Ырааттуу ультра жогорку басым–целлюлаза иштетүүсү менен алынган перилла уругунун кабыгынан эрүүчү азык буласы (UCPSDF) — перилла уругунун кабыгынын суспензиясын адегенде 400 MPa басымда 20 мүнөт иштетип, андан соң 75 U/g целлюлаза менен pH 4,8 жана 50 °C температурада 100 мүнөт гидролиздөөдөн кийин алынган эрүүчү азык буласы фракциясы. Бул изилдөө UCPSDF ни иштетилбеген PSDF, ультра жогорку басым гана колдонулган UPSDF жана целлюлаза гана колдонулган CPSDF менен салыштырып; булалардын химиялык курамын, моносахариддик профилин, көрүнгөн молекулалык массасын, бөлүкчө өлчөмүн, FTIR, XRD, SEM, термиялык жүрүм-турумун жана гидратациялык касиеттерин изилдеген. Андан кийин ар бир SDF түрү %6 өлчөмүндө буудай–жүгөрү композит камырына кошулуп, камырдын pasting касиеттери, реологиясы, текстурасы, белок түзүлүшү жана суунун бөлүштүрүлүшү бааланган.

Ырааттуу UHP–целлюлаза алдын ала иштетүүсү алдын ала иштетилген перилла кабыгынын бүтүндөй материалындагы гравиметриялык SDF мазмунун %3,71-ден %8,63-ке чейин көбөйтүп, эрибеген азык буласын (IDF) %55,74-төн %50,37-ге чейин азайткан. Бул көрсөткүчтөр SDF экстракциясынын чыгышын эмес, алдын ала иштетилген бүт кабык материалында өлчөнгөн SDF жана IDF мазмунун билдирет. UCPSDF нин көрүнгөн орточо молекулалык массасы 2788 Da-дан 2442 Da-га, орточо бөлүкчө өлчөмү 3,62 µm-ден 2,76 µm-ге чейин азайган; глюкозанын үлүшү төмөндөп, арабиноза жана айрым кычкыл моносахариддердин салыштырмалуу үлүштөрү жогорулаган.

FTIR жана XRD жыйынтыктары алдын ала иштетүүлөр SDF нин негизги полисахариддик функционалдык топторун жана негизги кристаллдык касиеттерин жок кылбаганын көрсөткөн. Ал эми чыныгы SEM сүрөттөрүндө UCPSDF көбүрөөк ачык, көңдөйлүү жана агрегациясы азыраак морфологияны көрсөткөн. UCPSDF изилденген SDF үлгүлөрүнүн арасында сууну кармоо жөндөмү жана сууда шишүү жөндөмү эң жогору болгон; CPSDF болсо майды кармоо жөндөмү эң жогору болгон.

%80 буудай уну жана %20 жүгөрү уну камтылган композит камырга %6 UCPSDF кошулганда UCP-D үлгүсү бүткүл жыштык диапазонунда эң күчтүү эластикалык жоопту көрсөткөн. Камырдын серпилгичтиги 0,59-дан 0,72-ге, когезиясы 0,64-төн 0,76-га чейин жогорулаган. Белоктордо α-спираль + β-катмар жалпы үлүшү %53,93-төн %66,82-ге чейин өскөн; эркин сульфгидрил топтору азайып, дисульфид байланыштары көбөйгөн. Төмөн талаалуу NMR анализинде салыштырмалуу кыймылдуу сууну билдирген T₂₃ релаксация убактысы 297,86 ms-ден 81,23 ms-ге чейин кыскарган жана камырдын SEM сүрөттөрүндө кыйла тыгыз, байланышкан матрица байкалган.

Бул жыйынтыктар ырааттуу UHP–целлюлаза иштетүүсү перилла уругунун кабыгындагы SDF түзүлүшүн жана өзгөчө гидратациялык жүрүм-турумун өзгөртөрүн; бул өзгөрүүлөр буудай–жүгөрү композит камырындагы суунун кыймылдуулугу жана глютен–крахмал–полисахарид уюшулушундагы өзгөрүүлөр менен катар жүрөрүн колдойт. Бирок эксперимент %6 SDF кошуу жана лабораториялык камыр деңгээлинде гана жүргүзүлгөн. Бышыруу көрсөткүчтөрү, нан же башка акыркы азыктардын сенсордук касиеттери, сактоо мөөнөтү, адамдардагы физиологиялык таасирлер жана өнөр жай масштабына чыгаруу бул изилдөөдө текшерилген эмес.

Изилдөөнүн негизги көйгөйү

Перилла (Perilla frutescens L.) уругу май, белок, полисахарид жана башка биоактивдүү компоненттери үчүн бааланган өсүмдүк чийки заты. Бирок урукту иштетүүдөн калган кабыктар целлюлозага бай болгонуна карабастан, кошумча наркы төмөн колдонмолорго багытталышы же калдыктар катары калышы мүмкүн. Изилдөө бул кабыктарды эрүүчү азык буласынын булагы катары функционалдуу пайдаланууга багытталган.

