بررسی ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی، رئولوژیکی و حسی کارامل تولیدشده از فروکتوز

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی علوم و صنایع غذایی، واحد قزوین، دانشگاه آزاد اسلامی، قزوین، ایران

2 دانشگاه آزاد قزوین

3 پالایشگاه غلات زَر، گروه صنعتی پژوهشی فرهیختگان زرنام، کرج، ایران

چکیده

رنگ کارامل از جمله رنگ‌های پرکاربرد در صنایع غذایی است. هدف این پژوهش، تولید کارامل از فروکتوز و بررسی ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی، رئولوژیکی و حسی آن بود. کارامل فروکتوز با چهار روش مختلف در دمای ۱۰۰ درجه سلسیوس تهیه شد (روش اول: 06/84٪ فروکتوز + 10/7٪ آمونیاک + 84/8٪ اسید سولفوریک، ۹۰ دقیقه؛ روش دوم: 01/79 % فروکتوز + 35/9٪ آمونیاک + 63/11٪ اسید سولفوریک، ۹۰ دقیقه؛ روش سوم: 85/91 % فروکتوز + 34/3٪ آمونیاک + 83/4 ٪ اسید سولفوریک، ۴ ساعت؛ روش چهارم: 93/88٪ فروکتوز + 53/4٪ آمونیاک + 54/6 ٪ اسید سولفوریک، ۴ ساعت). نمونه‌ها از نظر شاخص قهوه‌ای شدن، قدرت احیاکنندگی، هیدروکسی‌متیل‌فورفورال، ترکیبات فنولی، ظرفیت آنتی‌اکسیدانی، رنگ، ویسکوزیته و ویژگی‌های حسی بررسی شدند. نتایج نشان داد روش اول از نظر عطر، رنگ و قابلیت جویدن و روش دوم از نظر ویسکوزیته، زاویه هیو و شدت شیرینی برتری دارد. بیشترین فعالیت آنتی‌اکسیدانی مربوط به نمونه کارامل شاهد با 48/70 درصد و کمترین فعالیت آنتی‌اکسیدانی مربوط به نمونه کارامل تهیه شده به روش چهارم با 04/29 درصد بود. هم‌چنین بیشترین میزان ترکیبات فنولی مربوط به نمونه کارامل شاهد با 7/1276 میلی‌گرم اسید گالیک در هر گرم بود. پس از آن نمونه کارامل فروکتوز تهیه شده به روش اول ترکیبات فنولی برابر با 9/1151 میلی‌گرم اسید گالیک/ گرم داشت که این میزان نسبت به نمونه‌های کارامل تهیه شده به سه روش دیگر بیشتر بود. کمترین میزان ترکیبات فنولی مربوط به نمونه کارامل تهیه شده به روش دوم بود. علاوه بر این نتایج ارزیابی پروفایل ترکیبات فنولی موجود در نمونه کارامل با استفاده از روش کروماتوگرافی مایع با فشار بالا (HPLC) نشان داد که ترکیبات فنولی شناسایی شده در نمونه کارامل شامل سیناپیک اسید (9/1262 میلی‌گرم/ میلی‌لیتر)، پروتوکاتچوئیک اسید (1/926 میلی‌گرم/ میلی‌لیتر)، کاتچین (6/501 میلی‌گرم/ میلی‌لیتر) و الاگیک اسید (09/220 میلی‌گرم/ میلی‌لیتر) بود.

چکیده تصویری

بررسی ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی، رئولوژیکی و حسی کارامل تولیدشده از فروکتوز

تازه های تحقیق

  • کارامل از فروکتوز با چهار فرمولاسیون متفاوت تهیه و تحلیل فیزیکوشیمیایی، رئولوژیکی و حسی روی آن انجام شد.
  • مقدار ترکیبات فنولی و فعالیت آنتی‌اکسیدانی به‌طور معنی‌داری تحت تأثیر نوع فرمولاسیون و مدت زمان حرارت‌دهی قرار گرفت.
  • ترکیبات فنولی کلیدی شامل اسید سیناپیک، اسید پروتوکاتچوئیک، کاتچین و اسید الاژیک شناسایی شدند که بیانگر خواص عملکردی بالقوه کارامل تولیدشده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigation of physicochemical, rheological and sensory characterization of caramel produced from fructose

نویسندگان [English]

