بررسی پایداری حرارتی روغن های بادام زمینی، سبوس برنج و مخلوط آنها با استفاده از گرماسنجی روبشی تفاضلی( DSC)

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 گروه علوم و صنایع غذایی، مرکز تحقیقات تغذیه و صنایع غذایی، دانشگاه آزاد اسلامی علوم پزشکی تهران، ایران

2 گروه علوم و صنایع غذایی، مرکز تحقیقات تغذیه و صنایع غذایی، دانشگاه آزاد اسلامی علوم پزشکی تهران، ایران.

3 گروه شیمی تجزیه، واحد تهران شمال، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

چکیده

سابقه و هدف: سرخ کردن عمیق مواد غذایی در روغن یکی از متداول‌ترین روش‌های تهیه فرآورده‌های غذایی است. نکته حائز اهمیت این است که با وجود اثرات مطلوب سرخ کردن بر ویژگی‌های حسی مواد غذایی، استفاده مکرر از روغن سرخ کردنی با هیدرولیز و اکسایش روغن در حضور حرارت و آب ماده غذایی همراه است که منجر به تخریب روغن می‌شود. بسیاری از محصولات حاصل از تجزیه روغنهای خوراکی برای سلامتی انسان مضر هستند، زیرا سبب از بین بردن ویتامین ها، مهار آنزیم ها و به طور بالقوه باعث اختلال در دستگاه گوارش می شوند. از اینرو بررسی پایداری حرارتی روغن های خوراکی اهمیت زیادی می یابد. در سال های اخیر استفاده از روش های تجزیه حرارتی به منظور تعیین پایداری روغن های خوراکی افزایش یافته است که دستگاه گرماسنج روبشی تفاضلی نیز(DSC) یکی از مهمترین این روش ها می باشد. از DSC همچنین می توان برای تعیین خصوصیات پروفایل های ذوب و تبلور مانند گرمای انتقال، و نمودار فازی مواد که حاوی ترکیبات لیپیدی هستند و شناسایی تقلبات در لیپیدها استفاده نمود.
مواد و روش ها: در این پژوهش آزمون‌های تعیین ترکیب اسیدهای چرب، عدد پراکسید، آنیزیدین، توتوکس، اسیدیته و ترکیبات قطبی کل بر روی نمونه‌های روغن بادام زمینی، سبوس برنج و مخلوط 5، 10 و 15 درصد (وزنی/ وزنی) روغن سبوس برنج در روغن بادام زمینی انجام شد و به مدت 8 ساعت در فواصل زمانی هر 2 ساعت یکبار آزمون‌های فوق بر روی نمونه‌ها تکرار گردید.
یافته ها: با افزایش زمان حرارت دهی روغن ها تمام شاخص های شیمیایی بطور معنی داری افزایش یافتند (05/0p <). تنها عدد پراکسید بصورت نوسانی افزایش و سپس با کاهش همراه بود. نتایج آزمون گرماسنج روبشی تفاضلی نشان داد با افزایش زمان حرارت دهی روغن آنتالپی و دمای تشکیل پیک کریستالیزاسیون بطور معنی داری کاهش می یابد(05/0p <). معادلات رگرسیونی برای پیش بینی هر یک از شاخص های شیمیایی با استفاده از دمانگاشت‌های DSC ارائه شد. بررسی همبستگی بین نتایج DSC و شاخص های شیمیایی با روش همبستگی پیرسون نشان دهنده همبستگی بالا و معکوس بین آنها بود (ضریب همبستگی پیرسون نزدیک به 1-). به طوری که با افزایش زمان حرارت دهی شاخص های شیمیایی روندی افزایشی و شاخص های DSC روندی کاهشی داشتند. هر کدام از روغن‌های بادام زمینی و سبوس برنج مقاومت خوبی تا ساعت هشتم حرارت دهی از خود نشان دادند. اما مخلوط های این دو روغن به ویژه در میزان اختلاط بالا مقاومت کمتری از خود در برابر حرارت نشان دادند.
نتیجه گیری: بایستی خاطر نشان کرد که استفاده از DSC جهت شناسایی پایداری حرارتی روغن های گیاهی به جای بررسی پارامترهای شیمیایی که برای محیط زیست می توانند خطرناک باشند و احتیاج به افراد آموزش دیده دارد، روشی سریعتر، ساده تر و ارزانتر می باشد. از اینرو با تکیه بر روش های تجزیه حرارتی می توان از ویژگی های این روش ها مانند سهولت در آماده سازی نمونه، مقدار اندک نمونه برای آزمایشات، نتایج دقیق، تکرارپذیری و عملکرد آسان آنها در صنایع غذایی و به ویژه بررسی پایداری روغن های خوراکی حرارت دیده استفاده نمود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Investigation on Thermal Stability of Peanut and Rice Bran Oils and Their Blends by DSC

