Evaluation of temperature and storage time on oxidation of peanut butter

مجله پژوهشهای علوم و صنایع غذایی ایران

Article 8, Volume 17, Issue 5 - Serial Number 71, November and December 2021, Pages 773-783   

Document Type: Research Article

DOI: 10.22067/ifstrj.v17i5.83815

Authors

Maryam Ravaghi^{* 1}; Azadeh Khodabakhshian²

¹Agricultural Engineering Research Department, Khuzestan Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Ahvaz, Iran.

²Quality Control Manager, Esfahan, Iran

Abstract

Introduction: Peanut is a high-protein, nutrient-rich legume that is popular all around the world. Peanut butter is a kind of food paste made from ground roasted peanuts. It is found to be one of the most susceptible food products to oxidation due to its high content of PUFAs. Peroxide value is the only mentioned parameter for oxidation of peanut butter according to ISIRI 5690. Although oxidation pathways are mostly known, there are a lot of ambiguities about oxidation in real situations after production and during storage so there is a lack of studies in this field.
 
Materials and Methods: The present study investigated the effect of packaging and storage conditions on the oxidation of peanut butter in polypropylene single serving cup (PP) and polyethylene terepthalate (PET) jar due to widespread applications of these plastic materials in food industries. Peanut butter stabilized with mono and di-glycerides was filled in PP single serving cup (size: 30 g), and PET jar (250 g), then heat sealing was applied. Determination of chemical composition (moisture, fat, protein, sugar, ash and salt), fatty acids profile and microbial quality (total count, coliform, E. coli, coagulase positive Staphylococci, Salmonella, mold and yeast) was performed for produced samples. The study was conducted for 160 days at storage temperature of 4, 25 and 40°C on peanut butter and storage stability at specific time intervals (0, 30, 60, 90, 120, 160 days) was evaluated for changes in p-Anisidine value, peroxide value, acidity and sensory analysis. All analyses were carried out in triplicate and significant differences were determined using Duncan's multiple range test (p<0.05).
 
Results and Discussion: Peanut butter had a fat content of 54.55±0.85% which contained 80.92% unsaturated fatty acids (57.57% MUFAs and 23.35% PUFAs). PUFAs are susceptible to oxidation and are easily incorporated into the chain reaction mechanisms of lipid degradation. There was no sign of microbial contamination in produced peanut butter. Time and temperature had a significant interaction on peroxide value, p-Anisisdine value, acidity and sensory analyses in both of packaging materials. Different trends were observed in peroxide value data of peanut butter packaged in different plastics. Peroxide values were higher in PP compared with PET due to higher oxygen permeability through PP. PP cups stored at 40 ̊C had the highest amounts of peroxide value (52.55± 2.27 mEq/kg) and p-Anisisdine value (4.10± 0.22). Oxidation of peanut butter in PET jar occurred at lower rate. One notable point is that peroxide value at 40°C (4.61±1.04 mEq/kg) was less than 4°C (15.51±1.09 mEq/kg) and 25°C (14.19±0.78 mEq/kg) after 160 days. These values never reached the maximum standard limit (12 mEq/kg) at 40°C. Temperature of 4°C might not provide enough energy to convert hydroperoxides into other oxidation products so peroxides accumulated in peanut butter. Though significant differences were observed among data of acidity in both of packaging materials but differences were not large enough to be of value in a practical sense. As it was expected peanut butter did not provide its initial fresh taste especially at higher temperature but no sign of off-flavor and rancidity was detected by panelists. According to the obtained results,using polypropylene single serving cup for peanut butter led to decrease its shelf life due to its higher permeability to oxygen. In this situation samples should be kept under cold storage. To overcome this problem coated PP or other plastic materials with higher oxygen barrier properties are suggested. Peroxide value was the only indication of oxidation which was mentioned in ISIRI 5690, while it seems that determination of such a parameter in this product is not a proper index of quality.

