Вплив різних методів мікрохвильової сушки на фізичні властивості, біологічно активні сполуки та антиоксидантну активність буряка

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.251942

Ключові слова:

буряк, біоактивні сполуки, антиоксидантна активність, колір, беталаіни, мікроструктура, мікрохвильова сушка

Анотація

Метою даного дослідження було вивчення впливу різних методів мікрохвильової сушки на фізичні властивості, біологічно активні сполуки та антиоксидантну активність буряка. Буряк піддавали мікрохвильовій сушці високої потужності з подальшою мікрохвильовою сушкою низької потужності (HMD+LMD), мікрохвильовій сушці високої потужності (HMD), мікрохвильовій сушці низької потужності (LMD), мікрохвильовій сушці високої потужності з подальшою сушкою гарячим повітрям (HMD+HAD), сушці гарячим повітрям з подальшою мікрохвильовою сушкою низької потужності (HAD+LMD), мікрохвильовій сушці високої потужності з подальшою вакуумною сушкою (HMD+VD) та вакуумній сушці з подальшою мікрохвильовою сушкою низької потужності (VD+LMD). Було проаналізовано час сушіння, вміст вологи, твердість, колір, мікроструктуру, вміст беталаїнів, аскорбінової кислоти, загальний вміст флавоноїдів, активність захоплення радикалу 2,2'-азино-біс-(3-етилбензотіазолін-6-сульфокислоти) (ABTS) та залізовідновлювальна/антиоксидантна здатність (FRAP) буряка. Найменший час сушіння (67,0 хв) спостерігався при HMD, в той час як для VD+LMD був потрібний найтриваліший час сушіння – 308,0 хв. Істотної різниці у вмісті вологи сушеного буряка, отриманого різними методами мікрохвильової сушки, не спостерігалося. Буряк, висушений методом HMD+HAD, показав найвищу твердість 1332,0 г, метод VD+LMD дозволив отримати найбільш бажаний колір з найменшою загальною зміною кольору. У буряках, отриманих методами HMD+LMD, HMD і LMD, були виявлені пористі структури. Буряк, отриманий за допомогою VD+LMD, показав найбільший вміст бетаціанінів, бетаксантинів та загальний вміст флавоноїдів. Буряк, висушений методом HMD, продемонстрував найвищий вміст аскорбінової кислоти – 272,3 мг/100 г сухої ваги (СВ). За антиоксидантною активністю, найбільше значення FRAP буряка, отриманого з використанням VD+LMD, склало 14,95 мг тролокс-еквівалента (TE)/г СВ. Тим часом, буряк, висушений VD+LMD, виявляв найбільшу активність захоплення радикалу ABTS (16,92 мг ТЕ/г СВ). У порівнянні з іншими методами мікрохвильової сушки, VD+LMD є більш перспективним методом сушки буряка.

Спонсор дослідження

  • Sincere gratitude to Guangxi Key Laboratory of Health Care Food Science and Technology, and Hezhou Key Laboratory of Microwave Application Technology for providing laboratory facilities and technical support during this research work. This study was funded by Guangxi First-class Discipline Food Science and Engineering Cultivation Project (GXYLXKP1816).

