传质渗透脱水期间突尼斯石榴种子和漂白预处理的效果

文摘

在这部作品中,渗透脱水(OD)突尼斯石榴种子“El Gabsi”品种的调查。优化过程操作条件,温度的影响,固体含量高渗溶液,搅拌速度进行了研究。最好的条件导致更高的水和水果的最低赔偿损失40°C, 50°Bx, 440 rpm。在这种情况下,漂白预处理对溶质和水的影响传输动力学在OD调查。的漂白预处理进行了使用两种方法:热烫在沸水浴和一个微波炉。扩散动力学质量取决于时间、温度、固体含量高渗溶液,搅拌速度,和预处理过程。法勒的模型显示实验数据的一个很好的工具。通过应用漂白预处理、水和溶质有效扩散系数从10⁻⁹10的顺序⁻⁸,OD平衡时间明显减少。

1。介绍

石榴(石榴l .)是最古老的可食用的水果之一,属于家庭石榴科(1]。这种水果经常生长在干旱和半干旱地区,特别是在亚洲的部分地区,北非地中海,中东地区(2,3]。突尼斯是在地中海地区的主要生产商之一,和它的生产主要是位于东南部加布突尼斯。El-Gabsi品种约占突尼斯石榴年产量的35% (4]。

石榴果是一个有益的生物活性和营养物质的重要来源的人类。富含有机酸、矿物质(如钾)、维生素(C, A和K) (2,5],hydrolysable单宁等酚类化合物浓缩单宁和酚酸(1,6- - - - - -9]。尤其是食用石榴部分包含糖、有机酸、花青素、矿物质、蛋白质、不饱和脂肪酸、多糖、维生素(10,11]。

这种水果的丰富的成分使其降血脂药、抗氧化、抗病毒、抗肿瘤药、抗癌、抗菌、抗糖尿病的,止泻剂、驱虫剂、血管和消化保护属性。由于其巨大的潜在的健康益处,石榴取得了“超级食品”的称号12),它被用于传统医学在世纪(6]。

因此,保护的石榴可食用的部分是极大的兴趣。传统的保护方法严重影响果实的品质。OD降低产品水分活性保持其感官和营养特征。水分活度降低减缓恶化的反应和增加微生物的稳定性,从而延长果实货架期(13]。OD允许部分水切除从细胞组织,沉浸在一个集中的水溶液14]。水去除的驱动力之间的渗透压差水果和高渗溶液(15]。从产品总是伴随着水去除同步计数器的溶质扩散渗透溶液进入组织(16]。细胞膜,交换表面渗透之间的解决方案和产品,产生高抗性传质和减缓了OD率(17]。出于这个原因,可以支持通过结合传质与脉冲真空(18,19[],脉冲电场20.- - - - - -22],超声波[14,23),冻结24,25),离心20.,26),和漂白13,17]。

这样的好处预处理过程在文献中已被广泛报道。科雷亚et al。27)确认真空脉冲的应用番茄片强烈建议减少氯化钠在渗透过程与三元公司的解决方案。此外,离心力的OD杨桃片给更高的水损失,减少固体增益(28]。然而,初加工猕猴桃片和超声波超过10分钟式微通道通过膜的形成原因改善质量交换的OD (14]。同样,使用冷冻预处理和几个水果改善OD动力学。它会导致细胞膜上的裂纹的形成促进溶质和水的转移。一些冷冻预处理产品如下:石榴种子(25),南瓜17)、西红柿(24),和芒果29日]。脉冲电场与OD同时也作为预处理或加速传质。使用这种预处理,细胞膜似乎不受影响。这是应用于苹果片(30.),胡萝卜组织(20.)、青椒(22]。

漂白是一种预处理OD。这种热处理工艺可以进行样品的浸在热溶液槽(17,27),通过热蒸汽接触,或电阻加热在微波炉13]在短时间(几分钟)的温度范围85°C到100°C (4]。这种预处理增加细胞膜通透性和消除了气体阻挡在植物组织(28]。此后,在进一步处理(传质变得更快13]。因此,本研究的主要目的是加快传质在“El Gabsi”的OD石榴种子在蔗糖溶液。漂白是用作预处理,及其对溶质和水转移的影响。

