تحلیل ویژگی‌های بافتی تصاویر میکروسکوپی پودر عصاره برگ کنگر فرنگی تولید شده از خشک‌کن خلأیی پاششی

ماشین های کشاورزی

مقاله 5، دوره 8، شماره 2 - شماره پیاپی 16، 1397، صفحه 295-308   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jam.v8i2.63321

نویسندگان

سمانه صادق زاده نماور؛ جعفر امیری پریان^* ؛ رضا امیری چایجان

گروه مهندسی بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران

چکیده

پردازش تصاویر دیجیتال به‌عنوان روشی جدید برای ارزیابی کمی و کیفی خصوصیات بافتی پودر مواد غذایی و دارویی از اهمیت بالایی برخوردار است. در این پژوهش از خشک‌کن خلأیی پاششی با ریز ذره‌ساز آلتراسونیک به‌منظور تولید پودر خشک از عصاره برگ کنگر فرنگی فرموله شده با ماده افزودنی لاکتوز استفاده شد. روند خشک‌کردن در یک محفظه خشک‌کن خلأ و در دمایی پایین‌تر از دمای خشک‌کن‌های پاششی معمول انجام شد. هدف از این مطالعه، بررسی اثر شرایط عملی بهینه (3%، kPa20، C°75)، نامطلوب (%2، kPa40، C°55) و دو شرایط (%2، kPa30، C°65) و (%2/5، kPa30، C°65) خشک‌کن خلأیی پاششی روی ویژگی‌های بافتی مستقل از جهت و اثر زاویه در جهت‌های چهارگانه (°0، °45، °90 و °135) روی ویژگی‌های بافتی جهت‌دار پودر عصاره برگ کنگر فرنگی می‌باشد. برای تشخیص بافت، تصاویر میکروسکوپی (SEM) به دو صورت تک ذره و ذرات توده‌ای تهیه شدند. ده ویژگی بافتی تصاویر با استفاده از ماتریس هم وقوعی سطوح خاکستری به‌منظور ارزیابی کیفی بافت پودر عصاره استخراج گردید. نتایج حاصل از تجزیه‌وتحلیل بافت نشان داد که پودرهای حاصل از شرایط خشک‌کردن در دمای بالا (75 درجه سلسیوس) و فشار خلأ پایین (20 کیلو پاسکال) و غلظت محلول (2 گرم بر 100 میلی‌لیتر) دارای تعداد بیشتری از ذرات با بافت صاف و یکنواخت بودند. درنتیجه در این شرایط، پارامترهای انرژی، همبستگی، همگنی و glcmstd بیشترین مقدار و مقادیر کنتراست، آنتروپی، rangefilt و stdfilt کمترین مقدار را دارا بودند. دو ویژگی بافتی جهت‌دار (کنتراست و همبستگی) نیز با توجه به ماهیت بافت ذرات در جهت‌های اندازه‌گیری مختلف اختلاف معنی‌داری را نشان دادند.

کلیدواژه‌ها

برگ کنگر فرنگی؛ خشک‌کن خلأیی پاششی؛ پودر عصاره؛ پردازش تصویر؛ ویژگی‌های بافت؛ ماتریس هم وقوعی سطح خاکستری

مراجع

1. Aguilera, J. M. 2007. Microstructure and Food Product Engineering. Food Technology 54 (11): 56-65.

2. Alamilla-beltran, L., J. J., Chanona-perez, A. R., Jimenez-aparicio, and G. F., Gutierrez-lopez. 2005. Description of morphological changes of particles along spray drying. Journal of Food Engineering 67: 179-184.

3. Albregtsen, F. 2008. Statistical Texture Measures Computed from Gray Level Coocurrence Matrices. https://pdfs.semanticscholar.org/3253/8c358410ebce7c9ecf688addddf13f45b75b.pdf.

4. Alsadegh Saleh Saied, M., and L. Joan. 2015. Analysis of GLCM Parameters for Textures Classification on UMD Database Images. In: Proceedings of the Fifth International Conference on Advanced Communications and Computation. INFOCOMP (2015). IARIA, Brussels, Belgium, 111-116. ISBN 9781612084169.

