Дослідження впливу умов періодичної мікрохвильової сушки на біологічно активні сполуки та антиоксидантну здатність буряка

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/2706-5448.2022.251351

Ключові слова:

переривчасте мікрохвильове сушіння, буряк, беталаїни, загальні фенольні речовини, антиоксидантна здатність

Анотація

Об'єктом даного дослідження стали буряки, приготовані методом переривчастого мікрохвильового сушіння за різних умов. Робота була спрямована на дослідження впливу умов переривчастого мікрохвильового сушіння (щільність потужності, коефіцієнт мікрохвильового зазору та товщина скибочок) на вміст біоактивних сполук та на антиоксидантну здатність буряків. Для переривчастого мікрохвильового сушіння свіжих буряків використовувалася мікрохвильова сушильна система SAM-255 (CEM Corporation, США). Досліджувався вплив різних щільностей потужності (1,0, 1,5, 2,0 та 2,5 Вт/г), коефіцієнтів мікрохвильового зазору (1, 2, 3 та 4) та товщини скибочок (2, 4, 6 та 8 мм) на вміст біоактивних сполук та антиоксидантну здатність буряків. Колориметричні методи використовувалися для визначення вмісту беталаїнів, загальної кількості фенолів та флавоноїдів, а також антиоксидантної здатності сушених буряків. Вміст аскорбінової кислоти визначали методом титрування 2,6-дихлоріндофенолу.

Результати показали, що щільність потужності, коефіцієнт мікрохвильового зазору та товщина скибочок значно впливають на час сушіння, вміст біоактивних сполук та антиоксидантну здатність буряків. Час сушіння зменшувався зі збільшенням щільності потужності, але значно збільшувався зі зростанням товщини скибочок та коефіцієнту мікрохвильового зазору. Найменший час сушіння (35,4±2,6 хв) буряків було відзначено при коефіцієнті мікрохвильового зазору 2. Вміст бетаціанінів виявився найбільшим у висушеному буряку товщиною 2 мм. Буряк з товщиною скибочок 2 і 4 мм показали найвищий вміст бетаціанінів. Крім того, найбільший вміст аскорбінової кислоти (240,00±2,32 мг/100 г) та флавоноїдів (14,52±0,06 мг еквівалента рутину (RE)/г) було виявлено за щільності потужності 2,0 Вт/г, а вміст загального фенолу був найбільшим (12,54±0,13 мг еквівалента галової кислоти (ГКЕ)/г) при товщині скибочок 6 мм. Що стосується антиоксидантної здатності сушених буряків, то активність поглинання радикалів 1,1-дифеніл-1-пікрилгідразила (DPPH) досягла найбільшого значення 6,43±0,03 мг тролокс-еквівалента (ТЕ)/г при щільності потужності 2,5 Вт/г. У той час як при коефіцієнті мікрохвильового зазору 2 найбільші значення фероредуктазної антиоксидантної здатності (FRAP) (15,47±0.10 мг ТЕ/г) та 2,2′-азино-біс-(3-етилбензтіазолін-6-сульфокислоти) (ABTS) радикальної активності (25,31±0,30 мг ТЕ/г). Виявлено, що здатність ABTS радикального поглинання та FRAP були пов'язані з присутністю відновників, включаючи беталаїни, аскорбінову кислоту та загальний флавоноїд у буряках.

Найбільш ефективними умовами для переривчастого мікрохвильового сушіння буряків були коефіцієнт мікрохвильового зазору 2, щільність потужності 2,0 Вт/г і товщина скибочок 4 мм, що призвело до кращого збереження біоактивних сполук та високої антиоксидантної здатності.

Біографії авторів

Yan Liu, Sumy National Agrarian University; Hezhou University

Postgraduate Student

Department of Engineering Technologies for Food Production

School of Food and Biological Engineering

Zhenhua Duan, Hezhou University

PhD, Professor

School of Food and Biological Engineering

Sergey Sabadash, Сумський національний аграрний університет

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра інженерних технологій харчових виробництв

