Nyuzinyuzi mumunyifu za lishe kutoka maganda ya mbegu za perilla zilizopatikana kwa matibabu ya mfululizo ya shinikizo la juu sana–cellulase (UCPSDF) ni fraksioni ya nyuzinyuzi mumunyifu za lishe inayopatikana baada ya kusindika kwanza suspensheni ya maganda ya mbegu za perilla kwa shinikizo la 400 MPa kwa dakika 20, kisha kuihidrolisha kwa cellulase 75 U/g katika pH 4,8 na 50 °C kwa dakika 100. Utafiti huu ulilinganisha UCPSDF na PSDF isiyotibiwa, UPSDF iliyotibiwa kwa shinikizo la juu sana pekee, na CPSDF iliyotibiwa kwa cellulase pekee; na kuchunguza muundo wa kemikali, wasifu wa monosaccharide, uzito wa molekuli unaoonekana, ukubwa wa chembe, FTIR, XRD, SEM, tabia ya joto na sifa za hidrasheni za nyuzinyuzi. Kisha kila aina ya SDF iliongezwa kwa kiwango cha %6 katika unga mchanganyiko wa ngano–mahindi, na pasting, rheolojia, tekstura, muundo wa protini na usambazaji wa maji wa unga huo vilitathminiwa.

Matibabu ya awali ya mfululizo ya UHP–cellulase yaliongeza maudhui ya SDF yaliyopimwa kwa gravimetria katika nyenzo nzima ya ganda la perilla iliyotibiwa kutoka %3,71 hadi %8,63, huku yakipunguza nyuzinyuzi zisizoyeyuka za lishe (IDF) kutoka %55,74 hadi %50,37. Thamani hizi hazimaanishi mavuno ya uchimbaji wa SDF, bali maudhui yaliyopimwa ya SDF na IDF katika nyenzo nzima ya ganda iliyotibiwa awali. Uzito wa wastani wa molekuli unaoonekana wa UCPSDF ulipungua kutoka 2788 Da hadi 2442 Da, na ukubwa wa wastani wa chembe kutoka 3,62 µm hadi 2,76 µm; huku uwiano wa glukosi ukipungua na uwiano wa jamaa wa arabinose na baadhi ya monosaccharide zenye asidi ukiongezeka.

Matokeo ya FTIR na XRD yalionyesha kuwa matibabu ya awali hayakuondoa vikundi vikuu vya kazi vya polisakaridi wala sifa msingi za fuwele za SDF. Kinyume chake, katika picha halisi za SEM, UCPSDF ilionyesha morfolojia iliyo wazi zaidi, yenye vinyweleo zaidi na yenye mkusanyiko mdogo. UCPSDF ilionyesha uwezo mkubwa zaidi wa kushikilia maji na uwezo wa kuvimba majini kati ya sampuli za SDF zilizochunguzwa; CPSDF ndiyo ilikuwa na uwezo mkubwa zaidi wa kushikilia mafuta.

Wakati %6 UCPSDF iliongezwa katika unga mchanganyiko wenye %80 unga wa ngano na %20 unga wa mahindi, sampuli ya UCP-D ilionyesha mwitikio wa elastiki wenye nguvu zaidi katika safu yote ya masafa. Springiness ya unga iliongezeka kutoka 0,59 hadi 0,72, na cohesion kutoka 0,64 hadi 0,76. Katika protini, jumla ya uwiano wa α-helix + β-sheet iliongezeka kutoka %53,93 hadi %66,82; vikundi huru vya sulfhydryl vilipungua huku vifungo vya disulfide vikiongezeka. Katika uchambuzi wa NMR wa uga wa chini, muda wa relaxation wa T₂₃, unaowakilisha maji yenye uhamaji wa kiasi, ulipungua kutoka 297,86 ms hadi 81,23 ms, na katika picha za SEM za unga kulionekana matriksi iliyobana na iliyounganishwa zaidi.

Matokeo haya yanaunga mkono kwamba matibabu ya mfululizo ya UHP–cellulase hubadilisha muundo na hasa tabia ya hidrasheni ya SDF ya maganda ya mbegu za perilla; na kwamba mabadiliko haya huonekana pamoja na mabadiliko ya uhamaji wa maji na upangaji wa gluten–wanga–polisakaridi katika unga mchanganyiko wa ngano–mahindi. Hata hivyo, jaribio lilifanywa tu kwa nyongeza ya %6 SDF na katika kiwango cha unga wa maabara. Utendaji wa kuoka, sifa za hisi za mkate au bidhaa nyingine za mwisho, muda wa kuhifadhi, athari za kifiziolojia kwa binadamu na upanuzi wa kiwango cha viwanda havikujaribiwa katika utafiti huu.

Tatizo kuu la utafiti

Mbegu za perilla (Perilla frutescens L.) ni malighafi ya mimea inayothaminiwa kwa mafuta, protini, polisakaridi na viambajengo vingine hai kibiolojia. Hata hivyo, maganda yanayobaki baada ya usindikaji wa mbegu, licha ya kuwa na selulosi nyingi, yanaweza kuelekezwa kwenye matumizi yenye thamani ndogo zaidi au kubaki kama taka. Utafiti ulilenga kutumia maganda haya kwa njia yenye utendaji zaidi kama chanzo cha nyuzinyuzi mumunyifu za lishe.

