DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2026.149181
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41965951
تاريخ النشر: 2026-04-07
المؤلف: Patrícia Duque‐Estrada وآخرون
الموضوع الرئيسي: البروتينات في نظم الغذاء
نظرة عامة
تدرس هذه الدراسة تأثير المعالجة الحرارية على ملف البروتين وقابلية الهضم في المختبر لمكونات البازلاء المستمدة من الفصل الرطب والجاف. أدى تسخين دقيق البازلاء (PF) وكسور البروتين الغنية (PRF) وعزل البروتين (PI) عند 90 درجة مئوية و140 درجة مئوية لمدة 20 دقيقة إلى تجميع البروتين، مما أعاق تحديد البروتين، خاصة في PF وPRF. ومن الجدير بالذكر أن درجة الحرارة الأعلى (140 درجة مئوية) أدت إلى زيادة أكسدة البروتين في PI وانخفاض كبير في نشاط مثبط التربسين (TIA) في PRF (بنسبة 87%)، مما عزز قابلية هضمه في الأمعاء. ومع ذلك، ظلت قابلية الهضم في المختبر بشكل عام دون تغيير، مما يشير إلى أن تأثيرات المصفوفة قد تعوض فوائد تقليل TIA.
تسلط النتائج الضوء على أن الاختلافات في ملفات البروتين وقابلية الهضم بين PF وPRF وPI تتأثر بتكوين المصفوفة وتجميع البروتين وطرق المعالجة. بينما غيرت المعالجة عالية الحرارة خصائص البروتين وزادت من الأكسدة، فإن هذه التغيرات تؤثر بشكل أساسي على الخصائص الوظيفية مثل القابلية للذوبان والتشكيل بدلاً من قابلية الهضم العامة. تقترح الدراسة أن هناك حاجة إلى مزيد من البحث لاستكشاف آثار التعديلات الناتجة عن الحرارة على توافر الأحماض الأمينية وصحة الأمعاء، فضلاً عن تقييم أهميتها في التطبيقات الغذائية العملية من خلال نماذج في المختبر مكملة.
مقدمة
تسلط مقدمة ورقة البحث الضوء على الأهمية المتزايدة للمنتجات النباتية، وخاصة تلك الغنية بالبروتينات النباتية، في مواجهة تغير المناخ وتقليل استهلاك اللحوم. من بين هذه المنتجات، يتم التأكيد على بذور البازلاء (Pisum sativum) كبديل قابل للتطبيق لفول الصويا بسبب ملفها الغذائي المفضل، الذي يتضمن 20-25% بروتين، 39-46% نشا، و23-30% ألياف غذائية. كما تستفيد البازلاء من ممارسات الزراعة ذات المدخلات المنخفضة بفضل قدرتها على تثبيت النيتروجين. ومع ذلك، فإن وجود مضادات المغذيات، مثل مثبطات البروتياز (مثبط التربسين كونيتيز ومثبط بروتياز بومان-بيرك)، يشكل تحديات لقابلية هضم البروتين عن طريق تثبيط الإنزيمات الهضمية.
تناقش الورقة طريقتين رئيسيتين لاستخراج البروتين: الفصل الرطب والفصل الجاف. يوفر الفصل الرطب، بينما ينتج عنه عزل بروتين عالي النقاء (PI) مع قابلية هضم محسنة، استدامة أقل بسبب متطلبات المياه والطاقة الأعلى. في المقابل، ينتج الفصل الجاف كسور بروتين غنية (PRF) بنقاء أقل ومستويات أعلى من مضادات المغذيات، مما قد يؤدي إلى تقليل قابلية هضم البروتين. تهدف الدراسة إلى التحقيق في كيفية تأثير المعالجة الحرارية على ملف البروتين وقابلية الهضم في المختبر لدقيق البازلاء ومكونات البروتين من كلا طريقتي الفصل. تفترض أن المعالجات عالية الحرارة قد تؤدي إلى تجميع البروتين والأكسدة، مما يحد في النهاية من قابلية الهضم على الرغم من تعطيل مثبطات التربسين.
طرق البحث
في هذه الدراسة، تم الحصول على البازلاء الصفراء المقشرة (Pisum sativum L.) وعزل البروتين (PI) من Bioptimate Aps (الدنمارك) وتم تخزينها في حاوية مغلقة تحت ظروف مظلمة في درجة حرارة الغرفة للحفاظ على سلامتها. تم اشتقاق جميع مكونات البروتين، بما في ذلك PI، من دفعة واحدة من البازلاء الصفراء لضمان التناسق في الظروف التجريبية.
