اثر مواد فعال سطحی (سورفاکتانت‌ها) بر ویژگی‌های ظاهری و غلظت مواد مغذی دانه ذرت فرآوری شده با روش بخارپز- پولکی

پژوهشهای علوم دامی ایران

مقاله 4، دوره 16، شماره 3 - شماره پیاپی 59، مهر 1403، صفحه 367-383   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/ijasr.2023.84688.1175

نویسندگان

فرزانه محمدی¹؛ محسن دانش مسگران^{* 1}؛ سید علیرضا وکیلی¹؛ عبدالمنصور طهماسبی¹؛ محمد رضا حسین دخت²

¹گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

²گروه شیمی، دانشکده علوم، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

چکیده

در این آزمایش از روش بخارپز- پولکی (SF) برای فرآوری دانه ذرت با استفاده از بخار اشباع در دمای 96 درجه سلسیوس به‌مدت 50 دقیقه استفاده شد. در مرحله پخت از مواد فعال سطحی (سورفاکتانت‌ها) شیمیایی یا گیاهی استفاده شد. تیمارها‌ی آزمایشی عبارت بودند از: دانه‌های ذرت پولکی خام (CON)، دانه‌های ذرت پولکی عمل‌آوری شده با توئین‌80 (TW80)، دانه‌های ذرت پولکی عمل‌آوری شده با آلوم (AL)، دانه‌های ذرت پولکی عمل‌آوری شده با سدیم دودسیل سولفات (SD) و دانه‌های ذرت پولکی عمل‌آوری شده با عصاره برگ گیاه برگ بو (LN). با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، شکل ظاهری ریزذرات نشاسته در دانه‌های بخارپز و پخار پز- پولکی شده مورد بررسی قرار گرفت. علاوه‌براین، ویژگی‌های فیزیکی، غلظت مواد مغذی، بخش‌های پروتئین و کربوهیدرات نیز تعیین شد. ویژگی‌های فیزیکی شامل جرم توده‌ای، ظرفیت نگهداری آب، حجم و جرم حجمی تحت تأثیر تیمارهای آزمایشی قرار گرفتند. جرم توده‌ای و ظرفیت نگهداری آب در LN به‌طور معنی‌داری بیشتر از AL و SD بود. دانه‌های فرآوری شده با توئین‌80 به‌طور معنی‌داری حجم بیشتری در مقایسه با سایر دانه‌های پولکی داشتند. همچنین مقایسات مستقل LN در مقابل SD و AL نشان داد که استفاده از LN باعث کاهش معنی‌داری حجم در دانه‌های ذرت شد. غلظت چربی، پروتئین خام و الیاف نامحلول در شوینده خنثی دانه ذرت پولکی به‌طور معنی‌داری تحت تأثیر استفاده از سورفاکتانت‌ها قرار گرفت. غلظت پروتئین خام در LN به‌طور معنی‌داری بیشتر از AL و SD بود. مقایسه مستقل SD و AL نشان داد که استفاده از AL باعث افزایش معنی‌دار غلظت الیاف نامحلول در شوینده خنثی دانه‌های عمل‌آوری می‌شود. غلظت بخش‌های مجموع کربوهیدارت‌ها، کربوهیدارت‌های غیرالیافی، الیاف قابل هضم و الیاف غیر قابل هضم تحت تأثیر تیمارهای آزمایشی قرار گرفتند. غلظت مجموع کربوهیدرات‌ها و کربوهیدرات‌های غیرالیافی در LN به‌طور معنی‌داری کمتر از سایر دانه‌های عمل‌آوری شده بود. غلظت الیاف قابل هضم و غیر قابل هضم AL بیشتر از SD بود. به‌طور کلی، نتایج این آزمایش نشان داد که استفاده از سورفاکتانت‌ها در مرحله پخت با بخار در روش فرآوری بخارپز- پولکی موجب تغییر بهینه ویژگی‌های فیزیکی، شکل ظاهری ریزذرات نشاسته و غلظت بخش‌های کربوهیدرات دانه ذرت می‌شود.

