دکتر محسن زندی
-
این پژوهش با هدف بهینه سازی عددی و مدل سازی سینتیکی استخراج عصاره فنولی از برگ های تربچه (Raphanus sativus L.) به روش حرارت دهی مقاومتی به منظور درک بهتر و بهینه سازی فرآیند استخراج انجام شد. اثر متغیرهای استخراج بر راندمان استخراج، محتوای فنول کل و فعالیت مهار رادیکال های آزاد DPPH، در ولتاژ گرادیان برابر 30-10 ولت بر سانتی متر، دمای 30-60 درجه سلسیوس، نسبت حلال (اتانول به آب) 100- 30% و زمان استخراج 10-30 دقیقه مورد بررسی قرار گرفت. مدل های تجربی مختلف مانند مدل های مرتبه اول، جذب و مدل های سیگمویید برای پیش بینی سینتیک انتقال جرم بدون در نظر گرفتن پدیده های زمینه ای بررسی شدند. نتایج نشان داد که اثر گرادیان ولتاژ، زمان استخراج و نسبت حلال (اتانول به آب) بر راندمان استخراج، محتوای فنول کل و فعالیت مهار DPPH معنی دار بود (05/0˂p). اگرچه افزایش دمای استخراج به طور معنی داری منجر به کاهش محتوای فنول کل و فعالیت مهار رادیکال های آزاد DPPH شد (05/0˂p)، اما این متغیر تاثیر معنی داری بر عملکرد استخراج نداشت (05/0˃p). در شرایط بهینه، راندمان استخراج و محتوای فنول کل تجربی نزدیک به مقادیر پیش بینی شده مدل سطح پاسخ درجه دوم بود. بر اساس مدل سازی سینتیکی، می توان گفت که مدل سینتیکی سیگموییدی در مقایسه با مدل های سینتیکی مرتبه اول و جذبی، بیشتر می تواند نتایج تجربی عصاره برگ تربچه را با روش حرارت دهی مقاومتی مدل نمایند.
کلید واژگان: حرارت دهی مقاومتی, عصاره برگ تربچه, محتوای فنول کل, راندمان استخراج, مدل سازی سینتیکیThis research aimed to model the kinetic of ohmic heating extraction method of radish (Raphanus sativus L.) leaf extract in order to understand and optimize the extraction process .The effect of extraction parameters on extraction yield, total phenol content and DPPH scavenging activity was discussed, at a gradient voltage of 10-30 V/cm, temperature of 30-60°C, solvent ration (Ethanol to water) of 30-100% and extraction time of 10-30 min. Different empirical models such as first order, adsorption and sigmoid models presented to predict the kinetics of mass transfer without taking into account the underlying phenomena. Results indicated that the effect of gradient voltage, extraction time and solvent ratio (ethanol to water) on the extraction yield, total phenolic content and DPPH scavenging activity were significant (p˂0.05). Although increasing extraction temperature significantly resulted in a lower total phenolic content and DPPH scavenging activity of extract (p<0.05), however, this parameter no significant effect the extraction yield (p>0.05). Under optimum conditions, the experimental extraction yield and total phenol content were close to the predicted values calculated from the quadratic response surface model. Based on kinetics modeling that has been done, it can be said that the sigmoid kinetic model more can represent well the experimental results of radish leaf extract by the ohmic heating method when compared with the first-order and adsorption kinetic models.
Keywords: Ohmic heating, Radish leaf extract, Total phenolic content, Extraction yield, Kinetics modelling -
پژوهش حاضر با هدف بهینه سازی فرمولاسیون ماست غنی شده با روغن و موسیلاژ دانه چیا به منظور به حداکثر رساندن میزان اسید چرب آلفا-لینولنیک (امگا 3) و حداقل تغییرات در ویژگی های فیزیکی و شیمیایی (pH، اسیدیته قابل تیتر، آب اندازی، ماده خشک، پراکسید و رنگ) نسبت به نمونه شاهد بود. ابتدا به منظور افزایش پایداری اکسایشی، روغن دانه چیا با استفاده از آلژینات سدیم و موسیلاژ دانه چیا و به کمک روش امولسیون سازی-ژلاسیون داخلی ریزپوشانی گردید. سپس نمونه های ماست حاوی 25/0-0 درصد موسیلاژ دانه چیا و 4-0 درصد روغن دانه چیا به دو صورت آزاد و ریزپوشانی شده تولید گردید. نمونه فاقد روغن و موسیلاژ دانه چیا به عنوان نمونه شاهد می باشد. نتایج تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان دهنده تشکیل موفقیت آمیز ریزپوشش آلژینات سدیم- موسیلاژ دانه چیا با ساختار پوسته یکنواخت بود. نتایج بدست آمده از ویژگی های فیزیکی وشیمیایی نشان داد که غنی سازی سبب کاهش معنی دار آب اندازی (05/0˂p) و افزایش معنی دار (05/0˂p) ظرفیت نگهداری و ویسکوزیته ماست گردید. به علاوه ماست حاوی 41/3 درصد روغن دانه چیا به صورت ریزپوشانی شده و 213/0 درصد موسیلاژ دانه چیا، به عنوان نمونه بهینه تعیین شد. نتایج نشان داد که نمونه بهینه از نظر تعداد باکتری های آغازگر نیز تفاوت معنی داری با نمونه شاهد ندارد (05/0˃p). بافت ماست ها، جامد ویسکوالاستیک تشخیص داده شد و در تمام نمونه ها همواره در کل محدوده فرکانسی، مدول ذخیره (G´) از مدول افت (G) بیشتر بود. شاخص رفتار جریان در کلیه نمونه ها کمتر از یک بود که نشان دهنده رفتار غیرنیوتنی (هرشل بالکلی) نمونه ها می باشد. مدل هرشل بالکی در هردو نمونه بیشترین ضریب تبیین (99/0=R2) و کمترین ریشه میانگین مربعات خطا را دارا بود که نشان دهنده مناسب بودن این مدل برای مدل سازی رفتار ریولوژیکی نمونه ها است.
کلید واژگان: روغن دانه چیا, موسیلاژ دانه چیا, ریز پوشانی, غنی سازی, ماست, بهینه سازیThe aim of the present study was to optimization of enriched yogurt with chia seed oil and mucilage. This purpose was done with the aim of maximizing omega-3 level and minimizing changes in physical and chemical properties (pH, titrate acidity, syneresis, dry matter, peroxide values and color changes) compared to the control sample. First, in order to increase the oxidative stability, chia seed oil was encapsulated with sodium alginate and chia seed mucilage using emulsification/ internal gelation method. The physical characteristics results showed that the enrichment caused a decrease in the syneresis, an increase in the water holding capacity and viscosity. Then, yogurt was enriched and optimized with free and encapsulated chia seed oil (0 to 4%) and chia seed mucilage (0 to 0.25%). The sample without chia seed mucilage and oil used as a control sample. The results of scanning electron microscopy images showed that the successful alginate-sodium-mucilage microfiber coating of chia seeds has been made with a uniform structure. Yogurt contained 3.41% encapsulated chia seed oil and 0.213% chia seed mucilage was selected as an optimum treatment. The results showed that the number of starter bacteria of optimum sample were not significantly different from the control (p˃0.05). The texture of the yogurts was found to be viscoelastic. The flow behavior index in all samples was less than one, which indicates the non-Newtonian (pseudoplastic) behavior of the samples. Herschel Balky model had R2 and lowest RMSE in both samples, which indicates the suitability of this model to investigate the shear flow behavior in terms of shear velocity of samples.
Keywords: Chia seed oil, Chia seed mucilage, Microencapsulation, Enrichment, Yogurt, Optimization -
هدف از پژوهش حاضر بررسی ویژگی های فیزیکی وشیمیایی و حسی ماست غنی شده با موسیلاژ و روغن دانه چیا، به عنوان منبع غنی از اسید چرب امگا 3 بود. برای این منظور ابتدا موسیلاژ و روغن آزاد و ریزپوشانی شده به ترتیب به میزان 213/0 و 41/3 درصد به فرمولاسیون ماست اضافه شدند. نمونه ها در طول مدت زمان 30 روز نگهداری در دمای یخچال، از نظر برخی از ویژگی های فیزیکی وشیمیایی (میزان pH، اسیدیته قابل تیتر، آب اندازی، ماده خشک، رنگ و پراکسید) و حسی با نمونه شاهد (بدون روغن و موسیلاژ) مقایسه شدند. نتایج نشان داد که افزودن موسیلاژ و روغن دانه چیا به صورت آزاد و ریزپوشانی شده، باعث افزایش معنی دار در ظرفیت نگهداری آب (کاهش در میزان آب اندازی)، اسیدیته (کاهش pH) و ماده خشک طی مدت زمان نگهداری شد (05/0>p). به علاوه، نمونه حاوی روغن ریزپوشانی شده، کمترین اختلاف رنگ (∆E) را با نمونه شاهد داشت و شاخص سفیدی (WI) آن بیشتر و شاخص زردی (YI) نیز کمتر از نمونه حاوی روغن آزاد بود. میزان پراکسید نمونه های حاوی روغن آزاد و ریزپوشانی شده پس از 30 روز نگهداری، به ترتیب 19/3 و 16/1 میلی اکی والان اکسیژن در کیلو گرم روغن به دست آمد که بیانگر اثر حفاظتی ریزپوشش در برابر اکسایش نمونه ها بود. ارزیابی ویژگی های حسی نیز نشان داد که افزودن روغن دانه چیا ریزپوشانی شده و موسیلاژ آن تاثیر معنی داری بر ویژگی های حسی ماست نداشته است (05/0˃p).
کلید واژگان: روغن دانه چیا, موسیلاژ دانه چیا, ماست, ویژگی های کیفی, زمان نگهداریThe aim of the present study was to investigate the physicochemical and sensory properties of yogurt fortified with chia seed mucilage and oil, as a rich source of omega-3 fatty acids. For this purpose, mucilage (0.213%), free and encapsulated oil (3.41%) were added to the yogurt formulation. The prepared sampleswere compared in terms of some physicochemical (pH, titratable acidity, syneresis, dry matter, peroxide values and color attributes) and sensory properties with control (without oil and mucilage) during storage for 30 days at refrigerator temperature (4 °C).The results showed that the addition of mucilage and chia seed oil in a free and encapsulated forms caused a significant increase in water holding capacity (decrease in syneresis), acidity (decrease in pH) and dry matter during storage (p <0.05). In addition, the sample containing mucilage and encapsulated oil showed the lowest color difference (∆E) with the control. Furthermore, this sample showed an increase in whiteness index (WI) and a decrease in yellowness index (YI) compared to the sample containing free oil. The amount of peroxide value in the samples containing free and encapsulated oil after 30 days of storage was 3.19 and 1.16 meq / kg of oil, respectively, which indicates the protective effect of encapsulation process against oxidation of samples. Evaluation of sensory attributes showed that the addition of mucilage and encapsulated chia seed oil did not have significantly effects on the sensory properties of fortified yogurt samples (p˃0.05).
