پژوهش و نوآوری در علوم و صنایع غذایی

بهینه‌سازی اﺳﺘﺨﺮاج ترکیبات مؤثره از ضایعات پیاز ﺑﻪ ﮐﻤﮏ فرایند ﻧﻔﻮذ ﺧﺸﮏ ﻣﺎﯾﮑﺮووﯾﻮ و ﮔﺮاﻧﺶ

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری تخصصی، گروه علوم و صنایع غذایی، واحد سبزوار، دانشگاه آزاد اسلامی، سبزوار، ایران

2 استادیار، بخش تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی خراسان رضوی، مشهد، ایران

3 دانشیار، گروه علوم و صنایع غذایی، واحد سبزوار، دانشگاه آزاد اسلامی، سبزوار، ایران

4 استادیار، گروه علوم و صنایع غذایی، واحد سبزوار، دانشگاه آزاد اسلامی، سبزوار، ایران

5 دانش‌آموختۀ کارشناسی ارشد، گروه علوم و صنایع غذایی، واحد سبزوار، دانشگاه آزاد اسلامی، سبزوار، ایران

چکیده

فرایند نفوذ خشک مایکروویو و گرانش ﯾﮑﯽ از ﭘﯿﺸﺮﻓﺘﻪﺗﺮﯾﻦ روشﻫﺎی اﺳﺘﺨﺮاج ترکیبات مؤثره می‌باشد که در مقیاس صنعتی و آزمایشگاهی قابلاجراست. ﻫﺪف از اﯾﻦ ﭘﮋوﻫﺶ، استخراج عصارۀ ضایعات پیاز به‌وسیلۀ فرایند نفوذ خشک مایکروویو و گرانش با استفاده از روش سطح پاسخ (طرح مرکب مرکزی محوری) به‌منظور بررسی دو متغیر مستقل زمان (10، 15 و 20 دقیقه) و توان (300، 500 و 700 وات) بر ویژگی‌های کیفی عصاره مانند ﺑﺎزدﻫﯽ ﻧﻬﺎﯾﯽ اﺳﺘﺨﺮاج، قدرت آﻧﺘﯽاﮐﺴﯿﺪاﻧﯽ، ﻣﯿﺰان ترکیبات فنلی کل، مقدار کوئرستین و نیز بهینه‌سازی فرایند استخراج استفاده گردید. تیمار بهینه برای استخراج عصاره از ضایعات پیاز، زمان 20 دقیقه و توان 500 وات بود که بیشترین بازده استخراج ترکیبات آنتی‌اکسیدانی شامل میزان ترکیبات پلی‌فنلی، 67/47 میلی‌گرم بر کیلوگرم، میزان کوئرستین، 30/37 میلی‌گرم در 100 گرم و نیز حداکثر فعالیت آنتی‌اکسیدانی به‌ترتیب شامل توان آنتی‌اکسیدانی احیای آهن 3 ظرفیتی (FRAP)، 542/09 میکرومول آهن 2 ظرفیتی بر گرم و میزان به‌دام‌اندازی رادیکال آزاد (DPPH)، 37/60 درصد به‌دست آمد. تمامی غلظت‌های عصارۀ ضایعات پیاز دارای فعالیت ضدمیکروبی بودند، اما تأثیر حداقل غلظت مهارکنندگی عصاره بر علیه میکروارگانیسم‌های مختلف (کپک آسپرژیلوس نایجر، باکتری‌های استافیلوکوکوس ‌اورئوس و اشرشیاکلی) یکسان نبود. به‌طوری‌که تأثیر آن روی کپک آسپرژیلوس نایجر و باکتری اشرشیاکلی به مراتب بیشتر از باکتری استافیلوکوکوس اورئوس بود. نتایج این تحقیق نشان داد که میان ترکیبات مؤثرۀ عصارۀ به‌دست‌آمده با این روش و روش استخراج با حلال اختلافات آماری معنی‌داری وجود دارد (0/05>p ). روش استخراج نفوذ خشک مایکروویو و گرانش، به‌عنوان یک تکنیک جایگزین سریع و کارآمد در برابر فرایند استخراج با حلال، جهت استخراج عصاره از گیاهان و ضایعات آنها پیشنهاد می‌شود.

