Хранително качество на термочувствителните хранителни материали при периодично микровълново конвективно сушене

Nghia Duc Pham

1 Факултет по наука и инженерство, Технологичен университет в Куинсланд 2 Улица Джордж, Бризбейн, QLD 4001, Австралия

2 Инженерен факултет, Виетнамски национален земеделски университет, Виетнам

У. Мартенс

1 Факултет по наука и инженерство, Технологичен университет в Куинсланд 2 Улица Джордж, Бризбейн, QLD 4001, Австралия

М. А. Карим

1 Факултет по наука и инженерство, Технологичен университет в Куинсланд 2 Улица Джордж, Бризбейн, QLD 4001, Австралия

M.U.H. Джоардър

1 Факултет по наука и инженерство, Технологичен университет в Куинсланд 2 Улица Джордж, Бризбейн, QLD 4001, Австралия

Резюме

Заден план

Запазването на здравословни компоненти в богата на хранителни вещества сушена храна се влияе значително от метода на дехидратация. Теоретичните и експериментални изследвания, докладвани в литературата, показват, че периодичното микровълново конвективно сушене (IMCD) може ефективно да подобри ефективността на сушене. Въпреки това, въздействието на този усъвършенстван метод на сушене върху качествената храна не е проучено адекватно.

Дизайн

За експериментите е използвана програмируема NN-SD691S инверторна микровълнова фурна Panasonic (1100 W, 2450 MHz). Нивото на мощността на микровълновата печка беше настроено на 100 W и работеше в продължение на 20 секунди при различни съотношения на мощност, а постоянните условия на горещ въздух бяха настроени на температура от 60 ° C и 0.86 m/s скорост на въздуха.

Обективен

В това проучване са изследвани естествени биоактивни съединения (аскорбинова киселина и общ полифенол), водна активност, оцветяване и модификации на микроструктурата, които могат да възникнат в IMCD, като се взема като проба киви.

Резултати и дискусия

Съотношението на мощността на микровълновата фурна (MW) (PR) оказа значително влияние върху различни качествени характеристики на изсушените проби. Резултатите показват, че прилагането на оптимално ниво MW мощност и прекъсвания може да бъде подходяща стратегия за значително подобряване на запазването на хранителното съдържание, микроструктурата и цвета на изсушената проба. Установено е, че IMCD при PR 1: 4 е идеалното състояние на сушене с най-високо задържане на аскорбинова киселина (3.944 mg/g DM), най-ниска промяна на цвета (ΔERGB = 43.86) и пореста микроструктура. Общото съдържание на полифенол обаче се поддържа по-добре (3.701 mg GAE/g DM) при по-висока микровълнова плътност (PR 1: 3). Всички проби са постигнали желано ниво на водна активност, което е неподатливо за растеж и размножаване на микроорганизми.

Заключение

Като цяло IMCD значително подобри ефективността на сушене и качеството на продукта в сравнение с традиционното конвективно сушене.

Номенклатура

Понастоящем, въпреки значителния потенциал на IMCD, въздействието на IMCD върху качеството на храната не е широко изследвано (2, 18, 19), особено нито едно проучване не е изследвало ефекта на IMCD върху хранителните качества на кивито. Киви (Actinidia chinensis Planch) е атрактивен, ценен и хранителен плод с привлекателен зелен/жълт цвят на плътта, отличителен вкус, вкус и много полезни за здравето съставки. Той е богат източник на хлорофил, актинидин, общ полифенол, витамин Е и витамин С с високо ниво на антиоксидантна способност, като същевременно не съдържа мазнини или холестерол (20). Поради богатите ползи за здравето, се наблюдава нарастващ интерес към въздействието на термичната дехидратация върху свойствата на тези съединения и тяхната връзка с други качествени характеристики. Кивито е една от силно нетрайните храни със сезонна наличност; много методи за консервиране се опитват да удължат живота им и да направят този здравословен продукт търговски достъпен за потребителите (21–25). IMCD сушенето може да бъде един потенциален метод на дехидратация, който може да удължи срока на годност на киви и да добави стойност чрез ефективно намаляване на съдържанието на влага, като по този начин инхибира растежа на микробите и влошените химични и ензимни реакции (26).

Киви е изследван за конвективно изсушаване от няколко изследователи (21, 27–30). По същия начин са публикувани промени в цвета (25, 31, 32) и физическите свойства (33, 34) на конвективен сушен киви с горещ въздух. Влиянието на конвенционалните условия на сушене върху биоактивните съединения в пресния и сушен киви също е изследвано от Tian et al. (22), Orikasa et al. (23) и Kaya et al. (24). Въпреки това няма проучвания за въздействието на условията на IMCD върху характеристиките на сушене и качествата на кивито. Особено предизвикателно е да се произвежда висококачествен сушен киви, тъй като прясното киви съдържа голямо количество термочувствителни елементи, докато интензивните отоплителни обработки обикновено имат вредно въздействие върху биоактивните съединения, цвета, водната активност и микроструктурата на продукта. Ето защо е необходимо цялостно изследване, за да се получи подходящ метод за сушене, за да се гарантира качеството на богати на хранителни вещества плодове като киви.