Эрүүчү азык буласы (soluble dietary fiber, SDF) — суу менен өз ара аракеттене алган жана гидратациялык касиеттери азык-түлүк системаларындагы функциясына олуттуу таасир бере алган азык буласынын фракциясы. SDF нин саны гана эмес; молекулалык массасы, моносахариддик курамы, бөлүкчө өлчөмү жана микротүзүлүшү да суу, крахмал жана белоктор менен өз ара аракеттенүүсүн өзгөртө алат.

Изилдөөчүлөрдүн негизги суроосу — перилла уругунун кабыгына ырааттуу ультра жогорку басым (ultra-high pressure, UHP) жана целлюлаза иштетүүсүн колдонуу SDF түзүлүшүн кантип өзгөртөт жана бул структуралык өзгөрүүлөр кийин буудай–жүгөрү композит камырынын сууну башкаруусуна жана глютен тармагына кантип таасир этет.

Эмне үчүн ультра жогорку басым жана целлюлаза чогуу колдонулган?

Ультра жогорку басым физикалык алдын ала иштетүү катары клетка дубалынын матрицасындагы коваленттүү эмес өз ара аракеттенүүлөрдү бузуп, тыгыз түзүлүштү бошоңдотуп жана ферменттер жетчү беттерди көбөйтө алат. Целлюлаза болсо целлюлоза менен байланышкан β-1,4-гликозиддик байланыштарды гидролиздеп, ири жана эрибеген түзүлүштөрдү жарым-жартылай ажырата алат.

Изилдөөнүн гипотезасы — алгач UHP менен түзүлүштү бошоңдотуу целлюлазанын субстратка жетүүсүн жеңилдетип, ошентип UHP гана же целлюлаза гана колдонулган иштетүүдөн айырмаланган SDF түзүлүшүн пайда кылышы мүмкүн. Эксперимент бул гипотезаны төрт параллелдүү иштетүү тобун салыштыруу менен текшерген.

SDF Мазмунунун %3,71-ден %8,63-ке Өсүшү Экстракция Чыгышын Билдиреби?

Жок. Булактагы изилдөө %3,71 жана %8,63 көрсөткүчтөрү алдын ала иштетилген перилла уругунун бүт кабык материалында ферменттик-гравиметриялык ыкма менен өлчөнгөн SDF мазмуну экенин ачык билдирет; булар кийинки эксперименттерде колдонулган этанол менен чөктүрүлгөн SDF фракциясынын препаративдик экстракция чыгышы эмес.

Кабык материалынын негизги химиялык курамы

IDF бардык иштетүү топторунда азайып, SDF көбөйгөн. Эң чоң өзгөрүү ырааттуу UHP–целлюлаза иштетүүсүндө болгон. Авторлор бул жыйынтыкты UHP тыгыз клетка дубалынын түзүлүшүн бошоңдотуп целлюлазанын жетүүсүн көбөйтүшү жана целлюлаза эрибеген түзүлүштөрдүн бир бөлүгүн майда, эрүүчү полисахарид фрагменттерине айландырышы менен түшүндүрүшөт. Бул механизм негиздүү түзүлүш–функция түшүндүрмөсү; изилдөө целлюлоза байланыштарынын ар биринин ажырашын молекулалык деңгээлде түз көзөмөлдөгөн эмес.

Моносахарид курамы кандай өзгөрдү?

Бардык SDF фракцияларында басымдуу моносахарид глюкоза. Бирок алдын ала иштетүүлөр глюкозанын салыштырмалуу үлүшүн азайтып, өзгөчө арабинозанын жана айрым кычкыл моносахариддердин салыштырмалуу үлүштөрүн көбөйткөн. UCPSDF %84,87 менен эң төмөн глюкоза жана %7,13 менен эң жогорку арабиноза үлүшүн көрсөткөн.

Булакта рамноза, галактоза жана фукоза аныкталган эмес. Мындан тышкары SDF фракциялары этанол менен чөктүргөндөн кийин кошумча тазалоодон өткөрүлбөгөндүктөн, изилдөөчүлөр моносахариддик профилге калдык була эмес компоненттердин салымын толук жокко чыгарууга болбой турганын белгилешет.

Көрүнгөн молекулалык масса кантип аныкталды?

Көрүнгөн масса-орточо молекулалык масса (Mw) жогорку натыйжалуу гель өткөрүмдүүлүк хроматографиясы (HPGPC) менен аныкталган. Калибрлөөдө 1000–120.000 Da аралыгындагы декстран стандарттары колдонулган.

K_av = −0,1927 log₁₀(Mw) + 0,9527

Калибрлөөнүн детерминация коэффициенти R² = 0,9960. K_av хроматографиялык бөлүштүрүү жүрүм-турумун билдирген эффективдүү бөлүштүрүү коэффициенти; Mw болсо теңдемеден эсептелген көрүнгөн масса-орточо молекулалык масса. “Көрүнгөн” деген сөз маанилүү, анткени жыйынтык колдонулган колонка жана декстран стандарттарына ылайык алынган хроматографиялык эквиваленттүү молекулалык массаны билдирет.

Молекулалык масса PSDF → UPSDF → CPSDF → UCPSDF тартибинде 2788 → 2639 → 2503 → 2442 Da болуп азайган. Бул тенденция UHP жана айрыкча целлюлаза иштетүүлөрүнүн полисахарид түзүлүшүндөгү жарым-жартылай деполимеризация менен шайкеш.

