بهبود تولید ترکیبات فنولی و خاصیت مهارکنندگی رادیکال عصاره‌ زرشک از راه پیش تخمیر حالت جامد

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد زیست فناوری مواد غذایی، گروه علوم و مهندسی صنایع غذایی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی کرج، دانشگاه تهران

2 استاد گروه علوم و مهندسی صنایع غذایی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی کرج، دانشگاه تهران

3 دانشیار، دانشگاه شیراز

4 استادیار، گروه علوم و مهندسی صنایع غذایی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی کرج، دانشگاه تهران

چکیده

با تخمیر میوه‌ی زرشک توسط کپک ریزوپوس الیگوسپوروس به مدت 10 روز، مقدار فنول کل در عصاره‌ی آبی گرفته شده از آن بیش از 4 برابر افزایش پیدا کرد. تخمیر توان مهارکنندگی رادیکال آزاد را نیز افزایش داد. همچنین مقدار آنتوسیانین مونومری عصاره که در اثر حرارت دهی برای استریل کردن زرشک کاهش یافته بود، در اثر تخمیر با کپک افزایش پیدا کرد. عصاره‌ی به دست آمده از زرشک تخمیرشده دارای pH و اسیدیته‌ی بیشتر نسبت به عصاره‌ی تهیه شده از زرشک تخمیرنشده بود. افزایش pH به تجزیه‌ی اسیدهای آلی عصاره در اثر استریل کردن و متعاقبا خروج محصولات فرار ناشی از تجزیه، همچنین افزایش تعداد گروه‌های آمینی در اثر تخمیر و تولید آنزیم‌های برون سلولی توسط کپک ریزوپوس الیگوسپوروس نسبت داده شد ولی افزایش اسیدیته با حرارت دهی برای استریل کردن ارتباطی نداشت و فقط به تولید اسیدهای فنولیک توسط کپک مربوط دانسته شد. افزون بر این، درحالیکه حرارت دهی زرشک برای استریل کردن تاثیری روی مقدار قندهای کاهنده عصاره نداشت، تخمیر موجب کاهش معنی‌دار قند کاهنده شد. رنگ عصاره تحت تاثیر فرایندهای استریل کردن و تخمیر زرشک قرار گرفت. با اینکه پارامتر روشنایی (L*) عصاره در اثر استریل کردن زرشک افزایش یافته، منجر به کاهش شدت رنگ در ارزیابی حسی شد، تخمیر این پارامتر را تا حدی کاهش و پارامترهای a* (شاخص قرمزی) و b* (شاخص زردی) را تا حدی افزایش داد. در نهایت اینکه، به استثنای خصوصیت رنگ، تمامی پارامترهای حسی برای عصاره‌ی حاصل از زرشک تخمیرشده بیش‌تر از تخمیرنشده بودند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Improving phenolic compounds production and radical scavenging activity of barberry extract using solid state fermentation

نویسندگان [English]

  • Elaham Rakhshi 1
  • S. Hadi Razavi 2
  • Mohammad Taghi Golmakani 3
  • Zeynabosadat Ebrahimzade Musavi 4
1 Graduated MSc student, Tehran university
2 Professor, Tehran university
3 Associate Professor, Shiraz univesity
4 Assistant Professor, Tehran university
چکیده [English]

Barberry fruits pre-extraction fermentation with the fungus Rhizopus oligosporous for 10 days led to a 4-fold increase in the extracted amount of phenolic compounds. Fermentation also increased the free radical scavenging activity of the extract and partially compensated monomeric anthocyanins loss due to heat sterilization. The extract obtained from fermented barberry had higher pH value and acidity in comparison with that from non-fermented counterpart. The pH increment was ascribed to organic acids decomposition due to heat sterilization and the departure of the resulting volatiles, as well as, to fermentation-born amino compounds and Rhizopus-released extracellular enzymes. The higher acidity of the extract from fermented barberry was not nevertheless associated with heat sterilization and was attributed only to phenolic acids production by R. oligosporous. Moreover, although heat sterilization of barberry had no major effect on reducing sugars content of the extract, but fermentation significantly decreased it. Extract color was effected by both heat sterilization and fermentation processes. Although the lightness parameter (L*) of the extract increased due to sterilization, thereby resulting in a decreased sensory color score, fermentation decreased the parameter to some extent, along with somewhat increased values for the parameters a* (redness) and b* (yellowness). Finally, all sensory parameters, except color, received higher scores for the extract from fermented barberry in comparison with that from the non-fermented sample.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Solid state fermentation
  • Barberry
  • Phenolic compounds
  • Monomeric anthocyanin
  • Rhizopus oligosporous
 [1] Martins, S., Aguilar, C. N., de la Garza-Rodriguez, I., Mussatto, S. I., Teixeira, J. A. (2010). Kinetic study of nordihydroguaiaretic acid recovery from Larrea tridentata by microwave-assisted extraction. J. Chem. Technol. Biotechnol., 85, 1142–1147.

