فناوری های جدید در صنعت غذا (فناوری های نوین غذایی)
سال:1396 | دوره:5 | شماره:1 |تعداد مقالات:12

پروتئین ها و پلی ساکاریدها نقش مهمی را در ایجاد ساختار، بافت و ثبات سیستم های غذایی ایفا می کنند و ژل حاصل از ترکیب آنها به عنوان مدلی برای محصولات نرم جامد استفاده می شود. تولید ژل پروتئینی به روش سرد از روش های نوین فراوری مواد غذایی است و می تواند بر ویژگی های فیزیکی ژل تولید شده تاثیر مثبت داشته باشد. در این تحقیق ژل های حاصل از ترکیب کنسانتره پروتئین آب پنیر و صمغ فارسی با استفاده از روش سرد در pH خنثی (القا شده با کلرید کلسیم) و اسیدی (با استفاده از گلوکونو دلتالاکتون) تولید شد. ویژگی های رئولوژیکی دینامیک، میزان رهایش آب و ریزساختار آنها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد بررسی قرارگرفت. وجود پیوندهای قوی الکتروستاتیکی در pH اسیدی امکان تولید ژل سرد را در غلظت کمتری (4% وزنی) نسبت به ژل خنثی (7% وزنی) مهیا کرد که هر دو غلظت، کمتر از میزان غلظت بحرانی تشکیل ژل پروتئین آب پنیر (12-10% وزنی) در روش حرارتی است. نتایج نشان داد افزایش غلظت صمغ فارسی موجب افزایش مدول های ویسکوالاستیک در ژل پروتئینی خنثی می گردد. درحالیکه این صمغ تغییرات بسیار کمی را در مدول های رئولوژیکی دینامیک ژل های ترکیبی اسیدی نشان داد. با افزایش غلظت صمغ فارسی، میزان سینرسیس آب توسط ژل ترکیبی در هر دو روش تولید به طور معنی داری کاهش یافت. نتایج حاصل از این تحقیق نشان دهنده امکان تولید دامنه ای از ژل ها با ویژگی های مختلف تحت روش تشکیل ژل سرد و با استفاده از ترکیب پروتئین آب پنیر- صمغ فارسی می باشد.

تحقیق حاضر با هدف بررسی اثر افزودن نانو اکسید روی بر خواص فیلم دولایه آگار- کاپاکاراژینان صورت پذیرفت. فیلم دولایه حاوی نانواکسید روی به روش قالب گیری با افزودن نانوذرات در غلظت های مختلف w/w 0، 5/0، 1 و 5/1% به کاپاکاراژینان و در نهایت افزودن این مخلوط بر بستر پلیمری تولیدشده از آگار تهیه گردید. ویژگی های نانوکامپوزیت ساخته شده شامل رنگ، حلالیت، رطوبت، خواص مکانیکی، کدورت، عبور نور و نفوذپذیری به بخار آب مورد بررسی قرارگرفت. نتایج نشان داد که افزودن نانو اکسید روی به طور قابل ملاحظه ای عبور امواج فرابنفش را در فیلم ها کاهش داد اما موجب افزایش معنی دار (p<0.05) کدورت در غلظت های متفاوت گردید به گونه ای که بیشترین کدورت در فیلم حاوی %1.5 نانو اکسیدروی مشاهده گردید. میزان حلالیت در آب به طور معنی داری کاهش یافت و از %84.96 در فیلم شاهد به %32.45 در فیلم حاوی %0.5 نانو اکسیدروی رسید. نتایج آزمون های مکانیکی نشان داد که افزودن نانو اکسیدروی موجب افزایش مقاومت کششی و افزایش طول درلحظه پاره شدن درفیلم حاوی %0.5 نانواکسیدروی گردید. همچنین میزان نفوذپذیری نسبت به بخار آب به طور معنی داری کاهش یافته و از 0.61 10-10 g/m2s Pa در فیلم شاهد به 0.34 10-10 g/m2s Pa در فیلم حاوی %0.5 نانو اکسیدروی رسید.

