تأثیر نمک‌های کلرید سدیم و پتاسیم و pH بر ویژگی‌های صمغ دانه شنبلیله

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجو

2 عضو هیات علمی دانشگاه فردوسی

3 دانشیار، گروه فارماسیوتیکس و مرکز تحقیقات نانوفناوری، دانشکده داروسازی، دانشگاه علوم پزشکی مشهد

چکیده

سابقه و هدف: در سال‌های اخیر استفاده از هیدروکلوئیدها در صنایع غذایی توسعه قابل توجهی نموده است. اگر چه میزان استفاده از آنها در سیستم‌های غذایی معمولاً در غلظت‌های کمتر از یک در صد صورت می‌گیرد، اما حضور آنها می‌تواند تأثیر مهمی بر بافت، طعم، زمان ماندگاری و خصوصیات ارگانولپتیکی مواد غذایی داشته باشد. اهمیت و کاربرد هیدروکلوئیدها به خواص عملکردی آنها بستگی دارد، این خواص در مواد غذایی تحت تأثیر ساختمان مولکولی و غلظت هیدروکلوئید و همچنین واکنش هیدروکلوئید با سایر ترکیبات ماده غذایی (نمک‌ها، قندها، چربی‌ها و پروتئین)، pH و شرایط فراوری (مانند دما) می‌باشد. بررسی تأثیر عوامل مؤثر بر استخراج هیدروکلوئید برای یافتن شرایط بهینه استخراج از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. در این پژوهش نیز تأثیر تیمارهای فرایند استخراج آبی بر ویژگی‌های شیمیایی و خصوصیات رئولوژیکی صمغ دانه شنبلیله مورد بررسی قرار گرفت.
مواد و روش‌ها: در این مطالعه اثر نمک‌های کلرید سدیم و کلرید پتاسیم در سطوح 3 و 5 درصد و pH های 3 و 6، بر ترکیبات شیمیایی شامل پروتئین، چربی، خاکستر و رطوبت صمغ‌های بدست آمده از دانه شنبلیله بر اساس روش‌های استاندارد (AOAC 2005) اندازه گیری شد. قند کل با روش فنول-سولفوریک اسید با استفاده از D- گلوکز به عنوان استاندارد در 490 نانومتر تعیین شد. خصوصیات رئولوژیکی محلول‌های صمغ دانه شنبلیله توسط ویسکومتر چرخشی بروکفیلد برای غلظت‌های (%1-5/0) صمغ و دمای 25 درجه‌ سانتی‌گراد اندازه گیری گردید. مقادیر شاخص رفتار جریان (n) و ضریب قوام (K) توسط مدل قانون توان برازش شد. میانگین‌ها به روش آزمون LSD در سطح اطمینان 95 درصد با کمک نرم افزار SPSS 16 مقایسه شدند.
یافته‌ها: متغیرهای استخراج دارای تأثیرات قابل توجهی بر پارامترهای رئولوژیکی، ترکیب شیمیایی و راندمان استخراج صمغ از دانه شنبلیله بودند. بخش اعظم صمغ‌های دانه شنبلیله، پلی‌ساکارید با حداکثر مقدار 63/0 ± 22/84% در نمونه تحت تیمار 3% کلرید پتاسیم و 3 pH بود. راندمان استخراج صمغ به طور مؤثری تحت تأثیر نوع و غلظت نمک بود اما تأثیر pH بر آن معنی‌دار نبود. در تمام نمونه‌ها با افزایش سرعت برشی، گرانروی ظاهری کاهش یافت، که نشان دهنده رفتار قوی رقیق شونده با برش با مقدار (n_p) کمتر از 41/0 بود.
نتیجه‌گیری: بالاترین راندمان استخراج صمغ از دانه شنبلیله 63/1 ± 5/17% بود که در غلظت 3% نمک کلرید پتاسیم و pH 3 بدست آمد. مدل قانون توان به خوبی رفتار غیر نیوتنی صمغ دانه شنبلیله را در pH های مختلف و حضور نمک‌ها با ضریب رگرسیون بیشتر از 95/0 توصیف می‌کند. برازش داده‌ها با این مدل نشان داد که با افزایش غلظت نمک ضریب قوام (Kp) و شاخص رفتار جریان (n_p) کاهش یافتند. درحالیکه با افزایش pH از 3 به 6 و نیز با افزایش غلظت صمغ از 5/0 به 1 درصد، ضریب قوام و شاخص رفتار جریان عکس یکدیگر تغییر کردند. در غلظت‌های یکسان، نمک کلرید پتاسیم دارای بیشترین و کلرید سدیم دارای کمترین اثر بر ویسکوزیته محلول صمغ بود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Effect of NaCl and KCl salts and pH on properties of fenugreek seed gum