В този контекст основната цел на това проучване е да се изследва промяната на характеристиките на качеството на киви при различни условия на IMCD. Задържането на AAC и общото съдържание на полифенол, активността на водата, разграждането на цвета и модификацията на микроструктурата са изследвани при различни IMCD PR, като конвективна проба, изсушена на въздух, за еталон.

Материали и методи

Подготовка на пробата за сушене

За експериментите с IMCD бяха използвани пресни зелени киви Nutri. Те бяха внимателно подбрани да бъдат еднакви по форма, размер, твърдост и зрялост. Пресните проби се съхраняват при 4 ± 1 ° C преди експерименти. Кивитата, взети от лабораторния хладилник, се измиват с дестилирана вода за отстраняване на остатъци и мръсотия и след това се оставят да достигнат стайна температура преди провеждането на всеки експеримент за сушене. Първоначалното съдържание на влага в пресните филийки киви се изчислява на приблизително 83,4 ± 0,03 (% w.b.). Кората на кивито беше обелена и след това бяха направени филийки с диаметър 50 mm и дебелина 7 mm чрез изрязване перпендикулярно на основната ос на плодовете на сърцевината с помощта на резачка за храна. Едно парче киви се изсушава при всяко състояние на IMCD и се правят три повторения.

Сушилно оборудване и експериментална процедура

За експеримент с IMCD, за експериментите е използвана програмируема инверторна инверторна MW фурна Panasonic NN-SD691S с максимална енергийна мощност от 1100 W (2450 MHz). Инверторната MW фурна осигурява постоянно истинско предаване на мощност при зададените стойности. Нивото на мощността на MW беше зададено на 100 W и беше включено за 20 секунди при различни PR, а времето за изсушаване на горещия въздух беше в съответствие с PR по време на изключване на MW. Състоянието на горещия въздух беше настроено на температура от 60 ° C и 0.86 m/s скорост на въздуха. Резенът киви беше поставен в центъра на MW кухината, за равномерно усвояване на MW енергия. Загубата на влага се записва на редовни интервали в края на времената за изключване чрез поставяне на пробния разрез върху цифровия баланс. След като кивито достигне съдържание на влага приблизително 19,5 ± 0,4 (% тегл.), Процесът на сушене се спира. Температурата на пробата се проверява редовно по време на процеса на сушене от термокамера aFlir E5, за да се запише максималната температура на пробата.

PR (PR = ton: toff) беше зададен в четири различни режима: 1: 1, 1: 2, 1: 3 и 1: 4. Тук тонът е MW на време за секунди, а toff е MW времето на изключване в секунди.

Проведен е и независим експеримент с конвективно сушене с горещ въздух, за да се сравнят с резултатите от IMCD, които са имали същите експериментални условия като при метода IMCD.

Намаляването на съотношението на влага (MR) с времето на сушене се използва за изследване на експерименталните данни. MR означава останалата влага в пробите от киви по отношение на първоначалното съдържание на влага, което може да бъде изчислено чрез уравнение (1).

Когато M е съдържанието на влага в материала на суха основа, Me е равновесното съдържание на влага и Mo е първоначалното съдържание на влага. За продължителен период Me става много незначителен и значително малък в сравнение с M и Mo и следователно уравнение (1) може да се запише и като MR = M/Mo (35, 36).

Измерване на активността на водата

Водната активност (aw) беше измерена с помощта на измервател на водната активност на Aqualab (Decagon Devices, Pawkit, САЩ) в стабилно лабораторно състояние при 24 ± 0,3 ° C. Изсушените проби с различни условия на сушене се държат в камерата за сушене, докато температурата на пробата достигне стайната температура, преди да се постави в чашата с пробата на водомера. Измерванията на активността на водата на изсушения продукт се извършват в три екземпляра.

HPLC анализ на съдържанието на AAC

Около 4 g прясна проба или 1 g изсушена проба се хомогенизират за 1 min при максимална скорост в хомогенизатор UltraTurrax T25 в 25 ml буфер на метафосфорна киселина (3% метафосфорна киселина, 1 mM Na2EDTA) при слаба осветеност, продухване с азот, за да се предотврати процесът на окисляване. Хомогенизираните проби се завихрят, след това се филтрират през Whatman No. 3 филтърна хартия и отново се разрежда до 25 ml от разтвора за екстрагент и се центрофугира при 10 000 g в продължение на 15 минути при стайна температура.