5. Arzate-Vazquez, I., J. J. Chanona-Perez, G. Calderon-Dominguez, E. Terres-Rojas, V. Garibay-Febles, A. Martinez-Rivas, and G. F. Gutierrez-Lopez. 2012. Microstructural characterization of chitosan and alginate films by microscopy techniques and texture image analysis. Carbohydrate Polymers 87 (1): 289-299. http://dx.doi.org/10.1016/j.carbpol.2011.07.044.

6. Chanona-Perez, J., R. Quevedo, A. R. Jimenez Aparicio, C. Gumeta Chavez, J. A. Mendoza Perez, G. Calderon Dominguez, L. Alamilla-Beltran, and G. F. Gutierrez-Lopez. 2008. Image Processing Methods and Fractal Analysis for Quantitative Evaluation of Size, Shape, Structure and Microstructure in Food Materials. pp 277-286 in G. F. Gutierrez-Lopez., J. Welti-Chanes and E. Parada-Arias eds. Food Engineering: Integrated Approaches. Springer. Mexico.

7. Chindapan, N., S. Devahastin, and N. Chiewchan. 2010. Effect of electrodialysis pretreatment on physicochemical properties and morphology of spray-dried-fish sauce powder. Journal of Food Engineering 99 (1): 31-39. doi:10.1016/j.jfoodeng.2010.01.027.

8. Fernandez, L., C. Castillero, and J. M. Aguilera. 2005. An application of image analysis to dehydration of apple discs. Journal of Food Engineering 67: 185-193.

9. Freitas, S., H. P. Merkle, and B. Gander. 2004. Ultrasonic atomization into reduced pressure atmosphere envisaging aseptic spray-drying for microencapsulation. Journal of Controlled Release 95 (2): 185-195.

10. Gavini, E., M. C. Alamanni, M. Cossu, and P. Giunchedi. 2005. Tabletted microspheres containing Cynara scolymus (var. Spinoso sardo) extract for the preparation of controlled release nutraceutical matrices. Journal of Microencapsulation 22 (5): 487-99.

11. Golpour, I., J. Amiri Parian, R. Amiri Chayjan, and J. Khazaei. 2015. Identification of varieties of paddy, brown and white rice based on the texture characteristics and artificial neural network. Journal of Agricultural Machinery 5 (1): 73-81. (In Farsi).

12. Kamruzzaman, M., G. E. Masry, D. W. Sun, and P. Allen. 2012. Prediction of some quality attributes of lamb meat using near-infrared hyperspectral imaging and multivariate analysis. Analytica Chimica Acta 714: 57-67. http://dx.doi.org/10.1016/j.aca.2011.11.037.

13. Kumar, V., S. Sood, and Sh. Mishra. 2008. Introducing Effects in an Image: A MATLAB Approach. Available at: https://hal.inria.fr/inria-00321624.

14. Lattanzio, V., P. A. Kroon, V. Linsalata, and A. Cardinali. 2009. Globe artichoke: A functional food and source of nutraceutical ingredients. Journal of Functional Foods 1: 131-144.

15. Marzi, V., V. Lattanzio, and S. Vanadia. 1975. Il Carciofo Pianta Medicinale. Palo, Bari: Ed. Liantonio.

16. Mendoza, F., P. Dejmek, and J. M. Aguilera. 2007. Colour and image texture analysis in classification of commercial potato chips. Food Research International 40: 1146-1154.

17. Meraz-Torres, L. S., M. X. Quintanilla-Carvajal, D. I. Tellez-Medina, H. Hernandez-Sanchez, L. Alamilla-Beltran, and G. F. Gutierrez-Lopez. 2011. Water droplet spreading and recoiling upon contact with thick–compact maltodextrin agglomerates. Journal of the Science of Food and Agriculture 91: 2594-2600. Doi: 10.1002/jsfa.4631.

18. Mirarab Razi, S., M. Mohebbi, and A. Alghoone. 2015. Investigation of application image processing in assessing the microstructure of ice cream. Innovative food technologies 8: 49-61

19. Moghimi, A., M. H. Aghkhani, and M. R. Golzarian. 2015. Computer vision algorithms designed to detect sweet pepper for robotic harvesting in natural light conditions. Journal of Agricultural Machinery 5 (1): 82-91. (In Farsi).

20. Mohammadi Moghaddam, T., M. BahramParvar, and S. M. A. Razavi. 2015. Effect of frying temperature and time on image characterizations of pellet snacks. Journal of Food Science and Technology 52 (5): 2958-2965. doi: 10.1007/s13197-014-1326-6.

