文摘

进行了一个实验来调查大气压力的影响所产生的等离子体介质阻挡放电multihollow表面化学和花生抗氧化性能。Multihollow表面介质阻挡放电是一种新型的等离子体装置适用于食品工业应用程序由于能力生成的等离子治疗食物不改变表面的质量。花生种子受到multihollow等离子体对不同等离子体功率(10-40 W),空气流量(0.5 -20升/分钟),和时间(1 - 15分钟)。脂肪酸概要,过氧化值、酸值、水分含量、总多酚和抗氧化活性在冷等离子治疗进行评估。结果表明,由于等离子体功率变化,治疗时间和空气流量造成的不饱和脂肪酸和水分含量,减少饱和脂肪酸增加,过氧化值、酸值、总多酚的花生。

1。介绍

花生(落花生hypogaeal .)是一个全球重要的油料价值的优质食用油,粗蛋白,粗脂肪,粗纤维,水、灰分、总糖、氨基酸、脂肪酸、维生素、矿物质、植物甾醇、白藜芦醇、角鲨烯等营养因子(1)和欣赏世界作为一个负担得起的,可口的,作为主要成分花生酱,糖果,和营养棒等成品。广泛用作食品经济增强应对营养不良由于其高营养价值(2]。然而,上述特点使花生对模具污染变得敏感,在整个供应链(3)和其他生物和非生物压力限制生产和使用的花生4,5]。不同的微生物感染花生和造成损坏,导致有毒代谢产物的生产6- - - - - -8]。各种方法已经应用于清除霉菌的生长等花生的传统和非热能的治疗,但这些方法提供了一个完整的产毒素的霉菌的控制。

很多非热能的技术进行了调查并应用于食品行业,以确保和提高食物的质量。使用非热能的表面去污过程和表面处理是可取的,各种各样的食品,特别是对于那些重要的是热敏感的农产品。那些非热能的技术,等离子体是一种最新的绿色技术现在全世界一天用于各种应用程序(9,10]。

根据弗里德曼et al。11),等离子体通常被称为物质的第四个州,由几个兴奋的原子、分子、离子,和激进的物种,希望与众多活性物种共存,包括电子,积极的和消极的离子自由基,气体原子,分子在地上或激发态,广达电脑的电磁辐射(紫外线和可见光的光子)。等离子体可以使用任何一种能源生成可电离气体,如电、热、光、电磁辐射和放射性和x射线。然而,电动或电磁场被广泛用于冷等离子体生成(12]。可以生成等离子体在低或高压等离子体在大气压力生成是食品行业感兴趣的,因为它不需要极端的工艺条件(13]。冷等离子体也被称为非平衡等离子体,由于其较低的气体温度< 70°C,因为应用能源导致的弹性碰撞气体粒子,原子和电子。气体粒子能量较低的电子放电,而重粒子的动能温度接近环境,因为动能转移到其他粒子的方式冷却的带电粒子和中性离子快速比电子的能量转移(11,14,15]。

冷等离子体是一个更好的替代其他现有的表面去污方法由于操作在大气压力、低温、手术持续时间长、经济和简单的系统(16),它是一种新型绿色食品保藏技术,只有被应用在非常小的尺度上17]。这项技术已经逐渐找到接受食品研究人员对表面消毒但冷等离子体的影响敏感成分的食物主要是脂质,维生素,和生物活性的化合物,和物理产品质量对待不解决13]。

大气冷等离子体表面处理过程提供了新颖的食品保存属性和测试了不同等离子体设置和气体来源不同谷物(8,18)、花生(6,8,19,20.),乳制品(21),水果和蔬菜(22)、肉(23- - - - - -25),和香料(26,27),但没有一个人有了冷等离子体的协同作用的效果操作条件(等离子功率、空气流量和治疗时间)对食品的质量。