Keywords: Chia seed oil, Chia seed mucilage, Yogurt, Quality characteristics, Storage time -
تجزیه وتحلیل مدل سازی استخراج از ترکیبات طبیعی در کاربرد صنعتی ضروری است. در مقاله حاضر، استخراج عصاره از گیاه غازیاغیFalcaria vulgaris)) به روش حرارت دهی مقاومتی مورد بررسی قرار گرفت. این مطالعه به منظور بیان تاثیر برخی از متغیرهای مشخص (نظیر گرادیان ولتاژ، نسبت اتانول به آب، زمان و دمای استخراج) بر بازده استخراج و محتوای فنلی کل (TPC) انجام شد. مدل های سینتیک (مدل های مرتبه اول، مرتبه دوم و پلگ) و شبکه عصبی مصنوعی برای مدل سازی فرآیند استخراج به به روش حرارت دهی مقاومتی استفاده شد. مطالعه سینتیکی نقش بسیار مهمی در ارزیابی فرآیند استخراج بازی می کند، زیرا امکان تخمین مقرون به صرفه بودن فرآیند از نظر صرفه جویی در زمان، هزینه و انرژی را فراهم می نماید. نتایج نشان داد که مدل های سینتیکی مرتبه دوم و پلگ توانستند به ترتیب مقادیر محتوای فنل کل عصاره و راندمان استخراج را با موفقیت پیش بینی نمایند. ضریب همبستگی بین بازده استخراج تجربی به دست آمده و محتوای فنلی کل و مقادیر پیش بینی شده توسط شبکه عصبی مصنوعی (2-16-4) برای آموزش برابر 995/0، برای اعتبارسنجی برابر 963/0 و برای آزمایش برابر 979/0 بود، که نشان دهنده توانایی پیش بینی خوب مدل است. مدل شبکه عصبی مصنوعی کارایی پیش بینی بالاتری نسبت به مدل های جنبشی داشت. شبکه عصبی مصنوعی می تواند فرآیند را با به طور مطمین تری نسبت به مدل های سینتیکی با قابلیت های پیش بینی و تخمین بهتری مدل کند.
کلید واژگان: غازیاغی, استخراج, حرارت دهی مقاومتی, شبکه عصبی مصنوعی, مدل سینتیکیAnalysis of the extraction modelling for natural compounds is essential for industrial application. In the present paper, ohmic-assisted extraction was investigated for the extraction of Falcaria vulgaris extract. This study was performed in order to express the effect of some pecific parameters (as: voltage gradiant, ethanol to water ratio, extraction time and temperature) on the extraction yield and total phenolic content (TPC). Kinetics models (first-order, second's-order and pelleg models) and artificial neural network were used for modeling ohmic-assisted extraction process. Kinetic study plays a very important role in evaluating the extraction process because it allows estimation of the cost-effectiveness of the process in saving time, money and energy. The results showed that the second-order and plleg's kinetic models respectively, were successfully predicted the value of the total phenol content of the extract and extraction yield in all experiments. The correlation coefficient between experimentally obtained extraction yield and total phenolic content and values predicted by artificial neural network (4-16-2) were 0.995 for training, 0.963 for validation, and 0.979 for testing, indicating the good predictive ability of the model. The artificial neural network model had a higher prediction efficiency than the kinetic models. Artificial neural network can reliably model the process with better predictive and estimation capabilities than the kinetic’s models.
Keywords: Falcaria vulgaris, Extraction, Ohmic heating, Artificial neural network, kinetic’s model -
در مطالعه حاضر برای ارزیابی خصیصه های رنگی و بافتی مغز دونات کم کالری یک روش پردازش تصویر ساده بر اساس تصاویر RGB با استفاده از سیستم بینایی ماشین طراحی شد. بر این اساس اثر جایگزینی مالتودکسترین با مارگارین در سطوح 25، 50 ، 75 و 100 درصد (وزنی/وزنی) بر خصوصیات بینایی ارزیابی گردید. این خصیصه ها شامل رنگ مغز دونات (L*، a* و b*)، کسر مساحت منافذ، تعداد سلول در سانتی متر مربع، شکل منافذ، عدد اولر، بعد برخالی مرزهای منافذ و بافت مغز (کنتراست، آنتروپی، همبستگی، انرژی و همگنی) بود. نتایج نشان داد که افزودن مالتودکسترین به طور معنی دار سبب افزایش روشنایی (L*) و کاهش زردی (a*) مغز دونات می گردد. کنتراست، آنتروپی و عدد اولر مغز دونات حاوی 75 و 100 درصد مالتودکسترین به طور قابل توجهی بالاتر از نمونه های شاهد، 25 و 50 درصد بود. همبستگی، انرژی، همگنی، متوسط سطح و قطر حفره ها، تعداد سلول (حفره) در هر سانتی متر مربع و نسبت سطحی منافذ پس از افزودن مالتودکسترین (75 یا 100 درصد) کاهش یافت اما هیچ تفاوت معنی داری بین نمونه های شاهد، 25 و 50 درصد مشاهده نشد (05/0>p). مقدار بعد برخالی مرز منافذ در دونات حاوی 100 درصد مالتودکسترین بیشترین مقدار بود که نشان می دهد افزودن مالتودکسترین باعث ایجاد مرزهای متخلخل نامنظم و پر پیچ و خم می گردد.
کلید واژگان: پردازش تصویر, خصیصه های بافتی, خصیصه های رنگی, دونات کم کالری, مالتودکسترینIn the current study, a simple image processing method based on a RGB images using machine vision system has been designed to evaluate the color and texture features of low-calorie doughnut crumb. The effect of maltodextrin substitution with margarine at the levels of 25, 50, 75 and 100% (w/w) was evaluated on vision properties. These features were crumb color (L*, a* and b*), pore area fraction, number of cells/cm2, pore shape, Euler number, fractal dimension of pore boundaries and crumb texture (contrast, entropy, correlation, energy and homogeneity). Results revealed that the addition of maltodextrin increased L* value and decrease a* value of crumb color significantly. The contrast, entropy and Euler number of doughnut crumb containing 75 and 100% maltodextrin were considerably higher than control, 25% and 50% samples. Correlation, energy, homogeneity, mean pore area and diameter, number of cells per square centimeter and pore area fraction decreased after maltodextrin addition (75 or 100%) but no significant difference observed between control, 25% and 50% samples. The fractal dimension value of pore boundaries in doughnut containing 100% maltodextrin were the highest which indicates that the addition of maltodextrin caused more irregular and tortuosity porous boundaries.
Keywords: Image processing, Textural features, Color features, Low-calorie doughnut, Maltodextrin -
درون پوشانی اسانس بیدمشک می تواند از آن در برابر عوامل محیطی مانند نور، اکسیژن و دما محافظت کند. در پژوهش حاضر، تهیه ریزپوشش آلژینات سدیم-پروتیین آب پنیر حاوی اسانس بیدمشک با روش امولسیون سازی- ژلاسیون داخلی با راندمان درون پوشانی برابر 31/87 درصد انجام شد. خصوصیات ریزپوشش های حاصل با استفاده از تجزیه و تحلیل اندازه ذرات، پتانسیل زتا و میکروسکوپ الکترونی روبشی مشخص گردید. راندمان درون پوشانی، متورم شدن و رهایش اسانس در شرایط شبیه ساز غذاهای چرب و اسیدی مورد بررسی قرار گرفت. در شرایط شبیه ساز غذاهای چرب و اسیدی، ریزپوشش دارای بار منفی با پتانسیل زتا به ترتیب 25/42 و 11/38 میلی ولت است. بیشترین اثر متقابل الکترواستاتیکی در نزدیکی 3=pH رخ داد که در آن بار تقریبا به خنثی نزدیک می شود، که نشان دهنده تعادل بین بارهای پلیمر است. ریزپوشش ها در شرایط شبیه ساز مواد غذایی اسیدی منقبض (3=pH) و در شرایط شبیه ساز مواد غذایی چرب منبسط می گردند (7=pH). نتایج انتشار نشان داد که آزاد شدن اسانس بیدمشک از ریزپوشش در هر دو شرایط به صورت کنترل شده با سرعت آهسته رخ می دهد. بهترین برازش بر داده های رهایش اسانس توسط مدل هایگسون-کروول (993/0=R2 برای شرایط شبیه ساز غذای اسیدی و 995/0=R2 برای شرایط شبیه ساز غذای چرب) انجام گردید که نشان دهنده تغییر قطر ریزپوشش به عنوان تابعی از زمان می باشد. مدل سازی ریاضی سینتیک رهایش نشان داد که انتشار از ریزپوشش حاوی اسانس بیدمشک از سازوکارهای انتشار فیک و فرسایش/ تخریب پیروی می کند.
کلید واژگان: ریزپوشش, اسانس بیدمشک, آلژینات سدیم, رهایش کنترل شده, مدل های سینتیکیThe musk willow essential oil is volatile and encapsulation can protect them from environmental factors such as, light, oxygen and temperature. In the present research, preparation of sodium alginate-whey protein microcapsule containing essential oil of musk willow was carried out by internal gelation-emulsification method with encapsulation efficiency of 87.31%. The obtained microcapsules were characterized by particle size analyzer, zeta potential analyzer and scanning electron microscope. Encapsulation efficiency, swelling ratio and in vitro release of the essential oil was also investigated in fatty and acidic food simulation conditions. At acidic and fatty food simulation conditions, the complex presented negatively charged, with potential zeta values being 42.25 and 38.11 mV, respectively. The greatest electrostatic interaction occurred near pH 3.0 where the charge approached neutrality, which represents a balance between the biopolymer charges. Microcapsules shrinking in the acidic food simulation (pH=3.0) and expanding in the fatty food simulation (pH=7.0). The release results indicated that the release of musk willow essential oil from the microcapsule in both conditions occurred with a controlled manner and exhibited a slow rate. The essential oil release was found to be best fitted by Hixson–Crowell model (R2=0.993 for the acidic food simulation condition and R2=0.995 for fatty food simulation condition) which implies that a change in diameter of the microcapsule as a function of time. Mathematical modeling of release kinetics shows that musk willow essential oil loaded microsphere release follows by classical Fickian diffusion and erosion/degradation mechanisms.
