Published March 24, 2021
| Version v1
Publication
Characterization of spray-dried Gac aril extract and estimated shelf life of β-carotene and lycopene
- 1. King Mongkut's University of Technology North Bangkok
- 2. King Mongkut's University of Technology Thonburi
- 3. University of Indianapolis
- 4. Indiana University – Purdue University Indianapolis
Description
Fresh Gac (Momordica cochinchinensis) fruit is rich in carotenoids, mainly β-carotene and lycopene, but these compounds are sensitive to degradation. Spray drying is used to encapsulate the sensitive β-carotene and lycopene with different materials. Only a few reports of using highly branched cyclodextrin (HBCD) have been published. Additionally, studies of β-carotene and lycopene losses in Gac powders during storage are limited. Therefore, the encapsulation of β-carotene and lycopene of Gac aril with HBCD by spray drying at different inlet temperatures were compared. The shelf life of β-carotene and lycopene during storage was also calculated.The fresh Gac aril was separated and kept frozen before the experiment. Gac aril and water (1:5 w/v) were centrifuged at 8,000 g at 20 °C for 15 min using a high-speed centrifuge (Sorval; Dupont, Wilmington, DE, USA). The supernatant was filtered twice and concentrated until 15° Brix using a rotary evaporator (R-200; Buchi, Flawil, Switzerland). The mixture of concentrated aril extract and highly branched cyclodextrin at 5% (w/v) was dried at three inlet temperatures by a spray dryer (B-290; Buchi, Flawil, Switzerland) with drying air flow rate, compressor air pressure, and feed rate set at 473 L/h, 40 m3/h, and 3 mL/min, respectively . The physicochemical qualities, particle image morphology, and estimated storage time of β-carotene and lycopene were determined.Increased inlet temperatures of spray drying decreased the bulk density, β-carotene, and lycopene content of spray-dried powders significantly. The color values of dried powders had significant differences in yellowness (b*) and chroma, but not lightness (L*), redness (a*), and hue when the inlet temperature increased from 160 °C to 180 °C. The maximum reduction of β-carotene and lycopene observed during storage at 55 °C was 90.88% and 91.11% for 33 and 18 days. For β-carotene, the estimated shelf-life (retention of 50% of β-carotene) was 9.9, 48.4, and 91.6 days at 25 °C, 10 °C, and 4 °C. The shelf-life of lycopene was 26, 176, and 357 days at 25 °C, 10 °C, and 4 °C, respectively. HBCD could be potentially used as an encapsulating agent in spray-dried Gac aril, but the shelf-life of β-carotene and lycopene needs to be improved to be useful as a food ingredient.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
فاكهة الجاك الطازجة (Momordica cochinchinensis) غنية بالكاروتينات، وخاصة الكاروتين والليكوبين، ولكن هذه المركبات حساسة للتدهور. يستخدم التجفيف بالرذاذ لتغليف بيتا كاروتين والليكوبين الحساسين بمواد مختلفة. لم يتم نشر سوى عدد قليل من التقارير عن استخدام السيكلوديكسترين عالي التفرع (HBCD). بالإضافة إلى ذلك، فإن الدراسات المتعلقة بفقدان β - carotene و lycopene في مساحيق GAC أثناء التخزين محدودة. لذلك، تمت مقارنة تغليف β - carotene والليكوبين من Gac aril مع HBCD عن طريق التجفيف بالرش عند درجات حرارة مدخل مختلفة. كما تم حساب العمر الافتراضي للبيتا كاروتين والليكوبين أثناء التخزين. تم فصل Gac aril الطازج وتم تجميده قبل التجربة. تم طرد GAC aril والماء (1:5 w/v) عند 8000 جم عند 20 درجة مئوية لمدة 15 دقيقة باستخدام جهاز طرد مركزي عالي السرعة (Sorval ؛ Dupont، Wilmington، DE، USA). تم ترشيح المادة الطافية مرتين وتركيزها حتى 15درجة Brix باستخدام مبخر دوار (R -200 ؛ Buchi، Flawil، سويسرا). تم تجفيف خليط مستخلص الأريل المركز والسيكلوديكسترين المتفرع بدرجة عالية عند 5 ٪ (وزن/حجم) عند ثلاث درجات حرارة مدخل بواسطة مجفف رذاذ (B -290 ؛ Buchi، Flawil، Switzerland) مع معدل تدفق هواء التجفيف، وضغط هواء الضاغط، ومعدل التغذية المحدد عند 473 لتر/ساعة، و 40 م 