Бөлүкчө өлчөмү

UCPSDF эң төмөн D50 жана орточо бөлүкчө өлчөмүн көрсөткөн; бирок D50, D90 жана Dav боюнча CPSDF менен UCPSDF ортосунда маанилүү айырма табылган эмес. Ошондуктан бөлүкчө өлчөмүнүн азайышында целлюлаза негизги ролду ойногону тууралуу жыйынтык “айкалышкан иштетүү ар бир көрсөткүчтө целлюлазадан сөзсүз жакшы” деп кеңейтилбеши керек.

FTIR эмнени көрсөттү?

Төрт SDF нин FTIR спектрлери жалпысынан окшош. 3600–3200 cm⁻¹ аймагындагы кең тилке O–H созулушуна, 2926 жана 2852 cm⁻¹ тилкелери C–H созулушуна, болжол менен 1746 cm⁻¹ тилкеси C=O созулушуна жана 1239, 1153 менен 1032 cm⁻¹ аймактары C–O жана C–O–C гликозиддик байланыш термелүүлөрүнө таандык деп берилген.

Жаңы негизги пиктердин пайда болбошу же маанилүү мүнөздүү пиктердин жоголбошу UHP, целлюлаза жана айкалышкан алдын ала иштетүүлөр SDF нин негизги функционалдык топ каркасын толугу менен өзгөртпөгөнүн көрсөтөт.

XRD эмнени көрсөттү?

Рентген дифракция үлгүлөрүндө үлгүлөр окшош негизги дифракция касиеттерин сактаган. Жаңы ачык пиктердин пайда болбошу же негизги пиктердин жоголбошу алдын ала иштетүүлөр SDF нин негизги кристаллдык касиеттерин толугу менен өзгөртпөгөнүн көрсөтөт.

Демек, изилдөөнүн жыйынтыгы “UHP–целлюлаза кристалл түзүлүштү жок кылды” эмес. Туурараак түшүндүрмө — негизги кристаллдык белгилер сакталганы менен морфология, бөлүкчө өлчөмү, молекулалык масса жана гидратацияга байланышкан касиеттер өзгөргөн.

SEM сүрөттөрүндө эмне өзгөрдү?

Булактын 12-бетиндеги чыныгы сканерлөөчү электрондук микроскоп сүрөттөрүндө PSDF кыйла тыгыз, иретсиз агрегаттарды жана салыштырмалуу аз көңдөйлөрдү көрсөткөн. UPSDF бетинде жаракалар жана майда көңдөйлөр көбөйгөн; CPSDF майда, одуракай жана көңдөйлүү фрагменттерге бөлүнгөн. UCPSDF болсо ачыгыраак, көңдөйлүүрөөк жана агрегациясы азыраак түзүлүштү көрсөткөн.

SEM сүрөттөрүнүн өзү эксперименттик далил болгондуктан бул жерде жасалма SEM сүрөтү түзүлгөн эмес. Verianla баяны булактагы сүрөттөрдүн баяндалган морфологиялык мазмунун гана берет.

Термиялык жүрүм-турум

Алдын ала иштетүүлөр TG/DTG профилин өзгөрткөн; бирок ар башка бузулуу баскычтарындагы температуралык жылыштар бир багытта эмес. Ошондуктан булак иштетүүлөр бардык температура диапазонунда термиялык туруктуулукту ырааттуу көбөйттү деген жыйынтыкка келбейт.

Сууну кармоо, майды кармоо жана шишүү жөндөмү кантип эсептелди?

Сууну кармоо жөндөмү (WHC) үчүн булак теңдемеси:

WHC (g/g) = (W₂ − W₁) / m

W₁ — кургак үлгү + центрифуга түтүгүнүн массасы; W₂ — сууда кармоо жана центрифугалоодон кийинки үлгү + түтүк массасы; m — кургак үлгүнүн массасы. Натыйжанын g/g болушу бир грамм кургак була иштетүүнүн аягында канча суу кармаганын көрсөтөт.

Майды кармоо жөндөмү (OHC) үчүн:

OHC (g/g) = (O₂ − O₁) / m

O₁ — кургак үлгү + түтүк, O₂ болсо май менен байланыш жана центрифугалоодон кийинки масса.

Сууда шишүү жөндөмү (WSC) болсо:

WSC (mL/g) = (V₁ − V₀) / m

V₀ баштапкы көлөмдү, V₁ 24 саат гидратациядан кийинки көлөмдү жана m кургак үлгүнүн массасын билдирет.

UCPSDF төрт үлгүнүн ичинен эң жогорку WHC жана WSC көрсөткүчтөрүн көрсөткөн. CPSDF эң жогорку OHC көрсөткүчүнө ээ болсо, UCPSDF да салыштырмалуу жогорку май кармоо жөндөмүн сактаган. Булактагы Figure 1e тилкелеринин бардык так чийки көрсөткүчтөрү негизги текстте сандык түрдө берилбегендиктен, алар графиктен болжолдонуп так сан катары кайра чыгарылган эмес.

UCPSDF Буудай–Жүгөрү Композит Камырын Кантип Өзгөрттү?

