนโลยีการประมวลผลทางกายภาพนวนิยาย ได้ดึงดูดความสนใจมากในการช่วยสกัดประกอบกรรมการก [9], [10] [11], และช่วยเอนไซม์ในระบบไฮโตรไลซ์ [7], [8], [12] และ [13] และอัลตร้าซาวด์ช่วยจุดเยือกแข็ง [14], [15] [16] และเนื่องจากมีผลต่อระดับ cavitation พิเศษว่า การล่มสลายของฟอง cavitation สร้างอุณหภูมิสูง (ประมาณ 5500 K) และแรงดันสูง (ประมาณ 50 แรง) ในเวลาที่สั้นมาก (3 × 10−4 s) ซึ่งผลในความเข้มสูงของกองกำลังเฉือน และคลื่นกระแทก และความปั่นป่วน [17], [18] [19] และ นักวิจัยบางได้ใช้เครื่องอัลตราซาวด์การ pretreat พื้นผิวโปรตีน หรือเอนไซม์ก่อน enzymolysis และผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่า pretreatment อัลตราโซนิกสามารถปรับปรุงทางชีวภาพของผลิตภัณฑ์เป้าหมาย ตลอดจนอัตราปฏิกิริยาและอัตราการแปลงของพื้นผิวอย่างมาก [7], [8], [20] [21] และ ความถี่อัลตร้าซาวด์คือหนึ่งในพารามิเตอร์สำคัญที่มีผลต่อประสิทธิภาพของปฏิกิริยา sonochemical [12], [22] [23] และ เร็น et al. [12] ศึกษาผลของการกวาดความถี่อัลตร้าซาวด์บำบัดในการเตรียมเอนไซม์ในระบบของเอลิปกลอสไขเปปไทด์จาก zein พวกเขาพบว่า ใช้ 40 ± 2 kHz ทแบบยกระดับไฮโตรไลซ์และเอลิปกลอสไขกิจกรรมของ hydrolysates อย่างไรก็ตาม บางงานวิจัยได้เน้นในผลของหลายความถี่ไฟฟ้าซาวด์ (ตันตุ) บนไฮโตรไลซ์เอนไซม์ในระบบของ CGMAlcalase ซึ่งเป็นเอนไซม์อุตสาหกรรม และอาหารระดับการผลิต โดยต้องใช้ของ licheniformis คัดเลือก และมีส่วนประกอบหลักเป็น subtilisin Carlsberg [24] มีการใช้เป็นเอนไซม์รุ่น hydrolyze CGM [25], [26] [27] และ งานวิจัยปัจจุบัน ก่อน CGM ถูก hydrolyzed โดย Alcalase, CGM ถูก pretreated โดยตันตุ ตามผลการศึกษาของเราก่อนหน้านี้ [28], ความถี่กวาด และพัลซาวด์ (SFPU) อุปกรณ์ (Fig. 1a) ถูกใช้ในการวิจัยปัจจุบัน ความถี่การกวาด (f0 ±δ kHz) หมายถึงวงจรความถี่การกวาดของรอบระยะเวลาเพิ่มขึ้นจากδ− f0 ไป f0 + δ kHz และลดระยะเวลาจาก f0 + δ f0 −δไป kHz กับความเร็วเชิงเส้นเดียวกันในรูปของสามเหลี่ยมหน้าจั่ว (Fig. 1b), และการพัลบ่งชี้ว่า อัลตร้าซาวด์ที่ถูกสร้างในโหมดพัลมีเวลาและมีวงจรปิดเวลา เมื่อเทียบกับเทคโนโลยีอัลตร้าซาวด์คลาสสิก SFPU มีประโยชน์มากมายเช่นแจกจ่ายพลังงานสม่ำเสมอและ resonate บำบัดวัสดุได้อย่างง่ายดาย นอกจากนี้ จาก cavitation ผลตอบแทนการใช้ความถี่หลายเป็นสูง เพราะ implosion ฟอง cavitation มาจากวิธีการฉายรังสีความถี่ต่ำสามารถให้แอลฟา cavitation ใหม่ไม่เพียงแต่ สำหรับตัวเอง แต่ยัง สำหรับการอื่น ๆ ซาวด์วิธีการฉายรังสี [29] ตาม กระดาษนี้ตรวจสอบผลกระทบของการ pretreatment ตันตุบนไฮโตรไลซ์เอนไซม์ในระบบของ CGM ภายใต้พื้นผิวที่แตกต่างกัน และความเข้มข้นของเอนไซม์ pH และอุณหภูมิ นอกจากนี้ ได้ศึกษาผลกระทบของการ pretreatment ตันตุพารามิเตอร์เดิม ๆ และขอบของ enzymolysis CGM
การแปล กรุณารอสักครู่..