Біографії авторів

Yan Liu, Sumy National Agrarian University; Hezhou University

Postgraduate Student, Senior Lecturer

Department of Engineering Technologies for Food Production

School of Food and Biological Engineering

Сергій Михайлович Сабадаш, Сумський національний аграрний університет

Старший викладач

Кафедра інженерних технологій харчових виробництв

Zhenhua Duan, Hezhou University

PhD, Professor

School of Food and Biological Engineering

Dan Gao, Hezhou University; Sumy National Agrarian University

Postgraduate Student, Senior Lecturer

School of Food and Biological Engineering

Department of Technology and Food Safety

Посилання

  1. De Oliveira, S. P. A., do Nascimento, H. M. A., Sampaio, K. B., de Souza, E. L. (2020). A review on bioactive compounds of beet (Beta vulgaris L. subsp. vulgaris) with special emphasis on their beneficial effects on gut microbiota and gastrointestinal health. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 61 (12), 2022–2033. doi: https://doi.org/10.1080/10408398.2020.1768510
  2. Fu, Y., Shi, J., Xie, S.-Y., Zhang, T.-Y., Soladoye, O. P., Aluko, R. E. (2020). Red Beetroot Betalains: Perspectives on Extraction, Processing, and Potential Health Benefits. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 68 (42), 11595–11611. doi: https://doi.org/10.1021/acs.jafc.0c04241
  3. US Department of Agriculture, Agricultural Research Service. USDA National Nutrient Database for Standard Reference. Available at: https://www.ars.usda.gov/northeast-area/beltsville-md-bhnrc/beltsville-human-nutrition-research-center/methods-and-application-of-food-composition-laboratory/mafcl-site-pages/sr11-sr28/
  4. Chhikara, N., Kushwaha, K., Sharma, P., Gat, Y., Panghal, A. (2019). Bioactive compounds of beetroot and utilization in food processing industry: A critical review. Food Chemistry, 272, 192–200. doi: https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2018.08.022
  5. Kaur, S., Kaur, N., Aggarwal, P., Grover, K. (2021). Bioactive compounds, antioxidant activity, and color retention of beetroot (Beta vulgaris L.) powder: Effect of steam blanching with refrigeration and storage. Journal of Food Processing and Preservation, 45 (3), e15247. doi: https://doi.org/10.1111/jfpp.15247
  6. Hadipour, E., Taleghani, A., Tayarani‐Najaran, N., Tayarani‐Najaran, Z. (2020). Biological effects of red beetroot and betalains: A review. Phytotherapy Research, 34 (8), 1847–1867. doi: https://doi.org/10.1002/ptr.6653
  7. Neha, P., Jain, S. K., Jain, N. K., Jain, H. K., Mittal, H. K. (2018). Chemical and functional properties of Beetroot (Beta vulgaris L.) for product development: A review. International Journal of Chemical Studies, 6 (3), 3190–3194. Available at: https://www.chemijournal.com/archives/?year=2018&vol=6&issue=3&ArticleId=2889
  8. Kanner, J., Harel, S., Granit, R. (2001). Betalains-A New Class of Dietary Cationized Antioxidants. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 49 (11), 5178–5185. doi: https://doi.org/10.1021/jf010456f
  9. Paciulli, M., Medina-Meza, I. G., Chiavaro, E., Barbosa-Cánovas, G. V. (2016). Impact of thermal and high pressure processing on quality parameters of beetroot (Beta vulgaris L.). LWT - Food Science and Technology, 68, 98–104. doi: https://doi.org/10.1016/j.lwt.2015.12.029
  10. Paula, R. R., Vimercati, W. C., Araújo, C. da S., Macedo, L. L., Teixeira, L. J. Q., Saraiva, S. H. (2020). Drying kinetics and physicochemical properties of whey dried by foam mat drying. Journal of Food Processing and Preservation, 44 (10), e14796. doi: https://doi.org/10.1111/jfpp.14796
  11. Qing-guo, H., Min, Z., Mujumdar, A. S., Wei-hua, D., Jin-cai, S. (2006). Effects of Different Drying Methods on the Quality Changes of Granular Edamame. Drying Technology, 24 (8), 1025–1032. doi: https://doi.org/10.1080/07373930600776217