Keywords: Microcapsule, Musk willow essential oil, Sodium alginate, control release, Kinetic models -
هدف پژوهش حاضر، پیش بینی سینتیک استخراج اسانس طی تقطیر مقاومتی با سه مدل مختلف (روش های رگرسیون غیر خطی (ریاضی)، شبکه عصبی مصنوعی (ANN) و منطق فازی) برای مقایسه دقت این مدل ها بود. بر اساس نتایج به دست آمده شبکه عصبی مصنوعی بهترین روش در بین همه مدل های اجرا شده برای پیش بینی عملکرد استخراج بود. چهار مدل ریاضی (مدل های مرتبه اول، مرتبه دوم، جذب و سیگمویید) بر داده های تجربی عملکرد استخراج برازش گردید. نتایج نشان داد که مدل مرتبه اول می تواند عملکرد استخراج اسانس را با ضریب همبستگی (R2) برابر 988/0 و ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) برابر 00014/0 به طور رضایت بخشی توصیف کند. شبکه عصبی با یک و دو لایه پنهان و 4 تا 30 نورون به طور تصادفی انتخاب شد و قدرت شبکه برای پیش بینی عملکرد استخراج برآورد شد. شبکه عصبی با ساختار پس انتشار پیش خور، الگوریتم آموزش لونبرگ-مارکوآرت و پیکربندی 3-11-11-1 دارای حداکثر R2 (999/0) و حداقل RMSE (0004/0) هستند. ابزار منطق فازی در متلب با مدل ممدانی در قالب قوانین اگر-آنگاه همراه با تابع عضویت مثلثی برای پیش بینی عملکرد استخراج استفاده گردید. علی رغم این واقعیت که منطق فازی نرخ برازش کمتری (997/0= R2) نسبت به ANNرا تضمین می کند، این یک تکنیک قدرتمند برای برازش داده های تجربی عملکرد استخراج بود.
کلید واژگان: بومادران, مدل ریاضی, شبکه عصبی مصنوعی, منطق فازیThe aim of present research was to predict the kinetics of essential oil extraction during ohmic-assisted hydrodistillation by three different modeling (nonlinear regression techniques (mathematical), artificial neural networks (ANN), and fuzzy logic) techniques to compare the accuracy of those models. Based on the results obtained the ANN was the best technique among all implemented models in predicting of extraction yield. Four mathematical models (first order, second order, adsorption and sigmoid models) describing essential oil extraction has been fitted to the extraction yield experimental data. Results indicated that first order model could satisfactorily describe the extraction kinetics of essential oil with correlation coefficient (R2) equal 0.988 and root mean square error (RMSE) equal 0.00014. Neural network with one and two hidden layers and 4–30 neurons were randomly selected and network power was estimated for predicting the extraction yield. ANNs with Feedforward–backpropagation structure, Levenberg–Marquardt training algorithm and 3-11-11-1 topology deserved the maximum R2 (0.999) and minimum RMSE (0.0004). Fuzzy logic tool in MATLAB with Mamdani model in the form of If–Then rules along with triangular membership function was used for predict the extraction yield. Despite the fact that fuzzy logic warranted lower fitting rates (R2 = 0.997) than that of ANN, it was a powerful technique for fitting of extraction yield experimental data.
Keywords: Achillea millefolium L., Mathematical modeling, Artificial neural network, fuzzy logic -
در پژوهش حاضر، فیلم های ژلاتین- آلژینات سدیم با غلظت های مختلف اسانس بومادران تهیه شد. انتشار اسانس بومادران از فیلم های ژلاتین- سدیم آلژینات به شبیه سازهای غذایی آبی (آب مقطر)، اسیدی (استیک اسید 3 درصد)، الکلی (اتانول 10 درصد) و چرب (اتانول 85 درصد) در دمای 25 درجه سلسیوس اندازه گیری شد. فیلم ها در همه شبیه سازهای غذایی نمایه انتشار مشابهی با انتشار سریع اولیه و به دنبال آن انتشار آهسته پایدار داشتند. نتایج نشان داد که رهایش اسانس بومادران از فیلم ها در شبیه ساز غذایی آبی به دلیل تورم در آب، سریع تر می باشد. فیلم ها ساختار خود را تنها در شبیه ساز غذای چرب پس از 240 ساعت حفظ کردند. از مدل های شبکه عصبی مصنوعی (ANN) و ریاضی (مرتبه اول، کوپچا، هیگوچی، کورسمیر-پپاس، ویبال و هیکسون-کرول) برای توصیف رهایش اسانس از فیلم ها استفاده شد. نتایج مدل سازی ریاضی نشان داد که مدل ویبال می تواند سینتیک رهایش اسانس را برای همه شبیه سازهای غذایی به طور رضایت بخشی توصیف کند (حداقل ضریب همبستگی (R2) و میانگین خطای مربع (MSE) به ترتیب برابر 991/0 و 22/10). مدل شبکه عصبی مصنوعی با پیکربندی 1-15-17-3 سینتیک رهایش اسانس بومادران از فیلم ژلاتین-سدیم آلژینات را در تمام شبیه سازهای غذایی با ضریب همبستگی برابر 999/0 و میانگین خطای مربع برابر 56/0 پیش بینی کرد.
کلید واژگان: اسانس بومادران, فیلم فعال ژلاتین-آلژینات سدیم, شبکه عصبی مصنوعی, شبیه ساز غذایی, مدل سازی ریاضیIn the present research, gelatin-sodium alginate films incorporated with various concentrations of yarrow essential oil were prepared. The release of yarrow essential oil from gelatin-sodium alginate films into watery (distillated water), acidic (acetic acid 3%), alcoholic (ethanol 10%) and fatty (ethanol 85%) food simulants was measured at 25 ºC. In each simulant, all films had similar release profiles with an initial fast release followed by a sustained slow release. Results indicated that yarrow essential oil released faster from film in watery food stimulant due to the swelling in water. Films maintained their structures in fatty food simulant after 240 h. The artificial neural network (ANN) and mathematical (first order, Kopcha, Higuchi, Korsmeyer-Peppas, Weibull function and Hixson-crowell) models were applied to describing essential oil release from film. Mathematical modeling results indicated that Weibull model could satisfactorily describe the release kinetics of essential oil for all food simulant (minimal correlation coefficient (R2) and mean square error (MSE) of 0.991 and 10.22, respectively). The ANN model with 3-17-15-1 topology accurately predicted the kinetic release of yarrow essential oil from gelatin-sodium alginate film in all food simulant with R2 = 0.999 and MSE = 0.56.
Keywords: Yarrow essential oil, Gelatin-sodium alginate active films, Mathematical modeling, Artificial neural network, Food simulant -
هدف از پژوهش حاضر، مدل سازی و بهینه سازی فرایند استخراج اسانس بیدمشک (Salix aegyptiaca L.) با روش تقطیر آبی با کمک فراصوت و مقایسه آن با اسانس به دست آمده با روش تقطیر آبی بود. به منظور به حداکثر رساندن بازده استخراج، محتوای فنولی کل و IC50، زمان فراصوت (45-15 دقیقه)، توان فراصوت (500-100 وات) و نسبت آب به گیاه (10-3 (حجمی/وزنی)) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که اثرات زمان و توان فراصوت بر بازده استخراج، محتوای فنولی کل و IC50 اسانس معنیدار بود (05/0˂p). اگرچه افزایش نسبت آب به گیاه به طور معنی داری منجر به بازده استخراج بیشتر گردید (05/0˂p)؛ با این حال، این متغیر تاثیر معنی داری بر محتوای فنولی کل و IC50 نداشت (05/0˃p). متغیرهای بهینه شده زمان فراصوت، توان فراصوت و نسبت آب به گیاه به ترتیب برابر 39 دقیقه، 189 وات و 8/6 (وزنی/حجمی) بود. در شرایط بهینه، از هر دو روش تقطیر آبی و تقطیر آبی با کمک فراصوت برای استخراج اسانس استفاده شد. بازده استخراج تقطیر آبی با کمک فراصوت (009/0±108/0 درصد) به طور معنی داری بالاتر از روش تقطیر آبی (109/0±081/0 درصد) بود (05/0˂p). در مقایسه با تقطیر آبی، روش تقطیر آبی با کمک فراصوت منجر به زمان استخراج کوتاه تر، مصرف انرژی کمتر، خاصیت ضداکسایشی بالاتر و بازده استخراج بالاتر گردید. خصوصیات فیزیکی اسانس روش های تقطیر آبی و تقطیر آبی با کمک فراصوت تفاوت معنی داری نداشت (05/0˃p). در میان چهار مدل سینتیکی، مدل سیگموییدی بهترین مدل انتخاب گردید که می تواند برای مدل سازی سینتیک استخراج اسانس توسط روش های تقطیر آبی و تقطیر آبی با کمک فراصوت مورد استفاده قرار گیرد.
کلید واژگان: بیدمشک, بهینه سازی, فراصوت, مدل سازی ریاضی, سینتیک استخراجThe aim of the present research was modeling and optimizing the ultrasound-assisted hydrodistillation (USHD) of essential oil extraction process and comparing the effects of hydrodistillation (HD) and USHD techniques on the musk willow (Salix aegyptiaca L.) essential oil. Sonication time (15-45 min), ultrasound power level (100-500 W) and water to plant ratio (3-10 (v/w)) were varied in order to maximize S. aegyptiaca L.essential oil yield, total phenolic content (TPC) and IC50. The effect of sonication time and sound power levels on the essential oil yield, TPC and IC50 was significant at the 5% level. Although increasing water to plant ratio parameter significantly resulted in a higher yield (p<0.05), however, this parameter no significant effect the TPC and IC50 (p>0.05). The optimum parameters were sonication time of 39 min, sound power levels of 189 w, and water to plant ratio of 6.8 V/W. Under optimum conditions, both USHD and HD methods were used for essential oil extraction. USHD showed a significantly higher amount of extraction yield (0.108±0.009% (v/w)) compared to the HD (0.081±0.01% (v/w)) (p<0.05). Compared to the HD extraction, the USHD resulted in a shorter extraction time, less energy consumption, higher antioxidant properties and a higher extraction yield. Physical properties of OAHD and HD essential oils were not significantly different (p>0.05). Among the four kinetics models, the sigmoid model was shown to be the best one. This model can be used for modeling the kinetics of essential oil extraction by both HD and USHD.
