بهینه‌سازی شرایط استخراج رنگ از چغندر قرمز

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• مهشاد لوارستاق
• نفیسه زمین‌دار
• یاسمن اسمعیلی

گروه علوم و صنایع غذایی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد اصفهان (خوراسگان)، اصفهان، ایران

https://doi.org/10.22067/ifstrj.2023.81079.1235

چکیده

به تازگی استفاده از رنگدانه­ های طبیعی به‌عنوان افزودنی غذایی، رنگ­ های خوراکی و دارو بسیار مورد توجه قرار گرفته است. چغندر قرمز سرشار از رنگدانه­ های بتالایین است. در این پژوهش به بررسی تأثیر متغیرهای مستقل دما، زمان و pH بر استخراج رنگدانه ­های بتالایین از چغندر قرمز پرداخته شده است. به‌منظور آماده‌سازی نمونه چغندر شست و شو، پوست‌گیری و رنده شد. سپس چغندرهای قرمز به‌مدت 48 ساعت در آون با دمای 30 درجه سانتی‌گراد خشک و سپس آسیاب و آماده عصاره‌گیری شدند. عصاره‌گیری با استفاده از آب:اتانول با نسبت 1:1 به‌عنوان حلال انجام شد. تأثیر پارامترهای فرآیند استخراج شامل pH (3- 5)، دما (15- 25) درجه سانتی‌گراد و زمان (10-20) دقیقه بر بتاسیانین، بتاگزانتین و بازده کل مورد ارزیابی قرار گرفت. امواج فراصوت با فرکانس kHz37 برای تسهیل استخراج به کار برده شد. جهت انتخاب شرایط از الگوریتم بهینه‌سازی روش سطح پاسخ استفاده شد. به‌طور کلی، نتایج نشان داد که افزایش pH و زمان استخراج باعث افزایش در مقادیر بازده، مواد جامد محلول کل، بتاسیانین، بتاگزانتین شد. در این پژوهش در  pH برابر 5، دمای 21 درجه سانتی­گراد و زمان 20 دقیقه حداکثر بازدهی مشاهده شد. تحت شرایط بهینه استخراج پیشنهاد شده توسط روش بهینه‌سازی، پارامترهای اندازه­گیری شده با مقادیر پیش­بینی شده تفاوت معنی‌داری نداشت (p<0.05).

کلیدواژه‌ها

• بتاسیانین
• بتاگزانتین
• چغندر قرمز
• روش سطح پاسخ

موضوعات

• فناوری مواد غذایی

©2023 The author(s). This is an open access article distributed under Creative Commons Attribution 4.0 International License (CC BY 4.0).