کلیدواژه‌ها

احمدیان کوچکسرایی، ز.، نیازمند، ر. و نجف نجفی، م. (1395). بهینه‌سازی شرایط استخراج ترکیبات زیست فعال از گلبرگ زعفران به روش سطح پاسخ. پژوهش و نوآوری در علوم و صنایع غذایی، 5(1)، 39-54. doi:https://doi.org/10.22101/jrifst.2016.06.01.514
خوشنویس، ن.، حکیم زاده، و. و عابدی، م. (1395). بررسی بهترین حلال و دما در استخراج عصارۀ کاروتنوئیدی پوست کدوحلوایی بر پایۀ لوتئین. پژوهش و نوآوری در علوم و صنایع غذایی، 5(4)، 337-346. doi:https://doi.org/10.22101/jrifst.2017.02.26.002
شاد، ا.، هاشمی کهروئی، ه.، گلمکانی، م. و مزیدی، س. (1394). بررسی مقایسه‌ای روش استخراج به کمک نفوذ خشک مایکروویو و گرانش بر کیفیت اسانس رزماری. پژوهش و نوآوری در علوم و صنایع غذایی، 4(3)، 257-270. doi:https://doi.org/10.22101/jrifst.2015.11.22.436
مؤمنی، ل. و زمان‌زاد، ب. (1388). بررسی اثرات ضد میکروبی عصاره پیاز و زنجبیل بر روی باکتری ها و قارچ کاندیدا آلبیکانس جدا شده از نمونه های ادرار افراد مبتلا به عفونت ادراری -تناسلی. مجله دانشگاه علوم پزشکی شهرکرد، 11(4)، 81-87.
وزارت‌جهادکشاورزی. (1395). آمارنامه کشاورزی، سال زراعی 1395-1394، (جلد اول: محصولات زراعی) برگرفته از https://www.maj.ir/Dorsapax/userfiles/Sub65/Amarnamehj194-95-site.pdf
ولدبیگی، ط. و مرادی، ح. (1392). بررسی خواص ضد باکتریایی عصاره استونی و متانولی چند گونه گلسنگ استان ایلام. زیست شناسی میکروارگانیسم ها، 2(5)، 43-50.
Ahmadian-Kouchaksaraie, Z., Niazmand, R., & Najaf Najafi, M. (2016). Optimization of Extraction Conditions of Bioactive Components from Saffron Petal Using Response Surface Method (RSM). Research and Innovation in Food Science and Technology, 5(1), 39-54. doi:https://doi.org/10.22101/jrifst.2016.06.01.514 (in Persian)
Aoyama, S., & Yamamoto, Y. (2007). Antioxidant activity and flavonoid content of Welsh onion (Allium fistulosum) and the effect of thermal treatment. Food science and technology research, 13(1), 67-72. doi:https://doi.org/10.3136/fstr.13.67
Benzie, I. F. F., & Strain, J. J. (1999). [2] Ferric reducing/antioxidant power assay: Direct measure of total antioxidant activity of biological fluids and modified version for simultaneous measurement of total antioxidant power and ascorbic acid concentration Methods in Enzymology (Vol. 299, pp. 15-27): Academic Press.
Bousbia, N., Abert Vian, M., Ferhat, M. A., Petitcolas, E., Meklati, B. Y., & Chemat, F. (2009). Comparison of two isolation methods for essential oil from rosemary leaves: Hydrodistillation and microwave hydrodiffusion and gravity. Food Chemistry, 114(1), 355-362. doi:https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2008.09.106
Brand-Williams, W., Cuvelier, M. E., & Berset, C. (1995). Use of a free radical method to evaluate antioxidant activity. LWT - Food Science and Technology, 28(1), 25-30. doi:https://doi.org/10.1016/S0023-6438(95)80008-5
Buazzi, M. M., & Marth, E. H. (1991). Mechanisms in the inhibition ofListeria monocytogenes by potassium sorbate. Food Microbiology, 8(3), 249-256. doi:https://doi.org/10.1016/0740-0020(91)90057-9
Chang, C.-C., Yang, M.-H., Wen, H.-M., & Chern, J.-C. (2002). Estimation of total flavonoid content in propolis by two complementary colorimetric methods. Journal of food and drug analysis, 10(3).