Keywords: Salix aegyptiaca L., Optimization, Ultrasound, Mathematics modeling, Extraction kinetics -
در این پژوهش، تاثیر متغیرهای مختلف فرایند تقطیر مقاومتی شامل گرادیان ولتاژ (5، 15 و 25 ولت بر سانتی متر)، زمان استخراج (30، 75 و 120 دقیقه) و غلظت نمک کلرید سدیم (5/0، 1 و 5/1 درصد) بر عملکرد استخراج، مصرف انرژی و محتوای فنول کل اسانس بیدمشک مورد بررسی قرار گرفت و با روش تقطیر آبی مقایسه شد. در نهایت از مدل سازی شبکه عصبی مصنوعی برای پیش بینی سینتیک استخراج اسانس استفاده شد. نتایج نشان داد که بازده استخراج، مصرف انرژی و محتوای فنول کل به طور معنی داری تحت تاثیر متغیرهای زمان استخراج و گرادیان ولتاژ می باشد (05/0>p). بازده اسانس به دست آمده توسط روش های تقطیر مقاومتی و تقطیر آبی به ترتیب برابر 012/0±119/0 و 01/0±081/0 بود. بین وزن مخصوص، ضریب شکست و محتوای فنول کل اسانس حاصل از روش های تقطیر مقاومتی و تقطیر آبی تفاوت معنی داری وجود نداشت (05/0˃p)، با این حال IC50 اسانس استخراج شده توسط روش تقطیر مقاومتی به طور معنی داری (05/0>p) بالاتر از اسانس بدست آمده با روش تقطیر آبی بود. در طراحی مدل شبکه عصبی مصنوعی گرادیان ولتاژ، زمان استخراج و غلظت نمک به عنوان ورودی در نظر گرفته شد و بازده استخراج اسانس به عنوان خروجی مدل پیش بینی گردید. نتایج نشان داد که بهترین عملکرد پیش بینی مربوط به پیکربندی 3-9-8-1 بود (036/0=RMSEو 99/0=R2). بنابراین، می توان نتیجه گرفت که روش تقطیر مقاومتی برای استخراج اسانس قابل استفاده است و مدل شبکه عصبی مصنوعی یک ابزار کمی کارآمد در پیش بینی سینتیک استخراج اسانس است.
کلید واژگان: بیدمشک, تقطیر مقاومتی, شبکه عصبی مصنوعی, بازده استخراجIn the current research, the effects of different ohmic assisted hydrodistillation (OAHD) parameters including voltages gradient (5, 15 and 25 v/cm), extraction time (30, 75 and 120 min) and NaCl concentrations (0.5, 1 and 1.5%) on the extraction yield, energy consumption and total phenol content (TPC) of Salix aegyptiaca L.essential oil were investigated, and then compared with conventional hydrodistillation (HD). Finally, artificial neural network (ANN) modeling is utilized to predict kinetics of essential oil extraction. Result revealed that extraction time and voltage gradient had significant effect on extraction yield, energy consumption and TPC (p<0.05). Extraction yields of essential oil obtained by OAHD and HD were 0.119 ± 0.012 and 0.081 ± 0.01, respectively. There was no significant difference (p>0.05) between specific gravity, refractive index and TPC of essential oil of OAHD and HD methods, however IC50 of essential oil extracted by OAHD was significantly higher than essential oil obtained with HD method (p<0.05). To design the ANN model, voltages gradient, extraction time and salt concentrations and their interactions were considered as input vectors while the extraction yield of essential oil was considered as the model output. The results showed that the best prediction performance belonged to 3-9-8-1 ANN architecture (RMSE=0.036 and R2=0.99). Therefore, it can be concluded that the OAHD method is applicable for S. aegyptiaca L. essential oil extraction and ANN model is an efficient quantitative tool to predict the kinetics of essential oil extraction.
Keywords: Salix aegyptiaca L., Ohmic assisted hydrodistillation, Artificial neural network, Extraction yield -
در پژوهش حاضر، در قدم اول تاثیر پوشش ژل آلویه ورا (75 درصد حجمی/حجمی) حاوی غلظت های مختلف از روغن شاهدانه (1-5 درصد حجمی/حجمی) بر برخی از ویژگی های فیزیکی و شیمیایی گوجه فرنگی گیلاسی حین دوره نگهداری در دمای محیط بررسی گردید. نتایج به دست آمده حاکی از توانایی روغن شاهدانه جهت بهبود ویژگی های فیزیکی و شیمیایی گوجه فرنگی گیلاسی حین دوره نگهداری می باشد هرچند اختلاف معنی داری بین سطوح 3 و 5 درصد مشاهده نگردید (05/0>p). تغییر شیب در روند تغییرات شاخص رسیدگی برای نمونه پوشش دار شده با ژل آلویه ورا 75 درصد در روز 12 و برای نمونه پوشش دار شده با ژل آلویه ورا 75 درصد حاوی 3 درصد روغن شاهدانه در روز 16 رخ داد. با استفاده از یک سامانه پردازش تصویر نیز تغییرات نمونه های پوشش دار شده بر اساس خصیصه های رنگی و بافت حاصل از تصویر بررسی و به روش های مختلف درجه بندی شدند. نتایج حاکی از آن است که روش های تجزیه و تحلیل مولفه های اصلی و شبکه عصبی مصنوعی توانستد گوجه فرنگی گیلاسی را به دو درجه سالم و معیوب تقسیم نماید که روش شبکه عصبی مصنوعی با کمک خصیصه های بافتی نمونه ها را با صحت بالاتری درجه بندی نمود (41/97 درصد). روش انفیس نسبت به دو روش دیگر قدرت تشخیصی بالاتری داشت و توانست با صحت درجه بندی معادل 96/98 درصد نمونه ها را به سه درجه سالم، درجه دو و غیرقابل مصرف درجه بندی نماید.
کلید واژگان: پردازش تصویر, گوجه فرنگی گیلاسی, شاخص رسیدگی, منطق فازیIn the present study, in the first step, the effect of Aloe vera gel (75% v/v) coating containing different concentrations of hemp seed oil (1-5% v/v) on some physicochemical properties of cherry tomatoes during storage at room temperature was investigated. The results revealed the ability of hemp seed oil to improve the physicochemical properties of cherry tomatoes during storage, although no significant difference was observed between 3 and 5% levels of hemp seed oil (p> 0.05). Slope change in the ripening index trend occurred for A. vera gel (75% v/v) coated sample on day 12 and for A. vera gel containing 3% hemp seed oil coated sample on day 16. Using an image processing system, the changes of the coated samples were evaluated based on the color statistical and color texture features extracted from the images and were graded through different procedures. The results showed that the principal component analysis (PCA) and artificial neural network (ANN) methods were able to divide the cherry tomatoes into intact and blemished grades which the ANN method was graded samples using color texture features with higher accuracy (97.41%). The adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS) method had higher diagnostic power than the other two methods and was able to grade the samples into three grades including intact, grade 2 and unusable with accuracy of 98.96%.
Keywords: Image processing, Cherry tomato, Ripening index, Fuzzy logic -
نشریه پژوهش های علوم و صنایع غذایی ایران، سال هفدهم شماره 2 (پیاپی 68، خرداد و تیر 1400)، صص 339 -351
در پژوهش حاضر با بهره گیری از منطق فازی و با کمک روش حداکثری- حداقلی ممدانی و یکی از توابع عضویت مثلثی، گوسی و ذوزنقه ای برای طبقه بندی کیفی لیموشیرین پوشش دهی شده با بهره گیری از دو الگوریتم، یکی با پنج ورودی (سفتی بافت، مواد جامد محلول، درصد رنگ سبز، حجم و رنگ پوست) و دیگری با سه ورودی حاصل از تصویر (درصد رنگ سبز، حجم و رنگ پوست) استفاده گردید. برای پیش بینی خصوصیات کیفی (سفتی و شاخص رسیدگی) نیز از سیستم ممدانی و توابع عضویت مطلوب مثلثی، ذوزنقه ای، زنگوله ای و گوسی با کمک سه ورودی (یعنی زمان نگهداری، زاویه رنگ و حجم) استفاده شد. نتایج نشان داد که میانگین دقت الگوریتم طبقه بندی برای توابع عضویت گوسی، مثلثی و ذوزنقه ای به ترتیب 975/0، 931/0 و 960/0 بود. نکته مهم دیگر این که مدل بر مبنای شاخص های استخراجی از تصویر نیز عملکرد بسیار خوبی داشت (صحت بالاتر از 966/0). مشخص شد که بهترین پیش بینی برای شاخص رسیدگی و سفتی بافت به ترتیب با مدل منطق فازی با توابع عضویت مثلثی (ضریب تبیین برابر 9996/0) و گوسی (ضریب تبیین برابر 9992/0) قابل دستیابی است. نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل میزان حساسیت نشان داد که زمان نگهداری بیشترین تاثیر را هم بر شاخص رسیدگی و هم بر سفتی سطحی لیمو شیرین دارد. در نهایت می توان گفت که سیستم استنتاج عصبی- فازی عملکرد قابل قبولی در طبقه بندی کیفی و پیش بینی خصوصیات فیزیکی وشیمیایی لیموشیرین برخوردار است و با توجه به استفاده از خصیصه های استخراجی از تصاویر، به عنوان روش غیرمخرب در سردخانه ها قابل استفاده است.
کلید واژگان: منطق فازی, لیمو شیرین, سیستم ممدانی, سیستم استنتاج عصبی-فازی, طبقه بندیIntroductionThe base of intelligent methods is using hidden knowledge in the experimental data, trying to extract the inherent relationships among them and generalizing results to other situations. Artificial neural networks are one of the most essential methods used in the field of artificial intelligence was inspired by how the human brain works, training takes place first, and then the information related to the data is stored in the form of the network's weights. Fuzzy logic is an important decision-making tool that has recently found some applications in food quality. Also, it is possible to find out the reasons for low and high ranking of products evaluated by the judges. The fuzzy model can be used to determine the importance of individual factors to the overall quality of a product. The ANFIS model is a combination of the artificial neural network (ANN) and a fuzzy inference system (FIS) in such a way that the neural networks are applied to determine the parameter of the fuzzy inference system. The fuzzy logic theory effectively addresses the uncertainty problems that solve the ambiguity. Sweet lemon (Citrus limetta) fruit is a popular agricultural product cultivated in tropical countries used to treat common colds, influenza and hypertension. Sweet lemon is quite perishable with postharvest losses such as weight loss, physiological deterioration, decay, and softening texture. The objective of the present study was to investigate grading of sweet lemon fruit based on quality and visual characteristics using fuzzy logic and ANFIS.
Material and MethodRipe sweet lemon (Citrus limetta) fruits and radish (Raphanus sativus L.) leaves were purchased from the local market in Zanjan, Iran. For emulsion solution preparation, 50 ml alginate sodium solution, 1 ml glycerin and 0 or 10 g radish leaf extract were mixed, then the coating solution volume was made up to 100 ml using distilled water. Finally, the mixture was steered for 200 second. Sweet lemon fruits were dipped in coating solutions or distillate water (for control treatment) for 2 minutes at ambient temperature (25℃) and were then air-dried for 2 h using a fan. All treatments stored at 4℃ for 50 days. Firmness, pH, titratable acidity (TA), total soluble solids content (TSS), color, and shape were measured at 10-day intervals. This paper introduces an adaptive neural-fuzzy inference system (ANFIS) model to classify sweet lemon based on the quality parameters and RGB intensity values. The ANFIS with different types of input membership functions (MFs) was developed. A study was performed using fuzzy logic and adaptive neural-fuzzy inference system (ANFIS) to predict the quality parameters of sweet lemon (firmness and ripening index).
