تأثیر اینولین استخراج شده از تره‌فرنگی (Allium porrum L) با فراصوت بر خواص فیزیکوشیمیایی و میکروبی ماست سین‌بیوتیک

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه علوم و صنایع غذایی، دانشکده علوم زیستی ، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران شمال، تهران، ایران

2 استادیار، گروه علوم و صنایع غذایی، دانشکده علوم زیستی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران شمال، تهران، ایران

3 دانشیار، گروه شیمی تجزیه، دانشکده شیمی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران شمال، تهران، ایران

چکیده

سابقه و هدف: اینولین یک پری بیوتیک طبیعی است که در گیاهان مختلف از جمله تره‌فرنگی یافت می شود و به دلیل فواید سلامتی‌بخش آن به ویژه در ارتقای سلامت روده شناخته شده است. اینولین را می‌توان به روش‌های مختلف فیزیکی و شیمیایی از منابع گیاهی استخراج کرد و استخراج به کمک فراصوت به دلیل کارایی بالای آن، به عنوان یک تکنیک مطلوب مطرح است. ترکیب اینولین استخراج شده از تره‌فرنگی با مواد غذایی نظیر ماست، می تواند خواص تغذیه ای آن را افزایش داده و در عین حال مزایای پری بیوتیکی را نیز به همراه داشته باشد. هدف از این مقاله بررسی تاثیر اینولین استخراج شده از تره‌فرنگی با کمک فراصوت و بررسی تاثیر آن بر خواص فیزیکوشیمیایی و زنده مانی لاکتوباسیلوس پلانتاروم در ماست سین بیوتیک است.
مواد و روش‌ها: در این پژوهش، پس از تهیه پودر تره فرنگی از روش ماسراسیون و با استفاده از حلال های مختلف آب، متانول، اتانول و آب/ اتانول (v/v 50/50) با بکارگیری تیمار فراصوت استخراج اینولین صورت پذیرفت. در ادامه محتوی قند کل، قند احیا کننده، محتوی اینولین، درجه پلیمریزاسیون و راندمان تولید نمونه‌های اینولین استخراج شده ارزیابی شد. جهت تولید ماست، از شیر گاو (1.55/1% چربی)، پودر اینولین (0، 1% و 2%) و باکتری پروبیوتیک لاکتوباسیلوس پلانتاروم استفاده و خواص فیزیکوشیمیایی و زنده مانی لاکتوباسیلوس پلانتاروم در ماست سین بیوتیک در طول 14 روز نگهداری ارزیابی شد.
یافته‌ها: طبق نتایج حاصل نوع حلال (آب، اتانول، آب/اتانول و متانول)، نوع نمونه (ریشه و ساقه) و تیمار (بدون فراصوت و با فراصوت) تاثیر معنی داری بر درصد قند کل، درصد قند احیا، درصد اینولین و راندمان نمونه‌های استخراج شده داشت (05/0p<)(p<0.05). نمونه‌های عصاره استخراج شده با آب بیشترین درصد قند کل (08/12%) و قند احیا (28/8%) و نمونه‌های استخراج شده با متانول بیشترین درصد اینولین (36/5%) را به خود اختصاص دادند. طبق درجه پلیمریزاسیون نمونه‌های استخراج شده تنها تحت تاثیر نوع حلال و نوع نمونه بودند و تیمار فراصوت تاثیر معنی داری بر درجه پلیمریزاسیون نداشت(05/0p<). اگر چه افزودن اینولین تا 1% تاثیر معنی دار بر کاهش pH، افزایش اسیدیته و زنده مانی لاکتوباسیلوس پلانتاروم نمونه‌های ماست نداشت اما افزایش غلظت اینولین تا 2% سبب کاهش معنی دار pH، افزایش معنی‌دار اسیدیته و زنده مانی لاکتوباسیلوس پلانتاروم (از Log cfu/g 59/7 در نمونه شاهد به Log cfu/g 76/7 در نمونه تیمار با 2% اینولین) نمونه‌های ماست گردید(05/0p<)(p<0.05)..
نتیجه گیری: نتایج حاصل مشخص کرد نمونه عصاره استخراج شده با متانول، از ریشه تره‌فرنگی و با اعمال تیمار فراصوت بیشترین درصد اینولین، درجه پلیمریزاسیون و راندمان استخراج را به خود اختصاص دادند. بکارگیری 2% اینولین در نمونه‌های ماست اگرچه تاثیر مثبت بر کاهش سینرسیس آب اندازی نداشت اما سبب بهبود زنده‌مانی لاکتوباسیلوس پلانتاروم در نمونه‌های ماست گردید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

