بهینه‌یابی فرآیند خشک کردن لایه نازک گلبرگ زعفران به‌منظور حفظ ترکیبات زیست‌فعال با استفاده از روش سطح پاسخ

مجله پژوهشهای علوم و صنایع غذایی ایران

مقاله 15، دوره 14، شماره 5 - شماره پیاپی 53، آذر و دی 1397، صفحه 877-889   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/ifstrj.v14i5.67570

نویسندگان

پروین شرایعی^* ؛ حسین چاجی

بخش تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان خراسان رضوی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، مشهد، ایران.

چکیده

پژوهش حاضر با هدف بررسی تاثیر خشک‌کردن لایه نازک بر ویژگی‌های کمی و کیفی گلبرگ زعفران و همچنین تعیین شرایط بهینة خشک کردن صورت پذیرفت. طراحی آزمایش تجربی خشک کردن گلبرگ زعفران با استفاده از نرم‌افزار سطح پاسخ و طرح مرکب مرکزی محوری انجام گردید. گلبرگ‌ها در دماها (40، 50 و60 درجه سلسیوس) و سرعت‌های هوای متفاوت (7/0، 4/1 و 1/2 متر بر ثانیه) در خشک‌کن لایة نازک خشک شدند و ویژگی‌های کمی و کیفی (میزان ترکیبات فنلی کل، میزان ترکیبات آنتوسیانینی کل، قدرت گیرندگی رادیکال آزاد DPPH، غلظت لازم برای غیر‌فعال کردن50 درصد از رادیکال‌های آزاد DPPH، قدرت احیاءکنندگی آهن سه ظرفیتی و مولفه‌های رنگی L (میزان روشنایی)، a (میزان قرمزی- سبزی) و b (میزان آبی- زردی)) آنها مورد ارزیابی قرار گرفت. پس از تجزیه و تحلیل آماری، دما و سرعت هوای بهینة خشک کردن گلبرگ زعفران با حفظ ویژگی‌های کمی به ترتیب50 درجة سلسیوس و 4/1 متر بر ثانیه تعیین شد. در شرایط بهینه خشک کردن، میزان ترکیبات فنلی کل، میزان ترکیبات آنتوسیانینی کل، قدرت گیرندگی رادیکال آزاد، قدرت احیاءکنندگی آهن سه ظرفیتی و میزان مولفه رنگی a (قرمزی- سبزی) به‌ترتیب 39/46میلی‌گرم بر گرم، 58/1205 میلی‌گرم بر لیتر عصاره، 97/52 درصد و 52/1276 میکرومول آهن П بر لیتر و 13/11 به‌دست آمد که از نظر آماری اختلاف معنی‌داری با نمونة شاهد داشت. خشک کردن گلبرگ در نقطه بهینه نتایج به‌دست آمده را تایید نمود.

کلیدواژه‌ها

آنتوسیانین؛ ترکیبات فنلی؛ خشک‌کردن؛ خصوصیات آنتی‌اکسیدانی؛ گلبرگ زعفران

مراجع

بی‌نام. 1393. آمارنامه کشاورزی، سال زراعی1394-1393، انتشارات وزارت کشاورزی، معاونت برنامه‌ریزی و پشتیبانی، اداره کل آمار و اطلاعات.

شریفی، م.، رفیعی، ش.، کیهانی، ع.، امید، م. 1389. خشک‌کردن ورقه های نازک پرتقال در خشک‌کن لایه نازک و انتخاب یک مدل ریاضی مناسب. مجله مهندسی بیوسیستم، جلد 41، شماره 1، 67-61.

همتی کاخکی، ع. 1389. بهینه‌سازی عوامل موثر بر تولید رنگ خوراکی از گلبرگ زعفران، مجله علوم و صنایع کشاورزی، جلد 15، شماره 2، 11-19.

Acevedo, N., Schebor, C., & Buera, P. 2008. Non-enzymatic browning kinetics analyzed through water–solids interactions and water mobility in dehydrated potato. Food Chemistry, 108: 900–906.

Azarpazhooh, E., & Ramaswamy, H. S. 2012. Modeling and optimization of microwave osmotic dehydration of apple cylinders under continuous-flow spray mode processing conditions. Food and Bioprocess Technology, 5(5):1486-1501.

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.

Basti, A.A., Moshiri, E., Noorbala, A.A., Jamshidi, A.H., Abbasi, S.H., & Akhondzadeh, S. 2007. Comparison of petal of Crocus sativus L. and fluoxetine in the treatment of depressed outpatients: a pilot double-blind randomized trial. Prog. Neuro-Psychopharmacol. Biol. Psychiatry, 31(2): 439-442.

Benzie, I.F.F., & Strain, J.J. 1996. The ferric reducing ability of plasma (FRAP) as a measure of antioxidant power. The FRAP assay. Analytical Biochemistry, 239: 70-76.