1 . โปรตีนบทนำ
สรุปส่วนประกอบของอาหารเพื่อโภชนาการของมนุษย์เป็นแหล่งของกรดอะมิโน ( AAS ) ใช้สำหรับการทำงานและสังเคราะห์โปรตีนเนื้อเยื่อ มันคือประมาณว่าโลกมีปัญหาการขาดแคลนล้านตันของโปรตีนทุกปี แต่เป็นจำนวนมากของทรัพยากรโปรตีนต่ำกว่า มาตรฐาน ตัวอย่างทั่วไปของเหล่านี้เป็นอาหารตังข้าวโพด ( CGM )ผลพลอยได้จากข้าวโพดกระบวนการโม่เปียก ซึ่งประกอบด้วยโปรตีนร้อยละ 60 - 71 [ 1 ] , แต่ มี จำกัด ใช้ในอุตสาหกรรมอาหารของมนุษย์ เนื่องจากกรดเมตาน้ำของมัน มีรายงานว่า การละลายของ BAY สามารถเพิ่มขึ้นโดยการไฮโดรไลซ์ด้วยกรด ด่าง น้ำมันปาล์ม หรือ emzymolysis [ 2 ] และ [ 3 ] ระหว่างวิธีการทั้งไฮโดรไลซ์enzymolysis โปรตีนถือเป็นวิธีที่เหมาะสมที่สุด เพราะมีการรุนแรงปฏิกิริยาสภาพความพร้อมเชิงพาณิชย์ขนาดใหญ่ และสูงผลิตภัณฑ์คุณภาพ [ 4 ] , [ 5 ] [ 6 ] อย่างไรก็ตาม enzymolysis ดั้งเดิมมีข้อเสียหลายอย่าง เช่น อัตราการใช้ต่ำของเอนไซม์ , อัตราการแปลงต่ำของพื้นผิว , เวลา enzymolysis ยาวพลังงานอย่างละเอียด และการบริโภค [ 7 ] และ [ 8 ] นี้เป็นส่วนใหญ่เนื่องจากโครงสร้างที่ไม่เหมาะสมของโปรตีนซึ่งทำให้มันยากสำหรับเอนไซม์ เอนไซม์เพื่อโจมตีต่อพันธบัตรของโปรตีน ดังนั้นการพัฒนาวิธีการ enzymolysis มีประสิทธิภาพมากขึ้นที่จะเอาชนะข้อเสียข้างต้นอยู่ในความต้องการที่ดี
เทคโนโลยีคลื่นอัลตราโซนิค เป็นเทคโนโลยีการประมวลผลทางกายภาพนวนิยายได้ดึงดูดความสนใจมากในเรื่องการสกัดสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพของส่วนประกอบ [ 9 ] [ 10 ] และ [ 11 ] ช่วยเอนไซม์ [ 7 ] , [ 8 ] , [ 12 ] และ [ 13 ] และอัลตราซาวด์ช่วยแช่แข็ง [ 14 ][ 15 ] [ 16 ] เพราะความพิเศษไม่มีผลกระทบที่ล่มสลายของ Cavitation Cavitation ฟองสร้างอุณหภูมิสูง ( ประมาณ 5500 K ) และความดันสูง ( ประมาณ 50 MPa ) ในเวลาที่สั้นมาก ( 3 × 10 − 4 s ) , ซึ่งผลในความเข้มสูงของแรงเฉือนและคลื่นช็อกและความวุ่นวาย [ 17 ] [ 18 ] และ [ 19 ]นักวิจัยบางคนมีการใช้อัลตราซาวด์เพื่อ pretreat สารอาหารโปรตีนหรือเอนไซม์ก่อน enzymolysis และพบว่า การบำบัดด้วยการช่วยปรับปรุงผลิตภัณฑ์เป้าหมาย