21. Mohanaiah, P., P. Sathyanarayana, and L. GuruKumar. 2013. Image texture feature extraction using GLCM approach. International Journal of Scientific and Research Publications 3 (5): ISSN 2250-3153.

22. Nikolova, Y., J. Petit, A. Gianfrancesco, C. F. W. Sanders, J. Scher, and C. Gaiani. 2015: Impact of Spray-Drying Process Parameters on Dairy Powder Surface Composition and Properties. Drying Technology: An International Journal, DOI: 10.1080/07373937.2015.1060494.

23. Parker, J. R., and K. Terzidis. 2011. Algorithms for image processing and computer vision, Second Edition, Wiley Publishing, Indianapolis.

24. Quintanilla-Carvajal, M. X., L. S. Meraz-Torres, L. Alamilla-Beltran, J. J. Chanona-Perez, E. Terres-Rojas, H. Hernandez-Sanchez, A. R. Jimenez-Aparicio, and G. F. Gutierrez-Lopez. 2011. Morphometric Characterization of Spray-Dried Microcapsules before and After -Tocopherol Extraction. Revista Mexicana de Ingenieria Quimica 10 (2): 301-312.

25. Rodriguez, S. D., T. F. Wilderjans, N. Sosa, and D. L. Bernik. 2013. Image Texture Analysis and Gas Sensor Array Studies Applied to Vanilla Encapsulation by Octenyl Succinic Anhydride Starches Journal of Food Research 2: 1-13.

26. Sadykhov, A., and S. Kish. 1997. Unique ultrasonic vacuum spray dryer e a new spray drying concept for high quality powder. The second Israel Conference for Conveying and Handling of Particulate Solids, Jerusalem, Isreal.

27. Semyonov, D., O. Ramon, and E. Shimoni. 2011. Using ultrasonic vacuum spray dryer to produce highly viable dry probiotics. Journal of Food Science and Technology 44: 1844-1852.

28. Singh, V., T. N. Singh, and V. Singh. 2010. Image processing applications for customized mining and ore classification. Arabian Journal of Geosciences 4: 1163-1171.

29. Sonnante, G., A. De Paolis, V. Lattanzio, and P. Perrino. 2002. Genetic variation in wild and cultivated artichoke revealed by RAPD markers. Genetic Resources and Crop Evolution 49: 247-252.

30. Tonon, R. V., C. Brabet, and M. D. Hubinger. 2008. Influence of process conditions on the physicochemical properties of acai (Euterpe oleraceae Mart.) powder produced by spray drying. Journal of Food Engineering 88: 411-418.

31. Tonon, R. V., C. R. F. Grosso, and M. D. Hubinger. 2011. Influence of emulsion composition and inlet air temperature on the microencapsulation of flaxseed oil by spray drying, Food Research International 44 (1): 282-289.

32. Tournier, C., M. Grass, D. Zope, C. Salles, and D. Bertrand. 2012. Characterization of bread breakdown during mastication by image texture analysis. Journal of Food Engineering 113 (4): 615-622. http://dx.doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2012.07.015.

33. Valipoori Goodarzi, F., J. Haddadnia, and M. Hashemiyan. 2015. Diagnosis of malignant melanoma based on tissue changes in spatial thermography images. Dermatology and Cosmetic 6 (4): 221-226.

34. Williams, A. T., R. J. Wiltshire, and C. M. Thomas. 1998. Sand Grain Analysis, Image Processing, Textural Algorithms and Neural Nets. Computers & Geosciences 24: 111-118.

35. Woo, M. W., A. S. Mujumdar, and W. R. W. Daud. 2010. Spray Drying Technology, pp. 113-156 in W.P. Oliveira, C.R.F. Souza, L.E. Kurozawa, K.L Park eds. Spray Drying of Food and Herbal Products. Published in Singapore.

36. Yu, X., K. Liu, D. Wu, and Y. He. 2012. Raisin quality classification using least squares support vector machine (LSSVM) based on combined color and texture features. Food and Bioprocess Technology 5 (5): 1552-1563. http://dx.doi.org/10.1007/s11947-011-0531-9.

37. Zheng, C., D. W. Sun, and L. Zheng. 2006. Recent applications of image texture for evaluation of food qualities – a review. Trends in Food Science & Technology 17 (3): 113-128. http://dx.doi.org/10.1016/j.tifs.2005.11.006.