众多研究已经完成调查等离子体对食品成分的影响,以及各种化学反应引起的等离子体,但一直有猜测在自由基形成高脂肪食品和高的抗氧化多酚化合物暴露于等离子体的能量。冷等离子体可以生成活性和自由基物种,这些物种,具有很强的氧化能力。用冷等离子治疗高lipid-containing材料可能导致脂质,因此发展异味和脱臭和损失引起的天然抗氧化剂和许多挥发物的形成与脂质氧化(24]。花生含有高百分比的单链不饱和脂肪和多不饱和脂肪酸和饱和脂肪酸的比例较低1]。

信息几乎没有关于冷等离子体的协同影响操作条件(等离子功率、空气流量和治疗时间)过氧化值,酸值、脂肪酸,抗氧化活性、总多酚、和水分含量的花生。因此,当前的目标是研究multihollow表面介质阻挡放电等离子体的影响操作条件对化学和花生抗氧化性能。

2。实验的细节

2.1。化学品和样品

n己烷、甲醇、95%乙醇、氢氧化钾、硫代硫酸钠、碘化钾、氯仿、冰醋酸、2,2-diphenyl-1-picryhydrzyl自由基(DPPH) Folin-Ciocalteu,碳酸钠,淀粉和没食子酸。国内,商业花生(Roba品种)从研究中心,获得Oromia,埃塞俄比亚。

2.2。等离子体处理的花生

等离子体表面改性的花生进行等离子体处理反应堆使用一种特殊的小型花生样品。校长是基于商业coplanar-type multihollow表面介质阻挡放电单元的细节特征和属性为(28]。实验装置的示意图绘制如图1。Multihollow表面介质阻挡放电等离子体(MSDBD)是由两个平面金属电极在距离0.5毫米,都嵌在氧化铝陶瓷。整个表面被创建穿孔the18×18.9毫米(∼3.4厘米2)。Multihollow表面DBD等离子体是由一个正弦交流电(∼27千赫),高压(10 kV)电源。MSDBD单位是嵌入在一个提要室使等离子体生成在一个特定的等离子体形成的气体流。


图1
Multihollow表面DBD电极设置。

等离子体处理花生做的不同的处理条件。总输入功率,由商业瓦特计监测,10-40 W。环境空气的流量与湿度20 - 30%是由热质量流量控制器控制RED-Y范围内(0.5 -20升/分钟)。治疗时间不一分钟1日至15日,基于旋转中心合成设计。红外温度计,福禄克62 MAX、3 M滴水/防尘功能,IP54,温度范围−30到500°C时用来测量陶瓷的温度实验。六个花生被等离子体在一个批处理。花生被惰性塑料杆机械移动,转过身在等离子体处理提供一个均匀的表面处理的花生。样本取自等离子治疗后,治疗和花生被冷却到室温,用聚乙烯袋包装,并将其保持在4°C进行进一步分析。

2.3。样品制备提取

冷plasma-treated和未经处理的花生种子磨(高速万能粉碎机(FW100)磨床、中国)的速度旋转刀(2400 rpm),通过筛孔尺寸16筛获得相同大小的颗粒,然后被保留在一个密封袋在冰箱(1 - 2°C)之前使用。磨碎的花生种子颗粒大小是重要的促进分析传质在油的提取和抗氧化剂。

2.4。提取方法

与溶剂,提取了一式两份,n己烷(纯度99%)。一套自动索氏(索氏提取器SXT-06,陕西,中国)被用来提取花生油。为了达到这个目标,5克样品盒放置在一个250毫升的包装器设备。样本提取8 h。然后去掉了额外的石油溶剂形成样品的旋转真空蒸发器。提取溶剂是存储在一个棕色的瓶子在冰箱里进行进一步分析。

2.5。抗氧化成分的提取

plasma-treated花生种子首先被脱脂n己烷10% (w / v)使用索氏提取单元8 h。脱脂样本然后风干和提取甲醇(100毫升)使用一个培养瓶(热瓶孵化器,模型中,太赫兹- 103 b,中国)。所有悬挂被绘画纸1号滤纸,过滤和残留re-extracted两次,每次一个额外的100毫升相同的溶剂。滤液合并,溶剂蒸发减压下使用一个旋转蒸发器(Eyela模型n - 1000)在40°C。methanolic提取用于总多酚和抗氧化活性的测定。