خشک کردن یکی از مهم ترین مراحل در فرایند تبدیل برنج می باشد. در تحقیق حاضر به بررسی تاثیر دو شیوه خشک کردن متناوب و پیوسته، بر برخی ویژگی های کیفی شلتوک، رقم فجر، پرداخته شد. خشک کردن متناوب در دو مرحله با یک زمان استراحت بین مراحل خشک کردن با استفاده از یک خشک کن ترکیبی هوای گرم- فروسرخ در مرحله اول از رطوبت 35 به 23% و مایکروویو در مرحله دوم از رطوبت 23 به 13% انجام گردید. درحالی که روش خشک کردن پیوسته، توسط خشک کن هوای گرم – فروسرخ برای کاهش رطوبت شلتوک از محتوای رطوبت 35 به 13% بر پایه تر اجرا شد. آزمایش ها در دمای خشک کردن 40، 50 و oC 60، شدت تابش فروسرخ 0.32 و w/cm2 0.249، توان مایکروویو 100، 200 و 300W و دوره استراحت دهی به مدت 8 برابر زمان خشک کردن، یعنی مرحله اول، اجرا گردید. بعد از خشک کردن، ویژگی های کیفی تحت بررسی برنج نیم جوش یعنی راندمان برنج سالم، رنگ و نیروی سفتی، و نیز زمان خشک کردن مورد اندازه گیری قرار گرفت. نتایج نشان داد که تاثیر شیوه خشک کردن، دمای هوا، شدت تابش و توان مایکروویو بر ویژگی های کیفی تحت بررسی برنج نیم جوش معنی دار (p<0.05) بود راندمان برنج سالم و مقدار روشنایی برنج نیم جوش در استفاده از روش متناوب، به طور معنی داری بالاتر از روش دیگر خشک کردن بوده است. بالاترین راندمان برنج سالم (%76.55) و روشنایی (62.17) به ترتیب در دمای هوای خشک کردن 60oC (تیمارw/cm2 0.32-200 W) و 40oC (تیمار 0.32W/cm2-100W) به دست آمد. اما بیش ترین زمان خشک کردن، ارزش رنگ و نیروی سفتی توسط روش خشک کردن پیوسته به ترتیب 61.04min، 19.63 و 227.3N به دست آمد. در نتیجه، شیوه خشک کردن متناوب یک روش مناسب و قابل پیشنهاد برای برنج نیم جوش رقم فجر است.

هدف از این پژوهش مقایسه و بررسی استخراج روغن گردوی دماوندی با حلال و روش فراصوت در شرایط زمانی و توان های مختلف می باشد. در این بررسی نمونه ها با استفاده از حلال هگزان و فرآیند فراصوت در زمان های (10، 20، 30و 40 دقیقه) و توان های (600، 800 و 1000وات) روی گردوی دماوند صورت گرفت. بعد از تهیه تیمارها آزمون های ارزیابی روغن شامل عدد اسیدی، عدد پراکسید، ارزیابی حسی، درصد رطوبت و مواد فرار و همچنین درصد رسوب نمونه ها محاسبه گردید. بر اساس نتایج بدست آمده در این پژوهش روش فراصوت با استفاده از توان 1000وات به مدت 10 دقیقه برای بدست آوردن روغن با بالاترین کیفیت حسی بهترین حالت می باشد و در روش استخراج با حلال نیز مدت 10 دقیقه با توان 1000 نیز نسبت بهینه بود. نتایج آزمون های شیمیایی نیز حاکی از آن بود که نمونه روغن گردوی استخراج شده به کمک فراصوت، عدد پراکسید و اسیدی کمتری را نسبت به نمونه حلال نشان می دهد. نتایج ارزیابی حسی نمونه ها نیز نشان داد که میزان طعم، تندی و بو نمونه بدست آمده با روش فراصوت به نمونه روغن گردو استخراج شده با حلال به طور معنی داری افزایش یافت و از نظر پذیرش کلی نیز نمونه بدست آمده با روش فراصوت امتیاز بیشتری را نسبت به روش استخراج با حلال کسب نمود (P<0.05).