Съдържанието на AAC се определя въз основа на HPLC метода, предложен от Asami et al. (37) с някои модификации. Анализът беше извършен с помощта на Agilent HPLC 1100, двойна помпа G1311A, G4225A 1260 HiP Degasser, оборудвана с детектор за абсорбция DAD G1315B. Разделянето с обратна фаза се получава, като се използва колона Waters Symmetry C18 (4.6 × 250 mm, 5 μm). Изократичната подвижна фаза беше HPLC градуирана вода, доведена до рН 3.0 от метафосфорна киселина. Скоростта на потока е 0,5 ml/min; инжекционният обем е 20 μL и приложената дължина на вълната е 254 nm. Супернатантите на извлечените проби се филтрират през 0,22 μm спринцовка Acrodisc Nylon мембранен филтър преди инжектиране. Времето на задържане на AAC пика беше архивирано на 2.6 минути. Установена е 5-точкова стандартна крива за изчисляване на аскорбиновото съдържание на пробите. Всички проби бяха тествани в три екземпляра.

Общо извличане и измерване на полифенол

Количеството на общите полифеноли в пробите се определя по метода Фолин – Чиокалто (38) с известна модификация. Около 4 g прясна проба или около 1 g изсушена проба се хомогенизират в 25 ml смес от ацетон и дестилирана вода (70:30 v/v) за 1 min при максимална скорост (25 000 rpm) в UltraTurrax T25 хомогенизатор . Хомогенизираните проби се разклащат и след това се оставят да се утаят за 1 h при стайна температура. Екстрактите се центрофугират при 10 000 g в продължение на 15 минути при 20 o C. Супернатантът, добавен с 5 ml екстрагент, се филтрира през Whatman No. 3 филтърна хартия. Процесите на екстракция се повтарят три пъти, за да се получат надеждни данни и екстрактите се разреждат 10 пъти с дестилирана вода. След това 1 ml от разтворения екстрактен разтвор се смесва с 5 ml Folin-Ciocalteau реагент (10%) и 4 ml 7,5% разтвор на Na2CO3. След 30 минути инкубация във водна баня при 37 ° С, абсорбцията се измерва спрямо вода с най-висока дължина на вълната на абсорбция с екстракционен разтвор на киви, 760 nm (Cary50 UV спектрофотометър). Установена е стандартна крива със стандартни разтвори на галова киселина. Количеството на общото съдържание на феноли (TPC) е в милиграми еквиваленти на галова киселина/грам (GAE) на база суха маса.

Микроструктура

Сканиращ електронен микроскоп (Модел Mira 3 Tescan, Kohoutovice, ČeskáRepublika) беше използван за изследване на микроструктурата на изсушените филийки киви. Анализът на сканиращата електронна микроскопия (SEM) беше използван, за да се определи степента на промяна/увреждане на киви клетките, причинени от процеса на сушене. Пробите от прясно/изсушено киви бяха нарязани на кубчета от 5–8 mm 3 с помощта на нож за бръснене на вал, поставени върху SEMstub чрез въглеродна лента, след това разпръскване, покрито с 10 nm злато преди наблюдението (Leica EM SCD005 разпръсквач). Пресните проби бяха сканирани при условия на нисък вакуум (40 Pa), LVSTD детектор, при ускоряващо напрежение 10 kV; докато изсушените проби бяха сканирани в режим на висок вакуум, 10 kV напрежение, SE детектор.

Придобиване на изображение и цветен анализ

Цифровите изображения са получени с помощта на 8,0 мегапикселова камера на Samsung. Тези изображения бяха съхранени в растерния графичен формат. За анализ на цифрови изображения в RGB (червено-зелено-син) цвят е използван софтуер ImageJ. RGB-триплетите за всеки пиксел в изображението представляват интензивността на RGB цветовете в диапазона 0–255. Преди обработка на образцовите изображения, предварителната обработка се извършва въз основа на метод, предложен от Sharifian et al. (39), за да се избегне неравномерното разпределение на светлината във фонов режим и да се премахнат околните шумове. Измерването на цвета се извършва в три екземпляра при всяко състояние на сушене, за да се определи ъгълът на оттенъка и промяната на цвета (6). Ъгълът на оттенъка h o се определя като:

• Ситуационни влияния върху приема на храна - Хранителни нужди в гореща среда - NCBI Bookshelf
• Оризови трици Хранителни стойности и възникващият им потенциал за развитие на функционална храна - преглед
• Протеин като хранителен пакет Джорджтаунски хранителни изследвания
• Хранителни последици за качеството на живот при оцелелите от рак на пикочния мехур - Rosser - Translational
• Хранително качество на заешкото месо, повлияно от процедурата за готвене и хранителния витамин Е - Bosco