Research Article

השפעת פירוק יבש מבוסס סיווג אוויר על תכונות מבניות, תרמיות ופונקציונליות של ריכוז חלבון חומוס ליישומי ננומולסיה

DOI:

10.3791/70451

⸱

March 10th, 2026

1Genetris Consulting

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ריכוז חלבון חומוס מיובש הראה תכולת חלבון גבוהה, תכונות קצף חזקות וייצוב יעיל של ננו-אמולסיה בריכוז w/v של 3.0%. ניתוחים מבניים ותרמיים חשפו ארגון דומיננטי אמורפי עם גבישיות שאריתית נמוכה וגמישות מולקולרית מוגברת, מה שתומך בהתאמתו כרכיב פונקציונלי בר קיימא מבוסס צמחים למערכות קולואידים מזון.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ריכוז חלבון חומוס (CPC) הושג באמצעות שיטת מיצוי יבשה ואופיין באופן שיטתי בתכונות ההרכב, הפונקציונליות והמבניות שלו כדי להעריך את התאמתו ליישומי ננו-אמולסיה (NE). ה-CPC שהופק מיובש הכיל תכולת חלבון של 44.8% והפגין ביצועים פונקציונליים מעולים, כולל קיבולת קצף של 61.1% ויציבות קצף גבוהה של 94.7%, המשקפים ספיחה יעילה בין פנים ויצירת סרטים קוהזנטיים. נוסחת NE שהוכנה באמצעות 3.0% w/v CPC כסוכן אמולסיביזציה השיגה הפחתה משמעותית בגודל הטיפה, והניבה קוטר טיפה ממוצע ב-Z של 152.7 ננומטר ומדד פולידיספיסיות נמוך (0.30), המצביעים על התפלגות עדינה ואחידה יחסית של גודל הטיפות ויציבות קולואידית יציבה קינטית. ניתוח קלורימטריה דיפרנציאלית בסריקה (DSC) של קמח חומוס (CF) ו-CPC חשף שני מעברים אנדותרמיים עיקריים. בעוד ששתי הדגימות הציגו מעבר דומה בטמפרטורות נמוכות של 68.4 מעלות צלזיוס הקשור לשחרור מים קשורים, ה-CPC הראה שינוי אנתלפיה נמוך משמעותית, מה שמעיד על הפרעה חלקית בסדר המולקולרי הטבעי לאחר חילוץ יבש. פרופיל דיפרקציית קרני רנטגן (XRD) של ה-CPC ששימש במערכות NE הציג הילה רחבה ואמורפית בטווח של 2θ של 10°-30°, עם השתקפויות חדות ומוגבלות בעוצמה נמוכה. ממצאים אלו מאשרים מבנה דומיננטי אמורפי עם אזורים גבישיים חלקיים, כאשר הגבישיות הכוללת של הריכוז מוערכת בכ-15%. מחקר זה מתאר פרוטוקול שכפול וללא ממס לייצור NEs של שמן במים באמצעות CPC מסווג באוויר יבש, המתאים לשימוש הוראה ופוטנציאל להרחבה תעשייתית.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

חלבונים שמקורם בקטניות זכו לתשומת לב רבה כרכיבים רב-תכליתיים לעיצוב אמולסיות מזון יציבות מבנית. מבין מקורות אלו, החומוס (Cicer arietinum) בולט במיוחד בזכות הייצור הגבוה בעולם (הגידול השלישיבגודלו בעולם של קטניות), תכולת חלבון משמעותית (18%-24%), טבעו ההיפואלרגני, ופרופיל מאוזן של חומצות אמינו חיוניות 1,2. בדרך כלל, מבודדי חלבון מכילים ריכוז חלבון גבוה יותר (80%-90%) כאשר הם עוברים עיבוד נוסף להסרת פחמימות ושומנים, בעוד ש-CPC (50%−75% חלבון) שומר על סיבים וחומרים חיוניים נוספים3. יתרונות תזונתיים ואגרונומיים אלו מדגישים את חלבון החומוס כחלופה ישימה לאמולסיפיירים מסורתיים של חלבוני צמחים ובעלי חיים. למרות השימוש הנרחב שלהן, אמולסיות שמיוצבות עם סורפקטנטים מולקולריים מסורתיים בעלי משקל מולקולרי נמוך נשארות לעיתים קרובות לא יציבות תרמודינמית ונוטות להתלכדות, התלכדות והפרדת פאזה במהלך האחסון1. לעומת זאת, NEs המאופיינים בדרך כלל בקוטר טיפות מתחת ל-200 ננומטר, מציגים יציבות קינטית משופרת, הגנה משופרת על תרכובות ביואקטיביות בכיסוי, ויכולת פיזור מוגברת במערכות מימיות. כתוצאה מכך, טכנולוגיית NE הפכה לאסטרטגיה יעילה לפיתוח מזונות פונקציונליים עם שחרור מבוקר וזמינות ביולוגית משופרת של רכיבים הידרופוביים4.