Chemat, F., & Lucchesi, M. E. (2006). Microwave-assisted Extraction of Essential Oils Microwaves in Organic Synthesis (pp. 959-985).
Chen, Y., Xie, M.-Y., & Gong, X.-F. (2007). Microwave-assisted extraction used for the isolation of total triterpenoid saponins from Ganoderma atrum. Journal of Food Engineering, 81(1), 162-170. doi:https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2006.10.018
da Costa, E. M., Filho, J. M. B., do Nascimento, T. G., & Macêdo, R. O. (2002). Thermal characterization of the quercetin and rutin flavonoids. Thermochimica Acta, 392-393, 79-84. doi:https://doi.org/10.1016/S0040-6031(02)00087-4
Daniel, W. W., & Cross, C. L. (2018). Biostatistics: a foundation for analysis in the health sciences: Wiley.
Das, K., Tiwari, R., & Shrivastava, D. (2010). Techniques for evaluation of medicinal plant products as antimicrobial agent: Current methods and future trends. Journal of medicinal plants research, 4(2), 104-111. doi:https://doi.org/10.5897/JMPR09.030
Donner, H., Gao, L., & Mazza, G. (1997). Separation and characterization of simple and malonylated anthocyanins in red onions, Allium cepa L. Food Research International, 30(8), 637-643. doi:https://doi.org/10.1016/S0963-9969(98)00011-8
Farhat, A., Fabiano-Tixier, A.-S., Visinoni, F., Romdhane, M., & Chemat, F. (2010). A surprising method for green extraction of essential oil from dry spices: Microwave dry-diffusion and gravity. Journal of Chromatography A, 1217(47), 7345-7350. doi:https://doi.org/10.1016/j.chroma.2010.09.062
Ferhat, M. A., Meklati, B. Y., Smadja, J., & Chemat, F. (2006). An improved microwave Clevenger apparatus for distillation of essential oils from orange peel. Journal of Chromatography A, 1112(1), 121-126. doi:https://doi.org/10.1016/j.chroma.2005.12.030
Griffiths, G., Trueman, L., Crowther, T., Thomas, B., & Smith, B. (2002). Onions—A global benefit to health. Phytotherapy Research, 16(7), 603-615. doi:https://doi.org/10.1002/ptr.1222
Hertog, M. G. L., Hollman, P. C. H., & Katan, M. B. (1992). Content of potentially anticarcinogenic flavonoids of 28 vegetables and 9 fruits commonly consumed in the Netherlands. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 40(12), 2379-2383. doi:https://doi.org/10.1021/jf00024a011
Kerr, J., & Lide, D. (2000). CRC handbook of chemistry and physics 1999-2000, (18th ed): Boca Raton, FL, USA:CRC Press.
Khoshnevis, N., Hakimzadeh, V., & Abedi, M. R. (2017). Study of the Best Temperature and Solvent in Extraction of Carotenoids Based on Lutein from Pumpkin Peel. Research and Innovation in Food Science and Technology, 5(4), 337-346. doi:https://doi.org/10.22101/jrifst.2017.02.26.002 (in Persian)
Kimbaris, A. C., Siatis, N. G., Daferera, D. J., Tarantilis, P. A., Pappas, C. S., & Polissiou, M. G. (2006). Comparison of distillation and ultrasound-assisted extraction methods for the isolation of sensitive aroma compounds from garlic (Allium sativum). Ultrasonics Sonochemistry, 13(1), 54-60. doi:https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2004.12.003
Liazid, A., Guerrero, R. F., Cantos, E., Palma, M., & Barroso, C. G. (2011). Microwave assisted extraction of anthocyanins from grape skins. Food Chemistry, 124(3), 1238-1243. doi:https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2010.07.053
