Auswirkungen der luftklassifikationsbasierten Trockenfraktionierung auf die strukturellen, thermischen und funktionellen Eigenschaften von Kichererbsenproteinkonzentrat für Anwendungen in der Nanoemulsion

Summary

Das trocken extrahierte Kichererbsenproteinkonzentrat zeigte einen hohen Proteingehalt, starke schäumende Eigenschaften und eine effektive Stabilisierung der Nanoemulsion bei einer W/V-Konzentration von 3,0 %. Strukturelle und thermische Analysen zeigten eine amorph-dominante Organisation mit niedriger Residualkristallinität und verbesserter molekularer Flexibilität, was ihre Eignung als nachhaltiger, pflanzenbasierter funktioneller Bestandteil für Lebensmittelkolloidsysteme unterstützt.

Abstract

Kichererbsenproteinkonzentrat (CPC) wurde durch einen trockenen Extraktionsansatz gewonnen und systematisch hinsichtlich seiner Zusammensetzung, Funktions- und Struktureigenschaften charakterisiert, um seine Eignung für Nanoemulsionsanwendungen (NE) zu bewerten. Das trocken extrahierte CPC besaß einen Proteingehalt von 44,8 % und zeigte eine überlegene funktionelle Leistung, darunter eine Schäumkapazität von 61,1 % und eine hohe Schaumstabilität von 94,7 %, was eine effiziente Schnittflächenadsorption und kohäsive Filmbildung widerspiegelt. Die NE-Formulierung, die mit 3,0 % w/v CPC als Emulgiationsmittel hergestellt wurde, erreichte eine signifikante Verringerung der Tröpfchengröße, was einen Z-durchschnittlichen Tröpfchendurchmesser von 152,7 nm und einen niedrigen Polydispersitätsindex (0,30) ergab, was auf eine feine, relativ gleichmäßige Tröpfchengrößenverteilung und kinetisch stabile kolloidale Stabilität hinweist. Die vergleichende Analyse von Kichererbsenmehl (CF) und CPC (DSC) zeigte zwei Hauptendotherme Übergänge. Während beide Proben einen ähnlichen Übergang bei niedrigen Temperaturen bei 68,4 °C zeigten, der mit der Freisetzung gebundenen Wassers verbunden war, zeigte CPC eine deutlich geringere Enthalpieänderung, was auf eine teilweise Störung der nativen molekularen Ordnung nach der trockenen Extraktion hinweist. Das in den NE-Systemen verwendete Röntgenbeugungsprofil (XRD) des CPC zeigte einen breiten, amorphen Halo im 2θ-Bereich von 10°-30°, unterbrochen von begrenzten scharfen Reflexionen mit geringer Intensität. Diese Ergebnisse bestätigen eine amorph-dominante Struktur mit partiellen kristallinen Regionen, wobei die Gesamtkristallinität des Konzentrats auf etwa 15 % geschätzt wird. Diese Studie beschreibt ein reproduzierbares und lösungsmittelfreies Protokoll zur Herstellung von Öl-in-Wasser-NEs unter Verwendung von trocken-luftklassifiziertem CPC, geeignet für den Lehrzweck und eine mögliche industrielle Skalierung.

Introduction

Aus Hülsenfrüchten gewonnene Proteine haben als multifunktionale Zutaten für die Entwicklung strukturell stabiler Lebensmittelemulsionen große Bedeutung erhalten. Unter diesen Quellen ist Kichererbse (Cicer arietinum) besonders bemerkenswert wegen ihrer hohen weltweiten Produktion (die^drittmeist angebaute Hülsenfrüchte weltweit), ihres hohen Proteingehalts (18%–24%), ihrer hypoallergenen Natur und ihres ausgewogenen essentiellen Aminosäureprofils ^1,2. Typischerweise enthalten Proteinisolate eine höhere Proteinkonzentration (80%–90%), da sie zusätzlich verarbeitet werden, um Kohlenhydrate und Fette zu entfernen, während CPC (50%−75% Protein) Ballaststoffe und andere essentielle Nährstoffe speichert³. Diese ernährungsphysiologischen und agronomischen Vorteile heben Kichererbsenprotein als praktikable Alternative zu herkömmlichen Pflanzen- und Tierproteinemulgatoren hervor. Trotz ihrer weitverbreiteten Verwendung bleiben Emulsionen, die mit traditionellen niedrigmolekularen Tensiden stabilisiert sind, während der Speicherung oft thermodynamisch instabil und neigen während der Lagerung zu Koaleszenz, Floknulation und Phasentrennung¹. Im Gegensatz dazu zeigen NEs, die typischerweise durch Tröpfchendurchmesser unter 200 nm gekennzeichnet sind, eine erhöhte kinetische Stabilität, einen verbesserten Schutz gekapselter bioaktiver Verbindungen und eine erhöhte Dispersierbarkeit in wässrigen Systemen. Daher hat sich die NE-Technologie als effektive Strategie zur Entwicklung funktioneller Lebensmittel mit kontrollierter Freisetzung und verbesserter Bioverfügbarkeit hydrophober Inhaltsstoffe etabliert⁴.