در این پژوهش به منظور بررسی، مدل سازی و بهینه سازی اثر متغیرهای مستقل فرایند استخراج با حلال به کمک امواج فراصوت شامل شدت امواج فراصوت به میزان 714.00 W/cm2، 1428.50 و 2143.00، چرخه کاری به میزان 50، 75و %100 و دمای استخراج به میزان 30، 45 و 60oC بر محتوای فنولی ترکیبات زیست فعال استخراج شده از برگ گیاه فیجوا از روش شناسی سطح پاسخ بر اساس طرح باکس- بنکن استفاده شد. میزان کل ترکیبات فنولی توسط روش فولین - سیوکالتیو اندازه گیری شد. با استفاده از تجزیه وتحلیل رگرسیون خطی چندگانه، مدل چندجمله ای درجه دوم کامل برای میزان کل ترکیبات فنولی به دست آمد. با استفاده از تکنیک بهینه سازی عددی شرایط بهینه به صورت 1749.34W/cm2، %86.39 و 32.49oC تعیین شد. فعالیت ضد رادیکالی ترکیبات فنولی به دست آمده تحت شرایط بهینه با روش های DPPH و ABTS اندازه گیری شد. عصاره ترکیبات زیست فعال دارای میزان کل ترکیبات فنولی 381.20±0.12 mg GAE/g و فعالیت ضد رادیکالی %81.43±0.10 مهار رادیکال های آزاد DPPH و ٪26/0 ± 63/86 مهار رادیکال های آزاد ABTS بود. مدل ارائه شده برای پیش بینی مقدار پاسخ نتیجه بسیار نزدیکی با داده های تجربی داشت. تکنیک استخراج با حلال متلاطم جهت بررسی مقایسه ای موردمطالعه قرار گرفت که در این تکنیک تاثیر متغیر شدت دور در دامنه rpm50-300 بر میزان کل ترکیبات فنولی مطالعه شد. بر اساس نتایج به دست آمده، با استفاده از تکنیک حلال متلاطم بالاترین میزان کل ترکیبات فنولی (352.95±0.12 mg GAE/g) درشدت دور 200rpm به دست آمد. ترکیبات به دست آمده دارای فعالیت ضد رادیکالی %73.33±0.16 مهار رادیکال های آزاد DPPH و %82.20±0.12 مهار رادیکال های آزاد ABTS بودند. با توجه به نتایج بررسی مقایسه ای می توان بیان نمود که با استفاده از امواج فراصوت امکان دستیابی به ترکیبات زیست فعال فنولی بیشتر و فعالیت ضد رادیکالی بالاتر در مدت زمان کوتاه تری وجود دارد.

فرایند خشک کردن برای حفظ کمیت و کیفیت اسانس به دست آمده از گیاه، نقش مهمی در فراوری گیاهان دارویی دارد. مدل سازی از جنبه های مهم این فناوری با هدف انتخاب مناسب ترین روش خشک کردن است. بنابراین در این تحقیق، سینتیک خشک کردن لایه نازک گیاه دارویی پونه در یک خشک کن هیبریدی خورشیدی مدل سازی شد. آزمایش ها درچهار دمای40، 50، 60 و70 درجه سانتی گراد و سه سرعت هوای 1، 1.5 و 2 متر بر ثانیه در قالب طرح کاملا تصادفی و به صورت فاکتوریل در 3 تکرار انجام شد. 8 مدل ریاضی خشک کردن بر داده های آزمایشگاهی برازش و بر اساس سه شاخص آماری مربع کای (c2)، ریشه متوسط مربع خطای داده ها (RMSE) و ضریب تعیین (R2)، با هم مقایسه شدند. هم چنین تاثیر سرعت جابه جایی هوا بر مدت زمان خشک کردن در دماهای پایین بیش تر بود. باتوجه به نتایج آنالیز واریانس اثر اصلی عوامل دمای هوای خشک کردن و سرعت هوای خشک کردن در سطح احتمال 1 درصد معنی دار شده ولی اثر متقابل دما و سرعت جابه جایی هوا معنی دار نشده است و بیش ترین میزان اسانس استحصالی مربوط به دمای 40 درجه سانتی گراد و سرعت جابه جایی هوا 1.5 متر بر ثانیه با مقدار تقریبی 0.54 میلی لیتر بر اساس حجمی به دست آمد و با افزایش دما از 40 درجه سانتی گراد به 70 درجه سانتی گراد میزان اسانس استحصالی به طور معنی داری کاهش یافت.

