استفاده از مایکروویو برای تغییر در خصوصیات رئولوژیکی موسیلاژ دانه بالنگو

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، گروه علوم و صنایع غذایی، دانشکده صنایع غذایی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران

2 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه علوم و صنایع غذایی، دانشکده صنایع غذایی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران

چکیده

محلول‌های آبی موسیلاژ دانه‌های بالنگو ویسکوزیته بالایی دارند و رفتار شبه پلاستیکی از خود نشان می‌دهند. هدف از این مطالعه تجزیه‌وتحلیل تأثیر تیمار مایکروویو در فواصل زمانی مختلف بر رفتار رئولوژیکی محلول‌های تهیه شده از موسیلاژ دانه بالنگو بود. یافته‌های این مطالعه نشان داد که با افزایش پیوسته سرعت برشی از 2/12 بر ثانیه به 2/171 بر ثانیه، ویسکوزیته ظاهری محلول موسیلاژ دانه بالنگو (محلول تیمار نشده) از 044/0 پاسکال ثانیه به 015/0 پاسکال ثانیه کاهش می‌یابد. همچنین، ویسکوزیته ظاهری محلول‌های موسیلاژ دانه بالنگو با افزایش زمان قرار گرفتن در معرض مایکروویو از 0 تا 3 دقیقه، از 029/0 پاسکال ثانیه به 026/0 پاسکال ثانیه کاهش یافت (سرعت برشی برابر 37 بر ثانیه). برای همه محلول‌های موسیلاژ، مدل رئولوژیکی قانون توان عملکرد خوبی با حداکثر مقدار ضریب تبیین (9984/0<)، و حداقل مجموع مربعات خطا (0107/0>) و جذر میانگین مربعات خطا (0298/0>) را نشان داد. ضریب قوام محلول موسیلاژ دانه بالنگو با افزایش زمان قرار گرفتن در معرض مایکروویو از 0 تا 3 دقیقه، به‌طور معنی‌داری از Pa.sn 130/0 به Pa.sn 153/0 افزایش یافت (05/0>p). شاخص رفتار جریان محلول‌های موسیلاژ دانه بالنگو با افزایش زمان تیماردهی با مایکروویو به‌طور معنی‌داری از 577/0به 512/0 کاهش یافت (05/0>p). نتایج مدل کاسون نشان داد که مقادیر تنش تسلیم کاسون بین 2475/0 پاسکال و 3294/0 پاسکال و ویسکوزیته پلاستیک کاسون بین 0666/0 پاسکال ثانیه تا 0845/0 پاسکال ثانیه است. درمجموع، تیماردهی با مایکروویو پارامترهای رئولوژیکی را تغییر داد و باعث کاهش ویسکوزیته موسیلاژ دانه بالنگو شد.

چکیده تصویری

استفاده از مایکروویو برای تغییر در خصوصیات رئولوژیکی موسیلاژ دانه بالنگو

تازه های تحقیق

  • ویسکوزیته دیسپرسیون صمغ دانه بالنگو با افزایش زمان تیماردهی با مایکروویو کاهش می‌یابد.
  • مدل قانون توان بهترین معادله برای توصیف رفتار جریانی دیسپرسیون صمغ است.
  • ضریب قوام محلول صمغ با افزایش زمان تیماردهی با مایکروویو افزایش یافت.
  • شاخص رفتار جریان دیسپرسیون‌ها با افزایش زمان تیماردهی کاهش یافت.
  • بر اساس مدل‌های قانون توان و هرشل-بالکلی، همه محلول‌های صمغ رفتار شبه پلاستیکی از خود نشان دادند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Use of microwave for change in rheological properties of Balangu seed mucilage

نویسندگان [English]

  • Fakhreddin Salehi 1
  • Kimia Samary 2
  • Maryam Tashakori 2
1 Associate Professor, Department of Food Science and Technology, Faculty of Food Industry, Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran
2 MSc Student, Department of Food Science and Technology, Faculty of Food Industry, Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran
چکیده [English]