Eine aktuelle Studie hat berichtet, dass CPC günstige Schnittflächen- und funktionelle Eigenschaften für die NE-Bildung aufweist, darunter eine starke Wasserbindungsfähigkeit, eine bemerkenswerte Schäumfähigkeit und die Fähigkeit, Öl-Wasser-Schnittstellen zu stabilisieren. CPC wurde außerdem als potenzieller Ersatz für Eigelb in Mayonnaise-ähnlichen Emulsionen aufgrund seiner Emulgierungsstabilität und der Attraktivität für das saubere Etikett^bewertet. Über solche Modellsysteme hinaus haben Kichererbsenprotein-basierte Nanoemulgatoren potenzielle Anwendungen in verschiedenen Lebensmittelmatrizen, darunter Getränke (trübe Getränke, Proteinwasser, antioxidative Getränke und die Nanoenkapselung von Curcumin, Omega-3-Fettsäuren, Carotinoiden und ätherischen Ölen), pflanzliche Milchprodukte, fettreduzierte Formulierungen sowie Füllungen aus Bäckereien oder Süßwaren⁴.

Obwohl die emulgierende Funktionalität des Kichererbsenproteins (CP) weithin^berichtet wurde, erhielten nanoemulgierende Systeme, die aus trockenen Extraktionswegen abgeleitet wurden, vergleichsweise wenig Aufmerksamkeit, insbesondere hinsichtlich Reproduzierbarkeit, struktureller Integrität und Skalierbarkeit für Lebensmittelanwendungen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Nassextraktionsprotokollen, die eine umfangreiche pH-Anpassung, Zentrifugation und Lösungsmittelentfernung erfordern, ermöglicht die Luftklassifikation eine schnelle Proteinanreicherung unter Umgebungsbedingungen ohne den Einsatz von Wasser, Chemikalien oder übermäßiger thermischer Behandlung³. Daher bietet die trockene Extraktion deutliche Vorteile gegenüber Nassextraktionsmethoden, da sie die Proteinfunktion erhält und gleichzeitig Umweltbelastung und Verarbeitungskomplexität^{reduziert 3,6}.

Ein wesentlicher unerfüllter Bedarf in der aktuellen Lebensmittelkolloidforschung ist jedoch ein klares, mechanistisches Verständnis dafür, wie trockene Extraktion die Proteinstruktur und das thermische Verhalten verändert und wie sich diese Veränderungen in die Nanoemulgifying-Leistung und kolloidale Stabilität übersetzen. Insbesondere ist eine systematische Bewertung der Struktur-Funktions-Beziehungen erforderlich, die molekulare Organisation, Schnittflächenaktivität und Schäumverhalten betreffen, um die Anwendung von CPC-basierten Lebensmittelkolloidsystemen^{voranzutreiben 7}.