Results & DiscussionOur results showed that ‘triangle2mf’ MF performs much better than other mentioned MFs for defect inspection. The classification accuracy of the ANFIS with ‘triangle2mf’ MF was 97.5% and 96.6% for quality input and visual input, respectively, and the total correct classification rate was 97.01%. Therefore, this study indicated the possibility of developing a potentially useful classification tool using the ANFIS technique based on quality parameters and RGB values for fruit classification during processing, storage and distribution. Comparing the results obtained from fuzzy logic with various membership function, showed that the RMSE in the fuzzy logic with ‘guss2mf’ MF was lower than other algorithms. The proposed approach focuses on three research motivations. First, to develop a fuzzy rule-based classification system that can detect all the four quality grades of the sweet lemon. Second, the system should be able to predict the quality parameters of sweet lemon. Fuzzy logic deserved high level of accuracy in classification of sweet lemon, indicating high correlation between the data obtained from Mamdani fuzzy rules and experimental ones during storage time.
Keywords: Fuzzy logic, Sweet lemon, Mamdani inference, ANFIS, Classification -
در این پژوهش تاثیر پوشش خوراکی صمغ فارسی (0، 5/1 و 3 درصد) حاوی روغن شاهدانه (0، 075/0 و 15/0 درصد) بر تغییرات جرم و حجم طی نگهداری در دمای 4 درجه سلسیوس به مدت 28 روز بررسی گردید. سیستم بینایی ماشین به همراه انواع روش های یادگیری ماشین برای استخراج تصویر انگور از تصویر و تخمین جرم و حجم بر اساس خصیصه های تصویر (طول، عرض، ارتفاع و سطح) استفاده شد. برای پیش بینی جرم و حجم حبه انگور 4 مدل یادگیری ماشین شامل رگرسیون خطی (LR)، شبکه عصبی مصنوعی (ANN)، ماشین بردار پشتیبان بر پایه تابع شعاعی (RBF-SVR) و ماشین بردار پشتیبان بر پایه تابع خطی (LBF-SVR) توسعه یافت. به منظور بررسی کارایی مدل های توسعه یافته داده های تخمین جرم و حجم انگور با داده های تجربی مقایسه گردید. جرم و حجم طی نگهداری در کل تیمارها کاهش یافت. از طرفی تغییرات جرم و حجم با افزایش غلظت صمغ فارسی و روغن شاهدانه کاهش یافت. بر اساس نتایج ارزیابی مدل، عملکرد پیش بینی مدل RBF-SVR در مقایسه با مدل های LR، ANN و LBF-SVR دقیق تر بود و توانست جرم و حجم را به ترتیب با ضریب تبیین 998/0 و 989/0 تخمین بزند که نشان دهنده همبستگی خوب بین نتایج واقعی و پیش بینی است. این نتایج تایید می نماید که مدل SVR ابزاری قابل قبول در تخمین جرم و حجم انگور پوشش دار شده طی نگهداری در دمای سردخانه است.
کلید واژگان: پوشش دهی, پردازش تصویر, ماشین بردار پشتیبان, شبکه عصبی مصنوعی, پیش بینیIn this study, the effects of Farsi gum (0, 1.5% and 3%) coating containing hemp seed oil (0, 0.075% and 0.15%) on mass and volume changes of grape were investigated during storage at 4°C for 28 days. Machine vision system with learning machine methods was used to detect coated grapes from an image and estimate their mass and volume based on the image features (length, width, height and area). Four machine learning models, including linear regression (LR), artificial neural networks (ANN), radial basis function support vector regression (RBF-SVR) and Linear basis function support vector regression (LBF-SVR) were developed to predict the mass and volume of the single grape. The estimated grape mass and volume by these methods was compared statistically with actual values. The mass and volume in all treatments showed a decreasing pattern during the cold storage. The results indicated that mass and volume change decrease with Farsi gum and hemp seed oil increasing. Furthermore, according to the model evaluation results, the prediction performance of RBF-SVR model had achieved better predictive accuracy compared with the results of LR, ANN and LBF-SVR models, with R2 of 0.998 and 0.989 for mass and volume estimation, respectively, which also showed a good agreement between actual and predicted values. These results revealed that SVR model was a promising tool for estimating the mass and volume of grape during storage.
Keywords: Coating, Image processing, Support vector machine, Artificial neural network, Prediction -
هدف از این پژوهش، بررسی تاثیر بسته بندی حاوی نانوذرات ضدمیکروبی اکسید روی و دی اکسید تیتانیوم با هدف افزایش ماندگاری میوه های سیب و انگور بود. برای این منظور، فیلم های پلی اتیلن با دانسیته کم حاوی غلظت های مختلف نانوذرات دی اکسید تیتانیوم (0، 5/0 و 5/1 درصد) و اکسید روی (0، 75/0 و 5/1 درصد) با استفاده از روش اکستروژن دمشی تهیه گردید؛ پس از بسته بندی سیب و انگور با این فیلم ها، خواص کیفی، فیزیکی و شیمیایی و میکروبی آن ها طی نگهداری به ترتیب به مدت 90 و 30 روز در شرایط سردخانه صنعتی (دمای10-8 درجه سانتی گراد و رطوبت نسبی 85 درصد) مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با استفاده از فیلم های حاوی نانو ذرات درصد تغییر مواد جامد محلول، افت وزن، اسیدیته، شاخص قهوه ای شدن و شاخص سفتی بافت سیب و انگور کمتر از نمونه های شاهد بود. استفاده از این بسته بندی های همچنین مانع افزایش بار میکروبی سیب و انگور شامل باکتری های سرمادوست و کپک و مخمر در طول دوره نگهداری شد و فیلم حاوی 5/1 درصد دی اکسید تیتانیوم بیشترین تاثیر را روی حفظ ویژگی های کیفی سیب و انگور داشت. بطور کلی، دی اکسید تیتانیوم هم در حفظ خواص فیزیکی و شیمیایی میوه ها و هم در تقویت خواص ضدمیکروبی فیلم و افزایش ماندگاری سیب و انگور موثرتر از اکسید روی عمل نمود. نتایج این پژوهش تایید نمود که استفاده از این نوع بسته بندی می تواند بعنوان یک روش کمکی به منظور افزایش ماندگاری در حین تولید و عرضه سیب و انگور مورد استفاده قرار گیرد و تاثیر قابل توجهی برخواص کیفی محصول داشته باشد.
کلید واژگان: بسته بندی فعال, دی اکسید تیتانیوم, اکسید روی, خواص فیزیکوشیمیایی, عمر انبارمانیThe aim of this work was to achieve of technological knowledge of production of antimicrobial nanocomposite packaging containing nanoparticles in order to increase the shelf life of apple and grape fruits. Low density polyethylene (LDPE) was chosen as base polymer and titanium dioxide (TiO2, 0, 0.5 and 1.5%) and zinc oxide (ZnO, 0, 0.75 and 1.5%) nanoparticles were added to LDPE matrix to produce nanocomposites by extrusion method. At the first step, the effect of nanoparticles addition on physicochemical properties of nanocomposites were investigated. It was revealed that the antimicrobial analysis showed that the nanocomposite films have good bactericidal activity and the effect of titanium dioxide is more than zinc oxide nanoparticles. At the second step, fabricated films were used for packaging of fresh apple and grape fruits. The qualitative parameters of fruits were investigated during this period. Results indicated that the weight loss of fruits decreases by using nanocomposites. Browning index and also, hardness of apple products in nanocomposite packaged samples were more than control ones. Nanocomposite films controlled the microbial count of apple and grape and the film containing 1.5% titanium dioxide showed the most effect on mesophilic bacteria and yeasts and molds. Generally, titanium dioxide was more effective than zinc oxide in both of improving physical properties of nanocomposites and increasing the shelf life of apple and grape fruits. Resoles of this research approved that the using of LDPE nanocomposite active film containing titanium dioxide and zinc oxide nanoparticles could be a good way for increasing the shelf life of apple and grape during production and distribution.
Keywords: Active packaging, TiO2, ZnO, Physicochemical properties, Shelf life -
کنترل مراحل رسیدگی گوجه فرنگی گیلاسی پوشش دهی شده با ژل آلوئه ورا با استفاده از سامانه بینایی مصنوعی
کنترل مراحل رسیدگی فرآورده های کشاورزی طی نگهداری و درجه بندی کیفی آنها بر اساس مرحله رسیدگی از اهمیت بالایی برخوردار است. پوشش های خوراکی می توانند عمر انبارمانی فرآورده های کشاورزی را افزایش دهند و از آنها طی عملیات جابجایی، نگهداری، فرآوری و عرضه به بازار مصرف محافظت نمایند. هدف از پژوهش حاضر ایجاد سامانه ای برای کنترل و جداسازی کیفی گوجه فرنگی گیلاسی در دو حالت با و بدون پوشش ژل آلویه ورا بر مبنای سامانه بینایی مصنوعی می باشد. برای این منظور نخست خصوصیات فیزیکی وشیمیایی شامل اسیدیته قابل تیتر (TA)، مواد جامد محلول کل (TSS) و سفتی بافت (F) گوجه فرنگی های گیلاسی در هر دو حالت اندازه گیری گردید. براساس این خصوصیات شاخص رسیدگی (RPI) تعیین گردید و نمونه ها بر اساس مرحله رسیدگی به دو درجه کیفی MS1 و MS2 طبقه بندی شدند. در ادامه با کمک سامانه بینایی مصنوعی با استفاده از دو سیستم تجزیه و تحلیل مولفه های اصلی (PCA)، شبکه عصبی مصنوعی پس انتشار (BPNN) و با کمک خصیصه های رنگی و بافتی حاصل از تصویر به صورت مجزا و با هم، نمونه ها طبقه بندی گردید. نتایج طبقه بندی نشان داد که استفاده از خصیصه های رنگی و بافتی باهم سبب طبقه بندی با صحت بیشتر می گردد. در این میان با کمک 21 خصیصه رنگی و بافتی روش های PCA و BPNN قادر به جداسازی نمونه ها به ترتیب با دقت 72/85 و 21/98 بودند. صحت بالاتر روش BPNN به سبب عملکرد غیر خطی آن است. نتایج به دست آمده از این پژوهش حاکی از آن است که ژل آلویه ورا در به تاخیر انداختن فرایند رسیدن گوجه های گیلاسی به طور موفقیت آمیزی عمل می نماید و می توان از سامانه بینایی مصنوعی به عنوان یک روش غیرمخرب برای ارزیابی میزان رسیدگی گوجه فرنگی گیلاسی براساس خصیصه های رنگی و بافتی به طور کارآمد استفاده کرد.