Carmona, M., Sanchez, A.M., Ferreres, F., Zalacain, A., Tomas-Barberan, F., & Alonso, G.L. 2006. Identification of the flavonoid fraction in saffron spice by LC/DAD/MS/MS: comparative study of samples from different geographical origins. Food Chem 100(2):445–50.

Catoni, C., Schaefer, H.M., & Peters, A. 2008. Fruit for health: the effect of flavonoids on humoral immune response & food selection in a frugivorous bird. Funct. Ecol., 22(4): 649-654.

Corzo, O., Bracho, N., Vasquez, A .,& Pereira, A. 2008. Optimization of a thin layer drying process for coroba slices. Journal of Food Engineering, 85: 372–380.

Elizalde, B. E., Bressa, F., & Dalla Rosa, M .1992. Antioxidative action of Maillard reaction volatiles: influence of Maillard solution browning level. J. Am. Oil Chem. Soc, 69: 331-334.

Erbay, Z., & Icier, F. 2009. Optimization of hot air drying of olive leaves using response surface methodology. Journal of Food Engineering, 91: 533-541.

Farhoosh, R., & Moosavi, S.M.R. 2006. Determination of carbonylvalue in rancid oils: a critical reconsideration. Journal of Food Lipids., 13: 298–305.

Fatehi, M., Rashidabady, T., & Fatehi-Hassanabad, Z. 2003. Effects of Crocus sativus petals’ extract on rat blood pressure & on responses induced by electrical field stimulation in the rat isolated vas deferens and guinea-pig ileum. J. Ethnopharmacol., 84(2):199- 203.

Francis, F. J. 1989. Food colorants: anthocyanins. Critical Reviews in Food Science & Nutrition. 28: 273-314.

Garau, M.C., Simal, S., Rosello, C., & Femenia, A. 2007. Effect of air drying temperature on physico-chemical properties of dietary fibre and antioxidant capacity of orange (Citrus aurantium v. Canoneta) by-products. Food Chem, 104: 1014–1024.

Giri, S.K., & Prasad, S. 2007. Drying kinetics and rehydration characteristics of microwave-vacuum and convective hot-air dried mushrooms. Journal of Food Engineering, 78(2): 512-521.

Giusti, M.M., & Wrolstad, R.E. 2003. Acylated anthocyanins from edible sources and their applications in food systems. Biochem. Eng. J., 14(3): 217-225.

Gowen, A., Abu-Ghannam, N., Frias, J. & Oliveira, J. 2006. Optimisation of dehydration and rehydration properties of cooked chickpeas (Cicer arietinum L.) undergoing microwave–hot air combination drying. Food Science and Technology, 17: 177-183.

Hammami, C., Rene, F., & Marin, M.1999. Process–quality optimization of the vacuum freeze-drying of apple slices by the response surface method. International Journal of Food Science & Technology, 34(2): 145-160.

Hosseinzadeh, H., & Younesi, H.M. 2002. Antinociceptive and anti-inflammatory effects of Crocus sativus L. stigma and petal extracts in mice. BMC Pharmacol., 2(1): 1-8.

Huang, J., & Ling, Y. 2011. Microencapsulation of anthocyanins from Fruits of berberis kaschgarica Rupr. Food Science, 32(16): 16-21.

Katsube, t., Tsurunaga, Y., Sugiyama, M., Furuno, T., & Yamasaki, Y. 2009. Effect of air-drying temperature on antioxidant capacity and stability of polyphenolic compounds in mulberry (Morus alba L.) leaves. Food Chemistry, 113: 964–969.

Kazuma, K., Noda, N. &, Suzuki, M. 2003. Flavonoid composition related to petal color in different lines of Clitoria ternatea. Phytochemistry, 64(6): 1133-1139.

Koc, B., Yilmazer, M.S., Balk ,R. P.N. & Ertekin, F.K. 2010. Spray drying of yogurt:Optimization of process conditions for improving viability and other quality attributes.Drying Technology, 28 (4): 495-507.

Koocheki, A., & Azarpazhooh, E. 2009. Evaluation of mass exchange during osmotic dehydration of plum using response surface methodology. International Journal of Food Properties, 13: 155-166.

Larrauri, J. A., Ruperez, P., & Saura-Calixto, F. 1997. Effect of drying temperature on the stability of polyphenols and antioxidant activity of red grape pomace peels. Journal of Agricultural & Food Chemistry, 45: 1390–1393.

Madamba, P.S. 2002. The Response Surface Methodology: An Application to Optimize Dehydration Operations of Selected Agricultural Crops. Lebensmittel-Wissenschaft und-Technologie, 35: 584-592.

Mahdavee Khazaeia, S.M., Jafaria, M., Ghorbania, A., & Hemmati Kakhk, A. 2014. Application of maltodextrin and gum Arabic in microencapsulation ofsaffron petal’s anthocyanins and evaluating their storage stability andcolorK. Carbohydrate Polymers, 105: 57–62.

