PENGARUH HIGH-INTENSITY ULTRASOUND PADA FUNGSI PROTEIN
Protein merupakan bagian penting dari diet manusia, protein juga merupakan komponen makanan fungsional dapat menstabilkan : busa dan emulsi, bentuk gel, dan melaksanakan aktivitas biologis in vivo dan in vitro . Disamping itu digunakan untuk membuat produk dengan : penampilan, tekstur, rasa dan aroma yang diinginkan, hal ini terkait oleh fungsi protein adalah strukturnya. Misalnya, aktivitas permukaan protein , memungkinkan menjadi pengemulsi yang sangat baik yang berasal dari protein amphiphilicity. Pengolahan USG dapat menyebabkan modifikasi struktur makromolekul protein.
USG banyak digunakan untuk meningkatkan efisiensi ekstraksi protein dari bahan baku tanaman ddan hewan. Namun, protein yang diekstrak akan mengalami perubahan sifat fisikokimia selama pengolahan USG. Modifikasi Aktifitas Permukaan (interfase) oleh High-Intensity Ultrasound Pengolahan ultrasonik pada pelarut murni protein , akan meningkatkan aktivitas permukaan protein pada antarmuka pelarut – air. Peningkatan aktivitas permukaan dengan sonikasi tergantung dari larutan pH (Gambar 9.6 ). Aktivitas permukaan tertinggi terjadi sekitar titik isoelektrik, pH 5. Dalam modifikasi struktural terkait perubahan fungsional dalam protein yang diolah dengan USG, aplilasi secara komprehensif pada sonikasi daging; fragmentasi protei ; degradasi proteolitik; keempukan daging; dan modifikasi otot mikro.
Pengaruh High-Intensity Ultrasonikasi terhadap Perilaku Gelasi. Kekuatan gel protein akibat USG itergantung pada pre-treatment suhu termal, (apakah protein sebelumnya gmengalami fermentasi) dan peningkatan kekuatan dengan gel, tingkat kenaikan denaturasi protein. Peningkatan kekuatan gel tambahan akibat thermosonic dibandingkan dengan protein yang hanya diolah termal, peningkatan kinerja gelasi akan meningkat dengan bertambahnya waktu sonikasi dan tingkat daya saat pengolahan dengan USG.
Ultrasonicated terhadap Kemampuan Protein pada Stabiltas Emulsi. Persiapan selama ultrasonik pada pengolahan susu, stabilitas protein dan surfaktan emuls, termasuk emulsi multi- layered; emulsi o / w dan w / o ; dan dipolimerisasi emulsi. Misalnya, USG mengurangi diameter partikel emulsi primer dan sekunder dan sistem yang stabil pada creaming. Produksi protein mikrokapsul akan dibantu dengan USG intensitas tinggi dan oksidatif yang dihasilkan oleh sonikasi.
Pengaruh High-Intensity USG pada Stabilisasi Foam Protein Investigasi pada efek pengolahan ultrasonik pada larutan protein murni akan meningkatan aktivitas permukaan pada antarmuka (interface) pelarut – air. Peningkatan fleksibilitas dan permukaan stabiltas sekelompok foam akan meningkat. Menunjukkan bahwa stabilitas gelembung busa dan peningkatan dan penurunan keseragaman diameter bubble konsentrat protein whey (WPC) busa pada sonikasi ternyata intensitas USG tinggi dapat digunakan untuk meningkatkan kinerja dan kualitas busa makanan.
Pengaruh Ultrasonic Energi pada Activitas Enzimatik Ada berbagai macam efek akibat USG intensitas tinggi pada aktivitas enzim. Peningkatan aktivitas enzim tergantung dari perbedaan dengan struktur enzim dan dampak kondisi lingkungan dan intensitas gelombang ultrasonik Misalnya, pada energi ultrasonik rendah tingkat (0,27 - 0,85 Wcm - 2), aktivitas invertase ada peningkatan intensitas dengan sonikasi, Laju dan aktivitas enzim invertase pada Aspergillus niger akan meningkat bila ultrasonication pada intensitas moderat. Meningkatkan tingkat energi ultrasonik akajn menurunkan hidrolisis laktosa dari β - galaktosidase karena penurunan aktivitas enzim. Sonikasi pada fermentasi susu ternyata β - galaktosidase dan bakteri asam laktat rentan terhadap intensitas tinggi USG.