کلیدواژه‌ها

بخارپز؛ توئین 80؛ جرم توده‌ای؛ سورفاکتانت؛ کربوهیدرات

مراجع

1. Aghajani, N., Ansaripour, E., & Kashaninejad, M. (2012). Effect of moisture content on physical properties of barley seeds. Journal of Agricultural Science and Technology, 14(1), 161-172. https://jast.modares.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-1000-8472&slc_lang=en&sid=23
2. Ahn, J. S., Shin, J. S., Kim, M. J., Son, G. H., Kwon, E. G., Shim, J. Y., Kim, I. Y., Cho, S. M., Cho, S. R., & Park, B. K. (2019). A study on comparative feeding value of corn flakes according to temperature and retention time in the pressurized steam chamber. Journal of Animal Science and Technology, 61(3), 170. 5187/jast.2019.61.3.170
3. Allen, M. S., Longuski, R. A., & Ying, Y. (2008). Endosperm type of dry ground corn grain affects ruminal and total tract digestion of starch in lactating dairy cows. Journal of Dairy Science , 91(Suppl 1), 529.
4. Anvari, S., Hajfarajollah, H., Mokhtarani, B., & Noghabi, K. A. (2015). Physiochemical and thermodynamic characterization of lipopeptide biosurfactant secreted by Bacillus tequilensisRSC Advances, 5(111), 91836-91845. 10.1039/C5RA17275F
5. AOAC, (2012). Official Methods of Analysis, 19^th Association of Official Analytical Chemists, Washington, DC, 121-130. . 9780935584837, 0935584838
6. Atkin, N. J., Abeysekera, R. M., & Robards, A. W. (1998). The events leading to the formation of ghost remnants from the starch granule surface and the contribution of the granule surface to the gelatinization endotherm. Carbohydrate Polymers, 36(2-3), 193-204. https://doi.org/10.1016/S0144-8617(98)00002-2
7. Azizi, M. H., & Rao, G. V. (2005). Effect of surfactant in pasting characteristics of various starches. Food Hydrocolloids, 19(4), 739-743. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2004.08.003
8. Beauchemin, K. A., Yang, W. Z., & Rode, L. M. (2001). Effects of barley grain processing on the site and extent of digestion of beef feedlot finishing diets. Journal of Animal Science, 79(7), 1925-1936. https://doi.org/10.2527/2001.7971925x
9. Bell, L. N., & Labuza, T. P. (2000). Pratical Aspects of Moisture Sorption Isotherm Measurement and Use, 2^nd Editio
   9781891127182, 1891127187
10. Bengochea, W. L., Lardy, G. P., Bauer, M. L., & Soto-Navarro, S. A. (2005). Effect of grain processing degree on intake, digestion, ruminal fermentation, and performance characteristics of steers fed medium-concentrate growing diets. Journal of Animal Science, 83(12), 2815-2825. https://doi.org/10.2527/2005.83122815x
11. Butrim, S. M., Litvyak, V. V., & Moskva, V. V. (2009). A study of physicochemical properties of extruded starches of varied biological origin. Russian Journal of Applied Chemistry, 82, 1195-1199. 1134/S1070427209070076
12. Crison, J. R., Weiner, N. D., & Amidon, G. L. (1997). Dissolution media for in vitro testing of water‐insoluble drugs: Effect of surfactant purity and electrolyte on in vitro dissolution of carbamazepine in aqueous solutions of sodium lauryl sulfate. Journal of Pharmaceutical Sciences, 86(3), 384-388. https://doi.org/10.1021/js960105t
13. Crocker, L. M., DePeters, E. J., Fadel, J. G., Perez-Monti, H., Taylor, S. J., Wyckoff, J. A., & Zinn, R. A. (1998). Influence of processed corn grain in diets of dairy cows on digestion of nutrients and milk composition. Journal of Dairy Science, 81(9), 2394-2407. https://doi.org/10.3168/jds.S0022-0302(98)70131-6
