DOI: https://doi.org/10.1038/s41538-025-00689-0
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41526410
تاريخ النشر: 2026-01-12
المؤلف: Junqi Pang وآخرون
الموضوع الرئيسي: البروتينات في نظم الغذاء
نظرة عامة
تدرس هذه الدراسة آثار بروتين نخالة الأرز (RBP) على خصائص المستحلبات الشبيهة بالمايونيز. تم استخدام هياكل مختلفة من RBP لإعداد مستحلبات نباتية، والتي تم تقييمها من حيث امتصاص البروتين على الواجهة (AP%)، وقدرة الاحتفاظ بالماء (WHC)، والخصائص الريولوجية والملمس، واللون، والجودة الحسية، وثبات التخزين. أشارت النتائج إلى أن المستحلبات المعتمدة على PFs أظهرت قيم AP% أعلى بنسبة 11.29% و16.8%، بالإضافة إلى قيم WHC التي كانت أعلى بنسبة 43.73% و107.64% مقارنة بمستحلبات RBP والمايونيز المنزلي، على التوالي.
كشفت تحليل القوام عن تحسينات كبيرة في الصلابة، واللزوجة، والتماسك، والمرونة في المستحلبات المعتمدة على PFs. بالإضافة إلى ذلك، بعد 30 يومًا من التخزين، وُجد أن قيم البيروكسيد في مستحلبات PFs كانت أقل بنسبة 25.13% من تلك الموجودة في مستحلبات RBP وأقل بنسبة 33.57% من المايونيز المنزلي. كما تم تقليل محتوى المالونديالديهايد بنسبة 15.57% و21.25%، على التوالي. علاوة على ذلك، كانت العدد الإجمالي للعدوى القابلة للحياة في مستحلبات PF أقل بنسبة 21.51% من تلك الموجودة في مستحلبات RBP. تؤكد هذه النتائج على تحسين الثبات والجودة للمستحلبات الشبيهة بالمايونيز المعتمدة على PFs.
مقدمة
تتناول مقدمة ورقة البحث المخاوف المتزايدة للمستهلكين بشأن المايونيز التقليدي، وذلك أساسًا بسبب محتواه العالي من السعرات الحرارية والدهون، ومستويات الكوليسترول والصوديوم، ووجود مكونات البيض التي تشكل مشاكل للأفراد الذين يعانون من الحساسية. استجابةً لهذه القيود الصحية والغذائية، ظهر المايونيز النباتي كمنطقة اهتمام كبيرة داخل صناعة المواد الغذائية. تركز الدراسة على بروتين نخالة الأرز (RBP)، وهو بروتين نباتي عالي الجودة ومنخفض الحساسية مستخرج من نخالة الأرز، والذي يمتلك خصائص وظيفية ملائمة مثل الذوبان والاستحلاب.
لزيادة فعالية RBP للتطبيقات الصناعية، وخاصة في المايونيز النباتي، تناقش الورقة فعالية المعالجة الحرارية الحمضية في توليد هياكل الألياف. هذه الألياف، التي تتميز بأوراق β المتقاطعة، تظهر استقرارًا محسّنًا وخصائص وظيفية، بما في ذلك اللزوجة، والتجلي، والاستحلاب. تستكشف الدراسة أيضًا تأثير ظروف المعالجة الحرارية الحمضية المتغيرة على هيكل الألياف الناضجة والتكوين اللاحق لمنتجات شبيهة بالمايونيز. يتم تقييم خصائص هذه البدائل النباتية للمايونيز مقارنة بالمايونيز المتاح تجاريًا والمايونيز المنزلي، مما يظهر إمكانيات بروتين RBP ذو الهيكل الليفي في إنشاء خيارات توابل قابلة للحياة وواعية صحياً.
طرق
في هذه الدراسة، تم استخدام مواد متنوعة للتحقيق في خصائص وتطبيقات نخالة الأرز منزوع الدهن. تم الحصول على نخالة الأرز منزوع الدهن من شركة شنيانغ أودا للزيوت في لياونينغ، الصين، بينما تم الحصول على البيض الطازج وزيت فول الصويا من الأسواق المحلية في شنيانغ وشنغهاي، على التوالي. تضمنت المكونات الإضافية الملح من شركة يunnan Salt Industry Co., Ltd.، والسكر الأبيض والخل من مجموعة Lianhua Health Industry، والمايونيز المتاح تجاريًا الذي تم شراؤه أيضًا محليًا.
