Research Article

Effect van luchtclassificatie-gebaseerde droge fractionering op structurele, thermische en functionele eigenschappen van kikkererwteneiwitconcentraat voor nanoemulsietoepassingen

DOI:

10.3791/70451

⸱

March 10th, 2026

1Genetris Consulting

In This Article

Summary

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

Droog geëxtraheerd kikkererwteneiwitconcentraat vertoonde een hoog eiwitgehalte, sterke schuimende eigenschappen en effectieve stabilisatie van nanoemulsie bij een concentratie van 3,0% w/v. Structurele en thermische analyses toonden een amorf-dominante organisatie aan met lage residuele kristalliniteit en verbeterde moleculaire flexibiliteit, wat de geschiktheid als duurzaam, plantaardig functioneel ingrediënt voor voedselcolloïdesystemen ondersteunt.

Abstract

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

Kikkererwteneiwitconcentraat (CPC) werd verkregen via een droge extractiemethode en systematisch gekarakteriseerd op basis van samenstelling, functionele en structurele eigenschappen om de geschiktheid voor nano-emulsie (NE) toepassingen te evalueren. De droog-geëxtraheerde CPC had een eiwitgehalte van 44,8% en toonde superieure functionele prestaties, waaronder een schuimcapaciteit van 61,1% en een hoge schuimstabiliteit van 94,7%, wat een efficiënte interfaciale adsorptie en cohesieve filmvorming weerspiegelt. NE-formulering bereid met 3,0% met CPC als emulgator, bereikte een significante vermindering van de druppelgrootte, wat resulteerde in een Z-gemiddelde druppeldiameter van 152,7 nm en een lage polydispersie-index (0,30), wat wijst op een fijne, relatief uniforme druppelgrootteverdeling en kinetisch stabiele colloïdale stabiliteit. Vergelijkende differentiële scanning calorimetrie (DSC) analyse van kikkererwtenmeel (CF) en CPC toonde twee hoofd endotherme overgangen aan. Hoewel beide monsters een vergelijkbare lagetemperatuurovergang vertoonden bij 68,4 °C in verband met de afgifte van gebonden water, liet CPC een aanzienlijk lagere enthalpieverandering zien, wat wijst op gedeeltelijke verstoring van de oorspronkelijke moleculaire orde na droge extractie. Het röntgendiffractieprofiel (XRD) van de CPC dat in de NE-systemen werd gebruikt, vertoonde een brede amorfe halo binnen het 2θ-bereik van 10°-30°, afgewisseld met beperkte scherpe reflecties met lage intensiteit. Deze bevindingen bevestigen een amorf-dominante structuur met gedeeltelijke kristallijne gebieden, waarbij de totale kristalliniteit van het concentraat wordt geschat op ongeveer 15%. Deze studie beschrijft een reproduceerbaar en oplosmiddelvrij protocol voor de productie van olie-in-water NE's met behulp van droge lucht geclassificeerde CPC, geschikt voor instructief gebruik en mogelijke industriële opschaling.