  12. Jin, W., Mujumdar, A. S., Zhang, M., Shi, W. (2017). Novel Drying Techniques for Spices and Herbs: a Review. Food Engineering Reviews, 10 (1), 34–45. doi: https://doi.org/10.1007/s12393-017-9165-7
  13. Vadivambal, R., Jayas, D. S. (2008). Non-uniform Temperature Distribution During Microwave Heating of Food Materials—A Review. Food and Bioprocess Technology, 3 (2), 161–171. doi: https://doi.org/10.1007/s11947-008-0136-0
  14. Thorat, I. D., Mohapatra, D., Sutar, R. F., Kapdi, S. S., Jagtap, D. D. (2010). Mathematical Modeling and Experimental Study on Thin-Layer Vacuum Drying of Ginger (Zingiber Officinale R.) Slices. Food and Bioprocess Technology, 5(4), 1379–1383. doi: https://doi.org/10.1007/s11947-010-0429-y
  15. Kumar, P. S., Sagar, V. R. (2012). Drying kinetics and physico-chemical characteristics of Osmo- dehydrated Mango, Guava and Aonla under different drying conditions. Journal of Food Science and Technology, 51 (8), 1540–1546. doi: https://doi.org/10.1007/s13197-012-0658-3
  16. Liu, Z.-L., Xie, L., Zielinska, M., Pan, Z., Wang, J., Deng, L.-Z. et. al. (2021). Pulsed vacuum drying enhances drying of blueberry by altering micro-, ultrastructure and water status and distribution. LWT, 142, 111013. doi: https://doi.org/10.1016/j.lwt.2021.111013
  17. Qin, J., Wang, Z., Wang, X., Shi, W. (2020). Effects of microwave time on quality of grass carp fillets processed through microwave combined with hot‐air drying. Food Science & Nutrition, 8 (8), 4159–4171. doi: https://doi.org/10.1002/fsn3.1708
  18. Zhao, D., An, K., Ding, S., Liu, L., Xu, Z., Wang, Z. (2014). Two-Stage Intermittent Microwave Coupled with Hot-Air Drying of Carrot Slices: Drying Kinetics and Physical Quality. Food and Bioprocess Technology, 7 (8), 2308–2318. doi: https://doi.org/10.1007/s11947-014-1274-1
  19. Li, X., Liu, J., Cai, J., Xue, L., Wei, H., Zhao, M., Yang, Y. (2021). Drying characteristics and processing optimization of combined microwave drying and hot air drying of Termitomyces albuminosus mushroom. Journal of Food Processing and Preservation, 45 (12), e16022. doi: https://doi.org/10.1111/jfpp.16022
  20. Zhao, G., Hu, C., Luo, H. (2020). Effects of combined microwave-hot-air-drying on the physicochemical properties and antioxidant activity of Rhodomyrtus tomentosa berry powder. Journal of Food Measurement and Characterization, 14 (3), 1433–1442. doi: https://doi.org/10.1007/s11694-020-00393-5
  21. Yin, X., Jiao, S., Sun, Z., Qiu, G., Tu, K., Peng, J., Pan, L. (2019). Two‐step drying based on air jet impingement and microwave vacuum for apple slices. Journal of Food Process Engineering, 42 (5). doi: https://doi.org/10.1111/jfpe.13142
  22. Li, L., Zhang, M., Chitrakar, B., Jiang, H. (2020). Effect of combined drying method on phytochemical components, antioxidant capacity and hygroscopicity of huyou (Citrus changshanensis) fruit. LWT, 123, 109102. doi: https://doi.org/10.1016/j.lwt.2020.109102
  23. Huang, T., Feng, X., Feng, Z., Bai Y., Fu, W. (2021). Comparison of microstructure and quality of instant noodle prepared with different drying methods. Modern Food Science and Technology, 37 (4), 207–216. doi: https://doi.org/10.13982/j.mfst.1673-9078.2021.4.0944
  24. Wei, Q., Huang, J., Zhang, Z., Lia, D., Liu, C., Xiao, Y. et. al. (2018). Effects of different combined drying methods on drying uniformity and quality of dried taro slices. Drying Technology, 37 (3), 322–330. doi: https://doi.org/10.1080/07373937.2018.1445639
  25. Xu, Y., Xiao, Y., Lagnika, C., Song, J., Li, D., Liu, C. et. al. (2019). A comparative study of drying methods on physical characteristics, nutritional properties and antioxidant capacity of broccoli. Drying Technology, 38 (10), 1378–1388. doi: https://doi.org/10.1080/07373937.2019.1656642
  26. Gokhale, S. V., Lele, S. S. (2011). Dehydration of red beet root (Beta vulgaris) by hot air drying: Process optimization and mathematical modeling. Food Science and Biotechnology, 20 (4), 955–964. doi: https://doi.org/10.1007/s10068-011-0132-4
