Research Article

Wpływ suchej frakcjonacji opartej na klasyfikacji powietrza na właściwości strukturalne, termiczne i funkcjonalne koncentratu białka ciecierzycy do zastosowań nanoemulsji

DOI:

10.3791/70451

March 10th, 2026

In This Article

Summary

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

Koncentrat białka ciecierzycy ekstrahowany na sucho wykazywał wysoką zawartość białka, silne właściwości pieniące oraz skuteczną stabilizację nanoemulsji przy stężeniu 3,0% w/v. Analizy strukturalne i termiczne wykazały amorficzną dominację organizacji o niskiej resztkowej krystaliczności i zwiększonej elastyczności molekularnej, co wspiera jej przydatność jako trwałego, roślinnego funkcjonalnego składnika dla układów koloidów spożywczych.

Abstract

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

Koncentrat białka ciecierzycy (CPC) uzyskano metodą ekstrakcji suchej i systematycznie scharakteryzowano pod kątem jego właściwości składowych, funkcjonalnych i strukturalnych, aby ocenić jego przydatność do zastosowań nanoemulsji (NE). Sucho ekstrahowany CPC posiadał zawartość białka na poziomie 44,8% i wykazał się lepszą funkcjonalnością, w tym zdolność pienienia 61,1% oraz wysoką stabilność piany 94,7%, co odzwierciedla efektywną adsorpcję międzypowierzchniową i tworzenie spójnych warstw. Formuła NE przygotowana z użyciem 3,0% w/v CPC jako czynnika emulgującego osiągnęła znaczące zmniejszenie wielkości kropelki, co dało średnią średnicę kropli Z wynoszącą 152,7 nm oraz niski wskaźnik polidyspersji (0,30), co wskazuje na drobny, stosunkowo jednolity rozkład wielkości kropelek i stabilną stabilność koloidalną. Porównawcza analiza kalorymetrii skaningowej (DSC) mąki ciecierzycowej (CF) i CPC wykazała dwa główne przejścia endotermiczne. Obie próbki wykazywały podobne przejście w niskiej temperaturze przy 68,4 °C związane z uwolnieniem związanej wody, natomiast CPC wykazało znacznie mniejszą zmianę entalpii, co wskazuje na częściowe zakłócenie natywnego porządku molekularnego po ekstrakcji suchej. Profil dyfrakcji rentgenowskiej (XRD) CPC stosowany w systemach NE wykazywał szeroki, amorficzny halo w zakresie 2θ od 10° do 30°, przerywany ograniczonymi, niskointensywnymi ostrymi odbiciami. Te odkrycia potwierdzają strukturę amorficzną dominującą z częściowo krystalicznymi regionami, a całkowita krystaliczność koncentratu szacowana jest na około 15%. Badanie opisuje powtarzalny i wolny od rozpuszczalników protokół produkcji olejowo-w-wodzie NE z użyciem CPC sklasyfikowanego suchym powietrzem, odpowiedniego do zastosowań edukacyjnych i potencjalnego rozwoju przemysłowego.

Introduction

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

Białka pochodzące z roślin strączkowych zyskały znaczną uwagę jako wielofunkcyjne składniki do projektowania strukturalnie stabilnych emulsji spożywczych. Wśród tych źródeł szczególnie wyróżnia się ciecierzyca (Cicer arietinum) ze względu na wysoką globalną produkcję (trzecia najczęściej uprawiana roślina strączkowa na świecie), dużą zawartość białka (18%-24%), hipoalergiczny charakter oraz zrównoważony profil aminokwasów niezbędnych 1,2. Zazwyczaj izolaty białkowe zawierają wyższe stężenie białka (80%-90%) podczas dodatkowej obróbki w celu usunięcia węglowodanów i tłuszczów, podczas gdy CPC (50%−75% białka) zachowuje błonnik i inne niezbędne składniki odżywcze3. Te korzyści żywieniowe i agronomiczne podkreślają białko ciecierzycy jako realną alternatywę dla konwencjonalnych emulgatory białka roślinnego i zwierzęcego. Pomimo szerokiego zastosowania, emulsje stabilizowane tradycyjnymi niskomolekularnymi substancjami powierzchniowo czynnymi często pozostają termodynamicznie niestabilne i podatne na koalescencję, flokulację oraz separację fazową podczas magazynowania1. Natomiast NE, typowo charakteryzujące się średnicą kropelek poniżej 200 nm, wykazują zwiększoną stabilność kinetyczną, lepszą ochronę przed zamkniętymi związkami bioaktywnymi oraz zwiększoną dyspersyjność w systemach wodnych. W efekcie technologia NE stała się skuteczną strategią opracowywania żywności funkcjonalnej o kontrolowanym uwalnianiu i poprawionej biodostępności składników hydrofobowych4.