14. Domby, E. M., Anele, U. Y., Gautam, K. K., Hergenreder, J. E., Pepper-Yowell, A. R., & Galyean, M. L. (2014). Interactive effects of bulk density of steam-flaked corn and concentration of Sweet Bran on feedlot cattle performance, carcass characteristics, and apparent total tract nutrient digestibility. Journal of Animal Science, 92(3), 1133-1143. https://doi.org/10.2527/jas.2013-7038
15. Espinosa, M. E. R., Guevara-Oquendo, V. H., Newkirk, R. W., & Yu, P. (2020). Effect of heat processing methods on the protein molecular structure, physicochemical, and nutritional characteristics of faba bean (low and normal tannin) grown in western Canada. Animal Feed Science and Technology, 269, 114681. https://doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2020.114681
16. Giger-Reverdin, S. (2000). Characterisation of feedstuffs for ruminants using some physical parameters. Animal Feed Science and Technology, 86(1-2), 53-69. https://doi.org/10.1016/S0377-8401(00)00159-0
17. Gómez, L. M., Posada, S. L., & Olivera, M. (2016). Starch in ruminant diets: a review. Revista Colombiana de Ciencias Pecuarias, 29(2), 77-90.
18. Goto, M., Bae, H., Lee, S. S., Yahaya, M. S., Karita, S., Wanjae, K., & Cheng, K. J. (2003). Effects of surfactant Tween 80 on forage degradability and microbial growth on the in vitro rumen mixed and pure cultures. Asian-Australasian Journal of Animal Sciences, 16(5), 672-676. org/10.5713/ajas.2003.672
19. Gutierrez, B. H., Alvarez, E. G., Montano, M. F., Salinas-Chavira, J., Torrentera, N. G., & Zinn, R. A. (2018). Influence of flake density and tempering on the feeding value of steam-flaked corn for feedlot cattle. Journal of Applied Animal Research, 46(1), 155-158. https://doi.org/10.1080/09712119.2017.1278699
20. Higgs, R. J., Chase, L. E., Ross, D. A., & Van Amburgh, M. E. (2015). Updating the cornell net carbohydrate and protein system feed library and analyzing model sensitivity to feed inputs. Journal of Dairy Science, 98(9), 6340-6360. https://doi.org/10.3168/jds.2015-9379
21. Hristov, A. N., Zaman, S., VanderPol, M., Szasz, P., Huber, K., & Greer, D. (2007). Effect of a saponin-based surfactant and aging time on ruminal degradability of flaked corn grain dry matter and starch. Journal of animal science, 85(6), 1459-1466. https://doi.org/10.2527/jas.2006-467
22. Hu, G., Burton, C., & Yang, C. (2010). Efficient measurement of amylose content in cereal grains. Journal of Cereal Science, 51(1), 35-40. https://doi.org/10.1016/j.jcs.2009.08.007
23. Ingle, A. P., Chandel, A. K., & da Silva, S. S. (Eds.). (2020). Lignocellulosic Biorefining Technologies. Wiley-Blackwell. 1002/9781119568858
24. Kang, H., Lee, M., Jeon, S., Lee, S. M., Lee, J. H., & Seo, S. (2021). Effect of flaking on the digestibility of corn in ruminants. Journal of Animal Science and Technology, 63(5), 1018. 5187/jast.2021.e91
25. Kim, W., Gamo, Y., Sani, Y. M., Wusiman, Y., Ogawa, S., Karita, S., & Goto, M. (2006). Effect of Tween 80 on hydrolytic activity and substrate accessibility of carbohydrolase I (CBH I) from Trichoderma viride. Asian-Australasian Journal of Animal Sciences, 19(5), 684-689. org/10.5713/ajas.2006.684
26. Kokić, B., Dokić, L., Pezo, L., Jovanović, R., Spasevski, N., Kojić, J., & Hadnađev, M. (2022). Physicochemical changes of heat-treated corn grain used in ruminant nutrition. Animals, 12(17), 2234. https://doi.org/10.1016/0377-8401(93)90061-N
27. Kokić, B., Dokić, L., Pezo, L., Jovanović, R., Spasevski, N., Kojić, J., & Hadnađev, M. (2022). Physicochemical changes of heat-treated corn grain used in ruminant nutrition. Animals, 12(17), 2234. https://doi.org/10.3390/ani12172234
28. Lee, S. S., & Ha, J. K. (2003). Influences of surfactant Tween 80 on the gas production, cellulose digestion and enzyme activities by mixed rumen microorganisms. Asian-Australasian Journal of Animal Sciences, 16(8), 1151-1157. doi:10.5713/ajas.2003.1151.