Nyuzinyuzi mumunyifu za lishe (soluble dietary fiber, SDF) ni fraksioni ya nyuzinyuzi za lishe inayoweza kuingiliana na maji na ambayo sifa zake za hidrasheni zinaweza kuathiri kwa kiasi kikubwa kazi yake katika mifumo ya chakula. Si kiasi cha SDF pekee; uzito wa molekuli, muundo wa monosaccharide, ukubwa wa chembe na muundo mdogo pia vinaweza kubadilisha mwingiliano wake na maji, wanga na protini.

Swali kuu la watafiti lilikuwa jinsi matumizi ya mfululizo ya shinikizo la juu sana (ultra-high pressure, UHP) na cellulase kwenye maganda ya mbegu za perilla yanavyobadilisha muundo wa SDF, na jinsi mabadiliko hayo ya kimuundo baadaye yanavyojitokeza katika usimamizi wa maji na mtandao wa gluten wa unga mchanganyiko wa ngano–mahindi.

Kwa nini shinikizo la juu sana na cellulase zilitumiwa pamoja?

Shinikizo la juu sana, kama matibabu ya awali ya kimwili, linaweza kuvuruga mwingiliano usio wa kovalenti katika matriksi ya ukuta wa seli, kulegeza muundo uliobana na kuongeza nyuso zinazoweza kufikiwa na vimeng’enya. Cellulase nayo inaweza kuhidrolisha vifungo vya β-1,4-glycosidic vinavyohusiana na selulosi na kuvunja kwa sehemu miundo mikubwa na isiyoyeyuka.

Dhana ya utafiti ilikuwa kwamba kulegeza muundo kwanza kwa UHP kunaweza kurahisisha cellulase kufikia substrate, na hivyo kutokeza muundo wa SDF tofauti na ule wa UHP pekee au cellulase pekee. Jaribio lilipima dhana hii kwa kulinganisha vikundi vinne vya matibabu sambamba.

Je, Kuongezeka kwa Maudhui ya SDF kutoka %3,71 hadi %8,63 Kunamaanisha Mavuno ya Uchimbaji?

Hapana. Utafiti wa chanzo unaeleza wazi kwamba thamani za %3,71 na %8,63 ni maudhui ya SDF yaliyopimwa kwa njia ya enzymatic-gravimetric katika nyenzo nzima ya ganda la mbegu za perilla iliyotibiwa awali; si mavuno ya uchimbaji wa preparative wa fraksioni ya SDF iliyotulizwa kwa etanoli iliyotumiwa katika majaribio ya baadaye.

Muundo msingi wa kemikali wa nyenzo ya ganda

IDF ilipungua katika vikundi vyote vya matibabu huku SDF ikiongezeka. Mabadiliko makubwa zaidi yalitokea katika matibabu ya mfululizo ya UHP–cellulase. Waandishi wanaeleza matokeo haya kwa kupendekeza kwamba UHP hulegeza muundo uliobana wa ukuta wa seli na kuongeza ufikikaji wa cellulase, huku cellulase ikibadilisha sehemu ya miundo isiyoyeyuka kuwa vipande vidogo vya polisakaridi vinavyoyeyuka. Huu ni ufafanuzi unaowezekana wa muundo–utendaji; utafiti haukufuatilia moja kwa moja kuvunjika kwa kila kifungo cha selulosi katika kiwango cha molekuli.

Muundo wa monosaccharide ulibadilikaje?

Monosaccharide kuu katika fraksioni zote za SDF ilikuwa glukosi. Hata hivyo, matibabu ya awali yalipunguza uwiano wa jamaa wa glukosi na kuongeza hasa uwiano wa arabinose na baadhi ya monosaccharide zenye asidi. UCPSDF ilionyesha uwiano wa chini zaidi wa glukosi wa %84,87 na uwiano wa juu zaidi wa arabinose wa %7,13.

Rhamnose, galactose na fucose hazikugunduliwa katika chanzo. Pia, kwa kuwa fraksioni za SDF hazikusafishwa zaidi baada ya kutulizwa kwa etanoli, watafiti wanaeleza kwamba mchango wa mabaki ya viambajengo visivyo nyuzinyuzi kwenye wasifu wa monosaccharide hauwezi kuondolewa kabisa.

Uzito wa molekuli unaoonekana uliamuliwaje?

Uzito wa molekuli wa wastani wa uzito unaoonekana (Mw) uliamuliwa kwa high-performance gel permeation chromatography (HPGPC). Viwango vya dextran vya 1000–120.000 Da vilitumika katika urekebishaji.

K_av = −0,1927 log₁₀(Mw) + 0,9527

Mgawo wa utambuzi wa urekebishaji ulikuwa R² = 0,9960. K_av ni mgawo wa usambazaji wenye ufanisi unaowakilisha tabia ya chromatografia; Mw ni uzito wa molekuli wa wastani wa uzito unaoonekana unaokokotolewa kutoka kwenye mlinganyo. Neno “unaoonekana” ni muhimu kwa sababu matokeo yanaonyesha uzito wa molekuli sawa wa chromatografia unaotokana na kolamu na viwango vya dextran vilivyotumika.