Feifei Shang, Sumy National Agrarian University; Hezhou University

Postgraduate Student

Department of Technology and Food Safety

School of Food and Biological Engineering

Посилання

  1. 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: http://doi.org/10.1016/j.foodchem.2018.08.022
  2. Clifford, T., Howatson, G., West, D., Stevenson, E. (2015). The Potential Benefits of Red Beetroot Supplementation in Health and Disease. Nutrients, 7 (4), 2801–2822. doi: http://doi.org/10.3390/nu7042801
  3. 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: http://doi.org/10.1021/acs.jafc.0c04241
  4. 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: http://doi.org/10.1016/j.lwt.2015.12.029
  5. 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: http://doi.org/10.1016/j.foodchem.2017.04.129
  6. Jin, W., Zhang, M., Shi, W. (2018). Evaluation of ultrasound pretreatment and drying methods on selected quality attributes of bitter melon (Momordica charantia L.). Drying Technology, 37 (3), 387–396. doi: http://doi.org/10.1080/07373937.2018.1458735
  7. Alibas, I. (2007). Microwave, air and combined microwave–air-drying parameters of pumpkin slices. LWT – Food Science and Technology, 40 (8), 1445–1451. doi: http://doi.org/10.1016/j.lwt.2006.09.002
  8. Arikan, M. F., Ayhan, Z., Soysal, Y., Esturk, O. (2011). Drying Characteristics and Quality Parameters of Microwave-Dried Grated Carrots. Food and Bioprocess Technology, 5 (8), 3217–3229. doi: http://doi.org/10.1007/s11947-011-0682-8
  9. Junqueira, J. R. de J., Corrêa, J. L. G., Ernesto, D. B. (2017). Microwave, convective, and intermittent microwave-convective drying of pulsed vacuum osmodehydrated pumpkin slices. Journal of Food Processing and Preservation, 41 (6), e13250. doi: http://doi.org/10.1111/jfpp.13250
  10. 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: http://doi.org/10.1007/s11947-008-0136-0
  11. 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: http://doi.org/10.1080/07373937.2018.1445639
  12. Gunasekaran, S. (1999). Pulsed microwave-vacuum drying of food materials. Drying Technology, 17 (3), 395–412. doi: http://doi.org/10.1080/07373939908917542
  13. Stintzing, F. C., Herbach, K. M., Mosshammer, M. R., Carle, R., Yi, W., Sellappan, S. et. al. (2005). Color, betalain pattern, and antioxidant properties of cactus pear (Opuntia spp.) clones. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 53 (2), 442–451. doi: http://doi.org/10.1021/jf048751y
  14. Nguyen, T.-V.-L., Nguyen, Q.-N., Nguyen, P.-B.-D., Tran, B.-L., Huynh, P.-T. (2020). Effects of drying conditions in low‐temperature microwave-assisted drying on bioactive compounds and antioxidant activity of dehydrated bitter melon (Momordica charantia L.). Food Science and Nutrition, 8 (7), 3826–3834. doi: http://doi.org/10.1002/fsn3.1676
  15. Emilio, A. P., Laura, A. de la R., Ryszard, A., Fereidoon, S. (2011). Antioxidant activity of fresh and processed Jalapeño and Serrano peppers. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 59 (1), 163–173. doi: http://doi.org/10.1021/jf103434u
  16. 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: http://doi.org/10.1016/j.foodchem.2014.01.125
  17. 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: http://doi.org/10.1016/s0023-6438(95)80008-5
  18. 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: http://doi.org/10.1006/abio.1996.0292
  19. 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: http://doi.org/10.1016/s0891-5849(98)00315-3
  20. Bing, L., Jun, C., Ai-Guo, F., Yan, L., Qun, Y., Chuan, L., Zhen-Hua, D. (2018). Effects of osmotic dehydration vacuum-microwave drying on the properties of tilapia fillets. Czech Journal of Food Sciences, 36 (2), 169–174. doi: http://doi.org/10.17221/137/2017-cjfs
  21. Horuz, E., Jaafar, H. J., Maskan, M. (2016). Ultrasonication as pretreatment for drying of tomato slices in a hot air–microwave hybrid oven. Drying Technology, 35 (7), 849–859. doi: http://doi.org/10.1080/07373937.2016.1222538
  22. Izli, N., Polat, A. (2019). Effect of convective and microwave methods on drying characteristics, color, rehydration and microstructure properties of ginger. Food Science and Technology (Campinas), 39 (10), 652–659. doi: http://doi.org/10.1590/fst.04518
  23. Dudley, G. B., Richert, R., Stiegman, A. (2015). On the existence of and mechanism for microwave-specific reaction rate enhancement. Chemical Science, 6 (4), 2144–2152. doi: http://doi.org/10.1002/chin.201521253
  24. 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: http://doi.org/10.1007/s00217-005-0007-0
  25. 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 (Nature Science), 44 (1), 142–151. Available at: https://www.researchgate.net/publication/266224049
  26. 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: http://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2010.01.029
  27. Zielinska, M., Zielinska, D. (2019). Effects of freezing, convective and microwave-vacuum drying on the content of bioactive compounds and color of cranberries. LWT, 104, 202–209. doi: http://doi.org/10.1016/j.lwt.2019.01.041
  28. 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: http://doi.org/10.1016/j.foodres.2011.07.002

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-01-18

Як цитувати

Liu, Y., Duan, Z., Sabadash, S., & Shang, F. (2022). Дослідження впливу умов періодичної мікрохвильової сушки на біологічно активні сполуки та антиоксидантну здатність буряка. Technology Audit and Production Reserves, 1(3(63), 23–30. https://doi.org/10.15587/2706-5448.2022.251351

Номер

Том 1 № 3(63) (2022): Хімічна інженерія

Розділ

Технології виробництва харчування: Звіт про науково-дослідну роботу

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Yan Liu, Zhenhua Duan, Sergey Sabadash, Feifei Shang

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.