فناوری‌های جدید در صنعت غذا

فناوری‌های جدید در صنعت غذا

ارزیابی تأثیر آنزیم ترانس‌گلوتامیناز میکروبی و کنسانترة پروتئینی آب‌پنیر بر ویژگی‌های بافت کیک اسفنجی براساس پردازش تصویر

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشگاه کشاورزی و منابع طبیعی رامین خوزستان
2 دانشیار گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم، دانشکده مهندسی زراعی و عمران روستایی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان
3 کارشناسی ارشد، گروه علوم و مهندسی صنایع غذایی، دانشکده علوم دامی و صنایع غذایی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان
چکیده
ارزیابی کیک‌ها بر اساس پردازش تصویر، امکان سنجش عینی و تکرارپذیر ویژگی‌های ظاهری از قبیل یکنواختی رنگ و شاخص‌های بافت را فراهم می‌سازد و در نتیجه، زمینه را برای اعمال کنترل دقیق‌تر و ساده‌تر بر کیفیت محصول مهیا می‌کند. هدف از این مطالعه، بررسی تأثیر افزودنی‌های آنزیم ترانس‌گلوتامیناز (TG) و کنسانترة‌ پروتئینی آب‌پنیر (WPC) بر ویژگی‌های بافتی کیک اسفنجی با توجه به ویژگی‌های رنگ محصول بود. در این پژوهش، اثر تیمار آنزیمیTG (0%، 05/0% و 1/0%) و افزودن WPC (0%، 10% و 20%)‌ بر بهبود ویژگی‌های یکنواختی، همگنی و کیفیت بافت کیک اسفنجی بر اساس ارزیابی تغییرات ساختاری به روش ماتریس هم‌وقوع سطوح خاکستری (GLCM) مورد تحلیل قرار گرفت. یافته‌ها حاکی از آن بود که TG با ایجاد پیوندهای کووالانسی باعث کاهش کنتراست و افزایش همبستگی و نظم در بافت شد؛ درحالی‌که WPCبا تشکیل اتصالات هیدروژنی و هیدروفوبی، کاهش برجستگی، انرژی و کنتراست بیشتری در مقایسه با TG به همراه داشت. تیمارهای حاوی درصدهای بالاتر TG و WPC از یکنواختی بیشتری برخوردار بودند و در این میان، تیمارهای T36 و T27 بهترین عملکرد را از خود نشان دادند. اگرچه مقادیر مربوط به برخی از جداول از نظر آماری معنادار نبود، روند بهبود تدریجی به وضوح قابل مشاهده بود و WPC تأثیر قوی‌تری در کاهش تغییرات بافتی ایفا نمود. این یافته‌ها با مطالعات پیشین هم‌خوانی داشت و کاهش کنتراست و انتروپی و افزایش همبستگی با افزودن TG و WPC مورد تأیید قرار گرفت. در نهایت، ترکیب این دو افزودنی به عنوان ابزاری مؤثر برای بهبود کیفیت بافت کیک معرفی گردید.

چکیده تصویری

ارزیابی تأثیر آنزیم ترانس‌گلوتامیناز میکروبی و کنسانترة پروتئینی آب‌پنیر بر ویژگی‌های بافت کیک اسفنجی براساس پردازش تصویر

تازه های تحقیق

  • تأثیر آنزیم ترانس­گلوتامیناز (TG) و کنسانتره پروتئین آب پنیر (WPC) بر بافت کیک اسفنجی بررسی شد.
  • تأثیر TG و WPC بر کیفیت بافت با استفاده از روش ماتریس هم‌رخدادی سطح خاکستری (GLCM) تجزیه و تحلیل شد.
  •  TG کنتراست را کاهش و همبستگی و نظم بافت را افزایش و WPC برجستگی را کاهش و انرژی و کنتراست را افزایش داد.

کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Evaluation of the effect of microbial transglutaminase enzyme and whey protein concentrate on sponge cake texture characteristics based on image processing

نویسندگان English

Hossein Jooyandeh 1
Saman Abdanan Mahdizadeh 2
Sara Saniee 3
1 Agricultural Sciences and Natural Resources University of Khuzestan
2 Associate Professor, Department of Mechanics of Biosystems Engineering, Agricultural Sciences and Natural Resources University of Khuzestan, Mollasani, Iran
3 MSc., Department of Food Science and Technology, Agricultural Sciences and Natural Resources University of Khuzestan, Mollasani, Iran
چکیده English

Evaluation of cakes based on image processing provides the possibility of objective and reproducible measurement of appearance characteristics such as color uniformity and texture indicators, and as a result, it provides the basis for applying more precise and simple control over the quality of the product. The purpose of this study was to investigate the effect of transglutaminase (TG) and whey protein concentrate (WPC) additives on the textural characteristics of sponge cake according to the color characteristics of the product. In this research, the effect of TG enzyme treatment (0%, 0.05% and 0.1%) and addition of WPC (0%, 10% and 20%) on improving the uniformity, homogeneity and texture quality of sponge cake was analyzed based on the evaluation of structural changes using the gray level co-occurrence matrix (GLCM) method. The findings indicated that TG reduced the contrast and increased correlation and order in the tissue by creating covalent bonds; while WPC, by forming hydrogen and hydrophobic bonds, reduced prominence, increased energy and contrast compared to TG. The treatments containing higher percentages of TG and WPC had more uniformity, and among them, treatments T36 and T27 showed the best performance. Although the values related to some tables were not statistically significant, the gradual improvement process was clearly visible and WPC played a stronger effect in reducing tissue changes. These findings were consistent with previous studies and the decrease in contrast and entropy and increase in correlation with the addition of TG and WPC were confirmed. Finally, the combination of these two additives was introduced as an effective tool to improve the quality of cake texture.