نویسندگان [English]

  • tahereh arabi 1
  • Reza Farhoosh 2
  • Mohebbat mohebbi 2
  • Shiva Golmohammadzadeh 3
1 student
2 Professor, Food Science and Technology Ferdowsi University of Mashhad
3 Associate Prof, Nanotechnology Research Center, School of Pharmacy,Mashhad University of Medical Sciences
چکیده [English]

Background and objectives: The use of hydrocolloids in food industries has dramatically increased in recent years. Although concentrations of less than 1% are usually used in food systems, their presence can have important effects on texture, taste, shelf-life, and organoleptic properties of foods. The importance and use of hydrocolloids depend on their functional properties, which are affected by molecular structure and concentration of hydrocolloids as well as their reaction with other food compounds (salt, sugar, fat, and protein), pH, and processing conditions (such as temperature). Studying factors affecting the extraction of hydrocolloids is particularly important for finding optimal extraction conditions. We studied the effect of treatments of aquatic extraction process on chemical and rheological properties of fenugreek seed gum.
Materials and methods: In this study effects of 3% and 5% sodium and potassium chloride salts and pH of 3 and 6 on chemical compositions Including were studied. Protein content, fat, ash and moisture were determined according to AOAC Standard methods (2005). Total sugar was determined by phenol-sulfuric acid method by using D-glucose as standard at 490 nm. Rheological properties of fnugreek seed gum were carried out using a rotational viscometer Brookfield for gum concentrations (0.5-1%) at 25 °C. The flow behavior index (n) and consistency index (k) values were computed by fitting the power law model. means were compared using the LSD test (p <0.05) in SPSS v. 16.
Results: Extraction variables had significant effects on rheological parameters, chemical composition and extraction efficiency of green seed resin. A substantial part of fnugreek seed gums were composed of polysaccharide (84.22±0.63% maximum) in the sample treated with KCl 3%, and pH 3. The efficiency of gum extraction was significantly influenced by the type and concentration of salt. However, pH had no significant effect. The apparent viscosity decreased with increasing shear rate in all samples, which indicated strong shear thinning behavior with np Conclusion: The highest gum extraction yield of fenugreek seed was 17.5±1.63%, which was obtained with pH 3 and potassium chloride 3%. The power law model adequately describes the non-Newtonian behavior of green seed resin at various values of pH in the presence of salts with regression coefficient in excess of 95%. Fitness of data in the model showed that consistency coefficient (Kp) and flow behavior index (n_p) decrease with increasing concentration of salt, while consistency coefficient and flow behavior index behaved opposite each other with increasing pH from 3 to 6 and resin concentration from 0.5% to 1%. Potassium chloride had the highest effect on viscosity of resin solution and sodium chloride had the lowest effect, with the same concentrations.

کلیدواژه‌ها [English]