2.5.1。提取花生抗氧化和多酚类物质的分析

样本提取基于所使用的程序避世,et al。29日]。短暂,5克的干花生粉被搅拌提取50毫升的甲醇在25°C 150 rpm 24小时使用温度瓶孵化器(zhwy - 103 b),然后透过绘画纸4号。残留的提取两个点子的50毫升甲醇为上述过程。合并后的甲醇提取物在40°C到蒸发干燥使用旋转蒸发器(Stuart R3300)。原油提取量体重,计算产量和重新溶解在甲醇30毫克/毫升的浓度并存储在冰箱(−4°C),直到用于进一步的工作。

2.5.2。测量和总多酚的抗氧化活动

(1)总多酚含量(TPC)的决心。修改Folin-Ciocalteu过程被描述为(30.)是用于总多酚含量的测定。样品(0.1毫升)和1.0毫升的Folin-Ciocalteu试剂(以前用蒸馏水稀释1:10 v / v),和反应是终止使用1毫升7.5%碳酸钠。混合物是涡为显色15秒。30分钟后在室温下孵化(28±1°C),吸光度测量在765 nm使用紫外可见分光光度计(UV / Vis / NIR PerkinElmerλ950)。使用没食子酸标准曲线制备已知浓度的标准解决方案,一个线性校准图表(图2)是由没食子酸浓度的20岁,50岁,100年,150年、200年和250年µg / mL,结果没食子酸当量表示为毫克/ 100克样品: TPC =总多酚含量(毫克/通用);C =没食子酸的浓度(毫克/毫升);V =体积的提取测定(mL),和M =质量的纯植物methanolic提取(gm)。


图2
没食子酸标准曲线计算的总多酚含量。
2.5.3。自由基清除实验(DPPH)

甲醇提取物对DPPH自由基的影响估计根据赢得et al。31日]。刚做好的解决DPPH自由基溶液0.004%甲醇制备,然后4毫升的这个解决方案是与甲醇混合提取(40µL)的样本。最后,样本孵化为30分钟在室温下在黑暗中。清除能力读了分光光度计(PerkinElmerλ950 UV / Vis / NIR)通过监控吸光度下降在517海里。这种吸收最大的首次验证通过扫描刚做好的DPPH在200 - 800海里使用分光光度计的扫描模式。DPPH自由基清除活动在百分比(%)计算: 在哪里一个o控制和吸光度的吗一个1样品的吸光度。

2.6。水分含量

等离子体处理前后,整个花生从治疗(一式三份)干强迫空气炉130°C(6小时32]。重量差异之前和之后烘干将用来计算水分含量(MC;%干重)。

2.7。酸和过氧化值

酸值在mgKOH g−1在mEqO石油和过氧化值2公斤−1油测定根据标准方法(采用AOAC公认,2010)。

2.8。脂肪酸测定

花生籽油样品提取的脂质分数和脂肪酸甲基酯准备(33],脂肪酸概要文件与质量分光光度计由气相色谱法(gc - ms)。

2.9。统计分析

数据进行方差分析测试(ANOVA)使用人民币7.01 SAS研究所Inc ., 2007软件的电脑包。比较测试治疗手段是使用事后图基进行测试( )不同置信水平为95%。

3所示。结果与讨论

3.1。脂肪酸的概要文件

表面氧化和发展从极端的不受欢迎的变化可能发生在食物剂量的冷等离子体,和冷等离子体产生自由基和活性物种可能修改的功能脂肪酸,诱导脂质氧化(15]。然而,一些作者报道,大气冷等离子体处理没有造成任何负面影响化学食品的质量。

