DOI: https://doi.org/10.1038/s41538-026-00804-9
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41942477
تاريخ النشر: 2026-04-06
المؤلف: Yunji Lee وآخرون
الموضوع الرئيسي: تحلل البروتينات والببتيدات النشطة بيولوجيًا
نظرة عامة
تستكشف هذه الدراسة الخصائص الفيزيائية والكيميائية وإمكانات إنتاج النكهات للبروتينات النباتية المعالجة بالإنزيم (EVPs) المشتقة من الفاصوليا mung وفول الصويا والبازلاء، مع معالجة التحديات في تطوير الأطعمة النباتية ذات النكهات اللحمية والمالحة. تم تحليل المعلمات الرئيسية مثل درجة التحلل، توزيع الوزن الجزيئي، وملفات الأحماض الأمينية الحرة، جنبًا إلى جنب مع المركبات المتطايرة الناتجة عن تفاعلات Maillard مع السكريات المخفضة.
تشير النتائج إلى أن EVP الفاصوليا mung حققت أعلى درجة من التحلل، بينما كان EVP فول الصويا الأقل. أظهرت EVP البازلاء أعلى محتوى إجمالي من الأحماض الأمينية الحرة، مقارنة بمحتوى فول الصويا الأقل. من الجدير بالذكر أن الليوسين واللايسين كانا شائعين عبر جميع EVPs، لكن الأحماض الأمينية المحتوية على الكبريت كانت محدودة. أبرز تحليل المكونات الرئيسية أن كل من نوع EVP ووجود السكريات المخفضة أثر بشكل كبير على ملفات المركبات المتطايرة. أنتجت EVPs الفاصوليا mung والبازلاء كميات أكبر من الألدهيدات Strecker، والمركبات الحلقية، والمركبات المحتوية على الكبريت مقارنة بمحلول فول الصويا. تؤكد هذه النتائج على أهمية الخصائص الجوهرية لـ EVPs في تشكيل النكهة عبر تفاعلات Maillard، مما يوفر رؤى قيمة لاختيار مصادر البروتين النباتي لتعزيز النكهة في المنتجات الغذائية النباتية.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على الطلب المتزايد على البروتينات النباتية كبدائل للبروتينات المشتقة من الحيوانات، لا سيما في سياق بدائل اللحوم وعوامل النكهة. كان بروتين الصويا هو الخيار السائد بسبب محتواه العالي من البروتين وخصائصه الوظيفية؛ ومع ذلك، فإن استخدامه محدود بسبب الحساسية والنكهات غير المرغوب فيها. وبالتالي، فإن بروتينات الفاصوليا mung والبازلاء تحظى باهتمام متزايد كبدائل قابلة للتطبيق بسبب ملفاتها المتوازنة من الأحماض الأمينية وإمكاناتها للبروتينات النباتية المعالجة بالإنزيم (EVPs). على الرغم من وعدها، فإن الدراسات المنهجية التي تقارن EVPs من هذه البقوليات تحت ظروف معالجة موحدة نادرة، لا سيما فيما يتعلق بخصائصها الفيزيائية والكيميائية والمركبات المتطايرة الناتجة عن تفاعل Maillard.
يعتبر تفاعل Maillard حاسمًا لتطوير نكهات تشبه اللحوم، حيث ينتج مركبات نشطة عطرية من تفاعل السكريات المخفضة والأحماض الأمينية. يتم استخدام التحلل الإنزيمي لتعزيز ملفات النكهة من خلال إنتاج الأحماض الأمينية الحرة والببتيدات مع تقليل المنتجات الثانوية غير المرغوب فيها. أشارت الأبحاث السابقة إلى أن بروتينات الصويا المعالجة بالإنزيم يمكن أن تنتج روائح تشبه اللحوم عند دمجها مع السكريات، وقد حددت النتائج الأخيرة مجموعة متنوعة من المركبات المتطايرة من EVPs الفاصوليا mung والبازلاء التي تساهم في هذه النكهات. ومع ذلك، لم يتم إجراء تحليل مقارن لملفات المركبات المتطايرة والخصائص الفيزيائية والكيميائية لـ EVPs المشتقة من الفاصوليا mung وفول الصويا والبازلاء. تهدف هذه الدراسة إلى سد هذه الفجوة من خلال فحص درجة التحلل، توزيع الوزن الجزيئي، ملفات الأحماض الأمينية الحرة، والمركبات المتطايرة الناتجة من هذه المصادر البقولية.
طرق البحث
في هذه الدراسة، تم استخدام الفاصوليا mung التي تم حصادها في بيرو في عام 2023 وفول الصويا المزروع في كوريا في نفس العام كمواد أولية. تم الحصول على الفاصوليا mung من Adesfood في بوسان، كوريا الجنوبية، بينما تم الحصول على فول الصويا من Babhankki. تم اختيار إنزيمين محددين، Alcalase® (2.4 AU/g) وFlavourzyme® (1100 LAPU/g)، من Novozymes، الدنمارك، بسبب أنشطتهما البروتينية التكميلية. يعمل Alcalase بشكل أساسي كإنزيم ببتيداز داخلي، مما يسهل الانقسام الواسع للروابط الببتيدية الداخلية، بينما يظهر Flavourzyme أنشطة ببتيداز داخلية وخارجية، مما يؤدي إلى تحلل الببتيدات إلى أحماض أمينية حرة وببتيدات أقصر.