Uzito wa molekuli ulipungua katika mfuatano PSDF → UPSDF → CPSDF → UCPSDF kutoka 2788 → 2639 → 2503 → 2442 Da. Mwelekeo huu unaendana na depolymerization ya sehemu ya muundo wa polisakaridi inayotokana na UHP na hasa matibabu ya cellulase.

Ukubwa wa chembe

UCPSDF ilionyesha D50 na ukubwa wa wastani wa chembe ulio chini zaidi; hata hivyo, hakukuwa na tofauti kubwa kati ya CPSDF na UCPSDF kwa D50, D90 na Dav. Kwa hiyo, hitimisho kwamba cellulase ilikuwa na jukumu kuu katika kupunguza ukubwa wa chembe halipaswi kupanuliwa kuwa “matibabu ya pamoja ni bora kwa hakika kuliko cellulase katika kila kipimo”.

FTIR ilionyesha nini?

Spectra za FTIR za SDF nne zilifanana kwa ujumla. Mkanda mpana katika eneo la 3600–3200 cm⁻¹ ulihusishwa na kunyooshwa kwa O–H, mikanda ya 2926 na 2852 cm⁻¹ na kunyooshwa kwa C–H, mkanda wa takriban 1746 cm⁻¹ na kunyooshwa kwa C=O, na maeneo ya 1239, 1153 na 1032 cm⁻¹ na mitetemo ya vifungo vya glycosidic vya C–O na C–O–C.

Kutotokea kwa peaks kuu mpya au kutotoweka kwa peaks muhimu za tabia kunaonyesha kwamba UHP, cellulase na matibabu ya awali ya pamoja hayakubadilisha kabisa mfumo wa msingi wa vikundi vya kazi wa SDF.

XRD ilionyesha nini?

Katika mifumo ya mgeuko wa X-ray, sampuli ziliendelea kuwa na sifa msingi za mgeuko zinazofanana. Kutokuwepo kwa peaks mpya dhahiri au kutopotea kwa peaks kuu kunaonyesha kwamba matibabu ya awali hayakubadilisha kabisa sifa msingi za fuwele za SDF.

Kwa hiyo, hitimisho la utafiti si kwamba “UHP–cellulase iliharibu muundo wa fuwele”. Tafsiri sahihi zaidi ni kwamba alama msingi za fuwele zilibaki huku morfolojia, ukubwa wa chembe, uzito wa molekuli na sifa zinazohusiana na hidrasheni zikibadilika.

Nini kilibadilika katika picha za SEM?

Katika picha halisi za scanning electron microscopy kwenye ukurasa wa 12 wa chanzo, PSDF ilionyesha agregati zilizobana, zisizo za kawaida na vinyweleo vichache kiasi. Nyufa na vinyweleo vidogo viliongezeka kwenye uso wa UPSDF; CPSDF ilivunjika kuwa vipande vidogo, vyenye ukwaruzo na vinyweleo. UCPSDF ilionyesha muundo ulio wazi zaidi, wenye vinyweleo zaidi na wenye agregesheni ndogo.

Kwa kuwa picha za SEM zenyewe ni ushahidi wa majaribio, picha bandia ya SEM haikutengenezwa hapa. Maelezo ya Verianla yanawasilisha tu ujumbe wa kimorfolojia ulioripotiwa kutoka picha za chanzo.

Tabia ya joto

Matibabu ya awali yalibadilisha wasifu wa TG/DTG; hata hivyo, mabadiliko ya joto katika hatua tofauti za uharibifu hayakuwa katika mwelekeo mmoja. Kwa hiyo, chanzo hakihitimishi kwamba matibabu yaliongeza uthabiti wa joto kwa uthabiti katika safu nzima ya joto.

Uwezo wa kushikilia maji, kushikilia mafuta na kuvimba ulikokotolewaje?

Kwa uwezo wa kushikilia maji (WHC), mlinganyo wa chanzo ni:

WHC (g/g) = (W₂ − W₁) / m

W₁ ni uzito wa sampuli kavu + bomba la sentrifuji; W₂ ni uzito wa sampuli + bomba baada ya kulowekwa majini na kusentrifujishwa; m ni uzito wa sampuli kavu. Matokeo ya g/g yanaonyesha kiasi cha maji kilichoshikiliwa na gramu moja ya nyuzinyuzi kavu mwishoni mwa mchakato.

Kwa uwezo wa kushikilia mafuta (OHC):

OHC (g/g) = (O₂ − O₁) / m

O₁ ni sampuli kavu + bomba, na O₂ ni uzito baada ya kugusana na mafuta na kusentrifujishwa.

Uwezo wa kuvimba majini (WSC) ni:

WSC (mL/g) = (V₁ − V₀) / m

V₀ ni ujazo wa awali, V₁ ni ujazo baada ya saa 24 za hidrasheni, na m ni uzito wa sampuli kavu.

UCPSDF ilionyesha thamani za juu zaidi za WHC na WSC kati ya sampuli nne. CPSDF ilikuwa na OHC ya juu zaidi, huku UCPSDF ikiendelea kuwa na uwezo wa juu kiasi wa kushikilia mafuta. Kwa kuwa thamani zote sahihi za data ghafi za nguzo katika Figure 1e hazikutolewa kwa namba katika maandishi makuu, thamani hizo hazikukadiriwa kutoka grafu na kutolewa upya kama namba sahihi.