[2] Wang, L., Weller, C. L. (2006). Recent advances in extraction of nutraceuticals from plants. Trend Food Sci. Tech., 17, 300–312.

[3] Cortazar, E., Bartolomé, L., Delgado, A., Etxebarria, N., Fernández, L. A., Usobiaga, A., et al. (2005). Optimisation of microwave-assisted extraction for the determination of nonylphenols and phthalate esters in sediment samples and comparison with pressurised solvent extraction. Anal Chim. Acta. 534, 247–254.

[4] Martins, E. S., Silva, D., Da Silva, R., Gomes, E. (2002). Solid state production of thermostable pectinases from thermophilic Thermoascus aurantiacus. Process Biochem. 37, 949–954.

[5] Nigam, P. S. (2009) Production of bioactive secondary metabolites, in: Nigam, P. S., Pandey, A. (Eds.), Biotechnology for agro-industrial residues utilization, 1st ed. Springer, Netherlands, pp 129–145.

[6] Mohamed, S. A., Saleh, R. M., Kabli, S. A., Al-Garni, S. M. (In press) Influence of solid state fermentation by Trichoderma spp. on solubility, phenolic content, antioxidant, and antimicrobial activities of commercial turmeric. Biosci. Biotech. Biochem. DOI: 10.1080/09168451.2015.1136879

[7] Couto, S. R., Sanromán, M. Ά. (2006). Application of solid-state fermentation to food industry-A review. J. Food Eng. 76, 291–302

[8] Robledo, A., Aguilera-Carbó, A., Rodríguez, R., Martinez, J. L., Garza, Y., Aguilar, C. N. (2008). Ellagic acid production by Aspergillus niger in solid state fermentation of pomegranate residues. J. Ind. Microbiol. Biotech. 35, 507–513.

[9] Randhir, R., Shetty, K. (2007). Mung beans processed by solid-state bioconversion improves phenolic content and functionality relevant for diabetes and ulcer management. Innovations Food Sci. Emerg. Technol. 8, 197–204.

[10] Pandey, A. (2003). Solid state fermentation. Biochem. Eng. J. 13, 81–84.

[11] Raghavarao, K. S. M. S., Ranganathan, T. V., Karanth, N. G. (2003). Some engineering aspects of solidstate fermentation. Biochem. Eng. J. 13, 127–135.

[12] Vattem, D. A., Shetty, K. (2003). Ellagic acid production and phenolic antioxidant activity in cranberry pomace (Vaccinium macrocarpon) mediated by Lentinus edodes using a solid-state system. Process Biochem. 39, 367–379.

[13] Dey, T. B., Kuhad, R. C. (2014). Enhanced production and extraction of phenolic compounds from wheat by solid-state fermentation with Rhizopus oryzae RCK2012. Biotechnol. Rep. 4, 120–127.

[14] Emmons, C. L., Peterson, D. M. (2001). Antioxidant activity and phenolic content of oat as affected by cultivar and lacation. Crop Sci. 41, 1676–1681.

[15] Lee, J., Durst, R. W., Wrolstad, R. E. (2005) Determination of total monomeric anthocyanin pigment content of fruit juices, beverages, natural colorants, and wines by the pH differential method: Collaborative study. J. AOAC Int. 88, 1269–1278.

[16] Brand-Williams, W., Cuvelier, Mem Berset, C. (1995). Use of a free radical method to evaluate antioxidant activity. LWT-Food Sci. Technol. 28, 25–30.

[17] James, C. S. (1995). Analytical Chemistry of Foods, United States: Springer.

[18] Vattem, D. A., Shetty, K. (2003). Ellagic acid production and phenolic antioxidant activity in cranberry pomace (Vaccinium macrocarpon) mediated by Lentinus edodes using a solid-state system. Process Biochem. 39, 367–379.

[19] de Man, J. M. (1999). Principals of Food Chemistry, Maryland, USA: Aspen Publishers, Inc.

[20] Rodriguez-Saona, L., Giusti, M., Wrolstad, R. (1999). Color and pigment stability of red radish and red-fleshed potato anthocyanins in juice model systems. J. Food Sci. 64, 451–456.

[21] Hubbermann, E. M. (2005) Functional properties of anthocyanin concentrates and the influence of physicochemical parameters and food additives on the color and stability of isolated anthocyanins in food matrices. Uelvesbṻll, Germany: Der Sndre Verlage.

[22] Rein, M. (2005) Copigmentation reactions and color stability of berry anthocyanins. University of Helsinki. Department of Applied Chemistry and Microbiology. 88 + 34 pp.

[23] García-Viguera, C., Zafrilla,P., Artés, F., Romero,F., Abellán,P., Tomás-Barberán, F. A. (1998) Colour and anthocyanin stability of red raspberry jam. J. Sci. Food Agric. 78, 565–573.