  • "Rheological properties"
  • "NaCl and KCl"
  • "pH"
  • "Fenugreek seed gum"
1. Alcock, N.W., Crout, A.D. H.G.,
Gregrio, M.V. M., Pike, G. and Samuel,
C.J. 1989. Stereochemistry of the
hydroxy-iso-leucine from Trigonella
foenum-graecum. Phytochemistry
Journal. 28:7.1835-1841.
2. AOAC Method, 2005, Association of
Official Analytical Chemists, 18th Ed.
Arlington, Virginia.
3. Balke, D.T., and Diosady, L.L. 2000.
Rapid aqueous extraction of mucilage
from whole white mustard seed. Food
Research International. 33:5.347-356.
4. Bostan, A., Razavi, S. M. A., and
Farhoosh, R. 2010. Optimization of
hydrocolloid extraction from wild Sage
Seed (Salvia macrosiphon) using
response surface methodology.
International Journal of Food Properties.
13:6.1380-1392.
5. Brummer, Y., Cui, W., Wang, Q. 2003.
Extraction, purification and
physicochemical characterization of
fenugreek gum. Food Hydrocolloids.
17:229-236.
6. Chang, Y.H., Cui,S.W., Roberts, K.T.,
Ng, P. K. W., and Wang, Q. 2011.
Evaluation of extrusion modified
fenugreek gum. Food Hydrocolloids.
25:5.1296–1301.
7. Choi, M.P.K., Chan, K.K.C., Leung,
H.W., and Huie, C.W. 2003. Pressurized
liquid extraction of active ingredients
(ginsenosides) from medicinal plants
using non-ionic surfactant solutions.
Journal of Chromatography. 983:153–
162.
8. Cui, W., Mazza, G., Oomah, B.D., and
Biliaderis, C.G. 1994. Optimization of
an aqueous extraction process for
flaxseed gum by Response Surface
Methodology. LWT - Food Science and
Technology. 27:363-369.
9. Dickinson, E. 2003. Hydrocolloids at
interfaces and the influence on the
properties of dispersed system. Food
Hydrocolloids. 17:25-39.
10. Dubois, M., Gilles, K.A., Hamilton,
J.K., Rebers, P.A., and Smith, F. 1956.
Colorimetric method for determination
of sugars and related substances.
Analytical Chemistry J. 28:350–356.
11. Furuta, H., Takahashi, T., Tobe, J.,
Kiwata, R., Maeda, H. 1998. Extraction
of water soluble polysaccharides under
acidic conditions. Bioscience
Biotechnology Biochemistry Journal.
62:2300-2305.
12. Garti, N., Madar, Z., Aserin, A., and
Sternheim, B. 1997. Fenugreek
galactomannans as food emulsifiers.
Lebensmittel-Wissenschaft und
Technologie. 30:305-311.
13. Glicksman, M. 1982. Food
Hydrocolloids. CRC Press, Boca Raton,
FL, Pp:7-30.
14. International Patent System, 2012,
Extraction of the hydrocolloids from
fenugreek seed (trigonella foenum
graecum). Publication number:
WO2012031592 A1. UK.
15. Jiang, J.X., Zhu, L.W., Zhang, W.M.,
Sun, R.C. 2007. Characterization of
Galactomannan Gum from Fenugreek
(Trigonella foenum-graecum) Seeds and
Its Rheological Properties. International
Journal of Polymeric Materials.
56:1145–1154.
16. Karazhiyan, H., Razavi, S.M.A.,
Phillips, G.O., Fang, Y., Al-Assaf, S.,
Nishinari, K., Farhoosh, R. 2009.
Rheological properties of Lepidium
sativum seed extract as a function of
concentration, temperature and time.
Food Hydrocolloids. 23:8.2062–2068.
17. Koocheki, A., Mortazavi, S.A., Shahidi,
F., Razavi, S.M.A., Taherian, A.R.
2009. Rheological properties of
mucilage extracted from Alyssum
homolocarpum seed as a new source of
thickening agent. Journal of Food
Engineering. 91:3.490–496.
18. Koocheki, A., Mortazavi, S.A., Shahidi,
F., Razavi, S.M.A., Kadkhodaee, R.,
Milani, J.M. 2010. Optimization of
mucilage extraction from Qodume
shirazi seed (Alyssum homolocarpum)
using response surface methodology.
Journal of Food Process Engineering.
33:861-872.
19. Kristjansson, M., Eybye, K., Mhlanga,
E.G. 2012. The Effect of Drying
Methods on Functionality Properties and
Odour Profile of Purified Fenugreek
Gum Extracted with a Novel Extraction
Method. Annual transactions of the
nordic rheology society Journal. 20:297-
301.
20. Madar, Z., and Shomer, I. 1990.
Polysaccharide composition of a gel
fraction derived from fenugreek and its
effect on starch digestion and bile acid
absorption in rats. Agriculture and Food
Chemistry. 38:1535–1539.
21. Razavi, S., Mortazavi, S. A., MatiaMerino, L., Hosseini-Parvar, S. H.,
Motamedzadegan, A. Khanipour, E.
2009. Optimisation study of gum
extraction from Basil seeds (Ocimum
basilicum L.). Food Science and
Technology. 44:1755-1762.
22. Singthong, J., Ningsanond, S., and Cui,
S.W. 2009. Extraction and
physicochemical characterisation of
polysaccharide gum from Yanang
(Tiliacora triandra) leaves. Food
Chemistry. 114:1301-1307.
23. Somboonpanyakul, P., Wang, Q., Cui,
W., Barbut, S., and Jantawat, P. 2006.
Malva nut gum. (Part I): extraction and
physicochemical characterization.
Carbohydrate Polymers J. 64: 247-253.
24. Srinivasan, K. 2006. Fenugreek
(Trigonella foenum-graecum): A
Review of Health Beneficial
Physiological Effects. Food Reviews
International. 22: 203-224.
25. Vardhanabhuti, B., and Ikeda, S. 2006.
Isolation and characterization of
hydrocolloids from monoi (Cissampelos
pareira) leaves. Food Hydrocolloids.
20:6.885–891.
26. Williams, P.A., and Phillips, G.O. 2000.
Handbook of Hydrocolloids. Wood head
Publishing, Cambridge, Pp:137–154.
27. Youssef, M. K., Wang, Q., Cui, S.W.,
and Barbut, S. 2009. Purification and
partial physicochemical characteristics
of fenugreek gums. Food Hydrocolloids.
23:2049-2053.
28. Wu, Y., Cui, W., Eskin, N., and Goff,
H. 2009. An investigation of four
commercial galactomannans on their
emulsion and rheological properties.
Food Research International. 42:1141-
1146.