Wpływ sonikacji immersyjnej i kontaktowej oraz pulsacyjnego pola elektrycznego na przewodność elektryczną tkanki marchwi

• Autorzy: Wiktor A. , Rybak K. , Sledz M. , Nowacka M. , Chudoba T. , Lojkowski W. , Witrowa-Rajchert D.

Warianty tytułu

EN

The influence of immersion sonication, contact sonication and pulsed electric field treatment on the electrical conductivity of carrot tissue

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem pracy była analiza wpływu sonikacji (US) immersyjnej i kontaktowej oraz obróbki pulsacyjnym polem elektrycznym (PEF) na przewodność elektryczną. Określono także zawartość suchej substancji w materiale poddanym obróbce US oraz PEF. W przypadku obróbki pulsacyjnym polem elektrycznym natężenie pola elektrycznego wynosiło 0,3 lub 5 kV·cm–1, liczba impulsów 0–100, a właściwe zużycie energii 0–80 kJ·kg–1. Aplikacja pulsacyjnego pola elektrycznego prowadzi do wzrostu przewodności elektrycznej analizowanej tkanki roślinnej. Największy wzrost tego parametru zanotowano w przypadku zastosowania natężenia 3 kV·cm–1 oraz aplikacji 100 impulsów. Obróbka tkanki marchwi pulsacyjnym polem elektrycznym skutkowała także wzrostem zawartości suchej substancji w porównaniu z materiałem niepotraktowanym PEF, co wiązało się z wyciekiem wody z materiału w wyniku elektroporacji. Z kolei wpływ sonikacji na przewodność elektryczną oraz zawartość suchej substancji był niejednoznaczny i prowadził, w zależności od zastosowanych parametrów, do wzrostu lub obniżenia wartości tych parametrów. W tym przypadku, na ogół, największe zmiany zanotowano w próbkach poddanych obróbce kontaktowej.

EN

The aim of this work was to analyze the influence of sonication (US) and pulsed electric field treatment on the electrical conductivity and dry matter content of the carrot tissue. The sonication was performed by contact (26 kHz) and immersion method (21 and 40 kHz). Ultrasounds application lasted 0, 5, 10, 20, 30 min at 100% duty cycle and 60 min at 50% duty cycle. The electric field intensity of PEF was equal to 0, 3 and 5 kV·cm–1, the number of pulses varied from 0 to 100 and the specific energy input from 0 to 80 kJ·kg–1. The application of PEF resulted in the increase of the electrical conductivity(EC) of the plant tissue from 32.67 to 199.67–344.43 μS·cm–1, in the case of intact and PEF treated samples, respectively. The highest value of the electrical conductivity was observed in the material treated by 3 kV·cm–1 and 100 pulses. The PEF treatment caused the increase of dry matter content (from 0.0957 to 0.1172–0.1258 kg·kg–1), which could be linked to the cell membrane rupture and water leakage due to the electroporation phenomenon. However, the increase of pulse number from 10 to 100 at constant (5 kV·cm–1) electric field intensity did not increase the dry matter content. The impact of sonication on the both electrical conductivity and dry matter content was ambiguous. The sonication carried out by immersion method in both frequencies for 0–30 min did not change the electrical conductivity significantly. The statistically relevant differences were stated only in the case of treatment which lasted 60 min at 50% duty cycle. The contact sonication caused the biggest changes of electrical conductivity in comparison to the untreated material. The highest EC was observed in the case of sample sonicated for 30 min (47.80 μS·cm–1). However, in the case of samples treated by contact method for 20 and 60 min the differences in comparison with the intact carrot were irrelevant. Samples treated by immersion method were characterized by lower dry matter content whereas carrot treated by contact method exhibited higher values of dry matter content in comparison to the intact tissue. Such behavior probably was correlated with the evaporation in the case of contact US-treated samples (surrounded by air during the sonication) and leakage to the water, in the case of immersion US processed material.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych
• Rocznik: 2014
• Tom: 579
• Opis fizyczny: s.101-110,rys.,tab.,bibliogr.

Twórcy

autor

Wiktor A.

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie, Warszawa

autor

Rybak K.

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie, Warszawa

autor

Sledz M.

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie, Warszawa

autor

Nowacka M.

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie, Warszawa

autor

Chudoba T.

• Instytut Wysokich Ciśnień, Polska Akademia Nauk

autor

Lojkowski W.

• Politechnika Białostocka

autor

Witrowa-Rajchert D.