  27. Singh, S., Gaikwad, K., Omre, P. K., Kumbhar, B. K. (2013). Microwave Convection Drying Characteristics of Beet Root (Beta Vulgaris L.) Using Modeling Equations for Drying. Journal of Food Processing & Technology, 04 (09). doi: https://doi.org/10.4172/2157-7110.1000263
  28. Lech, K., Figiel, A., Wojdyło, A., Korzeniowska, M., Serowik, M., Szarycz, M. (2015). Drying Kinetics and Bioactivity of Beetroot Slices Pretreated in Concentrated Chokeberry Juice and Dried with Vacuum Microwaves. Drying Technology, 33 (13), 1644–1653. doi: https://doi.org/10.1080/07373937.2015.1075209
  29. Kerr, W. L., Varner, A. (2019). Chemical and physical properties of vacuum-dried red beetroot (Beta vulgaris) powders compared to other drying methods. Drying Technology, 38 (9), 1165–1174. doi: https://doi.org/10.1080/07373937.2019.1619573
  30. Hamid, M. G., Mohamed Nour, A. A. A. (2018). Effect of different drying methods on quality attributes of beetroot (Beta vulgaris) slices. World Journal of Science, Technology and Sustainable Development, 15 (3), 287–298. doi: https://doi.org/10.1108/wjstsd-11-2017-0043
  31. Kerr, W. L., Varner, A. (2019). Vacuum Belt Dehydration of Chopped Beetroot (Beta vulgaris) and Optimization of Powder Production Based on Physical and Chemical Properties. Food and Bioprocess Technology, 12 (12), 2036–2049. doi: https://doi.org/10.1007/s11947-019-02351-6
  32. Figiel, A. (2010). Drying kinetics and quality of beetroots dehydrated by combination of convective and vacuum-microwave methods. Journal of Food Engineering, 98 (4), 461–470. doi: https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2010.01.029
  33. Nistor, O.-V., Seremet (Ceclu), L., Andronoiu, D. G., Rudi, L., Botez, E. (2017). Influence of different drying methods on the physicochemical properties of red beetroot ( Beta vulgaris L. var. Cylindra ). Food Chemistry, 236, 59–67. doi: https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2017.04.129
  34. Szadzińska, J., Mierzwa, D., Pawłowski, A., Musielak, G., Pashminehazar, R., Kharaghani, A. (2019). Ultrasound- and microwave-assisted intermittent drying of red beetroot. Drying Technology, 38 (1-2), 93–107. doi: https://doi.org/10.1080/07373937.2019.1624565
  35. Seremet (Ceclu), L., Nistor, O.-V., Andronoiu, D. G., Mocanu, G. D., Barbu, V. V., Maidan, A. et. al. (2020). Development of several hybrid drying methods used to obtain red beetroot powder. Food Chemistry, 310, 125637. doi: https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2019.125637
  36. Calderón-Chiu, C., Martínez-Sánchez, C. E., Rodríguez-Miranda, J., Juárez-Barrientos, J. M., Carmona-García, R., Herman-Lara, E. (2019). Evaluation of the combined effect of osmotic and Refractance Window drying on the drying kinetics, physical, and phytochemical properties of beet. Drying Technology, 38 (12), 1663–1675. doi: https://doi.org/10.1080/07373937.2019.1655439
  37. Ng, M. L., Sulaiman, R. (2018). Development of beetroot (Beta vulgaris) powder using foam mat drying. LWT, 88, 80–86. doi: https://doi.org/10.1016/j.lwt.2017.08.032
  38. Aghilinategh, N., Rafiee, S., Hosseinpour, S., Omid, M., Mohtasebi, S. S. (2015). Optimization of intermittent microwave–convective drying using response surface methodology. Food Science & Nutrition, 3 (4), 331–341. doi: https://doi.org/10.1002/fsn3.224
  39. Stintzing, F. C., Herbach, K. M., Mosshammer, M. R., Carle, R., Yi, W., Sellappan, S. et. al. (2004). Color, Betalain Pattern, and Antioxidant Properties of Cactus Pear (Opuntia spp.) Clones. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 53 (2), 442–451. doi: https://doi.org/10.1021/jf048751y
  40. De Souza, V. R., Pereira, P. A. P., da Silva, T. L. T., de Oliveira Lima, L. C., Pio, R., Queiroz, F. (2014). Determination of the bioactive compounds, antioxidant activity and chemical composition of Brazilian blackberry, red raspberry, strawberry, blueberry and sweet cherry fruits. Food Chemistry, 156, 362–368. doi: https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2014.01.125