表1显示花生油脂的脂肪酸组成的变化取决于冷等离子体条件。从未经处理的标识的脂肪酸(控制)花生油软脂酸(C16: 0), 13.34% 4.47%硬脂酸(18:0),43.46%油酸(C18: 1),亚油酸(18:2)32.56%,1.35%花生酸(20:0),1.39%烯酸(甜:1),和2.89%二十二烷酸(22:0)。这是在协议与之前报道的数据(1,34]。的主要脂肪酸不饱和脂肪酸表明花生石油非常营养。oleic-to-linoleic酸的比值(O / L)是一个质量指标用来决定花生保质期和石油稳定,从1到1.5,1.5,9.0,9.0及以上,属于正常,中期,和high-oleic类型,分别35]。本研究进行了正常的油的花生(O / L = 1.335)。总饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸的油提取nonplasma-treated(控制)的样本花生籽油是21.92%和77.41%,分别。

表1
平均值的比较冷plasma-treated花生脂肪酸概要文件( )。

棕榈酸含量的治疗范围从13.34%(控制)至15.23%(冷等离子体处理)。这种类型的脂肪略有增加在所有冷等离子体操作条件但没有明显( )所有样本之间的差异(表1)。硬脂酸的内容未经处理和冷等离子体处理花生样品被发现增加但最不重要的( )在所有的实验。此外,油酸的内容未经处理的花生油样本变化43.47%(控制)和35.74%之间(等离子体处理),亚油酸花生油脂含量介于32.56%(控制)和24.49%(等离子体处理)。

油酸和亚油酸含量减少,显著( )观察不同在不同等离子体操作条件(等离子功率、空气流量和治疗时间)。同样的结果被报道alberto et al。36];产生的原因可能是反应H和哦等离子体物种。烯酸(甜:1)是脂肪酸的不饱和类型之一,发生在小比例。在这个实验中,其数量减少,但没有显著( )差异在整个实验如表所示1。在山和花生酸显著增加各种等离子体参数率花生种子油和显著差异( )之间观察到同样的治疗。一般来说,略有增加,饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸减少观察实验过程中(表1)。结果在25 W 10 L / min, 1分钟类似于控制如表所示1。这可能是样本之间的反应,和高能粒子特别是氧反应物种从等离子体短,从而导致脂肪酸概要文件不受影响。

可用的研究冷等离子体对脂质在不同食品的影响非常有限。然而,根据报道的研究、治疗时间和等离子体气体可以被视为重要的脂质氧化影响因素(37]。根据Cammerer Kroh [38],传统烘焙120 - 160°C长时间治疗,脂质结构的存储细胞受损和油接触氧化速率增加,但作为显示在图3在这项研究中,温度的变化冷等离子体的陶瓷低于80°C;因此,大气冷等离子体将会显著降低石油的风险暴露在热氧化。脂肪酸组成的变化,应用冷等离子体的不利影响可能是由于冷等离子体的活性物种21]。最近,Sarangapani et al。39)表明,冷等离子体氧化脂质。


图3
陶瓷在不同等离子体温度的操作条件。

等离子治疗产生自由基,如hydroperoxyl自由基,超氧化物自由基、单线态氧,攻击不饱和脂肪酸,导致逐渐减少和增加总饱和脂肪酸(21]。根据Mexis和Kontominas[另一项研究40),单不饱和脂肪酸,而多不饱和脂肪酸,被氧气生产优先攻击中小学γ辐照下氧化产品。辐照显著逐步减少不饱和脂肪酸引起的内容和重要的饱和脂肪酸含量增加随着辐照剂量的增加在芝麻41]。另一项研究表明,减少辐射暴露中不饱和脂肪酸油主要是由于分子结构改变脂肪酸(42]。

3.2。酸度值(AV)