UCPSDF Iliubadilishaje Unga Mchanganyiko wa Ngano–Mahindi?

Unga wa UCP-D wenye %6 UCPSDF ulihusishwa, katika hali za maabara za utafiti, na mwitikio mkubwa zaidi wa elastiki, springiness na cohesion ya juu zaidi, uwiano mkubwa zaidi wa α-helix + β-sheet, vifungo vingi zaidi vya disulfide, uhamaji mdogo zaidi wa maji na mikrostruktur ya unga iliyobana zaidi; hata hivyo, matokeo haya hayaonyeshi moja kwa moja kwamba ubora wa hisi au wa kibiashara wa mkate uliopikwa au bidhaa nyingine za mwisho umeboreshwa.

Kwa nini fomula ya unga ni muhimu?

Unga wa ngano na unga wa mahindi ulichanganywa kwa uwiano wa uzito wa 8:2. Mchanganyiko wa jumla wa unga ulizingatiwa kuwa %100, na kiwango cha nyuzinyuzi kilichoongezwa katika matumizi yote ya SDF kilihifadhiwa kuwa %6.

Ingawa takriban %60 ya maji ilitumika kama rejea ya kuanzia, kiasi kilekile cha maji hakikuongezwa katika sampuli zote. Kwa kuwa sampuli za SDF zilikuwa na sifa tofauti za hidrasheni, watafiti walirekebisha kiasi halisi cha maji kwa msingi wa unyonyaji wa maji uliopimwa kwa farinografu ili kupata uthabiti unaofanana wa unga. Maelezo haya ni muhimu katika kutafsiri ulinganisho wa rheolojia kati ya vikundi.

Unga ulikandwa kwa dakika 5 na kuachwa kwa dakika 15 katika 25 °C kabla ya uchambuzi.

Sifa za pasting

Katika uchambuzi wa RVA, PSDF na UPSDF ziliongeza kwa kiasi kikubwa peak viscosity ikilinganishwa na kundi la udhibiti, huku CPSDF ikionyesha ongezeko la wastani. Peak viscosity ya UCPSDF ilikuwa karibu na kundi la udhibiti.

Kwa upande mwingine, trough viscosity ilikuwa juu kuliko kundi la udhibiti katika vikundi vyote vya SDF, na thamani ya juu zaidi ilionekana katika sampuli yenye UPSDF. Thamani ya breakdown ilipungua wazi baada ya kuongezwa kwa SDF; mifumo yenye UPSDF, CPSDF na UCPSDF ilionyesha thamani za breakdown zilizokuwa chini kwa kiwango sawa.

Final viscosity iliongezeka kwa kuongezwa SDF, hasa katika sampuli yenye UPSDF. Setback ilikuwa juu kuliko udhibiti katika vikundi vyote vya SDF, na hakukuwa na tofauti kubwa kati ya vikundi vinne vya SDF. Ongezeko hili linaonyesha kwamba kuungana tena kwa molekuli za wanga wakati wa kupoa na mwelekeo wa retrogradation wa muda mfupi vinaweza kuongezeka.

Joto la pasting liliongezeka kutoka takriban 84,7 °C hadi 86,3–86,4 °C. Watafiti wanaeleza hali hii kwa nyuzinyuzi kushindana na wanga kwa maji na kuchelewesha mwanzo wa gelatinization.

Rheolojia ya nguvu: G′, G″ na tanδ zina maana gani?

Storage modulus G′ huwakilisha mwitikio wa elastiki wa unga, huku loss modulus G″ ikiwakilisha mwitikio wa viskosi. Katika sampuli zote G′ ilikuwa juu kuliko G″; hivyo unga ulionyesha tabia ya viskoelastiki inayotawaliwa na elastiki katika safu ya masafa iliyochunguzwa.

Kuongezwa kwa SDF kuliongeza G′ na G″ kwa viwango tofauti; UCP-D ilionyesha thamani za juu zaidi za G′ katika safu yote ya masafa na kutoa mwitikio wenye nguvu zaidi wa elastiki. Loss tangent tanδ ilibaki chini ya 1 katika sampuli zote. Thamani ya chini zaidi ya tanδ katika UCP-D inaendana na tabia thabiti-kama-ya-imara na mtiririko mdogo zaidi wa viskosi.

Figure 4a-b ya chanzo ina mikunjo halisi ya frequency sweep. Kwa kuwa pointi ghafi za data hazikutolewa katika jedwali tofauti, pointi za kati hazikusomwa kutoka mikunjo na kutengenezwa kuwa mfululizo mpya wa data wenye usahihi wa bandia.

Tekstura ya unga

UCP-D ilionyesha wastani wa juu zaidi wa ugumu, springiness, cohesion na chewiness. Hata hivyo, chanzo kinasisitiza kwamba ongezeko la ugumu na chewiness halikuwa na umuhimu wa kitakwimu kati ya sampuli nyingi. Kwa hiyo, vigezo hivi viwili havipaswi kutafsiriwa kuwa “viliboreshwa kwa hakika”.