  41. Benzie, I. F. F., Strain, J. J. (1996). The Ferric Reducing Ability of Plasma (FRAP) as a Measure of “Antioxidant Power”: The FRAP Assay. Analytical Biochemistry, 239 (1), 70–76. doi: https://doi.org/10.1006/abio.1996.0292
  42. Re, R., Pellegrini, N., Proteggente, A., Pannala, A., Yang, M., Rice-Evans, C. (1999). Antioxidant activity applying an improved ABTS radical cation decolorization assay. Free Radical Biology and Medicine, 26 (9-10), 1231–1237. doi: https://doi.org/10.1016/s0891-5849(98)00315-3
  43. Ravichandran, K., Saw, N. M. M. T., Mohdaly, A. A. A., Gabr, A. M. M., Kastell, A., Riedel, H. et. al. (2013). Impact of processing of red beet on betalain content and antioxidant activity. Food Research International, 50 (2), 670–675. doi: https://doi.org/10.1016/j.foodres.2011.07.002
  44. Horuz, E., Bozkurt, H., Karataş, H., Maskan, M. (2017). Effects of hybrid (microwave-convectional) and convectional drying on drying kinetics, total phenolics, antioxidant capacity, vitamin C, color and rehydration capacity of sour cherries. Food Chemistry, 230, 295–305. doi: https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2017.03.046
  45. Preethi, R., Deotale, S. M., Moses, J. A., Anandharamakrishnan, C. (2020). Conductive hydro drying of beetroot (Beta vulgaris L) pulp: Insights for natural food colorant applications. Journal of Food Process Engineering, 43 (12), e13557. doi: https://doi.org/10.1111/jfpe.13557
  46. Vadivambal, R., Jayas, D. S. (2007). Changes in quality of microwave-treated agricultural products – a review. Biosystems Engineering, 98 (1), 1–16. doi: https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2007.06.006
  47. Feng, L., Xu, Y., Xiao, Y., Song, J., Li, D., Zhang, Z. et. al. (2021). Effects of pre-drying treatments combined with explosion puffing drying on the physicochemical properties, antioxidant activities and flavor characteristics of apples. Food Chemistry, 338, 128015. doi: https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2020.128015
  48. Köprüalan, Ö., Altay, Ö., Bodruk, A., Kaymak-Ertekin, F. (2021). Effect of hybrid drying method on physical, textural and antioxidant properties of pumpkin chips. Journal of Food Measurement and Characterization, 15 (4), 2995–3004. doi: https://doi.org/10.1007/s11694-021-00866-1
  49. Mao, L.-C., Pan, X., Que, F., Fang, X.-H. (2005). Antioxidant properties of water and ethanol extracts from hot air-dried and freeze-dried daylily flowers. European Food Research and Technology, 222 (3-4), 236–241. doi: https://doi.org/10.1007/s00217-005-0007-0
  50. Inchuen, S., Narkrugsa, W., Pornchaloempong, P. (2010). Effect of drying methods on chemical composition, color and antioxidant properties of Thai red curry powder. Kasetsart Journal - Natural Science, 44 (1), 142–151. Available at: https://www.researchgate.net/publication/266224049
  51. Vallespir, F., Cárcel, J. A., Marra, F., Eim, V. S., Simal, S. (2017). Improvement of Mass Transfer by Freezing Pre-treatment and Ultrasound Application on the Convective Drying of Beetroot (Beta vulgaris L.). Food and Bioprocess Technology, 11 (1), 72–83. doi: https://doi.org/10.1007/s11947-017-1999-8

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-02-27

Як цитувати

Liu, Y., Сабадаш, С. М., Duan, Z., & Gao, D. (2022). Вплив різних методів мікрохвильової сушки на фізичні властивості, біологічно активні сполуки та антиоксидантну активність буряка. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(11(115), 15–25. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.251942

Номер

Том 1 № 11(115) (2022): Технології та обладнання харчових виробництв

Розділ

Технології та обладнання харчових виробництв

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Yan Liu, Sergey Sabadash, Zhenhua Duan, Dan Gao

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.