کلید واژگان: گوجه فرنگی گیلاسی, درجه رسیدگی, پردازش تصویر, تجزیه و تحلیل چند متغیره, شبکه عصبی مصنوعی پس انتشارIt is important to control the ripening stages of agricultural products during storage and their quality grading based on their ripening stage. Edible coatings can prolong the storage life of agricultural products and protect them through the handling, storage, processing and marketing. The purpose of the current study was to develop an artificial vision system for quality control and segregation of cherry tomatoes in two different conditions including with and without Aloe vera gel coating. For this purpose, physicochemical properties including titrable acidity, total soluble solids and firmness of cherry tomatoes were measured in both conditions. Based on these properties, the ripening index (RPI) was determined and the samples were classified to MS1 and MS2 according to the ripening stage. Subsequently, the samples were classified using color features, color texture features separately and their combination through principal component analysis (PCA) and back propagation neural network (BPNN). Classification results showed that the use of color and color texture features combination made the classification more accurate; PCA and BPNN methods were able to segregate the samples with high accuracy (85.72 and 98.21, respectively) using the 21 color and color texture features. The higher accuracy of the BPNN method is due to its nonlinear performance. The results of this study indicate that Aloe vera gel is promising in delaying the ripening process of cherry tomatoes and artificial vision system can be used as a non-destructive method for evaluation of cherry tomato ripening level based on the color and color texture features.
Keywords: Cherry tomato, Degree of maturity, Image processing, Multivariate analysis, Back propagation artificial neural network -
نشریه پژوهش های علوم و صنایع غذایی ایران، سال شانزدهم شماره 5 (پیاپی 65، آذر و دی 1399)، صص 507 -523
شرایط نگهداری نامناسب منجر به کاهش کیفیت قابل توجه زالزالک می گردد که بر پذیرش نهایی مصرف کننده موثر است. تاکنون پژوهشی مبنی بر بررسی تاثیر شرایط نگهداری بر تغییرات خصوصیات فیزیکی و شیمیایی میوه زالزالک گزارش نشده است. در پژوهش حاضر تغییرات در خصوصیات فیزیکی و شیمیایی مرتبط با کیفیت میوه طی نگهداری زالزالک تحت شرایط مختلف نگهداری (محیط، یخچالی و سردخانه) مورد ارزیابی قرار گرفت؛ سپس پنچ مدل سینتیکی (مدل های درجه صفر، درجه اول، درجه دوم، تبدیل جزء و ویبال) بر داده های تجربی برازش گردید و پارامترهای مدل توسط تحلیل رگرسیونی محاسبه گردید. شرایط و زمان نگهداری تاثیر معناداری بر خصوصیات فیزیکی و شیمیایی (به غیر از برخی خصوصیات هندسی) داشت و تغییرات قابل توجهی در رنگ، سفتی بافت و افت وزن زالزالک رخ داد. سفتی بافت، اسیدیته قابل تیتر، pH، شاخص رسیدگی، خصوصیات رنگی (به غیر از خصیصه های a* و c*) به طور معناداری کاهش یافت و افت وزن، میزان مواد جامد محلول و خصیصه های a* و c نیز به طور معناداری افزایش پیدا نمودند. نتایج نشان داد که مدل های سینتیکی درجه اول و ویبال بهترین توصیف را از تغییرات خصوصیات فیزیکی و شیمیایی نشان دادند. وابستگی دمایی کیفیت میوه به شرایط نگهداری به طور موفقیت آمیزی توسط معادله آرنیوس توصیف گردید. خروجی این پژوهش نتایج مفید و ارزشمندی برای شرایط و نحوه نگهداری زالزالک فراهم می آورد.
کلید واژگان: زالزالک, شرایط نگهداری, مدل سازی سینتیکی, مدل آرنیوس, خصوصیات فیزیکی و شیمیاییIntroductionHawthorn (Crataegus pinnatifida), belonging to the Rosaceae family, consists of small trees and shrubs. The color of the ripe fruit varied from yellow, through green to red and on to dark purple. Most of the species ripen their fruit in early to mid-autumn. Beneficial effects of hawthorn fruit extracts have been confirmed by various studies. Pharmacological data showed that hawthorn fruit and its preparations enhance myocardial contraction and conductivity, protect against ischemia. They have a sedative action, a protective effect against arrhythmia and increase of coronary vessel flow. They have also positive effects on the cardiovascular system. Hawthorn is one of the most widely consumed horticultural products, either in fresh or processed form. It is also an important component of many processed food products because of its excellent flavor, attractive color and high content of many macro- and micro-nutrients. Uncertain storage conditions lead to considerable quality loss in hawthorn fruits, which affect their consumer acceptability. Properties such as color, firmness and moisture provide valuable information for the monitoring of quality changes in postharvest fruits because of their reliability and rapid and easy measurement. These changes are consequences of many biochemical and physiological processes that occur during fruit ripening, such as respiration and transpiration. In addition, these changes depend on the external conditions to which the fruit is exposed. To estimate changes in fruit quality as a function of storage conditions, the evolution of certain quality-indicative properties such as color, firmness or weight can be used to provide related information on the quality grade of the product stored. Kinetic models can be used as tools to describe quantitative physicochemical changes in foods during processing. Kinetic models can be linear or non-linear forms of rate law equations. The rate process of food constituents is usually defined by zero, first or second order kinetics.
Method and materialIn this study, changes in physicochemical characteristics associated with fruit quality were investigated during various hawthorn fruit storage conditions include: cold (1ºC and RH=90%), refrigerator (10 ºC and RH=85%) and room conditions (25 ºC and RH=60%). Color quality parameters (L*, a*, b*, C*, h* and ΔE), geometrical parameters, weight loss, firmness, total soluble solid (TSS), pH, titratable acidity (TA) and ripening index (RPI) were the measured factors. Different mathematical models were successfully proposed and adjusted to represent the change in physicochemical properties as a function of storage temperature. Among various kinetics model, five models (Zero-order, First-order, Second-order, Fractional conversion and Weibull models) were fitted to experimental data and model parameters in equations were determined by multiple regression analysis.
Result and discussionStorage of hawthorn fruits at different temperature affected their color (L*, a*, b*, C*, h* and ΔE), geometrical, physical (weight loss, firmness) and chemical properties (TSS, pH, TA and RPI). Storage at all conditions had significant impact on the physicochemical parameters analyzed (except some geometrical characteristics). Significant alterations in hawthorn color, firmness and weight loss were observed. The firmness, titratable acidity, pH, ripening index, color characteristics (except a* and C*) decreased while weight loss, total soluble solid, a* and C* increased significantly (p<0.05). Hawthorn stored at low temperatures revealed a delay on quality reduction reactions in terms of color, firmness and weight loss. The results indicated that the First-order and Weibull kinetic models provided the best prediction of the changes in physicochemical parameters. The storage temperature effect was successfully described by the Arrhenius law. Understanding the mechanisms in which these conditions affect the quality changes processes is of great importance because it allows their appropriate modification to maintain quality and maximize storage time. The outcomes of this study provide additional and useful information for hawthorn fruits under various storage conditions.
Keywords: hawthorn fruits, storage conditions, kinetic modeling, Arrhenius model, physicochemical characteristics -
ازگیل (Mespilus germanica) یکی از میوه های بومی مناطق شمالی ایران است که علاوه بر مصارف خوراکی دارای کاربردهای فراوانی در درمان های خانگی است. پایین بودن عمر انبارمانی ازگیل و حساسیت زیاد آن به افت وزن و قهوه ای شدن، از محدودیت های این میوه برای ارایه به بازار است. هدف از تحقیق حاضر، بررسی تغییرات هندسی (استخراج شده از تصاویر)، تغییرات فیزیکی (ویژگی های بافتی و رنگی) و شیمیایی (مواد جامد محلول کل، اسیدیته قابل تیتر و شاخص رسیدگی) ازگیل و تشخیص مرحله رسیدن در دوره نگهداری با کمک ویژگی های یاد شده است. این ویژگی ها به سبب ارتباط مستقیم با کیفیت حسی و تاثیر بر سطح رسیدگی ازگیل، بااهمیت هستند. نتایج حاصل از این پژوهش نشان می دهد که تمامی ویژگی ها مورد بررسی ازگیل در این دوره به طور معنی دار (0.05 <p) تغییر کرده اند. نتایج همچنین مشخص می کند که در دوره نگهداری ازگیل در سردخانه، مقدار روشنایی (*L)، اسیدیته قابل تیتر، سفتی بافت، زاویه رنگ و شاخص رسیدگی کاهش اما مقدار افت وزن، قرمزی (*a)، زردی (*b)، کروما، مواد جامد محلول کل و pH افزایش یافته است. با کمک شاخص رسیدگی می توان ازگیل را بر اساس زمان نگهداری به سه گروهازگیل تازه، ازگیل کامل رسیده و ازگیل بیش از حد رسیده تقسیم بندی کرد. نتایج پژوهش حاکی از ارتباط معنی دار (0.05<p) بین مرحله رسیدگی ازگیل و خصوصیات هندسی آن است. می توان از نتایج این پژوهش برای تحقیقات تکمیلی به منظور ایجاد سیستم جداسازی و طبقه بندی ازگیل بر اساس ویژگی های ظاهری و فیزیکی و شیمیایی استفاده کرد.
کلید واژگان: ازگیل, خصیصه رنگی, ویژگی ها هندسی, خصوصیات فیزیکی و شیمیایی, شاخص رسیدگیMedlar (Mespilus germanica) is widely cultivated in northern Iran and used as an edible fruit as well as home remedies. Short storage life of medlar fruit and its high susceptibility to weight loss and browning are the main limiting factors for its marketability. The aim of current work is to study geometrical (extracted from image), physical (texture and color) and chemical (titratable acidity) properties of medlar to determine the maturity and ripening stages. These parameters are of high importance due to their relation with sensorial quality and their effects on ripening level of medlar. The results revealed that none of the factors mensioned above were stable during the experiment. Result indicated that the lightness (L*), titratable acidity, firmness, h* and ripening index (RPI) decreased during medlar cold storage; while redness (a*), yellowness (b*), and C* values, total soluble solids and pH of medlar increased during this period. The use of the RPI made it possible to characterize three ripening stages (Fresh Medlar (FM), Ripe Medlar (RM), and OverRipe Medlar (ORM)) during the storage period of medlar. The results also showed that there was a significant relationship between ripeness stage and geometrical properties of medlar.