Introduction

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

Eiwitten uit peulvruchten hebben veel aandacht gekregen als multifunctionele ingrediënten voor het ontwerp van structureel stabiele voedselemulsies. Onder deze bronnen valt kikkererwt (Cicer arietinum) vooral op vanwege de hoge wereldwijde productie (dederde meest gekweekte peulvrucht ter wereld), een aanzienlijk eiwitgehalte (18%-24%), hypoallergene aard en een uitgebalanceerd essentieel aminozuurprofiel 1,2. Eiwitisolaten bevatten doorgaans een hogere eiwitconcentratie (80%-90%) omdat ze extra worden verwerkt om koolhydraten en vetten te verwijderen, terwijl CPC (50%−75% eiwit) vezels en andere essentiële voedingsstoffen vasthoudt3. Deze voedings- en agronomische voordelen benadrukken kikkererwteneiwit als een levensvatbaar alternatief voor conventionele plantaardige en dierlijke eiwitemulgatoren. Ondanks hun wijdverspreide gebruik blijven emulsies die gestabiliseerd zijn met traditionele laag-moleculair gewicht oppervlakteactieve stoffen vaak thermodynamisch instabiel en gevoelig voor coalescentie, floklatie en fase-scheiding tijdens opslag1. Daarentegen vertonen NE's die doorgaans worden gekenmerkt door druppeldiameters onder 200 nm, verbeterde kinetische stabiliteit, verbeterde bescherming van ingekapselde bioactieve verbindingen en verhoogde dispersibiliteit in waterige systemen. Als gevolg hiervan is NE-technologie uitgegroeid tot een effectieve strategie voor het ontwikkelen van functionele voedingsmiddelen met gecontroleerde afgifte en verbeterde biobeschikbaarheid van hydrofobe ingrediënten4.

Een recente studie heeft gerapporteerd dat CPC gunstige interfaciale en functionele kenmerken vertoont voor NE-vorming, waaronder een sterke waterbindingscapaciteit, opmerkelijke schuimende prestaties en het vermogen om olie-water-interfaces te stabiliseren. CPC is ook geëvalueerd als een mogelijk alternatief voor eidooier in mayonaise-achtige emulsies vanwege de emulgatiestabiliteit en deaantrekkingskracht van een schone label. Naast dergelijke modelsystemen hebben kikkererwteneiwit-gebaseerde nano-emulgiairen potentiële toepassingen in verschillende voedselmatrices, waaronder dranken (troebele dranken, eiwitwateren, antioxidante dranken en de nanoencapsulatie van curcumin, omega-3 vetzuren, carotenoïden en essentiële oliën), plantaardige zuivelanalogen, vetgereduceerde formuleringen en vullingen uit bakkerijen of snoep4.

Hoewel de emulgerende functionaliteit van kikkererwteneiwit (CP)breed is gerapporteerd, hebben nanoemulgatiesystemen die zijn afgeleid van droge extractieroutes relatief beperkte aandacht gekregen, met name wat betreft reproduceerbaarheid, structurele integriteit en schaalbaarheid voor voedseltoepassingen. In tegenstelling tot conventionele natte extractieprotocollen die uitgebreide pH-aanpassing, centrifugatie en verwijdering van oplosmiddelen vereisen, maakt luchtclassificatie snelle eiwitverrijking mogelijk onder omgevingsomstandigheden zonder gebruik van water, chemicaliën of overmatige thermische behandeling3. Daardoor biedt droge extractie duidelijke voordelen ten opzichte van natte extractiemethoden doordat eiwitfunctionaliteit behouden blijft terwijl de milieubelasting en verwerkingscomplexiteitworden verminderd 3,6.

Een belangrijke onvervulde behoefte in het huidige voedselcolloïdonderzoek is echter een duidelijk mechanistisch begrip van hoe droge extractie de eiwitstructuur en het thermische gedrag beïnvloedt, en hoe deze veranderingen zich vertalen in nanoemulgerende prestaties en colloïdale stabiliteit. In het bijzonder is een systematische evaluatie van structuur-functierelaties met betrekking tot moleculaire organisatie, interface-activiteit en schuimgedrag nodig om de toepassing van CPC-gebaseerde voedselcolloïdesystemente bevorderen 7.

De nieuwigheid van deze studie ligt in het aantonen van het gebruik van droge lucht geclassificeerde CPC als reproduceerbaar, oplosmiddelvrij nano-emulgator, terwijl de samenstellingsverrijking direct wordt gecorreleerd met structurele, thermische en interfacefunctionaliteit. Daarom is het doel van deze studie aan te tonen dat CPC verkregen via droge luchtclassificatie effectief kan functioneren als een nano-emulgator door systematisch samenstellingsverrijking te koppelen aan de structurele, thermische en interface-eigenschappen ervan. Bijzondere nadruk ligt op fysisch-chemische karakterisering, schuimcapaciteit en stabiliteit, en XRD-analyse om de structuur-functierelaties die NE-vorming en stabiliteit bepalen te verduidelijken.