Lister, E., & Wilson, P. (2001). Measurement of total phenolics and ABTS assay for antioxidant activity (personal communication). Crop Research Institute, Lincoln, New Zealand, 235-239.
Miller, H. E., Rigelhof, F., Marquart, L., Prakash, A., & Kanter, M. (2000). Antioxidant Content of Whole Grain Breakfast Cereals, Fruits and Vegetables. Journal of the American College of Nutrition, 19(sup3), 312S-319S. doi:https://doi.org/10.1080/07315724.2000.10718966
Ministry of Agriculture-Jahad. (2016). Agricultural statistics, Crop year 2015-2016. (First edition, Crop Products). Retrieved from https://www.maj.ir/Dorsapax/userfiles/Sub65/Amarnamehj194-95-site.pdf (in Persian)
Momeni, l., & Zamanzad, B. (2010). The antibacterial properties of Allium cepa (onion) and Zingiber officinale (ginger) extracts on Staphylococcus aureus Pseudomonas aeruginosa Escherichia coli and Candida albicans isolated from vaginal specimens. Journal of Shahrekord Uuniversity of Medical Sciences, 11(4), 81-87. (in Persian)
Naczk, M., & Shahidi, F. (2004). Extraction and analysis of phenolics in food. Journal of Chromatography A, 1054(1), 95-111. doi:https://doi.org/10.1016/j.chroma.2004.08.059
Pan, Y., Wang, K., Huang, S., Wang, H., Mu, X., He, C., . . . Huang, F. (2008). Antioxidant activity of microwave-assisted extract of longan (Dimocarpus Longan Lour.) peel. Food Chemistry, 106(3), 1264-1270. doi:https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2007.07.033
Parray, J. A., Kamili, A. N., Hamid, R., Reshi, Z. A., & Qadri, R. A. (2015). Antibacterial and antioxidant activity of methanol extracts of Crocus sativus L. c.v. Kashmirianus. Frontiers in Life Science, 8(1), 40-46. doi:https://doi.org/10.1080/21553769.2014.951774
Ramos, L., Kristenson, E. M., & Brinkman, U. A. T. (2002). Current use of pressurised liquid extraction and subcritical water extraction in environmental analysis. Journal of Chromatography A, 975(1), 3-29. doi:https://doi.org/10.1016/S0021-9673(02)01336-5
Rouhani, S., VALIZADEH, N., & Salimi, S. (2009). Ultrasonic Assisted Extraction of Natural Pigments from Rhizomes of Curcuma Longa L. Progress Color Colorants Coat., 2, 103-113.
Saenz, M. T., Garcia, M. D., & Rowe, J. G. (2006). Antimicrobial activity and phytochemical studies of some lichens from south of Spain. Fitoterapia, 77(3), 156-159. doi:https://doi.org/10.1016/j.fitote.2005.12.001
Sandri, I. G., Zacaria, J., Fracaro, F., Delamare, A. P. L., & Echeverrigaray, S. (2007). Antimicrobial activity of the essential oils of Brazilian species of the genus Cunila against foodborne pathogens and spoiling bacteria. Food Chemistry, 103(3), 823-828. doi:https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2006.09.032
Shad, E., Hashemi Gahruie, H., Golmakani, M.-T., & Mazidi, S. (2015). A Comparative study on microwave dry-diffusion and gravity extraction method on the quality of rosemary essential oil. Research and Innovation in Food Science and Technology, 4(3), 257-270. doi:https://doi.org/10.22101/jrifst.2015.11.22.436 (in Persian)