Die Neuheit dieser Studie liegt darin, die Verwendung von trocken an der Luft klassifiziertem CPC als reproduzierbares, lösungsmittelfreies Nanoemulgierungsmittel zu demonstrieren, während seine kompositionelle Anreicherung direkt mit struktureller, thermischer und oberflächlicher Funktionalität korreliert wird. Daher zielt die vorliegende Studie darauf ab, zu zeigen, dass CPC, das durch Trockenluftklassifikation gewonnen wird, als effektiver Nanoemulgator fungieren kann, indem systematisch die Zusammensetzungsanreicherung mit seinen strukturellen, thermischen und Schnittflächeneigenschaften verknüpft werden. Besonderer Schwerpunkt liegt auf physikochemischer Charakterisierung, Schäumkapazität und -stabilität sowie der XRD-Analyse zur Aufklärung der Struktur-Funktions-Beziehungen, die NE-Bildung und -Stabilität bestimmen.

Protocol

Probenvorbereitung
Proteintrennung vom Kichererbsenmehl (CF)
Kabuli-Kichererbsen (Cicer arietinum L.), die in der Vegetationsperiode 2025 geerntet und aus dem Südosten der Türkei stammen, wurden mit einem aufprallbasierten Luftklassifizierungs-Mahlsystem verarbeitet, bei dem die Partikel Zentrifugalkräften und wiederholten Aufprallen auf die Mahlscheibe und das Zahnrad ausgesetzt wurden. Nach einem ersten Vorfrässchritt wurden grobe Körnungen weiter gefräst, um mit einer Luftklassifikator-Mühle CF herzustellen. Während des Aufprallfräsens wurden eine Luftdurchflussrate von 40–45 m³/h, eine Klassifikatorgeschwindigkeit von 7.000–8.000 U/min und eine Zuführrate von 200 kg/h gemäß den zuvor gemeldeten Betriebsbedingungen und einem hauseigenen Optimierungsprotokoll, wie in der Literatur⁸ beschrieben, angewendet.

Proteinreiche feine Fraktionen wurden anschließend aus CF durch Luftklassifikation bei Umgebungstemperatur mit demselben Luftklassifikatorsystem gewonnen. Die Raddrehzahl des Klassifikators wurde auf 10.000 U/min eingestellt, während die Zuführrate bei etwa 200 kg/h und der Luftstrom bei 52 m³/h gehalten wurde, wie zuvor beschrieben⁸. Dieser Trennschritt reicherte die Proteinfraktion selektiv an, basierend auf Unterschieden in Partikelgröße, Dichte und aerodynamischen Eigenschaften.

Nach der Luftklassifikation zeigte das resultierende Pulver eine feine Partikelgrößenverteilung (d(0,9) = 20–22 μm); daher wurde kein Siebschritt angewendet, um Materialverlust und unnötige mechanische Belastung zu vermeiden. Die proteinangereicherte Fraktion wurde direkt in 25 kg schwere, gasgespülte Polyethylenbeutel verpackt und bei 4 °C gelagert, um die Feuchtigkeitsaufnahme zu minimieren und die funktionalen Eigenschaften bis zur weiteren Verarbeitung zu erhalten.

Nanoemulsionsvorbereitung
CPC wurde als einziges Emulgiationsmittel verwendet, um Öl-in-Wasser (O/W) NEs herzustellen, die in der Endformulierung eine aktive Proteinkonzentration von 3,0 % W/V anstreben. Diese Konzentration wurde auf Grundlage von vorläufigen Screenings von 1,0 % w/v, 2,0 % w/v und 3,0 % w/v CPC ausgewählt, die zeigten, dass 3,0 % die effektivste Verringerung der Tröpfchengröße und die höchste kurzfristige physikalische Stabilität bieten. Basierend auf dem gemessenen Proteingehalt des CPC-Pulvers (44,8 % w/w) wurde die erforderliche Pulverkonzentration auf 6,67 % w/v berechnet. CPC fungierte als Emulgator in der kontinuierlichen wässrigen Phase, während mittelkettiges Triglyzeridöl (MCT) ausschließlich als dispergiertes Öl in einer festen Konzentration von 5,0 % v/v verwendet wurde, was 5,0 mL Öl pro 100 mL Formulierung entspricht. In keiner Formulierung wurden niedrigmolekulare Tenside verwendet⁹.

Die wässrige CPC-Dispersion wurde hergestellt, indem die berechnete Menge des CPC-Pulvers in ultrareinem Wasser unter kontinuierlichem magnetischem Rühren bei 800 U/min über 1.800 Sekunden gelöst wurde, um eine vollständige Hydratation und homogene Proteinverteilung sicherzustellen. Die vollständige Hydratation wurde durch das Fehlen sichtbarer Partikel oder Sedimente bestätigt.