3/ساعة، و 3 مل/دقيقة، على التوالي . تم تحديد الصفات الفيزيائية الكيميائية، ومورفولوجيا صورة الجسيمات، ووقت التخزين المقدر للبيتا كاروتين والليكوبين. أدت زيادة درجات حرارة مدخل تجفيف الرذاذ إلى تقليل الكثافة الظاهرية، والبيتا كاروتين، ومحتوى الليكوبين في المساحيق المجففة بالرذاذ بشكل كبير. كان لقيم لون المساحيق المجففة اختلافات كبيرة في الاصفرار (b*) والصفاء، ولكن ليس الخفة (L*)، والاحمرار (a*)، والصبغة عندما زادت درجة حرارة المدخل من 160 درجة مئوية إلى 180 درجة مئوية. كان الحد الأقصى لخفض بيتا كاروتين والليكوبين الذي لوحظ أثناء التخزين عند 55 درجة مئوية 90.88 ٪ و 91.11 ٪ لمدة 33 و 18 يومًا. بالنسبة لبيتا كاروتين، كان العمر الافتراضي المقدر (الاحتفاظ بنسبة 50 ٪ من بيتا كاروتين) 9.9 و 48.4 و 91.6 يومًا عند 25 درجة مئوية و 10 درجات مئوية و 4 درجات مئوية. كانت مدة صلاحية الليكوبين 26 و 176 و 357 يومًا عند 25 درجة مئوية و 10 درجات مئوية و 4 درجات مئوية على التوالي. يمكن استخدام الدوديكان الحلقي السداسي البروم كعامل تغليف في أريل Gac المجفف بالرذاذ، ولكن يجب تحسين العمر الافتراضي للبيتا كاروتين والليكوبين ليكون مفيدًا كمكون غذائي.Translated Description (French)
Le fruit frais Gac (Momordica cochinchinensis) est riche en caroténoïdes, principalement en β-carotène et en lycopène, mais ces composés sont sensibles à la dégradation. Le séchage par pulvérisation est utilisé pour encapsuler le β-carotène et le lycopène sensibles avec différents matériaux. Seuls quelques rapports sur l'utilisation de cyclodextrine hautement ramifiée (HBCD) ont été publiés. De plus, les études sur les pertes de β-carotène et de lycopène dans les poudres de Gac pendant le stockage sont limitées. Par conséquent, l'encapsulation du β-carotène et du lycopène de Gac aril avec de l'HBCD par séchage par pulvérisation à différentes températures d'entrée a été comparée. La durée de conservation du β-carotène et du lycopène pendant le stockage a également été calculée. Le Gac aril frais a été séparé et conservé congelé avant l'expérience. Gac aril et de l'eau (1:5 p/v) ont été centrifugés à 8 000 g à 20 °C pendant 15 min à l'aide d'une centrifugeuse à grande vitesse (Sorval ; Dupont, Wilmington, DE, USA). Le surnageant a été filtré deux fois et concentré jusqu'à 15° Brix à l'aide d'un évaporateur rotatif (R-200 ; Buchi, Flawil, Suisse). Le mélange d'extrait d'argile concentré et de cyclodextrine hautement ramifiée à 5 % (p/v) a été séché à trois températures d'entrée par un séchoir par pulvérisation (B-290 ; Buchi, Flawil, Suisse) avec un débit d'air de séchage, une pression d'air de compresseur et un débit d'alimentation fixés à 473 L/h, 40 m3/h et 3 mL/min, respectivement . Les qualités physico-chimiques, la morphologie de l'image des particules et le temps de stockage estimé du β-carotène et du lycopène ont été déterminés. L'augmentation des températures d'entrée du séchage par pulvérisation a diminué de manière significative la densité apparente, le β-carotène et la teneur en lycopène des poudres séchées par pulvérisation. Les valeurs de couleur des poudres séchées présentaient des différences significatives de jaunissement (b*) et de chrominance, mais pas de luminosité (L*), de rougeur (a*) et de teinte lorsque la température d'entrée augmentait de 160 °C à 180 °C. La réduction maximale du β-carotène et du lycopène observée pendant le stockage à 55 °C était de 90,88 % et de 91,11 % pendant 33 et 18 jours. Pour le β-carotène, la durée de conservation estimée (rétention de 50 % de β-carotène) était de 9,9, 48,4 et 91,6 jours à 25 °C, 10 °C et 4 °C. La durée de conservation du lycopène était de 26, 176 et 357 jours à 25 °C, 10 °C et 4 °C, respectivement. Le HBCD pourrait être utilisé comme agent d'encapsulation dans le Gac aril séché par pulvérisation, mais la durée de conservation du β-carotène et du lycopène doit être améliorée pour être utile comme ingrédient alimentaire.Translated Description (Spanish)
