بهینه‌یابی شرایط استخراج آبی بتاگلوکان از جو بدون پوشینه رقم لوت به روش سطح پاسخ

نشریه پژوهشهای علوم و صنایع غذایی ایران

مقاله 31، دوره 12، شماره 5 - شماره پیاپی 41، آذر و دی 1395، صفحه 572-587   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/ifstrj.v12i5.41416

نویسندگان

آرش کوچکی^{* 1}؛ عبدالله همتیان سورکی¹؛ محمد الهی²؛ سید محمد علی رضوی³

¹دانشگاه فردوسی مشهد

²مهندسی علوم و صنایع غذایی

³فردوسی مشهد

چکیده

در این پژوهش تأثیر شرایط استخراج شامل زمان، نسبت حلال به آرد جو و pH بر ویژگی‌های فیزیکوشیمایی، رفتار جریان، پایدارکنندگی کف و امولسیون و رنگ بتاگلوکان استخراج‌شده از دانه جو بدون پوشینه رقم لوت توسط طرح مرکب مرکزی و به روش سطح پاسخ تعیین گردید. نتایج تجزیه و تحلیل آماری و ضرایب مدل‌ها نشان داد که مدت زمان استخراج، نسبت حلال به آرد جو و pH اثر معنی‌داری بر بازدهی و خلوص بتاگلوکان، پایداری کف و امولسیون، ضریب قوام (k)، شاخص رفتار جریان (n) و مولفه های رنگی  a ،*L* و b* داشت. افزایش زمان استخراج و نسبت حلال به آرد جو اثر مطلوبی بر بازدهی و خلوص بتاگلوکان استخراج‌شده گذاشت که این امر خود موجب بهبود خاصیت قوام‌دهندگی و ویژگی‌های رفتار جریان آن شد. از طرفی با افزایش قدرت قوام‌دهندگی بتاگلوکان، توانایی پایدارکنندگی سیستم‌های کف و امولسیون نیز افزایش یافت. افزایش pH موجب کاهش بازدهی استخراج و افزایش خلوص بتاگلوکان گردید. بهترین شرایط استخراج زمانی حاصل شد که زمان استخراج 90 دقیقه، نسبت حلال به آرد جو 10 به 1 و pH، 33/7 بود. در این نقطه بهینه، بازدهی استخراج، 12/4 درصد؛ خلوص، 11/69 درصد؛ پایداری کف، 95/86 درصد؛ پایداری امولسیون، 77/88 درصد؛ ضریب قوام، Pa.sn 51/1؛ شاخص رفتار جریان، 62/0؛ L*، 42/73 ؛ a*، 81/0 و b*، 72/8 بود.

کلیدواژه‌ها

: بتاگلوکان؛ جو بدون پوشینه؛ استخراج آبی؛ روش سطح پاسخ؛ رفتار جریان؛ پایداری کف و پایداری امولسیون

مراجع

افشاری جویباری، ح.، فرحناکی، ع. 1388. امکان استفاده از نرم افزار فتوشاپ برای اندازه گیری رنگ مواد غذائی: بررسی تغییرات رنگ خرمای مضافتی بم در طی رساندن مصنوعی. پژوهش‌های صنایع غذایی ایران، 5(1)، 37-46.

امیری عقدایی، س. س.، اعلمی، م.، جعفری، س. م. و صادقی ماهونک، ع. 1389. ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی و رئولوژیک بتاگلوکان استخراج شده از جو بدون پوشینه. پژوهش‌های علوم و صنایع غذایی ایران، 6(4)، 286-296.

جهانیان، ل.، حمیدی اصفهانی، ز.، مرتضوی، ع. 1383. بررسی اثر زانتان و کاراجینان بر خصوصیات کف ایزوله پروتئینی سویا. فصلنامه علوم و صنایع غذایی ایران، 1(1)، 39-48.

شکرالهی، ب. 1392. ارزیابی تاثیر فراصوت بر ویژگی‌های عملکردی ایزوله پروتئینی عدس. پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران.