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie, Warszawa

Bibliografia

• Ade-Omowaye B.I.O., Talens P., Angersbach A., Knorr D., 2003. Kinetics of osmotic dehydration of red bell peppers as influenced by pulsed electric field pretreatment. Food Res. Int. 36, 475–483.
• Amiri Chayjan R., Amiri Parian J., Esna-Ashari M., 2011. Modeling of moisture diffusivity, activation energy and specific energy consumption of high moisture corn in a fixed and fluidized bed convective dryer. Span. J.Agric. Res. 9, 28–40.
• Fernandes F.A., Gallão M.I., Rodrigues S., 2008. Effect of osmotic dehydration and ultrasound pretreatment on cell structure: Melon dehydration. Lwt-Food Sci. Technol. 41, 604–610.
• Gachovska T.K., Adedeji A.A., Ngadi M.O., 2009. Influence of pulsed electric field energy on the damage degree in alfalfa tissue. J. Food Eng. 95, 558–563.
• Jambrak A.R., Mason T.J., Paniwnyk L., Lelas V., 2007. Ultrasonic effect on pH, electric conductivity, and tissue surface of button mushrooms, Brussels sprouts and cauliflower. Czech. J. Food Sci. 25, 90–100.
• Knorr D., Zenker M., Heinz V., Lee D.U., 2004. Applications and potential of ultrasonics in food processing. Trends Food Sci. Tech. 15, 261–266.
• Lebovka N.I., Bazhal M.I., Vorobiev E., 2000. Simulation and experimental investigation of food material breakage using pulsed electric field treatment. J. Food Eng. 44, 213–223.
• Lebovka N.I., Bazhal M.I., Vorobiev E., 2001. Pulsed electric field breakage of cellular tissues: visualisation of percolative properties. Innov. Food Sci. Emerg. 2, 113–125.
• Mahnič-Kalamiza S., Vorobiev E., Miklavčič D., 2014. Electroporation in Food Processing and Biorefinery. J. Membr. Biol. 247, 1279–1304.
• Marszałek K., Mitek M., 2012. Wpływ parametrów procesu ciśnieniowania na pojemność przeciwutleniającą purée truskawkowego utrwalonego metodą UHP. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych 571, 79–85.
• Mhemdi H., Grimi N., Bals O., Lebovka N.I., Vorobiev E., 2013. Effect of apparent density of sliced food particles on the efficiency of pulsed electric field treatment. Innov. Food Sci. Emerg. 18, 115–119.
• Rastogi N.K., Eshtiaghi M.N., Knorr D., 1999. Accelerated mass transfer during osmotic dehydration of high intensity electrical field pulse pretreated carrots. J. Food Sci. 64: 1020–1023.
• Schössler K., Thomas T., Knorr D., 2012. Modification of cell structure and mass transfer in potato tissue by contact ultrasound. Food Res. Int. 49, 425–431.
• Shynkaryk M.V., Lebovka N.I., Vorobiev E., 2008. Pulsed electric field and temperature effects on drying and rehydration of red beetroots. Drying Technol. 26, 696–704.
• Taiwo K.A., Angersbach A., Knorr D., 2003. Effects of pulsed electric field on quality factors and mass transfer during osmotic dehydration of apples. J. Food Process Eng. 26, 31–48.
• Tao Y., Sun D.W., 2013. Enhancement of food processes by ultrasound: a review. Crit. Rev. Food Sci. Nutr. 55, 570–594.
• Toepfl S., Heinz V., Knorr D., 2007. High intensity pulsed electric fields applied for food preservation. Chemical engineering and processing: Process intensification 46, 537–546.
• Wiktor A., Witrowa-Rajchert D., Chudoba T., 2011. Przewodność elektryczna właściwa jako parametr stopnia dezintegracji komórek tkanki miąższu jabłka poddanego działaniu pulsacyjnego pola elektrycznego. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych 569, 293–300.
• Witrowa-Rajchert D., 2012a. Pulsacyjne pole elektryczne (PEF) – zastosowanie w produkcji żywności projektowanej. Przemysł Spożywczy 66(7), 32–34.
• Witrowa-Rajchert D., 2012b. Ultradźwięki w produkcji żywności projektowanej. Przemysł Spożywczy 66(11), 41–43.
• Zhang B., Zeng X.A., Sun D.W., Yu S.J., Yang M.F., Ma S., 2012. Effect of Electric Field Treatments on Brandy Aging in Oak Barrels. Food Bioprocess. Tech. 7, 1–9.