Keywords

Oxidation; Temperature; Storage time; p-Anisidine value; Peroxide value; Peanut butter

References

ابراهیمی، م.، خمیری، م.، و مقصودلو، ی.، ۱۳۹۵، بررسی تأثیر تلقیح کپک Aspergillus flavus بر تغییرات میزان اسیدهای چرب، اندیس پراکسید و تولید آفلاتوکسین در چهار واریته رایج بادام زمینی برداشت شده از سطح مزارع استان گلستان، نشریه پژوهشهای علوم و صنایع غذایی ایران، ۱۲ (۴)، ۴۰۲-۳۹۴.

امیرسرداری، ا.، اسداللهی، س.، و اسحاقی، م. ر.، ۱۳۹۷، بررسی خصوصیات فیزیکوشیمیایی و پایداری اکسایشی روغن سرخ‌کردنی فاقدپالم در مقایسه باروغن سرخ کردنی حاوی پالم، علوم وصنایع غذایی ایران، ۸۰ (۱۵)، ۲۵۵-۲۴۵.

حسینی، ح.، قربانی، م.، صادقی ماهونک، ع.، و مقصودلو، ی.، 1391، کاربرد شاخص دی‌ان مزدوج به عنوان معیاری ازپیشرفت اکسایش گردو، نشریه فرآوری ونگهداری موادغذایی، ۴ (۱)، ۱۳-۱.

خشنودی‌نیا، س.، صداقت، ن.، و رادمرد قدیری، غ.، ۱۳۹۳، اثر پوشش خوراکی ژلاتین حاوی آنتی اکسیدان بر ویژگی های سختی و مولفه‌های رنگی پسته برشته شده، پژوهش و نوآوری در علوم و صنایع غذایی، ۲ (۴)، ۳۱۰-۲۹۵.

خشنودی‌نیا، س.، و صداقت، ن.، ۱۳۹۲، تأثیر پوشش خوراکی ژلاتینی حامل آنتی اکسیدان بر پایداری اکسیداسیونی و ویژگی های حسی پسته ی برشته ی اوحدی، علوم تغذیه و صنایع غذایی ایران، ۹ (۱)، ۲۰-۱۱.

امینی راستابی، ج.، و میرزایی، ع.، ۱۳۹۷، تاثیر پوشش دهی با صمغ فارسی بر ماندگاری مغز گردو، تحقیقات مهندسی صنایع غذایی، ۱۷ (۲)، ۱۱۱-۱۰۱.

شاهین، ر.، نایب‌زاده، ک.، علیزاده، ل.، و محمدی، ع.، ۱۳۹۲، بررسی اثرات آنتی‌اکسیدانی توکوفرول در مقایسه با TBHQ بر روند اکسیداسیون روغن مایونز طی مدت زمان ماندگاری، علوم تغذیه و صنایع غذایی ایران، ۸ (۴)، ۲۳۶-۲۲۷.

شهیدی نوقابی، م.، نیازمند، ر.، صراف، م.، و شهیدی نوقابی، م.، ۱۳۹۸، بررسی اثر آنتی‌اکسیدان و نگهدارنده ها بر ویژگی‌های اکسایشی و میکروبی کرۀ گردو طی زمان ماندگاری، نشریه پژوهش و نوآوری در علوم و صنایع غذایی، ۸ (۲): ۱۶۴-۱۵۱.

مؤسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران، ۱۳۸۴، میکروبیولوژی مواد غذایی و خوراک دام- روش جستجو و شمارش اشریشیاکلی با استفاده از روش بیشترین تعداد احتمالی، استاندارد ملی ایران، شماره ۲۹۴۶، تجدید نظر دوم.

مؤسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران، ۱۳۸۴، میکروبیولوژی مواد غذایی و خوراک دام – شمارش استافیلوکوکوسهای کواگولاز مثبت (استافیلوکوکوس ارئوس و سایر گونه‌ها) – روش آزمون قسمت اول : روش استفاده از محیط کشت برد – پارکر آگار، استاندارد ملی ایران، شماره ۱-۶۸۰۶، چاپ اول.

مؤسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران، ۱۳۸۵، میکروبیولوژی مواد غذایی و خوراک دام ـ روش جامع برای شمارش استافیلوکوکوسهای کواگولاز مثبت ( استافیلوکوکوس اورئوس و سایر گونه‌ها) قسمت سوم : جستجو، شناسایی و شمارش به شیوه محتمل‌ترین تعداد (MPN) برای تعداد کم میکروارگانیسم، استاندارد ملی ایران، شماره ۳-۶۸۰۶، چاپ اول.

مؤسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران، ۱۳۸۶، میکروبیولوژی مواد غذایی و خوراک دام – روش جامع برای شمارش کلیفرم ها – روش شمارش کلنی، استاندارد ملی ایران، شماره ۹۲۶۳، چاپ اول.

مؤسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران، ۱۳۸۶، میکروبیولوژی مواد غذایی و خوراک دام -روش جامع برای شمارش استافیلوکوکوسهای کواگولاز مثبت (استافیلوکوکوس اورئوس و سایر گونه‌ها) قسمت دوم : روش استفاده از محیط کشت رابیت پلاسما فیبرینوژن آگار، استاندارد ملی ایران، شماره ۲-۶۸۰۶، چاپ اول.

مؤسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران، ۱۳۸۷، میکروبیولوژی مواد غذایی و خوراک دام -روش جامع برای شناسایی و شمارش کلی فرمها، استاندارد ملی ایران، شماره ۱۱۱۶۶، چاپ اول.

مؤسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران، ۱۳۹۲، میکروبیولوژی مواد غذایی و خوراک دام -روش شمارش کپک ها و مخمرها-قسمت 3- روش شمارش کلنی در فراورده های با فعالیت آبی (A_w) مساوی یا کمتر از ۰۶/0، استاندارد ملی ایران، شماره ۳-۱۰۸۹۹، چاپ اول.

مؤسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران، ۱۳۹۳، میکروبیولوژی زنجیره غذایی -روش جامع برای شمارش میکروارگانیسم ها-قسمت 1- شمارش کلنی در 30درجه سانتی گراد با استفاده از روش کشت آمیخته، استاندارد ملی ایران، شماره ۱-۵۲۷۲، چاپ اول.

مؤسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران، ۱۳۹۳، میکروبیولوژی مواد غذایی و خوراک دام -روش جامع برای جستجو و شناسایی گونه‌های سالمونلا، استاندارد ملی ایران، شماره ۱۸۱۰، تجدید نظر چهارم.

مؤسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران، ۱۳۹۴، روغن ها و چربی های گیاهی و حیوانی -کروماتوگرافی گازی متیل استرهای اسیدهای چرب-قسمت 2- تهیه متیل استرهای اسیدهای چرب، استاندارد ملی ایران، شماره ۲-۱۳۱۲۶، چاپ اول.

مؤسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران، ۱۳۹۴، روغن ها و چربی های گیاهی و حیوانی کروماتوگرافی گازی متیل استرهای اسید چرب -قسمت 4- اندازه گیری با کروماتوگرافی گازی موئینه، استاندارد ملی ایران، شماره ۴-۱۳۱۲۶، چاپ اول.

مؤسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران، ۱۳۹۴، فرآورده های حجیم شده بر پایه بلغور و آرد غلات -ویژگی ها و روشهای آزمون، استاندارد ملی ایران، شماره ۲۸۸۰، تجدید نظر چهارم.

مؤسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران، ۱۳۹۴، کره بادام زمینی- ویژگی‌ها و روش‌های آزمون، استاندارد ملی ایران، شماره ۵۶۹۰، تجدید نظر اول.

مؤسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران، ۱۳۹۵، روغن ها و چربی های گیاهی و حیوانی -اندازه گیری عدد آنیزیدین -روش آزمون، استاندارد ملی ایران، شماره ۴۰۹۳، تجدید نظر دوم.

مؤسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران، ۱۳۹۷، یسکویت –ویژگی ها و روش های آزمون، استاندارد ملی ایران، شماره ۳۷، تجدید نظر هشتم.

AOAC, 2000, Official methods of analysis, Association of official analytical chemist society.

Beeva, D. A., Borisov, V. A., Mikitaev, A. K., Ligidov, M. Kh., Beev, A. A., and Barokova, E. B., 2015, Controlling the barrier properties of polyethylene terephthalate. A review, International Polymer Science and Technology, 42(7), 45-52.

Caglarirmak, N.; and Batkan, A.C., 2005, Nutrients and biochemistry of nuts in different consumption types in turkey. Journal of Food Processing and Preservation, 29, 407-423.

Chien, Y. H., 2015, Shelf life extension of seed butter made with sesame, sunflower and pumpkin seeds, B.S. Graduate Program in Food Science and Technology, The Ohio State University.

Choe, E., and Min, D. B., 2006, Mechanisms and factors for edible oil oxidation. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 5(4), 169–186.

Delgado-Lista, J., Perez-Martinez, P., Lopez-Miranda, J., and Perez-Jimenez, F., 2012, Brazilian Journal of Nutrition, 107 (2), 201-13.

Mohd Rozalli, N. H., Chin, N. L., Yusof, Y. A. and Mahyudin, N., 2016, Quality changes of stabilizer-free natural peanutbutter during storage, Journal of Food Science and Technology, 53(1): 694–702.

Nepote, V., Olmedo, R.H., Mestrallet, M.G., and Grosso, N.R., 2009, A study of the relationships among consumer acceptance, oxidation chemical indicators, and sensory attributes in high-oleic and normal peanuts. Journal of Food Science, 74 (1), 1-8.

Pidatala, P. K., 2011, Oxidative stability of peanut butter bites, Honours (BSc) research project, Sastra University, Thanjavur, India.

Riveros, C. G., Mestrallet, M. G., Nepoteband, V., and Grossoa, N. R., 2009, Chemical composition and sensory analysis of peanut pastes elaborated with high-oleic and regular peanuts from Argentina, Grasas y Aceites, 60 (4), 388-395.

SAS Institute, 2002, SAS 9.1 User’s Guide. Cary, North Carolina: SAS Institute Inc.

Schorno, A. L., Manthey, F.A., and Hall, C.A., 2009, Effect of particle size and sample size on lipid stability of milled flaxseed (Linum usitatissimum L.). Journal of Food Processing and Preservation, 34 (1), 167–169.

Shahidi, F., and John, J., 2013, Oxidative rancidity in nuts, In: Improving the Safety and Quality of Nuts, Woodhead Publishing, Cambridge, 198-229.

Shakerardekani, A., 2015, Factors affecting production, sensory properties and oxidative stability of nut butters and nut spreads-a review. American Journal of Food Science and Nutrition Research, 2 (3), 83-88.

Velasco, J., Dobarganes, C., and Marquenez-Ruiz, G., 2010, Oxidative rancidity in foods and food quality. In: Chemical deterioration and physical instability of food and beverages. Wood head Publishing, Cambridge, 3 – 32.

Williamson, S., 1998, Detection of rancidity in peanuts, Honours (BSc) research project, Edith Cowan university.

Woodroof, J. G., 1983, Peanut Butter. In: Peanuts: production, processing, products. The AVI Publishing Company, Westport, Connecticut, 181–225.

Zajdenwerg, C., Branco, G.F., Alamed, J., Decker, E.A., and Castro, I. A., 2011, Correlation between sensory and chemical markers in the evaluation of Brazil nut oxidative shelf- life . European Food Research and Technology, 233, 109-116.