Niedawne badanie wykazało, że CPC wykazuje korzystne cechy międzypowierzchniowe i funkcjonalne dla powstawania NE, w tym silną zdolność wiązania wody, znaczącą zdolność pienienia oraz zdolność stabilizowania interfejsów olej-woda. CPC zostało również ocenione jako potencjalny substytut żółtka jajka w emulsjach majonezowych ze względu na swoją stabilność emulgacji i atrakcyjność czystej etykiety1. Poza takimi modelowymi systemami, nanoemulgatory oparte na białku ciecierzycy mają potencjalne zastosowania w różnych matrycach żywności, w tym w napojach (napoje mętne, wody białkowe, napoje antyoksydacyjne oraz nanokapsułki kurkuminy, kwasów omega-3, karotenoidów i olejków eterycznych), analogach roślinnych nabiału, preparatach o obniżonej zawartości tłuszczu oraz nadzieniach piekarniczych lub cukierniczych4.

Chociaż funkcja emulgowania białka ciecierzycy (CP) została szeroko opisana5, systemy nanoemulgujące pochodzące z dróg ekstrakcji suchej otrzymywały stosunkowo ograniczoną uwagę, szczególnie w zakresie powtarzalności, integralności strukturalnej i skalowalności w zastosowaniach spożywczych. W przeciwieństwie do konwencjonalnych protokołów ekstrakcji mokrej, które wymagają rozległej regulacji pH, wirowania i usuwania rozpuszczalników, klasyfikacja powietrza umożliwia szybkie wzbogacenie białek w warunkach otoczenia bez użycia wody, chemikaliów czy nadmiernego obróbczenia termicznego3. W związku z tym ekstrakcja sucha oferuje wyraźne zalety w porównaniu z metodami ekstrakcji mokrej, zachowując funkcjonalność białek przy jednoczesnym zmniejszaniu obciążenia środowiskowego i złożoności przetwarzania 3,6.

Jednak kluczową niezaspokojoną potrzebą w obecnych badaniach nad koloidami spożywczymi jest jasne mechanistyczne zrozumienie, jak ekstrakcja sucha modyfikuje strukturę białek i zachowanie termiczne, a także jak te zmiany przekładają się na wydajność nanoemulgacji i stabilność koloidalną. W szczególności konieczna jest systematyczna ocena relacji struktura-funkcja obejmująca organizację molekularną, aktywność międzypowierzchniową oraz zachowanie pienienia, aby posunąć naprzód zastosowanie systemów koloidowych opartych na CPC7.

Nowością tego badania jest wykazanie zastosowania suchopowietrznej klasy CPC jako powtarzalnego, wolnego od rozpuszczalnika nanoemulgatora, przy jednoczesnym bezpośrednim powiązaniu jego wzbogacenia składu z funkcjonalnością strukturalną, termiczną i interfakcyjną. Dlatego niniejsze badanie ma na celu wykazanie, że CPC uzyskany w klasyfikacji suchego powietrza może działać jako skuteczny nanoemulgator poprzez systematyczne powiązanie wzbogacenia składu z jego właściwościami strukturalnymi, termicznymi i interfejsowymi. Szczególny nacisk kładzie się na charakterystykę fizykochemiczną, zdolność pienienia i stabilność oraz analizę XRD w celu wyjaśnienia relacji struktura-funkcja regulujące powstawanie i stabilność NE.