2。材料和方法

2.1。样品准备和解决方案

新鲜的石榴水果(石榴l .)完全成熟,来自同一地区均匀大小在加布在当地市场买来的,突尼斯南部。水果是清洁用湿纸,用吸水纸擦得很好,然后储存在5°C到使用。

蔗糖溶液的30°Bx, 40°Bx, 50°Bx和60°Bx,用于OD。它是由溶解分析D级(+)蔗糖晶体由卡洛Erba试剂实验室,法国,在蒸馏水溶质/水比例的1/2。固体含量的解决方案是使用前验证。

2.2。漂白预处理

石榴水果去皮,和漂白预处理前OD在两种不同的方式进行:(我)微波热烫:石榴种子是在蔗糖溶液(50°Bx)的样本/解决方案比1/4。混合物放入微波炉在600 W一分钟。(2)沸水浴漂白:石榴种子浸在浴缸在92°C一分钟,用吸水纸擦得很好。

2.3。渗透脱水

变白和unblanched石榴种子“El Gabsi”不同的样本提交OD。OD在批处理模式在蔗糖溶液进行磁力搅拌的440 rpm。示例解决方案比是1/4。定期在OD,样本撤回(30分钟),迅速与蒸馏水冲洗去除渗透从表面解决方案,排在吸水纸,消除多余的水,重,烘干的节中描述2。4确定他们的干物质。七个小时的OD动力学监测。

2.4。参数测量

样品的干物质是由stove-drying 105°C,直到达到一个稳定的体重。

固体含量是直接测量使用折射计模型Sopelem 3127。的零折射计调整使用蒸馏水。

2.5。理论上的考虑

方程(1)- (4)被用来计算减重,固体,水损失,脱水率,分别为: 在哪里是石榴种子的重量;是石榴种子的干物质;和是OD持续时间(分钟)。索引0和指初始或之后一个渗透治疗一段时间 ,分别。

法勒的模型被用来描述传质动力学。它是由以下方程: 在哪里是水损失或固体增益;和法勒参数;和OD持续时间。索引0和指初始或之后一个渗透治疗一段时间 ,分别。“±”符号是负的失水和固体增益的加号。

很长一段的处理时间,方程(5)给出了方程(6)导致水损失和固体的均衡价值收益。这些值将被用来决定使用菲克第二定律有效扩散系数。 在哪里是水或固体增益损失平衡(g / g(干物质)。

菲克定律的微分形式是由以下方程: 在哪里材料流过表面吗在单位时间;一粒种子的外表面;是溶质浓度;有效扩散系数;和是距离的方向正常种子的表面。该指数是相对于扩散的物种,对水和溶质。

通过考虑种子均匀球体,最初的固体和水内容统一整个材料的体积,平衡固体和水内容统一在整个表面,扩散系数是常数,和抵抗外部质量传递内部阻力相比可以忽略不计,菲克的方程给出的解决方案 在哪里是水和溶质的有效扩散系数;是系列的数量条款;相当于球体的半径;t是时间;是无量纲量的水损失或固体,分别;和是一个指数表明水( )或溶质( )。

3所示。结果与讨论

3.1。处理时间的影响在OD传质

OD合并双产品转换的干燥过程:有水去除以及溶质合并,导致整个产品减肥。图1显示了水损失和固体的进化中获得的OD石榴种子T= 40°C,C= 50°Bx,N= 440 rpm和样本/解决方案重量比等于1:4。脱水和糖浸渍取决于处理时间。事实上,动力学是快开始渗透之间的潜在解决方案和石榴种子细胞膜分离的更大(阶段1),然后逐渐减慢(第二阶段),直到达到一个几乎恒定的值,超出300分钟(阶段3:近平衡)24,31日,32]。quasiequilibrium是逐步减少造成的驱动力和形成溶质层细胞膜表面可以防止水和溶质分子的通道(24,33]。另一方面,有一个水损失和固体增益定量差异发生在OD反映细胞膜的选择性。的确,由于其体积小,通过跨细胞膜的水分子被看好在蔗糖的大部分将被困在毛孔。

3.2。高渗溶液的影响传质在OD固体含量

图2给出了水损失和固体增益进化在石榴种子的OD渗透的函数解决方案的可溶性固体含量(糖分)。实验进行了20°C和330 rpm。平衡浓度没有达到所有的低温度和搅拌速度。这并不妨碍清晰的渗透的影响解决方案的初始水损失和固体获得可溶性固体含量。