%6 UCPSDF кошулган UCP-D камыры изилдөөнүн лабораториялык шарттарында жогору эластикалык жооп, жогору серпилгичтик жана когезия, жогору α-спираль + β-катмар үлүшү, көбүрөөк дисульфид байланыштары, чектелген суу кыймылдуулугу жана тыгызыраак камыр микротүзүлүшү менен байланышкан; бирок бул жыйынтыктар бышырылган нан же башка акыркы азыктардын сенсордук жана коммерциялык сапаты жакшырганын түз көрсөтпөйт.

Камыр формуласы эмне үчүн маанилүү?

Буудай уну менен жүгөрү уну 8:2 масса катышында аралаштырылган. Жалпы ун аралашмасы %100 негиз катары алынып, бардык SDF колдонмолорунда була кошуу деңгээли %6 болуп сакталган.

Болжол менен %60 суу баштапкы ориентир катары колдонулганына карабастан, бардык үлгүлөргө бирдей өлчөмдө суу кошулган эмес. SDF үлгүлөрүнүн гидратация касиеттери ар башка болгондуктан изилдөөчүлөр чыныгы суу кошууну фаринограф менен өлчөнгөн суу сиңирүүгө ылайык жөнгө салып, окшош камыр консистенциясын камсыз кылууга аракет кылган. Бул деталь топтор арасындагы реологиялык салыштырууларды түшүндүрүүдө маанилүү.

Камырлар 5 мүнөт жуурулуп, анализдерден мурда 25 °C температурада 15 мүнөт тыныктырылган.

Pasting касиеттери

RVA анализинде PSDF жана UPSDF пик илешкектүүлүктү контролдук топко салыштырмалуу олуттуу жогорулаткан, CPSDF орточо деңгээлдеги өсүш көрсөткөн. UCPSDF нин пик илешкектүүлүгү контролдук топко жакын болгон.

Ал эми бардык SDF топторунда trough илешкектүүлүгү контролдук топтон жогору болуп, эң жогорку көрсөткүч UPSDF камтыган үлгүдө байкалган. Breakdown көрсөткүчү SDF кошуу менен ачык төмөндөгөн; UPSDF, CPSDF жана UCPSDF камтыган системалар окшош түрдө төмөн breakdown көрсөткүчтөрүн көрсөткөн.

Final илешкектүүлүк SDF кошуу менен жогорулап, айрыкча UPSDF камтыган үлгү айырмаланган. Setback бардык SDF топторунда контролдон жогору болуп, төрт SDF тобунун ортосунда маанилүү айырма табылган эмес. Бул өсүш муздатуу учурунда крахмал молекулаларынын кайра биригиши жана кыска мөөнөттүү ретроградация тенденциясы жогорулашы мүмкүн экенин билдирет.

Pasting температурасы болжол менен 84,7 °C-ден 86,3–86,4 °C-ге жогорулаган. Изилдөөчүлөр муну була суу үчүн крахмал менен атаандашып, желатиндешүүнүн башталышын кечеңдетиши менен түшүндүрүшөт.

Динамикалык реология: G′, G″ жана tanδ эмнени билдирет?

Сактоо модулу G′ камырдын эластикалык, жоготуу модулу G″ болсо илешкек жообун билдирет. Бардык үлгүлөрдө G′, G″-ден жогору болгон; демек камырлар изилденген жыштык диапазонунда эластикалык-доминанттуу вискоэластикалык жүрүм-турум көрсөткөн.

SDF кошуу G′ жана G″ көрсөткүчтөрүн ар башка деңгээлде жогорулаткан; UCP-D бүткүл жыштык диапазонунда эң жогорку G′ көрсөткүчтөрүн берип, эң күчтүү эластикалык жоопту көрсөткөн. Жоготуу тангенси tanδ бардык үлгүлөрдө 1-ден төмөн калган. UCP-D нин төмөнүрөөк tanδ көрсөткүчү күчтүүрөөк катуу-сымал жүрүм-турум жана салыштырмалуу азыраак илешкек агым менен шайкеш.

Булактагы Figure 4a-b чыныгы жыштык сканерлөө ийри сызыктарын камтыйт. Чийки маалымат чекиттери өзүнчө таблицада берилбегендиктен, ийри сызыктардан аралык чекиттер окулуп жасалма жогорку тактыктагы жаңы маалымат катарлары түзүлгөн эмес.

Камыр текстурасы

UCP-D орточо катуулук, серпилгичтик, когезия жана чайналуучулук боюнча эң жогорку көрсөткүчтөрдү көрсөткөн. Бирок булак катуулук жана чайналуучулуктагы өсүштөр үлгүлөрдүн көпчүлүгүнүн ортосунда статистикалык жактан маанилүү болбогонун өзгөчө белгилейт. Ошондуктан бул эки өзгөрмө “так жакшырды” деп түшүндүрүлбөшү керек.

Ал эми UCP-D нин серпилгичтиги жана когезиясы CK-D ден маанилүү деңгээлде жогору. Бул жыйынтык камырдын деформациядан кийин түзүлүшүн калыбына келтирүү жана ички бүтүндүгүн сактоо жөндөмү жогорулашы менен шайкеш.

