بررسی تاثیر امواج فراصوت بر ویژگی‎‌های ساختاری، عملکردی و رئولوژیکی صمغ دانه خرنوب

نوع مقاله : مقاله پژوهشی فارسی

نویسندگان

• سمیرا فریزاد
• هاجر عباسی

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

https://doi.org/10.22067/ifstrj.2022.74595.1133

چکیده

هیدروکلوئیدها یکی از فراوان‌ترین بیوپلیمرهای موجود در طبیعت هستند که در صنعت غذا به عنوان ترکیبات عملگرا به منظور کنترل ساختار،‌ بافت، طعم و افزایش انبارمانی مورد استفاده قرار می‌گیرند. در این مطالعه، تاثیر اعمال امواج فراصوت در دما (25-75 درجه سانتیگراد) و زمان‌های (0-90 دقیقه) بر خصوصیات فیزیکوشیمیایی، رئولوژی و عملکردی صمغ دانه خرنوب ازجمله تغییرات pH، حلالیت، حداقل غلظت ژل‌شوندگی، ویسکوزیته و ویژگی‌های امولسیون کنندگی (ظرفیت امولسیون کنندگی، پایداری امولسیون و ابعاد ذرات امولسیون) مورد بررسی قرار گرفت. از نرم‌افزار دیزاین اکسپرت و طرح مرکب مرکزی جهت ارزیابی تاثیر متغیرها و مدلسازی آنها استفاده شد. تغییرات میکروسکوپی، رئولوژیکی و طیف‌سنجی مادون قرمز نمونه‌های بهینه بررسی و با نمونه شاهد مقایسه گردید. نتایج نشان داد که با افزایش زمان اعمال امواج فراصوت، pH، و ویسکوزیته هیدروکلوئید کاهش و حلالیت و حداقل غلظت ژل‌شوندگی آن افزایش می‌یابد. درحالیکه، با افزایش دما، pH، حداقل غلظت ژل‌شوندگی و ویسکوزیته هیدروکلوئید افزایش و حلالیت آن کاهش می‌یابد. بر این اساس دو شرایط متفاوت دمایی و زمانی برای تیمار کردن هیدروکلوئید موردنظر با استفاده از امواج فراصوت پیشنهاد گردید که در حالت اول معیار انتخاب، دستیابی به بهترین شرایط حلالیت و ویژگی‌های امولسیون کنندگی این هیدروکلوئید و در حالت دوم، ملاک انتخاب شرایط، بهبود حلالیت و خصوصیات امولسیون‌کنندگی هیدروکلوئید هم‌گام با حفظ ویسکوزیته محلول هیدوکلوئید موردنظر بود. در بهینه اول (دما 40 درجه سانتی‌گراد و زمان 9/48 دقیقه)، حلالیت و خصوصیات امولسیون‌کنندگی و در نمونه بهینه دوم (دما 67/66 درجه سانتی‌گراد و زمان 15 دقیقه) با حفظ حداقل غلظت ژل شوندگی، حلالیت هیدروکلوئید افزایش می‌یابد. نتایج این پژوهش نشان داد که امکان تغییر و اصلاح ویژگی‌های کیفی هیدروکلوئید با استفاده از امواج اولتراسونیک و با توجه به فاکتورهای موردنظر وجود دارد و شرایط انجام فرایند بسته به کاربرد موردنظر از آن هیدروکلوئید می‌تواند متفاوت درنظر گرفته شود.

کلیدواژه‌ها

• حلالیت
• رئولوژی
• صمغ دانه خرنوب
• فراصوت
• ویسکوزیته

موضوعات

• فناوری مواد غذایی

مراجع

1.  