Ahmad, A., Anjum, F. M., Zahoor, T., Nawaz, H., Ahmed, Z., 2010, Extraction and characterization of β-d-glucan from oat for industrial utilization. International Journal of Biological Macromolecules, 46(3), 304-309.

Ahmad, A., Anjum, F.M., Zahoor, T., Nawaz, H., Din, A., 2009, Physicochemical and functional properties of barley β-glucan as affected by different extraction procedures. International Journal of Food Science & Technology, 44(1), 181-187.

Bhatty, R.S, 1995, Laboratory and Pilot Plant Extraction and Purification of -Glucans from Hull-less Barley and Oat Brans. Journal of Cereal Science 22, 163-170.

Beer, M. U., Wood, P. J., Weisz, J., 1997, Molecular Weight Distribution and (1→ 3)(1→ 4)-β-d-Glucan Content of Consecutive Extracts of Various Oat and Barley Cultivars 1. Cereal chemistry, 74(4), 476-480.

Brennan, C. S., Cleary, L. J., 2005, The potential use of cereal (1→3,1→4)-β-d-glucans as functional food ingredients. Journal of Cereal Science, 42(1), 1-13.

Burkus, Z., Temelli, F., 1998, Effect of extraction conditions on yield, composition, and viscosity stability ofbarley β-glucan gum. Cereal chemistry, 75(6), 805-809.

Burkus, Z., Temelli, F., 2005, Rheological properties of barley β-glucan. Carbohydrate Polymers, 59(4), 459-465.

Carr, J.M., Glatter, S., Jeraci, J.L., Lewis, B.A., 1990, Enzymic determination of b-glucan in cereal-basedfood products. Cereal Chemistry, 67, 226-229.

Dawkins, N. L., Nnanna, I. A., 1995, Studies on oat gum [(1→3, 1→4)-β-D-glucan]: composition, molecular weight estimation and rheological properties. Food Hydrocolloids, 9(1), 1-7.

Dickinson, E., 2009, Hydrocolloids as emulsifiers and emulsion stabilizers. Food Hydrocolloids, 26(3), 1473-1482.

Ebringerova, A., Hromadkova, Z., Heinze, T., 2005, Hemicellulose. Polysaccharides I. Springer, 1-67.

Fennema, O. R., 1996, Food Chemistry. Madison, Wisconsin, USA: Marcel Dekker, INC.

Ghotra, B. S., Vasanthan, T., Temelli, F., 2009, Rheological properties of aqueous blends of high purity barley b-glucan with high purity commercial food gums. Food Chemistry, 117, 417–425

Hager, A. S., Ryan, L. A. M., Schwab, C. Gänzle, M. G., O’Doherty, J. V., Arendt, E. K., 2011, Influence of the soluble fibers inulin and oat β-glucan on quality of dough and bread. European Food Research and Technology, 232(3), 405-413.

Izydorczyk, M. S., Macri, L. J., MacGregor, A. W., 1998, Structure and physicochemical properties of barley non-starch polysaccharides—I. Water-extractable β-glucans and arabinoxylans. Carbohydrate Polymers, 35(3), 249-258.

Knuckles, B. E., Yokoyama, W. H., Chiu, M. M., 1997, Molecular Characterization of Barley β-Glucans by Size-Exclusion Chromatography with Multiple-Angle Laser Light Scattering and Other Detectors. Cereal Chemistry Journal, 74(5), 599-604.

Kontogiorgos, V., Biliaderis, C. G., Kiosseoglou, V., Doxastakis, G., 2004, Stability and rheology of egg-yolk-stabilized concentrated emulsions containing cereal β-glucans of varying molecular size. Food Hydrocolloids, 18(6), 987-998.

Koocheki, A., Taherian, A. R., Razavi, S. M. A., Bostan, A., 2009, Response surface methodology for optimization of extraction yield, viscosity, hue and emulsion stability of mucilage extracted from Lepidiumperfoliatum seeds. Food Hydrocolloids, 23, 2369–2379.