מחקר עדכני דיווח כי ל-CPC יש תכונות אינטרפנים ותפקודיות חיוביות להיווצרות NE, כולל יכולת קשירת מים חזקה, ביצועי קצף בולטים ויכולת לייצב ממשקי שמן-מים. ה-CPC הוערך גם כתחליף פוטנציאלי לחלמון ביצה באמולסיות מסוג מיונז בשל יציבותו האמולסיפיקציה ומשיכתו לתוויות נקיות1. מעבר למערכות מודל אלו, לננו-אמולסיפירים מבוססי חלבון חומוס יש יישומים פוטנציאליים במטריצות מזון שונות, כולל משקאות (משקאות מעוננים, מי חלבון, משקאות נוגדי חמצון, וננואנקפסולציה של כורכומין, חומצות שומן אומגה-3, קרוטנואידים ושמנים אתריים), אנלוגים למוצרי חלב מהצומח, נוסחאות דלות שומן, ומילויים במאפייה או בממתקים4.

למרות שפונקציונליות האמולסיפיקציה של חלבון החומוס (CP) דווחה רבות5, מערכות ננו-אמולסיפיקציה שמקורן במסלולי הפקה יבשים זכו לתשומת לב מוגבלת יחסית, במיוחד בכל הנוגע לשכפול, שלמות מבנית ויכולת הרחבה ליישומי מזון. בניגוד לפרוטוקולי חילוץ רטוב קונבנציונליים שדורשים התאמת pH נרחבת, צנטריפוגה והסרת ממסים, סיווג אוויר מאפשר העשרת חלבונים מהירה בתנאי סביבה ללא שימוש במים, כימיקלים או טיפול תרמי מופרז3. כתוצאה מכך, מיצוי יבש מציע יתרונות ברורים על פני שיטות חילוץ רטובות בכך שהוא שומר על תפקוד החלבון תוך הפחתת עומס סביבתי ומורכבות העיבוד 3,6.

עם זאת, צורך מרכזי שלא נענה במחקר הקולואידי המזון הנוכחי הוא הבנה מכנית ברורה של האופן שבו הפקה יבשה משנה את מבנה החלבון והתנהגות תרמית, וכיצד שינויים אלו מתורגמים לביצועי ננואמולסיפיקציה ויציבות קולואידית. במיוחד, נדרשת הערכה שיטתית של יחסי מבנה-פונקציה הכוללים ארגון מולקולרי, פעילות אינטרפנים והתנהגות קצף לקידום יישום מערכות קולואידיות מזון מבוססות CPC7.

החידוש במחקר זה טמון בהדגמת השימוש ב-CPC המסווג באוויר יבש כסוכן ננו-אמולסיפיקציה שניתן לשכפול וללא ממס, תוך קישור ישיר בין ההעשרה ההרכבית שלו לפונקציונליות מבנית, תרמית ובין-פנים. לכן, המחקר הנוכחי שואף להראות כי CPC המושג באמצעות סיווג אוויר יבש יכול לתפקד כננו-אמולסיפייר יעיל על ידי קישור שיטתי של העשרת הרכב לבין תכונותיו המבניות, התרמיות והאינטרפנסיאליות. מושם דגש מיוחד על אפיון פיזיקוכימי, קיבולת ויציבות הקצף, וניתוח XRD להבהרת יחסי המבנה-פונקציה השולטים ביצירה ויציבות NE.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

הכנת דוגמאות
הפרדת חלבון מקמח חומוס (CF)
חומוס קאבולי (Cicer arietinum L.), שנקטף בעונת הגידול של 2025 ומקורו בדרום-מזרח טורקיה, עובד באמצעות מערכת טחינה מבוססת פגיעות באוויר, שבה חלקיקים היו נתונים לכוחות צנטריפוגליים ולפגיעות חוזרות בדיסק הטחינה ובגלגל הטבעת. לאחר שלב טרום-טחינה ראשוני, גריסות גסות טוחנות נוספות לייצור CF באמצעות טחנת מסווג אוויר. במהלך טחינת פגיעה, יושמו קצב זרימת אוויר של 40-45 מ' 3/שעה, מהירות מסווג של 7,000-8,000 סל"ד, וקצב הזנה של 200 ק"ג/שעה, בהתאם לתנאי ההפעלה שדווחו קודם לכן ולפרוטוקול אופטימיזציה פנימי, כפי שמתואר בספרות8.

שברים עדינים עשירים בחלבון התקבלו לאחר מכן מ-CF באמצעות סיווג אוויר בטמפרטורת הסביבה, תוך שימוש באותה מערכת מסווג אוויר. מהירות גלגל המסווג נקבעה ל-10,000 סל"ד, בעוד קצב ההזנה נשמר על כ-200 ק"ג/שעה וזרימת האוויר של 52 מ"ק/שעה, כפי שתוארקודם 8. שלב ההפרדה הזה העשיר באופן סלקטיבי את חלק החלבון בהתבסס על הבדלים בגודל החלקיקים, הצפיפות והתכונות האווירודינמיות.

לאחר סיווג האוויר, האבקה שהתקבלה הציגה התפלגות חלקיקים דקה (d(0.9) = 20-22 מיקרון); לכן, לא יושם שלב סינון כדי למנוע אובדן חומר ומאמצים מכניים מיותרים. החלק המועשר בחלבון נארז ישירות בשקיות פוליאתילן במשקל 25 ק"ג שנשטף בגז ואוחסן בטמפרטורה של 4 מעלות צלזיוס כדי למזער את קליטת הלחות ולשמור על תכונות פונקציונליות עד לעיבוד נוסף.