Keywords: Color features, Geometrical parameter, Physicochemical properties, Ripening index -
تخمین تغییرات جرم و شکل میوه ها و سبزی ها به کمک تکنیک پردازش تصویر یکی از پیشرفت های اخیر در زمینه فناوری پس از برداشت است. در این پژوهش تغییرات جرم و نسبت شکلی گوجه فرنگی های گیلاسی پوشش دار شده با غلظت های مختلف از ژل آلویه ورا (0، 25، 50، 75 و 100 درصد) طی مدت زمان نگهداری در دمای محیط مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور پس از پیش پردازش تصاویر، خصیصه های ابعادی (مساحت، قطر اصلی و فرعی) و نیز نسبت شکلی استخراج گردید. سپس با کمک مدل های خطی و منحنی توان رابطه بین خصیصه های استخراجی از تصاویر و جرم واقعی مشخص شد. نتایج نشان داد که مدل خطی توانست به خوبی تغییرات جرم بر حسب مساحت حاصل از تصویر را مدل نماید (9895/0=R2) که میزان صحت تخمین جرم برابر 9729/0 بود. نتایج همچنین کارایی این سیستم را برای تخمین تغییرات جرم طی نگهداری با میانگین خطای نسبی 359/3 درصد نشان داد. این امر نشان دهنده ارتباط بسیار قوی بین خصیصه های ابعادی و جرم می باشد. محاسبه نسبت شکلی بر مبنای قطر طولی و قطر عرضی مشخص کرد که شکل گوجه فرنگی های گیلاسی پوشش دار شده به سبب از دست دادن رطوبت از حالت دوکی به حالت استوانه ای تغییر می کند (از نسبت شکلی 1/1 تا 7/1) که روند این تغییرات با افزایش درصد ژل آلویه ورا کاهش یافت.کلید واژگان: گوجه فرنگی گیلاسی, آلوئه ورا, ماشین بینایی, نسبت شکلی, تغییرات جرمMass and shape ratio changes estimation of fruits and vegetables using image processing technique is one of the latest advances in post-harvest technology. In this study, changes in mass and shape ratio of cherry tomatoes coated with different concentrations of aloe vera gel (0, 25, 50, 75 and 100%) during storage time at ambient temperature were investigated. For this purpose, after pre-processing of the images, dimensional features (area, main and sub-diameter) as well as the shape ratio were extracted. Then, the relationship between the extracted features of the images and the actual mass was determined using linear and power curve models. The results showed that the linear model well fitted the mass changes in term of the area of the image (R2 = 0.9895) with the accuracy of 0.9729. The results also revealed the efficiency of this system to estimate mass changes during storage with an average relative error of 3.359%. This indicates a very strong relationship between dimensional and mass characteristics. Shape ratio estimation based on the longitudinal and transverse diameters showed that the shape of the coated cherry tomatoes changes due to the loss of moisture from the spindle to the cylindrical shape (shape ratio from 1.1 to 1.7) which this trend decreased with increasing the percentage of aloe vera gel concentration.Keywords: Cherry tomato, Aloe vera, Vision machine, Shape ratio, Mass changes
-
نشریه پژوهش های علوم و صنایع غذایی ایران، سال شانزدهم شماره 3 (پیاپی 63، امرداد و شهریور 1399)، صص 37 -50
کمبود ویتامین اخیرا در برخی از کشورها به سبب رژیم غذایی نامتعادل یا ناقص وجود دارد، از این رو غنی سازی مواد غذایی با ویتامین ضروری می باشد. محافظت ویتامین در میکروژل سبب افزایش پایداری و زیست فراهمی عوامل فعال در برابر شرایط سیستم گوارش می گردد. هدف تحقیق اخیر تعیین، مقایسه و توسعه سیستم تحویل ایده آل به منظور محافظت ویتامین در برابر شرایط گوارش می باشد. برای این منظور، میکروژل آلژینات- پروتئین آب پنیر حاوی ویتامین به عنوان حامل بیوپلیمری ایجاد و توسعه یافت. این میکروکپسول از منظر مورفولوژی، اندازه گیری پتانسیل زتا، اندازه گیری توزیع اندازه ذرات، راندمان انکپسولاسیون و تحویل و در نهایت هضم در شرایط روده و معده آزمایشگاهی مورد آزمایش قرار گرفت. روش جذب برای کنترل رهایش ویتامین B در شرایط معده در طول مدت آزادسازی مورد استفاده قرار گرفت. آزمون های رهایش ویژگی های مفیدی را برای این نوع میکروکپسول مشخص نمود. مکانیسم رهایش با استفاده از مدل های سینتیکی پیش بینی گردید. نتایح نشاندهنده این بود که اکثر میکروکپسول ها به صورت کروی با اندازه 100 میکرومتر می باشد و این میکروکپسول ها به ترتیب دارای پایداری بسیار خوب و متوسط در شرایط معده و روده هستند. نتایج همچنین نشان داد که بیشترین میزان رهایش در شرایط معده- روده رخ داده و نوع ویتامین تاثیر اندکی بر میزان رهایش و پروفایل رهایش دارد. مدل های سنتیکی پیشنهاد می دهد که رهایش ویتامین های خانواده B عمدتا با مکانیسم فیک دیفوزیون رخ می دهد. به طور کلی، این تحقیق نشان داد که میکروژل آلژینات- پروتئین آب پنیر حاوی ویتامین می تواند ویتامین را در برابر هضم معدوی محافظت نموده و به عنوان سیستم تحویل استفاده گردد.
کلید واژگان: ویتامین B کمپلکس, رهایش کنترل شده, میکروژل, پروتئین آب پنیر, آلژیناتThe aim of the current research was to identify and develop an ideal delivery system in order to protect the vitamin from gastrointestinal conditions. For this purpose, vitamin loaded Alginate-Whey protein micro gels (AL-WPC MGs) developed as a biopolymer carrier. This microcapsule was examined in terms of morphology, ζ-potential particle size and distribution, encapsulation and delivery efficiency, and in vitro gastric and intestinal digestions. Absorbance method was used to monitor B-complex vitamins release over time at the simulated gastrointestinal conditions. Release experiments illustrated beneficial attributes for these microspheres. Release mechanism was predicted by using various kinetic equations. Results indicated that the most of the fabricated spherical shaped AL-WPC MGs was under 100 μm in size, and these microcapsules had an excellent and moderate stability in gastric and intestinal conditions, respectively. It was found that the highest vitamin release rate occurs in the simulated gastric-intestinal situation, and type of the vitamin had a slight effect on the release rate and release profile. Kinetic models suggested that release from group B vitamins mainly was controlled by Fickian diffusion mechanism. In general, this research showed that the AL-WPC MGs protect the vitamin from gastric digestion and could be used as a delivery system. In previous works, a novel AL-WP MGs and use for different active agent encapsulation was developed, while the final purpose of this work was to study the vitamin release mechanism from AL-WPC MGs at the gastro–intestinal situation. Accordingly, this microcapsule showed the highest vitamin release rate at the simulated intestinal situation. This high release could be due to instability of alginate in neutral pH, and also enzymatic digestion of whey protein. The better release of vitamin at intestinal condition is desirable to achieve the nutrient effect during food consumption. This micro gel therefore appears to be potentially beneficial as digestion delivery vehicles for bioactive compounds in the food and nutraceuticals industry as well as non-food industry.
Keywords: B-complex vitamin, control release, micro gel, whey protein, alginate -
درجه بندی میوه ها بر اساس درجه رسیدگی، عمر انبارمانی یا کیفیت ظاهری از اهمیت بالایی برای صنایع، سردخانه ها و حتی باغات میوه برخوردار است. پیشرفت های اخیر در زمینه سیستم ماشین بینایی فرصت های مناسبی برای کاربرد آن در زمینه علوم کشاورزی و صنایع غذایی فراهم آورده است. ازگیل Mespilus germanica)) به سبب تغییرات فیزیکی، شیمیایی طی نگهداری شدیدا دچار افت کیفیت می گردد. لذا هدف از انجام پژوهش حاضر ایجاد یک سیستم درجه بندی ازگیل بر اساس خصیصه های رنگی می باشد. به این منظور ابتدا خصوصیات فیزیکی و شیمیایی اندازه گیری شد و ازگیل ها با کمک شاخص رسیدگی به سه گروه گروه ازگیل تازه (FM)، ازگیل کامل رسیده (RM) و ازگیل بیش از حد رسیده (ORM) طبقه بندی شدند. فرآیند طبقه بندی با استفاده از تجزیه و تحلیل مولفه های اصلی (PCA) و تجزیه و تحلیل چند متغیره (MDA) با هدف تنها استفاده از پارامترهای رنگی برای برآورد میزان رسیدگی و زمان نگهداری اعمال شد. بر اساس مقدار ضریب همبستگی (بالاتر از 9/0 در بسیاری از پارامترها)، وجود همبستگی بالا بین پارامترهای فیزیکی و شیمیایی با خصوصیات رنگی تایید شد. اولین و دومین تجزیه و تحلیل مولفه اصلی با و بدون حضور پارامترهای فیزیکی، شیمیایی به ترتیب با قابلیت اطمینان 11/92 و 31/95 درصد به دست آمد. تجزیه و تحلیل چند متغیره نرخ طبقه بندی 08/96 درصد را تنها با استفاده از پارامترهای رنگی فراهم آورد. نتایج بدست آمده نشان داد که استفاده از سیستم ماشین بینایی به عنوان یک روش غیر مخرب در ارزیابی میزان رسیدگی ازگیل بر اساس خصیصه های رنگی مناسب، کارآمد، سریع و موثر می باشد.
کلید واژگان: ازگیل, درجه بندی کیفی, تجزیه و تحلیل چند متغیره, پردازش تصویر, خصیصه های رنگیToday, computer vision system (CVS) has become an alternative to visual inspection being objective, consistent, rapid, and economical in various agricultural and food industry commodity grading systems,. A particular application of this technology is the estimation of ripening or the study of the evolution of maturity of several produce in order to improve storage conditions or to be able to offer consumers better products. Short storage life of medlar fruit (Mespilus germanica) and its high susceptibility to water loss and browning are the main factors limiting its marketability. The aim of this work was to implement a straightforward and low-cost method at laboratory scale as an initial approach, in order to determine the ripening stages of M. germanica by means of a CVS and multivariate analysis. In the present work, physicochemical properties and color parameters obtained using a CVS at laboratory level were linked to establish the ripening stages of M. germanica. To classify the stages, a ripening index (RPI) was proposed, in which three stages were identified; unripe, ripe and senescent. Two classifiers based on principle component analysis (PCA) and multivariate discriminant analysis (MDA) were used to assess the applicability of vision system. The color parameters correlate correctly with the physicochemical changes which are considered the standard method to evaluate the maturity of fruits. PCA made it possible to obtain classification rates of 92.11% and 95.31% with and without physicochemical parameters, respectively. MDA was capable of classifying apples in their correct ripening stage with 96.08% accuracy. The results obtained showed that CVS developed for the study can be used as a useful non-invasive, efficient method for the evaluation of the ripeness of mangoes.