Pengaruh High-Intensity USG terhadap Fungsi Karbohidrat Perkembangan teknologi dengan USG akan meningkatkan ekstraksi prioritas tinggi, juga telah terbukti berguna tidak hanya dalam ekstraksi karbohidrat, tetapi dalam modifikasi post-extraction dapat membantu keseimbangan menyesuaikan fungsi kimia. Teknik yang digunakan untuk meningkatkan hasil ekstraksi dan digunakan dengan mengkombinasikan dengan intensitas tinggi USG, tergantung dari :
1 . Kelelahan Pada proses batch di mana bahan dan pelarut ditempatkan dalam wadah tertutup dimana akan terjadi kontak yang konstan antara bahan dengan pelarut. Memungkinkan pelarut untuk menembus ke dalam struktur selular supaya ekstraksi berlangsung efisiensi bisa dibantu dengan menggunakan gelombang atau mekanis. Ekstraksi bath dengan penambahan proses ultrasonik dapat meningkatkan efisiensi ekstraksi.
2 . Perebusan Rebusan akan membantu perluasan dari proses kontak. Biasanya air mendidih disesuaikan dengan pH yang cocok dan ditambahkan ke sampel yang dgiling. Jenis ekstraksi dapat lebih efisien daripada proses tunggal, tetapi tidak cocok untuk pelarut yang mudah menguap seperti Campuran metanol - air atau etanol air. Penerapan intensitas tinggi selama USG dengan perebusan akan menimbulkan masalah dengan kavitsai sehingga menjadi tidak efesien.
3 . Perembesan Salah satu metode yang lebih populer dan efisien untuk ekstraksi zat terlarut dari bahan pangan dengan perkolasi . Perkolasi memerlukan sedikit pretreatment bahan baku, selain menggiling bahan, pelarut dilewatkan berulang-ulang melalui bahan baku dalam bentuk filter berpori pada media filter, proses ini bisa berlangsung lebih dari 24 jam. Intensitas tinggi USG digunakan terutama sebagai langkah pretreatment. Bahan baku akan terdispersi dalam air dan secara singkat disonikasi untuk melubangi dinding sel, sehingga meningkatkan transportasi pelarut dan akan meningkatkan kinetika ekstraksi dan hasil.
Pengaruh High-Intensity USG pada Gelasi dari karbohidrat Pengaruh intensitas tinggi USG mempunyai efek pada k emampuan karbohidrat untuk membentuk gel. Penggunaan ultrasonication alkan meningkatan hasil gel tetapi tidak mempengaruhi kekuatan gel yang terbentuk. USG yang dikombinasi dengan larutan alkali encer panas secara signifikan meningkatkan extractability pada polisakarida dalam membentuk gel tetapi tidak ada efek pada kemampuan gel polisakarida
\
Figure 9.3. Distribution of energy densities as a function of the distance from the ultrasonic transducer (Sa´ ez et al., 2005). (For color detail, see color plate section.)
Figure 9.5. Change in surface pressure as a function of time for aqueous native and sonicated (15, 30, and 45 minutes) BSA solutions at a concentration of 3×10−6 M. Solutions were prepared in 0.1 × PBS buffer. Sonication intensity was 20 Wcm−2 (Gu¨ zey et al.,
2006).
Figure 9.7. Comparison of change of surface pressure for four different proteins (3 × 10−4 M) upon sonication with 20 Wcm−2 at 20◦C for 45 minutes. Data were obtained by subtracting surface pressure values of ultrasound treated solutions from the surface pressure values of the corresponding native protein solution over an adsorption period of 450 seconds. (Gu¨ zey, 2002).
Figure 9.9. Intrinsic viscosity of sonicated chitosan dispersions as a function of sonication time for ultrasonic intensities of 16.5 (Power 3), 28.0 (Power 7), and 35.2 (Power 10) Wcm−2 (Baxter et al., 2005).
Figure 9.10. Schematic of ultrasonically induced structural rearrangement, aggregation and breakdown processes upon treatment of proteins with increasing ultrasonic wave amplitudes