Die Ölphase wurde dann langsam der hydratisierten CPC-Lösung unter kontinuierlichem Rühren zugesetzt, gefolgt von Hochscherhomogenisierung bei 12.000 U/min für 240 Sekunden, wodurch eine grobe (konventionelle) Emulsion entsteht, die sich visuell durch ein einheitliches, undurchsichtiges Aussehen ohne sichtbare Öltrennung erkennt. Diese Bedingungen wurden ausgewählt, um eine Proteinaggregation zu vermeiden und gleichzeitig ausreichende Tröpfchenstörung sicherzustellen.

NEs wurden anschließend durch Sond-Sonikation der groben Emulsion mit 30 % Amplitude für 180 Sekunden gewonnen, die in einem Eiswasserbad durchgeführt wurde, um die Probentemperatur unter 30 °C zu halten und die Proteinaggregation zu verhindern. Die Temperatur wurde während der Sonikation intermittierend überwacht. Vorläufige Optimierungsexperimente (Daten nicht gezeigt) bewerteten Sonikationszeiten von 60 s, 120 s, 180 s und 180 s sowie 180 s und wurden als optimale Bedingung ausgewählt, basierend auf reproduzierbarer Bildung von NEs mit Tröpfchendurchmessern unter 200 nm und niedrigem PDI. Daher wurden alle in dieser Studie berichteten NEs mit der optimierten Sonikationszeit von 180 Sekunden vorbereitet.

Die erfolgreiche NE-Formation wurde durch das Auftreten einer stabilen, leicht opalisierenden Dispersion ohne Phasentrennung nach 1.800 Sekunden Stand unterstützt. Proben mit sichtbarer Streubildung oder Phasentrennung wurden von weiterer Analyse ausgeschlossen. Alle Proben wurden vor der physikochemischen Charakterisierung⁹ auf Raumtemperatur (25 ± 2 °C) ausgeglichen.

VORSICHT: Der Umgang mit Hochenergiegeräten (Homogenisator und Sonikator) erfolgte gemäß den Sicherheitsvorschriften institutioneller Labore. Während der Sonikation wurden Gehörschutz und Spritzschutz verwendet. Bei der Emulsionserstellung wurden keine Säuren oder Basen verwendet; daher waren keine chemischen Neutralisierungs- oder Entsorgungsmaßnahmen für gefährliche Abfälle erforderlich.

Ernährungsphysiologische und physikalisch-chemische Charakterisierung von Kichererbsenmehl (CF) und Kichererbsenproteinkonzentrat (CPC)
Kompositionsanalyse
Die Nährstoffzusammensetzung der CF- und CPC-Proben wurde mit den offiziellen Analysemethoden der Association of Official Analytical Chemists (AOAC) bestimmt. Rohfasern wurden gemäß AOAC 991.43 analysiert, Gesamtasche gemäß AOAC 923.03, Rohfett gemäß AOAC 920.39 und Rohölprotein gemäß AOAC 984.13, wobei ein Stickstoff-Protein-Umwandlungsfaktor von N × 6,25 verwendet wurde. Der gesamte Kohlenhydratgehalt aller Proben wurde durch Differenz bestimmt, indem die Summe von Feuchtigkeit, Eiweiß, Fett und Ascheanteil von 100 ^% subtrahiert wurde.

Farbanalyse
Die Farbparameter der Proben wurden mit einem Laborkolorimeter gemessen, das im Reflexionsmodus arbeitete. Vor der Messung wurde das Instrument mit den vom Hersteller bereitgestellten Schwarz-Weiß-Kalibrierungsstandards standardisiert. Um einheitliche und reproduzierbare Messungen zu gewährleisten, wurden 5,0 g Pulverprobe vorsichtig in eine runde Glaskuvette (64,0 mm Innendurchmesser) geladen, um eine glatte, homogene Oberfläche zu erzeugen. Eine ausreichende Schichtdicke (≥ 50,0 mm) wurde aufgebracht, um den Einfluss von Substrat- und Hintergrundeffekten zu minimieren und das durchscheinende Pulver unter Reflexionsbedingungen effektiv deckend zu machen. Alle Messungen wurden im Reflexionsmodus bei Raumtemperatur durchgeführt.