הכנת ננו-אמולסיה
CPC שימש כסוכן אמולסיפיקציה יחיד להכנת NEs בשמן במים (O/W) שמטרתו ריכוז חלבון פעיל של 3.0% w/v בנוסחה הסופית. ריכוז זה נבחר בהתבסס על סקרים ראשוניים של 1.0% w/v, 2.0% w/v, ו-3.0% w/v CPC, שהראו כי 3.0% סיפקו את ההפחתה היעילה ביותר של גודל הטיפה ואת היציבות הפיזית הגבוהה ביותר לטווח הקצר. בהתבסס על תכולת החלבון הנמדדת באבקת ה-CPC (44.8% w/w), ריכוז האבקה הנדרש חושב כ-6.67% ביחס ל-v. CPC שימש כאמולסיפיק בפאזה המימית הרציפות, בעוד שמן טריגליצריד בשרשרת בינונית (MCT) שימש אך ורק כשלב השמן המפוזר בריכוז קבוע של 5.0% v/v, התואם ל-5.0 מ"ל שמן ל-100 מ"ל נוסחה. לא נעשה שימוש בחומרים סורפקטנטים בעלי משקל מולקולרי נמוך באף ניסוח9.

פיזור ה-CPC המימי הוכן על ידי המסה של כמות מחושבת של אבקת CPC במים אולטרה-טהורים תחת ערבוב מגנטי רציף במהירות 800 סל"ד למשך 1,800 שניות, כדי להבטיח הידרציה מלאה ופיזור חלבוני הומוגני. הידרציה מלאה אושרה בהיעדר חלקיקים או משקעים גלויים.

שלב השמן נוסף בהדרגה לתמיסת ה-CPC ההידרטית תחת ערבוב רציף, ואחריו בוצעה הומוגניזציה בגזירה גבוהה ב-12,000 סל"ד במשך 240 שניות, ויצרה אמולסיה גסה (קונבנציונלית), שמזוהה ויזואלית במראה אחיד ואטום ללא הפרדה נראית לעין של שמן. תנאים אלו נבחרו כדי למנוע הצטברות חלבונים תוך הבטחת הפרעה מספקת בטיפות.

NEs הושגו לאחר מכן באמצעות סוניקציה של האמולסיה הגסה במשרעת של 30% במשך 180 שניות, שבוצעו באמבט מים קרחים כדי לשמור על טמפרטורת הדגימה מתחת ל-30 מעלות צלזיוס ולמנוע הצטברות חלבונים. הטמפרטורה נמדדה לסירוגין במהלך הסוניקציה. ניסויי אופטימיזציה ראשוניים (הנתונים לא מוצגים) העריכו זמני סוניקציה של 60, 120 שניות ו-180 שניות, ו-180 שניות נבחרו כתנאי אופטימלי בהתבסס על היווצרות NE ניתנת לשחזור עם קוטר טיפות מתחת ל-200 ננומטר ו-PDI נמוך. לכן, כל ה-NEs שדווחו במחקר זה הוכנו באמצעות זמן סוניקציה אופטימלי של 180 שניות.

היווצרות NE מוצלחת נתמכה על ידי הופעת פיזור יציב, מעט אופלסנטי, ללא הפרדת פאזה לאחר 1,800 שניות של עמידה. דגימות שהציגו קרם נראה או הפרדה בפאזה הוצאו מהניתוח הנוסף. כל הדגימות היו מאוזנות לטמפרטורת החדר (25 ± 2 מעלות צלזיוס) לפני האפיון הפיזיקוכימי9.

אזהרה: טיפול בציוד עתיר אנרגיה (הומוגנייזר וסוניקטור) בוצע בהתאם לנהלי בטיחות במעבדות מוסדיות. הגנה מפני שמיעה והגנה מפני התזה שימשו במהלך הקול. לא נעשה שימוש בחומצות או בסיסים במהלך הכנת האמולסיה; לכן, לא נדרשו צעדים לנטרול כימיים או לפינוי פסולת מסוכנת.

אפיון תזונתי ופיזיקוכימי של קמח חומוס (CF) ורכז חלבון חומוס (CPC)
ניתוח קומפוזיציה
הרכב התזונתי של דגימות CF ו-CPC נקבע באמצעות שיטות הניתוח הרשמיות של איגוד הכימאים האנליטיים הרשמיים (AOAC). סיבים גולמיים נותחו לפי AOAC 991.43, סך האפר לפי AOAC 923.03, שומן גולמי לפי AOAC 920.39, וחלבון גולמי לפי AOAC 984.13, תוך שימוש בפקטור המרה חנקן לחלבון של N × 6.25. תכולת הפחמימות הכוללת בכל הדגימות נקבעה על ידי הפחתת אחוזי הלחות, החלבון, השומן והאפר מ-100%3.

