بخشی از مقاله
چکیده
شیرهی انگور - دوشاب - یکی از محصولات مغذی حاصل از فرآوری انگور است. یکی از مشکلات اصلی تولید انبوه و صنعتی این محصول استفاده از خاک شیره ی سنتی برای جذب تارتاریک اسید است. هدف از این پژوهش بررسی کارایی مخلوط جاذبهای کلسیم کربنات، نانوسیلیس، آلومین و کربن فعال در جذب تارتاریک اسید و اثرات مخلوط این جاذبها بر خواص فیزیکو-شیمیایی آب انگور، با استفاده از طرح آماری mixture design و روش آماری سطح رویهی پاسخ میباشد. با در مجاورت قرار دادن مقادیر متفاوتی از جاذبهای فوق میزان کاهش اسیدیته و خواص فیزیکو-شیمیایی از قبیل اسیدیته، pH، شفافیت، شاخصهای رنگی - L*, a*, b* - ، مواد جامد محلول - بریکس - ، میزان اندیس فرمالین و درصد جذب اسید توسط جاذبها مورد بررسی قرار گرفت.
آنالیز دادههای حاصل نشان داد که جاذبهای مذکور در نسبتهای مختلف موجب تغییرات معنی داری در اسیدیته و pH در نمونههای آب انگور شده و تاثیری در میزان اندیس فرمالین و بریکس نداشتند . - p<0.05 - با توجه به نتایج، میزان جذب اسید توسط جاذبهای مذکور در نمونههایی که میزان کلسیم کربنات آنها بیشترین 0/7 - گرم در صد میلی لیتر - بود در حدود 88 درصد و در نمونههایی که کلسیم کربنات با نانوسیلیس و کربن فعال همراه شد بیشترین مقدار جذب تا 92/3 درصد حاصل شد، در حالی که آلومین تاثیر معنی داری در کاهش اسیدیته نشان نداد.
کلمات کلیدی: شیرهی انگور، جداسازی تارتاریک اسید، کلسیم کربنات، نانوسیلیس، آلومین، کربن فعال
مقدمه
انگور یک گیاه یکساله از خانوادهی سته - berry family - میباشد. این میوه جز میوهجات غیر تنفسی - non-climacteric - است و میتواند بصورت تازه خورده شده و یا برای تولید محصولاتی از قبیل: مربا، آب انگور، شیرهی انگور، کشمش و روغن هستهی انگور مورد استفاده قرار بگیرد . - Walker et al; 2007 - طبق گفتهی سازمان کشاورزی آمریکا 100 - USDA1 - گرم انگور تازه حاوی 69 کیلوکالری انرژی، 18/1 گرم کربوهیدرات، 15/48 گرم قند، 0/9 گرم فیبر، 0/16 گرم چربی و 0/72 گرم پروتئین میباشد. سایر املاح و ویتامینهای موجود شامل: % 6 ویتامین - ب - 1، % 6 ویتامین - ب - 2، % 1 ویتامین - ب - 3، % 1 ویتامین - ب - 5، % 7 ویتامین - ب - 6، % 1 ویتامین - ب - 9 ، % 4 ویتامین - ث - ، % 1 ویتامین - ای - ، % 14 ویتامین - کا - ، % 1 کلسیم، % 3 آهن، % 2 منیزیوم، % 3 منگنز، % 3 فسفر، % 4 پتاسیم و % 1 روی بوده و در نتیجه مادهی غذایی بسیار مغذی بشمار میرود . - USDA -
شیرهی انگور فرم تغلیظ شدهی آب انگور بدون افزودن شکر یا هرگونه افزودنی غذایی میباشد. اولین قدم در تولید شیرهی انگور شامل: شست و شو، خوشهگیری و خرد کردن سپس پرس کردن بهوسیلهی دستگاههای مکانیکی میباشد. آب انگور گرفته شده بعد از پرس با خاک شیرهی سنتی که حاوی % 90 کلسیم کربنات و باقی آن فلزات سنگین مضر است، در مجاورت هم قرار میگیرند. این خاک، تارتاریک اسید و مالیک اسید موجود در آب انگور را به کریستالهای کلسیم تارتارات و کلسیم مالات تبدیل کرده و رسوب میدهد. سپس آب انگور فیلتر شده تا بریکس 65 تا % 68 در مخازن بزرگ روباز و یا مخازن تحت خلا تغلیظ میشود . - Kaya and Belibagli, 2002 - شیرهی انگور دارای مقادیر بالای پلی فنلها بوده که خواص ضد سرطانی و ضد التهابی و خواص سلامت بخشی قلبی عروقی در بدن برای آنها گزارش شده است.