Keywords: Image Processing, Medlar, Multivariate analysis, Visual properties, Quality classification -
هدف از انجام این پژوهش بررسی سینتیک تخریب خصوصیات کیفی اصلی ازگیل طی نگهداری در سردخانه می باشد. ازگیل (Mespilus germanica) بطور گسترده و بیشتر به صورت وحشی در شمال ایران می روید و کاربرد فراوانی به سبب خواص تغذیه ای و درمانی دارد. در میوه ها خصوصیات کیفی به عنوان معیار مهم پذیرش توسط مصرف کننده است، از اینرو ارزیابی پارامترهای موثر بر کیفیت ازگیل حائز اهمیت می باشد. از آنجائی که اندازه گیری این پارامترها بسیار هزینه بر و زمان بر است، بنابراین پیش بینی آنها بسیار ضروری می باشد. در پژوهش حاضر مدل های ریاضی و شبکه های عصبی مصنوعی (ANNs) برای مدل سازی ارتباط بین خصوصیات فیزیکی و شیمیایی و ویژگی های رنگی با زمان نگهداری در سردخانه بکار برده شد. از پنج مدل سینتیکی درجه صفر، درجه اول، درجه دوم، تبدیل جزء و ویبال برای مدل سازی با کمک نرم افزار متلب استفاده شد. از بین این مدل ها، مدل ویبال به عنوان بهترین مدل در پیش بینی تغییرات پارامترهای فیزیکی و شیمیایی ( و) و رنگی ( و) انتخاب گردید. در مدل سازی ANN از شبکه پرسپترون چند لایه ای (MLP) با تعداد مختلفی نورون استفاده گردید. ورودی های شبکه شامل زمان نگهداری، رطوبت ازگیل و درجه رسیدگی و خروجی آن نیز مقادیر خصوصیات فیزیکی و شیمیایی و رنگی بود. همچنین از الگوریتم لونبرگ-مارکوآرت به منظور آموزش شبکه و از تابع های آستانه ای سیگموئید لگاریتمی، خطی و تانژانت هایپربولیک سیگموئید استفاده گردید. نتایج نشان داد که شبکه MLP با تابع آستانه ای خطی و پیکربندی های 3-4-8-3 و 2-3-7 بهترین دقت را به ترتیب برای پیش بینی ویژگی های فیزیکی و شیمیایی ( و) و خصوصیات رنگی ( و) دارند.
کلید واژگان: ازگیل, شبکه های عصبی مصنوعی, سینتیک تغییرات, مدل های ریاضی, ویژگی های فیزیکی و شیمیاییThe aim of this research was to investigate the degradation kinetics of the major quality properties of medlar (Mespilus germanica) during cold storage. Medlar is a widely growth in northern Iran and its fruit is used as a nutritional component and as a medicinal remedy. In fruits, quality properties are used as a consumer-based criteria of acceptability. So it is important to evaluate parameters that affected the medlar quality. Measurement of these parameters is an expensive and time-consuming process. Therefore, parameter prediction due to affecting factors will be more useful. In the present research, mathematical models and artificial neural networks (ANN) were used for modelling the relationship between physicochemical properties and color attributes with cold storage time. Five kinetic models viz. zero order, first order, Second order, fractional conversion and Weibull models were used for modelling using MATLAB. Among the kinetics models, the Weibull model was found to be more suitable to predict the changes in all physicochemical ( , ) and color ( , ) parameters. In ANN, multi-layer perception (MLP) used with different number of neurons. The network’s inputs include storage time, medlar moisture content and ripening stage and the network’s output were the values of the physicochemical and color properties. The training rule was Momentum Levenberg-Marquardt. The transfer functions were Tansig, Purelin and Logsig. The results showed that MLP network with Levenberg-Marquardt training function, Purelin transfer function and 3-8-4-3 and 3-7-2 topologies had the best accuracy for prediction of for physicochemical and color properties. This network can predict physicochemical and color properties of the medlar with coefficient of 0.9983 and 0.9992 and MSE of 0.021, 0.000008 and 0.000059 respectively.
Keywords: Medlar, ANN, Kinetics models, Mathematical modeling, Physicochemical properties -
امروزه استفاده از ژل های با رفتاری شبیه مایع و به شکل سوسپانسیون های قابل جذب به عنوان حامل های مناسب برای تحویل دهانی یا گوارشی ترکیبات زیست فعال و عطروطعم بسیار رایج گردیده است؛ در این پژوهش میکروکپسول آلژینات-پروتئین آب پنیر حامل ویتامین تولیدشده در پژوهش پیشین این گروه تحقیقاتی، ازنظر خصوصیات مکانیکی، رئولوژیکی و انتشاری موردبررسی قرار گرفت تا بتوان آن را به عنوان یک میکروحامل جدید معرفی نمود. نتایج این تحقیق نشان داد که متوسط اندازه میکروکپسول به عنوان تابعی از روش امولسیون سازی (التراسوند یا هم زدن)، میزان آلژینات (2 یا 4 درصد) و پروتئین آب پنیر (6 یا 10 درصد) است و با افزایش غلظت آلژینات و پروتئین آب پنیر و نیز با استفاده از روش التراسوند، میکروکپسول کوچک تری تولید می گردد. با افزایش زمان نگهداری، اندازه ذرات میکروکپسول افزایش پیدا نمود ولی پایداری ریبوفلاوین و بیوتین طی 30 روز نگهداری در دمای 4 درجه سانتی گراد تغییر نکرد. با اعمال التراسوند از میزان نرمی بافتی کاسته شده ولی ازطرف دیگر میزان محافظت از ترکیب ریزپوشانی شده افزایش پیدا نمود. نتایج اندازه گیری ویسکوزیته نشان دهنده رفتار سودوپلاستیک در این میکروژل ها بود. نتایج پیش بینی ضریب دیفوزیون نشان دهنده رهایش از نوع دیفوزیون بوده و اینکه این میکروکپسول برای محافظت عوامل زیست فعال در سیستم های گوارش قابل استفاده می باشد.کلید واژگان: اندازه ذرات, رفتار جریان, رهایش, میکروژل, ویتامین BFluid gels already proposed to deliver flavors and nutrients safely. In this paper, our earlier research was applied for mechanical, rheological and release evaluation of the vitamin encapsulated alginate-whey protein microcapsules. The results indicated that the size distribution of alginate-whey protein microcapsules depended on the whey protein concentration, alginate concentration, and emulsification method; the mean diameters of these microcapsules slightly increased as the whey protein and alginate concentration increased. The microcapsules containing riboflavin and biotin showed significant changes in mean diameter volume, but vitamin stability did not change during 30 days at 4 °C. The micro-gels emulsified by ultrasound exhibited a decrease in stiffness than those produced by high-shear blending. The vitamin encapsulated alginate-whey protein microcapsules emulsified by ultrasound were quite stable compared to microcapsule emulsified with the agitator. These micro-gel suspensions exhibit a fluid-like behavior. We founded that the release from these microcapsules mainly occurred by diffusion mechanisms. In summary, this research suggested that alginate-whey protein microcapsules can protect the active and bioactive agent against stomach condition. Our developed vesicular system could be used to nutrient delivery or controlled nutrient release.Keywords: controlled released, Flow behavior, Micro-Gel, particle size, Vitamin B
-
هدف از این پژوهش، بررسی خواص فیزیکی و آنتی اکسیدانی فیلم سلولز باکتریایی حاوی عصاره ی تشنه داری (Scrophularia striata) بود و تاثیر افزودن β-سیکلودکسترین (β-CD) و همچنین لامیناسیون و تولید فیلم سه لایه بر روی خواص فیلم، مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که فیلم های لامینه بیشترین ضخامت را نشان می دهند. میزان حلالیت در آب با افزودن عصاره و β-CD افزایش یافت اما این ویژگی در فیلم های لامینه کمتر بود. میزان جذب رطوبت و نفوذپذیری نسبت به بخار آب نیز با افزودن β-CD و همچنین تولید فیلم سه لایه کمتر شد. اندیس a، اندیس زردی و اختلاف رنگ فیلم سلولز باکتریایی با افزودن عصاره تشنه داری بطور چشمگیری افزایش یافت اما اثر β-CD و لامیناسیون بر روی خواص رنگی معنی دار نبود (p ≥ 0.05). فیلم سه لایه حاوی β-CD بیشترین مقادیر استحکام کششی (MPa11/15) و مدول یانگ (MPa13945) را نشان داد. فیلم سلولز باکتریایی حاوی عصاره تشنه داری، قدرت مهار کنندگی رادیکال آزاد DPPH قابل توجهی از خود نشان داد (%5/54) اما لامیناسیون باعث کاهش فعالیت آنتی اکسیدانی شد. بطور کلی تشکیل کمپلکس عصاره تشنه داری با β-CD و همچنین تولید فیلم سه لایه توانست اثر منفی عصاره بر روی خواص فیزیکی فیلم سلولز باکتریایی را کاهش داده و به تولید فیلم فعال با خاصیت آنتی اکسیدانی بالا منجر شود.کلید واژگان: فیلم سلولز باکتریایی, β, سیکلودکسترین, عصاره تشنه داری, لامیناسیون, خواص فیزیکیThe aim of this research was to study the physical and antioxidant properties of bacterial cellulose based active films containing Scrophularia striata extract. The effect of β-cyclodextrine (β-CD) and lamination process
was investigated on the properties of films. Results showed that the laminated films had the highest thickness. Water solubility of the films was increased by incorporation of the extract, but this property was decreased after lamination. Moisture uptake and water vapour permeability were decreased by β-CD inclusion and lamination process. a value, Yellowness index and total colour difference were increased significantly by addition of extract (p ≤ 0.05). But the effect of β-CD and lamination was not significant on colour properties. β-CD containing three-layer film had the highest tensile strength (15.11 MPa) and Young modulus (13945 MPa). Bacterial cellulose film containing extract showed a good DPPH radical scavenging activity (54.5%), but lamination process caused to decrease the antioxidant activity. Generally complex formation of extract with β-CD and also lamination was able to decrease the negative effects of extract on physical properties of bacterial cellulose film and to fabricate an active film with high antioxidant activity.Keywords: Bacterial cellulose film, ? cyclodextrine, Scrophularia striata extract, lamination, physical properties
- این فهرست شامل مطالبی از ایشان است که در سایت مگیران نمایه شده و توسط نویسنده تایید شدهاست.
- مگیران تنها مقالات مجلات ایرانی عضو خود را نمایه میکند. بدیهی است مقالات منتشر شده نگارنده/پژوهشگر در مجلات خارجی، همایشها و مجلاتی که با مگیران همکاری ندارند در این فهرست نیامدهاست.
- اسامی نویسندگان همکار در صورت عضویت در مگیران و تایید مقالات نمایش داده می شود.