ניתוח צבע
פרמטרי הצבע של הדגימות נמדדו באמצעות קולורימטר על שולחן הפועל במצב החזרה. לפני המדידה, המכשיר היה סטנדרטי לפי תקני הכיול בשחור-לבן שסופקו על ידי היצרן. כדי להבטיח מדידות אחידות וניתנות לשחזור, 5.0 גרם דגימה אבקתית הועמסו בעדינות לקובטה זכוכית עגולה (קוטר פנימי 64.0 מ"מ) ליצירת משטח חלק ואחיד. הוחל עובי שכבה מספיק (≥ 50.0 מ"מ) כדי למזער את השפעת המצע וההשפעות הרקע ולהפוך את האבקה השקופה לאטומה ביעילות בתנאי החזרה. כל המדידות בוצעו במצב החזרה בטמפרטורת החדר.

קואורדינטות הצבע הובעו במרחב הצבעים CIELAB, כאשר L* מייצג בהירות (0 = שחור, 100 = לבן), a* מייצג את ציר אדום-ירוק, ו-b* מייצג את ציר הצהוב-כחול. פרמטרי צבע נוספים, כולל הפרש צבע כולל (ΔE*), כרומה (C*), זווית גוון (H°) ואינדקס צבע (CI), חושבו לפי המשוואות המתוארותב-11 (משווים 1–4) כדלקמן:

figure-protocol-1(משוואה 1)

figure-protocol-2(משוואה 2)

figure-protocol-3(השוואות 3)

figure-protocol-4(משוואה 4)

ניתוח pH
ה-pH של דגימות CF ו-CPC נקבע באמצעות מד pH דיגיטלי המצויד באלקטרודת זכוכית על ידי הכנסת האלקטרודה ישירות לפיזור הדגימה בטמפרטורה של 25.0 ± 2.0 מעלות צלזיוס. לפני המדידה, מד ה-pH כויל באמצעות תמיסות בופר סטנדרטיות (pH 4.0 ו-7.0). כל המדידות בוצעו בשלוש עותקים (n = 3) כדי להבטיח שחזוריות אנליטית.

תכולת לחות
תכולת הלחות השארית בדגימות CF ו-CPC נקבעה באמצעות מנתח לחות מהיר שהופעל בתנאי חימום מבוקרים. כל המדידות בוצעו בשלושה עותקים (n = 3) כדי להבטיח שחזוריות אנליטית.

אפיון מבני ותפקודי של CPC
ניתוח XRD
ניתוח XRD של CPC בוצע באמצעות דיפרקטומד קרני רנטגן במעבדה המצויד בקרנת Cu-Kα (λ = 1.5406 Å). דיפרקטוגרמות נרשמו בטווח של 2θ של 10°-90° בקצב סריקה של 2.5° min-1, פועלים ב-40 mA ו-45 kV, בהתאם לפרוצדורהשדווחה קודם לכן 12.

זיהוי שיא, חיסור רקע והתאמת עקומות בוצעו באמצעות תוכנת ניתוח XRD סטנדרטית. דרגת הגבישיות חושבה כיחס בין שטח האינטגרציה של ההחזרות הגבישיות לשטח הכולל תחת הדיפרקטוגרמה, לפי השיטה שתוארהעל ידי 13, כפי שמוצג במשוואה (5):

figure-protocol-5(משוואה 5)

גודל הגביש הנראה לכאורה (D) הוערך מנתוני XRD באמצעות משוואת שרר (משוואה 6), שהוחלה על פסגות הדיפרקציה החזקות ביותר:

figure-protocol-6(משוואה 6)

כאשר D הוא גודל הגבישי הנראה (nm), K הוא גורם הצורה (מניחים שהוא 0.9), λ הוא אורך הגל של קרני הרנטגן, β הוא הרוחב המלא בחצי מקסימום (FWHM, ברדיאנים) של שיא הדיפרקציה שנבחר, ו-θ הוא זווית בראג.

ניתוח קלורימטריה בסריקה דיפרנציאלית (DSC)
ניתוח קלורימטריה דיפרנציאלית (DSC) של CF ו-CPC בוצע באמצעות קלורימטר סריקה דיפרנציאלי במעבדה. כ-10.0 ± 0.1 מ"ג של דגימה נשקלו במדויק ונאטמו בכור אלומיניום קעור עם מכסה מנוקב, בעוד שכור אלומיניום ריק שימש כהתייחסות. המדידות בוצעו תחת אטמוספירה של חנקן (20 מ"ל לדקה) כדי למזער השפעות חמצוניות. הדגימות חוממו מ-0°C עד 400°C בקצב חימום קבוע של 5°C min-1 בתנאי סריקה דינמיים. כיול טמפרטורה ורגישות בוצעו לפני הניתוח כדי להבטיח דיוק מדידה ושחזוריות.

מעברים תרמיים התאפיינו בקביעת טמפרטורת ההתחלה (To), טמפרטורת השיא (Tp), טמפרטורת הקצה (Te) ושינוי האנתל (ΔH) הקשור לכל מעבר. בנוסף, רוחב השיא האנדותרמי (EPW) ומדד גובה השיא (PHI) חושבו לפי Eqs. (7) ו-(8), בהתאמה:

EPW= (Te−Tp) (משוואה 7)

PHI = ΔH/(Tp− To) (משוואה 8)

קיבולת קצף (FC) ויציבות (FS)
קיבולת הקצף (FC) ויציבות הקצף (FS) של פיזור מימי CPC (3.0 גרם לליטר) הוערכו ב-pH 7.0, והותאמו לפי הצורך באמצעות חומצה הידרוכלורית של 0.1 N (HCl). 30 מ"ל אליקוט של פיזור חלבון הועברו לצינורות צנטריפוגה פוליפרופילן בנפח 50 מ"ל והומוגניזציה באמצעות הומוגניזר מהיר שפעל ב-11,000 סל"ד במשך 120 שניות ליצירת קצף. היווצרות הקצף אושרה חזותית על ידי העלייה המהירה בנפח הדגימה והיווצרות שכבת קצף יציבה מיד לאחר ההומוגניזציה.