Aqueous solutions of Balangu seeds mucilage (BSM) have high viscosity and exhibit pseudoplastic behavior. The purpose of this study was to analyze the impact of microwave treatment at different time intervals on the rheological behavior of BSM solutions. The finding of this study revealed that the apparent viscosity of BSM solution (non-treated solution) reduced from 0.044 Pa.s to 0.015 Pa.s as the shear-rate (SR) raised continuously from 12.2 s-1 to 171.2 s-1. Additionally, the apparent viscosity of the BSM solutions reduced from 0.029 Pa.s to 0.026 Pa.s as the microwave exposure time increased from 0 to 3 min (SR=37 s-1). The Power law rheological model showed a good performance with the maximum correlation coefficient (>0.9984), and the minimum sum of squared error (SSE) values (<0.0107) and root mean square error (RMSE) values (<0.0298) for all mucilage solutions. The consistency coefficient of BSM solution increased significantly from 0.130 Pa.sn to 0.153 Pa.sn (p<0.05) with increasing microwave exposure time from 0 to 3 min. The flow behavior index of BSM solutions reduced significantly from 0.577 to 0.512 (p<0.05) as the microwave treatment time increased. The results of Casson model showed that the values of the Casson yield stress were between 0.2475 Pa and 0.3294 Pa, and the Casson plastic viscosity were between 0.0666 Pa.s and 0.0845 Pa.s. In total, microwave treatment changed the rheological parameters and reduced the viscosity of BSM.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Balangu seed mucilage
  • Casson model
  • Microwave
  • Plastic viscosity
  • Power law
[1] Salarbashi, D., & Tafaghodi, M. (2018). An update on physicochemical and functional properties of newly seed gums. Int. J. Biol. Macromol., 119, 1240-1247. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2018.06.161
[2] Salehi, F., & Inanloodoghouz, M. (2023). Rheological properties and color indexes of ultrasonic treated aqueous solutions of basil, Lallemantia, and wild sage gums. Int. J. Biol. Macromol., 253, 127828. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2023.127828
[3] Sadeghi-Varkani, A., Emam-Djomeh, Z., & Askari, G. (2018). Physicochemical and microstructural properties of a novel edible film synthesized from Balangu seed mucilage. Int. J. Biol. Macromol., 108, 1110-1119. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2017.11.029
[4] Hejrani, T., Sheikholeslami, Z., Mortazavi, S.A., Karimi, M., & Elhamirad, A.H. (2019). Impact of the Basil and Balangu gums on physicochemical properties of part baked frozen Barbari bread. Inf. Process. Agric., 6, 407-413. doi: 10.1016/j.inpa.2018.11.004
[5] Tao, Y., Yan, B., Zhang, N., Wang, M., Zhao, J., Zhang, H., & Fan, D. (2022). Do non-thermal effects exist in microwave heating of glucose aqueous solutions? Evidence from molecular dynamics simulations. Food Chem., 375, 131677. doi: 10.1016/j.foodchem.2021.131677
[6] Cao, H., Fan, D., Jiao, X., Huang, J., Zhao, J., Yan, B., Zhou, W., Zhang, W., & Zhang, H. (2018). Heating surimi products using microwave combined with steam methods: Study on energy saving and quality. Innov. Food Sci. Emerg. Technol, 47, 231-240. doi: 10.1016/j.ifset.2018.03.003
[7] Salehi, F., Goharpour, K., & Razavi Kamran, H. (2024). Effects of different pretreatment techniques on the color indexes, drying characteristics and rehydration ratio of eggplant slices. Results Eng., 21, 101690. doi: 10.1016/j.rineng.2023.101690
[8] An, N.-n., Li, D., Wang, L.-j., & Wang, Y. (2023). Microwave irradiation of corn kernels: Effects on structural, thermal, functional and rheological properties of corn flour. Food Hydrocolloid, 143, 108939. doi: 10.1016/j.foodhyd.2023.108939