بالإضافة إلى ذلك، تم الحصول على كواشف ومواد كيميائية من الدرجة التحليلية من Sigma-Aldrich (Merck KGaA، دارمشتات، ألمانيا)، بما في ذلك المعايير الداخلية لتحليل المركبات المتطايرة والأحماض الأمينية الحرة، على وجه التحديد (-)-بورنول وL-norleucine، التي تم تحضيرها في الميثانول. كما استخدمت الدراسة معايير n-alkane (C7-C30) ومعايير أصلية أخرى من Sigma-Aldrich. تم توفير المذيبات مثل الميثانول، والأسيتونيتريل، والماء من الدرجة HPLC من J.T. Baker (Avantor, Inc.، رادنور، PA، الولايات المتحدة الأمريكية)، مع الحصول على الهكسان من Samchun Chemical Co.، Ltd. في سيول، كوريا الجنوبية.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” من ورقة البحث النتائج الرئيسية المستمدة من التجارب أو التحليلات التي تم إجراؤها. عادةً ما يتضمن بيانات كمية، وتحليلات إحصائية، وتمثيلات بصرية مثل الرسوم البيانية أو الجداول لتوضيح النتائج. غالبًا ما تتم مقارنة النتائج مع الفرضيات أو الدراسات السابقة لتسليط الضوء على الفروق أو التأكيدات المهمة.
في هذا القسم، قد يبلغ المؤلفون عن مقاييس محددة، مثل القيم المتوسطة، والانحرافات المعيارية، وقيم p، لدعم ادعاءاتهم. بالإضافة إلى ذلك، يتم مناقشة أي اتجاهات أو أنماط ملحوظة في البيانات، مما يوفر رؤى حول تداعيات النتائج. بشكل عام، يخدم هذا القسم لنقل الأدلة التجريبية التي تدعم أهداف البحث والاستنتاجات المستخلصة في الدراسة.
المناقشة
في هذه الدراسة، تمت مقارنة الخصائص الفيزيائية والكيميائية وملفات المركبات المتطايرة للبروتينات النباتية المعالجة بالإنزيم (EVPs) من الفاصوليا mung وفول الصويا والبازلاء بشكل منهجي. كانت درجة التحلل (DH) أعلى بشكل ملحوظ بالنسبة للفاصوليا mung (78.6%) مقارنة بفول الصويا (52.1%) والبازلاء (63.3%)، مما يشير إلى أن التطبيق المتسلسل لـ Alcalase وFlavourzyme يعزز كفاءة التحلل. احتوت المحللات الناتجة بشكل أساسي على ببتيدات ذات وزن جزيئي منخفض (<1,000 Da)، والتي تعتبر ضرورية لتطوير النكهة خلال تفاعل Maillard. من الجدير بالذكر أن EVPs الفاصوليا mung والبازلاء أظهرت مستويات أعلى من الأحماض الأمينية الحرة الإجمالية، لا سيما من مقدمي Maillard الرئيسيين مثل الليوسين واللايسين والأرجينين، مقارنة بفول الصويا. كشفت تحليل المركبات المتطايرة عن إجمالي 128 نوعًا محددًا، مع ملفات مميزة تأثرت بنوع السكر المستخدم في تفاعل Maillard. كانت EVPs الفاصوليا mung مرتبطة بمستويات أعلى من المركبات المحتوية على الكبريت، بينما أظهرت EVPs البازلاء زيادة في تركيزات الكيتونات. كما أبرزت الدراسة دور الأحماض الأمينية المحددة في توليد مركبات النكهة، مثل الفينيل أستالدهيد ومجموعة متنوعة من البيرازينات، التي تساهم في النكهات اللحمية المميزة. بشكل عام، تؤكد النتائج على أهمية اختيار الإنزيم ونوع الركيزة في تحسين ملفات النكهة للبروتينات النباتية من خلال التحلل الإنزيمي والتفاعلات الحرارية اللاحقة.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41538-026-00804-9
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41942477
Publication Date: 2026-04-06
Author(s): Yunji Lee et al.
Primary Topic: Protein Hydrolysis and Bioactive Peptides
Overview
This study investigates the physicochemical properties and flavor-producing potentials of enzyme-hydrolyzed vegetable proteins (EVPs) derived from mung bean, soybean, and pea, addressing the challenges in developing plant-based foods with meaty and savory flavors. Key parameters such as the degree of hydrolysis, molecular weight distribution, and free amino acid profiles were analyzed, alongside volatile compounds generated through Maillard reactions with reducing sugars.