ترکیبات اصلی موجود در انگور و محصولات فرآوری شدهی آن که خواص سلامت بخشی برای بدن دارند عبارتند از: فلاونولها،2 پروسیانیدین3 و آنتوسیانین4میباشد - . - Capanoglu et al; 2013 شیرهی انگور یک محصول بسیار مغذی بهدلیل وجود قندها، مواد معدنی و اسیدهای آلی برای بدن بوده و انرژی آن در حدود 293 کیلوکالری در هر 100 گرم میباشد. بنابراین برای نوزادان، کودکان، ورزشکاران و کسانی که در شرایط گوناگون به انرژی بالایی نیاز دارند، منبع بسیار خوب و ضروری انرژی میباشد - Akbulut . - and Ozkan, 2008 در یک پژوهش در رابطه با تاثیر زمان ماندگاری و شرایط بر محتویات مواد معدنی در شیرهی تولید شده از دو روش تحت خلا و سنتی، میانگین مقادیر مس، منگنز، فسفر و سدیم در نمونههای تولید شده با روش تحت خلا بیشتر از نمونههای تولید شده با روش سنتی بود.
اما محتویات کلسیم موجود در نمونههای تولید شده با روش سنتی از سایر محتویات بیشتر بدست آمد. محتویات آهن، پتاسیم و روی در نمونههای تولید شده توسط هر دو روش تفاوت چندانی باهم نداشتند . - Kayishoglu and Demirci, 2006 - در پژوهشی دیگر در رابطه با خواص رئولوژیکی شیرهی انگور در ترکیه نمونههای شیرهی انگور رفتار غیر نیوتونی از خود نشان دادند. ویسکوزیتهی ظاهری با دما رابطهی عکس داشته و با افزایش دما، کاهش یافت. تاثیر دما بر ویسکوزیتهی نمونهها توسط معادلهی آرنیوس قابل توجیه بوده و انرژی فعال سازی همراه با افزایش مواد جامد محلول در نمونههای شیرهی انگور افزایش یافت . - Yogurtchu and Kamishli, 2005 - در پژوهشی که توسط سویر و همکاران - 2003 - صورت پذیرفت مشخصات اسیدهای آلی موجود در آب انگور سفید در ترکیه با دستگاه HPLC محتویات اسیدهای آلی بهشرح زیر بهدست آمد: اسید سیتریک 30 تا 164 میلی گرم بر لیتر، تارتاریک اسید 4/98 تا 7/48 گرم بر لیتر و مالیک اسید 1/43 تا 3/40 گرم بر لیتر . - Soyer et al ; 2003 -
در پژوهشی دیگر در رابطه با تاثیر مواد مختلف شفاف سازی بر روی خواص فیزیکو-شیمیایی و میکروبی شیرهی انگور بهدست آمد نمونهی حاوی % 2 ژلاتین، % 4 بنتونیت و % 7 سیلیکاسل بیشترین میزان شفافیت با % 89 و کمترین میزان کدورت در حدود % 8 را دارا بوده و تغییر چشمگیری در میزان pH، اسیدیته، پروتئین، خاکستر، مواد جامد محلول و ماده ی جامد خشک این نمونه مشاهده نشد - حاتمی کیا و همکاران، . - 1391 پژوهشی دیگر در رابطه با تولید کیک اسفنجی با شیرهی انگور انجام شد و خواص کیک مورد بررسی قرار گرفت و بهدست آمد محتویات رطوبت کیک با افزودن شیرهی انگور افزایش یافته و حجم آن کاهش یافت.
نتایج آزمونهای حسی نشان داد که با افزودن % 40 شیرهی انگور در فرمولاسیون به کیک اسفنجی بهترین احساس دهانی، رطوبت و مقبولیت بهدست آمد - شهیدی و همکاران، . - 1393 کلسیم کربنات - CaCO3 - با جرم مولی 100 گرم بر مول و 9 pH پرکاربردترین جاذب در صنعت بهخصوص صنعت آبمیوه میباشد. کلسیم کربنات با تارتاریک اسید و مالیک اسید ترکیب شده و تشکیل کریستالهای کلسیم تارتارات و کلسیم مالات داده و رسوب میکند. رسوبات در مرحلهی فیلتراسیون از ترکیب خارج میشوند . - Kaiser, 2012 - سیلیس - SiO2 - با جرم مولی 60 گرم بر مول دارای ساختار اتمی بزرگ بوده و یکی از مهمترین جاذبها در فناوریهای شیمیایی و کروماتوگرافی برای جداسازی مواد میباشد.