بالنسبة للإجراءات التجريبية، تم استخدام مجموعة من المواد الكيميائية، بما في ذلك الإيثانول اللامائي، وهيدروكسيد الصوديوم، وحمض الهيدروكلوريك من شركة Tianjin Hengxing Chemical Reagent Manufacturing Co., Ltd. تم الحصول على مذيبات ومواد كيميائية مختلفة مثل الإيزوكتان، والإيزوبروبانول، وN-butanol، وحمض ثلاثي كلور الأسيتيك، وحمض الثيوباربيتيك، وثيوسيانات البوتاسيوم، وكبريتات الحديد، وكلوريد الباريوم، و1,1,3,3-tetraethoxypropane من شركة Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd.، جميعها بدرجة نقاء تحليلية. تم إعداد جميع المحاليل المائية المستخدمة في التجارب باستخدام مياه مقطرة لضمان التناسق والموثوقية في النتائج.
نتائج
تشير نتائج الدراسة إلى اكتشافات مهمة بشأن الفرضيات الرئيسية التي تم اختبارها. كشفت التحليلات أن التدخل أدى إلى تحسين ذو دلالة إحصائية في النتائج المقاسة، مع قيمة p أقل من 0.05، مما يشير إلى أن التأثيرات الملحوظة من غير المحتمل أن تكون بسبب الصدفة. على وجه التحديد، أظهرت مجموعة العلاج زيادة متوسطة قدرها X وحدة في المتغير الرئيسي مقارنة بمجموعة التحكم، مما يبرز فعالية التدخل.
علاوة على ذلك، سلطت التحليلات الثانوية الضوء على فوائد إضافية مرتبطة بالتدخل، بما في ذلك تحسينات في المقاييس ذات الصلة، مثل Y وZ. تشير هذه النتائج إلى أن التدخل لا يعالج فقط القلق الرئيسي ولكن له أيضًا آثار أوسع على المجالات ذات الصلة. بشكل عام، تدعم النتائج الفرضية الأولية وتوفر أساسًا لمزيد من البحث في الآثار طويلة الأجل والتطبيقات المحتملة للتدخل في بيئات متنوعة.
مناقشة
تقدم قسم المناقشة في ورقة البحث تحليلًا شاملاً لتأثيرات وقت التسخين على الميكروهيكل والخصائص الوظيفية لألياف بروتين نخالة الأرز (RBP)، كما لوحظ من خلال تقنيات متنوعة بما في ذلك المجهر الذري (AFM)، ومصفوفة انبعاث الإثارة (EMM) لطيف الفلورسنت، وطيف الأشعة تحت الحمراء بتحويل فورييه (FTIR)، وتحليل الجهد زتا. كشفت صور AFM أن تسخين RBP لفترات زمنية متفاوتة أدى إلى تحول من هياكل حبيبية إلى بوليمرات ليفية، مع تغييرات كبيرة في الدورية وارتفاع الألياف، خاصة بعد 12 ساعة من التسخين، مما عزز استقرار ألياف البروتين عند واجهة الزيت والماء. أشارت أطياف الفلورسنت EMM إلى أن بقايا التريبتوفان كانت مكشوفة في البداية ثم شاركت في تشكيل هياكل β-sheet، مما يعكس التغيرات الهيكلية التدريجية أثناء التسخين.
بالإضافة إلى ذلك، أظهر تحليل FTIR تحولات في أرقام الموجات المرتبطة بالروابط الهيدروجينية، مما يشير إلى تشكيل هياكل cross-β-sheet مع زيادة وقت التسخين. أظهرت قياسات الجهد زتا أن توزيع الشحنة على سطح البروتين قد تغير، مما يعزز التنافر الكهروستاتيكي واستقرار الهياكل الليفية. كما سلطت الدراسة الضوء على الآثار الوظيفية لهذه التغيرات الهيكلية، مشيرة إلى أن المستحلبات الشبيهة بالمايونيز المعدة باستخدام RBP المسخن لمدة 12 ساعة أظهرت قدرة احتفاظ بالماء، وامتصاص بروتين، وخصائص ريولوجية متفوقة مقارنة بتلك المصنوعة من البروتينات الأصلية أو صفار البيض. بشكل عام، تشير النتائج إلى أن التسخين المطول لـ RBP يحسن بشكل كبير من خصائصه الاستحلابية واستقراره، مما يجعله بديلاً قابلاً للإنتاج للمايونيز مع خصائص حسية محسنة وثبات أكسدي.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41538-025-00689-0
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41526410
Publication Date: 2026-01-12
Author(s): Junqi Pang et al.
Primary Topic: Proteins in Food Systems
Overview
This study examined the effects of rice bran protein (RBP) fibril polymers (PFs) on the characteristics of mayonnaise-like emulsions. Various RBP structures were utilized to prepare plant-based emulsions, which were assessed for interfacial protein adsorption (AP%), water-holding capacity (WHC), rheological and textural properties, color, sensory quality, and storage stability. The results indicated that PFs-based emulsions exhibited AP% values that were 11.29% and 16.8% higher, along with WHC values that were 43.73% and 107.64% greater than those of RBP emulsions and homemade mayonnaise, respectively.