Manzocco, L., Calligaris, S., Mastrocola, D., Nicoli, M., & Lerici, C. 2001. Review of non-enzymatic browning and antioxidant capacity in processed foods. Trends in Food Science and Technology, 11: 340–346.

Maskan, M., & Gogus, F. 1998. Sorption isotherms and drying characteristics of mulberry (Morus Alba). Journal of Food Engineering, 37: 437–449.

Miranda, M., Maureira, H., Rodriguez, K., & Vega-Galvez, A. 2009. Influence of temperature on the drying kinetics, physicochemical properties, and antioxidant capacity of Aloe Vera (Aloe Barbadensis Miller) gel. Journal of Food Engineering, 91(2): 297–304

Montoro, P., Tuberoso, C.I.G., Maldini, M., Cabras, P., & Pizza, C. 2008. Qualitative profile and quantitative determination of flavonoids from Crocus sativus L. petals by LC-MS/MS. Nat Prod Comm, 3(12):2013–6.

Nijveldt, R.J., Van Nood, E., Van Hoorn, D.E., Boelens, P.G., Van Norren, K., & Van Leeuwen, P.A. 2001 .Flavonoids: a review of probable mechanisms of action and potential applications. Am. J. Clin. Nutr., 74(4):418-425.

Nogala-Kalucka, M., Korczak, J., Dratwia, M., Lampart-Szczapa, E., Siger, A., & Buchowski, M. 2005. Changes in antioxidant activity and free radical scavenging potential of rosemary extract and tocopherols in isolated rapeseed oil triacylglycerols during accelerated tests. Food Chemistry, 93: 227–235.

Pabis, S., Jayas, D., & Cenkowski, S. 1998. Grain drying, theory and practice, John Wiely & Sons.

Piga, A., Del Caro, A., & Corda, G. 2003. From plums to prunes: influence of drying parameters on polyphenols and antioxidant activity. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 51: 3675– 3681.

Que, F., Mao, L., Fang, X., & Wu, T. 2008. Comparison of hot air-drying and freezedrying on the physicochemical properties and antioxidant activities of pumpkin (Cucurbita moschata Duch.) flours. International Journal of Food Science and Technology, 43(7): 1195–1201.

Rouissi, T., Mahmoudi, A., Tyagi, R.D., Brar, S.K., PrVost, D., & Surampalli, R.Y. 2007.Optimisation of spray drying by response surface methodology for the production of Sinorhizobium meliloti powder formulation by using starch industry wastewater. Biosystems Engineering, 114 (3): 334-343.

Sanchez, F.D., Santos lopez, E.M., kerstupp, S.F., Ibarra, R.V., & Scheinvar, l. 2006. Colorant extraction from red prickly pear (opuntia Lasiacantha) for food application. Electronic Journal of Environment .Agriculture and Food Chemistry, 5:1330-1337.

Severini, C., & Lerici, C. R. 1995. Interaction between the Maillard reaction and lipid oxidation in model sytems during high temperature treatment. Ital. J. Food Sci., 2: 189-196.

Singer, A., Nogala-kalucka, M., & Lampart-Szczapa, E. 2007. The content and antioxidant activity of phenolic compounds in cold-pressed plant oils. Journal of Food Lipids, 15: 137-149.

Sun, D. 2008. Computer vision technology for food quality evaluation.Academic Press, New York.

Tarantilis, P.A., Tsoupras, G., & Polissiou, M. 1995. Determination of saffron (Crocus sativus L.) components in crude plant extract using high-performance liquid chromatography-UV-visiblephotodiode-array detection-mass spectrometry. J Chromatogr A, 699:107–18.

Termentzi, A., & Kokkalou, E. 2008. LC-DAD-MS (ESI+) analysis and antioxidant capacity of crocus sativuspetal extracts. Planta Med., 74(5: 573-581.

Uddin, M.B., Ainsworth, P., & Ibanoglu, S. 2004. Evaluation of mass exchange during osmotic dehydration of carrots using response surface methodology. Journal of Food Engineering, 65:473-477.

Vega-Galvez, A., Lemus-Mondaca, R., Bilbao-Sainz, C., Fito, P., & Andres, A. 2008. Effect of air drying temperature on the quality of rehydrated dried red bell pepper (var. Lamuyo). Journal of Food Engineering, 85(1): 42-5.

Wojdyło, A., Figie, A., & Lech, K. 2014. Effect of Convective and Vacuum–Microwave Drying on the Bioactive Compounds, Color, and Antioxidant Capacity of Sour

Yen, G. C.; & Hsieh, P. 1995. Antioxidative activity and scavenging effects on active oxygen of xylose-lysine Maillard reaction products. J. Sci. Food Agric, 67: 415-420.

Zaiton, H., I. Suzila, M.M.B. Ahmed-Mahir, Y. Salmah & H. Chkzaini. 2009. Quality of roselle tea as affected by drying temperature and storage time. Prosiding Seminar Kimia Bersama.