Farbkoordinaten wurden im CIELAB-Farbraum angegeben, wobei L* die Helligkeit darstellt (0 = Schwarz, 100 = Weiß), a* die rot-grüne Achse und b* die gelb-blaue Achse. Zusätzliche Farbparameter, darunter Gesamtfarbdifferenz (ΔE*), Chroma (C*), Farbtonwinkel (H°) und Farbindex (KI), wurden gemäß den in¹¹ beschriebenen Gleichungen (Gleichungen 1–4) wie folgt berechnet:

(Gleichung 1)

(Vergleich 2)

(Vergleich 3)

(Vergleich 4)

pH-Analyse
Der pH-Wert der CF- und CPC-Proben wurde mit einem digitalen pH-Messgerät mit Glaselektrode bestimmt, indem die Elektrode direkt in die Probendispersion bei 25,0 ± 2,0 °C eingefügt wurde. Vor der Messung wurde das pH-Messgerät mit Standardpufferlösungen (pH 4,0 und 7,0) kalibriert. Alle Messungen wurden in dreifacher Ausführung (n = 3) durchgeführt, um die analytische Reproduzierbarkeit sicherzustellen.

Feuchtigkeitsgehalt
Der Restfeuchtigkeitsgehalt der CF- und CPC-Proben wurde mit einem schnellen Feuchtigkeitsanalysator unter kontrollierten Heizbedingungen bestimmt. Alle Messungen wurden in dreifacher Ausführung (n = 3) durchgeführt, um die analytische Reproduzierbarkeit sicherzustellen.

Strukturelle und funktionale Charakterisierung des CPC
XRD-Analyse
Die XRD-Analyse des CPC wurde mit einem Labor-Röntgendiffraktometer durchgeführt, das mit Cu-Kα-Strahlung (λ = 1,5406 Å) ausgestattet war. Diffraktogramme wurden über einen 2θ-Bereich von 10°-90° mit einer Abtastrate von 2,5° ^min-1 aufgezeichnet, arbeitete bei 40 mA und 45 kV, nach einem zuvor gemeldeten Verfahren¹².

Peak-Identifikation, Hintergrundsubtraktion und Kurvenanpassung wurden mit Standard-XRD-Analysesoftware durchgeführt. Der Kristallinitätsgrad wurde als Verhältnis der integrierten Fläche der kristallinen Reflexionen zur Gesamtfläche unter dem Diffraktogramm berechnet, gemäß der von¹³ beschriebenen Methode, wie in Gleichung (5) gezeigt:

(Vergleich 5)

Die scheinbare Kristallitgröße (D) wurde anhand der XRD-Daten mit der Scherrer-Gleichung (Gleichung 6) geschätzt, die auf die intensivsten Beugungsspitzen angewandt wurde:

(Vergleich 6)

wobei D die scheinbare Kristallitgröße (nm) ist, K der Formfaktor (angenommen 0,9), λ die Röntgenwellenlänge, β die volle Breite an halbem Maximum (FWHM, in Radianten) des gewählten Beugungspeaks und θ der Bragg-Winkel ist.

Differential-Scanning-Kalorimetrie-Analyse (DSC)
Die Analyse von CF und CPC (DSC) wurde mit einem Labor-Differential-Scanning-Kalorimeter durchgeführt. Ungefähr 10,0 ± 0,1 mg Probe wurden genau gewogen und in einem konkaven Aluminiumtiegel mit durchbohrtem Deckel versiegelt, während ein leerer Aluminiumtiegel als Referenz diente. Die Messungen wurden unter einer Stickstoffatmosphäre (20 mL/min) durchgeführt, um oxidative Effekte zu minimieren. Die Proben wurden von 0 °C auf 400 °C bei einer konstanten Heizrate von 5 °C ^min-1 unter dynamischen Scan-Bedingungen erhitzt. Vor der Analyse wurden Temperatur- und Empfindlichkeitskalibrierungen durchgeführt, um die Messgenauigkeit und Reproduzierbarkeit sicherzustellen.

