Lakhasly

تلخص هذه الدراسة تأثير معالجات الأغذية غير الحرارية، كالضغط العالي (HPP)، والحقول الكهربائية النبضية (PEF)، والبلازما الباردة (CP)، والموجات فوق الصوتية، والتخمير، على تفاعلات البروتين والفينول. تُظهر الأبحاث حول HPP زيادة في نشاط مضادات الأكسدة في العديد من الأغذية، كالأرز البني المنبت وحليب جبن الشيدر، بسبب زيادة إمكانية الوصول إلى مركبات مضادات الأكسدة. تُحسّن الموجات فوق الصوتية خصائص مختلفة، مثل نشاط مضادات الأكسدة في بروتين فول الصويا و النبيذ، عبر تعديل حجم الجسيمات و تفاعلات المكونات. تُظهر PEF نتائج إيجابية في استخلاص المركبات الفينولية في بعض الأغذية، كحبات الزيتون والجزر، مع تحسين قابلية الوصول الحيوي للكاروتينات والفينولات. أما CP، فتُظهر نتائج متباينة حسب الظروف، مع زيادة أو نقصان في نشاط مضادات الأكسدة بحسب نوع الغذاء وطريقة التطبيق. أخيرًا، يُظهر التخمير تأثيرات متغيرة على تفاعلات البروتين والفينول، مما يؤدي أحيانًا إلى زيادة محتوى الفينول والقدرة المضادة للأكسدة وأحيانًا إلى تقليلها. تُشير الدراسة إلى الحاجة لمزيد من البحث لتحديد الطريقة المثلى لكل غذاء، مع الأخذ بعين الاعتبار أن معالجات أخرى كمعالجة الضوء النبضي (PL) وأشعة جاما (GI) تُظهر إمكانات في تحسين الخصائص الغذائية، لكن تأثيرها على تفاعلات البروتين والفينول يحتاج إلى دراسة أعمق.

تقدم معالجة الأغذية غير الحرارية مزايا مثل كفاءة الوقت/الطاقة وحفظ المركبات الحساسة للحرارة، مما يؤدي إلى زيادة الاستخدام. وبخلاف الاختزال الميكروبي والحفاظ على العناصر الغذائية، تؤثر هذه الأساليب على تفاعلات مكونات الغذاء، مما قد يؤدي إلى خلق وظائف جديدة أو تدهور الهياكل الموجودة. يعد التحكم في هذه التأثيرات أمرًا بالغ الأهمية، خاصة فيما يتعلق بالتأثير على الخصائص المفيدة مثل محتوى المركبات الفينولية والنشاط الحيوي بعد تفاعلات البروتين. البحث عن التأثيرات غير الحرارية على تفاعلات البروتين والفينول محدود، حيث تركز معظم الدراسات على المعالجة بالضغط العالي (HPP)، والحقول الكهربائية النبضية (PEF)، والبلازما الباردة (CP)، والموجات فوق الصوتية، والتخمير (الجدول 2)، مما يترك تأثيرات المعالجات غير الحرارية الأخرى غير معروفة إلى حد كبير
المعالجة تحت الضغط العالي (HPP)
تمتد أبحاث المعالجة بالضغط العالي (HPP)حول تفاعلات مكونات الغذاء لعقود من الزمن. أظهرت الأعمال المبكرة أن كبريتات دكسترين تحمي ألبومين البيض من التجمع أثناء المعالجة بالضغط العالي (600 ميجا باسكال، 20 دقيقة). استكشفت الدراسات اللاحقة، التي تمت مراجعتها مؤخرًا، تأثير المعالجة بالضغط العالي على التفاعلات بين مكونات الغذاء، والتي تأثرت بشكل كبير بطريقة المعالجة والوسائط. في حين أن الأبحاث حول تأثير المعالجة بالضغط العالي على تفاعلات البروتين والفينول نادرة نسبيًا مقارنة بدراسات التفاعل الأخرى والتقنيات غير الحرارية، إلا أنها تظل التركيز الأكثر شيوعًا. أظهرت الدراسات التي أجريت على الأرز البني