نویسندگان [English]

  • Sara Ajorlou 1
  • Yousef Ramezan 2
  • Manochehr Bahmaei 3
1 Nutrition & Food Sciences Research Center, Tehran Medical Sciences, Islamic Azad University, Tehran, Iran
2 Faculty of Chemistry, Tehran North Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
3 Faculty of Chemistry, Tehran North Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
چکیده [English]

Background and objectives: Deep-fat frying is one of the most commonly used food preparation methods. It is important to note that despite the beneficial effects of frying on the sensory properties of foods, frequent use of frying oil with hydrolysis and the oxidation of oil in the presence of heat and water leads to oil decomposition. Many of the degradation products of edible oils are harmful to human health as they destroy vitamins, inhibit enzymes and potentially cause mutations or gastrointestinal irritations. Therefore, it is important to evaluate the thermal stability of edible oils. In recent years, the use of thermal analysis methods to determine the stability of edible oils has increased, and differential scanning calorimeter (DSC) is one of the most critical methods. DSC can also be used to determine melting profile characteristics and crystallization like the heat of transition, and phase diagram in lipids material that contains lipid compounds and to identify adulterations in lipids.
Materials and methods: In this study, fatty acids composition, peroxide value, anisidine value, totox, acidity, and total polar compounds were evaluated on peanut oil, rice bran and their blends (5, 10, and 15 % (w/w) rice bran oil in peanut oil) for 8 hours with 2 h interval. Increasing heating time cause to increase significantly all chemical parameters and only peroxide value increased and then decreased, respectively (p <0.05).
Results: The results of the DSC showed that with increasing the frying time, the peak temperature and enthalpy of single crystallization peak decreased. The regression equations were presented to predict each chemical parameters using DSC thermograms. Investigation of the correlation between the results of DSC and chemical parameters by Pearson correlation showed a reverse trend between them (Pearson correlation coefficient is close to -1). Because as the frying time increased, the chemical parameters increased and DSC parameters decreased. Each of the peanut and rice bran oils showed excellent resistance to heating after 8 h. However, the blend of these oils, especially in the high mixing ratio, showed less resistance to heat.
Conclusion: It should be noted that using DSC to detect the thermal stability of vegetable oils is a faster, easier, and cheaper method than chemical parameters determination that can be hazardous to the environment and require trained people. Therefore, relying on thermal decomposition methods can be characterized by their ease of preparation, the low sample size for tests, accurate results, reproducibility and smooth operation in the food industry, and especially the stability of edible oils.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Deep Fat-Frying
  • Peanut oil
  • Rice bran oil
  • Thermal Stability
  • DSC