The effect of ultrasound extracted inulin from Leek (Allium porrum L) on the physicochemical and microbial properties of synbiotic yogurt

نویسندگان [English]

  • Fatemeh Tahmasvand 1
  • Marjaneh Sedaghati 2
  • Amir Abdolah Mehrdad sharif 3
1 MS student of Food Science and Technology, Faculty of Biological Sciences, North Tehran Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
2 Assistant Professor, Department of Food Science and Technology, Faculty of Biological Sciences, North Tehran Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
3 Associate Professor, Department of Analytical Chemistry, Faculty of Chemistry, North Tehran Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
چکیده [English]

Background and objectives: Inulin is a natural prebiotic found in various plants, including leeks, and is known for its health benefits, particularlyespecially in promoting gut health. Inulin can be extracted from plant sources by using various physical and chemical methods, and ultrasound-assisted extraction is considered a desirable technique due owing to its high efficiency. Combining inulin extracted from leek with foods such as yogurt can increase its nutritional properties while also providing prebiotic benefits. The aim of this paper study is was to investigate the effect of ultrasound-assisted inulin extracted from leek and to evaluate its effect on the physicochemical properties and viability of Lactobacillus plantarum in synbiotic yogurt.
Materials and methods: In this study, after preparing leek powder by the maceration method and using different solvents (water, methanol, ethanol and water/ethanol (v/v 50/50)), inulin extraction was performed using ultrasound treatment. Then, the total sugar content, reducing sugar, inulin content, degree of polymerization, and production efficiency of the extracted inulin samples were evaluated. To produce yogurt, cow's milk (1.5% fat), inulin powder (0, 1% and 2%) and probiotic bacterium Lactobacillus plantarum were used and the physicochemical properties and viability of Lactobacillus plantarum in synbiotic yogurt were evaluated during 14 days of storage.
Results: According to the results, the type of solvent (water, ethanol, water/ethanol and methanol), the type of sample (root and stem) and the treatment (without ultrasound and with ultrasound) had a significant effect on the total sugar (%), reducing sugar (%),inulin (%) and the efficiency of the extracted samples (p<0.05). The samples extracted with water had the highest percentage of total sugar (12/08%) and reducing sugar (28/8%), and the samples extracted with methanol had the highest percentage of inulin (36/5%). According to the degree of polymerization, the extracted samples were only affected by the type of solvent and type of sample, and ultrasound treatment did not have a significant effect on the degree of polymerization (p<0.05). Although the addition of up to 1% inulin up to 1% did not have a significant effect on the decrease in pH, increase in acidity, and survival of Lactobacillus plantarum in yogurt samples, increasing the concentration of inulin up to 2% caused a significant decrease in pH, a significant increase in acidity, and a significant increase in the survival of Lactobacillus plantarum (From 7.59 Log cfu/g in the control sample to 7.76 Log cfu/g in the 2% inulin treated sample) in yogurt samples (p<0.05).
Conclusion: The results showed that the sample extracted with methanol from leek root and ultrasonically treated had the highest percentage of inulin, degree of polymerization, and extraction efficiency. Although the use of 2% inulin in yogurt samples did not have a positive effect on reducing syneresis, it improved the viability of Lactobacillus plantarum in yogurt samples.