Siger, A., Nogala-Kalucka, M., & Lampart-Szczapa, E. (2008). The content and antioxidant activity of phenolic compounds in cold-pressed plant oils. Journal of Food Lipids, 15(2), 137-149. doi:https://doi.org/10.1111/j.1745-4522.2007.00107.x
Silva, E. M., Rogez, H., & Larondelle, Y. (2007). Optimization of extraction of phenolics from Inga edulis leaves using response surface methodology. Separation and Purification Technology, 55(3), 381-387. doi:https://doi.org/10.1016/j.seppur.2007.01.008
Sindambiwe, J. B., Calomme, M., Cos, P., Totté, J., Pieters, L., Vlietinck, A., & Vanden Berghe, D. (1999). Screening of seven selected Rwandan medicinal plants for antimicrobial and antiviral activities. Journal of Ethnopharmacology, 65(1), 71-77. doi:https://doi.org/10.1016/S0378-8741(98)00154-8
Sun, T., Tang, J., & Powers, J. R. (2007). Antioxidant activity and quality of asparagus affected by microwave-circulated water combination and conventional sterilization. Food Chemistry, 100(2), 813-819. doi:https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2005.10.047
Tepe, B., Sokmen, M., Akpulat, H. A., & Sokmen, A. (2005). In vitro antioxidant activities of the methanol extracts of five Allium species from Turkey. Food Chemistry, 92(1), 89-92. doi:https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2004.07.016
Valadbeigi, T., & Moradi, H. (2013). An investigation of antibacterial effect of methanol and acetone extracts in some lichens in Ilam. Biological Journal of Microorganism, 2(5), 43-50. (in Persian)
Vergara-Salinas, J. R., Pérez-Jiménez, J., Torres, J. L., Agosin, E., & Pérez-Correa, J. R. (2012). Effects of Temperature and Time on Polyphenolic Content and Antioxidant Activity in the Pressurized Hot Water Extraction of Deodorized Thyme (Thymus vulgaris). Journal of Agricultural and Food Chemistry, 60(44), 10920-10929. doi:https://doi.org/10.1021/jf3027759
Vian, M. A., Fernandez, X., Visinoni, F., & Chemat, F. (2008). Microwave hydrodiffusion and gravity, a new technique for extraction of essential oils. Journal of Chromatography A, 1190(1), 14-17. doi:https://doi.org/10.1016/j.chroma.2008.02.086
Weisburger, J. H. (1999). Mechanisms of Action of Antioxidants as Exemplified in Vegetables, Tomatoes and Tea11Presented at the Antioxidant and Health Symposium of the CNRA/CNERNA in Bordeaux, 18–20 March 1998; Chairman of Committee, Professor G. Pascal, Secretary, Dr M. Suschetet. Food and Chemical Toxicology, 37(9), 943-948. doi:https://doi.org/10.1016/S0278-6915(99)00086-1
Zill-E-Huma, H. (2010). Microwave Hydro-diffusion and gravity: a novel technique for antioxidants extraction. ((Doctoral dissertation)), Université d'Avignon. Retrieved from https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00547428/document 
Zill e, H., Abert Vian, M., Maingonnat, J. F., & Chemat, F. (2009). Clean recovery of antioxidant flavonoids from onions: Optimising solvent free microwave extraction method. Journal of Chromatography A, 1216(45), 7700-7707. doi:https://doi.org/10.1016/j.chroma.2009.09.044
ارسال نظر در مورد این مقاله
CAPTCHA Image
پژوهش و نوآوری در علوم و صنایع غذایی
دوره 8، شماره 3
مهر 1398
صفحه 297-314
  • تاریخ دریافت: 26 دی 1397
  • تاریخ بازنگری: 15 تیر 1398
  • تاریخ پذیرش: 24 تیر 1398