Modification of the structural, emulsifying, and foaming properties of an isolated pea protein by thermal pretreatment

ABSTRACT

Pea protein isolate (PPI) prepared through isoelectric protein precipitation was heat-treated between 50°C and 100°C. The effect of heat treatment on the structural and functional properties of proteins was evaluated. Native gel electrophoresis showed the formation of protein aggregates (molecular weight ≫ 200 kDa) in the temperature range of 80–100°C. Intrinsic fluorescence data suggested that protein denaturation reached its highest level at pH 3.0. The formation of oil-in-water emulsions (1:5 oil:water volume ratio) was positively impacted by pH increase as evidenced by the decrease of minimum oil droplet size (d_4,3) from 26 μm at pH 5.0 to 22 μm at pH 7.0 (P < 0.05). In contrast, heat pretreatment led to decreasing emulsion properties at pH 3.0 with d_4,3 values increasing from 27 μm to 80 μm (P < 0.05). Regardless of pH applied, all heated PPI samples displayed low foaming properties.

RESUMEN

El aislado de proteína de arveja (PPI), preparado mediante precipitación isoeléctrica de proteínas, se sometió a un tratamiento térmico con temperaturas de entre 50 y 100°C. Posteriormente, se evaluó el efecto del tratamiento térmico en las propiedades estructurales y funcionales de las proteínas. La electroforesis nativa en gel reveló la formación de agregados proteicos (peso molecular ≫ 200 kDa) en el rango de temperatura de 80 a 100°C. Los datos obtenidos de la fluorescencia intrínseca sugieren que la desnaturalización de las proteínas alcanzó su nivel más elevado cuando el pH era 3.0. La formación de emulsiones de aceite en agua (ratio del volumen aceite:agua 1:5) se vio afectada positivamente por el aumento del pH, lo que se evidenció por la disminución del tamaño mínimo de la gota de aceite (d_4,3), que pasó de 26 μm con pH de 5.0 a 22 μm con pH de 7.0 (P < 0.05). En contraste, el pretratamiento térmico produjo una disminución de las propiedades de emulsión cuando el pH era 3.0, pues los valores d_4,3 aumentaron de 27 μm a 80 μm (P < 0.05). Independientemente del pH utilizado, todas las muestras de PPI calentadas presentaron limitadas propiedades espumantes.

KEYWORDS:

• Pea
• protein isolate
• thermal treatment
• gel electrophoresis
• emulsion
• foaming

PALABRAS CLAVE:

• Arveja
• aislado de proteína
• tratamiento termal
• electroforesis de gel
• emulsión
• espumante

Acknowledgment

Operating (Discovery) and equipment (Research tools and instruments) research grants for this project were provided to Dr. R.E. Aluko by the Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC).

Disclosure statement

No potential conflict of interest was reported by the authors.

Additional information

Funding

This work was supported by the Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC) [RGPIN-249890-13].