کلیدواژه‌ها [English]

  • inulin
  • yogurt
  • synbiotic
  • probiotic
  • ultrasound

مراجع

  1. Parhi, P., Liu, S. Q., & Choo, W. S. (2024). Synbiotics: Effects of prebiotics on the growth and viability of probiotics in food matrices. Bioactive Carbohydrates and Dietary Fibre, 32, 100462.
  2. Swanson, K. S. Gibson, G. R., Hutkins, R., Reimer, R. A., Reid, G., Verbeke, K., Scott, K. P., Holscher, H. D., Azad, M. B., Delzenne, N. M., & Sanders, M. E. (2020). The International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics (ISAPP) consensus statement on the definition and scope of synbiotics. Nature Reviews Gastroenterology and Hepatology, 17, 687–701.
  3. Savaiano, D. A., & Hutkins, R. W. (2021). Yogurt, cultured fermented milk, and health: a systematic review. Nutrition Reviews,79, 599–614.
  4. Koichiro, S., Ryoichi, T., Kae, Y., Kyosuke, N., Takefumi, I., Chiaki, S., & Koichi, N. (2023). Nutritional value of yogurt as a protein source: Digestibility/absorbability and effects on skeletal muscle. Nutrients, 15(20), 4366.
  5. Vasheghani Farahani, M., Sedaghati, M., & Mooraki, N. (2022). Production and characterization of synbiotic Doogh by Gum Tragacanth, Date Seed Powder, and L.casei. Journal of Food Process and Preservative, 46, e16946.
  6. Tayyebymoghadam, S. E. M., & Ehsani, M. R., (2020). Comparison of the effect of extracted inulin from native chicory root with commercial inulin on the viability of probiotics and physicochemical, rheological and sensory properties of synbiotic yogurt. Iranian Journal of Food Science and Technology, 17, 91–110.)In Persian).
  7. Lou, X., Luo, D., Yue, C., Zhang, T., Li, P., Xu, Y. F., Xe, B., & Xiang, J. (2022). Effect of ultrasound treatment on the physicochemical and structural properties of long-chain inulin. LWT–Food Science and Technology, 154, 112578.
  8. Shahrajabian, M. H., Sun, W., & Cheng, Q. (2021). A review of Leek (A. ampeloprasum L.), and important vegetable and food ingredient with remarkable pharmaceutical activities. Pharmacognosy Communications, 11(1), 9–12.
  9. Tavakoli Kurdler, S., Ramezan, Y., & Abdollahian Noqabi, M. (2018). Investigation of inulin extraction from roots of chicory (Cichorium intybus L.). Journal of Innovation in Food Science and Technology, 9(3), 25-35.
  10. Esmaeili, F., Hashemiravan, M., Eshaghi, M. R., & Gandomi, H. (2021). Optimization of aqueous extraction conditions of inulin from the Arctium lappa L. roots using ultrasonic irradiation frequency. Journal of Food Quality, 2021, 5520996.
  11. Petkova, N., Sherova, G., & Denev, P. (2018). Characterization of inulin from dahlia tubers isolated by microwave and ultrasound-assisted extractions. International Food Research Journal, 25(5), 1876–1884.
  12. Zawistowska-Rojek, A., Zaręba, T., & Tyski, S. (2022). Microbiological Testing of Probiotic Preparations. International Journal of Environmental Research and Public Health, 19, 5701.
  13. Ansari, J. M., Colasacco, C., Emmanouil, E., Kohlhepp, S., & Harriott, O. (2019). Strain-level diversity of commercial probiotic isolates of Bacillus, Lactobacillus, and Saccharomyces species illustrated by molecular identification and phenotypic profiling. Plos One, 14, e0213841.

14.Hilman, A., Harmayani, E., & Cahyanto, M. N. (2018). Inulin extraction and characterization of fresh and chip gembili (Dioscorea esculenta) Extract by ultrasound-assisted extraction. In: Proceedings of ICOSTEER Indonesia, 47–53.

15.Milani, E., Kadkhodai, R., Goli Movahed, G. H., & Hosseiyni, F. (2011). Response Surface Methodology for Optimization of Ultrasound-assisted Inulin Extraction from Burdock Tuberous. Journal of Medicinal Plants, 2(9), 68-76.

