بهينه‌سازي استخراج اينولين از ريشه باباآدم توسط امواج فراصوت با استفاده از روش سطح پاسخ

Response Surface Methodology for Optimization of Ultrasound-assisted Inulin Extraction from Burdock Tuberous

مقدمه: اينولين به دليل ويژگي‌هاي مفيد تغذيه‌اي و اثرات پري بيوتيك به طور گسترده‌اي در جهان مورد استفاده مي‌باشد. ريشه باباآدم منبع غني از اينولين مي‌باشد. امروزه استفاده از امواج فراصوت با توجه به اثرات موثر آن، رو به گسترش مي‌باشد. اثرات مكانيكي امواج فراصوت و كاويتاسيون‌هاي توليد شده، باعث افزايش نفوذپذيري حلال به داخل سلول‌هاي گياهي و به دنبال آن افزايش راندماني استخراج در دماهاي پايين مي‌شود. هدف: بهينه‌سازي شرايط استخراج اينولين به كمك امواج فراصوت. روش بررسي: در اين بررسي اعمال امواج فراصوت به صورت مستقيم و طراحي آزمايش شامل كاربرد طرح مركب مركزي بود. در اين طرح، روش سطح پاسخ، جهت يافتن حالت بهينه اثر متقابل فاكتورها و برآورد بهترين شرايط فرآيند با كمترين تعداد آزمايش، استفاده شد. براين اساس؛ جهت تعيين ميزان اينولين در محلول استخراجي، تركيب‌هاي مختلف زمان (5 - 25 دقيقه)، دما (20 - 60 درجه سانتي‌‌گراد) و شدت صوت (20 - 100 درصد) مورد مطالعه قرار گرفت و ميزان قند كل و قند احيا اندازه‌گيري شد و سپس براي اندازه‌گيري ميزان اينولين، ميزان قند احياي محاسبه شده از ميزان قند كل به دست آمده كسر شد. راندمان استخراج اينولين (درصد) به روش مقابل قابل محاسبه است = (مقدار اينولين × حجم عصاره استخراجي/ مقدار پودر ريشه باباآدم) ×100. نتايج: با توجه به مدل تجربي به دست آمده، ارتباط ميان متغيرهاي مورد مطالعه مناسب تشخيص داده شد. بر اساس آزمايش‌هاي انجام شده شرايط بهينه استخراج اينولين با اعمال امواج فراصوت و دستيابي 35/24 درصد راندمان استخراج، دماي 8/36 ‌درجه سانتي‌گراد، زمان 25 دقيقه و شدت صوت 2/83 ‌درصد تعيين شد. نتيجه‌گيري: كارايي مفيد امواج فراصوت در بهبود فرايند استخراج اينولين گل‌واژگان: ريشه باباآدم، اينولين، استخراج، امواج فراصوت

Background: Inulin has been increasingly used due to its beneficial nutritional attributes as prebiotic ingredient and nutritional values. The burdock tuberous could be a source of inulin. Now a dayʹs Ultrasound has attracted considerable interest in food science and technology due to its promising effects in food processing and preservation. The ultrasonically induced cavitations were shown to increase the permeability of the plant tissues. The mechanical effects of ultrasound provide a greater penetration of solvent into cellular materials. In some cases direct sonication increased the efficiency of extraction at lower temperatures and shorter time. Objective: Optimization of extraction conditions for burdock tubers using sonication. Methods: In this research, a series of statistically designed studies such as central composite design (CCD) and response surface methodology (RSM) were performed to investigate the effect of each of the independent variables, ultrasonic waves (20-100%), exposure time (5-25 min) & treatment temperature (20-60 °C) on yield of inulin extraction from burdock tubers. Response surface methodology was employed to optimize multiple variables to predict the best performance conditions with a minimum number of experiments. According to Determination of inulin content of extraction liquid, Total carbohydrate and Reducing sugar were determined and finally the inulin content was measured with the difference between total carbohydrate and reducing sugars. Inulin extraction yield (%) was calculated using the following relationship = (inulin content × volume of extraction liquid/mass of Burdock tuber powder) ×100. Results: Based on canonical analysis, the optimal conditions for maximizing inulin extraction yield (24.36%) were at 36.85 °C for 25.4 min and amplitude of 83.2%. Conclusions: application of ultrasound would be a promising method to enhance the extraction process. Keywords: Inulin, Extraction, Burdock tuberous, Ultrasonic technique