29. Li, Q., Shi, M., Shi, C., Liu, D., Piao, X., Li, D., & Lai, C. (2014). Effect of variety and drying method on the nutritive value of corn for growing pigs. Journal of Animal Science and Biotechnology, 5, 1-7. https://link.springer.com/article/10.1186/2049-1891-5-18#citeas
30. Liu, Y., Ran, T., Tan, Z., Tang, S., & Wang, P. (2013). Effects of surface tension and specific surface areas on in vitro fermentation of fiber. Acta Veterinaria et Zootechnica Sinica, 44, 901-910. 11843/j.issn.0366-6964.2013.06.011
31. Luciano, A., Tretola, M., Ottoboni, M., Baldi, A., Cattaneo, D., & Pinotti, L. (2020). Potentials and challenges of former food products (food leftover) as alternative feed ingredients. Animals, 10(1), 125. https://doi.org/10.3390/ani10010125
32. McAllister, T. A., & Cheng, K. J. (1996). Microbial strategies in the ruminal digestion of cereal grains. Animal Feed Science and Technology, 62(1), 29-36. https://doi.org/10.1016/S0377-8401(96)01003-6
33. Rahimi, A., Naserian, A. A., Valizadeh, R., Tahmasebi, A. M., Dehghani, H., Sung, K. I., & Nejad, J. G. (2020). Effect of different corn processing methods on starch gelatinization, granule structure alternation, rumen kinetic dynamics and starch digestion. Animal Feed Science and Technology, 268, 114572. https://doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2020.114572
34. Reynolds, W. K., Hunt, C. W., Eckert, J. W., & Hall, M. H. (1992). Evaluation of the feeding value of barley as affected by variety and location using near infrared reflectance spectroscopy. In  West. Sec. Amer. Soc. Anim. Sci, 43, 498-501., 43, 498-501. 19941407132
35. Robertson, J. A., & Eastwood, M. A. (1981). An investigation of the experimental conditions which could affect water‐holding capacity of dietary fibre. Journal of the Science of Food and Agriculture, 32(8), 819-825. https://doi.org/10.1002/jsfa.2740320811
36. Rose, R., Rose, C. L., Omi, S. K., Forry, K. R., Durall, D. M., & Bigg, W. L. (1991). Starch determination by perchloric acid vs enzymes: Evaluating the accuracy and precision of six colorimetric methods. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 39(1), 2-11. https://doi.org/10.1021/jf00001a001
37. Safaei, K., & Yang, W. (2017). Effects of grain processing with focus on grinding and steam-flaking on dairy cow performance. In Herbivores. IntechOpen. https://doi.org/10.1111/jpn.12565
38. Samuelson, K. L., Hubbert, M. E., Galyean, M. L., & Löest, C. A. (2016). Nutritional recommendations of feedlot consulting nutritionists: the 2015 New Mexico State and Texas Tech University survey. Journal of Animal Science, 94(6), 2648-2663. https://doi.org/10.2527/jas.2016-0282
39. Schiff, A. P., Trotta, R. J., Holder, V., Kreikemeier, K. K., & Harmon, D. L. (2023). In vitro gas production kinetics are influenced by grain processing, flake density, starch retrogradation, and Aspergillus oryzae fermentation extract containing α-amylase activity. Journal of Animal Science, 101, skad031. https://doi.org/10.1093/jas/skad031
40. Sindt, J. J., Drouillard, J. S., Titgemeyer, E. C., Montgomery, S. P., Loe, E. R., Depenbusch, B. E., & Walz, P. H. (2006). Influence of steam-flaked corn moisture level and density on the site and extent of digestibility and feeding value for finishing cattle. Journal of Animal Science, 84(2), 424-432. https://doi.org/10.2527/2006.842424x
41. Song, X., Zuo, G., & Chen, F. (2018). Effect of essential oil and surfactant on the physical and antimicrobial properties of corn and wheat starch films. International Journal of Biological Macromolecules, 107, 1302-1309. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2017.09.114