کلیدواژه‌ها English

Color characteristics
TG
WPC
GLCM
Storage period
[1]  Arrizubieta, M. J. (2007). Transglutaminases. In: Industrial enzymes: Structure, function and applications (pp. 567-581). Springer.
[2]  Najjaa, H., Ben Arfa, A., Elfalleh, W., Zouari, N., & Neffati, M. (2020). Jujube (Zizyphus lotus L.): Benefits and its effects on functional and sensory properties of sponge cake. PloS one, 15(2), e0227996. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0227996    
[3]  Taghdiri, S., Emtyazjoo, M., Azizi, M. H., Ariaii, P., & Sedaghati, M. (2024). The effect of hydrolyzed protein obtained from Chlorella vulgaris on the shelf life and quality of oil cake during the storage period. J. Food Meas. Charact., 18(1), 582-592.
[4]  Hidalgo, A., Lucisano, M., Mariotti, M., & Brandolini, A. (2019). Physico‐chemical and nutritional characteristics of einkorn flour cookies. J. Food Process. Preserv., 43(9), e14079. https://doi.org/10.1111/jfpp.14079  
[5]  Jooyandeh, H., Goudarzi, M., Rostamabadi, H., and Hojjati, M. (2017). Effect of Persian and almond gums as fat replacers on the physicochemical, rheological, and microstructural attributes of low- fat Iranian White cheese. Food Sci. Nutr., 5, 669-677.
[6]  Kouravand, F., Jooyandeh, H., Barzegar, H., & Hojjati M. (2020). Mechanical, barrier and structural properties of whey protein isolate‐based films treated by microbial transglutaminase. Journal of Microbiology, Biotechnol. Food Sci., 9(5), 960-964.
[7]  Jooyandeh, H. (2011). Whey protein films and coatings: A review. Pak. J. Nutr., 10(3), 296-301.
[8]  Jooyandeh, H., Minhas K.S. & Kaur A. (2009). Sensory quality and chemical composition of wheat breads supplemented with fermented whey protein concentrate and whey permeate.  J. Food Sci. Technol., 46(2), 146-148.
[9]  Krupa-Kozak, U., Drabińska, N., Bączek, N., Šimková, K., Starowicz, M., & Jeliński, T. (2021). Application of broccoli leaf powder in gluten-free bread: An innovative approach to improve its bioactive potential and technological quality. Foods, 10(4), 819.
[10]   Alimoradi, F., Hojati, E., Jooyandeh, H., Zehni-Moghadam, S.A.H. & Moludi, J. (2016). Whey proteins: Health benefits and food applications. J. Int. Res. Med. Pharm. Sci., 9(2), 63-73.
[11]   Hajas, L., Benedek, C., Csajbókné Csobod, É., & Juhász, R. (2022). Development of protein-and fiber-enriched, sugar-free lentil cookies: impact of whey protein, inulin, and xylitol on physical, textural, and sensory characteristics. Foods, 11(23), 3819.
[12]   Jooyandeh, H., & Minhas, K.S. (2021). Utilization of fermented whey protein concentrate and whey permeate in beard loaf making. J. Food Bioprocess Eng., 4(2), 186-192. https://doi.org/10.22059/jfabe.2021.335604.1102
[13]   Camargo, L. R., Silva, L. M., Komeroski, M. R., Kist, T. B., Rodrigues, C. E., Rios, A. d. O., et al. (2018). Effect of whey protein addition on the nutritional, technological and sensory quality of banana cake. Int. J. Food Sci. Technol., 53(11), 2617-2623.  
[14]   Rahim Monfared, M., Nouri, L., & Mohammadi Nafchi, A. (2023). The effects of sesame protein isolate and transglutaminase enzyme on the quality characteristics of gluten-free batter and cake. J. Food Meas. Charact., 17(5), 4881-4891.
[15]   Torabi, F., Jooyandeh, H., Noshad, M. & Barzegar, H. (2019). Modeling and optimization of physicochemical and organoleptical properties and lactobacillus acidophilus viability in ultrafiltrated synbiotic cheese, containing microbial transglutaminase enzyme, whey and inulin. Res. Innov. Food Sci. Technol., 8(2), 137-150. (In Persian)
[16]   Jooyandeh, H., Danesh, E., & Goudarzi, M. (2019). Influence of transglutaminase treatment on proteolysis and lipolysis of low-fat white-brined cheese incorporated with whey proteins during ripening. J. Food Technol. Nutr., 15(4), 31–44. (In Persian)
[17]   Campbell, L., Euston, S. R., & Ahmed, M. A. (2016). Effect of addition of thermally modified cowpea protein on sensory acceptability and textural properties of wheat bread and sponge cake. Food Chem., 194, 1230-1237.
[18]   Jooyandeh, H. (2025). Composition of foods and their functions in human nutrition. 1st ed., Khuzestan Agricultural Sciences and Natural Resources University Press. (In Persian)
[19]   Nooshkam, M., Babazadeh A., and Jooyandeh, H. (2018). Lactulose: Properties, techno-functional food applications, and food grade delivery system. Trends Food Sci. Technol., 80, 23-34.
