انکپسولاسیون عصاره آبی ریشه گیاه باباآدم (Arctium lappa) و اثر آن بر خصوصیات فیزیکوشیمیایی و عملگرایی نوشیدنی سین‌بیوتیک برپایه آب پرتقال- هویج

مجله پژوهشهای علوم و صنایع غذایی ایران

دوره 18، شماره 5 - شماره پیاپی 77، آذر و دی 1401، صفحه 657-679   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/ifstrj.2021.73234.1107

نویسندگان

فرزانه اسمعیلی¹؛ مهناز هاشمی روان^{* 2}؛ محمدرضا اسحاقی³؛ حسن گندمی⁴

¹گروه علوم و صنایع غذایی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه آزاد اسلامی- واحد ورامین پیشوا، ورامین، ایران.

²گروه علوم و صنایع غذایی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه آزاد اسلامی-واحد ورامین پیشوا، ورامین، ایران

³گروه علوم و صنایع غذایی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه آزاد اسلامی-واحد ورامین پیشوا، ورامین، ایران.

⁴گروه بهداشت مواد غذایی، دانشکده دامپزشکی، دانشگاه تهران، تهران، ایران.

چکیده

هدف از این تحقیق ریزپوشانی عصاره آبی ریشه گیاه باباآدم و استفاده از آن در نوشیدنی پروبیوتیک بر پایه آب پرتقال- هویج بود. برای این منظور ابتدا عصاره ریشه بابا آدم با دو روش میکروکپسولاسیون و نانوکپسولاسیون و با استفاده از دو ترکیب مالتودکسترین و صمغ عربی به‌عنوان پوشش دیواره، ریزپوشانی گردید. سپس عصاره ریزپوشانی شده (در سطوح 5/0 و 1 درصد) به همراه عصاره آزاد در فرمولاسیون نوشیدنی پروبیوتیک آب پرتقال- هویج استفاده و اثر آن بر زنده‌مانی باکتری‌های پروبیوتیک و همچنین ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی و حسی محصول نهایی طی دوره نگهداری 30 روزه در دمای یخچال (°C 5/0± 4) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج مرحله ریزپوشانی نشان داد که نانوکپسول‌ها دارای راندمان و محتوای فنلی بالاتری نسبت به میکروکپسول‌ها بودند (05/0>p)، بطوریکه بالاترین راندمان (75/92%) و سطح ترکیبات فنلی (mgGAE/g 385/0) و کوچک‌ترین اندازه ذرات کپسول (22/0± 33/14 میکرومتر) در نانوکپسول‌های تهیه‌شده با صمغ عربی مشاهده شد. تصاویر SEM نیز حاکی از این بود کپسول‌های تولیدی از لحاظ ریزساختار، دارای سطوح شیشه‌ای و زاویه‌دار بوده و شکل منظمی ندارند. با افزودن فرم‌های مختلف عصاره ریشه باباآدم به فرمولاسیون نوشیدنی پروبیوتیک ‌آب پرتقال- هویج حاوی CFU/ml 10⁸ باکتری لاکتوباسیلوس اسیدوفیلوس، مشاهد شد که پارامترهای کیفی از جمله عدد فرمالین، کدورت، ویسکوزیته، فعالیت آنتی‌اکسیدانی و بقاء باکتری‌های پروبیوتیک در نوشیدنی‌ها نسبت به نمونه کنترل افزایش یافت (05/0>p). طی دوره نگهداری در یخچال میزان کدورت، اسیدیته و IC50 در همه تیمارها به‌ویژه در نمونه کنترل افزایش یافت در حالی‌که سایرشاخص‌ها از جمله قابلیت زنده‌مانی باکتری‌های پروبیوتیک روند کاهشی نشان داد. افزودن فرم‌های مختلف عصاره ریشه باباآدم، تأثیر نامطلوبی بر طعم و بوی نمونه‌ها نداشت به‌طوری‌ که کلیه تیمارها قابل پذیرش بودند. بنابراین، بر اساس نتایج این مطالعه می‌توان بیان کرد که عصاره ریشه باباآدم، به‌ویژه در قالب نانوکپسول، می‌تواند برای افزایش ماندگاری پروبیوتیک‌ها و افزایش فعالیت آنتی‌اکسیدانی غذاهای عملگرا طی فرایند تولید و نگهداری مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها

غذای عملگرا؛ عصاره باباآدم؛ سین‌بیوتیک؛ ریزپوشانی؛ عدد فرمالین

مراجع

1. Akdeniz, B., Sumnu, G. & Sahin, S. (2017). The Effects of Maltodextrin and Gum Arabic on Encapsulation of Onion Skin Phenolic Compounds. Chemical Engineering Transactions, 57: 1891-1896.
2. Akhavan Mahdavi, S., Jafari, S.M., Assadpoor, E. & Dehnad, D. (2016). Microencapsulation optimization of natural anthocyanins with maltodextrin, gum Arabic and gelatin. International Journal of Biological Macromolecules, 85: 379-385. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2016.01.011
3. Arilla, E., Igual, M., Martínez-Monzó, J., Codoñer-Franch, P. & García-Segovia, P. (2020). Impact of Resistant Maltodextrin Addition on the Physico-Chemical Properties in Pasteurised Orange Juice. Foods, 9(12): 1832-1843. https://doi.org/10.3390/foods9121832
4. Badfarsa, H. & Ahmadzadeh Ghavidel, R. (2017). The effect of encapsulation process using frozen dryer on the physicochemical and ontioxidant properties of Heracleum Persicum essential oil. Iranian Jornal of Innovation in Food Science and Technology, 10(2): 123-136.
5. Bagaoutdinova, I., Fedoseyeva, P. & Okoneshnikova, F. (2001). Fructose-containing carbohydrates in plants of different families. Localization and content,” Chem. Sim. Butlerov Comm, vol.2 pp. 13–16.
6. Ballesteros, L.F., Ramirez, M.J., Orrego, C.E., Teixeira, J.A. & Mussatto, S.I. (2017). Encapsulation of antioxidant phenolic compounds extracted from spent coffee grounds by freeze-drying and spray-drying using different coating materials. Food Chemistry, 237: 623-631. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2017.05.142
7. Bruno, R.G.S., Rutigliano, H.M., Cerri, R.L., Robinson, P.H. & Santos, J.E.P. (2009). Effect of feeding Saccharomyces Cerevisiae on performance of dairy cows during summer heat stress. Animal Feed Science and Technology, 150: 175-186. https://doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2008.09.001
8. Burin, V.M., Rossa, P.N., Ferreira-Lima, N.E., Hillmann, M.C.R. & Boirdignon-Luiz, M.T. (2011). Anthocyanins: optimisation of extraction from Cabernet Sauvignon grapes, microencapsulation and stability in soft drink. International Journal of Food Science and Technology, 46(1): 186-193.
9. Cao, T.L., Yang, S.Y. & Song, K.B. (2018). Development of burdock root inulin/chitosan blend films containing oregano and thyme essential oils,” Int. J. Mol. Sci, 19 (1); 131-143. https://doi.org/10.3390/ijms19010131
10. Cheraghali, F., mirmoghtadaie, L., Shojaee-aliabadi, S. & Hosseini, S.M. (2016). A Comprative Study of Antimicrobial and Antioxidant Properties of Walnut Green Husk Aqueous Extract before and after Microencapsulation. Iranian Journal of Nutrition Science and Food Technology, 11(2): 113-124.
11. Daneshi, M., Ehsani, M.R., Razavi, S.H. & Labbafi, M. (2013). Effect of refrigerated storage on the probiotic survival and sensory properties of milk/carrot juice mix drink. Electronic Journal of Biotechnology, 16(5): 1-12. 
12. Esmaeili , Hashemiravan M., Eshaghi M. R., Gandomi H. (2021). Optimization of aqueous extraction conditions of inulin from the Arctium lappa L. roots using ultrasonic irradiation frequency. Journal of food quality, https://doi.org/10.1155/2021/5520996.
13. Fernandes, R.V., Borges, S.V., Botrel, D.A. (2014). Gum arabic/starch/maltodextrin/inulin as wall materials on the microencapsulation of rosemary essential oil. Polym., 101, 524-532. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2013.09.083
14. Ghedira, K. & Goetz, P. (2013). Arctium lappa (Asteraceae): Bardane. Phytothérapie, 11: 376-380. https://doi.org/10.1007/s10298-013-0827-1