Kulp, K., 2000, Handbook of Cereal Science and Technology. Manhattan, Kansas, USA: Marcel Dekker, INC.

Launay, B., Doubiler, I., & Cavalier, G., 1986, Flow properties of aqueous solution and dispersions of polysaccharides. In J. A. Mitchell (Ed.), Functional properties of food macromolecules (pp. 1–78). New York: Elsevier Applied Science Publishers.

Lazaridou, A., Biliaderis, C. G., Micha-Screttas, M., Steele, B. R, 2004, A comparative study on structure–function relations of mixed-linkage (1→3), (1→4) linear β-d-glucans. Food Hydrocolloids, 18(5), 837-855.

McCleary, B. V., Glennie‐Holmes, M., 1985, Enzymic quantification of (1→ 3) (1→4)‐β‐D‐glucan in barley and malt. Journal of the Institute of Brewing, 91(5), 285-295.

Morgan, K. R., Ofman, D. J., 1998, Glucagel,1 A Gelling β-Glucan from Barley. Cereal Chemistry Journal, 75(6), 879-881.

Papageorgiou, M., Lakhdara, N., Lazaridou, A., Biliaderis, C. G., Izydorczyk, M. S., 2005, Water extractable (1→3,1→4)-β-d-glucans from barley and oats: An inter varietal study on their structural features and rheological behavior. Journal of Cereal Science, 42(2), 213-224.

Peterson, D.M., 1991, Genotype and environment effects on oat β-glucan concentration. Crop Science, 31, 1517–1520.

Roman, B. O., Alonso, E., Cocero, M. J., 2013, Ultrasound-assisted extraction of β-glucans from barley. LWT - Food Science and Technology, 50(1), 57-63.

Roman, B. O., Alonso, E., Lucas, S., 2011, Optimization of the β-glucan extraction conditions from different waxy barley cultivars. Journal of Cereal Science, 53(3), 271-276.

Shi, X. Q., Chang, K. C., Schwarz, J. G., Wiesenborn, D. P., & Shih, M. C., 1996, Optimizing pectin extraction from sunflower heads by alkaline washing. Bioresource Technology, 58(3), 291–297.

Sirghie, M. C., Kovalenko, I. V., Briggs, J. L., Fulton, B., White, P. J., 2003. Rheological and molecular properties of water soluble (1,3) (1,4)-b-D-glucans from high-b-glucan and traditional oat lines. Carbohydrate Polymers 52, 439–447

Skendi, A., Biliaderis, C. G., Lazaridou, A., Izydorczyk, M. S., 2003, Structure and rheological properties of water soluble β-glucans from oat cultivars of Avena sativa and Avenabysantina. Journal of Cereal Science, 38(1), 15-31.

Storsley, J. M., Izydorczyk, M. S., You, S., Biliaderis, C. G., Rossnagel, B., 2003, Structure and physicochemical properties of β-glucans and arabinoxylans isolated from hull-less barley. Food Hydrocolloids, 17(6), 831-844.

Temelli, F., 1997, Extraction and Functional Properties of Barley β-Glucan as Affected by Temperature and pH. Journal of Food Science, 62(6), 1194-1201.

Vaikousi, H., Biliaderis, C. G., 2005, Processing and formulation effects on rheological behavior of barley β-glucan aqueous dispersions, Food chemistry, 91(3), 505-516.

Wood, P. J., Webster, F. H., 1986, Oat β-glucan: structure, location and properties. Oats: Chemistry and technology, 121-152.

Wu, Y., Cui, S. W., Tang, J., & Gu, X., 2007, Optimization of extraction process of crude polysaccharides from boat-fruited sterculia seeds by response surface methodology. Food Chemistry, 105, 1599–1605.

Zhang, D., Doehlert, D. C., Moore, W. R., 1998, Rheological Properties of (1→3),(1→4)-β-d-Glucans from Raw, Roasted, and Steamed Oat Groats. Cereal Chemistry Journal, 75(4), 433-438