Equipe de professores Yang Zhenquan da Universidade de Yangzhou de Shanghai Baoshan ajuda nariz eletrônico a publicar diferentes processos de secagem sobre a casca de laranja Jin

1. Antecedentes da pesquisa

Nos últimos anos, as frutas cítricas se tornaram cada vez mais populares em todo o mundo por seu sabor delicioso e alto valor nutricional. As laranjas doces, muitas vezes vendidas frescas, também são amplamente usadas na indústria alimentar para a produção de alimentos cítricos, produzindo uma grande quantidade de subprodutos, especialmente cascas, que representam cerca de 50-55% do peso total da fruta sozinhas. As cascas de laranja são largamente descartadas como resíduos agrícolas sem reconhecer seu potencial valor nutricional e ingredientes bioativos, causando poluição ambiental grave e desperdício de recursos.

Em muitos países asiáticos, cascas cítricas (CFPs) são usadas tradicionalmente como alimentos saudáveis ​​e medicinais há milhares de anos. Em farmacologia, os CFPs são considerados uma fonte rica em vários compostos bioativos, e, em alguns casos, uma única fonte, incluindo ácido ascorbico, carotenóides, fenóides, flavonoides, sinfrina, limonina, etc., que têm bons efeitos de promoção da saúde tanto in vitro quanto in vivo. Assim, a utilização do conceito de transformar "resíduos" em "ouro" e as várias propriedades bioativas dos PCF impulsionaram a pesquisa de ingredientes de valor agregado de resíduos em muitos alimentos, cosméticos, farmacêuticos e alimentos de saúde. No entanto, os CFPs contêm alta umidade e são extremamente propensos a decompor devido à poluição por fungos / insetos e ao crescimento de mofo, o principal obstáculo para sua utilização eficaz.

A equipe do professor Yang Zhenquan da Universidade de Yangzhou publicou um artigo intitulado "Comparação de diferentes tecnologias de secagem para cascas de laranja brocado (Citrus sinensis): Mudanças em cor, perfil fitoquímico, volátil e disponibilidade biológica e atividade de compostos bioativos" (DOI: 10.1016/j.foodchem.2023.136539), que explora principalmente os efeitos de diferentes métodos de secagem (congelação, bomba de calor, secagem a microondas, secagem ao infravermelho distante) sobre as propriedades físicas, características fitoquímicas, biodisponibilidade e atividade antioxidante da casca de laranja, amplamente utilizada na produção de suco de laranja.

O instrumento para avaliar a semelhança das características aromáticas entre as amostras no artigo é o nosso nariz eletrônico de Xangai, então qual é o método específico de operação?

2. Métodos experimentais

2.1 Preparação de amostras

Quando o negócio amadurece, as laranjas são colhidas manualmente aleatoriamente sem danos físicos ou infecções. As frutas são enviadas imediatamente para o laboratório, de tamanho e cor uniformes, lavadas com água da torneira e secadas ao ar a 25 ° C. Em seguida, sem danificar a membrana segmentada, descascar a casca de laranja (BOPs) usando um descascar manual, cortar em pedaços pequenos, misturar completamente, agrupar aleatoriamente e, em seguida, realizar uma operação de secagem.

De acordo com a Farmacópia da República Popular da China e a norma chinesa DB4407 / t70 (2021), a produção de CRP deve ser realizada a temperaturas relativamente baixas (≤45 ° C), com o teor de umidade do produto final < 0,13 kg / kg de peso seco (DW).

(a) Pré-congelar a -80 ° C por 4 horas e, em seguida, congelar em um secador abaixo de -60 ° C com vácuo < 10 mbar por cerca de 48 horas; (b) Os BOPs são secados em uma secadora de bomba de calor a uma temperatura de (43 ± 2) ℃, uma umidade relativa de 90%, um fluxo de ar de 1200 m3 / h e secados por 16 h. Antes de cada experimento, a secadora funciona por 20 minutos para atingir a temperatura desejada; (c) colocar os BOPs em um forno de microondas comercial e secar a 350 W por 35 minutos a cada minuto; (d) Secar 20 h a (43 ± 2) ℃ usando um secador de infravermelho. Da mesma forma, o sistema de secagem está vazio por 20 min para atingir a temperatura anterior ao tratamento de secagem.

2.2 Análise do nariz eletrônico

Para estimar a semelhança das características aromáticas entre as amostras, o nariz eletrônico foi acoplado a dez sensores de gás programados para diferentes tipos de substâncias aromáticas.

Coloque 1,0 g de pó seco em garrafas vazias de 20 ml e faça medições após 30 min de cultivo a 50 °C. Carregado com ar seco, a velocidade de fluxo é de 400 mL / min, o tempo de limpeza é de 120 s e o tempo de teste é de 90 s. Antes de cada medição da amostra, o nariz eletrônico é operado uma vez para purificar o sensor nariz eletrônico. Finalmente, o sistema de software E-nose é usado para a análise diferencial linear (LDA) dos dados.

3. Resultados experimentais

3.1 Análise dos resultados do nariz eletrônico

Figura da semelhança do espectro de aromas voláteis de casca de laranja seca

Secação por congelamento (FD), secagem por bomba de calor (HPD), secagem por microondas (MD) e secagem por infravermelho distante (FID)

O sistema nasal eletrônico pode detectar e analisar em tempo real e objetivamente mudanças sutis no sabor e aroma de diferentes amostras, imitando o sentido do olfato humano. Para resolver as deficiências da atual análise qualitativa e semi-quantitativa dos componentes aromáticos dos BOPs, a análise do nariz eletrônico foi utilizada para caracterizar as mudanças voláteis de suas propriedades globais de outro ângulo. Uma resposta mais forte aos compostos aromáticos da amostra foi observada nos sensores 3 e 8, o que significa que os BOPs podem conter componentes aromáticos ricos em amônia, sulfetos inorgânicos, álcool e aldeides. Como mencionado acima, a maior presença simultânea de substâncias voláteis em todas as amostras é o limoneno com aroma cítrico, aroma e fruta, beta-laureno com aroma, resina, sabão e condimento, e deodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeodeo Embora essas substâncias sejam consideradas metabólitos importantes e influentes, nenhuma diferença significativa nas respostas dos sensores 3 e 8 pode ser inseparável aos limiares de odor baixos, de apenas 10, 13 e 2 ppb, muito além dos limites de detecção dos sensores de gás. Por outro lado, as diferenças significativas observadas nos sensores 1, 4, 5, 6 e 7 podem depender em grande parte da distribuição e concentração dos voláteis. Para ser preciso, o aromatol tem um limiar de odor mais baixo a 6 ppb, com sabores de ingredientes maciços, cítricos, perfumes e terpenos, enquanto o nonaldeido a 1 ppb pode ser percebido nos sabores de aldeides, cítricos, gorduras, perfumes, ervas verdes, picantes, sabões, óleos e ceras.

Ao sintetizar nossos dados, o resultado mais notável é que a liofilização pode manter em grande parte a cor física e as características fitoquímicas, mas sua velocidade de secagem é lenta e os custos energéticos são elevados. Estima-se que o custo da congelação seja 4 a 8 vezes maior do que a congelação, o que limita a aplicabilidade da congelação em escala industrial. Portanto, a liofilização é limitada a produtos de alto valor como café instantâneo e espécies alimentares e medicinais. Por outro lado, as bombas de calor secam BOPs, especialmente secados por microondas, com cores relativamente atraentes, altos teores de pigmentos, compostos bioativos e voláteis, bem como biodisponibilidade e atividade.