Preparation of microwave-phosphorylated soy protein isolates through a Box–Behnken model optimization

Abstract

Microwave phosphorylation was applied to modify soy protein isolates (SPI) to improve their emulsifying properties. A Box–Behnken model was obtained to optimize preparation conditions by response surface methodology. The four factors investigated were SPI content, sodium tripolyphosphate (STP) addition, microwave power, and reaction time with the emulsifying activity index (EAI) of the modified product as evaluation index. The optimized conditions were found to be SPI content of 71 g/L, STP addition of 115 g/kg, microwave power of 480 W, and reaction time of 3 min. Under these conditions, the EAI and emulsifying stability index (ESI) of the modified SPI were 0.878 and 33.9 min, respectively. Compared to the original SPI, the EAI and ESI of the modified SPI increased about 113.1% and 26.6%, respectively. Modification of SPI with STP under microwave irradiation might be a potential way to increase the emulsifying properties of SPI.

Se aplicó fosforilación por microondas para modificar aislados de proteína de soja (SPI) con el fin de mejorar sus propiedades emulsionantes. Se obtuvo un diseño Box-Behnken para optimizar las condiciones de preparación por el método de Superficie de respuesta. Los cuatro factores investigados fueron contenido de SPI, adición de tripolifosfato de sodio (STP), potencia de microondas y tiempo de reacción con el índice de actividad emulsionante (EAI) del producto modificado como índice de evaluación. Las condiciones optimizadas resultaron ser un contenido de SPI de 71 g/L, una adición de STP de 115 g/Kg, una potencia de microondas de 480 W y un tiempo de reacción de tres minutos. Bajo esas condiciones, el índice de actividad emulsionante y el índice de estabilidad emulsionante (ESI) de los aislados de proteína de soja modificados fueron 0,878 y 33,9 min, respectivamente. Comparado con los aislados de proteína de soja originales, el índice de actividad emulsionante e índice de estabilidad emulsionante de los modificados aumentó un 113,1% y 26,6%, respectivamente. La modificación con tripolifosfato de sodio bajo irradiación por microondas puede ser una manera potencial de incrementar las propiedades emulsionantes de aislados de proteína de soja.

Keywords:

• soy protein isolates
• microwave phosphorylation
• sodium tripolyphosphate
• emulsifying properties
• Box–Behnken model

Palabras clave:

• aislados de proteína de soja
• fosforilación por microondas
• tripolifosfato de sodio
• propiedades emulsionantes
• diseño Box- Behnken

Acknowledgements

This work was funded by the National Natural Science Foundation of China (No. 30871954) and the Earmarked Fund for China Modern Agriculture Research System. The authors thank anonymous reviewers and the editors for their constructive and valuable work on this article.