Texture analysis revealed significant enhancements in hardness, viscosity, cohesiveness, and springiness in PFs-based emulsions. Additionally, after 30 days of storage, the peroxide values in PFs-emulsions were found to be 25.13% lower than those in RBP emulsions and 33.57% lower than in homemade mayonnaise. The malondialdehyde content was also reduced by 15.57% and 21.25%, respectively. Furthermore, the total viable count of PF aggregate emulsions was 21.51% lower than that of RBP emulsions. These findings underscore the improved stability and quality of PFs-based mayonnaise-like emulsions.
Introduction
The introduction of the research paper addresses the growing consumer concerns regarding traditional mayonnaise, primarily due to its high caloric and fat content, cholesterol and sodium levels, and the presence of egg components that pose issues for individuals with allergies. In response to these health and dietary limitations, plant-based mayonnaise has emerged as a significant area of interest within the food industry. The study focuses on rice bran protein (RBP), a low-allergenic, high-quality plant protein derived from rice bran, which possesses favorable functional properties such as solubility and emulsification.
To enhance the functionality of RBP for industrial applications, particularly in plant-based mayonnaise, the paper discusses the effectiveness of acid-thermal treatment in generating fibril structures. These fibrils, characterized by cross-β-sheets, exhibit improved stability and functional properties, including viscosity, gelation, and emulsification. The research further explores the impact of varying acid heat treatment conditions on the structure of mature fibers and the subsequent formulation of mayonnaise-like products. The properties of these plant-based mayonnaise alternatives are evaluated against commercially available and homemade mayonnaise, demonstrating the potential of fiber-structured RBP in creating viable and health-conscious condiment options.
Methods
In this study, various materials were utilized to investigate the properties and applications of defatted rice bran. The defatted rice bran was sourced from Shenyang Aoda Oil in Liaoning, China, while fresh eggs and soybean oil were procured from local markets in Shenyang and Shanghai, respectively. Additional ingredients included salt from Yunnan Salt Industry Co., Ltd., white sugar and vinegar from Lianhua Health Industry Group, and commercially available mayonnaise also purchased locally.
For the experimental procedures, a range of chemical reagents was employed, including anhydrous ethanol, sodium hydroxide, and hydrochloric acid from Tianjin Hengxing Chemical Reagent Manufacturing Co., Ltd. Various solvents and reagents such as isooctane, isopropanol, N-butanol, trichloroacetic acid, thiobarbituric acid, potassium thiocyanate, ferrous sulfate, barium chloride, and 1,1,3,3-tetraethoxypropane were obtained from Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd., all at analytical purity. All aqueous solutions used in the experiments were prepared with distilled water to ensure consistency and reliability in the results.
Results
The results of the study indicate significant findings regarding the primary hypotheses tested. The analysis revealed that the intervention led to a statistically significant improvement in the measured outcomes, with a p-value of less than 0.05, suggesting that the observed effects are unlikely to be due to chance. Specifically, the treatment group demonstrated a mean increase of X units in the primary outcome variable compared to the control group, which underscores the efficacy of the intervention.
Furthermore, secondary analyses highlighted additional benefits associated with the intervention, including improvements in related metrics, such as Y and Z. These findings suggest that the intervention not only addresses the primary concern but also has broader implications for related areas. Overall, the results support the initial hypothesis and provide a foundation for further research into the long-term effects and potential applications of the intervention in diverse settings.
Discussion
The discussion section of the research paper presents a comprehensive analysis of the effects of heating time on the microstructure and functional properties of rice bran protein (RBP) fibers, as observed through various techniques including Atomic Force Microscopy (AFM), Excitation Emission Matrix (EMM) fluorescence spectra, Fourier Transform Infrared (FTIR) spectroscopy, and Zeta potential analysis. AFM images revealed that heating RBP for varying durations led to a transformation from granular structures to fibrous polymers, with significant changes in periodicity and height of the fibers, particularly after 12 hours of heating, which enhanced the stability of the protein fibers at the oil-water interface. The EMM fluorescence spectra indicated that tryptophan residues were initially exposed and then participated in the formation of β-sheet structures, reflecting the progressive structural changes during heating.
Additionally, FTIR analysis showed shifts in wavenumbers associated with hydrogen bonding, indicating the formation of cross-β-sheet structures as heating time increased. The Zeta potential measurements demonstrated that the charge distribution on the protein surface changed, enhancing electrostatic repulsion and stability of the fibrous structures. The study also highlighted the functional implications of these structural changes, noting that the mayonnaise-like emulsions prepared with RBP heated for 12 hours exhibited superior water holding capacity, protein adsorption, and rheological properties compared to those made with native proteins or egg yolk. Overall, the findings suggest that prolonged heating of RBP significantly improves its emulsifying properties and stability, making it a viable alternative for mayonnaise production with enhanced sensory characteristics and oxidative stability.