مراجع

1.Abdulkarim, S., Long, K., Lai, O., Muhammad, S., and Ghazali, H. 2005. Some physico-chemical properties of Moringa oleifera seed oil extracted using solvent and aqueous enzymatic methods. Food chemistry. 93:2. 253-263.
2.Abdulkarim, S., Long, K., Lai, O. M., Muhammad, S., and Ghazali, H. 2007. Frying quality and stability of high-oleic Moringa oleifera seed oil in comparison with other vegetable oils. Food chemistry. 105:4. 1382-1389.
3.Aladedunye, F. A., and Przybylski, R. 2009. Degradation and nutritional quality changes of oil during frying. Journal of the American Oil Chemists' Society. 86:2. 149-156.
4.AOCS. 1989. AOCS Official Method Ce 1-62. Fatty Acid Composition by Gas Chromatography. In: AOCS; Urbana.
5.AOCS. 1989. D Firestone,(Ed.), Official Methods and Recommendation Practices of the American Oil Chemists’ Society. In: Champaign: AOCS.
6.AOSC. 1998. AOCS official method Ce 2‐66: Preparation of methyl esters of fatty acids.
7.Azira, T.N., and Amin, I. 2016. Advances in Differential Scanning Calorimetry for Food Authenticity Testing. In Advances in Food Authenticity Testing (pp. 311-335): Elsevier.
8.Baiano, A., Gomes, T., and Caponio, F. 2005. A comparison between olive oil and extra‐virgin olive oil used as covering liquids in canned dried tomatoes: hydrolytic and oxidative degradation during storage. International journal of food science & technology. 40:8. 829-834.
9.Bailey, A.E., and Shahidi, F. 2005. Bailey's industrial oil & fats products: John Wiley & Sons.
10.Board, N. 2013. Modern technology of oils, fats & its derivatives: Asia Pacific Business Press Inc.
11.Casal, S., Malheiro, R., Sendas, A., Oliveira, B.P., and Pereira, J.A. 2010. Olive oil stability under deep-frying conditions. Food and chemical toxicology. 48:10. 2972-2979.
12.Chaiyadee, S., Jogloy, S., P Songsri, P., Singkham, N., Vorasoot, N., Sawatsitang, P., and Patanothai, A. 2013. Soil moisture affects fatty acids and oil quality parameters in peanut. International Journal of Plant Production. 7: 1. 81-96.
13.Chiavaro, E., Vittadini, E., Rodriguez-Estrada, M.T., Cerretani, L., and Bendini, A. 2008. Differential scanning calorimeter application to the detectionof refined hazelnut oil in extra virgin olive oil. Food chemistry. 110:1. 248-256.
14.Colombo, A., Ribotta, P.D. and LEOn, A.E. 2010. Differential scanning calorimetry (DSC) studies on the thermal properties of peanut proteins. Journal of agricultural and food chemistry. 58:7. 4434-4439.
15.Cuvelier, M.-E., Lacoste, F., and Courtois, F. 2012. Application of a DSC model for the evaluation of TPC in thermo-oxidized oils. Food control. 28:2. 441-444.
16.Das, K.R., Medhabati, K., kcham Nongalleima, K., and Devi, H. S. 2014. The potential of dark purple scented rice-from staple food to nutraceutical. Current World Environment. 9:3. 867.
17.Dollimore, D. 1996. Thermal Analysis. Anal. Chem. 68:12. 63-72.
18.Faghihian, H., Shahrokhian, N., and Kazemian, H. 2006. Thermal decomposition methods. second edition. (In persian). Esfahan university.
19.Falade, A.O., and Oboh, G. 2015. Thermal oxidation induces lipid peroxidation and changes in the physicochemical properties and β-carotene content of arachis oil. International Journal of food science. 2015.
20.Firestone, D. 2007. Regulation of frying fat and oil. In Deep Frying (Second Edition) (pp. 373-385): Elsevier.
21.Jafari, M., Kadivar, M., and Keramat, J. 2009. Detection of adulteration in Iranian olive oils using instrumental (GC, NMR, DSC) methods. Journal of the American Oil Chemists' Society. 86: 2. 103-110.