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

Protocol

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

Przygotowanie próbki
Separacja białek od mąki ciecierzycy (CF)
Kabulska ciecierzyca (Cicer arietinum L.), zebrana w sezonie wegetacyjnym 2025 i pozyskana z południowo-wschodniej Turcji, była przetwarzana przy użyciu systemu mielenia powietrznego opartego na uderzeniach, w którym cząstki były poddawane siłom odśrodkowym i powtarzającym się uderzeniom tarczy mielnej i zębatki pierścieniowej. Po początkowym etapie wstępnego mielenia, grube ziarnistości były dalej mielone, aby uzyskać CF przy użyciu młyna klasyfikującego powietrze. Podczas frezowania uderzeniowego zastosowano przepływ powietrza 40-45 m3/h, prędkość klasyfikatora 7 000-8 000 obr./min oraz prędkość posuwu 200 kg/h, zgodnie z wcześniej zgłaszanymi warunkami pracy oraz protokołem optymalizacji wewnętrznego, opisanym w literaturze8.

Szczegółowe frakcje bogate w białka zostały następnie uzyskane z CF poprzez klasyfikację powietrzną w temperaturze otoczenia, przy użyciu tego samego systemu klasyfikującego powietrza. Prędkość koła klasyfikującego została ustawiona na 10 000 obr./min, podczas gdy prędkość posuwu utrzymywano na poziomie około 200 kg/h, a przepływ powietrza na 52 m³/h, jak wcześniej opisano8. Ten etap separacji selektywnie wzbogacał frakcję białka na podstawie różnic w rozmiarze, gęstości i właściwościach aerodynamicznych cząstek.

Po klasyfikacji powietrznej, powstały proszek wykazywał rozkład drobnych rozmiarów cząstek (d(0,9) = 20-22 μm); dlatego nie zastosowano żadnego kroku sitowania, aby uniknąć utraty materiału i niepotrzebnych naprężeń mechanicznych. Frakcja wzbogacona w białko była bezpośrednio pakowana w 25 kg worków polietylenowych z przepłukanym gazem i przechowywana w temperaturze 4 °C, aby zminimalizować pochłanianie wilgoci i zachować właściwości funkcjonalne do dalszego przetwarzania.

Przygotowanie nanoemulsji
CPC był używany jako jedyny emulgator do przygotowania oleju w wodzie (O/W) NE, które w ostatecznej formulacji osiągały aktywne stężenie białka 3,0% w/v. To stężenie wybrano na podstawie wstępnych badań przesiewowych 1,0% w/v, 2,0% w/v oraz 3,0% w/v CPC, które wykazały, że 3,0% zapewniło najskuteczniejsze zmniejszenie wielkości kropelek i najwyższą krótkoterminową stabilność fizyczną. Na podstawie zmierzonej zawartości białka w proszku CPC (44,8% w/w), wymagane stężenie proszku obliczono na 6,67% w/v. CPC pełniło funkcję emulgator w fazie ciągłej wodnej, natomiast olej trójglicerydowy średniołańcuchowy (MCT) był stosowany wyłącznie jako faza rozproszona w stężeniu oleju przy stałym stężeniu 5,0% v/v, co odpowiada 5,0 mL oleju na 100 mL. W żadnej formulacji nie stosowano niskomolekularnych surfaktantów9.

Dyspersja CPC w wodnym momencie została przygotowana przez rozpuszczenie obliczonej ilości proszku CPC w ultraczystej wodzie pod ciągłym mieszaniem magnetycznym z częstotliwością 800 obr./min przez 1800 sekund, aby zapewnić pełne uwodnienie i jednorodną dyspersję białek. Całkowite nawodnienie potwierdzono brakiem widocznych cząstek lub osadów.

