Perbandingan Interfacial Properties antara Jack Bean Protein Isolate dan Whey Protein Isolate beserta Kinetikanya

Abstract

Protein merupakan zat amfifilik yang bersifat aktif di permukaan sehingga sering digunakan dalam formulasi produk pangan berbasis emulsi. Jenis protein yang umum digunakan adalah whey protein isolate (WPI) yang berasal dari susu sapi. Salah satu sumber protein nabati yang berpotensi mensubstitusi fungsi WPI tersebut adalah jack bean protein isolate (JBPI). Penelitian ini bertujuan menganalisis dan mengevaluasi interfacial properties JBPI, dimana WPI digunakan sebagai referensi. Tahapan penelitian mencakup pembuatan JBPI, analisis proksimat, profil protein, preparasi larutan protein, pengukuran kelarutan protein, electrical conductivity, densitas, dan interfacial tension. Konsentrasi larutan protein bervariasi dari 0,1 hingga 5%b/b dengan suhu berkisar 30 hingga 60 °C. Dynamic interfacial tension diukur menggunakan spinning drop tensiometer selama 1200 detik pada spinning rate 8000 rpm. Hasil penelitian menunjukkan bahwa JBPI memiliki kemampuan menurunkan interfacial tension hingga sekitar 6,77 mN m-1 pada konsentrasi 2,5%b/b di suhu 30 °C, sementara WPI mencapai sekitar 3,73 mN m-1 pada kondisi yang sama. Penelitian mengindikasikan bahwa jenis protein, konsentrasi protein, dan suhu memengaruhi interfacial tension. Kinetika laju adsorpsi/unfolding JBPI hanya meningkat pada 50 °C dan 60 °C, sedangkan kenaikan laju adsorpsi/unfolding WPI terjadi di seluruh suhu. Proses rearrangement JBPI baru mulai teridentifikasi di konsentrasi 2,5%b/b, sedangkan rearrangement WPI telah teramati sejak konsentrasi 0,1%b/b. Critical micelle concentration (CMC) JBPI dan WPI dapat ditentukan menggunakan data interfacial tension, tetapi tidak dengan data electrical conductivity. CMC JBPI tercapai pada konsentrasi 3%b/b ketika suhu 30 °C dan konsentrasi 4%b/b saat suhu 40 °C, sedangkan CMC WPI adalah 2%b/b pada suhu 30 °C dan 40 °C serta 1%b/b di suhu 50 °C dan 60 °C. Penurunan interfacial tension yang lebih besar dan ketercapaian CMC di konsentrasi yang lebih rendah menunjukkan WPI lebih unggul. Namun, JBPI berpotensi menyamai kemampuan WPI sebagai emulsifier dengan konsentrasi yang lebih tinggi dan kondisi aplikasi di atas 60 °C.

Proteins are amphiphilic substances with surface-active properties, making them widely used in emulsion-based food products. A common protein used is whey protein isolate (WPI) derived from cow milk. Jack bean protein isolate (JBPI) is a potential plant-based protein to substitute WPI. This research aimed to analyze and evaluate the interfacial properties of JBPI using WPI as reference. The research included production of JBPI, proximate analysis, protein profile, protein solution preparation, measurement of solubility, electrical conductivity, density, and interfacial tension. The protein solution concentrations range from 0,1 to 5%w/w, with temperatures between 30 and 60 °C. Dynamic interfacial tension was measured using a spinning drop tensiometer for 1200 seconds at spinning rate of 8000 rpm. The results showed that JBPI reduced interfacial tension to approximately 6,77 mN m-1 at 2,5%w/w and 30 °C, while WPI achieved around 3,73 mN m-1 under the same conditions. The results indicated that protein type, protein concentration, and temperature influence interfacial tension. The kinetics of adsorption/unfolding rate of JBPI increased at 50 °C and 60 °C, while WPI showed increased adsorption/unfolding rates at all temperatures. Rearrangement of adsorbed JBPI was initially identified at 2,5%w/w, whereas WPI has exhibited rearrangement from 0,1%w/w. Critical micelle concentration (CMC) of JBPI and WPI can be determined using interfacial tension data, but not with electrical conductivity data. CMC of JBPI was reached at a concentration of 3%w/w at 30 °C and 4%w/w at 40 °C, while WPI’s CMC was 2%w/w at both 30 °C and 40 °C and 1%w/w at 50 °C and 60 °C. Greater interfacial tension reduction and CMC achievement at lower concentrations indicate that WPI is superior. However, JBPI has the potential to match WPI’s performance at higher concentrations and application conditions above 60 °C.