42. Stefanova, G., Girova, T., Gochev, V., Stoyanova, M., Petkova, Z., Stoyanova, A., & Zheljazkov, V. D. (2020). Comparative study on the chemical composition of laurel (Laurus nobilis) leaves from Greece and Georgia and the antibacterial activity of their essential oil. Heliyon, 6(12). 10.1016/j.heliyon.2020.e05491
43. Subaedah, S. T., Edy, E., & Mariana, K. (2021). Growth, yield, and sugar content of different varieties of sweet corn and harvest time. International Journal of Agronomy, 2021, 1-7. https://doi.org/10.1155/2021/8882140
44. Tang, S. X., Dang, T., Tan, Z. L., Wu, D. Q., Yan, Q. X., & Kang, J. H. (2021). Effects of nonionic surfactant source and surface tension on in vitro fermentation characteristics of cereal straws. Animal Feed Science and Technology, 276, 114912. https://doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2021.114912
45. Trotta, R. J., Kreikemeier, K. K., Royle, R. F., Milton, T., & Harmon, D. L. (2022). Corn processing, flake density, and starch retrogradation influence ruminal solubility of starch, fiber, protein, and minerals. Journal of Animal Science, 100(6), skac149. . https://doi.org/10.1093/jas/skab298
46. Van Amburgh, M. E., Collao-Saenz, E. A., Higgs, R. J., Ross, D. A., Recktenwald, E. B., Raffrenato, E., Chase, LE., Overton, TR., Mills, JK & Foskolos, A. (2015). The Cornell Net Carbohydrate and Protein System: Updates to the model and evaluation of version 6.5. Journal of Dairy Science, 98(9), 6361-6380. https://doi.org/10.3168/jds.2015-9378
47. Van Soest, P. V., Robertson, J. B., & Lewis, B. A. (1991). Methods for dietary fiber, neutral detergent fiber, and nonstarch polysaccharides in relation to animal nutrition. Journal of Dairy Science, 74(10), 3583-3597. https://doi.org/10.3168/jds.S0022-0302(91)78551-2
48. Wulff, D., Chan, A., Liu, Q., Gu, F. X., & Aucoin, M. G. (2020). Characterizing internal cavity modulation of corn starch microcapsules. Heliyon, 6(10). 1016/j.heliyon.2020.e04831
49. Xin, H., Khan, N. A., & Yu, P. (2021). Steam pressure induced changes in carbohydrate molecular structures, chemical profile and in vitro fermentation characteristics of seeds from new Brassica carinataAnimal Feed Science and Technology, 276, 114903. https://doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2021.114903
50. Xin, H., Sun, F., Sun, K., Fu, Q., Li, Y., Zhang, Y., Rahman, S. U., & Khan, N. A. (2020). Batch-to-batch variation in carbohydrates molecular structures, nutritive value and biodegradation characteristics in corn coproducts. Animal Feed Science and Technology, 263, 114458. https://doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2020.114458
51. Xu, N., Wang, D., & Liu, J. (2019). Variance of zein protein and starch granule morphology between corn and steam flaked products determined starch ruminal degradability through altering starch hydrolyzing bacteria attachment. Animals, 9(9), 626. https://doi.org/10.3390/ani9090626
52. Zhong, R. Z., Li, J. G., Gao, Y. X., Tan, Z. L., & Ren, G. P. (2008). Effects of substitution of different levels of steam-flaked corn for finely ground corn on lactation and digestion in early lactation dairy cows. Journal of Dairy Science, 91(10), 3931-3937. https://doi.org/10.3168/jds.2007-0957
53. Zinn, R. A., F. N. Owens, & R. A. Ware. (2002). Flaking corn: Processing mechanics, quality standards, and impacts on energy availability and performance of feedlot cattle.  Journal of Animal Science . 80, 1145–1156. https://doi.org/10.2527/2002.8051145x.