22.Kochhar, S. 2001. The composition of frying oils. In Rossel, J. B. (Eds). Frying: Improving Quality, . In Frying. Woodhead Publishing Ltd .Cambridge: Elsevier.
23.Lai, Y., Wang, B., Chen, X., Yuan, Y., Zhong, L., Qiao, X., . . . Wang, P. 2015. Thermogravimetric Analysis of Combustion Characteristics of Palm Oil and Rapeseed Oil Biodiesel. Biotechnology. 14:1. 9-15.
24.Lamas, D.L., Crapiste, G.H., and Constenla, D.T. 2014. Changes in quality and composition of sunflower oil during enzymatic degumming process. LWT-Food Science and Technology. 58:1. 71-76.
25.Mariod, A., Matthäus, B., Eichner, K., and Hussein, I. H. 2006. Frying quality and oxidative stability of two unconventional oils. Journal of the American Oil Chemists' Society. 83:6. 529-538.
26.Mohamadi, T., Azizi, M., and Taslimi, A. 2007. Relation of Fatty Acids Composition with Stability of Sunflower and Canola Oil Blends. Journal of Food Science and Technology. 4:2. 67-76.
27.Neff, W., El-Agaimy, M., and Mounts, T. 1994. Oxidative stability of blends and interesterified blends of soybean oil and palm olein. Journal of the American Oil Chemists’ Society. 71: 10. 1111-1116.
28.Nielsen, S.S. 1998. Food analysis (Vol. 86): Springer.
29.Özcan, M., and Seven, S. 2003. Physıcal and chemıcal analysıs and fatty acıd composıtıon of peanut, peanut oıl and peanut butter from ÇOM and NC-7 cultıvars. Grasas y Aceites. 54:1. 12-18.
30.Pambou-Tobi, N., Arab-Tehrany, E., Niamayoua, R. K., and Linder, M. 2016. RSM applied for optimization of deep-fat fried ripe plantain slices and study of oxidation kinetics of oil by a DSC and polar methods. Journal of Food Science and Technology. 53:1. 269-280.
31.Przybylski, R., and Zambiazi, R.C. 2000. Predicting oxidative stability of vegetable oils using neural network system and endogenous oil components. Journal of the American Oil Chemists' Society. 77:9. 925.
32.Ramezam, Y., Ghavami, M., Bahmaei, M., Givianrad, M., and Hemmasi, A. 2017. The Stabilizing Effect of Natural and Synthetic Antioxidant on Mutton
Tallow-Evaluation of DSC and its Comparison with Rancimat. Journal of Food Biosciences and Technology. 7:1. 9-14.
33.Ramezan, Y., Ghavami, M., Bahmaei, M., Givianrad, M. H., and Hemmasi, A. H. 2015. The application of differential scanning calorimetry as a mean to determine the oxidative stability of vegetable oils and its comparison with Rancimat. Oriental Journal of Chemistry. 31:3. 1389-1394.
34.Sanibal, E., and Mancini‐Filho, J. 2004. Frying oil and fat quality measured by chemical, physical, and test kit analyses. Journal of the American Oil Chemists' Society. 81:9. 847-852.
35.Tan, C., and Man, Y.C. 2000. Differential scanning calorimetric analysis of edible oils: comparison of thermal properties and chemical composition. Journal of the American Oil Chemists' Society. 77:2. 143-155.
36.Tan, C., and Man, Y.C. 1999. Quantitative differential scanning calorimetric analysis for determining total polar compounds in heated oils. Journal of the American Oil Chemists’ Society. 76:9. 1047-1057.
37.Tan, C., Man, Y.C., Selamat, J., and Yusoff, M. 2002. Comparative studies of oxidative stability of edible oils by differential scanning calorimetry and oxidative stability index methods. Food chemistry. 76:3. 385-389.
38.Wang, X., Wang, X., and Wang, T. 2017. An effective method for reducing free fatty acid content of high-acid rice bran oil by enzymatic amidation. Journal of industrial and engineering chemistry. 48. 119-124.
نشریه فرآوری و نگهداری مواد غذایی
دوره 13، شماره 2
تیر 1400
صفحه 19-32

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار