Plant Protein Isolate and their Polyphenol Conjugates: Preparation, Characterization, and Application in Shrimp Oil Pickering Emulsion

Ageng Aji Hayuwening, Dr. Arima Diah Setiowati, S.T.P., M.Sc.; Asst. Prof. Dr. Avtar Singh

2025 | Skripsi | TEKNOLOGI PANGAN & HASIL PERTANIAN

Penelitian ini bertujuan untuk mempersiapkan dan mengarakterisasi konjugat protein–polifenol (PPN) menggunakan 1% isolat protein kacang fava (fava bean protein isolate/FBPI) atau isolat protein kacang hijau (mung bean protein isolate/MBPI) dengan epigallocatechin gallate (EGCG) dan quercetin pada berbagai konsentrasi (50, 100, 200, dan 300 mg). Aktivitas antioksidan (ABTS dan DPPH) meningkat seiring peningkatan konsentrasi PPN dan mencapai tingkat tertinggi pada 200 mg, sementara konsentrasi yang lebih tinggi menyebabkan penurunan aktivitas akibat kejenuhan protein. Quercetin secara konsisten menunjukkan aktivitas antioksidan yang lebih tinggi dibandingkan EGCG, yang dikaitkan dengan jumlah gugus hidroksilnya yang lebih banyak.

Berdasarkan temuan ini, konjugat FBPI–quercetin (FQ) dan MBPI–quercetin (MQ) dipilih untuk digunakan dalam pembuatan emulsi Pickering minyak udang, dengan dan tanpa perlakuan ultrasonik (amplitudo 50?n 60% selama 5, 10, dan 15 menit). Perlakuan ultrasonik, khususnya pada 50% selama 5 menit dan 60% selama 10–15 menit, meningkatkan sifat pengemulsi dengan mengurangi ukuran droplet dan meningkatkan adsorpsi protein. MQ menunjukkan kapasitas pengemulsi yang lebih baik, kemungkinan karena fleksibilitas strukturalnya yang lebih tinggi di bawah perlakuan ultrasonik.

Emulsi disimpan pada suhu ruang selama 15 hari dan dibandingkan dengan emulsi yang dibuat dari protein non-konjugat. Emulsi yang distabilkan dengan FQ dan MQ menunjukkan nilai peroksida (peroxide value/PV) dan zat reaktif asam tiobarbiturat (thiobarbituric acid reactive substances/TBARS) yang secara signifikan lebih rendah, menunjukkan stabilitas oksidatif yang lebih baik. Emulsi berbasis FQ menunjukkan retensi warna yang lebih baik dan penghambatan oksidasi lipid sekunder yang lebih kuat dibandingkan MQ. Mikroskopi laser pemindaian konfokal (confocal laser scanning microscopy) mengonfirmasi distribusi droplet minyak yang merata, meskipun ukuran droplet meningkat selama penyimpanan.

Secara keseluruhan, konjugat protein–quercetin, terutama FQ, secara efektif meningkatkan stabilitas oksidatif dan fisik emulsi, sehingga menunjukkan potensi sebagai bahan fungsional dalam produk pangan berbasis emulsi.

This study aimed to prepare and characterize protein–polyphenol (PPN) conjugates using 1%
fava bean protein isolate (FBPI) or mung bean protein isolate (MBPI) with epigallocatechin gallate (EGCG) and quercetin at various concentrations (50, 100, 200, and 300 mg). Antioxidant activities (ABTS and DPPH) increased with PPN concentration and reached the highest level at 200 mg, while higher concentrations resulted in decreased activity due to protein saturation. Quercetin consistently exhibited higher antioxidant activity than EGCG, attributed to its greater number of hydroxyl groups.

Based on these findings, quercetin-conjugated FBPI (FQ) and MBPI (MQ) were selected to prepare shrimp oil Pickering emulsions, with and without ultrasound treatment (50% and 60% amplitude for 5, 10, and 15 minutes). Ultrasound, particularly at 50% for 5 minutes and 60% for 10–15 minutes, improved emulsifying properties by reducing droplet size and enhancing protein adsorption. MQ demonstrated better emulsifying capacity, likely due to its structural flexibility under ultrasonic treatment.

The emulsions were stored at room temperature for 15 days and compared with those made from non-conjugated proteins. Emulsions stabilized with FQ and MQ showed significantly lower peroxide values (PV) and thiobarbituric acid reactive substances (TBARS), indicating improved oxidative stability. FQ-based emulsions showed better color retention and stronger inhibition of secondary lipid oxidation compared to MQ. Confocal laser scanning microscopy confirmed a uniform distribution of oil droplets, though droplet size increased during storage.

Overall, quercetin–protein conjugates, especially FQ, effectively enhanced the oxidative and physical stability of emulsions, demonstrating potential as functional ingredients in emulsion-based food products.

Kata Kunci : Shrimp oil, Plant Protein Conjugates, Antioxidant activity, Ultrasound