بنه (Pistacia atlantica) از گونه های غالب پسته وحشی موجود در ایران می باشد. صمغ بنه یک صمغ الئورزینی است که از لایه خارجی پوست داخلی این گیاه ترشح می شود که در ایران، سقز نامیده می شود. از آنجا که فعالیت ضدمیکروبی و ضداکسایشی اسانس اجزاء مختلف این گیاه در مطالعات مختلف به اثبات رسیده است، بنابراین برای تولید فیلم فعال نشاسته ای، اسانس حاصل از صمغ بنه انتخاب شد. در این تحقیق ابتدا اسانس از صمغ بنه به روش تقطیر آبی استخراج ترکیبات فرار آن با دستگاه کروماتوگرافی متصل به طیف سنج جرمی (GC/MS) شناسایی شد. فیلم نشاسته ای حاوی اسانس بنه در چهار سطح مختلف (0، 0.5، 1و2 درصد) تولید و فعالیت ضدمیکروبی آن روی چهار باکتری گرم مثبت، چهار باکتری گرم منفی و سه نوع قارچ مورد بررسی قرار گرفت. همچنین فعالیت ضداکسایشی فیلم های تولید شده با آزمون مهار رادیکال آزاد مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاصل از آزمون GC/MS نشان داد که آلفاپینن (77.1 درصد) عمده ترین ترکیب اسانس بنه می باشد. نتایج نشان داد که فیلم های حاوی اسانس بنه فعالیت ضدمیکروبی و ضداکسایشی مطلوبی دارند که با افزایش میزان اسانس، این خصوصیات در فیلم ها افزایش یافت و طیف حاصل از ATR-FTIR تاییدکننده محتوای اسانس در فیلم بود. با توجه به یافته های این تحقیق می توان اسانس بنه را به عنوان یک ماده نگهدارنده طبیعی به فیلم های زیست تخریب پذیر اضافه نمود.

مدل سازی سینتیک خشک کردن، یکی از راه های مناسب برای کنترل زمان و شرایط خشک کردن می باشد. در این تحقیق، سینتیک خشک کردن برش های لیموترش با ضخامت های 5 و 10 میلی متر در یک خشک کن مادون قرمز آزمایشگاهی و در دماهای 100، 125، 150 و 175 درجه سانتی گراد بررسی شد. برای مدل سازی سینتیک خشک کردن برش های لیموترش، از 7 مدل ریاضی رایج خشک کردن لایه نازک استفاده شد. هم چنین برای این بررسی، از روش شبکه های عصبی GMDH هیبریدی چهار لایه (یک لایه ورودی، دو لایه مخفی و یک لایه خروجی) استفاده گردید. نتایج نشان داد که شبکه عصبی GMDH هیبریدی بهینه، دارای دقت بالایی در تخمین محتوای رطوبتی برش های لیموترش طی فرایند خشک کردن بوده که این دقت (R2=0.9909) حدود دقت مدل پیج به عنوان بهترین مدل ریاضی به کار برده شده بود (R2=0.9793-0.9950). بررسی میزان حساسیت محتوای رطوبتی نسبت به متغیرهای ورودی نشان داد که مقدار رطوبت طی خشک شدن مادون قرمز به زمان خشک شدن بیش از سایر متغیرها حساس است (45 درصد). افزایش دما از 100 به 175 درجه سانتی گراد سبب افزایش ضریب نفوذ موثر (D eff) از 9.90´10-10 به 2.76´10-9s/m2 گردید. مقدار انرژی فعال سازی برای برش های لیموترش 87.61kJ/mol به دست آمد.