Белоктун экинчи структурасы

Камыр белокторунун FTIR amide I аймагы 1600–1700 cm⁻¹ аралыгында анализделген. Изилдөөдө 1600–1640 cm⁻¹ β-катмарга, 1640–1650 cm⁻¹ кокустук спиралга, 1650–1660 cm⁻¹ α-спиралга жана 1660–1700 cm⁻¹ β-бурулуш структураларына тиешелүү деп берилген.

UCP-D де α-спираль жана β-катмар үлүштөрү жогорулап, кокустук спираль жана β-бурулуш үлүштөрү азайган. Изилдөөчүлөр бул кайра бөлүштүрүүнү SDF нин гидроксил топтору белок жана суу менен суутек байланыштарын түзө алышы жана ошону менен белок конформациясын жана молекулалар аралык өз ара аракеттенүүлөрдү өзгөртүшү менен байланыштырышат.

Эркин сульфгидрил жана дисульфид байланыштары

Эркин сульфгидрил топторунун көлөмү төмөнкү теңдеме менен эсептелген:

SH_F (µmol/g) = 73,53 × A₄₁₂ × D / C

A₄₁₂ — 412 nm деги абсорбанс; D — суюлтуу фактору; C болсо үлгүнүн mg/mL менен массалык концентрациясы. Булак 73,53 маанисин DTNB ыкмасында колдонулган коэффициент катары берет.

Дисульфид байланыштарынын көлөмү болсо:

SS (µmol/g) = (SH − SH_F) / 2

SH жалпы сульфгидрил, SH_F эркин сульфгидрил мазмуну. Эки сульфгидрил бирдиги бир дисульфид байланышына туура келгендиктен айырма 2-ге бөлүнөт.

SDF кошуу жалпы түрдө эркин сульфгидрил топторун азайтып, дисульфид байланыштарын көбөйткөн. UCP-D эң төмөн эркин SH жана эң жогорку S–S мазмунун көрсөткөн. Булак муну глютен белокторунун уюшулушунда жана тармак түзүлүшүндө өзгөрүү менен байланыштырат.

LF-NMR суунун бөлүштүрүлүшү эмнени көрсөттү?

Төмөн талаалуу ядролук магниттик резонанс (LF-NMR) анализинде үч негизги T₂ суу популяциясы аныкталган: T₂₁ бекем байланышкан суу, T₂₂ иммобилизацияланган суу жана T₂₃ салыштырмалуу кыймылдуу суу менен байланышкан. Кыскараак релаксация убактысы жалпысынан суу молекулаларынын кыймылдуулугу көбүрөөк чектелгенин көрсөтөт.

SDF кошуу T₂₂ жана T₂₃ көрсөткүчтөрүн олуттуу кыскарткан. UCP-D де T₂₃ 81,23 ms болуп, CK-D деги 297,86 ms көрсөткүчүнөн %72,7 төмөн.

UCP-D ошондой эле эң жогорку A₂₃ үлүшүнө ээ. Булак муну көбүрөөк “эркин суу” бар деп түшүндүрүүгө болбой турганын өзгөчө белгилейт; T₂₃ көрсөткүчүнүн кыйла кыска болушу бул фракция контролдук топтогудан кыйла аз кыймылдуу экенин көрсөтөт. Жыйынтык суу популяцияларынын өзгөртүлгөн гидратациялык микрочөйрөлөрдө кайра уюшулушу менен шайкеш.

Камырдын чыныгы SEM микротүзүлүшү

Булактын 19-бетиндеги чыныгы SEM сүрөттөрүндө CK-D гетерогендүү жана салыштырмалуу үзүлмө матрицаны көрсөткөн, көптөгөн крахмал гранулалары ачык жана алардын ортосунда боштуктар көрүнгөн. P-D де бул көрүнүш негизинен сакталган. UP-D орточо деңгээлдеги уюшулууну көрсөткөн, CP-D де ири жана когезиялуураак агрегаттар пайда болгон.

UCP-D болсо тыгызыраак жана байланышкан матрицаны, азыраак өзүнчө ачык крахмал гранулаларын жана азыраак бөлүкчөлөр аралык боштуктарды көрсөткөн. Бул чыныгы SEM байкоосу UCP-D нин жогорку G′, төмөн tanδ, өзгөргөн белоктун экинчи түзүлүшү жана төмөн суу кыймылдуулугу менен бир багытта.

Изилдөөнүн Ыкмасы жана Жыйынтыктары

Чийки зат

Изилдөөдө колдонулган кара перилла уругунун кабыктары 2026-жылдын Январь айында Кытайдын Юньнань провинциясында өндүрүлгөн материалдан алынган. Кабыктар 55 °C температурада 3 саат кургатылып, майдаланып жана 100 mesh электен өткөрүлгөн.

Негизги PSDF экстракциясы

Кабык порошогу дистилденген сууда 1:10 (w/v) катуу:суюк катышында дисперсияланган. Суспензия адегенде термостабилдүү α-амилаза, андан кийин щелочтуу протеаза жана акырында амилоглюкозидаза менен ырааттуу гидролизделген.

Ферменттик гидролизден кийин аралашма ферменттерди инактивациялоо үчүн 80 °C температурада 20 мүнөт кармалып, 8000 айл/мүн ылдамдыкта 15 мүнөт центрифугаланып, супернатант алынган. Супернатантка төрт көлөм %95 этанол кошулуп SDF чөктүрүлгөн; чөкмө 3500 айл/мүн ылдамдыкта 15 мүнөт центрифугаланып жана лиофилизацияланган.