酸度值是一个指标可食性的石油和适合工业用和任何极端的变化可能会导致一个不必要的影响感官可接受性和保质期的食品。花生是一种高油含量的产品(50 - 55%)、高不饱和脂肪酸,容易氧化(43,44]。石油从未经处理的(控制)花生种子中提取的酸值为0.82毫克KOH g−1(表2已经使用的),这是可食用的目的,这属于规范推荐的食品(45]。这项工作的结果表明花生油的酸值对应于低水平的游离脂肪酸中石油在大多数实验试验,表明低水平的水解和分解脂肪的活动在石油。

表2
平均值的比较化学和冷plasma-treated花生抗氧化性能( )。

油的酸值提取noncold plasma-treated花生油脂样品增加从0.82±0.22,3.16±0.12毫克KOH g−1石油在治疗。油的酸值的增加在治疗可能是由于轻微和随机水解triglycerol分子自由脂肪酸和甘油二酯(46]。最近,金等。47)评价牛奶的理化特性,冷等离子体处理和报告酸度的增加。花生种子最佳冷等离子体处理条件时,脂肪酸氧化迅速,AV会增加。很明显,无显著差异( )观察治疗,治疗组之间(表吗2除了在极端条件下。结果表明,花生治疗最佳冷等离子体条件下稳定的酸值。

3.3。过氧化值(PV)

脂质氧化是一个复杂的过程,涉及自由基链机制形成脂肪过氧化反应产品(48)和过氧化(PV)阐明花生油质量的重要参数和评估氧化程度(49]。因为冷等离子体通常被认为是一个先进的电离新技术,重要的是要分析其影响脂质存在于脂肪的食物。如表2表示,光伏生产控制和冷plasma-treated花生油几乎低于10 mEqO2公斤−1石油除了几个实验试验,低至食品法典委员会规定的允许最大10 mEqO过氧化水平2公斤−1石油(45]。随着等离子体功率和处理时间的增加,空气流量减少,总体脂质氧化增加,和明显不同( )从其他等离子操作条件。

不同的研究人员做了不同的实验和报告不同的结果。冷等离子体处理后在新鲜和冷冻猪肉50],牛肉干[25),和生猪肉(51)对脂质氧化观察无显著影响。然而,在(52)据报道在脂质氧化增加新鲜的猪肉和牛肉后治疗一段时间。最近,阿尔贝托et al。36)报道,冷等离子体处理导致显著的脂质氧化新鲜鲭鱼片。据报道在47,52),等离子体处理肉类产品增加脂质氧化时受到更高的治疗。

比较不同的电压和处理时间显示这两个变量增加氧化的速率(36]。Joshi et al。53)还指出,脂质氧化等离子体的能量成正比。范Durme et al。54]还透露,冷等离子体的形成造成许多挥发物与脂质氧化。在这项研究中,油脂的过氧化值测试显著增加( )(从1.56增加到13.95 mEqO2公斤−1油),这可能是由于缺乏冷等离子体的最佳操作条件。冷等离子体可以生成活性(自由胚根)物种,具有很强的氧化能力,导致脂质氧化24]。Thirumdas et al。55)报道,遇到的主要问题是提高光伏在更高的功率和处理时间。也观察到类似的结果我们的结果的情况下冷plasma-treated花生样品。

3.4。总多酚

多酚是常见的成分在植物产品和重要的抗氧化剂,包含,在大量花生(56)和作为抗真菌感染的花生。多酚预防退化性疾病中发挥作用,主要是心血管疾病和癌症的抗氧化性质(57]。

在这项研究中,多酚类物质被用作指标来评估冷等离子体的氧化程度。未经处理的总多酚和冷等离子体处理花生种子如表所示2。未经处理的总多酚含量(控制)花生种子是100年200.23毫克没食子酸−1。这个数量是类似于文献[58- - - - - -60]。在这项研究中,有一个总多酚含量的变化和治疗之间的显著差异和冷等离子体处理( )。报告结果的影响冷等离子体处理对总酚含量的食品有很大程度的变化。减少总多酚在橙汁(61年)、白葡萄汁(12),和羊肉的生菜62年]。另一方面,苹果没有显著的影响(63年),但显著增加腰果苹果汁(64年和蓝莓65年)也报道。最近的研究用微波等离子体处理官员增加了总酚含量(66年]。