Thermische Übergänge wurden durch die Bestimmung der Anfangstemperatur (T_o), der Spitzentemperatur (T_p), der Endset-Temperatur (T_e) und der mit jedem Übergang verbundenen Enthalpieänderung (ΔH) charakterisiert. Zusätzlich wurden die endotherme Spitzenbreite (EPW) und der Spitzenhöhenindex (PHI) gemäß Gleichungen berechnet. (7) und (8), jeweils:

EPW= (Te−Tp) (Gleichung 7)

PHI =ΔH/(Tp− To) (Gleichung 8)

Schäumkapazität (FC) und Stabilität (FS)
Die Schaumkapazität (FC) und die Schaumstabilität (FS) einer CPC-Wasserverteilung (3,0 g/L) wurden bei pH 7,0 bewertet und bei Bedarf mit 0,1 N Salzsäure (HCl) angepasst. Ein 30 mL Aliquot Proteindispersion wurde in 50 mL Polypropylen-Zentrifugenrohre übertragen und mit einem Hochgeschwindigkeitshomogenisator homogenisiert, der 120 Sekunden lang mit 11.000 U/min betrieben wurde, um Schaum zu erzeugen. Die Schaumbildung wurde visuell durch die rasche Zunahme des Probenvolumens und die Bildung einer stabilen Schaumschicht unmittelbar nach der Homogenisierung bestätigt.

FC wurde als prozentualer Anstieg des Volumens unmittelbar nach der Homogenisierung berechnet, während FS anhand des zurückgehaltenen Schaumvolumens nach 600 s, 1.800 s, 3.600 s und 7.200 s bestimmt wurde. Alle Messungen wurden dreifach (n = 3) durchgeführt, und die FC- und FS-Werte wurden nach Gleichungen berechnet. (9) und Gleichungen. (10), jeweils¹⁴:

(Vergleich 9)

(Vergleich 10)

VORSICHT: Verdünnte Salzsäure wurde mit geeigneten Laborvorsichtsmaßnahmen wie Handschuhen und Augenschutz behandelt. Abfalllösungen wurden gemäß institutionellen Richtlinien zur chemischen Sicherheit entsorgt.

Physikochemische Stabilität von CPC- und CPC-basierten NEs
Durchschnittliche Partikelgröße und Partikelgrößenverteilung
Die Partikelgrößenverteilung und der Z-durchschnittliche hydrodynamische Durchmesser der Proben wurden mittels dynamischer Lichtstreuung (DLS) bestimmt. Der Z-durchschnittliche hydrodynamische Durchmesser und der Polydispersitätsindex (PDI) wurden erfasst, um die mittlere Tröpfchengröße bzw. die Gleichmäßigkeit der Größenverteilung zu charakterisieren,^15,16.

Vor der Messung wurden die Proben mit destilliertem Wasser im Verhältnis 1:100 (v/v) verdünnt, um multiple Streueffekte zu minimieren und zuverlässige Lichtstreumessungen sicherzustellen. Die Analysen wurden bei einer kontrollierten Temperatur von 25 ± 2 °C durchgeführt. Der PDI wurde als Indikator für die Homogenität der Tröpfchengrößenverteilung verwendet, wobei niedrigere PDI-Werte zu schmaleren Größenverteilungen führten. Messungen wurden am Tag 0 (frisch vorbereitete NEs) und nach 7 Tagen Lagerung durchgeführt, um die kurzfristige physikalische Stabilität des NE-Systems¹⁶ zu bewerten. Proben, die vor der Messung sichtbare Absämmung, Sedimentation oder Phasentrennung zeigten, wurden von der DLS-Analyse ausgeschlossen.

ζ-Potential von Teilchen
Das ζ-Potential der Proben wurde bestimmt, um die Nettooberflächenladung und die elektrostatische Stabilität der Tröpfchen mittels elektrophoretischer Lichtstreuung (ELS) nach den zuvor beschriebenen Methoden^15,16 zu bewerten. Die Messungen wurden bei einer kontrollierten Temperatur von 25,0 ± 2 °C durchgeführt, und unverdünnte Proben wurden verwendet, um die ursprüngliche ionische Umgebung der NEs zu erhalten.