[9] Yan, B., Chen, T., Tao, Y., Zhang, N., Zhao, J., Zhang, H., Chen, W., & Fan, D. (2023). Conformation and hydration property of low-acetyl gellan gum under microwave irradiation: Experiments and molecular dynamics simulations. Food Hydrocolloid, 145, 109140. doi: 10.1016/j.foodhyd.2023.109140
[10] Chen, T., Wu, Y., Liu, F., Zhang, N., Yan, B., Zhao, J., Zhang, H., Chen, W., & Fan, D. (2022). Unusual gelation behavior of low-acetyl gellan under microwave field: Changes in rheological and hydration properties. Carbohydr. Polym., 296, 119930. doi: 10.1016/j.carbpol.2022.119930
[11] Ramírez-Brewer, D., Quintana, S.E., & García-Zapateiro, L.A. (2023). Effect of microwave treatment on technological, physicochemical, rheological and microstructural properties of mango (Mangifera indica) kernel starch variety Tommy and Sugar. LWT, 187, 115311. doi: 10.1016/j.lwt.2023.115311
[12] Salehi, F., Inanloodoghouz, M., & Ghazvineh, S. (2023). Influence of microwave pretreatment on the total phenolics, antioxidant activity, moisture diffusivity, and rehydration rate of dried sweet cherry. Food Sci. Nutr., 11, 7870-7876. doi: 10.1002/FSN3.3703
[13] Salehi, F., Razavi Kamran, H., & Goharpour, K. (2023). Production and evaluation of total phenolics, antioxidant activity, viscosity, color, and sensory attributes of quince tea infusion: Effects of drying method, sonication, and brewing process. Ultrason. Sonochem., 99, 106591. doi: 10.1016/j.ultsonch.2023.106591
[14] Salehi, F., & Inanloodoghouz, M. (2024). Effects of ultrasonic intensity and time on rheological properties of different concentrations of xanthan gum solution. Int. J. Biol. Macromol., 263, 130456. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2024.130456
[15] Luo, Z., He, X., Fu, X., Luo, F., & Gao, Q. (2006). Effect of microwave radiation on the physicochemical properties of normal maize, waxy maize and amylomaize V starches. StarchStärke, 58, 468-474. doi: 10.1002/star.200600498
[16] González-Mendoza, M.E., Martínez-Bustos, F., Castaño-Tostado, E., & Amaya-Llano, S.L. (2022). Effect of microwave irradiation on acid hydrolysis of faba bean starch: physicochemical changes of the starch granules. Molecules, 27, 3528. doi: 10.3390/molecules27113528
[17] Xuewu, Z., Xin, L., Dexiang, G., Wei, Z., Tong, X., & Yonghong, M. (1996). Rheological models for xanthan gum. J. Food Eng., 27, 203-209. doi: 10.1016/0260-8774(94)00092-1
[18] Song, K.-W., Kim, Y.-S., & Chang, G.-S. (2006). Rheology of concentrated xanthan gum solutions: Steady shear flow behavior. Fibers and Polymers, 7, 129-138.
[19] Chandrasekaran, S., Ramanathan, S., & Basak, T. (2013). Microwave food processing-A review. Food Res. Int., 52, 243-261. doi: 10.1016/j.foodres.2013.02.033
[20] Yang, Q., Qi, L., Luo, Z., Kong, X., Xiao, Z., Wang, P., & Peng, X. (2017). Effect of microwave irradiation on internal molecular structure and physical properties of waxy maize starch. Food Hydrocolloid, 69, 473-482. doi: 10.1016/j.foodhyd.2017.03.011
[21] Zhong, Y., Tian, Y., Liu, X., Ding, L., Kirkensgaard, J.J.K., Hebelstrup, K., Putaux, J.-L., & Blennow, A. (2021). Influence of microwave treatment on the structure and functionality of pure amylose and amylopectin systems. Food Hydrocolloid, 119, 106856. doi: 10.1016/j.foodhyd.2021.106856
[22] Kumar, Y., Roy, S., Devra, A., Dhiman, A., & Prabhakar, P.K. (2021). Ultrasonication of mayonnaise formulated with xanthan and guar gums: Rheological modeling, effects on optical properties and emulsion stability. LWT, 149, 111632. doi: 10.1016/j.lwt.2021.111632