مراجع

1. Aberoumand, A. (2011). A review article on edible pigments properties and sources as natural biocolorants in foodstuff and food industry. World Journal Dairy Food Science, 6(1), 71-78.
2. Bas, D., & Boyac, I. (2007). Modeling and optimization II: Comparison of estimation capabilities of response surface methodology with artificial neural networks in a biochemical reaction. Journal of Food Engineering, 78, 846-854. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2005.11.025
3. Cardoso-Ugarte, G., Sosa-Morales, M., Ballard, T., Liceaga, A., & San Martín-González, M. (2014). Microwave-assisted extraction of betalains from red beet (Beta vulgaris). LWT-Food Science and Technology, 59(1), 276-282. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2014.05.025
4. Changizi-Ashtiyani S, Ramezani, M., Poorcheraghi, H., Afzali, S.M., Pirouzi, P., & Atashi, S. (2019). The effectiveness of Rosa canina plant in treatment of some diseases: A brief review. Journal Arak University Medicenal Science; 22(5), 6-17. https://doi.org/10.32598/JAMS.22.5.6
5. De Sotillo, D.R., Hadley, M., & Holm, E. (1994). Phenolics in aqueous potato peel extract: extraction, identification and degradation. Journal of Food Science, 59(3), 649-651. https://doi.org/10.1111/j.1365-2621.1994.tb05584.x
6. Delgado-Vargas, F., Jiménez, A., & Paredes-López, O. (2000). Natural pigments: carotenoids, anthocyanins, and betalains—characteristics, biosynthesis, processing, and stability. Critical reviews in Food Science and Nutrition, 40(3), 173-289. https://doi.org/10.1080/10408690091189257
7. Downham, A., & Collins, P. (2000). Colouring our foods in the last and next millennium. International Journal of Food Science & Technology, 35(1), 5-22. https://doi.org/10.1046/j.1365-2621.2000.00373.x
8. Escribano, J., Pedreño, M.A., García‐Carmona, F., & Muñoz, R. (1998). Characterization of the antiradical activity of betalains from Beta vulgaris roots. Phytochemical Analysis: An International Journal of Plant Chemical and Biochemical Techniques, 9(3), 124-127.
9. Esmaeili, Y., Zamindar, N., Paidari, S., Ibrahim, S.A., & Mohammadi Nafchi, A. (2021). The synergistic effects of aloe vera gel and modified atmosphere packaging on the quality of strawberry fruit. Journal of Food Processing and Preservation, 45(12), e16003. https://doi.org/10.1111/jfpp.16003
10. Fakhari, A.R., & Baghipour, S. (2009). Extraction of a food colorant from red beet and evaluation of its stability. Journal of Color Science and Technology, 3(4), 243-250.
11. Hendry, G.A.F., & Houghton, J. (1996). Natural food colorants: Springer Science & Business Media.
12. Kooshesh, S., & Golmakani, M.T. (2015). Optimization of microwave-assisted extraction of betalains from red beet (Beta vulgaris) and evaluation the antioxidant activity of obtained. Electronic Journal of Food Processing and Preservation, 7(2), 39-60.
13. Laqui-Vilca, C., Aguilar-Tuesta, S., Mamani-Navarro, W., Montaño-Bustamante, J., & Condezo-Hoyos, L. (2018). Ultrasound-assisted optimal extraction and thermal stability of betalains from colored quinoa (Chenopodium quinoa Willd) hulls. Industrial Crops and Products, 111, 606-614. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2017.11.034
14. Lee, W., Yusof, S., Hamid, N., & Baharin, B. (2006). Optimizing conditions for hot water extraction of banana juice using response surface methodology (RSM). Journal of Food Engineering, 75(4), 473-479. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2005.04.062
15. Maran, J.P., Manikandan, S., & Mekala, V. (2013). Modeling and optimization of betalain extraction from Opuntia ficus-indica using Box–Behnken design with desirability function. Industrial Crops and Products, 49, 304-311. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2013.05.012
16. Pavlov, A., Georgiev, V., & Ilieva, M. (2005). Betalain biosynthesis by red beet (Beta vulgaris ) hairy root culture. Process Biochemistry, 40(5), 1531-1533. https://doi.org/10.1016/j.procbio.2004.01.001
17. Ranjbar Nedamani, A. (2022). Stability enhancement of natural food colorants- A review. Research and Innovation in Food Science and Technology, 10(4), 369-388. https://doi.org/10.22101/JRIFST.2022.277772.1235
18. Righi Pessoa da Silva, H., da Silva, C., & Bolanho, B.C. (2018). Ultrasonic‐assisted extraction of betalains from red beet (Beta vulgaris ). Journal of Food Process Engineering, 41(6), p.e12833. https://doi.org/10.1111/jfpe.12833
19. Stintzing, F.C., & Carle, R. (2004). Functional properties of anthocyanins and betalains in plants, food, and in human nutrition. Trends in Food Science & Technology, 15(1), 19-38. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2003.07.004
20. Zohuri, A., Tabatabai Yazdi, F., Mortazavi, S.A., & Shahidi, F. (2016). Comparison of efficiency and extraction of color and natural compounds from red beet by maceration and ultrasonic extraction methods. Journal of Food Science and Technology (Iran), 13(52), 47-54.