Die mittleren ζ-Potentialwerte und die entsprechenden Standardabweichungen wurden für jede Probe berechnet, um elektrostatische Wechselwirkungen und kolloidale Stabilität der Emulsionen zu bewerten. Alle Messungen wurden mit Wasser als Dispergiermittel durchgeführt, gemäß einer festgelegten

Interne Standardarbeitsprozedur¹⁵. Proben mit sichtbarer Phasentrennung oder Creaming vor der Analyse wurden von ζ-Potentialmessungen ausgeschlossen.

Methodenvalidierung und erwartete Ergebnisse
Die Methodenvalidierung erfolgte durch die Bewertung wichtiger physikochemischer Parameter, darunter Z-durchschnittlicher hydrodynamischer Durchmesser, PDI, ζ-Potenzial und physikalische Stabilität unter Stress. Die erfolgreiche Protokollausführung wurde durch die reproduzierbare Bildung von NEs mit Tröpfchengrößen unter 200 nm und PDI ≤0,30 unterstützt. Um die Stabilität über die einfache Speicherung hinaus weiter zu validieren, wurde ein Zentrifugations-Stresstest bei 4.000 U/min für 900 Sekunden durchgeführt. Das Fehlen sichtbarer Phasentrennung oder Creaming nach der Zentrifugation, verbunden mit konsistenten ζ-Potential- und pH-Profilen über 7 Tage Lagerung, unterstützt zusammen die robuste Emulgierungskapazität von CPC und die Reproduzierbarkeit des vorgeschlagenen Protokolls.

Statistische Analyse
Zusammensetzungs- und Funktionsmessungen wurden dreifach (n=3) durchgeführt, während strukturelle Analysen (XRD und DSC) als Einzelmessungen, repräsentative Durchläufe, durchgeführt wurden. Die Ergebnisse werden als Mittelwert ± Standardabweichung (SD) präsentiert. Statistische Bewertungen wurden mittels Einweg-Varianzanalyse (ANOVA) in SPSS-Software durchgeführt. Für alle Analysen wurde ein p-Wert von < 0,05 als statistische Signifikanz betrachtet. In Fällen, in denen signifikante Unterschiede festgestellt wurden, wurde Tukeys Honestly Significant Difference (HSD) Post-hoc-Test für mehrere Vergleiche verwendet. Statistische Verbindungsbuchstaben (z. B. a, b, c), die in den Tabellen und Abbildungen dargestellt wurden, wurden aus den Ergebnissen des Tukey-HSD-Tests abgeleitet; Bedeutete, dass sie denselben Buchstaben teilen, unterscheiden sich auf dem 5%-Signifikanzniveau nicht signifikant.

Results

Ernährungsphysiologische und physikochemische Charakterisierung von CF und CPC
Kompositionsparameter
Die Kompositionsparameter von CF und CPC sind in Tabelle 1 zusammengefasst. Das CPC enthielt 44,8 % Eiweiß, 5,8 % Rohfett und 45,9 % Gesamtkohlenhydrate, was eine erhebliche Proteinanreicherung im Vergleich zu CF durch den trockenen Fraktionierungsprozess zeigt. Der erhöhte Proteingehalt bei CPC bestätigt die Wirksamkeit der Luftklassifikation bei d...

Discussion

In dieser Studie wurde CPC durch Luftklassifikation gewonnen und hinsichtlich seiner Zusammensetzung, Funktionalität, strukturellen und kolloidalen Eigenschaften charakterisiert, mit besonderem Fokus auf seine Anwendung als pflanzenbasierter Nanoemulgator. Nicht-thermische Methoden, wie die Luftklassifikation, können eine deutliche Anreicherung des Proteingehalts im Vergleich zur CF erzielen, was zu einem CPC mit einem Proteingehalt von 44,8 %^³ führt. Im Vergleich...