Ультра жогорку басым алдын ала иштетүүсү

UHP тобунда кабык суспензиясы бөлмө температурасында сууну басым өткөрүүчү чөйрө катары колдонгон SHPP-5L ультра жогорку басым системасы менен 400 MPa-да 20 мүнөт иштетилген. Кармоо убактысы максаттуу 400 MPa басымга жеткенден кийин башталып, иштетүүнүн аягында басым тез арада атмосфералык басымга түшүрүлгөн.

Целлюлаза алдын ала иштетүүсү

Целлюлаза тобунда фермент 75 U/g субстрат дозасында колдонулган; реакция pH 4,8, 50 °C жана 100 мүнөт шартында жүргүзүлгөн. Фермент 80 °C температурада 30 мүнөт кармалып инактивацияланган.

Ырааттуу UHP–целлюлаза иштетүүсү

UCPSDF даярдоодо кабык адегенде 400 MPa/20 мүнөт UHP иштетүүсүнөн өткөрүлүп, андан кийин ошол эле целлюлаза шарттары колдонулган. Андан соң негизги PSDF экстракциясындагы ферменттик бөлүү жана этанол менен чөктүрүү процедурасы колдонулган.

SDF жана IDF өлчөөсүнүн препаративдик экстракциядан айырмасы

SDF/IDF курамын анализдөө үчүн алдын ала иштетилген бардык суспензиялар лиофилизацияланып, бул материалдарда Кытайдын GB 5009.88-2023 стандарты боюнча ферменттик-гравиметриялык өлчөө жүргүзүлгөн. Ошондуктан 1-таблицадагы SDF көрсөткүчтөрү структуралык анализдерде колдонулган этанол менен чөктүрүлгөн фракциянын өндүрүш чыгышы эмес.

Моносахарид анализи

Ар бир SDF ден 1 mg алынып, адегенде 1 mol/L метанолдук HCl менен 80 °C температурада 10 саат, андан кийин 2 mol/L TFA менен 120 °C температурада 1 саат гидролиз жүргүзүлгөн. Моносахариддер PMP менен туундуга айландырылып, C18 HPLC колонкасында анализделген. Кыймылдуу фаза 0,2 mol/L PBS (pH 7,0) жана ацетонитрилдин 81:19 катышындагы аралашмасы; агым 1,0 mL/мүнөт, инъекция 20 µL жана аныктоо 245 nm.

Бөлүкчө өлчөмүнүн анализи

BT-9300HT лазердик бөлүкчө өлчөм анализатору колдонулган. Үлгүлөр дистилденген сууда дисперсияланып, 100 W, 40 kHz ультраүндүү ваннада 30 мүнөт кармалган; өлчөөлөр 25 °C температурада Mie оптикалык модели менен жүргүзүлгөн. Өлчөө диапазону 0,1–716 µm.

FTIR, XRD, SEM жана термиялык анализ

• FTIR: Nicolet iS5; 4000–400 cm⁻¹; 4 cm⁻¹ ажыратуучулук; 32 скан.
• XRD: MiniFlex 600; 5–60° 2θ; 5°/мүнөт; 40 kV; 15 mA.
• SEM: ZEISS Sigma 500; 500× жана 1000× чоңойтуу; 5 kV.
• TG: Болжол менен 5 mg үлгү; 25–600 °C; 2 °C/мүнөт; азот атмосферасы.

Камыр даярдоо

Буудай жана жүгөрү уну 8:2 катышында аралаштырылган. SDF кошуу бардык эксперименттик топтордо жалпы ун базасында %6. Суу сиңирүү ар бир формула үчүн фаринограф менен жөнгө салынган; камырлар 5 мүнөт жуурулуп, 25 °C температурада 15 мүнөт тыныктырылган.

RVA pasting анализи

3,0 g ун аралашмасы 25 mL дистилденген суу менен анализделген. RVA программасында үлгү 50 °C температурада 1 мүнөт кармалып, башында 960 rpm жана 10 секунддан кийин 160 rpm колдонулган; температура 3,75 мүнөттө 95 °C ге көтөрүлүп, 2,5 мүнөт 95 °C де кармалып, 3,75 мүнөттө 50 °C ге муздатылып жана 50 °C де 2 мүнөт күтүлгөн.

Динамикалык реология

Параллелдүү пластинка геометриясындагы RSO ротациялык реометр колдонулган. Үлгүлөр пластинкалардын ортосунда 30 мүнөт тең салмакталган; сызыктуу вискоэластикалык аймак strain sweep менен аныкталгандан кийин 0,1–10 Hz жыштык диапазонунда жана %0,1 strain шартында жыштык сканерлөө жүргүзүлгөн.

Текстура профилинин анализи

Диаметри 20 mm жана бийиктиги 10 mm болгон камыр цилиндрлери диаметри 50 mm проб менен %50 кысылган. Алдын ала тест ылдамдыгы 2,0 mm/s; тест жана кайтуу ылдамдыктары 0,5 mm/s. Катуулук, серпилгичтик, когезия жана чайналуучулук жазылган.