15. Gibson, G.R., Beahy, E.R., Wang, X. & Cunmings, J.H. (1995). Selective Stimulation of bifidobacteria in the human colon by oligofructose and inulin. American Gastroent Assocition, 108: 975-982. https://doi.org/10.1016/0016-5085(95)90192-2
16. Gilles, K.K., K.T. Vinod, L.M. Christopher, A. Tarab, S.B. Mark, M.G. Netkal and J.T. Ronald, (2012). Nano-microencapsulation and controlled release of linoleic acid in biopolymer matrices: Effects of the physical state, water activity and quercetin on oxidative stability. Encapsulation Adsorption Sci, 2, 1-10.
17. Haghshenas B, Nami Y, Abdullah N and Yari Khosroshahi A, (2015). Anticancer impacts of potentially probiotic acetic acid bacteria isolated from traditional dairy microbiota. LWT - Food Science and Technology, 60: 690–697. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2014.09.058
18. Hosseini, M.Y., Rezazadbari, M. & Alizade, M. (2016). Production of synbiotic juice: study on the effect pH, Brix, Formalin index and Rheological. FSCT, 14(63): 73-81.
19. Hosseinnia, M., Alizadeh Khaledabad, M. & Almasi, H. (2017). Optimization of Ziziphora clinopodiodes essential oil microencapsulation by whey protein isolate and pectin: A comparative study. International Journal of Biological Macromolecules, 101: 958-966. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2017.03.190
20. Huang, J. & Yang, L. (2011). Microencapsulation of anthocyanin from fruits of Berberis kaschgarica Rupr. Food Science, 32(16): 16-21.
21. ISIRI. (2007). Fruit juices– Test methods. Institute of Standards and Industrial Research of Iran. 2685. 1st.revision.
22. Jia, Z., Dumont, M.J. & Orsat, V. (2016). Encapsulation of phenolic compounds present in plants using protein matrices. Food Bioscience, 15: 87-104. https://doi.org/10.1016/j.fbio.2016.05.007
23. Junior, T., Kuhn, F., Padilha, P.J.M and Vicente, L.R.M. (2018). Microencapsulation of essential thyme oil by spray drying and its antimicrobial evaluation against Vibrio alginolyticus and Vibrio parahaemolyticus. Brazilian Journal of Biology, 78 (2): 311-317. https://doi.org/10.1590/1519-6984.08716
24. Khakbaz Heshmati, M. & Khoshghadam, H. (2017). The investigation of rheological and physicochemical characteristics of new formulation of juice produced by combination of sour cherry and red grape, fortified with inulin dietary fibre as a prebiotic product. Journal of Food Research, 27(4): 121-134.
25. Khezri, S., Mahmoudi, R. & Dehghan, P. (2018). Fig juice fortified with inulin and Lactobacillus Delbrueckii: a promising functional food. Applied Food Biotechnology, 5(2): 97-106.
26. Lacroix, C. & Yildirim, S. (2007). Fermentation technologies for the production of probiotics with high viability and functionality. Currently Opinion Biotechnology, 18(2): 176-183. https://doi.org/10.1016/j.copbio.2007.02.002
27. Le, T.H., Tran, T.M.V., Ton, N.M.N., Tran, T.T.T., Huynh, T.V., Nguyen, T.N., Quang, S.P. & Le, V.V.M. (2017). Combination of whey protein and carbohydrate for microencapsulation of pumpkin (Cucurbita) seed oil by spray-drying. International Food Research Journal, 24(3): 1227-1232.
28. Lebeka, V.R., Wee, Y.J., Narala, V.R. & Joshi, V.K. (2018). Chapter 2: Development of New Probiotic Foods-A Case Study on Probiotic Juices. Therapeutic, Probiotic, and Unconventional Foods. PP: 54-77. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-814625-5.00004-2
29. Loksuwan, J. (2007). Characteristics of microencapsulated β-carotene formed by spray drying with modified tapioca starch, native tapioca starch and maltodextrin. Food Hydrocolloids, 21: 928-935. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2006.10.011
30. Mahmoud, K. F., Ibrahim, M. A., Mervat, E. D., Shaaban, H. A., Kamil, M. M. & Hegazy, N. A. (2016). Nano-encapsulation efficiency of lemon and orange peels extracts on cake shelf life. American Journal of Food Technology, 11(3): 63-75.