Kinyume chake, springiness na cohesion ya UCP-D zilikuwa juu kwa kiasi kikubwa kuliko CK-D. Matokeo haya yanaendana na kuongezeka kwa uwezo wa unga kurejesha muundo wake baada ya kuharibika na kudumisha uadilifu wake wa ndani.

Muundo wa pili wa protini

Eneo la FTIR amide I la protini za unga lilichambuliwa kati ya 1600–1700 cm⁻¹. Katika utafiti, 1600–1640 cm⁻¹ ilihusishwa na β-sheet, 1640–1650 cm⁻¹ na random coil, 1650–1660 cm⁻¹ na α-helix, na 1660–1700 cm⁻¹ na miundo ya β-turn.

Katika UCP-D, uwiano wa α-helix na β-sheet uliongezeka huku uwiano wa random coil na β-turn ukipungua. Watafiti wanaunganisha mgawanyo huu mpya na uwezo wa vikundi vya hydroxyl vya SDF kuunda vifungo vya hidrojeni na protini pamoja na maji, hivyo kubadilisha konformeshoni ya protini na mwingiliano baina ya molekuli.

Sulfhydryl huru na vifungo vya disulfide

Kiasi cha vikundi huru vya sulfhydryl kilikokotolewa kwa mlinganyo ufuatao:

SH_F (µmol/g) = 73,53 × A₄₁₂ × D / C

A₄₁₂ ni absorbance katika 412 nm; D ni dilution factor; C ni mkusanyiko wa uzito wa sampuli katika mg/mL. Chanzo kinatoa 73,53 kama mgawo unaotumika katika mbinu ya DTNB.

Maudhui ya kifungo cha disulfide yalihesabiwa kama:

SS (µmol/g) = (SH − SH_F) / 2

SH ni jumla ya sulfhydryl, na SH_F ni maudhui ya sulfhydryl huru. Kwa kuwa vitengo viwili vya sulfhydryl vinawiana na kifungo kimoja cha disulfide, tofauti hugawanywa kwa 2.

Kuongezwa kwa SDF kwa ujumla kulipunguza vikundi huru vya sulfhydryl na kuongeza vifungo vya disulfide. UCP-D ilionyesha SH huru ya chini zaidi na maudhui ya S–S ya juu zaidi. Chanzo kinaunganisha hili na mabadiliko katika upangaji na muundo wa mtandao wa protini za gluten.

Usambazaji wa maji wa LF-NMR ulionyesha nini?

Katika uchambuzi wa low-field nuclear magnetic resonance (LF-NMR), makundi matatu makuu ya maji ya T₂ yalitambuliwa: T₂₁ ilihusishwa na maji yaliyofungamana kwa nguvu, T₂₂ na maji yaliyofungwa yasiyotembea, na T₂₃ na maji yenye uhamaji wa kiasi. Muda mfupi zaidi wa relaxation kwa ujumla unaonyesha kwamba uhamaji wa molekuli za maji umewekewa mipaka zaidi.

Kuongezwa kwa SDF kulifupisha sana T₂₂ na T₂₃. Katika UCP-D, T₂₃ ilikuwa 81,23 ms, ambayo ni %72,7 chini kuliko 297,86 ms katika CK-D.

UCP-D pia ilikuwa na uwiano wa juu zaidi wa A₂₃. Chanzo kinasisitiza kwamba hili halipaswi kufasiriwa kuwa kuna “maji huru” zaidi; ukweli kwamba T₂₃ ni mfupi sana unaonyesha kwamba fraksioni hii ina uhamaji mdogo sana kuliko katika kundi la udhibiti. Matokeo yanaendana na upangaji upya wa makundi ya maji ndani ya mazingira madogo ya hidrasheni yaliyobadilishwa.

Mikrostruktur halisi ya SEM ya unga

Katika picha halisi za SEM kwenye ukurasa wa 19 wa chanzo, CK-D ilionyesha matriksi isiyo sawia na iliyokatika kiasi, huku granuli nyingi za wanga zikiwa wazi na mapengo yakionekana kati yake. Muonekano huu uliendelea kwa kiasi kikubwa katika P-D. UP-D ilionyesha kiwango cha kati cha upangaji, huku CP-D ikiwa na agregati kubwa zaidi na zenye mshikamano zaidi.

UCP-D ilionyesha matriksi iliyobana zaidi na iliyounganishwa, granuli chache zaidi za wanga zilizo wazi peke yake, na mapengo machache zaidi kati ya chembe. Uchunguzi huu halisi wa SEM unaelekea upande mmoja na G′ ya juu zaidi, tanδ ya chini zaidi, muundo wa pili wa protini uliobadilika na uhamaji mdogo wa maji katika UCP-D.

Mbinu na Matokeo ya Utafiti

Malighafi

Maganda ya mbegu nyeusi za perilla yaliyotumika katika utafiti yalipatikana kutoka nyenzo iliyozalishwa katika mkoa wa Yunnan, China, mwezi Januari 2026. Maganda yalikaushwa katika 55 °C kwa saa 3, yakasagwa na kupitishwa kwenye kichujio cha 100 mesh.

Uchimbaji msingi wa PSDF

Unga wa ganda ulitawanywa katika maji yaliyodistilishwa kwa uwiano wa kigumu:kimiminika wa 1:10 (w/v). Suspensheni ilihidrolishwa kwa mfululizo, kwanza kwa α-amylase inayostahimili joto, kisha alkaline protease na mwishowe amyloglucosidase.