The findings indicate that mung bean EVP achieved the highest degree of hydrolysis, while soybean EVP had the lowest. Pea EVP exhibited the highest total content of free amino acids, contrasting with soybean’s lower content. Notably, leucine and lysine were prevalent across all EVPs, but sulfur-containing amino acids were limited. Principal component analysis highlighted that both the type of EVP and the presence of reducing sugars significantly affected the profiles of volatile compounds. Mung bean and pea EVPs produced greater quantities of Strecker aldehydes, heterocyclic compounds, and sulfur-containing compounds compared to soybean hydrolysate. These results underscore the importance of intrinsic properties of EVPs in flavor formation via Maillard reactions, offering valuable insights for selecting plant protein sources to enhance flavor in plant-based food products.
Introduction
The introduction highlights the increasing demand for plant-based proteins as alternatives to animal-derived proteins, particularly in the context of meat analogues and flavoring agents. Soy protein has been the predominant choice due to its high protein content and functional properties; however, its use is limited by allergenicity and off-flavors. Consequently, mung bean and pea proteins are gaining attention as viable substitutes due to their balanced amino acid profiles and potential for enzyme-hydrolyzed vegetable proteins (EVPs). Despite their promise, systematic studies comparing EVPs from these legumes under uniform processing conditions are scarce, particularly regarding their physicochemical properties and the volatile compounds produced via the Maillard reaction.
The Maillard reaction is crucial for developing meat-like flavors, as it generates aroma-active compounds from the interaction of reducing sugars and amino acids. Enzymatic hydrolysis is employed to enhance flavor profiles by producing free amino acids and peptides while minimizing undesirable by-products. Previous research has indicated that enzyme-hydrolyzed soy proteins can yield meat-like aromas when combined with sugars, and recent findings have identified various volatile compounds from mung bean and pea EVPs that contribute to these flavors. However, a comparative analysis of the volatile profiles and physicochemical characteristics of EVPs derived from mung bean, soybean, and pea has not been conducted. This study aims to fill this gap by examining the degree of hydrolysis, molecular weight distribution, free amino acid profiles, and volatile compounds generated from these legume sources.
Methods
In this study, mung beans harvested in Peru in 2023 and soybeans cultivated in Korea in the same year were utilized as primary materials. The mung beans were sourced from Adesfood in Busan, South Korea, while the soybeans were acquired from Babhankki. Two specific enzymes, Alcalase® (2.4 AU/g) and Flavourzyme® (1100 LAPU/g), were selected from Novozymes, Denmark, due to their complementary proteolytic activities. Alcalase primarily functions as an endopeptidase, facilitating extensive cleavage of internal peptide bonds, whereas Flavourzyme exhibits both endo- and exopeptidase activities, further hydrolyzing peptides into free amino acids and shorter peptides.
Additionally, analytical-grade reagents and chemicals were sourced from Sigma-Aldrich (Merck KGaA, Darmstadt, Germany), including internal standards for volatile compounds and free amino acids analysis, specifically (-)-borneol and L-norleucine, which were prepared in methanol. The study also employed n-alkane standards (C7-C30) and other authentic standards from Sigma-Aldrich. Solvents such as methanol, acetonitrile, and HPLC-grade water were provided by J.T. Baker (Avantor, Inc., Radnor, PA, USA), with hexane obtained from Samchun Chemical Co., Ltd. in Seoul, South Korea.
Results
The “Results” section of the research paper presents key findings derived from the conducted experiments or analyses. It typically includes quantitative data, statistical analyses, and visual representations such as graphs or tables to illustrate the outcomes. The results are often compared against the hypotheses or previous studies to highlight significant differences or confirmations.
In this section, the authors may report on specific metrics, such as mean values, standard deviations, and p-values, to substantiate their claims. Additionally, any observed trends or patterns in the data are discussed, providing insights into the implications of the findings. Overall, this section serves to convey the empirical evidence that supports the research objectives and conclusions drawn in the study.
Discussion
In this study, the physicochemical characteristics and volatile compound profiles of enzyme-hydrolyzed vegetable proteins (EVPs) from mung bean, soybean, and pea were systematically compared. The degree of hydrolysis (DH) was notably higher for mung bean (78.6%) compared to soybean (52.1%) and pea (63.3%), suggesting that the sequential application of Alcalase and Flavourzyme enhances hydrolysis efficiency. The resulting hydrolysates predominantly contained low molecular weight peptides (<1,000 Da), which are essential for flavor development during the Maillard reaction. Notably, mung bean and pea EVPs exhibited higher total free amino acid levels, particularly of key Maillard precursors like leucine, lysine, and arginine, compared to soybean. The analysis of volatile compounds revealed a total of 128 identified species, with distinct profiles influenced by the type of sugar used in the Maillard reaction. Mung bean EVPs were associated with higher levels of sulfur-containing compounds, while pea EVPs showed increased ketone concentrations. The study also highlighted the role of specific amino acids in generating flavor compounds, such as phenylacetaldehyde and various pyrazines, which contribute to the characteristic meaty flavors. Overall, the findings underscore the importance of enzyme selection and substrate type in optimizing the flavor profiles of plant-based proteins through enzymatic hydrolysis and subsequent thermal reactions.