  • ehsan Firoozi 1
  • Akram Sharifi 2
  • Milad Pero 3
1 Department of Food Science and Technology, Qazvin Branch, Islamic Azad University, Qazvin, Iran
2 Islamic Azad university of Qazvin
3 Zar Grain Refinery, Farhikhtegan Zarnam Industrial & Research Group, Karaj, Iran
چکیده [English]

Caramel color is among the most widely used additives in the food industry. This study aimed to produce caramel from fructose and evaluate its physicochemical, rheological, and sensory properties. Fructose-based caramel was prepared using four different methods at 100°C (Method 1: 84.06% fructose + 7.10% ammonia + 8.84% sulfuric acid, 90 min, Method 2: 79.01% fructose + 9.35% ammonia + 11.63% sulfuric acid, 90 min, Method 3: 91.85% fructose + 3.34% ammonia + 4.83% sulfuric acid, 4 h and Method 4: 88.93% fructose + 4.53% ammonia + 6.54% sulfuric acid, 4 h). The samples were analyzed for browning index, reducing power, hydroxymethylfurfural content, total phenolic compounds, antioxidant capacity, color, viscosity, and sensory characteristics. The results indicated that Method 1 produced superior aroma, color, and chewiness, while Method 2 showed better viscosity, hue angle, and sweetness intensity. The highest antioxidant activity was observed in the control sample (70.48%), and the lowest in the sample from Method 4 (29.04%). The highest total phenolic content was also found in the control (1276.7 mg gallic acid/g), followed by the caramel from Method 1 (1151.9 mg gallic acid/g). The lowest phenolic content was recorded in the sample from Method 2. In addition, HPLC analysis identified sinapic acid (1262.9 mg/mL), protocatechuic acid (926.1 mg/mL), catechin (501.6 mg/mL), and ellagic acid (220.09 mg/mL) as the main phenolic compounds in the caramel samples.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Caramel
  • Fructose Syrup
  • Physicochemical Properties
  • Sensory Attributes
[1] Bagheri, H., Kashaninejad, M., Ziaee Far, A., & Alami, M. (2016). Evaluation of color parameters, moisture content, and energy consumption during peanut roasting using hot air. Innov. Food Technol., 3(11), 59–71. [In Persian]. DOI: 10.22104/JIFT.2016.290
[2] Keramt, J., & Malek, S. (2001). Separation of caramel color from sugar beet molasses and investigation of its properties and applications in the food industry. Agric. Sci. Nat. Resour., 5(1). [In Persian]
[3] Sabaghzadeh, R., Elhami Rad, A., & Armin, M. (2020). Study of the effect of caramelization conditions and type of sugar on browning intensity, reducing properties, and antioxidant characteristics of produced caramel. J. Innov. Food Sci. Technol., 12(3), 1–9. [In Persian] DOI:  10.30495/jfst.2020.674095
[4] Shoberi, N.S., (2010).The role of pH, temperature and catalyst type in caramel manufacturing process. UMP.
[5] Dai, Y., et al. (2021). Preparation and characterization of modified caramel with binary carboxylic acids. in IOP Conference Series: Earth and Environmental Science.. IOP Publishing.
[6] Elvers, B. (1991). Ullmann's encyclopedia of industrial chemistry. Vol. 17., Verlag Chemie Hoboken, NJ.
[7]Al-Abid, M., Al-Shoaily, K., Al-Amry, M., & Al-Rawahy, F. (2007). Preparation of caramel colour from dates. Acta Hortic., 736. DOI: 10.17660/ActaHortic.2007.736.53
 [8] Laroque, D., Inisan, C., Berger, C., Vouland, E., Dufossé, L., Guérard, F.  (2008). Kinetic study on the Maillard reaction. Consideration of sugar reactivity. Food Chem., 111(4), p. 1032-1042. DOI: 10.1016/j.foodchem.2008.05.033