Faza olejowa była następnie powoli dodawana do uwodnionego roztworu CPC przy ciągłym mieszaniu, a następnie nastąpiła homogenizacja o wysokim ścinaniu przy 12 000 obr./min przez 240 s, co dało grubą (konwencjonalną) emulsję, wizualnie rozpoznawalną po jednolitym, nieprzezroczystym wyglądzie bez widocznego rozdzielania oleju. Warunki te zostały wybrane tak, aby uniknąć agregacji białek, jednocześnie zapewniając wystarczające zakłócenie kropelek.

NE zostały następnie uzyskane przez sondowanie grubej emulsji o amplitudzie 30% przez 180 s, przeprowadzane w kąpieli lodowodowodniej, aby utrzymać temperaturę próbki poniżej 30 °C i zapobiec agregacji białek. Podczas sonacji monitorowano temperaturę okresowo. Wstępne eksperymenty optymalizacyjne (dane nie pokazano) oceniły czasy sonifikacji 60 s, 120 s i 180 s, a jako optymalny stan wybrano 180 s, opierając się na powtarzalnym tworzeniu NE o średnicy kropli poniżej 200 nm i niskim PDI. Dlatego wszystkie NE zgłoszone w tym badaniu zostały przygotowane z wykorzystaniem zoptymalizowanego czasu sonifikacji wynoszącego 180 s.

Udana formacja NE była wspierana przez pojawienie się stabilnej, lekko opalizującej dyspersji bez separacji fazowej po 1800 sekundach stoienia. Próbki wykazujące widoczne kremowanie lub separację fazową zostały wykluczone z dalszej analizy. Wszystkie próbki zostały wyrównane do temperatury pokojowej (25 ± 2 °C) przed charakterystyką fizykochemiczną9.

UWAGA: Obsługa sprzętu o wysokiej energii (homogenizator i sonikator) była prowadzona zgodnie z instytucjonalnymi procedurami bezpieczeństwa laboratoryjnego. Podczas sonifikacji stosowano ochronę słuchu i osłonę przeciwrozbryzgową. Podczas przygotowania emulsji nie używano kwasów ani zasad; dlatego nie było wymaganych żadnych działań neutralizacji chemicznej ani utylizacji odpadów niebezpiecznych.

Charakterystyka żywieniowa i fizykochemiczna mąki ciecierzycowej (CF) oraz koncentratu białka ciecierzycy (CPC)
Analiza kompozycyjna
Skład odżywczy próbek CF i CPC został określony za pomocą oficjalnych metod analizy Stowarzyszenia Oficjalnych Chemików Analitycznych (AOAC). Włókno surowe analizowano według AOAC 991,43, popiół całkowity według AOAC 923,03, tłuszcz surowy według AOAC 920,39, a białko surowe według AOAC 984,13, przy użyciu współczynnika konwersji azot-białko N × 6,25. Całkowita zawartość węglowodanów we wszystkich próbkach została określona przez różnicę poprzez odejmowanie sumy procentów wilgoci, białka, tłuszczu i popiołu od 100%3.

Analiza kolorów
Parametry kolorów próbek mierzono za pomocą kolorymetru stołowego pracującego w trybie odbicia. Przed pomiarem instrument był standaryzowany według czarno-białych standardów kalibracyjnych dostarczonych przez producenta. Aby zapewnić jednolite i powtarzalne pomiary, 5,0 g sproszkowanej próbki delikatnie załadowano do okrągłej szklanej kuwety (średnica wewnętrzna 64,0 mm), aby uzyskać gładką, jednorodną powierzchnię. Zastosowano odpowiednią grubość warstwy (≥ 50,0 mm), aby zminimalizować wpływ efektów podłoża i tła oraz uczynić przezroczysty proszek skutecznie nieprzezroczystym w warunkach refleksji. Wszystkie pomiary przeprowadzano w trybie odbicia w temperaturze pokojowej.