Baada ya hidrolisisi ya enzymatic, mchanganyiko ulihifadhiwa katika 80 °C kwa dakika 20 ili kuzima vimeng’enya, ukasentrifujishwa kwa 8000 rpm kwa dakika 15 na supernatant ikakusanywa. Kiasi mara nne cha etanoli %95 kiliongezwa kwenye supernatant ili kutuliza SDF; precipitate ilisentrifujishwa kwa 3500 rpm kwa dakika 15 na kukaushwa kwa lyophilization.

Matibabu ya awali ya shinikizo la juu sana

Katika kundi la UHP, suspensheni ya ganda ilitibiwa katika joto la kawaida kwa mfumo wa shinikizo la juu sana wa SHPP-5L, unaotumia maji kama njia ya kusambaza shinikizo, kwa 400 MPa kwa dakika 20. Muda wa kushikilia ulianza baada ya kufikia shinikizo lengwa la 400 MPa, na mwishoni mwa matibabu shinikizo lilipunguzwa haraka hadi shinikizo la anga.

Matibabu ya awali ya cellulase

Katika kundi la cellulase, kimeng’enya kilitumika kwa dozi ya 75 U/g substrate; mmenyuko ulifanyika katika pH 4,8, 50 °C na dakika 100. Kimeng’enya kilizimwa kwa kukiweka katika 80 °C kwa dakika 30.

Matibabu ya mfululizo ya UHP–cellulase

Katika utayarishaji wa UCPSDF, ganda lilipitia kwanza matibabu ya UHP ya 400 MPa/20 dakika, kisha hali zilezile za cellulase zilitumika. Baada ya hapo, utaratibu wa utenganishaji wa enzymatic na kutuliza kwa etanoli wa uchimbaji msingi wa PSDF ulitumika.

Tofauti kati ya kipimo cha SDF/IDF na uchimbaji wa preparative

Kwa uchambuzi wa muundo wa SDF/IDF, suspensheni zote zilizotibiwa awali zilikaushwa kwa lyophilization na vipimo vya enzymatic-gravimetric vilifanywa kwenye nyenzo hizi kulingana na kiwango cha China GB 5009.88-2023. Kwa hiyo, thamani za SDF katika Jedwali 1 si mavuno ya uzalishaji wa fraksioni iliyotulizwa kwa etanoli iliyotumiwa katika uchambuzi wa kimuundo.

Uchambuzi wa monosaccharide

Kwa kila SDF, 1 mg ilichukuliwa na kuhidrolishwa kwanza kwa 1 mol/L HCl ya methanoli katika 80 °C kwa saa 10, kisha kwa 2 mol/L TFA katika 120 °C kwa saa 1. Monosaccharide zilitengenezwa derivatives kwa PMP na kuchambuliwa katika kolamu ya C18 HPLC. Mobile phase ilikuwa mchanganyiko wa 0,2 mol/L PBS (pH 7,0) na acetonitrile kwa uwiano wa 81:19; mtiririko 1,0 mL/dakika, sindano 20 µL na ugunduzi katika 245 nm.

Uchambuzi wa ukubwa wa chembe

Kichanganuzi cha ukubwa wa chembe kwa laser BT-9300HT kilitumika. Sampuli zilitawanywa katika maji yaliyodistilishwa na kuwekwa katika bafu la ultrasound la 100 W, 40 kHz kwa dakika 30; vipimo vilifanywa katika 25 °C kwa kutumia modeli ya macho ya Mie. Safu ya kipimo ilikuwa 0,1–716 µm.

FTIR, XRD, SEM na uchambuzi wa joto

• FTIR: Nicolet iS5; 4000–400 cm⁻¹; resolution 4 cm⁻¹; scans 32.
• XRD: MiniFlex 600; 5–60° 2θ; 5°/dakika; 40 kV; 15 mA.
• SEM: ZEISS Sigma 500; ukuzaji 500× na 1000×; 5 kV.
• TG: Takriban 5 mg ya sampuli; 25–600 °C; 2 °C/dakika; anga ya nitrojeni.

Utayarishaji wa unga

Unga wa ngano na mahindi ulichanganywa kwa uwiano wa 8:2. Nyongeza ya SDF katika vikundi vyote vya majaribio ilikuwa %6 kwa msingi wa jumla ya unga. Unyonyaji wa maji ulirekebishwa kwa farinografu kwa kila fomula; unga ulikandwa kwa dakika 5 na kuachwa kwa dakika 15 katika 25 °C.

Uchambuzi wa RVA pasting

3,0 g ya mchanganyiko wa unga ilichambuliwa na 25 mL ya maji yaliyodistilishwa. Katika programu ya RVA, sampuli ilihifadhiwa katika 50 °C kwa dakika 1, 960 rpm ilitumika mwanzoni na 160 rpm baada ya sekunde 10; joto liliongezwa hadi 95 °C katika dakika 3,75, likahifadhiwa katika 95 °C kwa dakika 2,5, likapunguzwa hadi 50 °C katika dakika 3,75 na kuwekwa katika 50 °C kwa dakika 2.