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

Protocol

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

Monstervoorbereiding
Eiwitafscheiding van kikkererwtenmeel (CF)
Kabuli-kikkererwten (Cicer arietinum L.), geoogst tijdens het groeiseizoen van 2025 en afkomstig uit het zuidoosten van Turkije, zijn verwerkt met een impactgebaseerd luchtclassificatie-molensysteem, waarbij deeltjes werden blootgesteld aan centrifugale krachten en herhaalde botsingen op de maalschijf en het ringmechanisme. Na een eerste voorfreesstap werden grove korrels verder gefreesd om CF te produceren met behulp van een luchtclassificatiemolen. Tijdens het slagfreesen werden een luchtdebiet van 40-45 m3/u, een classificatiesnelheid van 7.000-8.000 tpm en een toevoersnelheid van 200 kg/u toegepast, in overeenstemming met eerder gerapporteerde bedrijfsomstandigheden en een intern optimalisatieprotocol, zoals beschreven in literatuur8.

Eiwitrijke fijne fracties werden vervolgens verkregen uit CF door luchtclassificatie bij omgevingstemperatuur, met hetzelfde luchtclassificatiesysteem. De wielsnelheid van de classificator werd ingesteld op 10.000 tpm, terwijl de toevoersnelheid ongeveer 200 kg/u bleef en de luchtstroom op 52 m³/u, zoals eerder beschreven8. Deze scheidingsstap verrijkte selectief de eiwitfractie op basis van verschillen in deeltjesgrootte, dichtheid en aerodynamische eigenschappen.

Na luchtclassificatie vertoonde het resulterende poeder een fijne deeltjesgrootteverdeling (d(0,9) = 20-22 μm); daarom werd geen zeefstap toegepast om materiaalverlies en onnodige mechanische stress te voorkomen. De eiwitverrijkte fractie werd direct verpakt in 25 kg gasgespoelde polyethyleenzakken en opgeslagen bij 4 °C om vochtopname te minimaliseren en functionele eigenschappen te behouden tot verdere verwerking.

Nanoemulsievoorbereiding
CPC werd gebruikt als het enige emulgatormiddel om olie-in-water (O/W) NE's te bereiden die een actieve eiwitconcentratie van 3,0% w/v in de uiteindelijke formulering aanpakten. Deze concentratie werd geselecteerd op basis van voorlopige screenings van 1,0% w/v, 2,0% w/v en 3,0% w/v CPC, waaruit bleek dat 3,0% de meest effectieve vermindering van de druppelgrootte en de hoogste kortetermijn fysieke stabiliteit opleverde. Op basis van het gemeten eiwitgehalte van het CPC-poeder (44,8% w/w) werd de vereiste poederconcentratie berekend op 6,67% w/v. CPC fungeerde als emulgator in de continue waterige fase, terwijl middellange-keten triglyceride (MCT) olie uitsluitend werd gebruikt als de gedispergeerde oliefase bij een vaste concentratie van 5,0% v/v, wat overeenkomt met 5,0 mL olie per 100 mL formulering. Er werden in geen enkele formulering laag-moleculair gewicht oppervlakteactieve stoffen gebruikt9.

De waterige CPC-dispersie werd voorbereid door de berekende hoeveelheid CPC-poeder op te lossen in ultrazuiver water onder continue magnetische roering bij 800 rpm gedurende 1.800 seconden om volledige hydratatie en homogene eiwitdispersie te garanderen. Volledige hydratatie werd bevestigd door de afwezigheid van zichtbare deeltjes of sediment.