Współrzędne kolorów wyrażono w przestrzeni kolorów CIELAB, gdzie L* oznacza jasność (0 =, 100 = biały), a* oznacza oś czerwono-zielona, a b* oś żółto-niebieska. Dodatkowe parametry kolorów, w tym całkowita różnica barw (ΔE*), chrominacja (C*), kąt barwy (H°) oraz indeks barwy (CI), zostały obliczone zgodnie z równaniami opisanymi w11 (równania 1–4) w następujący sposób:

Color difference formula ΔE* calculation equation.(Równanie 1)

Color difference calculation formula, C* = √((a*)² + (b*)²); equation; color science analysis.(Równoleg 2)

Colorimetric analysis; H°=tan⁻¹(b*/a*); equation; chromaticity diagram.(Równie 3)

CI equation for colorimetric analysis, formula diagram.(Egz. 4)

Analiza pH
pH próbek CF i CPC było określane za pomocą cyfrowego miernika pH wyposażonego w szklaną elektrodę, wkładając elektrodę bezpośrednio do dyspersji próbki w temperaturze 25,0 ± 2,0 °C. Przed pomiarem miernik pH był kalibrowany przy użyciu standardowych roztworów buforowych (pH 4,0 i 7,0). Wszystkie pomiary przeprowadzono w trzech egzemplarzach (n = 3), aby zapewnić analityczną powtarzalność.

Zawartość wilgoci
Resztkowa wilgotność próbek CF i CPC została określona za pomocą szybkiego analizatora wilgoci działającego w kontrolowanych warunkach ogrzewania. Wszystkie pomiary przeprowadzono w trzech egzemplarzach (n = 3), aby zapewnić analityczną powtarzalność.

Charakterystyka strukturalna i funkcjonalna CPC
Analiza XRD
Analiza XRD CPC została przeprowadzona za pomocą laboratoryjnego dyfraktometru rentgenowskiego wyposażonego w promieniowanie Cu-Kα (λ = 1,5406 Å). Dyfraktogramy rejestrowano w zakresie 2θ od 10° do 90° z częstotliwością skanowania 2,5° min-1, pracując przy 40 mA i 45 kV, zgodnie z wcześniej opisaną procedurą12.

Identyfikacja pików, odejmowanie tła oraz dopasowanie krzywej wykonywano za pomocą standardowego oprogramowania do analizy XRD. Stopień krystaliczności obliczono jako stosunek całkowitej powierzchni odbić krystalicznych do całkowitej powierzchni pod dyfraktogramem, zgodnie z metodą opisaną przez13, jak pokazano w równaniu (5):

Crystallinity calculation equation; formula for material analysis; diffraction data interpretation.(Pas 5)

Pozorny rozmiar krystalitu (D) oszacowany na podstawie danych XRD za pomocą równania Scherrera (równanie 6), zastosowanego do najintensywniejszych pików dyfrakcji:

Crystallography formula, D=kλ/βcosθ×100, for particle size calculation, shown as equation.(Napr. 6)

gdzie D to pozorny rozmiar krystalitu (nm), K to współczynnik kształtu (zakładany jako 0,9), λ to długość fali rentgenowskiego, β to pełna szerokość przy połowie maksimum (FWHM, w radianach) wybranego piku dyfrakcyjnego, a θ to kąt Bragga.

Analiza kalorymetrii skanialnej różnicowej (DSC)
Analiza różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC) CF i CPC została przeprowadzona za pomocą laboratoryjnego kalorymetru różnicowego skanowania. Dokładnie zważono i zapieczętowano około 10,0 ± 0,1 mg próbki w wklęsłym aluminiowym tyglu z przebitą pokrywką, natomiast jako punkt odniesienia użyto pustego aluminiowego tygla. Pomiary przeprowadzono w atmosferze azotowej (20 mL/min), aby zminimalizować efekty oksydacyjne. Próbki podgrzewano od 0 °C do 400 °C przy stałej częstotliwości nagrzewania 5 °C min-1 w warunkach dynamicznego skanowania. Przed analizą przeprowadzono kalibrację temperatury i czułości, aby zapewnić dokładność pomiaru i powtarzalność.