FC חושב כאחוז העלייה בנפח מיד לאחר ההומוגניזציה, בעוד ש-FS נקבע בהתבסס על נפח הקצף השמור לאחר 600 שניות, 1,800 שניות, 3,600 שניות ו-7,200 שניות. כל המדידות בוצעו בשלוש כפילויות (n = 3), וערכי FC ו-FS חושבו לפי Eqs. (9) ו-Eqs. (10), בהתאמה14:

figure-protocol-7(משוואה 9)

figure-protocol-8(השוואות 10)

אזהרה: חומצה כלורית מדוללת טופלה באמצעות אמצעי בטיחות מתאימים במעבדה, כולל כפפות והגנה על העיניים. תמיסות הפסולת הושלכו בהתאם להנחיות בטיחות כימיות מוסדיות.

יציבות פיזיקוכימית של NEs מבוססי CPC ו-CPC
גודל חלקיקים ממוצע והתפלגות גודל החלקיקים
התפלגות גודל החלקיקים וקוטר ההידרודינמי הממוצע של הדגימות נקבעו באמצעות פיזור אור דינמי (DLS). קוטר ההידרודינמי הממוצע של Z ומדד הפולידיפרסיות (PDI) נרשמו כדי לאפיין את גודל הטיפות הממוצע ואת אחידות התפלגות הגודל,בהתאמה 15,16.

לפני המדידה, הדגימות דוללו במים מזוקקים ביחס של 1:100 (v/v) כדי למזער השפעות פיזור מרובות ולהבטיח מדידות פיזור אור אמינות. הניתוחים נערכו בטמפרטורה מבוקרת של 25 ± 2 מעלות צלזיוס. ה-PDI שימש כאינדיקטור להומוגניות התפלגות גודל הטיפות, כאשר ערכי PDI נמוכים יותר מתאימים להתפלגויות גודל צרות יותר. המדידות בוצעו ביום 0 (NEs שהוכנו לאחרונה) ואחרי 7 ימי אחסון כדי להעריך את היציבות הפיזית לטווח הקצר של מערכת NE16. דגימות שהראו קרימינג, שקיעה או הפרדת פאזה נראית לעין לפני המדידה הוצאו מניתוח DLS.

פוטנציאל ζ של חלקיקים
הפוטנציאל ζ של הדגימות נקבע כדי להעריך את המטען הנקי על פני השטח והיציבות האלקטרוסטטית של הטיפות באמצעות פיזור אור אלקטרופורטי (ELS), בהתאם לשיטות שתוארו קודםלכן 15,16. המדידות בוצעו בטמפרטורה מבוקרת של 25.0 ± 2 מעלות צלזיוס, ודגימות לא מדוללות שימשו לשימור הסביבה היונית המקורית של הצפון-מזרח.

ערכי ממוצע ζ-פוטנציאל וסטיות תקן מתאימות חושבו עבור כל דגימה כדי להעריך אינטראקציות אלקטרוסטטיות ויציבות קולואידית של האמולסיות. כל המדידות בוצעו תוך שימוש במים כמפזר, בהתאם לתקנה שנקבעה

נוהל תפעול סטנדרטי פנימי15. דגימות שהראו הפרדת פאזה נראית לעין או קרימה לפני הניתוח הוצאו ממדידות פוטנציאל ζ.

אימות שיטה ותוצאות צפויות
אימות השיטה הושג על ידי הערכת פרמטרים פיזיקוכימיים מרכזיים, כולל קוטר הידרודינמי ממוצע ב-Z, PDI, פוטנציאל ζ ויציבות פיזית תחת לחץ. ביצוע מוצלח של פרוטוקול נתמך על ידי היווצרות NE ניתנת לשחזור עם גודל טיפות מתחת ל-200 ננומטר ו-PDI ≤0.30. כדי לאמת יציבות מעבר לאחסון פשוט, בוצעה בדיקת מאמץ בצנטריפוגה ב-4,000 סל"ד למשך 900 שניות. היעדר הפרדת פאזה נראית לעין או קרימה לאחר הצנטריפוגה, יחד עם פרופילי פוטנציאל ζ ו-pH עקביים במשך 7 ימי אחסון, תומכים יחד בקיבולת האמולסיפיקציה החזקה של CPC ובשחזור הפרוטוקול המוצע.