31. Milani, E., Koocheki, A., Golimovahhed, Q. A. (2011). Extraction of inulin from Burdock root (Arctium lappa) using high intensity ultrasound. International Journal of Food Science and Technology, 46 (8): 1699–1704.
32. Mousavi, Z.E., Mousavi, S.M., Razavi, S.H., Hadinejad, M., Emam-Djomeh, Z. & Mirzapour, M. (2013). Effect of fermentation of pomegranate juice by Lactobacillus plantarum and Lactobacillus acidophilus on the antioxidant activity and metabolism of sugars, organic acids and phenolic compounds. Food Biotechnology, 27(1): 1-13. https://doi.org/10.1080/08905436.2012.724037
33. Naga Sivudu, S., Ramesh, B., Umamahesh, K. & Vijaya Sarathi Reddy, O. (2016). Probiotication of Tomato and Carrot Juices for Shelf-life Enhancement using Micro-encapsulation. Journal of Food Biosciences and Technology, 6(2): 13-22.
34. Papoutsis, K., Golding, J. B., Vuong, Q., Pristijono, P., Stathopoulos, C. E., Scarlett, C. J. & Bowyer, M. (2018). Encapsulation of citrus by-product extracts by spray-drying and freeze-drying using combinations of maltodextrin with soybean protein and ι-Carrageenan. Foods, 7(7): 115-126. https://doi.org/10.3390/foods7070115
35. Pereira, A.L.F., Maciel, T.C. & Rodrigues, S. (2011). Probiotic beverage from cashew apple juice fermented with Lactobacillus casei. Food Research International, 44(5): 1276-1283. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2010.11.035
36. Petkova, N., Ivanov, I., Mihaylova, D., Lante, A. (2020). Effect of pressure liquid extraction and ultrasonic irradiation frequency on inulin, phenolic content and antioxidant activity in burdock (Arctium lappa L.) roots. Acta Sci. Pol. Hortorum Cultus, 19(3), 125–133.
37. Pimentel, T.C., Madrona, G.S., Garcia, S. & Prudencio, S.H. (2015). Probiotic viability, physicochemical characteristics and acceptability during refrigerated storage of clarified apple juice supplemented with Lactobacillus paracasei paracasei and oligofructose in different package type. LWT-Food Science and Technology, 63(1): 415-422. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2015.03.009
38. Rafigh, S., Sharma, V., Nazir, A., Rashid, R., Sa, S. & Ahmad Nayik, G. (2016). Development of probiotic carrot juice. Journal of Nutrition and Food Sciences, 6(4): 534-540.
39. Raiesi, F., Hojjatoleslamy, M., Razavi, S.H., Zahedi, M. & Memarzadeh, S.M. (2013). Investigation of rheological properties of enriched orange drink using rice bran extract. FSCT, 10(40): 117-128.
40. Rakmai, J., Cheirsilp, B., Cid, A., Torrado-Agrasar, A., Mejuto, J. C., & Simal-Gandara, J. (2018). Encapsulation of Essential Oils by Cyclodextrins: Characterization and Evaluation. Cyclo: A Ver. Ing., pp 263.
41. Rossman, J.M. (2009). Commercial manufacture of edible films. In Edible films and coatings for food applications (pp. 367-390). Springer, New York, NY. https://doi.org/10.1007/978-0-387-92824-1_14
42. Samsam Shariat, H. (2005). Collection of medicinal herbs. Esfahan: Mani Publications; p. 43.
43. Santos, M.A., Costa, G.M., Dias, S.S., Klososki, S.J., Barão, C.E., Gomes, R.G. & Pimentel, T.C. (2019). Pasteurised sugarcane juice supplemented with Lactobacillus casei and prebiotics: physicochemical stability, sensory acceptance and probiotic survival. International Food Research Journal, 26(4): 1315-1325.
44. Sardarifar, I., Almasi, H. & Roufegarinezhad, L. (2019). Microencapsulation of zinc micronutrient by spray drying method and its application in apple juice fortification. Journal of Food Research, 29(2): 47-63.
45. Sharifi, A., Niakousari, M., Maskooki, A. & Mortazavi, S.A. (2015). Effect of spray drying conditions on the physicochemical properties of barberry (berberis vulgaris) extract powder. International Food Research Journal, 22(9): 2364-2370.