المنبت المعرض للمعالجة بالضغط العالي (0.1-500 ميجا باسكال، 10 دقائق) زيادة في نشاط مضادات الأكسدة (تصل إلى 57.7٪ عند 500 ميجا باسكال)، ربما بسبب زيادة إمكانية الوصول إلى معقد البروتين المضاد للأكسدة أو تحويل الأحماض الأمينية المرتبطة إلى أشكال حرة. أظهرت الأبحاث التي أجريت على بروتين فول الصويا وبوليفينول الشاي أن 0.1% (وزن/حجم) من بوليفينول الشاي تحمي بنية البروتين عند 400 ميجا باسكال، مما يعزز قابلية الذوبان ونشاط الاستحلاب. أدى تطبيق HPP (400 ميجا باسكال، 15 دقيقة) على الحليب قبل إنتاج جبن الشيدر إلى زيادة إجمالي الفينولات والفلافونويدات ومضادات الأكسدة ونشاط إزالة الجذور الحرة DPPH (حتى 25% بعد 9 أشهر من النضوج)، وخاصة في العينات المعالجة بالموجات فوق الصوتية، ربما بسبب انهيار التفاعلات الكارهة للماء. أظهرت دراسة أجريت على بروتين مصل اللبن وفينول التوت البري أن بروتين مصل اللبن يوفر حماية طفيفة (8-10%) لمضادات الأكسدة في التوت البري أثناء HPP (600 ميجا باسكال، 4 دقائق) ويعزز الهضم المضاد للأكسدة. أخيرًا، كشفت الأبحاث التي أجريت على مجمعات بروتين الصويا والكومارين أن HPP عزز الروابط الهيدروجينية بين الجزيئات والتفاعلات الكارهة للماء، مما أدى إلى تقليل حجم الجسيمات (حتى 78% انخفاض فوق 200 ميجا باسكال)، مع زيادة البروتين قليلاً في نشاط مضادات الأكسدة
الموجات فوق الصوتية
تستخدم الموجات فوق الصوتية الموجات فوق الصوتية، وهي موجات صوتية بترددات أكبر من 20 كيلوهرتز، للتأثير على أنظمة الغذاء، وخاصة في استخلاص وتفاعل المكونات. تشير الدراسات إلى أن الموجات فوق الصوتية يمكن أن تعزز خصائص مختلفة مثل النشاط المضاد للرغوة، وتقليل حجم الجسيمات، وتغيرات اللزوجة، وتشتت التجمع. أظهرت الأبحاث التي أجراها Sun et al. أن الموجات فوق الصوتية لعزل بروتين فول الصويا تعمل على تحسين بنيته لتحسين التفاعل مع المركبات الفينولية مثل اللوتولين، مما يؤدي إلى زيادة كبيرة في نشاط مضادات الأكسدة. وبالمثل، وجد Chen et al. أن الموجات فوق الصوتية أثرت على التفاعل بين بروتين ميوفيبريلار الدجاج ومضادات الأكسدة من الشاي الأخضر والقلنسوة، مع تأثيرات متفاوتة على نشاط مضادات الأكسدة اعتمادًا على توقيت تطبيق الموجات فوق الصوتية. فحص Lohani و Muthukumarappan تأثير الموجات فوق الصوتية على محتوى الفينول في دقيق الذرة الرفيعة، وكشفوا أن المعالجات المحددة يمكن أن تحرر الفينول المرتبط وبالتالي تعزز قدرتها المضادة للأكسدة. في إنتاج النبيذ، Zhang et al. وقد درس الباحثون تأثيرات الموجات فوق الصوتية على ارتباط البروتين بالفينول أثناء عملية الشيخوخة، وخلصوا إلى أن الموجات فوق الصوتية ذات التردد المنخفض يمكن أن تعمل على تحسين التفاعلات بين هذه المركبات، مما قد يعزز من الصفات الحسية للنبيذ. وبشكل عام، فإن التلاعب بالتفاعلات بين البروتين والفينول عبر الموجات فوق الصوتية يظهر وعدًا بتحسين كل من خصائص مضادات الأكسدة والخصائص الحسية في مختلف المنتجات الغذائية..