Przejścia termiczne charakteryzowano poprzez określenie temperatury początkowej (To), temperatury szczytowej (Tp), temperatury końcowej (Te) oraz zmiany entalpii (ΔH) związanych z każdym przejściem. Ponadto endotermiczna szerokość szczytu (EPW) oraz indeks szczytowej wysokości (PHI) były obliczane zgodnie z równaniami. (7) i (8), odpowiednio:

EPW= (Te−Tp) (Napr. 7)

PHI =ΔH/(Tp− To) (Równanie 8)

Zdolność pienienia (FC) i stabilność (FS)
Wartość pienienia (FC) i stabilność piany (FS) dyspersji wodnej CPC (3,0 g/L) oceniono przy pH 7,0, dostosowano w razie potrzeby przy użyciu kwasu solnego 0,1 N (HCl). 30 mL aliquot dyspersji białek zostało przeniesione do 50 mL polipropylenowych wirówek i ujednoliczone za pomocą wysokoobrotowego homogenizatora pracującego z prędkością 11 000 obr./min przez 120 sekund, aby wygenerować pianę. Powstawanie piany zostało wizualnie potwierdzone przez szybki wzrost objętości próbki oraz powstanie stabilnej warstwy piany bezpośrednio po homogenizacji.

FC obliczono jako procentowy wzrost objętości bezpośrednio po ujednoliceniu, natomiast FS na podstawie objętości zachowanej po 600 s, 1 800 s, 3 600 s i 7 200 s. Wszystkie pomiary wykonywano w trzech egzemplarzach (n = 3), a wartości FC i FS obliczono zgodnie z równaniami. (9) oraz równania. (10), odpowiednio14:

Foam calculation formula, FC (%) = (Change in foam after homogenization / Prefoam volume) × 100.(Napr. 9)

Foam stability equation, FS(%)=Foam volume/Initial volume×100, formula for foam analysis.(Egz. 10)

UWAGA: Rozcieńczony kwas solny był traktowany przy użyciu odpowiednich środków bezpieczeństwa laboratoryjnego, w tym rękawiczek i ochrony oczu. Roztwory odpadów były utylizowane zgodnie z wytycznymi bezpieczeństwa chemicznego instytucji.

Fizykochemiczna stabilność CPC i NE opartych na CPC
Średni rozmiar cząstek i rozkład rozmiarów cząstek
Rozkład wielkości cząstek oraz średnia hydrodynamiczna Z średnicy próbek zostały określone za pomocą dynamicznego rozpraszania światła (DLS). Średnia średnica hydrodynamiczna Z oraz wskaźnik polidyspersności (PDI) zostały zarejestrowane, aby scharakteryzować średni rozmiar kropli i jednorodność rozkładu rozmiarów, odpowiednio15,16.

Przed pomiarem próbki rozcieńczano wodą destylowaną w stosunku 1:100 (v/v), aby zminimalizować efekty wielokrotnego rozpraszania i zapewnić wiarygodne pomiary rozpraszania światła. Analizy przeprowadzono w kontrolowanej temperaturze 25 ± 2 °C. PDI był używany jako wskaźnik jednorodności rozkładu wielkości kropli (droplet), przy czym niższe wartości PDI odpowiadały węższym rozkładom rozmiarów. Pomiary przeprowadzono w dniu 0 (świeżo przygotowane NE) oraz po 7 dniach przechowywania, aby ocenić krótkoterminową stabilność fizyczną układuNE 16. Próbki wykazujące widoczne kremowanie, sedymentację lub separację fazową przed pomiarem zostały wykluczone z analizy DLS.

ζ-potencjał cząstek
Potencjał ζ próbek został określony w celu oceny całkowitej powierzchniowej ładunku i stabilności elektrostatycznej kropelek za pomocą elektroforetycznego rozpraszania światła (ELS), zgodnie z wcześniej opisanymi metodami15,16. Pomiary przeprowadzono w kontrolowanej temperaturze 25,0 ± 2 °C, a do zachowania oryginalnego środowiska jonowego NE użyto nierozcieńczonych próbek.