รวมทั้งอัตราการเกิดปฏิกิริยา และอัตราการแปลงของพื้นผิวอย่างมาก [ 7 ] , [ 8 ] , [ 20 ] และ [ 21 ]อัลตราซาวด์ความถี่เป็นหนึ่งในตัวแปรสำคัญที่มีผลต่อประสิทธิภาพของ sonochemical ปฏิกิริยา [ 12 ] , [ 22 ] และ [ 23 ] เรน et al . [ 12 ] ได้ศึกษาผลของการอัลตราซาวด์ความถี่กวาดในการเตรียมของเอซยับยั้งเอนไซม์เปปจากซึ่ง ,พวกเขาพบว่า การใช้ 40 ± 2 kHz น่าทึ่งขึ้นระดับของการย่อยสลายและเอซยับยั้งกิจกรรมของของ . อย่างไรก็ตาม งานวิจัยไม่ได้มุ่งเน้นผลของหลายความถี่พลังงาน Ultrasound ( mpu ) เอนไซม์เอนไซม์ของ CGM
ประสบการณ์ซึ่งเป็นโรงงานอุตสาหกรรม เกรดอาหารและเอนไซม์ที่ผลิตโดย Bacillus licheniformis สายพันธุ์ ,ซึ่งมีองค์ประกอบหลักเป็นซับทีลิซิน Carlsberg [ 24 ] ได้ถูกใช้เป็นรูปแบบของเอนไซม์ย่อยสลาย CGM [ 25 ] [ 26 ] และ [ 27 ] ในงานวิจัยปัจจุบัน ก่อนที่ CGM คือไฮโดรไลซ์ด้วยประสบการณ์ , CGM คือกรัม mpu . จากผลของการศึกษา [ 28 ] , กวาดความถี่และการอัลตราซาวด์ ( sfpu ) อุปกรณ์ ( รูปที่ 1A ) ถูกใช้ในงานวิจัยปัจจุบันผ่าตัดความถี่กวาด ( ละ±δ kHz ) หมายถึง ให้กวาดคลื่นความถี่เพิ่มระยะเวลาจากละ−δเพื่อละδ kHz และลดระยะเวลาจากละไปละδ−δ kHz กับความเร็วเชิงเส้นเดียวกันในรูปแบบของรูปสามเหลี่ยมหน้าจั่ว ( รูปที่ 1A ) และการดำเนินงานพบว่า อัลตร้าซาวน์ ถูกสร้างขึ้น ในโหมดพัลซิ่งกับเวลาและเวลาปิดรอบเมื่อเทียบกับเทคโนโลยีอัลตราซาวด์คลาสสิก , sfpu มีข้อดีหลายอย่าง เช่น พลังงานที่กระจายอย่างสม่ำเสมอ และความสะดวกใน ดังก้องของวัสดุที่ได้รับการรักษา นอกจากนี้ คาวิเตชั่นผลผลิตของความถี่หลายดำเนินงานสูงขึ้นเพราะระเบิดของโพรงอากาศฟองอากาศมาจากการฉายรังสีสามารถให้ความถี่ต่ำของคาวิเทชั่นใหม่ไม่เพียง แต่สำหรับตัวเองแต่ยังสำหรับการอื่น ๆของรังสีอัลตราซาวนด์ [ 29 ] ดังนั้นบทความนี้เป็นการศึกษาผลกระทบของการใช้เอนไซม์ในการย่อยสลาย mpu CGM ภายใต้พื้นผิวที่แตกต่างกันและเอนไซม์ของความเข้มข้น pH และอุณหภูมิ นอกจากนี้ ผลของการปรับสภาพในทาง mpu พลังงานจลน์และพารามิเตอร์ของ enzymolysis ของ BAY ได้
การแปล กรุณารอสักครู่..