在第一方面,渗透溶液浓度的增加导致水损失和固体增益的增加。另一方面,山坡上的传质曲线作为时间的函数随着浓度增加,这反映了改善传输动力学。事实上,通过增加浓度,渗透之间的水负荷的不同解决方案和产品增加,随后转移变得更快和更重要。当从30°Bx - 40°Bx和50°Bx,水损失和固体增益显著增加。50°Bx和60°Bx,失水曲线几乎是蒙羞而坚实的继续增加。这可以解释为形成一层糖石榴种子表面,形成水转移的障碍,使糖暴露在毛孔。最后,我们可以得出结论,浓度对传质有显著的影响在OD石榴种子,但非常高的浓度并不有助于防止水转移虽然有利于糖。50°Bx被选为最优浓度的OD石榴种子。

3.3。温度对传质在OD的效果

OD是实现即使在低温下,避免了热量的食物的副作用。经过七个小时的OD的石榴种子在室温(20°C),水损失是伴随着3%的稳健增长约41%。合理的温度增加会导致水损失和固体增益的增加以及加速传质动力学,如图3。实际上,温度的增加导致细胞膜软化和毛孔的打开,允许更强烈和更快的传质。通过增加温度从20°C到30°C,水损失几乎没有影响,但是固体增益增加。细胞结构的影响,但糖浸渍比脱水。从30°C到40°C,水和固体增益损失增加。要更高的温度,有一个非常重要的加速传质和接近完美的伪一阶动力学曲线。从的角度传质、快速动力学和清晰的平衡轴承伴随着显著的水去除是可取的。但是,在这两个温度,渗透的解决方案变得粉红色表示感情的产品结构和细胞膜半透性的丧失。这个颜色的出现反映了石榴种子的转移自己的溶质,尤其是花青素负责它的粉红颜色,渗透的解决方案和产品质量的分配。之前报道,这样的高温造成不可逆转的破坏,细胞膜的选择性损失(34,35]。同样,汗50°C定义为一个合理的极限温度对蔬菜和水果味道的恶化,质地,和热敏性成分的产品(36]。事实上,酶促褐变和恶化的水果味道始于49°C的温度。在回顾中,中等温度增加改善水和溶质传输在OD。但是,相对高温导致不良对食物结构不可逆转的影响。所以,在石榴种子的情况下,选择40°C到最大的水去除而不会破坏细胞膜和失去了果实品质。

3.4。搅拌速度对OD动力学的影响

磁或机械搅拌在类似的情况下是非常有用的。它可以保证混合均匀性和温度均匀性,而且降低了传质阻力的细胞膜37]。图4显示了搅拌速度对水损失和固体增益的影响在石榴OD 50°Bx, 40°C,¼的比例和产品/解决方案。在330 rpm,水损失和固体增益进化几乎是线性的:这个较低的搅拌速度没有充分降低细胞膜传质阻力。通过440 rpm,它是指出,搅拌速度的影响主要位于初OD过程不影响最终转移溶质和水。传质阻力降低,水损失和固体增益曲线接近伪一阶形状。也发现类似的结果(36]。通过使用550 rpm的搅拌速度,水和固体增益损失显著增加,渗透的解决方案改变了颜色,粉红色。的确,高速搅拌使损伤的种子并产生一些裂缝表面,解释造成的渗透解决方案的新颜色转移一些自己的溶质的石榴种子和水和糖的定量较大的传输通过破坏细胞膜。

最后,50°Bx, 40°C, 440 rpm被选为最优OD操作条件允许更高的水分流失,减少产品损失。最优条件是用来漂白的影响展开石榴种子的OD动力学。

3.5。漂白预处理对OD动力学的影响

OD的差异从一个细胞组织另一个依赖于细胞组织特点、溶质性质、操作条件和预处理。这些条件可以加速或减缓传质。在这部作品中,漂白预处理影响石榴种子的结构当然,传质在接下来的治疗。图5显示了水损失和固体增益进化在石榴种子的OD在蔗糖溶液变白和原始样品和相应的动力学法勒的模型拟合。在第一和第二阶段的OD,水和固体增益损失显著差异被发现在未经处理的样品和样品变白。但最后的过程,在这个水损失和固体增益变白的样品往往达到几乎相同的数量,如控制样本。这种行为可以被解释的可逆性细胞膜透化作用[38,39]:漂白预处理打开细胞膜毛孔而不破坏细胞结构。细胞组织一段时间后回到初始状态。因此,样品预处理的OD这个相同的水平控制样本。