Белоктун экинчи структурасын анализдөө

Лиофилизацияланган камырлардын amide I аймагы сызыктуу baseline түзөтүүдөн жана экинчи туунду анализинен кийин PeakFit 4.12 менен Gaussian ийри сызыкка ылайыкташтырылган. Бардык ылайыкташтырууларда R² ≥ 0,99 алынганы билдирилген.

LF-NMR ыкмасы

2,00 ± 0,01 g камыр үлгүсү MesoMR23-060H-I анализ аппаратында CPMG импульс ырааттуулугу менен изилденген. Булак параметрлерди TD = 21.016, SW = 200,00 kHz, TW = 3000 ms, 1000 echo, echo time = 0,1 ms жана NS = 16 деп берет.

Статистика

Ар бир иштетүү үчүн үч көз карандысыз үлгү даярдалып, ылайыктуу өлчөөлөрдө ар бир көз карандысыз үлгү үч жолу өлчөнгөн. Маалыматтар орточо ± стандарттык четтөө түрүндө берилген. Дисперсия анализи IBM SPSS Statistics 26 менен жүргүзүлүп, үлгүлөр арасындагы маанилүү айырмачылыктар Duncan тести менен p < 0,05 деңгээлинде бааланган.

Изилдөө түздөн-түз колдогон жыйынтыктар

• Ырааттуу UHP–целлюлаза алдын ала иштетүүсү изилденген төрт иштетүүнүн ичинен перилла кабыгы материалындагы өлчөнгөн SDF мазмунун эң жогорку деңгээлге чыгарган.
• UCPSDF PSDF ге караганда төмөнүрөөк көрүнгөн молекулалык массага жана кичирээк орточо бөлүкчө өлчөмүнө ээ.
• Алдын ала иштетүүлөр негизги полисахарид функционалдык топторун жана негизги кристаллдык касиеттерди толугу менен жок кылган эмес.
• Чыныгы SEM сүрөттөрүндө UCPSDF көбүрөөк ачык жана көңдөйлүү морфологияны көрсөткөн.
• UCPSDF текшерилген SDF үлгүлөрүнүн ичинен эң жогорку суу кармоо жана шишүү жөндөмүнө ээ.
• %6 UCPSDF камтыган UCP-D эң күчтүү эластикалык реологиялык жоопту көрсөткөн.
• UCP-D нин серпилгичтиги жана когезиясы контролдук камырдан маанилүү деңгээлде жогору.
• UCP-D де α-спираль + β-катмар жалпы үлүшү %53,93-төн %66,82-ге чейин жогорулаган.
• UCP-D эркин сульфгидрилдин азайышы жана дисульфид байланыштарынын көбөйүшү менен байланышкан.
• SDF кошуу камырдагы T22 жана T23 релаксация убакыттарын олуттуу кыскартып, башкача айтканда суунун кыймылдуулугун азайткан.
• UCP-D чыныгы SEM сүрөттөрүндө тыгызыраак жана байланышкан камыр матрицасын көрсөткөн.

Изилдөө түздөн-түз колдобогон жыйынтыктар

• %3,71-ден %8,63-ке өсүү SDF экстракция чыгышын билдирет деп айтууга болбойт.
• 400 MPa жана 75 U/g шарттары перилла кабыгы үчүн универсалдуу оптимум экени көрсөтүлгөн эмес.
• %6 SDF бардык ун системалары же бардык акыркы азыктар үчүн оптималдуу катыш экени көрсөтүлгөн эмес.
• UCP-D нин жогорку катуулугу жана чайналуучулугу бардык салыштырууларда маанилүү жакшыртуу деп айтууга болбойт.
• Камыр жыйынтыктары даяр нан, кесме же башка азыктын бышыруу сапатына барабар эмес.
• Сенсордук кабыл алуу, жыт, даам, сактоо мөөнөтү жана керектөөчү тандоосу текшерилген эмес.
• Адамдарда сиңирүү, гликемиялык жооп, ичеги саламаттыгы же башка физиологиялык таасир текшерилген эмес.
• UHP–целлюлаза иштетүүсүнүн өнөр жай масштабында экономикалык же техникалык колдонулушу тастыкталган эмес.
• Түзүлүш, гидратация жана камыр тармагынын ортосундагы байланыштар күчтүү шайкеш болсо да, ар бир аралык байланыш өзүнчө себептүүлүк эксперименти менен бөлүнүп текшерилген эмес.

Негизги чектөөлөр

Изилдөө перилла уругунун кабыгынын бир булагына, белгилүү UHP жана целлюлаза параметрлерине жана камыр колдонмосунда бир гана %6 SDF деңгээлине негизделет. Ар башка кошуу деңгээлдери салыштырылбагандыктан оптималдуу була концентрациясы аныкталган эмес.

Камыр анализдери лабораториялык деңгээлде. Булак жыйынтык бөлүмүндө да кийинки изилдөөлөр доза жана иштетүү параметрлерин оптималдаштырып; бышыруу көрсөткүчтөрүн, сенсордук сапатты, сактоо мөөнөтүн, физиологиялык функцияны жана процессти масштабдоону акыркы азыктарда тастыктоосу керектигин белгилейт.

Булак жана Ыкма Жөнүндө Эскертүү

Түпнуска изилдөө: Effects of Ultra-High Pressure–Cellulase Pretreatment on the Structural Characteristics and Functional Properties of Soluble Dietary Fiber from Perilla Seed Hulls and Its Application in Wheat–Corn Composite Dough

Авторлор: Fengchen Zhou; Bo Wang; Kai Liu; Yue Yang; Qingbo Wang; Sheng Li.

Corresponding author: Sheng Li.

Мекеме: College of Food Science and Engineering, Changchun University, Changchun 130022, China.

Журнал: Foods.

Басмакана: MDPI, Basel, Switzerland.

Том / сан / макала номери: 15(18), 3180.

DOI: 10.3390/foods15183180.

Received: 24 Июль 2026.

Revised: 3 Сентябрь 2026.

Accepted: 4 Сентябрь 2026.

Published: 8 Сентябрь 2026.

Макаланын түрү: Лабораториялык масштабдагы эксперименттик тамак-аш илими жана дан/камыр технологиясы изилдөөсү.

Рецензия: Foods тарабынан жарыяланган рецензияланган изилдөө макаласы.

Academic Editor: Francesco Sestili.

Лицензия: Creative Commons Attribution (CC BY).

Негизги материал: 2026-жылдын Январь айында Юньнань, Кытайда өндүрүлгөн кара перилла уругунун кабыктары.

Негизги салыштыруу: PSDF, UPSDF, CPSDF жана UCPSDF; андан кийин %6 SDF камтыган CK-D/P-D/UP-D/CP-D/UCP-D камыр салыштыруулары.

Каржылоо: Natural Science Foundation of Jilin Province, YDZJ202601ZYTS338; Climbing Plan Project of Changchun University, ZKP202301.

Institutional Review Board: Колдонулбайт.

Маалымдалган макулдук: Колдонулбайт.

Маалыматтардын жеткиликтүүлүгү: Изилдөөнүн түпнуска салымдары макалада жана колдоочу материалдарда бар экени; кошумча суроолор corresponding author га жөнөтүлүшү мүмкүн экени белгиленген.

Кызыкчылыктардын кагылышы: Авторлор кызыкчылыктардын кагылышы жок экенин билдиришкен.

Авторлордун салымы: Концептуалдаштыруу жана методология F.Z. жана B.W.; программалык камсыздоо F.Z., B.W. жана K.L.; текшерүү жана формалдык анализ F.Z., B.W., K.L., Y.Y. жана Q.W.; изилдөө F.Z. жана Y.Y.; ресурстар F.Z.; маалыматтарды курациялоо F.Z., B.W., K.L. жана Y.Y.; алгачкы долбоор B.W., K.L., Y.Y. жана Q.W.; карап чыгуу/редакция F.Z.; визуалдаштыруу S.L.; көзөмөл F.Z. жана S.L.; долбоорду башкаруу жана каржылоону алуу S.L. катары билдирилген.

AI колдонуу жөнүндө билдирүү: Авторлор макаланы даярдоо учурунда AI колдогон тилдик редакция куралдарын грамматика, жазуу, түшүнүктүүлүк жана окулуш үчүн гана колдонушканын; бул куралдар изилдөө дизайнына, маалымат анализине, жыйынтыктарды түшүндүрүүгө же илимий жыйынтыктарга салым кошпогонун жана бардык өзгөртүүлөр авторлор тарабынан текшерилгенин билдиришкен.

Колдоочу материалдар: Төрт SDF үчүн өкүлчүлүктүү HPGPC хроматограммалары (Figure S1) жана ар башка SDF камтыган буудай–жүгөрү композит камырларынын фаринограф касиеттери (Table S1).

Критикалык маалымат түшүндүрмөсү: Кабык материалындагы %3,71–8,63 SDF көрсөткүчтөрү гравиметриялык SDF мазмуну; препаративдик SDF экстракция чыгышы эмес.

Критикалык формулация эскертүүсү: Камыр топторунда SDF дозасы %6 туруктуу, бирок суунун көлөмү туруктуу эмес; ар бир формула үчүн фаринографтагы суу сиңирүүгө жараша жөнгө салынган.

Визуалдык кайра түзүү эскертүүсү: Булактын чыныгы SEM сүрөттөрү эксперименттик растр далили болгондуктан имитацияланган эмес. Так таблица маалыматтары HTML таблицаларында сакталган; алдын ала иштетүү агымы жана түзүлүш–гидратация–камыр байланышы булактагы метод жана жыйынтыктарга таянып көз карандысыз, масштабсыз SVG схемалары катары кайра түзүлгөн. Графиктерде негизги текстте так мааниси берилбеген мамыча же ийри чекиттер санариптештирилген эмес.

Verianla Live ылайыктуулугу: Жарым-жартылай ылайыктуу. Төрт SDF тобун салыштыруу, иштетүү агымы жана булакта таблица түрүндө берилген молекулалык масса, бөлүкчө өлчөмү, текстура жана LF-NMR маалыматтары Live Compare/Live Process үчүн ылайыктуу. Бирок сайт кыймылдаткычынын версиясы текшерилбегендиктен бул макала статикалык HTML таблица жана inline SVG түзүлүшү менен self-contained сакталган.