ניתוח סטטיסטי
מדידות קומפוזיציוניות ופונקציונליות בוצעו בשלוש פעמים (n=3), בעוד שניתוחים מבניים (XRD ו-DSC) בוצעו כמדידות בודדות, ריצות מייצגות. התוצאות מוצגות כערך הממוצע ± סטיית התקן (SD). הערכות סטטיסטיות בוצעו באמצעות ניתוח חד-כיווני של שונות (ANOVA) באמצעות תוכנת SPSS. בכל הניתוחים, ערך p של < 0.05 נחשב כמעיד על מובהקות סטטיסטית. במקרים שבהם זוהו הבדלים משמעותיים, נעשה שימוש במבחן הפוסט-הוק של טוקי (HSD) למספר השוואות. אותיות חיבור סטטיסטיות (למשל, a, b, c) שהוצגו בטבלאות ובאיורים נגזרו מתוצאות מבחן Tukey HSD; המשמעות היא ששיתוף אותה אות אינו שונה משמעותית ברמת מובהקות של 5%.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

אפיון תזונתי ופיזיקוכימי של CF ו-CPC
פרמטרים קומפוזיוניים
הפרמטרים ההרכביים של CF ו-CPC מסוכמים בטבלה 1. ה-CPC הכיל 44.8% חלבון, 5.8% שומן גולמי ו-45.9% פחמימות כוללות, מה שמדגים העשרה משמעותית של חלבון יחסית ל-CF כתוצאה מתהליך הפריקה היבשה. העלייה בתכולת החלבון שנצפתה ב-CPC מאשרת את יעילות סיווג האוויר בריכוז חלקים עשירים בחלבון. רמת החלבון שהושגה במחקר הנוכחי נמצאת בטווח של 40%-55% שדווח עבור CPC, מה שמעיד כי ה-CPC המיוצר דומה מבחינה הרכב לחומרים...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

במחקר זה, CPC הושג באמצעות סיווג אוויר ואופיין במונחים של תכונותיו ההרכביות, הפונקציונליות, המבניות והקולואידיות, עם דגש מיוחד על יישומו כננואמולסיפייר מבוסס צמחים. שיטות לא תרמיות, כמו סיווג אוויר, יכולות להניב העשרה משמעותית של תכולת החלבון ביחס ל-CF, ומניבה CPC עם תכולת חלבון של 44.8%3. בהשוואה ל-CPC המבוסס בעיקר על חילוץ רטוב שדווח בספרות, העבודה הנוכחית מרחיבה את הידע הנוכחי בכך שהיא מדגימה שמסלול סיווג יבש באוויר יכול להניב חלק מועשר בחלבון התומך ביצירת NE ו...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

המחבר מצהיר כי אין לו אינטרסים פיננסיים מתחרים או קשרים אישיים שיכולים להשפיע על העבודה המדווחת במסמך זה.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

המחבר מודה בהכרת תודה למר בקיר צ'אקיג'י (SFA Ar-Ge Sağlık Hizmetleri) על תמיכתו הטכנית בניסוח ננו-אמולסיה וניתוח פוטנציאל ζ. תודה כנה לגב' רויה קנדמיר (אוניברסיטת צ'וקורובה, מרכז הניתוח CUMERLAB) על סיועה בניתוחי דיפרקציית רנטגן (XRD). המחבר גם מודה לדרווישואולו בקליית א.ש. על מתן ניסויים בחלבון וגישה למתקני מעבדה לניתוחים השונים שבוצעו במחקר זה.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
צינורות קוניים של 50 מ"לקורנינג352070צינורות צנטריפוגה מפוליפרופילן
טחנת מסווג אווירfigure-materials-1CSM1250מטחנת מסווג אוויר המשמשת לפירוק חלבונים
איזון אנליטיסארטוריוסBCE224I-זהאיזון אנליטי (קיבולת מקסימלית 120 גרם)
פיפטות אוטומטיותמותג3123000055פיפטות מתכווננות (200 ו-mu; L, 1 מ"ל, 5 מ"ל)
צנטריפוגהאפנדורף5810Rצנטריפוגה מקוררת
דגימת חומוסfigure-materials-2—חומוס בדרגת מזון
קולורימטרHunterLabA60-1014-593מכשיר לניתוח צבעים
קלורימטר סריקה דיפרנציאלינטשש—ניתוח DSC
מדחום דיגיטליהאנה אינסטרומנטסHI-98501ניטור טמפרטורה
די-אשלגן מימן פוספט (Na2HPO4)סיגמא-אלדריץ'S7907דרגה אנליטית
מנתח שומןC. Gerhardt GmbH & פלוגה KG13-0005ניתוח שומן מבוסס סוקסלט
הומוגנייזר מהירVELPSA20900010הומוגניזציה של אמולסיות גסות
חומצה כלורית (HCl)סיגמא-אלדריץ'320331דרגה אנליטית
תמיסת חומצה כלורית (0.1 ניוטון)סיגמא-אלדריץ'H1758התאמת pH
טבליות קטליזטור KjeldahlC. Gerhardt GmbH & פלוגה KG12-0328ניתוח קיילדהל
מערבל מגנטיאיקה3339000ערבוב דגימות והידרציה
שמן טריגליצריד בשרשרת בינוניתאטמן קימיה א.figure-materials-3https://www.atamanchemicals.com
/שרשרת בינונית-טריגליצרידים-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.		שמן מזון ותרופות איכותי
מנתח לחותמטלר טולדוHC103קביעת לחות
גודל חלקיקים ומנתח פוטנציאל זטהמלוורן אינסטרומנטסZEN3600DLS וניידות אלקטרופורטית
מד pHמטלר טולדוMET-30671567מדידת pH
צינורות צנטריפוגה מפלסטיקאיזולאב078.02.003צינורות פלסטיק חד-פעמיים
פפסין חזירסיגמא-אלדריץ'P7012אנזים (1:10,000)
פספט דיהידרוגן אשלגן (KH2PO4)סיגמא-אלדריץ'P5379דרגה אנליטית
סוניקטור פרובבנדלין—סוניקציה של אמולסיה
משקפי מגןביימקסBX-2500ציוד בטיחות מעבדה
אנלייזר חלבוניםC. Gerhardt GmbH & פלוגה KG12-0520קביעת חלבון
מערכת עיכול חלבוניםC. Gerhardt GmbH & פלוגה KG12-0700יחידת העיכול קיילדאל
נתרן כלוריד (NaCl)סיגמא-אלדריץ'S9625דרגה אנליטית
נתרן הידרוקסיד (NaOH)סיגמא-אלדריץ'S5881דרגה אנליטית
מרית—https://www.blabmarket.com/
meta-etiket/plastik-spatul?srsltid
=AfmBOoqsvXR_3rQgU1n8QBn
DyR_P9D52v2Hahy27RLOH7Zg
VbFzzcbsb		מרית פלסטיק
מערכת מים אולטרה-טהוריםELGA לאבווטרPC110COBPM1עמידות למים 18.2 MΩ · CM
בקבוק וולומטרישוט דוראן2120117בקבוק נפחי בנפח 100 מ"ל
אמבט מיםממרטWTB24בקרת טמפרטורה (20– 25 & deg; C)
דיפרקטומטר קרני רנטגן (Cu– Kα)PANalyticalSTEM-LE-0294-LCניתוח XRD (45 kV, 40 mA)