46. Sheehan, V., Ross, P. & Fitzgerald, G.F. (2007). Assessing the acid tolerance and the technological robustness of probiotic cultures for fortification in fruit juices. Innovation of Food Science, Emergency and Technology, 8: 284-279. https://doi.org/10.1016/j.ifset.2007.01.007
47. Shoaib , Shehzad A., Omar M., Rakha A., Raza H., Sharif H. R., Shakeel A., Ansari A. & Niazi S. (2016). Inulin: Properties, health benefits and food applications. Carbohydrate Polymers 147; 444–454. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2016.04.020
48. Souri, A., Mirzaei, M. & Mirdamadi, S. (2019). The effect of green leaf tea extract on probiotic bacterial viabily in watermelon juice. JFST, 85(15): 73-86.
49. Tadros, T., Izquierdo, P., Esquena, J. & Solans, C. (2004). Formation and stability of nano-emulsions. Adv Colloid Interface Sci; 108-109:303-18. https://doi.org/10.1016/j.cis.2003.10.023
50. Tewari , Ramalakshmi K., Methre L., Rao L. J. M. 2015. Microwave-Assisted Extraction of Inulin from Chicory Roots Using Response Surface Methodology, J Nutr Food Sci 2015, 5 (1); 1-6.
51. Tonon, R.V., Brabet, C. & Hubinger, M.D. (2008). Influence of process conditions on the physicochemical properties of acai (euterpe oleraceae ) powder produced by spray drying. Journal of Food Engineering, 88(3): 411-418. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2008.02.029
52. Vaillant, F., Pérez, A.M., Acosta, O. & Dornier, M. (2008). Turbidity of pulpy fruit juice: A key factor for predicting cross-flow microfiltration performance. Journal of Membrane Science, 325: 404-412. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2008.08.003
53. Wegerif M C. A., Hebinck P. 2016. The Symbiotic Food System: An ‘Alternative’ Agri-Food System Already Working at Scale. Agriculture, 6, (40); 1-25. https://doi.org/10.3390/agriculture6030040
54. White, J. & Hekmat, S. (2018). Development of probiotic fruit juices using Lactobacillus rhamnosus GR-1 fortified with short chain and long chain inulin fiber. Fermentation, 4: 27-38. https://doi.org/10.3390/fermentation4020027
55. Wu King-Chuen., Weng Hung-Kai., Hsu Yun-Shang., Huang Pin-Jia., Wang Yang-Kao. (2020). Aqueous extract of Arctium lappa L. root (burdock) enhances chondrogenesis in human bone marrow-derived mesenchymal stem cells. BMC Complementary Medicine and Therapies, 20; 364. https://doi.org/10.1186/s12906-020-03158-1
56. Yang, L., Yin, P., Hang, F., Xue, Q., Li, K., Li, X., Sun, L. & Liu, Y. (2017). Optimization of ultrasonic-assisted extraction by response surface methodology with maximal phenolic yield and antioxidant activity from Acer truncatum Peer-reviewed version available at Molecules, 22: 232-251.
57. Yeo, S.K. & Liong, M.T. (2010). Effect of prebiotics on viability and growth characteristics of probiotics in soymilk. Journal of Science Food and Agriculture, 90(2): 267-275. https://doi.org/10.1002/jsfa.3808
58. Yoon, K.Y., Woodams, E.E. & Hang, Y.D. (2005). Fermentation of beet juice by beneficial lactic acid bacteria. LWT-Food Science and Technology, 38(1):73-5. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2004.04.008
59. Zahrani, K., Imansari, F., Utami, T.S. & Arbianti, R. (2016). Release profile of Andrographis paniculata leaf extract Nano-capsule as α-Glucosidase inhibitors. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering, 214: 1-8. DOI:10.1088/1757-899X/214/1/012020
60. Zokti James, A., Baharin, B.S., Abdulkarim S. M. & Abas, F. (2016). Microencapsulation of green tea extracts and its effects on the physicochemical and functional properties of mango drinks. International Journal of Basic and Applied Sciences, 16(02): 16-32.