در این پژوهش فرآیند خشک کردن و چروکیدگی میوه زالزالک در یک مقیاس آزمایشگاهی مورد مطالعه قرار گرفته است. میوه زالزالک در دماهای 50، 60 و 70 درجه سانتی گراد با سرعت های جابجایی هوای ورودی 0.92 و 1.06 متر بر ثانیه با فرکانس های 6.8، 7.5 و 8.2 در یک خشک کن بستر شناور ارتعاشی با استفاده از یک سامانه جذب سطحی با بسترهای پر شده از جاذب سیلیکاژل به منظور کنترل رطوبت هوای ورودی از حدود 27 درصد نسبی به 4 درصد نسبی خشک شد. نتایج نشان دادند که زمان خشک شدن میوه زالزالک در یک خشک کن بستر شناور ارتعاشی با استفاده از یک سامانه جذب سطحی نسبت به زمان خشک شدن آن در یک خشک کن بستر شناور ارتعاشی بدون استفاده از سامانه جذب سطحی به منظور کاهش رطوبت هوای ورودی به صورت قابل ملاحضه ای کاهش یافته است و مقدار این کاهش برای شرایط عملیاتی مختلف متفاوت است. برای مثال در شرایط عملیاتی سرعت جابجایی و دمای هوای ورودی به بستر به ترتیب برابر با برابر با 0.92 متر بر ثانیه و 60oC و ارتعاش دستگاه برابر با 7.5 هرتز، زمان خشک شدن مقدار نمونه در حدود 15 درصد با جذب رطوبت هوای ورودی کاهش پیدا می کند. همچنین میزان چروکیدگی میوه زالزالک در طول فرآیند خشک کردن تحت تاثیر دما، سرعت جابجایی و رطوبت نسبی هوای ورودی است و اثر سرعت جابجایی هوای ورودی بر میزان چروکیدگی آن در قیاس با دو عامل دیگر کمتر است. در بین مدل های ارائه شده برای مدل سازی خشک شدن میوه ها، مناسب ترین مدل ها جهت بررسی سینتیک خشک شدن و چروکیدگی میوه زالزالک به ترتیب مدل های لگاریتمی و رتی با بیشترین مقدار R2 و کمترین مقدار RMSE انتخاب شدند.

بحران کمبود مواد غذایی از یکسو و نیاز روز افزون جامعه به فراورده های غذایی نوین و مغذی، استفاده مجدد پس ماندهای کشاورزی را اجتناب ناپذیر می سازد. به کارگیری پس ماندهایی مانند کنجاله دانه های روغنی موجب ورود مجدد این منابع ارزشمند به چرخه غذایی و ارتقاء ارزش تغذیه ای و تولید فراورده فراسودمند در صنعت غذا می گردد. از این رو در این تحقیق بر پایه طرح ترکیبی (Combined) اثر متغیرهای فرمولاسیون شامل، نسبت سطوح کنجاله بادام (Amygdalus communis L.) به بلغور ذرت (30:70-10:90% وزنی-وزنی) و شرایط فرایند اکستروژن شامل سرعت چرخش مارپیچ (220-120 دور بر دقیقه) و رطوبت خوراک ورودی (16-12%) بر پاسخ های میزان رطوبت، فعالیت آبی، تخلخل، شاخص های رنگی (روشنی، قرمزی و زردی) و ویژگی های حسی (بافت، رنگ و پذیرش کلی) میان وعده حجیم بررسی گردید. نتایج نشان داد، ویژگی های تحت بررسی فراورده نهایی متاثر از فرمولاسیون خوراک و شرایط فرایند اکستروژن بود، بطوریکه کاهش نسبت کنجاله بادام به بلغور ذرت و کاهش رطوبت خوراک ورودی موجب کاهش رطوبت و فعالیت آبی محصول گردید. در حالیکه افزایش کنجاله بادام به بلغور ذرت باعث کاهش تخلخل، شاخص زردی، صفات حسی (رنگ و بافت) شد. افزایش رطوبت منجربه افزایش تخلخل، کاهش روشنی و ویژگی حسی (بافت) گردید و افزایش سرعت چرخش مارپیچ نیز باعث افزایش تخلخل، شاخص روشنی رنگ، صفات حسی (بافت و پذیرش کلی) شد. نتایج حاکی از این بود که محصول ضمن داشتن ویژگی های تغذیه ای و بافت متخلخل، از لحاظ مصرف کننده نیز مورد پذیرش قرار گرفت. مطابق نتایج بهینه یابی به منظور تولید فراورده حجیم با ویژگی مطلوب میزان رطوبت 2.76 درصد، فعالیت آبی 0.212، تخلخل 0.723، روشنی رنگ 68.62 و پذیرش کلی 4.04، شرایط فرایند شامل نسبت کنجاله بادام به بلغور ذرت15:85، سرعت چرخش مارپیچ 196 دور بر دقیقه و میزان رطوبت خوراک ورودی 12% تعیین گردید.