Dla każdej próbki obliczono średnie wartości ζ-potencjału oraz odpowiadające im odchylenia standardowe, aby ocenić interakcje elektrostatyczne i stabilność koloidalną emulsji. Wszystkie pomiary wykonywano z użyciem wody jako dyspersantu, zgodnie z ustalonym

wewnętrzna standardowa procedura operacyjna15. Próbki wykazujące widoczne rozdzielenie fazowe lub kreming przed analizą zostały wykluczone z pomiarów ζ-potencjału.

Walidacja metod i oczekiwane wyniki
Walidacja metody została osiągnięta poprzez ocenę kluczowych parametrów fizykochemicznych, w tym średnicy hydrodynamicznej średniej Z, PDI, potencjału ζ oraz stabilności fizycznej pod obciążeniem. Pomyślne wykonanie protokołu wspierała powtarzalna formacja NE o rozmiarze kropli poniżej 200 nm i PDI ≤0,30. Aby dodatkowo potwierdzić stabilność wykraczającą poza proste przechowywanie, przeprowadzono test obciążeniowy wirowania przy 4000 obr./min przez 900 sekund. Brak widocznego rozdzielenia fazowego lub kremowania po wirówce, w połączeniu ze spójnym profilem potencjału ζ i pH przez 7 dni przechowywania, łącznie wspiera solidną zdolność emulgacji CPC oraz powtarzalność proponowanego protokołu.

Analiza statystyczna
Pomiary składowe i funkcjonalne przeprowadzano w trzech egzemplarzach (n=3), natomiast analizy strukturalne (XRD i DSC) jako pojedyncze pomiary, reprezentatywne serie. Wyniki przedstawiane są jako wartość średnia ± odchylenia standardowego (SD). Analizy statystyczne przeprowadzano za pomocą jednokierunkowej analizy wariancji (ANOVA) za pośrednictwem oprogramowania SPSS. We wszystkich analizach wartość p < 0,05 była uznawana za istotną statystyczną. W przypadkach, gdy zidentyfikowano istotne różnice, stosowano test Tukey'a Szczerze Istotnej Różnicy (HSD) pooperacyjnie stosowany do wielokrotnych porównań. Statystyczne litery łączące (np. a, b, c) przedstawione w tabelach i rysunkach zostały wyprowadzone z wyników testu Tukey HSD; Oznacza, że dzielenie tej samej litery nie różni się znacząco na poziomie 5% istotności.

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

Results

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

Charakterystyka żywieniowa i fizykochemiczna mukowiscydozy i CPC
Parametry kompozycyjne
Parametry składowe CF i CPC są podsumowane w Tabeli 1. CPC zawierała 44,8% białka, 5,8% tłuszczów surowych oraz 45,9% węglowodanów ogółem, co świadczy o znacznym wzbogaceniu białka w porównaniu do CF w wyniku procesu frakcjonowania na sucho. Zwiększona zawartość białka zaobserwowana w CPC potwierdza skuteczność klasyfikacji powietrza w koncentrowaniu frakcji bogatych w białko. Poziom białka uzys...

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

Discussion

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

W tym badaniu CPC uzyskano za pomocą klasyfikacji powietrznej i scharakteryzowano pod względem jego składu, funkcji, struktur i koloidalnych właściwości, ze szczególnym uwzględnieniem jego zastosowania jako nanoemulgatora roślinnego. Metody nietermiczne, takie jak klasyfikacja powietrza, mogą zapewnić wyraźne wzbogacenie zawartości białek względem CF, co daje CPC o zawartości białka 44,8%3. W porównaniu z przeważająco ekstrakcyjnym preparatem opartym na mokrej analizie opisanym w literaturze, nini...

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

Disclosures

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

Autor deklaruje, że nie posiada znanych konkurujących ze sobą interesów finansowych ani relacji osobistych, które mogłyby wpłynąć na pracę opisaną w tym dokumencie.

Acknowledgements

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

Autor z wdzięcznością dziękuje panu Bekirowi Çakıcı (SFA Ar-Ge Sağlık Hizmetleri) za jego wsparcie techniczne w formułowaniu nanoemulsji i analizie potencjału ζ. Serdeczne podziękowania kierujemy pani Rüya Kandemir (Uniwersytet Çukurova, Centrum Analiz CUMERLAB) za pomoc w analizach dyfrakcji rentgenowskiej (XRD). Autor dziękuje także Dervişoğlu Bakliyatowi A.Ş. za zapewnienie badań białkowych oraz dostępu do laboratoriów na potrzeby różnych analiz prowadzonych w tym badaniu.