La fruta fresca de Gac (Momordica cochinchinensis) es rica en carotenoides, principalmente β-caroteno y licopeno, pero estos compuestos son sensibles a la degradación. El secado por pulverización se utiliza para encapsular el sensible β-caroteno y licopeno con diferentes materiales. Solo se han publicado unos pocos informes sobre el uso de ciclodextrina altamente ramificada (HBCD). Además, los estudios de pérdidas de β-caroteno y licopeno en polvos de Gac durante el almacenamiento son limitados. Por lo tanto, se comparó la encapsulación de β-caroteno y licopeno de Gac aril con HBCD mediante secado por pulverización a diferentes temperaturas de entrada. También se calculó la vida útil del β-caroteno y el licopeno durante el almacenamiento. El Gac aril fresco se separó y se mantuvo congelado antes del experimento. Gac aril y agua (1:5 p/v) se centrifugaron a 8.000 g a 20 °C durante 15 min usando una centrífuga de alta velocidad (Sorval; Dupont, Wilmington, DE, EE. UU.). El sobrenadante se filtró dos veces y se concentró hasta 15° Brix usando un evaporador rotatorio (R-200; Buchi, Flawil, Suiza). La mezcla de extracto de arilo concentrado y ciclodextrina altamente ramificada al 5% (p/v) se secó a tres temperaturas de entrada mediante un secador por pulverización (B-290; Buchi, Flawil, Suiza) con caudal de aire de secado, presión de aire del compresor y velocidad de alimentación establecidos en 473 L/h, 40 m3/h y 3 mL/min, respectivamente . Se determinaron las cualidades fisicoquímicas, la morfología de la imagen de partículas y el tiempo de almacenamiento estimado de β-caroteno y licopeno. El aumento de las temperaturas de entrada del secado por pulverización disminuyó significativamente la densidad aparente, el contenido de β-caroteno y licopeno de los polvos secados por pulverización. Los valores de color de los polvos secos tuvieron diferencias significativas en amarillez (b*) y croma, pero no en claridad (L*), enrojecimiento (a *) y tono cuando la temperatura de entrada aumentó de 160 °C a 180 °C. La reducción máxima de β-caroteno y licopeno observada durante el almacenamiento a 55 °C fue del 90,88% y del 91,11% durante 33 y 18 días. Para el β-caroteno, la vida útil estimada (retención del 50% de β-caroteno) fue de 9,9, 48,4 y 91,6 días a 25 °C, 10 °C y 4 °C. La vida útil del licopeno fue de 26, 176 y 357 días a 25 °C, 10 °C y 4 °C, respectivamente. El HBCD podría usarse potencialmente como agente encapsulante en Gac aril secado por pulverización, pero la vida útil del β-caroteno y el licopeno debe mejorarse para que sea útil como ingrediente alimentario.Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- توصيف مستخلص Gac aril المجفف بالرذاذ والعمر الافتراضي المقدر لـ β - carotene و lycopene
- Translated title (French)
- Caractérisation de l'extrait de Gac aril séché par pulvérisation et durée de conservation estimée du β-carotène et du lycopène
- Translated title (Spanish)
- Caracterización del extracto de Gac aril secado por pulverización y vida útil estimada de β-caroteno y licopeno
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3135958421
- DOI
- 10.7717/peerj.11134
References
- https://openalex.org/W1872027750
- https://openalex.org/W1988345739
- https://openalex.org/W1992094383
- https://openalex.org/W2009377963
- https://openalex.org/W2038479085
- https://openalex.org/W2046743467
- https://openalex.org/W2059300256
- https://openalex.org/W2062728454
- https://openalex.org/W2069220370
- https://openalex.org/W2071970230
- https://openalex.org/W2080312007
- https://openalex.org/W2083528569
- https://openalex.org/W2144889092
- https://openalex.org/W2155360933
- https://openalex.org/W2165149491
- https://openalex.org/W2204872041
- https://openalex.org/W2804370503
- https://openalex.org/W2890089074
- https://openalex.org/W2902009582
- https://openalex.org/W2954484024
- https://openalex.org/W3115178216
- https://openalex.org/W320654748