De oliefase werd vervolgens langzaam toegevoegd aan de gehydrateerde CPC-oplossing onder continu roeren, gevolgd door homogenisatie met hoge afschuiving bij 12.000 tpm gedurende 240 seconden, wat een grove (conventionele) emulsie opleverde, visueel herkenbaar aan een uniform, ondoorzichtig uiterlijk zonder zichtbare oliescheiding. Deze omstandigheden werden geselecteerd om eiwitaggregatie te voorkomen en tegelijkertijd voldoende druppelverstoring te garanderen.

NE's werden vervolgens verkregen door sonicatie van de grove emulsie met 30% amplitude gedurende 180 seconden, uitgevoerd in een ijswaterbad om de monstertemperatuur onder 30 °C te houden en eiwitaggregatie te voorkomen. De temperatuur werd met tussenpozen gemonitord tijdens de sonicatie. Voorlopige optimalisatie-experimenten (gegevens niet getoond) evalueerden sonicatietijden van 60 s, 120 s, en 180 s, en 180 s werden geselecteerd als de optimale voorwaarde op basis van reproduceerbare vorming van NE's met druppeldiameters onder 200 nm en lage PDI. Daarom zijn alle in deze studie gerapporteerde NE's voorbereid met de geoptimaliseerde sonicatietijd van 180 seconden.

Succesvolle NE-vorming werd ondersteund door het verschijnen van een stabiele, licht opalescente verspreiding zonder fase-scheiding na 1.800 seconden staand staan. Monsters met zichtbare creaming of fase-scheiding werden uitgesloten van verdere analyse. Alle monsters werden in evenwicht gebracht tot kamertemperatuur (25 ± 2 °C) vóór fysisch-chemische karakterisering9.

VOORZICHTIG: De hantering van hoogenergetische apparatuur (homogenisator en sonicator) werd uitgevoerd volgens de veiligheidsprocedures van institutionele laboratoriums. Gehoorbescherming en spatbescherming werden gebruikt tijdens de sonicatie. Er werden geen zuren of basen gebruikt tijdens de emulsiebereiding; daarom waren geen stappen voor chemische neutralisatie of verwijdering van gevaarlijk afval vereist.

Voedings- en fysisch-chemische karakterisering van kikkererwtenmeel (CF) en kikkererwteneiwitconcentraat (CPC)
Compositieanalyse
De voedingssamenstelling van CF- en CPC-monsters werd bepaald met behulp van de Official Methods of Analysis van de Association of Official Analytical Chemists (AOAC). Ruwe vezels werden geanalyseerd volgens AOAC 991.43, totale as volgens AOAC 923.03, ruwe vetten volgens AOAC 920.39 en ruwe eiwitten volgens AOAC 984.13, met behulp van een stikstof-naar-eiwit conversiefactor van N × 6,25. Het totale koolhydraatgehalte van alle monsters werd bepaald door verschil door de som van vocht, eiwit, vet en aspercentages van 100% af te trekken.

Kleuranalyse
De kleurparameters van de monsters werden gemeten met een colorimeter op de bank die in reflectiemodus werkte. Voorafgaand aan de meting werd het instrument gestandaardiseerd met behulp van de zwart-wit kalibratiestandaarden die door de fabrikant werden geleverd. Om uniforme en reproduceerbare metingen te garanderen, werd 5,0 g poedervormig monster voorzichtig in een ronde glazen cuvet (64,0 mm interne diameter) geladen om een glad, homogeen oppervlak te creëren. Er werd een voldoende laagdikte (≥ 50,0 mm) aangebracht om de invloed van substraat- en achtergrondeffecten te minimaliseren en om het doorschijnende poeder effectief ondoorzichtig te maken onder reflectieomstandigheden. Alle metingen werden uitgevoerd in reflectiemodus bij kamertemperatuur.