   1. Barak, S., & Mudgil, (2014). Locust bean gum: processing, properties and food applications-a review. International Journal of Biological Macromolecules, 66, 74-80. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2014.02.017
   2. Camino, N.A., Pérez, O.E., & Pilosof, A. (2009). Molecular and functional modification of hydroxypropylmethylcellulose by high-intensity ultrasound. Food Hydrocolloids, 23, 1089-1095. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2008.08.015
   3. Chen, R.H., Chang, J.R., & Shyur, J.S. (1997). Effects of ultrasound conditions and storage in acidic solutions on changes in molecular weight and polydispersity of treated chitosan. Carbohydrate Research, 299, 287–294. https://doi.org/10.1016/S0008-6215(97)00019-0
   4. Dickinson, (2003). Hydrocolloids at interfaces and the influence on the properties of dispersed systems. Food Hydrocolloids, 17, 25-39. https://doi.org/10.1016/S0268-005X(01)00120-5
   5. Dickinson, (2009). Hydrocolloids as emulsifiers and emulsion stabilizers. Food Hydrocolloids, 23, 1473-1482. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2008.08.005
   6. Darab Zadeh,, & Farahnaki, A. (2010). The comparison of physicochemical and rheological properties between Iranian and commercial carob bean gum. In proceedings of 19^th National Congress on Food Science and Technology, 12– 13 Nov., Tehran University, Tehran-Iran.
   7. Farzi, M., Saffari, M.M., Emam‐Djomeh, Z., & Mohammadifar, M. (2011). Effect of ultrasonic treatment on the rheological properties and particle size of gum tragacanth dispersions from different species. International Journal of Food Science & Technology, 46, 849-854. https://doi.org/10.1111/j.1365-2621.2011.02558.x
   8. Feng, L., Cao, Y., Xu, D., Wang, S., & Zhang, (2017). Molecular weight distribution, rheological property and structural changes of sodium alginate induced by ultrasound. Ultrasonics Sonochemistry, 34, 609-615. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2016.06.038
   9. Huang, X., Kakuda, Y., & Cui, (2001). Hydrocolloids in emulsions: particle size distribution and interfacial activity. Food Hydrocolloids, 15, 533-542. https://doi.org/10.1016/S0268-005X(01)00091-1
   10. Hosseini, S.M.H., Emam-Djomeh, Z., Razavi, S.H., & Moosavi-Movahedi, A. (2013). Beta-Lactoglobuline-sodium alginate interaction as affected by polysaccharide depolymerization using high intensity ultrasound. Food Hydrocolloids, 32, 235–244. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2013.01.002
   11. Koda, S., Taguchi, K., & Futamura, (2011). Effects of frequency and a radical scavenger on ultrasonic degradation of watersoluble polymers. Ultrasound Sonochemistry, 18, 276–281. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2010.06.007
   12. Li, J., Li, B., Geng, P., Song, A.X., & Wu, J. (2017). Ultrasonic degradation kinetics and rheological profiles of a food polysaccharide (konjac glucomannan) in water. Food Hydrocolloids, 70, 14-19. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2017.03.022
   13. Iida, Y., Tuziuti, T., Yasui, K., Towata, A., & Kozuka, T. (2008). Control of viscosity in starch and polysaccharide solutions with ultrasound after gelatinization. Innovative Food Science & Emerging Technologies, 9, 140–146. https://doi.org/10.1016/j.ifset.2007.03.029
   14. Mason, T.J., Paniwnyk, L., & Lorimer,P. (1996). The uses of ultrasound in food technology. Ultrasonics Sonochemistry, 3, 253-260. https://doi.org/10.1016/S1350-4177(96)00034-X
   15. Mishra, S., Mann, B., & Joshi,K. (2001). Functional improvement of whey protein concentrate on interaction with pectin. Food Hydrocolloids, 15, 9-15. https://doi.org/10.1016/S0268-005X(00)00043-6
   16. Peres, G.L., Leite, D.C., & Silveira, N.P. (2015). Ultrasound effect on molecular weight reduction of amylopectin. Starch‐Stärke, 67, 407-414. https://doi.org/10.1002/star.201400230
   17. Prajapat, A.L., & Gogate, P. (2015). Depolymerization of guar gum solution using different approaches based on ultrasound and microwave irradiations. Chemical Engineering and Processing: Process Intensification, 88, 1-9. https://doi.org/10.1016/j.cep.2014.11.018
   18. Razavi, S.M.A., Bostan, A., Niknia, S., & Razmkhah, S. (2011). Functional properties of hydrocolloid extracted from selected domestic Iranian seeds. Journal of Food Research, 21(3), 379-389.
   19. Samari Khalaj, M., & Abbasi, S. (2014). Influence of chemical modification on solubility of insoluble fraction of Persian gum. Research and Innovation in Food Science and Technology, 3(2), 171-184. https://doi.org/10.22101/JRIFST.2014.08.23.326
   20. Sujka, M., & Jamroz, J. (2013). Ultrasound-treated starch: SEM and TEM imaging, and functional behaviour. Food Hydrocolloid, 31, 413–419. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2012.11.027
   21. Tiwari, B.K., Mthkmarappan, K., O’Donnell, C.P., & Cllen, P. (2010). Rheological Properties of Sonicated Guar, Xanthan and Pectin Dispersions. International Journal of Food Properties, 13, 223-233. https://doi.org/10.1080/10942910802317610
   22. Wang, Z.M., Cheung, Y.C., Leung, P.H., & Wu, J. (2010). Ultrasonic treatment for improved solution properties of a high-molecular weight exopolysaccharide produced by a medicinal fungus. Bioresource Technology, 101, 5517-5522. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2010.01.134
   23. Wang, Z., Han, F., Sui, X., Qi, B., Yang, Y., Zhang, H., & Jiang, L. (2016). Effect of ultrasound treatment on the wet heating Maillard reaction between mung bean [Vigna radiate (L.)] protein isolates and glucose and on structural and physico‐chemical properties of conjugates. Journal of the Science of Food and Agriculture, 96(5), 1532-1540. https://doi.org/10.1002/jsfa.7255
   24. Zhang, L., Xingqian, Y., Sophia, J.X., Xianzhong, Z., Donghong, L., Ruifeng, M., & Shiguo, C. (2013). Effect of high-intensity ultrasound on the physicochemical properties and nanostructure of citrus pectin. Journal of the Science of Food and Agriculture, 93(8), 2028-20 https://doi.org/10.1002/jsfa.6011