16.Moradi, H., Sedaghati, M., and & Jahanbakhshian, N. (2023). Evaluation and improvement of antioxidant activity and physicochemical properties of yogurt enriched with persian gum (Amygdalus scoparia Spach) and fennel (Foeniculum Vulgare) extract. Acta Scientiarum Polonorum Technologia Alimentaria, 22(4), 431-440.

17.Singh, R. S., & Singh, R. P. (2010). Fructooligosaccharides from inulin as prebiotics. Food Technology and Biotechnology, 48, 435–450.

18.Xu, H., Gunenc, A., & Hosseinian, F. (2022). Ultrasound affects physical and chemical properties of Jerusalem artichoke and chicory inulin. Journal of Food Biochemistry, 46, 1–10.

19.Redondo-Cuenca, A., Herrera-Vázquez, S. E., Condezo-Hoyos, L., Gómez-Ordóñez, E., Rupérez, P. (2021). Inulin Extraction from Common Inulin-Containing Plant Sources. I Industrial Crops and Products, 170, 113726.

20.Zhang, Y., Liu, R., Song, B. Li, L., Shi, R., Ma, X., Zhang, l., & Li, X. (2024). Recent advances in inulin polysaccharides research: extraction, purification, structure, and bioactivities. Chemical and Biological Technologies in Agriculture, 11, 136.

21.De Marins, A. R., Ribeiro, S. T. C., De Oliveira, M. C., Cardozo Filho, L., De Oliveira, A. J. B., Gonçalves, R. A. C., Gomes, R. G., & Feihrmann, A. C. (2024). Effect of extraction methods on the chemical, structural, and rheological attributes of fructan derived from Arctium lappa L. roots. Carbohydrate Polymers, 15, 324:121525.

22.Darjani, P., Hosseini Nezhad, M., Kadkhodaee, R., Milani, E., & Balandari, A. (2015). Methods of isolating and physiochemical properties of inulin ractions with different chain lenghts from chicory plants. Journal of Research and Innovation in Food Science and Industry, 4(3), 247-256.

  1. Ji, J.-B., Lu, X.-H., Cai, M.-Q., & Xu, Z.-C. (2006). Improvement of leaching process of Geniposide with ultrasound. Ultrasonics Sonochemistry, 13,) 5(, 455–462.
  2. Milani, E., Pourazarang, H., Kadkhodai, R., Vakilian, H., & Vatankhah, S. H.,. (2010). Investigation of the effectiveness of ultrasound waves in extracting inulin from pickled potato tubers and optimization of extraction conditions using the response surface methodology (RSM). Iranian Food Science and Technology Research Journal, 6(2), 113-120.
  3. Ebrahimi, F., Habibi, N., & Hosseini, M. (2022). The effect of inulin on the growth of Bifidobacterium bifidium probiotic strain and chemical properties of yogurt. Iranian Journal of Food Science and Industry, 129(19), 27-40.
  4. Gheybi, N., & Ashrafiyorganloo, R. (2019). The Effect of Inulin and Quince Seed Gum Powder on the Physicochemical and Qualitative Properties of Low Fat Yogurt. Iranian Journal of biosystem engineering, 50(4), 963-975.
  5. Sedaghati, M., & Kavand, R. (2022). The physicochemical, sensory and viability characteristics of Lactobacillus acidophilus in synbiotic ricotta cheese enriched with inulin and calcium chloride. Journal of Applied Microbiology in Food Industry, 10(3), 54-66.
  6. Eris, F. R., Pamela, V. Y., Kusumasari, S., & Meindrawan, B. (2024). Extraction of inulin from Beneng tuber (Xanthosoma undipes) and its application to yogurt. Future Foods, 9, 100339.
  7. Li, Y., Shabani, K. I., Qin, X. L., Yang, R., Jin, X. D., Ma, X. H., Liu, X. (2019). Effects of cross-linked inulin with different polymerisation degrees on physicochemical and sensory properties of set-style yoghurt. International Dairy Journal, 94, 46–52.
نشریه فرآوری و نگهداری مواد غذایی
دوره 17، شماره 1
فروردین 1404
صفحه 91-107

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار