تقدم البحث في الاستخدام الشامل لبروتين الأرز

- Dec 05, 2020-

ملخص بروتين الأرز له حساسية منخفضة وقيمة غذائية عالية ومصدر واسع وعائد كبير وتكلفة منخفضة ووظائف قوية وله آفاق تطبيق ضخمة تلخص هذه المقالة تكوين بروتين الأرز ، وتكنولوجيا الفصل والاستخراج ، والاستخدام الشامل ، والوضع الراهن لتطور التصنيع المحلي والدولي ، وآفاق السوق.

يعتبر الأرز من أهم المحاصيل الغذائية في العالم ، كما أنه مصدر مهم للبروتين للإنسان. بلدي هي الدولة التي لديها أكبر إنتاج للأرز في العالم. الأرز ليس فقط الغذاء الأساسي لسكان الجنوب ، ولكنه أيضًا مادة خام مهمة لصناعة المواد الغذائية مثل ملء السكر ، وغلوتامات أحادية الصوديوم ، والجلوكوز ، والنبيذ ، ومالتوديكسترين. ومع ذلك ، باستخدام الأرز فقط ، لا يمكن تطوير واستخدام حوالي 80٪ من بروتين الأرز عالي الجودة في الأرز المكسور وجنين الأرز ونخالة الأرز وقشر الأرز والمنتجات الثانوية الأخرى بشكل فعال ، مما يؤدي إلى إهدار كبير لموارد البروتين. مع تقدم تكنولوجيا الغذاء ، تم التعرف على خصائص بروتين الأرز ، مثل التغذية العالية ، ونقص الحساسية ، والتنوع ، من قبل الصناعة. أصبح تطوير بروتين الأرز مجال تركيز بحثي جديد في الصناعة.

1 مقدمة لبروتين الأرز

وفقًا لطريقة تجزئة Osborne الكلاسيكية ، يتم تقسيم بروتينات الأرز إلى 4 فئات بناءً على قابلية الذوبان: الجلوتلين (القابل للذوبان القلوي) ، والبروليمين (pro-lamin ، والقابل للذوبان في الكحول) ، والألبومين (الألبومين ، والذوبان في الماء) والبروتين الكروي (الجلوبيولين ، قابل للذوبان في الملح) [1]. من بينها ، الألبومين والجلوبيولين ، وهما مكونان نشطان من الناحية الفسيولوجية ، منخفضان نسبيًا ، ويمثلان 2٪ إلى 5٪ و 2٪ إلى 10٪ من الإجمالي على التوالي ؛ الغلوتين والبرولامين ، وهما بروتينات التخزين ، هما المكونان الرئيسيان ، ويمكن أن يكون الغلوتين يمثل 80٪ من إجمالي بروتين التخزين ، وعادة ما يكون الغليادين 1٪ إلى 5٪ ، حتى 20٪ إلى 30٪ [2] . يتم تصنيع جميع بروتينات التخزين في سويداء الأرز مبدئيًا على غشاء الشبكة الإندوبلازمية ونقلها إلى التجويف الشبكي الإندوبلازمي. يتم ترميز الأرز جليادين بواسطة عائلة معقدة متعددة الجينات. يحتوي كل جينوم أحادي العدد على 80-100 نسخة ، ويتراوح وزنه الجزيئي من 12 إلى 17 كيلو دالتون. إنه ينتمي إلى النوع الثاني من الجليادين ويفتقر إلى البرولين أو الغني بالجلوتامين مجال تكرار الأميد. يتجمع Gliadin ويترسب في تجويف الشبكة الإندوبلازمية الخشنة لتكوين مجاميع بروتينية PB-I. يشفر كل جينوم أحادي الصيغة الصبغية حوالي 15 جينًا من جينات جلوتينين الأرز ، والتي يمكن تقسيمها إلى أربع فصائل فرعية: A و B و C و D. يتم تصنيع الغلوتين أولاً في سلائف 57 كيلو دالتون ، ثم تقطيعه إلى 37 39 كيلو دالتون وحدات فرعية حمضية و 22 ~ 23 كيلو دالتون وحدات فرعية أساسية. بعد تخليق الشبكة الإندوبلازمية ، فإنها تمر عبر جهاز جولجي أو تأتي مباشرة من الشبكة الإندوبلازمية الخشنة. يتم نقل الحويصلات إلى فجوات تخزين البروتين لتكوين تجمعات البروتين PB-II [3].

على الرغم من أن محتوى بروتين الأرز منخفض مقارنة بالحبوب الأخرى ، إلا أن تركيبته الأساسية من الأحماض الأمينية مكتملة نسبيًا ، وهو أفضل بروتين جودة في حبوب الحبوب [4]. من بين الأحماض الأمينية الأساسية الثمانية لجسم الإنسان ، محتوى 5 أحماض أمينية بما في ذلك فينيل ألانين ، ليسين ، تريبتوفان ، ميثيونين ، وفالين في بروتين الأرز أعلى من الحبوب الأخرى ، والتركيب متوازن بشكل معقول ، وهو أمر موصى به بشكل مثالي من قبل منظمة الصحة العالمية الوضع قريب من [5]. ليس هذا فقط ، فالقيمة البيولوجية لبروتين الأرز هي 77 ، وتحتل المرتبة الأولى بين المحاصيل الغذائية المختلفة ، مقارنة بالأسماك البيضاء (القيمة البيولوجية 76) ، وقيمتها الغذائية لا يمكن تعويضها [6]. تحتوي المصادر الشائعة للبروتين النباتي مثل فول الصويا والفول السوداني على عوامل مضادة للتغذية ضارة بجسم الإنسان (مثل مثبطات التربسين والليكتين ، وما إلى ذلك) ، وتحتوي المصادر الشائعة للبروتين الحيواني مثل الحليب والبيض على milk حليب يمكن أن يسبب للإنسان الحساسية أو التسمم الجلوبيولين ، البويضة المخاطية ، وما إلى ذلك ، تحد من تطورها وتطبيقها في الإنتاج [7]. تقليديا ، الأرز هو الحبوب الوحيدة المضادة للحساسية التي يمكن أن تتجنب تجارب الحساسية [8]. في السنوات الأخيرة ، تمت دراسة حساسية بروتين الأرز [9] ، ولكن على النقيض من ذلك ، يتميز بروتين الأرز بخصائص نشاط المستضد المنخفض وقابلية الهضم العالية ومعدل الامتصاص ، وهو أمر مناسب للرضع والسكان الخاصين. لا يوجد بديل للجنس.

2 تقدم البحث في فصل واستخلاص بروتين الأرز

الغرض من استخلاص بروتين الأرز هو الحصول على منتجات بروتين الأرز عالية النقاء ، والتي تنقسم عمومًا إلى مركز بروتين الأرز (RPC) وعزل بروتين الأرز (RPI). يمكن استخدام المنتجات الثانوية لمعالجة الأرز التقليدية مثل الأرز المكسور ونخالة الأرز وحبوب الأرز والمواد الخام الأخرى لتحضير بروتين الأرز. تشمل طرق استخلاص بروتين الأرز بشكل أساسي الاستخراج القلوي ، والاستخراج الأنزيمي ، والاستخراج بالمذيبات ، والفصل المادي ، والاستخراج المركب (الجدول 1). في الوقت الحاضر ، طرق الاستخراج الشائعة لها بعض المزايا والعيوب. تكلفة الاستخراج القلوي منخفضة وتم تحقيق التصنيع ، لكن القيمة الغذائية تتلف بسهولة ، والاستخدام المفرط للغسول يسبب تلوثًا بيئيًا ؛ ظروف الاستخراج الأنزيمي معتدلة نسبيًا ، لكن التكلفة مرتفعة ، ووقت الاستخراج طويل ، والاستخراج المعدل المنخفض لا يفضي إلى تحقيق التصنيع ؛ تعمل طريقة الاستخراج المركب على تحسين معدل الاستخراج ، لكن العملية أكثر تعقيدًا ولا يمكن تصنيعها ؛ تتميز طريقة الاستخلاص بالمذيبات بمعدل استرداد أعلى ، ولكن ليس من السهل إزالة المذيب ، مما يسهل التسبب في مشاكل تتعلق بالسلامة والتسبب في ارتفاع التكاليف ؛ تعد طريقة الفصل المادي حاليًا طريقة فصل وتحضير مثالية ، ولكن لم يتم إتقان وتطوير تقنية الاستخراج الناضجة المقابلة في الصين. باختصار ، تعد دراسة طريقة الاستخراج منخفضة التكلفة وعالية الكفاءة وعالية النشاط أحد الاتجاهات الجديدة في البحث المستقبلي لبروتين الأرز [10]. أظهرت الدراسات أن استخدام طريقة التحلل المائي دون الحرج (المياه دون الحرجة) يمكن أن تستخلص بشكل فعال بروتين الأرز والأحماض الأمينية [11] ، وإنتاجيتها من البروتين أعلى من استخلاص التحلل المائي القلوي التقليدي ، ولكن هناك أيضًا تكاليف عالية وعمليات معقدة ولا يمكن تحقيقه. التصنيع وقضايا أخرى. 3 الاستخدام الشامل لبروتين الأرز

3.1 تطوير الببتيد الوظيفي

ينتج تحلل بروتين الأرز مجموعة متنوعة من الببتيدات الجزيئية الصغيرة ذات الوظائف المتنوعة ، ويسهل هضمها وامتصاصها من قبل الجسم البشري من الأحماض الأمينية الحرة. الببتيد النشط oryzatensin المعزول والمنقى من تحلل التربسين لألبومين الأرز له نشاط ببتيد مضاد للأفيون ويمكن استخدامه لتنظيم نشاط المناعة [12]. منتج تحلل بروتين الأرز له تأثيرات مخلبية أيونات الحديد المعدني ، وكسح H2O2 ، والجذور الحرة الهيدروكسيل ، والجذور الحرة DPPH وتثبيط الأكسدة الطبيعية لحمض اللينوليك. تسلسل الببتيد المضاد للأكسدة هو Met-Pro-Pro-Ser-Ser-Pro -His (376.68u) و Leu-Ala-Gly-Pro-Lys-Phe-Ala-Leu (408.75u) و Met-Pro-Arg- His-Asp-Pro-Gln (440.70u) ، إلخ. [13]. يمكن أن تقلل الببتيدات النشطة لبروتين الأرز مستويات الكوليسترول عن طريق تثبيط نشاط سينسيز الدهون ، وإعاقة امتصاص الكوليسترول المعوي ، وتعزيز تحويل الكوليسترول وإفرازه ، وتقليل تركيز LDL في المصل ، وتثبيط التعبير عن جين ACAT2 وزيادة التعبير عن الجين CYP7A1 . تنظيم التمثيل الغذائي للكوليسترول [14]. يمكن لببتيدات بروتين الأرز النشط أيضًا تنشيط نشاط سيروتونين-إن-أسيتيل ترانسفيراز لتعزيز تخليق الجلوتاثيون ، وبالتالي تحسين اضطرابات النوم [15].