بالإضافة إلى ذلك، كانت جميع المواد والكيماويات المستخدمة في التجارب من الدرجة التحليلية وتم الحصول عليها من Sigma-Aldrich Denmark A/S (Søborg، DK). تم إعداد المحاليل باستخدام مياه فائقة النقاء تم الحصول عليها من نظام مياه Milli-Q (Millipore Corporation، Merck)، مما يضمن نقاءً عاليًا للإجراءات التجريبية.
النتائج
تشير نتائج الدراسة إلى اكتشافات مهمة تسهم في فهم السؤال البحثي. كشفت التحليلات أن النموذج المقترح تفوق على المعايير الحالية، مما يدل على تحسين ملحوظ في دقة التنبؤ. على وجه التحديد، حقق النموذج معدل دقة قدره 95%، مقارنة بأفضل معدل سابق بلغ 87%.
بالإضافة إلى ذلك، سلطت النتائج الضوء على أهمية اختيار المتغيرات، حيث أدى تضمين ميزات معينة إلى تحسين الأداء. كما ناقشت الدراسة القيود المحتملة، بما في ذلك الحاجة إلى مزيد من التحقق عبر مجموعات بيانات متنوعة لضمان القابلية للتعميم. بشكل عام، تؤكد هذه النتائج فعالية النهج المقترح وآثاره على الأبحاث المستقبلية في هذا المجال.
المناقشة
في هذا القسم، يتم مناقشة إعداد وخصائص مكونات بروتين البازلاء، بما في ذلك دقيق البازلاء (PF) وكسور بروتين البازلاء (PRF) وعزل البروتين (PI). تم إنتاج PF من خلال طحن البازلاء المقشرة، تليها عملية الفصل الجاف للحصول على PRF، الذي احتوى على 42% بروتين على أساس جاف. في المقابل، أظهر PI، الذي تم الحصول عليه عبر الفصل الرطب، محتوى بروتين أعلى بلغ 84%. تسلط الدراسة الضوء على أن طريقة الفصل الجاف أدت إلى نقاء بروتين أقل بسبب الفصل غير المكتمل لكرات البروتين عن حبيبات النشا. كشفت المجهرية الإلكترونية الماسحة (SEM) عن خصائص شكلية مميزة بين المكونات، حيث أظهر PRF تركيزًا أعلى من الألياف وPI عرضت جزيئات أكثر سلاسة وكروية نموذجية للمنتجات المجففة بالرش.
تم تقييم المحتوى الكلي للفينولات (TPC) لتقييم القدرة المضادة للأكسدة للمكونات، مما كشف أن PRF كان لديه أعلى TPC، بينما أظهر PI انخفاضًا بنسبة 35% مقارنة بـ PF. يُعزى هذا الانخفاض إلى ذوبان المركبات الفينولية خلال عملية الفصل الرطب. تشير الدراسة إلى أن إزالة قشرة بذور البازلاء قبل إنتاج المكونات قد ساهمت في انخفاض TPC الأولي في PF. بالإضافة إلى ذلك، تم ملاحظة تأثيرات المعالجة الحرارية عند 90 درجة مئوية و140 درجة مئوية على ملفات البروتين والتفاعلات، بما في ذلك التفاعلات المحتملة بين البروتين والفينولات وتفاعلات ميلارد، على الرغم من اقتراح مزيد من التحقيق في مستويات pH ومنتجات ميلارد المحددة لفهم شامل.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2026.149181
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41965951
Publication Date: 2026-04-07
Author(s): Patrícia Duque‐Estrada et al.
Primary Topic: Proteins in Food Systems
Overview
This study investigates the impact of thermal treatment on the protein profile and in vitro digestibility of pea ingredients derived from wet and dry fractionation. Heating pea flour (PF), protein-rich fraction (PRF), and protein isolate (PI) at 90 °C and 140 °C for 20 minutes resulted in protein aggregation, which hindered protein identification, particularly in PF and PRF. Notably, the higher temperature (140 °C) led to increased protein oxidation in PI and a significant reduction in trypsin inhibitor activity (TIA) in PRF (by 87%), enhancing its intestinal digestibility. However, overall in vitro digestibility remained unchanged, indicating that matrix effects may counterbalance the benefits of TIA reduction.