المجال الكهربائي النبضي (PEF)
كتسب استخدام تقنية المجال الكهربائي النبضي (PEF) زخمًا كطريقة مستدامة لتطبيقات مختلفة، بما في ذلك التعقيم الميكروبي وتعزيز كفاءة استخلاص المركبات القيمة من الكتل الحيوية المختلفة. على سبيل المثال، تم تطبيق معالجة المجال الكهربائي النبضي (0-141 كيلوجول/كجم) على حبات الزيتون لتحسين استخلاص البروتينات والمركبات الفينولية، مع نتائج تظهر زيادة في قابلية الاستخلاص بسبب تكوين معقد محتمل عند التعرض للحقول الكهربائية. في حين أن طريقة التفريغ الكهربائي ذات الجهد الأعلى حققت استخلاصًا فينوليًا أكبر، إلا أن المجال الكهربائي النبضي أظهر تأثيرات مفيدة على قابلية الوصول الحيوي للكاروتينات والفينول في الجزر. على وجه التحديد، عززت معالجة المجال الكهربائي النبضي قابلية الوصول الحيوي بنسبة 12٪ للكاروتينات و21٪ للمركبات الفينولية الإجمالية دون التأثير على محتوى الكاروتينات.

فحصت دراسات أخرى تأثيرات المجال الكهربائي النبضي (عند 35 كيلو فولت/سم) والمعالجة بالضغط العالي (HPP عند 400 ميجا باسكال) على مشروبات عصير الفاكهة التي تحتوي على الحليب وحليب الصويا. لم يغير PEF بشكل كبير من قابلية الوصول الحيوي لفيتامين سي مقارنة بالعينات غير المعالجة، في حين حسّن HPP ذلك بنسبة 10% في مشروبات الحليب. وقد أدى كلا العلاجين إلى زيادة المحتوى الفينولي الكلي (TPC) والفلافونويد الكلي، ولكن كان من الصعب تحديد طريقة المعالجة المثلى بسبب الأنماط غير المتسقة عبر النتائج.

في تجربة أخرى شملت مزيجًا من عصير الكرنب والفراولة تعرض لـ PEF وHPP، لم تكشف قياسات سعة مضادات الأكسدة عن أي تأثيرات كبيرة لـ PEF على مستويات مضادات الأكسدة، بينما قلل HPP من السعة بنسبة 22%. ومع ذلك، عززت كلتا الطريقتين محتوى الأنثوسيانين الحر بعد الهضم المعدي، مع إظهار HPP نتائج متفوقة. بحثت دراسة حديثة ركزت على الفينولات الموجودة في شجيرة التوت البري في تأثيرات PEF (5-15 كيلوجول) وHPP (600 ميجا باسكال) على قابلية الوصول الحيوي وخصائص الامتصاص، ووجدت أن كلتا الطريقتين غير الحرارية حافظتا على المركبات النشطة بيولوجيًا وحسنتا النقل عبر الظهارة لحمض الكلوروجينيك في مخاليط الحليب.

بشكل عام، في حين أثرت PEF بشكل إيجابي على التفاعلات بين البروتين والفينول والقدرة على الوصول البيولوجي، إلا أن التمييز بين طريقة المعالجة المتفوقة لا يزال غير واضح، مما يستلزم إجراء المزيد من البحث. يجب أن يعتمد الاختيار بين PEF وHPP في النهاية على توافر المعدات، حيث تقدم كلتا العمليتين فوائد مماثلة لتحسين النشاط البيولوجي للمركبات الفينولية مع إمكانية التحسين بناءً على متطلبات المعالجة المحددة

البلازما الباردة (CP
البلازما الباردة (CP)، وهي تقنية غير حرارية يتم توليدها بتطبيق الطاقة الكهربائية على غاز، تُستخدم بشكل متزايد في معالجة الأغذية لتعطيل الكائنات الحية الدقيقة، وتعزيز نشاط مضادات الأكسدة، وزيادة المركبات النشطة بيولوجيًا. يتطلب تأثيرها على القيمة الغذائية، وخاصة تفاعلات البروتين والفينول، مزيدًا من البحث. أظهرت الدراسات التي تستخدم نفث البلازما تحت الضغط الجوي (APPJ) على بروتين بذور الكتان انخفاضًا في محتوى الفينول الكلي (TPC) ونشاط مضادات الأكسدة بعد معالجة CP، ربما بسبب إطلاق الأحماض الفينولية الحرة. وعلى العكس من ذلك، أدت البلازما الباردة منخفضة الضغط (LPCP) على أفلام ألجينات الصوديوم المخصبة بـ Dunaliella salina إلى زيادة نشاط مضادات الأكسدة، ربما من خلال تكوين رابطة هيدروجينية تعيق نشاط الفينول. لوحظت زيادات مماثلة في محتوى الفينول الكلي ونشاط مضادات الأكسدة في عصير الرمان والكرز الحامض والطماطم، ومشروبات مصل اللبن بنكهة الجوافة بعد معالجة CP، المنسوبة إلى تمزق غشاء الخلية وتحلل البروتين مما يزيد من إطلاق المركبات الفينولية والتفاعل. وفي حين توضح هذه الدراسات قدرة CP على تعديل التفاعلات البروتينية الفينولية في مصفوفات الأغذية المعقدة، إلا أن هناك حاجة إلى مزيد من البحث لفهم تأثيراتها وتطبيقاتها بشكل كامل، إلى جانب استكشاف تقنيات جديدة أخرى
الموجات فوق الصوتية.
تؤثر الموجات فوق الصوتية، بترددات تتجاوز 20 كيلو هرتز، على أنظمة الغذاء من خلال التأثير على عمليات الاستخلاص والتفاعلات والمكونات النشطة بيولوجيًا. وتشمل تأثيراتها منع الرغوة وتقليل حجم الجسيمات وتغيرات اللزوجة وتشتت الكتل. وقد استكشفت الدراسات دور الموجات فوق الصوتية في تعزيز التفاعلات البروتينية الفينولية. استخدم صن وآخرون الموجات فوق الصوتية لكشف عزل بروتين فول الصويا، مما أدى إلى تحسين ارتباط اللوتولين وزيادة نشاط مضادات الأكسدة (DPPH) بنسبة 55.63٪، كما عزز إمكانية الوصول البيولوجي للوتولين بعد الهضم. حقق تشين وآخرون في تأثير الموجات فوق الصوتية على تفاعلات بروتين ميوفيبريلار الدجاج مع إبيكاتشين جالات (ECG) وبايكالين (BN)، ووجدوا قيم DPPH متفاوتة اعتمادًا على توقيت تطبيق الموجات فوق الصوتية. درس لوهاني وموثوكومارابان تأثير الموجات فوق الصوتية على الذرة الرفيعة، مما أدى إلى زيادة محتوى الفينول الكلي (TPC) والقدرة المضادة للأكسدة. تشانغ وآخرون. تم فحص تأثير الموجات فوق الصوتية على التفاعلات البروتينية الفينولية في النبيذ النموذجي، ووجدوا أن الموجات فوق الصوتية ذات التردد المنخفض تزيد من التفاعل بين ألبومين مصل البقر (BSA) وتخطيط كهربية القلب، مما قد يحسن الخصائص الحسية. يمكن أن يؤثر تعديل التفاعلات البروتينية الفينولية من خلال الموجات فوق الصوتية بشكل إيجابي على نشاط مضادات الأكسدة والصفات الحسية، لكن النهج الأمثل يعتمد على مصفوفة الطعام المحددة والنتيجة المرجوة
التخمير
تستخدم عملية تخمير الطعام، وهي تقنية حفظ قديمة، الكائنات الحية الدقيقة لتحسين جودة الطعام ومدة صلاحيته عن طريق تحويل المواد الكيميائية العضوية إلى مستقلبات أبسط. يتطلب تأثير التخمير على التفاعلات البروتينية الفينولية، والتي تعد حاسمة لخصائص المنتج، التحقيق. درس تريغيروس وآخرون زبادي عصير الرمان، ووجدوا أن التخمير زاد من ارتباط البروتين بالأنثوسيانين (84.73٪ في البداية، وارتفع إلى 90.06٪ بعد 28 يومًا)، مما أدى إلى تقليل المحتوى الفينولي الإجمالي (TPC) بنسبة 40.50٪. وعلى العكس من ذلك، أظهر صن ووترهاوس وآخرون أن إضافة مستخلص الكشمش الأسود إلى الزبادي قبل التخمير أدى إلى إنتاج TPC أعلى بأربع مرات من الإضافة بعد التخمير، مما يشير إلى أن التخمير يعزز قابلية استخراج الفينول أو تحلله، مما يمنع ارتباط البروتين. ليو وآخرون. وجد أن تخمير جنين القمح منزوع الدهن يزيد من TPC بمقدار 2.5 مرة، مما يرفع الفينول الحر من 15% إلى 95% ويعزز نشاط إزالة الجذور الحرة DPPH من 40.21% إلى 80.8%. توضح هذه الدراسات أن التخمير يعدل التفاعلات البروتينية الفينولية، مما قد يؤدي إلى زيادة محتوى الفينول، والقدرة المضادة للأكسدة، والاستقرار، مما يتيح تطوير الأطعمة الوظيفية، على الرغم من أن ظروف المعالجة المثلى تختلف حسب المنتج
معالجات غير حرارية أخرى
إن معالجة الضوء النبضي (PL)، باستخدام أطوال موجية تتراوح بين 100 و1000 نانومتر، تعمل على تعطيل الميكروبات في الأطعمة بشكل فعال. وتُظهِر الدراسات انخفاضًا بمقدار 5.0 لوغاريتم وحدة تشكيل مستعمرة/مل في خميرة الخباز في عصير العنب، مما يطيل من مدة صلاحيته. كما أدى تطبيق 5000 جول/سم² على عصائر التفاح والكرامبولا والعنب إلى تحسين الجودة والطعم بشكل كبير مقارنة بالمعالجة الحرارية، وتعزيز فيتامين سي ومضادات الأكسدة والمركبات الفينولية بنسبة 25% و27% و19% على التوالي. وبينما تستخدم في المقام الأول لتعطيل الميكروبات، فإن PL تستهدف أيضًا البروتينات، مثل ميثيل إستراز البكتين (128 جول/سم²)، مما يغير بنيتها ويقلل من التعكر في عصائر الفاكهة. كما تعمل PL (0.66 جول/سم²) على تعطيل أوكسيديز البوليفينول بنسبة 90%، مما يغير بنيتها الثانوية. ومع ذلك، فإن تأثير PL على التفاعلات البروتينية الفينولية داخل هياكل الغذاء يحتاج إلى مزيد من التحقيق، وخاصة فيما يتعلق بإمكانيته في تعزيز المكونات النشطة بيولوجيًا مثل فيتامين D2 في الفطر.
تستخدم أشعة جاما (GI)، وهي طريقة غير حرارية أخرى، طاقة مؤينة لتعطيل الميكروبات وهي معتمدة في أكثر من 60 دولة. تُستخدم أشعة جاما من ⁶⁰Co بشكل شائع بسبب اختراقها العميق. وبخلاف إزالة التلوث الميكروبي، تعمل أشعة جاما على تعزيز قابلية استخراج المركبات الفينولية، وتقليل المواد المسببة للحساسية، وزيادة نشاط مضادات الأكسدة. تُظهر الدراسات أن أشعة جاما (5.0 كيلو جراي) زادت بشكل كبير من الأحماض الفينولية (من 3.6 إلى 19 ضعفًا)، والفلافونويدات (حتى ثلاثة أضعاف)، ونشاط مضادات الأكسدة في قشر الفول السوداني. لوحظت زيادات مماثلة في إجمالي الفينول والأنثوسيانين ونشاط مضادات الأكسدة في الفستق (حتى 2 كيلو جراي). ومع ذلك، يختلف التأثير حسب الجرعة والمادة؛ على سبيل المثال، زادت أشعة جاما (6 كيلو جراي) من المركبات القابلة للذوبان في حبوب لقاح الصنوبر ولكنها قللت من المركبات غير القابلة للذوبان ونشاط مضادات الأكسدة. هناك حاجة إلى مزيد من البحث لفهم تأثيرات الجهاز الهضمي على التفاعلات البروتينية الفينولية وقابلية هضم المركبات الفينولية المعالجة بالجهاز الهضمي. أظهرت دراسة أجريت باستخدام شراب التمر المعالج بالجهاز الهضمي في الزبادي زيادة في نشاط مضادات الأكسدة ومحتوى الفينول الكلي ومحتوى البروتين، مما يسلط الضوء على إمكانية إجراء المزيد من التحقيقات في هذا المجال.