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Bi, C., Qie, A., Liu, Y., Gao, F., Zhou, T. Chickpea protein stabilized Pickering emulsions : As a novel mayonnaise substitute. J Food Eng. 382, 112180(2024).
  2. Zhang, Y., Huang, X., Zeng, X., Li, L., Jiang, Y. Preparation, functional properties, and nutritional evaluation of chickpea protein concentrate. Cereal Chem. 100 (2), 310-320 (2023).
  3. Yeasmen, N., Orsat, V. Industrial processing of chickpeas (Cicer arietinum) for protein production. Crop Sci. 65, 1-24 (2025).
  4. Kaptan, B. Use of Nanoemulsion Technology in Dairy Industry. Food Sci Nutr. 12 (s2), 2415-2428 (2024).
  5. Boye, J., Zare, F., Pletch, A. Pulse proteins: Processing, characterization, functional properties and applications in food and feed. Food Res Int. 43 (2), 414-431 (2010).
  6. Pelgrom, P. J. M., Berghout, J. A. M., van der Goot, A. J., Boom, R. M., Schutyser, M. A. I. Preparation of functional lupine protein fractions by dry separation. LWT Food Sci Tech. 59 (2-1), 680-688 (2014).
  7. Stone, A. K., Karalash, A., Tyler, R. T., Warkentin, T. D., Nickerson, M. T. Functional attributes of pea protein isolates prepared using different extraction methods and cultivars. Food Res Int. 76 (Part 1), 31-38 (2015).
  8. Xing, Q., et al. A two-step air classification and electrostatic separation process for protein enrichment of starch-containing legumes. Innov Food Sci Emerg Technol. 66, 102480(2020).
  9. Kurt, A. A., Ibrahim, B., Çınar, H. Nanoemulsion Hydrogel Delivery System of Hypericum perforatum L.: In Silico Design, In Vitro Antimicrobial - Toxicological Profiling , and In Vivo Wound-Healing Evaluation. Gels. 11 (6), 431(2025).
  10. Ayseli, M. T., et al. Physicochemical, rheological, molecular, thermal and sensory evaluation of newly developed complementary infant (6-24 months old) foods prepared with quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) flour. Food Chem. 315, 126208(2020).
  11. Balcázar-Zumaeta, C. R., et al. Optimizing roasting time and temperature to enhance the physicochemical properties, and retention of bioactive compounds of three coffee arabica subvarieties. Appl Food Res. 5 (1), 100987(2025).
  12. Tao, J., et al. Physicochemical properties and functional characterization of buckwheat type 3 resistant starch prepared by various treatment methods. LWT Food Sci Tech. 218, 117467(2025).
  13. Purohit, S. R., Rao, P. S. Modelling and Analysis of Moisture Sorption Isotherm of Raw and Pregelatinized Rice Flour and Its Crystalline Status Prediction. Food Anal Methods. 10, 1914-1921 (2017).
  14. Ghribi, A. M., et al. Effect of drying methods on physico-chemical and functional properties of chickpea protein concentrates. J Food Eng. 165, 179-188 (2015).
  15. Vardar, K., et al. Efficiency of Calcium Fructoborate-Loaded Novel Natural Niosomes Compared to Traditional Liposomes and Niosomes in Rat Ischemia - Reperfusion Injury Model. Pharmaceutic. 17 (11), 1434(2025).
  16. Awlqadr, F. H., et al. Encapsulation of lutein in nanoemulsions: Comparative evaluation of chickpea and soy protein isolates on physicochemical stability, antioxidant activity, and rheological properties. Food Chem X. 28, 102623(2025).
  17. De Angelis, D., Latrofa, V., Squeo, G., Pasqualone, A., Summo, C. Techno-functional, rheological, and chemical properties of plant-based protein ingredients obtained with dry fractionation and wet extraction. Curr Res Food Sci. 9, 100906(2024).
  18. Tabtabaei, S., Kuspangaliyeva, B., Legge, R. L., Rajabzadeh, A. R. Air Classification of Plant Proteins. Green Prot Process Technol Plants Novel Extract Purificat Meth Prod Dev. , (2023).
  19. Sohaimy, S. A. E., Brennan, M. A., Darwish, A. M. G., Brennan, C. S. Chickpea Protein Isolation, Characterization and Application in Muffin Enrichment. Int J Food Stud. 10, 57-71 (2021).