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

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Stożkowe lampy o pojemności 50 mLCorning352070Rurki wirówek polipropylenowych
Młyn klasyfikujący powietrzefigure-materials-1CSM1250Młyn klasyfikujący powietrze używany do frakcjonowania białek
Bilans analitycznySartoriusBCE224I-ISWaga analityczna (maksymalna pojemność 120 g)
Automatyczne pipetyMarka3123000055Regulowane pipety (200 μ L, 1 mL, 5 mL)
WirówkaEppendorf5810RWirówka chłodzona
Próbka ciecierzycyfigure-materials-2Ciecierzyca o jakości spożywczej
KolorymetrHunterLabA60-1014-593Instrument do analizy kolorów
Kalorymetr skanujący różnicowyNETZSCHAnaliza DSC
Termometr cyfrowyHanna InstrumentsHI-98501Monitorowanie temperatury
Fosforan dipotasu (Na2HPO4)Sigma-AldrichS7907Poziom analityczny
Analizator tłuszczuC. Gerhardt GmbH & Kompania KG13-0005Analiza tłuszczu oparta na Soxhlet
Homogenizator wysokiej prędkościVELPSA20900010Homogenizacja emulsji grubych
Kwas solny (HCl)Sigma-Aldrich320331Poziom analityczny
Roztwór kwasu solnego (0,1 N)Sigma-AldrichH1758Regulacja pH
Tabletki katalizatora KjeldahlC. Gerhardt GmbH & Kompania KG12-0328Analiza Kjeldahla
Mieszadła magnetycznaIKA3339000Mieszanie próbek i nawadnianie
Olej z trójglicerydów średniołańcuchowychAtaman Kimya A.figure-materials-3https://www.atamanchemicals.com
/trójglicerydy średniołańcuchowe-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.
Olej spożywczy i farmaceutyczny
Analizator wilgociMettler ToledoHC103Określanie wilgotności
Analizator rozmiaru cząstek i potencjału zetaInstrumenty MalvernZEN3600DLS i mobilność elektroforetyczna
pH miernikMettler ToledoMET-30671567Pomiar pH
Plastikowe rurki wirówekISOLAB078.02.003Jednorazowe plastikowe rurki
Pepsyna wieprzowinaSigma-AldrichP7012Enzym (1:10 000)
Fosforan diwodoru potasu (KH2PO4)Sigma-AldrichP5379Poziom analityczny
Sonicator sondyBandelinSonikacja emulsja
Okulary ochronneBaymaxBX-2500Sprzęt bezpieczeństwa laboratoryjnego
Analizator białekC. Gerhardt GmbH & Kompania KG12-0520Określanie białek
System trawienia białekC. Gerhardt GmbH & Kompania KG12-0700Jednostka trawienia Kjeldahla
Chlorek sodu (NaCl)Sigma-AldrichS9625Poziom analityczny
Wodorotlenek sodu (NaOH)Sigma-AldrichS5881Poziom analityczny
Łopatkahttps://www.blabmarket.com/
meta-etiket/plastik-spatul?srsltid
=AfmBOoqsvXR_3rQgU1n8QBn
DyR_P9D52v2Hahy27RLOH7Zg
VbFzzcbsb
Plastikowa szpatułka
System wody ultraczystejELGA LabwaterPC110COBPM1Rezystancyjność wody 18,2 MΩ · CM
Kolba objętościowaSchott Duran2120117Kolba objętościowa 100 mL
Kąpiel wodnaMemmertWTB24Kontrola temperatury (20– 25 i stopni; C)
Dyfraktometr rentgenowski (Cu– Kα)PANalyticalSTEM-LE-0294-LCAnaliza XRD (45 kV, 40 mA)

References

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