Kleurcoördinaten werden uitgedrukt in de CIELAB-kleurruimte, waarbij L* de lichtheid voorstelt (0 = zwart, 100 = wit), a* de rood-groene as en b* de geel-blauwe as. Extra kleurparameters, waaronder het totale kleurverschil (ΔE*), chroma (C*), tinthoek (H°) en kleurindex (CI), werden berekend volgens de vergelijkingen beschreven in11 (vergelijkingen 1–4) als volgt:

figure-protocol-1(Vergelijking 1)

figure-protocol-2(Vergelijking 2)

figure-protocol-3(Vergelijking 3)

figure-protocol-4(Vergelijking 4)

pH-analyse
De pH van de CF- en CPC-monsters werd bepaald met een digitale pH-meter uitgerust met een glazen elektrode door de elektrode direct in de monsterdispersie te plaatsen bij 25,0 ± 2,0 °C. Voorafgaand aan de meting werd de pH-meter gekalibreerd met standaard bufferoplossingen (pH 4,0 en 7,0). Alle metingen werden uitgevoerd in drievoud (n = 3) om analytische reproduceerbaarheid te waarborgen.

Vochtgehalte
Het resterende vochtgehalte van de CF- en CPC-monsters werd bepaald met een snelle vochtanalyzer die onder gecontroleerde verwarmingsomstandigheden werd gebruikt. Alle metingen werden in drievoud uitgevoerd (n = 3) om analytische reproduceerbaarheid te waarborgen.

Structurele en functionele karakterisering van CPC
XRD-analyse
XRD-analyse van CPC werd uitgevoerd met een laboratorium röntgendifractometer uitgerust met Cu-Kα-straling (λ = 1,5406 Å). Diffraktogrammen werden geregistreerd over een 2θ-bereik van 10°-90° met een scansnelheid van 2,5° min-1, werkend op 40 mA en 45 kV, volgens een eerder gerapporteerde procedure12.

Piekidentificatie, achtergrondaftrekking en curve fitting werden uitgevoerd met standaard XRD-analysesoftware. De mate van kristalliniteit werd berekend als de verhouding van het geïntegreerde oppervlak van de kristallijne reflecties tot het totale oppervlak onder het difractogram, volgens de door13 beschreven methode, zoals weergegeven in vergelijking (5):

figure-protocol-5(Vergelijking 5)

De schijnbare kristallietgrootte (D) werd geschat uit de XRD-gegevens met behulp van de Scherrer-vergelijking (Vergelijking 6), toegepast op de meest intense diffractiepieken:

figure-protocol-6(Vergelijking 6)

waarbij D de schijnbare kristallietgrootte (nm) is, K de vormfactor is (aangenomen 0,9), λ de röntgengolflengte is, β de volledige breedte is bij de helft van het maximum (FWHM, in stralen) van de geselecteerde diffractiepiek, en θ de Bragg-hoek is.

Differentiële scanning calorimetrie (DSC) analyse
Differentiële scanning calorimetrie (DSC) analyse van CF en CPC werd uitgevoerd met een laboratorium differentieel scanning calorimeter. Ongeveer 10,0 ± 0,1 mg monster werd nauwkeurig gewogen en verzegeld in een holle aluminium kroes met een doorboord deksel, terwijl een lege aluminium smeltkroes als referentie werd gebruikt. Metingen werden uitgevoerd onder een stikstofatmosfeer (20 mL/min) om oxidatieve effecten te minimaliseren. Monsters werden verwarmd van 0 °C tot 400 °C met een constante verwarmingssnelheid van 5 °C min-1 onder dynamische scancondities. Temperatuur- en gevoeligheidscalibraties werden uitgevoerd vóór de analyse om de nauwkeurigheid en reproduceerbaarheid van de meting te waarborgen.