 [9]Limsuwanmanee, J., Chaijan, M., Manurakchinakorn, S., Benjakul, S., Panpipat, W., Klomklao, S.  (2014). Antioxidant activity of Maillard reaction products derived from stingray (Himantura signifier) non-protein nitrogenous fraction and sugar model systems. LWT, 57(2), p. 718-724. DOI: 10.1016/j.lwt.2014.01.042
[10]Dogan, M. & Toker, O. (2015). Hydroxymethylfurfural content and physicochemical properties of the caramel samples enriched with different dietary fibres. Qual. Assur. Saf. Crops Foods, 7(3), p. 277-285, DOI: 10.3920/QAS2013.0284
[11]Guan, Y.G., Yu, P.,  Yu, Sh.,  Xu, X.,  Shi, W.,  Sun, W. (2011). Effects of pressure on the glucose–ammonium sulphite caramel solutions. Food Chem., 127, p. 596-601. DOI: 10.1016/j.foodchem.2011.01.049
[12]Karseno, E., T. Yanto, R. Setyowati, and P. Haryanti (2018). Effect of pH and temperature on browning intensity of coconut sugar and its antioxidant activity. Food Res., 2(1), p. 32-38. DOI: 10.26656/fr.2017.2(1).175
[13] Kokeb, A., Mamo, S., Gabbiye, N., & Assefa, A. (2015). Synthesis and characterization of caramel from simple sugar for brewing color application. Int. J. Basic Appl. Sci., 2(1), 48–55.
[14] Kocadağlı, T., & Gökmen, V. (2016). Multiresponse kinetic modelling of Maillard reaction and caramelisation in a heated glucose/wheat flour system. Food Chem., 211, 892–902. DOI: 10.1016/j.foodchem.2016.05.150
[15] Benjakul, S., Visessanguan, W., Phongkanpai, V., & Tanaka, M. (2005). Antioxidative activity of caramelisation products and their preventive effect on lipid oxidation in fish mince. Food Chem., 90(1–2), 231–239. DOI: 10.1016/j.foodchem.2004.03.045
[16] Rufián-Henares, J., & Pastoriza, S. (2016). Browning: Non-enzymatic browning.
[17] Eskin, N. M., & Shahidi, F. (2012). Biochemistry of foods (3rd ed.). Academic Press.
[18] Jain, D., Wang, J., Liu, F., Tang, J., Bohnet, S. (2017). Application of non-enzymatic browning of fructose for heating pattern determination in microwave assisted thermal pasteurization system. J. Food Eng., 210, 27–34. DOI: 10.1016/j.jfoodeng.2017.04.014
[19] Hwang, I. G., Kim, H. Y., Woo, K., Lee, J., Jeong, H. S. (2011). Biological activities of Maillard reaction products (MRPs) in a sugar–amino acid model system. Food Chem., 126(1), 221–227. DOI: 10.1016/j.foodchem.2010.10.103
[20] Lertittikul, W., Benjakul, S., & Tanaka, M. (2007). Characteristics and antioxidative activity of Maillard reaction products from a porcine plasma protein–glucose model system as influenced by pH. Food Chem., 100(2), 669–677. DOI: 10.1016/j.foodchem.2005.09.085
[21] Coca, M., Teresa Garcı, M., González, G.,  Peña, M., Garcı, J.A. (2004). Study of coloured components formed in sug ar beet processing. Food Chem., 86(3), 421–433. DOI: 10.1016/j.foodchem.2003.09.017
 [22] Hu, S., Yin, J., Nie, Sh., Wang, J., Glyn, O.Ph., Xie, M., Cui, S. W. (2016). In vitro evaluation of the antioxidant activities of carbohydrates. Bioact. Carbohydr. Diet. Fibre, 7(2), 19–27. DOI: 10.1016/j.bcdf.2016.04.001
 [23] Lee, G., & Lee, C. (1997). Inhibitory effect of caramelisation products on enzymic browning. Food Chem., 60(2), 231–235. DOI: 10.1016/S0308-8146(96)00325-1
[24] Vollmuth, T. A. (2018). Caramel color safety–an update. Food Chem. Toxicol., 111, 578–596. DOI: 10.1016/j.fct.2017.12.004
 [26]Brudzynski, K., & Miotto, D. (2011). Honey melanoidins: Analysis of the compositions of the high molecular weight melanoidins exhibiting radical-scavenging activity. Food Chem., 127(3), 1023–1030. DOI: 10.1016/j.foodchem.2011.01.075
[27] El-Ghorab, A. H., Ashraf, I., Muhammad Anjum, F., Shaaban, H., El-massry, Kh., Farouk, A. (2010). The effect of pH on flavor formation and antioxidant activity of amino acid and sugars interaction products. J. Appl. Sci. Res., 5(2), 131–139.
