Effects of Enzyme Concentrations and Digestion Time on Degree of Hydrolysis and Chemical Properties of Protein Hydrolysate from Black Soybean Using Alcalase Enzyme

Abstract

ถั่วเหลืองผิวดำ (Glycine max (L.) merrill) (สายพันธุ์สุโขทัย 1) จัดเป็นพืชที่อุดมไปด้วยโปรตีน และเป็นวัตถุดิบที่เหมาะสมในการผลิตโปรตีนไฮโดรไลเสต ซึ่งเป็นส่วนประกอบของอาหารเชิงหน้าที่ที่กำลังเป็นที่นิยมในปัจจุบัน โดยงานวิจัยนี้ ทำการศึกษาสภาวะที่เหมาะสมในการผลิตโปรตีนไฮโดรไลเสตจากถั่วเหลืองผิวดำด้วยเอนไซม์อัลคาเลส ผันแปรปริมาณเอนไซม์ (ร้อยละ 0.25–0.75) และระยะเวลาการย่อย (3–6 ชั่วโมง) วางแผนการทดลองแบบ 22 แฟคทอเรียลและ 2 จุดศูนย์กลาง (22 Factorial Experiment with 2 Center Points) ศึกษาผลของปริมาณเอนไซม์ และระยะเวลาการย่อยต่อระดับการย่อยสลาย ปริมาณโปรตีน ปริมาณกรดอะมิโน ปริมาณฟีนอลิกทั้งหมด ความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระด้วยวิธี ABTS และ FRAP และน้ำหนักของโมเลกุลเพปไทด์พบว่า ตัวอย่างทั้งหมดมีน้ำหนักโมเลกุลเพปไทด์อยู่ในช่วง 10–20 กิโลดาลตัน และจากการวิเคราะห์พื้นที่การตอบสนอง (Response Surface) โดยการประมาณความสัมพันธ์ระหว่างผลตอบสนองและปัจจัย พบว่า ปริมาณเอนไซม์ และระยะเวลาการย่อยมีความสัมพันธ์กับระดับการย่อยสลาย และปริมาณกรดอะมิโน โดยจะมีค่าเพิ่มขึ้น เมื่อเพิ่มปริมาณเอนไซม์ และเพิ่มระยะเวลาการย่อย โดยทวนสอบค่าที่ได้ และค่าจากการทำนายมีความคลาดเคลื่อนต่ำ โดยสภาวะที่เหมาะสม (Optimal Condition) ที่ได้จากการทำนาย คือ ปริมาณเอนไซม์ร้อยละ 0.70 ที่ระยะเวลาการย่อย 5.60 ชั่วโมง จะได้ผลิตภัณฑ์โปรตีนไฮโดรไลเสตจากถั่วเหลืองผิวดำที่มีฤทธิ์ในการต้านอนุมูลอิสระด้วยวิธี ABTS อยู่ที่ 0.31 มิลลิกรัมต่อมิลลิลิตร ความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระด้วยวิธี FRAP อยู่ที่ 0.72 มิลลิกรัมต่อมิลลิลิตร น้ำหนักโมเลกุลเพปไทด์ขนาดเล็ก และสามารถนำไปใช้เป็นส่วนผสมของผลิตภัณฑ์อาหารเชิงหน้าที่ได้

Black soybean (Glycine max (L.) merrill) (Sukhothai 1 species) are considered to be high in protein content and they are suitable to serve as hydrolysate protein raw materials, which can be developed to functional food ingredients. This research aimed to study the effect of alcalase enzyme treatments for the optimal condition of black soybean hydrolysate. The two operating parameters were designed using 22 Factorial experiment with 2 center points comprising enzyme concentration (0.25–0.75%) and digestion times (3–6 h). Their individual and combined effects on 6 responses were investigated, i.e. degree of hydrolysis, peptide, total protein, amino acid, total phenolic content, ABTS radical scavenging activity (ABTS) and ferric-reducing Antioxidant Power (FRAP). Peptide molecular weights of all samples were in the range of 10–20 kDa. The result of response surface analysis showed that enzyme concentration and digestion time were related to the degree of hydrolysis and amino acid content. Increasing the amount of enzyme concentration and digestion time resulted in an increased degree of hydrolysis and amino acid content. In addition, the observed values in the responses had low error rates when compared with the predicted values. The predicted optimal condition was 0.70% enzyme concentration with 5.60 h. digestion time. Black soybean protein hydrolysate yielded ABTS radical scavenging activity (ABTS) (0.31 mg/ml), Ferric-reducing Antioxidant Power (FRAP) (0.72 mg/ml), and small peptide molecular weight. They could be developed to food ingredients for a functional food product.