Rheolojia ya nguvu

Rheometer ya mzunguko ya RSO yenye jiometri ya sahani sambamba ilitumika. Sampuli zilisawazishwa kati ya sahani kwa dakika 30; baada ya eneo la viskoelastiki la mstari kubainishwa kwa strain sweep, frequency sweep ilifanywa katika safu ya 0,1–10 Hz na katika hali ya %0,1 strain.

Uchambuzi wa wasifu wa tekstura

Silinda za unga zenye kipenyo cha 20 mm na urefu wa 10 mm zilibanwa kwa %50 kwa probe yenye kipenyo cha 50 mm. Kasi ya pre-test ilikuwa 2,0 mm/s; kasi ya test na return zilikuwa 0,5 mm/s. Ugumu, springiness, cohesion na chewiness vilirekodiwa.

Uchambuzi wa muundo wa pili wa protini

Eneo la amide I la unga uliokaushwa kwa lyophilization lilifanyiwa linear baseline correction na second derivative analysis, kisha Gaussian curve fitting kwa kutumia PeakFit 4.12. Iliripotiwa kuwa R² ≥ 0,99 ilipatikana katika fittings zote.

Mbinu ya LF-NMR

Sampuli ya unga ya 2,00 ± 0,01 g ilichunguzwa katika kifaa cha uchambuzi MesoMR23-060H-I kwa mfuatano wa pulse wa CPMG. Chanzo kinatoa vigezo TD = 21.016, SW = 200,00 kHz, TW = 3000 ms, 1000 echo, echo time = 0,1 ms na NS = 16.

Takwimu

Kwa kila matibabu, sampuli huru tatu ziliandaliwa na katika vipimo vinavyofaa kila sampuli huru ilipimwa mara tatu. Data iliwasilishwa kama wastani ± standard deviation. Uchambuzi wa variance ulifanywa kwa IBM SPSS Statistics 26 na tofauti muhimu kati ya sampuli zilitathminiwa kwa Duncan test katika kiwango cha p < 0,05.

Matokeo yanayoungwa mkono moja kwa moja na utafiti

• Matibabu ya awali ya mfululizo ya UHP–cellulase yaliongeza maudhui yaliyopimwa ya SDF katika nyenzo ya ganda la perilla hadi kiwango cha juu zaidi kati ya matibabu manne yaliyotathminiwa.
• UCPSDF ina uzito wa molekuli unaoonekana ulio chini na ukubwa wa wastani wa chembe ulio mdogo kuliko PSDF.
• Matibabu ya awali hayakuondoa kabisa vikundi vikuu vya kazi vya polisakaridi wala sifa msingi za fuwele.
• Katika picha halisi za SEM, UCPSDF ilionyesha morfolojia iliyo wazi na yenye vinyweleo zaidi.
• UCPSDF ina uwezo mkubwa zaidi wa kushikilia maji na kuvimba kati ya sampuli za SDF zilizopimwa.
• UCP-D yenye %6 UCPSDF ilionyesha mwitikio mkubwa zaidi wa rheolojia ya elastiki.
• Springiness na cohesion ya UCP-D ni kubwa kwa kiasi kikubwa kuliko unga wa udhibiti.
• Katika UCP-D, jumla ya uwiano wa α-helix + β-sheet iliongezeka kutoka %53,93 hadi %66,82.
• UCP-D inahusishwa na kupungua kwa sulfhydryl huru na kuongezeka kwa vifungo vya disulfide.
• Kuongezwa kwa SDF kulifupisha kwa kiasi kikubwa muda wa relaxation wa T22 na T23 katika unga, yaani kupunguza uhamaji wa maji.
• UCP-D ilionyesha matriksi ya unga iliyobana na iliyounganishwa zaidi katika picha halisi za SEM.

Matokeo ambayo utafiti hauungi mkono moja kwa moja

• Haiwezi kusemwa kwamba ongezeko kutoka %3,71 hadi %8,63 linawakilisha mavuno ya uchimbaji wa SDF.
• Haijaonyeshwa kwamba hali za 400 MPa na 75 U/g ni optimum ya ulimwengu wote kwa maganda ya perilla.
• Haijaonyeshwa kwamba %6 SDF ni uwiano bora kwa mifumo yote ya unga au bidhaa zote za mwisho.
• Haiwezi kusemwa kwamba ugumu na chewiness ya juu zaidi ya UCP-D ni uboreshaji muhimu katika ulinganisho wote.
• Matokeo ya unga hayalingani moja kwa moja na ubora wa kuoka wa mkate, noodles au bidhaa nyingine zilizokamilika.
• Uwezo wa kukubalika kwa hisi, harufu, ladha, muda wa kuhifadhi na mapendeleo ya watumiaji hayakujaribiwa.
• Usagaji chakula, mwitikio wa glycemic, afya ya utumbo au athari nyingine za kifiziolojia kwa binadamu hazikujaribiwa.
• Uwezekano wa kiuchumi au kiufundi wa matibabu ya UHP–cellulase katika kiwango cha viwanda haujathibitishwa.
• Ingawa mahusiano kati ya muundo, hidrasheni na mtandao wa unga yanaendana kwa nguvu, kila uhusiano wa kati haujatengwa kwa jaribio tofauti la usababishaji.

Vikwazo vikuu

Utafiti unategemea chanzo kimoja cha maganda ya mbegu za perilla, vigezo maalum vya UHP na cellulase, na kiwango kimoja tu cha %6 SDF katika matumizi ya unga. Kwa kuwa viwango tofauti vya nyongeza havikulinganishwa, mkusanyiko bora wa nyuzinyuzi haukuamuliwa.

Uchambuzi wa unga uko katika kiwango cha maabara. Sehemu ya matokeo ya chanzo pia inaeleza kwamba tafiti zijazo zinapaswa kuboresha dozi na vigezo vya matibabu; kuthibitisha utendaji wa kuoka, ubora wa hisi, muda wa kuhifadhi, kazi ya kifiziolojia na scalability ya mchakato katika bidhaa za mwisho.

Maelezo ya Chanzo na Mbinu

Utafiti asili: 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

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

Corresponding author: Sheng Li.

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

Jarida: Foods.

Mchapishaji: MDPI, Basel, Switzerland.

Juzuu / toleo / namba ya makala: 15(18), 3180.

DOI: 10.3390/foods15183180.

Received: 24 Julai 2026.

Revised: 3 Septemba 2026.

Accepted: 4 Septemba 2026.

Published: 8 Septemba 2026.

Aina ya makala: Utafiti wa majaribio wa sayansi ya chakula na teknolojia ya nafaka/unga katika kiwango cha maabara.

Mapitio ya kitaalamu: Makala ya utafiti iliyopitiwa na wataalamu na kuchapishwa na Foods.

Academic Editor: Francesco Sestili.

Leseni: Creative Commons Attribution (CC BY).

Nyenzo kuu: Maganda ya mbegu nyeusi za perilla yaliyozalishwa Yunnan, China, mwezi Januari 2026.

Ulinganisho mkuu: PSDF, UPSDF, CPSDF na UCPSDF; kisha ulinganisho wa unga CK-D/P-D/UP-D/CP-D/UCP-D wenye %6 SDF.

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

Institutional Review Board: Haitumiki.

Ridhaa yenye taarifa: Haitumiki.

Upatikanaji wa data: Imeelezwa kwamba michango asili ya utafiti imo ndani ya makala na nyenzo za ziada; maswali ya ziada yanaweza kuelekezwa kwa corresponding author.

Mgongano wa maslahi: Waandishi wameripoti kuwa hakuna mgongano wa maslahi.

Michango ya waandishi: Conceptualization na methodology F.Z. na B.W.; software F.Z., B.W. na K.L.; validation na formal analysis F.Z., B.W., K.L., Y.Y. na Q.W.; investigation F.Z. na Y.Y.; resources F.Z.; data curation F.Z., B.W., K.L. na Y.Y.; draft ya kwanza B.W., K.L., Y.Y. na Q.W.; review/editing F.Z.; visualization S.L.; supervision F.Z. na S.L.; project administration na funding acquisition S.L. zimeripotiwa.

Tamko la matumizi ya AI: Waandishi wameeleza kwamba wakati wa kuandaa makala walitumia zana za uhariri wa lugha zinazosaidiwa na AI kwa madhumuni ya sarufi, tahajia, uwazi na usomaji pekee; zana hizo hazikuchangia katika muundo wa utafiti, uchambuzi wa data, tafsiri ya matokeo au hitimisho za kisayansi, na marekebisho yote yalithibitishwa na waandishi.

Nyenzo za ziada: Chromatograms wakilishi za HPGPC kwa SDF nne (Figure S1) na sifa za farinografu za unga mchanganyiko wa ngano–mahindi wenye SDF tofauti (Table S1).

Tafsiri muhimu ya data: Thamani za SDF za %3,71–8,63 katika nyenzo ya ganda ni maudhui ya SDF ya gravimetria; si mavuno ya uchimbaji wa preparative wa SDF.

Dokezo muhimu la fomula: Katika vikundi vya unga, dozi ya SDF ni %6 thabiti, lakini kiasi cha maji si thabiti; kilirekebishwa kwa kila fomula kulingana na unyonyaji wa maji wa farinografu.

Dokezo la ujenzi upya wa kuona: Picha halisi za SEM za chanzo hazikuigwa kwa sababu ni ushahidi wa majaribio wa raster. Data kamili za jedwali zimehifadhiwa katika majedwali ya HTML; mtiririko wa matibabu ya awali na uhusiano wa muundo–hidrashioni–unga umeundwa upya kama michoro huru ya SVG isiyo na kipimo kwa kuzingatia mbinu na matokeo ya chanzo. Pointi za nguzo au mikunjo ambazo thamani zake sahihi hazikutolewa katika maandishi makuu hazikufanyiwa digitization.

Ufaafu wa Verianla Live: Unafaa kwa sehemu. Ulinganisho wa vikundi vinne vya SDF, mtiririko wa matibabu na data za uzito wa molekuli, ukubwa wa chembe, tekstura na LF-NMR zilizotolewa katika chanzo kwa mfumo wa jedwali zinafaa kwa Live Compare/Live Process. Hata hivyo, kwa kuwa toleo la injini ya tovuti halijathibitishwa, makala hii imehifadhiwa ikiwa self-contained kwa kutumia jedwali tuli la HTML na muundo wa inline SVG.