با تخمیر میوه زرشک توسط کپک ریزوپوس الیگوسپوروس به مدت 10 روز، مقدار فنول کل در عصاره آبی گرفته شده از آن بیش از 4 برابر افزایش پیدا کرد. تخمیر توان مهارکنندگی رادیکال آزاد را نیز افزایش داد. همچنین مقدار آنتوسیانین مونومری عصاره که در اثر حرارت دهی برای استریل کردن زرشک کاهش یافته بود، در اثر تخمیر با کپک افزایش پیدا کرد. عصاره به دست آمده از زرشک تخمیرشده دارای pH و اسیدیته بیشتر نسبت به عصاره تهیه شده از زرشک تخمیرنشده بود. افزایش pH به تجزیه اسیدهای آلی عصاره در اثر استریل کردن و متعاقبا خروج محصولات فرار ناشی از تجزیه، همچنین افزایش تعداد گروه های آمینی در اثر تخمیر و تولید آنزیم های برون سلولی توسط کپک ریزوپوس الیگوسپوروس نسبت داده شد ولی افزایش اسیدیته با حرارت دهی برای استریل کردن ارتباطی نداشت و فقط به تولید اسیدهای فنولیک توسط کپک مربوط دانسته شد. افزون بر این، درحالیکه حرارت دهی زرشک برای استریل کردن تاثیری روی مقدار قندهای کاهنده عصاره نداشت، تخمیر موجب کاهش معنی دار قند کاهنده شد. رنگ عصاره تحت تاثیر فرایندهای استریل کردن و تخمیر زرشک قرار گرفت. با اینکه پارامتر روشنایی (L*) عصاره در اثر استریل کردن زرشک افزایش یافته، منجر به کاهش شدت رنگ در ارزیابی حسی شد، تخمیر این پارامتر را تا حدی کاهش و پارامترهای a* (شاخص قرمزی) و b* (شاخص زردی) را تا حدی افزایش داد. در نهایت اینکه، به استثنای خصوصیت رنگ، تمامی پارامترهای حسی برای عصاره حاصل از زرشک تخمیرشده بیش تر از تخمیرنشده بودند.

با توجه به نیاز استفاده از مقادیر رنگی L*، a* و b* به همراه دیگر پارامترهای رنگی از جمله مقادیر R، G و B در کاربردهای کنترل کیفیت رنگی مواد غذایی و کشاورزی، در این پژوهش روشی هوشمند بر پایه سامانه بینایی ماشین، شبکه های عصبی مصنوعی MLP و روش آماری چند متغیره PLS برای تخمین مقادیر L*، a* و b* از مقادیر RGB تصاویر رنگی نمونه های مختلف زعفران تدوین گردید. تصاویر رنگی از 33 نمونه مختلف زعفران (165 تصویر) و از صفحات رنگی استاندارد (150 تصویر) تهیه شدند. به کمک سامانه بینایی ماشین توسعه داده شده تصاویر نمونه ها دریافت و با استفاده از الگوریتم های پردازش تصویر، پردازش و ویژگی های رنگی RGB آنها استخراج گردید. از سوی دیگر ویژگی های L*، a* و b* نمونه ها توسط دستگاه رنگ سنج (به روش هانتر لب) اندازه گیری شدند. مقادیر RGB و تبدیلات خطی آنها به عنوان ورودی مدل ها و مقادیر مرتبط L*، a* و b* به ترتیب به عنوان خروجی و هدف مدل ها در نظر گرفته شدند. در نهایت نتایج نشان داد که مدل های MLP با دقت بالاتری و ضرایب رگرسیون مناسب تری نسبت به مدل های PLS مقایر L*، a* و b* نمونه-های زعفران را تخمین می زنند (R2=0.99 و RMSE بترتیب برابر با 0.769، 0.953 و 0.785 برای تخمین هر سه ویژگی L*، a* و b*). در نهایت می توان امکان استفاده از سامانه بینایی ماشین را برای کنترل کیفیت رنگی زعفران بیان کرد.