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
50-mL konische Röhren	Corning	352070	Polypropylen-Zentrifugenröhren
Luftklassifikatormühle		CSM1250	Luftklassifikator-Mühle, die zur Proteinfraktionierung verwendet wird
Analytisches Gleichgewicht	Sartorius	BCE224I-IS	Analytisches Gleichgewicht (maximale Kapazität 120 g)
Automatische Pipetten	Marke	3123000055	Verstellbare Pipetten (200 & mu; L, 1 mL, 5 mL)
Zentrifuge	Eppendorf	5810R	Gekühlte Zentrifuge
Kichererbsenprobe		—	Kichererbsen in lebensmitteltauglicher Qualität
Kolorimeter	HunterLab	A60-1014-593	Instrument zur Farbanalyse
Differential-Scanning-Kalorimeter	NETZSCH	—	DSC-Analyse
Digitales Thermometer	Hanna Instruments	HI-98501	Temperaturüberwachung
Dikaliumwasserstoffphosphat (Na2HPO4)	Sigma-Aldrich	S7907	Analytische Note
Fettanalysator	C. Gerhardt GmbH & Kompanie KG	13-0005	Soxhlet-basierte Fettanalyse
Hochgeschwindigkeitshomogenisator	VELP	SA20900010	Homogenisierung grober Emulsionen
Salzsäure (HCl)	Sigma-Aldrich	320331	Analytische Note
Salzsäurelösung (0,1 N)	Sigma-Aldrich	H1758	pH-Anpassung
Kjeldahl-Katalysatortabletten	C. Gerhardt GmbH & Kompanie KG	12-0328	Kjeldahl-Analyse
Magnetischer Rührer	IKA	3339000	Probenmischung und Hydratation
Mittelkettiges Triglyzeridöl	Ataman Kimya A.	https://www.atamanchemicals.com /mittelkettige-triglyzeride-mct _u30009/?. lang=TR#:~:text =Orta%20zincirli%20trigliseritler %20(MCT)%2C%20hindistance vizi%20ve%20hurma%20%C3 %A7ekirde%C4%9Fi%20ya%C 4%9Flar%C4%B1nda,g%C3%B Cne%C5%9F%20kremleri%20i% C3%A7in%20%C4%B1slat%C4% B1c%C4%B1% 20ajand%C4%B1r.	Lebensmittel- und pharmazeutisches Öl
Feuchtigkeitsanalysator	Mettler Toledo	HC103	Feuchtigkeitsbestimmung
Partikelgrößen- und Zetapotentialanalysator	Malvern-Instrumente	ZEN3600	DLS und elektrophoretische Mobilität
pH-Meter	Mettler Toledo	MET-30671567	pH-Messung
Kunststoffzentrifugenröhren	ISOLAB	078.02.003	Einweg-Plastikröhrchen
Schweinepepsin	Sigma-Aldrich	P7012	Enzym (1:10.000)
Kaliumdihydrogenphosphat (KH2PO4)	Sigma-Aldrich	P5379	Analytische Note
Sondenkall-Sonikator	Bandelin	—	Emulsionssonikation
Schutzbrille	Baymax	BX-2500	Laborsicherheitsausrüstung
Proteinanalysator	C. Gerhardt GmbH & Kompanie KG	12-0520	Proteinbestimmung
Proteinverdauungssystem	C. Gerhardt GmbH & Kompanie KG	12-0700	Kjeldahl-Verdauungseinheit
Natriumchlorid (NaCl)	Sigma-Aldrich	S9625	Analytische Note
Natriumhydroxid (NaOH)	Sigma-Aldrich	S5881	Analytische Note
Pfannenwender	—	https://www.blabmarket.com/ meta-etiket/plastik-spatul?srsltid =AfmBOoqsvXR_3rQgU1n8QBn DyR_P9D52v2Hahy27RLOH7Zg VbFzzcbsb	Plastik-Spatel
Ultrareines Wassersystem	ELGA Labwater	PC110COBPM1	Wasserwiderstand 18,2 MΩ · cm
Volumetrische Flasche	Schott Duran	2120117	100-mL Volumenkolben
Wasserbad	Memmert	WTB24	Temperaturkontrolle (20 Sekunden; 25 & Grad; C)
Röntgendiffraktometer (Cu– Kα)	PANalytisch	STEM-LE-0294-LC	XRD-Analyse (45 kV, 40 mA)