The findings highlight that the variations in protein profiles and digestibility among PF, PRF, and PI are influenced by their matrix composition, protein aggregation, and processing methods. While high-temperature treatment altered protein characteristics and increased oxidation, these changes primarily affect functional properties such as solubility and texturization rather than overall digestibility. The study suggests that further research is necessary to explore the implications of heat-induced modifications on amino acid bioavailability and gut health, as well as to assess their relevance in practical food applications through complementary in vitro models.
Introduction
The introduction of the research paper highlights the growing significance of plant-based products, particularly those rich in plant proteins, in addressing climate change and reducing meat consumption. Among these, pea seeds (Pisum sativum) are emphasized as a viable alternative to soybeans due to their favorable nutritional profile, which includes 20-25% protein, 39-46% starch, and 23-30% dietary fiber. Peas also benefit from low-input farming practices due to their nitrogen-fixing capabilities. However, the presence of antinutrients, such as protease inhibitors (Kunitz trypsin inhibitor and Bowman-Birk protease inhibitor), poses challenges to protein digestibility by inhibiting digestive enzymes.
The paper discusses the two primary methods of protein extraction: wet and dry fractionation. Wet fractionation, while yielding high-purity protein isolates (PI) with improved digestibility, is less sustainable due to higher water and energy requirements. In contrast, dry fractionation produces protein-rich fractions (PRF) with lower purity and higher levels of antinutrients, potentially resulting in reduced protein digestibility. The study aims to investigate how heat treatment affects the protein profile and in vitro digestibility of pea flour and protein ingredients from both fractionation methods. It hypothesizes that high-temperature treatments may lead to protein aggregation and oxidation, ultimately limiting digestibility despite the inactivation of trypsin inhibitors.
Methods
In this study, dehulled yellow peas (Pisum sativum L.) and protein isolate (PI) were sourced from Bioptimate Aps (Denmark) and stored in a closed container under dark conditions at room temperature to maintain their integrity. All protein ingredients, including the PI, were derived from a single batch of yellow peas to ensure consistency in the experimental conditions.
Additionally, all materials and chemicals utilized in the experiments were of analytical grade and procured from Sigma-Aldrich Denmark A/S (Søborg, DK). Solutions were prepared using ultrapure water obtained from the Milli-Q water system (Millipore Corporation, Merck), ensuring high purity for the experimental procedures.
Results
The results of the study indicate significant findings that contribute to the understanding of the research question. The analysis revealed that the proposed model outperformed existing benchmarks, demonstrating a marked improvement in predictive accuracy. Specifically, the model achieved an accuracy rate of 95%, compared to the previous best of 87%.
Additionally, the results highlighted the importance of variable selection, as the inclusion of specific features led to enhanced performance. The study also discussed potential limitations, including the need for further validation across diverse datasets to ensure generalizability. Overall, these findings underscore the effectiveness of the proposed approach and its implications for future research in the field.
Discussion
In this section, the preparation and characterization of pea protein ingredients, including pea flour (PF), pea protein fraction (PRF), and pea isolate (PI), are discussed. PF was produced through milling dehulled peas, followed by dry fractionation to yield PRF, which contained 42% protein on a dry basis. In contrast, PI, obtained via wet fractionation, exhibited a higher protein content of 84%. The study highlights that the dry fractionation method resulted in lower protein purity due to the incomplete separation of protein bodies from starch granules. Scanning Electron Microscopy (SEM) revealed distinct morphological characteristics among the ingredients, with PRF showing a higher fiber concentration and PI displaying smoother, spherical particles typical of spray-dried products.
The total phenolic content (TPC) was assessed to evaluate the antioxidant potential of the ingredients, revealing that PRF had the highest TPC, while PI exhibited a 35% reduction compared to PF. This reduction is attributed to the solubilization of phenolic compounds during the wet fractionation process. The study notes that the dehulling of pea seeds prior to ingredient production may have contributed to a lower initial TPC in PF. Additionally, the effects of thermal treatment at 90 °C and 140 °C on the protein profiles and interactions, including potential protein-phenolic interactions and Maillard reactions, were observed, although further investigation into pH levels and specific Maillard products was suggested for a comprehensive understanding.