Garofulićet al。9]研究了大气压等离子体处理效果的酚酸,酸樱桃欧洲酸樱桃汁,结果显示,增强了酚酸的浓度。Herceg et al。67年)评估的影响气体等离子体对石榴汁的酚醛含量,观察和总酚含量的增加。如表2显示,在一些实验中,酚醛含量增加。紫外线辐射和反应氧物种形成可能负责增加酚类化合物的提取上细胞因为酚类保护细胞免受外部压力所带来的负面影响,如活性氧。

因此,大量的多酚可能取决于应用的冷等离子体的操作条件,和总多酚并不在最佳条件下冷等离子体的影响。大多数设置如表所示2除了34 W, 16 L / min;12分钟;34 W, 4 L / min, 4分钟;25 W, 0.5升/分钟,8分钟;34 W 10 L / min, 8分钟;40 W, 4 L / min, 12分钟,和16 W, 4 L / min, 12分钟最佳控制相比。

3.5。抗氧化活性

虽然抗氧化活性不是直接质量属性用于食品行业,这是一个接近各种茶多酚在食品的指标。酚类化合物的抗氧化作用可能是由于他们的氧化还原性质,包括可能的自由基清除活性等机制,过渡金属络合活动和单线态氧猝灭能力(68年]。

没有显著差异( )在抗氧化活性最大冷等离子体操作条件如表示2在这个研究。在先前的研究中,没有明显的抗氧化能力的变化在萝卜苗冷处理被报道后,猕猴桃,红菊苣、洋葱粉(69年- - - - - -72年]。然而,一些研究表明减少抗氧化活性在苹果冷治疗之后,白葡萄汁,腰果苹果汁在延长暴露12,63年,64年]。阿尔梅达et al。61年]报道的抗氧化能力的减少生命起源以前的橙汁直接模式的等离子体处理后,而微不足道的影响报道当治疗在间接模式。

3.6。水分含量

Attree et al。58]报道生花生种子的含水量范围从5到6%,我们的结果是5.38%,显示在表2。水分损失被发现是一个函数的线性效应,空气流量和治疗时间和显著( )观察不同(表2)。花生水分的损失的原因是离子的相互作用,电子,和充满活力的中性原子,和紫外辐射导致快速低分子污染物的去除等添加剂,加工助剂,吸附物种。花生的含水率是一个关键因素来衡量和控制营销、处理和存储(73年]。此外,它有一个深远的影响在其特征,纹理,适口性,消费者最好,和保存时间,和相关研究表明,水分加速氧化酸败反应的过程,进一步影响了产品的味道时,水分过高或过低,但在这项研究中,花生并不严重的水分减少,它是靠近花生对存储的最佳含水量(5.15%)根据(74年]。

根据Thirumdas et al。18),等离子体处理表面的水分损失是由于腐蚀。因此,它是观察到的水分损失随等离子体功率的增加,治疗时间,减少空气等离子率。水分损失主要取决于水损失,这很重要,因为它影响花生的视觉外观和质地,导致减少的重量。

4所示。结论

等离子体在食品工业的应用仍然是一个新兴领域的有前景的结果快速、有效,安全,绿色食品的修改。这是表明光伏、AV、总多酚、抗氧化活性、水分含量,使用冷等离子体和脂肪酸值进行了分析,在轻微的变化观察一些物理参数。本研究最重要的发现是强劲的力量之间的关系的观察等离子体,空气流量,治疗时间对花生品质的影响。从这项研究中,可以构建更好的理解花生的质量参数是如何受到大气等离子体处理条件和可以帮助获得等离子体功率的最佳条件,空气流量和治疗时间。

数据可用性

使用的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。

确认

作者要感谢金融支持从项目LO1411转专业我),由教育部、青年和体育的捷克共和国。