Thermische overgangen werden gekarakteriseerd door het bepalen van de aanvangstemperatuur (To), piektemperatuur (Tp), eindtemperatuur (Te) en de enthalpieverandering (ΔH) die bij elke overgang hoort. Daarnaast werden de endotherme piekbreedte (EPW) en piekhoogte-index (PHI) berekend volgens Eqs. (7) en (8), respectievelijk:

EPW= (Te−Tp) (Vergelijking 7)

PHI =ΔH/(Tp− To) (Vergelijking 8)

Schuimcapaciteit (FC) en stabiliteit (FS)
De schuimcapaciteit (FC) en schuimstabiliteit (FS) van een CPC-waterige dispersie (3,0 g/L) werden geëvalueerd bij pH 7,0, aangepast indien nodig met 0,1 N zoutzuur (HCl). Een aliquot van 30 mL eiwitdispersie werd overgebracht in 50 mL polypropyleen centrifugebuizen en gehomogeniseerd met een hogesnelheidshomogenisator die 120 seconden lang op 11.000 tpm werkte om schuim te genereren. De schuimvorming werd visueel bevestigd door de snelle toename van het monstervolume en de vorming van een stabiele schuimlaag direct na homogenisatie.

FC werd berekend als de procentuele toename van volume direct na homogenisatie, terwijl FS werd bepaald op basis van het vastgehouden schuimvolume na 600 s, 1.800 s, 3.600 s en 7.200 s. Alle metingen werden uitgevoerd in drievoud (n = 3), en de FC- en FS-waarden werden berekend volgens gelijkstellingen. (9) en vergelijkingen. (10), respectievelijk14:

figure-protocol-7(Vergelijking 9)

figure-protocol-8(Vergelijking 10)

VOORZICHTIG: Verdund zoutzuur werd behandeld met passende laboratoriumveiligheidsmaatregelen, waaronder handschoenen en oogbescherming. Afvaloplossingen werden afgevoerd volgens de institutionele richtlijnen voor chemische veiligheid.

Fysisch-chemische stabiliteit van CPC- en CPC-gebaseerde NE's
Gemiddelde deeltjesgrootte en deeltjesgrootteverdeling
De deeltjesgrootteverdeling en de Z-gemiddelde hydrodynamische diameter van de monsters werden bepaald met dynamische lichtverstrooiing (DLS). De Z-gemiddelde hydrodynamische diameter en de polydispersie-index (PDI) werden geregistreerd om respectievelijk de gemiddelde druppelgrootte en de uniformiteit van de grootteverdeling te karakteriseren:15,16.

Voorafgaand aan de meting werden monsters verdund met gedestilleerd water in een verhouding van 1:100 (v/v) om meervoudige verstrooiingseffecten te minimaliseren en betrouwbare lichtverstrooiingsmetingen te garanderen. Analyses werden uitgevoerd bij een gecontroleerde temperatuur van 25 ± 2 °C. De PDI werd gebruikt als indicator voor de homogeniteit van de druppelgrootteverdeling, waarbij lagere PDI-waarden overeenkwamen met smallere grootteverdelingen. Metingen werden uitgevoerd op dag 0 (vers voorbereide NE's) en na 7 dagen opslag om de kortetermijn fysieke stabiliteit van het NE-systeem16 te evalueren. Monsters met zichtbare creaming, sedimentatie of fase-scheiding vóór de meting werden uitgesloten van de DLS-analyse.

ζ-potentiaal van deeltjes
Het ζ-potentiaal van de monsters werd bepaald om de netto oppervlaktelading en elektrostatische stabiliteit van de druppels te beoordelen met behulp van elektroforetische lichtverstrooiing (ELS), volgens eerder beschreven methodologieën15,16. Metingen werden uitgevoerd bij een gecontroleerde temperatuur van 25,0 ± 2 °C, en onverdunde monsters werden gebruikt om de oorspronkelijke ionische omgeving van de NE's te behouden.