فاکتورهای موثر بر جذب سیلیس شامل: pH، دما و قدرت یونی بوده و ظاهرا برای جذب کاتیونها موثرتر از آنیونها میباشد . - Papirer, 2000 - آلومین - Al2O3 - با جرم مولی 101 گرم بر مول جاذبی بسیار مقاوم در شرایط گوناگون بوده بهطوریکه خواص خود را در شدیدترین تنشها حتی تا دمای 1500درجهی سانتیگراد حفظ میکند . - Uslu and Inci, 2009 - کربن فعال با جرم مولی 12 گرم بر مول تکنیک بسیار پرکاربردی در کاهش آلودگیهای آلی از آب و بسیار پرکاربرد در صنعت غذا برای رنگبری و حذف فلزات سنگین و ترکیبات فنلی میباشد . - Faruok muhamed, 2011 - آب انگور برای تولید شیرهی انگور استفاده میشود. اسیدیته با استفاده از خاک شیره یا آهک در ترکیب رسوب کرده و خارج میشود.
اسیدیته به این ترتیب کاهش یافته و آب انگور شفاف سازی شده تا بریکس مطلوب تغلیظ میشود. مهمترین مشکل در تولید شیرهی انگور سنتی استفاده از خاک شیرهی سنتی است. به این دلیل اینکه فلزات سنگین موجود در خاک شیره برای بدن مضر بوده و موجب بیماریهای کلیوی و کبدی میشود. همچنین استفاده از خاک شیره مشکلات دیگری از قبیل حجم بالای مورد نیاز خاک شیره، تولید میزان فاضلاب بالا، هزینهی بالا، محدودیت روزانهی تولید، مانور پایین خط تولید و مشکلات اینچنینی را درصنعت دارد. در این پژوهش هدف انتخاب بهترین مخلوط جاذب برای کاهش اسیدیته جهت تولید شیرهی انگور میباشد. کاهش اسیدیته مشکل بسیار مهمی در این صنعت بوده و نیاز به تحقیقات آتی دارد.
مواد و روشها
انگورهای مورد نیاز جهت آزمون به میزان 40 کیلوگرم در فصل پاییز از باغات منطقهی امامزادهی ارومیه برداشت شد. انگورها از نوع انگور سفید و گونهی vitis vinifera بودند. ابتدا تمامی انگورها شسته شده و خوشهی آنها گرفته شد سپس انگورها بوسیلهی دستگاه آبمیوهگیر خانگی پرس شده و از فیلتر خانگی گذرانده شد. حجم هر نمونه برای شروع آزمونها 400 میلی لیتر بود. در مرحلهی بعد مقادیر مختلفی از مخلوط جاذبهای کلسیم کربنات، نانوسیلیس، آلومین و کربن فعال داخل نمونهها افزوده شده و اجازهی مجاورت تا 6 ساعت برای تمامی نمونهها داده شد. پس از 6 ساعت نمونهها سه بار از کاغذ صافی عبور داده شده و تمامی آزمونها با 3 تکرار متوالی انجام پذیرفت. آزمونهای مورد بررسی شامل: pH، اسیدیته، مواد جامد محلول - بریکس - ، عدد فرمالین، شفافیت، شاخصهای رنگی - L*, a*, b* - و درصد جذب اسید توسط جاذبها میباشد.
-طرح و آنالیز آماری
طرح آماری مربوط به این پژوهش طرح mixture design بوده و بهوسیلهی نرم افزار design expert 7 و روش آماری سطح رویهی پاسخ صورت پذیرفت. تعداد کل نمونههای مورد بررسی 28 نمونه در تعداد 4 بلوک بودند.
-بررسی خواص فیزیکو-شیمیایی
آزمونهای مربوطه از قبیل pH، اسیدیته و اندیس فرمالین، مطابق با استاندارد 2685 ویژگیها و روشهای آزمون آبمیوه انجام پذیرفت - استاندارد روشهای آبمیوه، pH . - 2685 بهوسیلهی دستگاهbenchtop pH/mVTemp meter 86502 اندازه گیری شد. مواد جامد محلول بهوسیلهی دستگاه رفرکتومتر مدل JK-ARM اندازهگیری شد. شفافیت نمونهها با استفاده از دستگاه اسپکتوفتومتر مدل UV2100 در طول موج 625 نانومتر و با بلنک آب مقطر اندازه گیری شد . - Bruijn et al; 2003 -
- شاخصهای رنگی - L*, a*, b* -
شاخصهای رنگی نمونهها با استفاده از دستگاه هانترلب مدل choroma meter CR-400 با کالیبراسیون با کاغذ سفید انجام شد. شاخص L مربوط به میزان وجود رنگ سیاه - 100 - و رنگ سفید - - 0 در نمونهها میباشد. شاخص a مربوط به میزان وجود رنگ قرمز - + - و رنگ سبز - - - در نمونه میباشد. شاخص b نیز مربوط به میزان وجود رنگ زرد - + - و رنگ آبی - - - در نمونهها میباشد . - Ghosh et al; 2016 -
- درصد جذب اسید
میزان جذب اسید توسط جاذبها از نمونههای آب انگور با استفاده از فرمول ذیل قابل محاسبه است:
