A comprehensive investigation on the properties of seaweed (Sargassum tenerrimum) protein isolates: Addressing the knowledge gap on drying methods
تُظهر هذه الدراسة أن معزولات البروتين من طحالب *Sargassum tenerrimum*، عند معالجتها عبر التجفيف بالتجميد أو التجفيف بالتفريغ أو التجفيف بالرذاذ، تنتج بروتينات عالية الجودة وآمنة وذات نشاط حيوي بخصائص هيكلية ووظيفية متميزة، حيث يوفر التجفيف بالرذاذ قدرات فائقة في الاستحلاب والرغوة بينما يحافظ التجفيف بالتجميد على محتوى أعلى من الفينولات.
البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي للبحث أدناه. لم يكتبه المؤلفون ولم يصادقوا عليه. وللتحقق من الدقة التقنية، يرجى الرجوع إلى البحث الأصلي. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل
في عالم يُتوقع أن يصل فيه عدد سكان البشرية إلى ما يقرب من عشرة مليارات نسمة بحلول منتصف القرن، أصبح البحث عن مصادر جديدة لغذاء عالي الجودة مسأًلة ضرورة ملحة. وبينما وفرت الحيوانات لفترة طويلة الجزء الأكبر من البروتين الغذائي، فإن التكلفة البيئية لتربية الماشية تدفع العلماء للبحث في المحيطات عن بدائل. وتُعرف الأعشاب البحرية، وهي الغابات الشاسعة في البحار، بغناها بالمعادن والألياف والفيتامينات، لكن إمكاناتها كمصدر أساسي للبروتين ظلت غير مستغلة إلى حد كبير. وتكمن العقبة في حقيقة أن الأعشاب البحرية كائنات معقدة؛ فخلاياها صلبة ومليئة بالمركبات التي يمكن أن تعيق استخراج البروتين بداخلها. علاوة على ذلك، بمجرد استخراج البروتين، يجب تجفيفه ليتم تخزينه واستخدامه، ولكن الطريقة المستخدمة لإزالة الماء يمكن أن تغير بشكل جوهري بنية البروتين، وقدرته على الامتزاج مع المكونات الأخرى، وقيمته الغذائية. إن فهم كيفية تأثير تقنيات التجفيف المختلفة على هذه البروتينات البحرية الدقيقة هو المفتاح لتحويل الأعشاب البحرية إلى مصدر غذائي مستدام وقابل للتطبيق في المستقبل.
لقد سعى باحثون في جامعة كيرالا للدراسات السمكية والمحيطية والمعهد المركزي لتكنولوجيا المصايد في الهند إلى حل هذا اللغز تحديداً باستخدام نوع شائع من الأعشاب البحرية البنية يُعرف باسم Sargassum tenerrimum. بدأوا بجمع الأعشاب البحرية من المياه الساحلية في خليج بالك بجنوب الهند، وتنظيفها، وطحنها إلى مسحوق ناعم. وباستخدام عملية كيميائية تتضمن تغيير حموضة الماء لسحب البروتين من المادة النباتية، قاموا بعزل البروتين عن بقية العشب البحري. نتج عن ذلك مستخلص بروتيني سائل، قاموا بعد ذلك بتقسيمه إلى ثلاث دفعات. جُففت كل دفعة باستخدام طريقة صناعية مختلفة: إحداها جُمدت وجُففت تحت الفراغ لإزالة الجليد مباشرة، والأخرى جُففت في غرفة مفرغة عند درجة حرارة معتدلة، والثالثة رُشت في تيار من الهواء الساخن لتجف بشكل فوري تقريباً. كان الهدف هو معرفة أي من هذه الطرق الثلاث تنتج أفضل منتج نهائي من حيث محتوى البروتين، والسلامة، ومدى جودة وظيفة المسحوق في الطعام.
كشفت النتائج أن جميع الطرق الثلاث نجحت في إنتاج مسحوق غني بالبروتين، لكن الجودة تفاوتت بشكل كبير اعتماداً على كيفية إزالة الماء. احتوى المسحوق المجفف بالرش على أعلى كمية من البروتين، بنسبة تقارب 66 بالمائة، يليه عن كثب العينة المجففة بالتجميد بنحو 65 بالمائة، بينما سجلت العينة المجففة تحت الفراغ أقل نسبة، وهي أقل قليلاً من 50 بالمائة. ومن المهم أن الباحثين اختبروا المساحيق بحثاً عن المعادن الثقيلة الخطيرة مثل الرصاص والزئبق والكادميوم، ووجدوا أن أياً منها لم يكن موجوداً بكميات يمكن رصدها، مما يؤكد أن عملية الاستخراج قد قامت بتنقية الأعشاب البحرية بفعالية. ومع ذلك، فإن اختيار طريقة التجفيف قد غير التركيبة الكيميائية للمسحوق. فقد احتفظت العينة المجففة بالتجميد بأعلى كمية من المركبات النباتية الطبيعية المسماة "الفينولات"، وهي معروفة بفوائدها الصحية، بينما قللت الحرارة العالية لعملية التجفيف بالرش من هذه المركبات قليلاً. وبالرغم من ذلك، أظهر المسحوق المجفف بالرش قدرة قوية على تحييد الجذور الحرة الضارة، مما يشير إلى أنه لا يزال يمتلك قوة مضادة للأكسدة كبيرة.
وعندما فحص العلماء الطبيعة الفيزيائية للمساحيق، كانت الاختلافات أكثر وضوحاً. فبموجب مجهر قوي، ظهرت جزيئات المسحوق المجفف بالرش ككرات صغيرة مجوفة، وهو شكل تشكل نتيجة التجفيف السريع لقطرات السائل. وفي المقابل، بدا المسحوق المجفف بالتجميد كرقائق منكمشة تشبه خلايا النحل، وتكونت عينة المجففة تحت الفراغ من قطع مكسرة ومفتتة. وهذه الاختلافات الهيكلية كانت مهمة للغاية عندما اختبر الباحثون كيفية سلوك المساحيق في الماء والزيت. فقد كان المسحوق المجفف بالتجميد يذوب بشكل أفضل في الماء، خاصة عندما يكون الماء قلوياً قليلاً، مما يجعله الأكثر تنوعاً لإنشاء مخاليط ناعمة. كما شكل أكثر المستحلبات استقراراً، مما يعني أنه يمكنه ربط الزيت والماء معاً بفعالية، وهي سمة حاسمة لصنع التتبيلات أو الأطعمة الكريمية. أما المسحوق المجفف بالرش، ورغم كونه أقل ذوباناً قليلاً، فقد تفوق في إنشاء الرغوة، حيث يتمدد بشكل كبير عند خفقه، مما قد يكون مفيداً لقوامات الطعام الخفيفة والهوائية.
خلصت الدراسة إلى أنه بينما حافظ التجفيف بالتجميد على أكثر الخصائص الهيكلية والوظيفية دقة للأعشاب البحرية، مما يجعله الخيار الأمثل لتطبيقات الغذاء عالية الجودة، فإن التجفيف بالرش قدم بديلاً مقنعاً. فقد أنتجت طريقة التجفيف بالرش مسحوقاً ذا محتوى عالٍ من البروتين وقدرات رغوية ممتازة، وتعتبر طريقة مناسبة للإنتاج التجاري نظراً لخصائصها التشغيلية. ووجد الباحثون أن عملية التجفيف لم تدمر البنية الأساسية للبروتين أو قدرته على محاربة البكتيريا، حيث أظهرت المساحيق نشاطاً قوياً ضد مسببات الأمراض الشائعة المنقولة بالغذاء. وفي نهاية المطاف، يثبت هذا العمل أن بروتين الأعشاب البحرية مورد آمن وقوي، وأن اختيار طريقة التجفيف يسمح لمصنعي الأغذية بتكييف المنتج النهائي لتلبية احتياجات محددة، سواء كانت تحقيق أقصى قدر من الاحتفاظ بالقيمة الغذائية أو الإنتاج واسع النطاق والفعال.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.