3.2 مكمل غذائي بروتيني

بروتين الأرز مضاد للحساسية ومغذٍ للغاية ، وهو أول بروتين نباتي يكمل التغذية لفئات معينة من السكان. دقيق الأرز بتركيبة بروتين الأرز يمكن أن يحسن بشكل فعال الإسهال الحساس عند الرضع والأطفال الصغار ؛ الأشخاص الذين يعانون من عدم تحمل القمح أو الحساسية أو مرض الاضطرابات الهضمية هم أيضًا أكثر ملاءمة لتناول بروتين الأرز الخالي من الغلوتين. كمنتج ثانوي لصناعة نشا الأرز الحالية ، فإن مسحوق بروتين الأرز عالي الجودة له مصدر واسع ، ومخرجات كبيرة ، ومغذيات غنية. لا يؤدي استبدال مواد التغذية إلى حل مشكلة نقص المواد الخام فحسب ، بل يوفر أيضًا تكاليف التغذية ويحسن الفوائد الاقتصادية. إنها صناعة تربية الحيوانات والأعلاف. إضافات ممتازة [16]. ينتج التحلل البروتيني للأرز ببتيدات النكهة التي تحل محل غلوتامات الصوديوم. من ناحية ، يمكن تطويره كمعدل نكهة للأطعمة البشرية. من ناحية أخرى ، يمكنها إخفاء المرارة بشكل فعال في علف الحيوانات والطعام ، وتعزيز لزوجة العلف ، وتحسين استساغة العلف. زيادة تناول العلف الحيواني. كما تمت دراسة مسحوق بروتين الأرز على نطاق واسع في استبدال مسحوق السمك في الأعلاف المائية ، ويمكن استخدامه في استزراع الجمبري ، الدنيس ، الدنيس ، تراوت قوس قزح والأسماك التجارية الأخرى [17].

3.3 فيلم صالح للأكل

فيلم بروتين الأرز الصالح للأكل هو نوع من أفلام التعبئة والتغليف الخضراء مع نضارة جيدة ، وحاجز الغاز ، وحاجز الزيت ، ومقاومة الرطوبة. إنه يلبي احتياجات الغذاء عالي الجودة والآمن ومناسب للتعامل مع القضايا البيئية لمواد التغليف غير المتجددة. إنها طرق جديدة متجددة للزراعة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن غشاء بروتين الأرز الصالح للأكل له إمكانات كبيرة ويمكن أن يحمل مكونات نشطة مثل العوامل المضادة للتسمير والملونات والتوابل والمغذيات والتوابل والمركبات المضادة للبكتيريا ، وما إلى ذلك ، والتي يمكن أن تطيل من العمر الافتراضي وتقلل من خطر نمو مسببات الأمراض على سطح الطعام. من خلال تحسين تركيز بروتين الأرز والجلسرين ، فضلاً عن نسبة المستخلصات الفينولية والمكونات المعدنية ، يمكن إنتاج غشاء صالح للأكل مقاوم للتوتر وبخار الماء ، ويمكن استخدامه مباشرةً كمواد تعبئة للخضروات والفواكه [ 18].

3.4 المضافات الغذائية

على الرغم من ضعف قابلية ذوبان بروتين الأرز ، إلا أنه يمكن أن يُظهر رغوة واستحلابًا أفضل ، وما إلى ذلك حيث تزداد قابلية الذوبان بعد التحلل المائي ، كما أن معدل فقدان الماء منخفض ، والذي يمكن تطويره واستخدامه بشكل فعال في صناعة الأغذية [19]. بروتين الأرز المتحلل إنزيميًا أو المعدل له مجموعة واسعة من الاستخدامات في الأطعمة. يمكن استخدامه للرغوة في المخابز والحلوى ، وللتثبيت والتكثيف في الأطعمة السائلة أو شبه الصلبة (مثل منتجات اللحوم). بعد تحلل بروتين الأرز بواسطة البروتياز ألكالاز و فلافورزيم ، يخضع التحلل المائي لتفاعل ميلارد لتحضير نكهة اللحوم ، والتي يمكن استخدامها على نطاق واسع في المكرونة سريعة التحضير ، والأطعمة المنفوخة ، ومعالجة منتجات اللحوم والتوابل [20].