[20]   Redd, A.J., Pike, O.A., and Ahlborn, G.J. (2024). Effects of microbial transglutaminase on gluten-free sourdough bread structure and loaf characteristics. J. Cereal Sci., 115, 103833. https://doi.org/10.1016/j.jcs.2023.103833
[21]   Babakhani, S., Moghaddaszadeh-Ahrabi, S., & Gharakhani, M. (2019). Physicochemical and sensory properties of cake enriched with fish protein powder (FPP) and transglutaminase enzyme. J. Food Sci. Technol. (Iran), 16(95), 179-196.  (In Persian)
[22]   Alp, H., & Bilgiçli, N. (2008). Effect of transglutaminase on some properties of cake enriched with various protein sources. J. Food Sci., 73(5), 5209-5214.
[23]   Bonnand-Ducasse, M., Della Valle, G., Lefebvre, J., & Saulnier, L. (2010). Effect of wheat dietary fibres on bread dough development and rheological properties. J. Cereal Sci., 52(2), 200-206. https://doi.org/10.1016/j.jcs.2010.05.006
[24]   Abdanan Mahdizadeh, S., Noshad, M., & Noori, S.F. (2023). Non-destructive detection of bread staleness using hyperspectral images. Innov. Food Technol., 10(4), 299-317. (In Persian) https://doi.org/10.22104/ift.2023.6279.2142
[25]   Maravić, N., Škrobot, D., Dapčević-Hadnađev, T., Pajin, B., Tomić, J., & Hadnađev, M. (2022). Effect of sourdough and whey protein addition on the technological and nutritive characteristics of sponge cake. Foods, 11(14), 1992.
[26]   Ghaemi, P., Arabshahi Delouee, S., Aalami, M., & Hosseini ghaboos, S. H. (2022). The effect of whey protein concentrate and soy protein isolate along with basil seed gum on some physicochemical and sensory properties of gluten-free dough and cake based on rice flour. Iran. J. Food Sci. Technol., 19(127), 139-154. (In Persian)
[27]   Krupa-Kozak, U., Bączek, N., & Rosell, C. M. (2013). Application of dairy proteins as technological and nutritional improvers of calcium-supplemented gluten-free bread. Nutrients, 5(11), 4503-4520. https://doi.org/10.3390/nu5114503
[28]   Moradi, M., Bolandi, M., Karimi, M., Nahidi, F., & Begaei, H. (2021). Effect of microbial transglutaminase enzyme, guar gum, sodium caseinate additive on gluten-free tafton bread (based on Agria potato powder). Iran. J. Food Sci. Technol., 18(116), 347-356. (In Persian) https://doi.org/10.52547/fsct.18.116.347
[29]   Meybodi, N. M., Mirmoghtadaie, L., Sheidaei, Z., Arab, M., Nasab, S. S., Taslikh, M., & Mortazavian, A. M. (2021). Application of microbial transglutaminase in wheat bread industry: A review. Curr. Nutr. Food Sci., 17(5), 450-457.
[30]   Kaić, A., Janječić, Z., Žgur, S., Šikić, M., & Potočnik, K. (2021). Physicochemical and sensory attributes of intact and restructured chicken breast meat supplemented with transglutaminase. Animals, 11(9), 2641. https://doi.org/10.3390/ani11092641
[31]   Amani, H., Firtha, F., Jakab, I., Baranyai, L., & Badak‐Kerti, K. (2021). Nondestructive evaluation of baking parameters on pogácsa texture. J. Texture Stud., 52(4), 510-519.
[32]   Kuraishi, C., Yamazaki, K., & Susa, Y. (2001). Transglutaminase: its utilization in the food industry. Food Rev. Int., 17(2), 221-246.
[33]   Motoki, M., & Seguro, K. (1998). Transglutaminase and its use for food processing. Trends Food Sci. Technol., 9(5), 204-210.
[34]   Dannenberg, F., & Kessler, H. G. (1988). Reaction kinetics of the denaturation of whey proteins in milk. J. Food Sci., 53(1), 258-263.
[35]   Kumar, C. T. M., Sabikhi, L., Singh, A., Raju, P. N., Kumar, R., & Sharma, R. (2019). Effect of incorporation of sodium caseinate, whey protein concentrate and transglutaminase on the properties of depigmented pearl millet based gluten free pasta. LWT-Food Sci. Technol., 103, 19–26. https://doi.org/10.1016/J.LWT.2018.12.071  
[36]   Purwandari, U., Khoiri, A., Muchlis, M., Noriandita, B., Zeni, N. F., Lisdayana, N. & Fauziyah, E. (2014). Textural, cooking quality and sensory evaluation of gluten-free noodle made from breadfruit, konjac, or pumpkin flour. Int. Food Res. J., 21(4), 1623-1627.
[37]   Soeda, T., Sotozono, A., Kasaki, T., & Sakamoto, M. (2006). Physical modification of whey protein concentrates by microbial‐derived transglutaminase.
J. Jpn. Soc. Food Sci. Technol., 53(1), 74-79.
 
دوره 13، شماره 4
تابستان 1405
صفحه 345-362

  • تاریخ دریافت 02 آذر 1404
  • تاریخ بازنگری 12 دی 1404
  • تاریخ پذیرش 11 بهمن 1404
  • تاریخ اولین انتشار 11 بهمن 1404
  • تاریخ انتشار 01 مرداد 1405