  20. Sánchez-Vioque, R., Clemente, A., Vioque, J., Bautista, J., Millán, F. Protein isolates from chickpea (Cicer arietinum L.): Chemical composition, functional properties and protein characterization. Food Chem. 64 (2), 237-243 (1999).
  21. Ladjal-Ettoumi, Y., Boudries, H., Chibane, M., Romero, A. Pea, Chickpea and Lentil Protein Isolates: Physicochemical Characterization and Emulsifying Properties. Food Biophys. 11, 43-51 (2016).
  22. Yeasmen, N., Orsat, V. Pulsed ultrasound assisted extraction of alternative plant protein from sugar maple leaves: Characterization of physical, structural, thermal, electrical, and techno-functional properties. Food Hydrocoll. 152, 109960(2024).
  23. Xiao, S., Li, Z., Zhou, K., Fu, Y. Chemical composition of kabuli and desi chickpea (Cicer arietinum L.) cultivars grown in Xinjiang, China. Food Sci Nutr. 11 (1), 236-248 (2023).
  24. Sozer, N., Holopainen-Mantila, U., Poutanen, K. Traditional and new food uses of pulses. Cereal Chem. 94 (1), 66-73 (2017).
  25. Xiao, K., et al. Artificial intelligence-assisted optimization of extraction process, characterization, and functional analysis of globulin from safflower seed meal. Front Nutr. 12, 1708593(2025).
  26. Akter, F., et al. Development of protein-rich biscuit utilising lablab bean seed: a sustainable management of underutilised plant protein in Bangladesh. Int J Food Sci Technol. 59 (1), 545-551 (2024).
  27. McClements, D. J. Food Emulsions: Principles, Practices, and Techniques. , Third Edition, (2015).
  28. Sun, Y., et al. Changes in crystal structure of chickpea starch samples during processing treatments: An X-ray diffraction and starch moisture analysis study. Carbohydr Polym. 121, 169-174 (2015).
  29. Vogelsang-o'Dwyer, M., et al. Comparison of Faba Bean Protein Ingredients Environmental Performance. Foods. 9, 322(2020).
  30. Sun, Y., et al. A new method for determining the relative crystallinity of chickpea starch by Fourier-transform infrared spectroscopy. Carbohydr Polym. 108, 153-158 (2014).
  31. Schutyser, M. A. I., Pelgrom, P. J. M., van der Goot, A. J., Boom, R. M. Dry fractionation for sustainable production of functional legume protein concentrates. Trends Food Sci Technol. 45 (2), 327-335 (2015).
  32. Onder, S., et al. Exploring the Amino-Acid Composition Secondary Structure, and Physicochemical and Functional Properties of Chickpea Protein Isolates. ACS Omega. , (2022).
  33. Arshad, P. M., Sharma, N., Sharma, M. Extraction and characterization of chickpea protein isolate and its application in the development of a plant-based frozen dessert. Sustain Food Technol. , (2025).
  34. Moussaoui, D., Chaya, C., Badia-Olmos, C., Rizo, A., Tarrega, A. Effect of pH and Calcium on the Techno Functional Properties of Different Pulse Flours, Pastes, and Gels. Food Bioprocess Technol. 17, 2292-2303 (2024).
  35. Lam, A. C. Y., Can Karaca, A., Tyler, R. T., Nickerson, M. T. Pea protein isolates: Structure, extraction, and functionality. Food Rev Int. 34 (2), 126-147 (2018).
  36. Calligaris, S., et al. Nanoemulsion preparation by combining high pressure homogenization and high power ultrasound at low energy densities. Food Res Int. 83, 25-30 (2016).
  37. Damodaran, S. Protein stabilization of emulsions and foams. J Food Sci. 70 (3), R54-R66 (2005).
  38. Cui, B., et al. Ultrasound-mediated fabrication of chickpea protein nanoparticles for stabilizing Pickering emulsions. Ultrason Sonochem. 121, 107574(2025).
  39. Lai, X. J., et al. Enhancement of extraction efficiency and functional properties of chickpea protein isolate using pulsed electric field combined with ultrasound treatment. Ultrason Sonochem. 111, 107089(2024).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Chickpea Protein ConcentrateDry FractionationAir ClassificationNanoemulsion ApplicationsFunctional PropertiesStructural PropertiesThermal PropertiesDifferential Scanning CalorimetryX Ray DiffractionOil In Water Nanoemulsion

Related Articles