De gemiddelde ζ-potentiaalwaarden en bijbehorende standaardafwijkingen werden voor elk monster berekend om elektrostatische interacties en colloïdale stabiliteit van de emulsies te evalueren. Alle metingen werden uitgevoerd met water als dispergiemiddel, volgens een vastgestelde

interne standaard werkwijze15. Monsters met zichtbare fase-scheiding of creaming vóór de analyse werden uitgesloten van ζ-potentiaalmetingen.

Methodvalidatie en verwachte uitkomsten
Methodvalidatie werd bereikt door het evalueren van belangrijke fysisch-chemische parameters, waaronder Z-gemiddelde hydrodynamische diameter, PDI, ζ-potentiaal en fysieke stabiliteit onder spanning. Succesvolle protocoluitvoering werd ondersteund door de reproduceerbare vorming van NE's met druppelgroottes onder 200 nm en PDI ≤0,30. Om de stabiliteit verder te valideren dan alleen opslag, werd een centrifugatie-stresstest uitgevoerd bij 4.000 rpm gedurende 900 seconden. Het ontbreken van zichtbare fase-scheiding of creaming na centrifugatie, gecombineerd met consistente ζ-potentiaal- en pH-profielen gedurende 7 dagen opslag, ondersteunt gezamenlijk het robuuste emulgatievermogen van CPC en de reproduceerbaarheid van het voorgestelde protocol.

Statistische analyse
Samenstellende en functionele metingen werden driemaal uitgevoerd (n=3), terwijl structurele analyses (XRD en DSC) als losse metingen, representatieve runs werden uitgevoerd. De resultaten worden gepresenteerd als de gemiddelde waarde ± standaarddeviatie (SD). Statistische evaluaties werden uitgevoerd met eenrichtingsvariantieanalyse (ANOVA) via SPSS-software. Voor alle analyses werd een p-waarde van < 0,05 beschouwd als statistische significantie. In gevallen waarin significante verschillen werden vastgesteld, werd Tukey's Honestly Significant Difference (HSD) post-hoc test gebruikt voor meervoudige vergelijkingen. Statistische verbindingsletters (bijv. a, b, c) die in de tabellen en figuren werden weergegeven, zijn afgeleid van de resultaten van de Tukey HSD-test; Betekenissen dat dezelfde letter gedeeld worden, verschillen niet significant op het 5% significantieniveau.

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

Results

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

Voedings- en fysisch-chemische karakterisering van CF en CPC
Compositieparameters
De samenstellingsparameters van de CF en CPC worden samengevat in Tabel 1. De CPC bevatte 44,8% eiwit, 5,8% ruwe vet en 45,9% totale koolhydraten, wat een aanzienlijke verrijking van eiwitten ten opzichte van CF aantoont als gevolg van het droge fractioneringsproces. De verhoogde eiwitinhoud die in CPC wordt waargenomen, bevestigt de effectiviteit van luchtclassificat...

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

Discussion

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

In deze studie werd CPC verkregen door luchtclassificatie en gekarakteriseerd op basis van de samenstelling, functionele, structurele en colloïdale eigenschappen, met bijzondere focus op de toepassing als plantaardige nano-emulgator. Niet-thermische methoden, zoals luchtclassificatie, kunnen een duidelijke verrijking van het eiwitgehalte ten opzichte van CF opleveren, wat resulteert in een CPC met een eiwitgehalte van 44,8%3. In vergelijking met de overwegend op n...

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

Disclosures

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

De auteur verklaart dat hij geen bekende concurrerende financiële belangen of persoonlijke relaties heeft die invloed kunnen hebben op het werk dat in dit document wordt gerapporteerd.

Acknowledgements

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

De auteur dankt de heer Bekir Çakıcı (SFA Ar-Ge Sağlık Hizmetleri) voor zijn technische ondersteuning bij nanoemulsieformulering en ζ-potentiaalanalyse. Oprechte dank gaat uit aan mevrouw Rüya Kandemir (Çukurova Universiteit, CUMERLAB Analysecentrum) voor haar hulp bij röntgendiffractie (XRD) analyses. De auteur bedankt ook Dervişoğlu Bakliyat A.Ş. voor het bieden van eiwitproeven en toegang tot laboratoriumfaciliteiten voor de verschillende analyses die in deze studie zijn uitgevoerd.