[28] Rahardjo, M., Sihombing, M., & Anggraeni, M. (2020). Color development and antioxidant activity in honey caramel. In IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci.. IOP Publishing. DOI: 10.1088/1755-1315/443/1/012041
[29] Echavarría, A., Pagán, J., & Ibarz, A. (2013). Antioxidant activity of the melanoidin fractions formed from D-glucose and D-fructose with L-asparagine in the Maillard reaction. Sci. Agropecu., 4(1), 45–54. DOI: 10.17268/sci.agropecu.2013.01.05
[30] Tsai, P.-J., Yu, T., Chen, Sh., Liu, Ch., Sun, Y. (2009). Interactive role of color and antioxidant capacity in caramels. Food Res. Int., 42(3), 380–386. DOI: 10.1016/j.foodres.2009.01.006
[31] Brenna, O. V., Ceppi, E. L., & Giovanelli, G. (2009). Antioxidant capacity of some caramel-containing soft drinks. Food Chem., 115(1), 119–123. DOI: 10.1016/j.foodchem.2008.11.059
[32] Chawla, S., Chander, R., & Sharma, A. (2009). Antioxidant properties of Maillard reaction products obtained by gamma-irradiation of whey proteins. Food Chem., 116(1), 122–128. DOI: 10.1016/j.foodchem.2009.01.097
[33] Phongkanpai, V., Benjakul, S., & Tanaka, M. (2006). Effect of pH on antioxidative activity and other characteristics of caramelization products. J. Food Biochem., 30(2), 174–186. DOI: 10.1111/j.1745-4514.2006.00053.x
[34] Payet, B., Shum Cheong Sing, A., & Smadja, J. (2005). Assessment of antioxidant activity of cane brown sugars by ABTS and DPPH radical scavenging assays: Determination of their polyphenolic and volatile constituents. J. Agric. Food Chem., 53(26), 10074–10079. DOI: 10.1021/jf0517703
[35] Amin, N. A. M., Mustapha, W. A. W., Maskat, M. Y., & Wai, H. C. (2010). Antioxidative activities of palm sugar-like flavouring. Open Food Sci. J., 4(1), 23–29. DOI: 10.2174/1874256401004010023
[36] Woo, K. S., Kim, H., Hwang, I., Lee, S., Jeong, H. (2015). Characteristics of the thermal degradation of glucose and maltose solutions. Prev. Nutr. Food Sci., 20(2), 102–108. DOI: 10.3746/pnf.2015.20.2.102
[37] Kocadağlı, T., & Gökmen, V. (2019). Caramelization in foods: A food quality and safety perspective.
[38] Chen, H., & Gu, Z. (2014). Effect of ascorbic acid on the properties of ammonia caramel colorant additives and acrylamide formation. J. Food Sci., 79(9), C1678–C1682. DOI: 10.1111/1750-3841.12560
[39] Linner, R. (1970). Caramel color: A new method of determining its color hue and tinctorial power. In Proc. Soc. Soft Drink Technol. Annu. Meet.
[40] El Hosry, L., Elias, V., Chamoun, V., Halawi, M., Cayot, P., Nehme, A., & Bou-Maroun, E. (2025). Maillard reaction: Mechanism, influencing parameters, advantages, disadvantages, and food industrial applications: A review. Foods, 14, 1881. DOI: 10.3390/foods14111881
[41] Schab, D., Zahn, S., & Rohm, H. (2021). Development of a caramel-based viscoelastic reference material for cutting tests at different rates. Mater., 14, 3798. DOI: 10.3390/ma14143798
[42] Luna, M. P., & Aguilera, J. M. (2014). Kinetics of colour development of molten glucose, fructose and sucrose at high temperatures. Food Biophys., 9(1), 61–68. DOI: 10.1007/s11483-013-9317-0
[43] Barra, G. (2004). The rheology of caramel. Doctoral dissertation, University of Nottingham.
[44] Barra, G., & Mitchell, J. R. (2013). The rheology of caramel. Curr. Nutr. Food Sci., 9(1), 52–61. DOI: 10.2174/1573401311309010005
دوره 12، شماره 4
مرداد 1404
صفحه 395-414
  • تاریخ دریافت: 18 تیر 1404
  • تاریخ بازنگری: 20 مرداد 1404
  • تاریخ پذیرش: 20 مرداد 1404
  • تاریخ اولین انتشار: 20 مرداد 1404
  • تاریخ انتشار: 01 مرداد 1404