法勒的参数(k₁和k₂)测定水损失和固体增益使用方程(5),如表所示1。所有的证明了拟合优度相关系数值。

突尼斯石榴种子已经很高的糖分。所以,我们需要消除水的渗蔗糖。因此,最后水损失固体增益比率值计算原始和焯烫过的种子和报道在表1。他们是8.729,11.432,12.764,控制样本,microwave-blanched种子,分别和boiling-water-blanched种子。沸水浴中的石榴种子变白了王/ SG就越高。它对应于最好的治疗方法。

3.6。漂白预处理对石榴种子的脱水率

图6报告的脱水率作为时间的函数变白和原始样品。出于经济原因,OD必须停止时达到最大的脱水速率的一半(35]。石榴种子在OD的最大脱水率在0.0176克/分钟,0.054克/分钟,和0.056克/分钟unblanched样本,microwave-blanched样本,分别和boiling-water-blanched样本。最大的脱水率这两个样本略有不同,脸色煞白。特别是,所需的时间osmodehydrate unblanched石榴种子是300分钟。然而,约85分钟的两个样本,脸色煞白。事实上,减少处理时间的72%是通过应用漂白预处理的OD。

OD的处理时间的减少主要是由于细胞膜软化引起的漂白治疗,促进了水和溶质转移如前所述3.5。

3.7。溶质和水的有效扩散系数的预测

菲克扩散定律的解决方案,由方程(8)是用来评估有效扩散系数。长时间的脱水,方程(的总和8)可限于系列的第一项(40]。

表2显示了有效的水和溶质的扩散系数值计算使用菲克的模型,这也提出了一个适合实验数据,显示平均相关系数(R²)接近团结。水和溶质有效控制样品的扩散率最低的一个。他们分别8.9×10⁻⁹和5.2×10⁻⁹。事实上,细胞膜完整,最高的坚定。因此,其对溶质和水渗透率低。这些值与所发现的Herman-Lara et al。41]在萝卜的OD氯化钠的解决方案。Bchir et al。42]在OD石榴种子的蔗糖溶液中发现更低的有效扩散系数的值,在10⁻¹²。然而这种比较应该考虑实验条件下,采用不同的评估方法,研究和石榴品种的水果。

扩散系数增加了使用这两种方法应用漂白预处理。水分扩散系数从8.9×10⁻⁹2.8×10⁻⁸微波热烫和1.8×10⁻⁸沸水浴漂白。同样,溶质扩散系数从5.2×10⁻⁹1.8×10⁻⁸微波热烫和4.1×10⁻⁸沸水浴漂白。这种行为可能是由于细胞组织软化引起的漂白治疗,促进了水和溶质传输(39]。各种蔬菜和水果的不同作者报告了类似的结果:南瓜的Kowalska et al。17由Doymaz[],韭葱片43),等等。

样品变白的微波蔗糖溶液,溶质有效扩散系数低于示例在沸水中焯烫过的。事实上,在高渗溶液漂白引起溶质浸渍在样本在预处理阶段。因此,当脱水阶段,石榴种子已经在蔗糖和丰富他们的毛孔被部分被溶质,使糖扩散在OD更加困难(39]。

4所示。结论

在这项研究中,最优操作条件的OD突尼斯石榴种子进行评估。最好的条件给予更高的水损失和最好的水果质量被发现是50°Bx, 40°C, 440 rpm。这些最优值的温度、固体含量、高渗溶液,搅拌速度,漂白水和溶质传输的影响在OD调查。漂白已经应用在两个技术:微波热烫和漂白在沸水浴。漂白等预处理提高了OD脱水动力学,减少了处理时间。有效水分和溶质扩散系数在10的顺序⁻⁹原始样品和订单的10⁻⁸变白的样品。在处理时间和王/ SG比,最佳组合是通过耦合OD沸水浴的漂白。

数据可用性

使用的实验数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

这项工作是财务支持的突尼斯的高等教育和科学研究。

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