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

Materials

```html

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
50 mL conische buizenCorning352070Polypropyleen centrifugebuizen
Luchtklasseermolenfigure-materials-1CSM1250Luchtklasseermolen gebruikt voor eiwitfractionering
Analytische balansSartoriusBCE224I-ISAnalytische balans (max. capaciteit 120 g)
Automatische pipettenBrand3123000055Instelbare pipetten (200 µL, 1 mL, 5 mL)
CentrifugeEppendorf5810RGekoelde centrifuge
Kikkererwtmonsterfigure-materials-2—Kikkererwten van voedselkwaliteit
ColorimeterHunterLabA60-1014-593Instrument voor kleuranalyse
Differentiële scanningscalorimeterNETZSCH—DSC-analyse
Digitaal thermometerHanna InstrumentsHI-98501Temperatuurbewaking
Dipotassiumwaterstoffosfaat (Na2HPO4)Sigma-AldrichS7907Analytische kwaliteit
VetanalyserC. Gerhardt GmbH & Co. KG13-0005Soxhlet-gebaseerde vetanalyse
HogesnelheidshomogenisatorVELPSA20900010Homogenisatie van grove emulsies
Zoutzuur (HCl)Sigma-Aldrich320331Analytische kwaliteit
Zoutzuuroplossing (0,1 N)Sigma-AldrichH1758pH-aanpassing
Kjeldahl-katalysatortablettenC. Gerhardt GmbH & Co. KG12-0328Kjeldahl-analyse
Magnetische roerderIKA3339000Stapelmixen en hydratatie
Middellange triglyceridenolieAtaman Kimya A.figure-materials-3https://www.atamanchemicals.com
/medium-chain-triglycerides-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.		Voedsel- en farmaceutische kwaliteitsolie
VochtanalyzerMettler ToledoHC103Vochtbepaling
Deeltjesgrootte- en zetapotentiaalanalyzerMalvern InstrumentsZEN3600DLS en elektroforetische mobiliteit
pH-meterMettler ToledoMET-30671567pH-meting
Plastieke centrifugebuizenISOLAB078.02.003Kippen plastic buizen
Porcine pepsineSigma-AldrichP7012Enzym (1:10.000)
Kaliumdiwaterstoffosfaat (KH2PO4)Sigma-AldrichP5379Analytische kwaliteit
Probe-sonicatorBandelin—Emulsie-sonicatie
Beschermende veiligheidsbrilBaymaxBX-2500Laboratoriumveiligheidsuitrusting
EiwitanalyzerC. Gerhardt GmbH & Co. KG12-0520Eiwitbepaling
EiwitdigestiesysteemC. Gerhardt GmbH & Co. KG12-0700Kjeldahl-digestie-eenheid
Natriumchloride (NaCl)Sigma-AldrichS9625Analytische kwaliteit
Natriumhydroxide (NaOH)Sigma-AldrichS5881Analytische kwaliteit
Spatelka—https://www.blabmarket.com/
meta-etiket/plastik-spatul?srsltid
=AfmBOoqsvXR_3rQgU1n8QBn
DyR_P9D52v2Hahy27RLOH7Zg
VbFzzcbsb		Kunststof spatel
Ultrapuur watersysteemELGA LabwaterPC110COBPM1Waterweerstand 18,2 MΩ·cm
Volumetrische kolfSchott Duran2120117100 mL volumetrische kolf
WaterbadMemmertWTB24Temperatuurregeling (20–25 °C)
Röntgendiffractometer (Cu–Kα)PANalyticalSTEM-LE-0294-LCXRD-analyse (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