DOI: https://doi.org/10.15586/ijfs.v38i1.2944
تاريخ النشر: 2026-01-01
المؤلف: Melikenur Türkol وآخرون
الموضوع الرئيسي: طرق تعطيل الميكروبات
نظرة عامة
في هذه الدراسة، تم التحقيق في تأثيرات معالجة الموجات فوق الصوتية على الخل المنتج من لب الجزر الأسود، مقارنةً بالخل المصنوع من اللب غير المعالج. أشارت النتائج إلى أن معالجة الموجات فوق الصوتية عززت بشكل كبير من الحفاظ على المركبات الحيوية وتوافرها الحيوي، مما أدى إلى زيادة محتوى الكاروتينويد الكلي (TCC) ومحتوى الأنثوسيانين الكلي (TAC) وقدرة مضادات الأكسدة كما تم قياسها بواسطة اختبار القدرة المضادة للأكسدة عن طريق تقليل الحديد (FRAP). كانت المعالجة فعالة في تحرير المركبات الحيوية من جدران الخلايا، مما حسن من توافرها الحيوي. حددت منهجية استجابة السطح (RSM) ظروف المعالجة المثلى عند 8 دقائق و59.7% سعة. بالإضافة إلى ذلك، فضلت التحليلات الحسية الخل المعالج بالموجات فوق الصوتية (UT-BCV).
تؤكد النتائج على أهمية استخدام نفايات الطعام، مثل لب الجزر الأسود، في إنتاج الخل كوسيلة لتعزيز ممارسات الغذاء المستدام ودعم مبادرات الاقتصاد الدائري. لا تعالج هذه الطريقة المبتكرة تحديات إدارة النفايات فحسب، بل تساهم أيضًا في تطوير الأطعمة الوظيفية، مما يبرز إمكانيات تكنولوجيا الموجات فوق الصوتية في تعزيز الملف الغذائي للمنتجات الغذائية.
مقدمة
تسلط مقدمة ورقة البحث الضوء على التأثير الكبير للنمو الاقتصادي، وتوسع السكان، والعولمة على أنماط الاستهلاك العالمية، مما يزيد من الضغط على الموارد الطبيعية ويهدد الاستدامة البيئية. تعتبر التأثيرات البيئية لنفايات الطعام مصدر قلق حاسم، حيث أظهرت الدراسات أنها تطلق غازات دفيئة بتأثيرات مشابهة لتلك الناتجة عن محطات الطاقة التي تعمل بالفحم. تتطلب هذه الحالة أساليب مبتكرة لتعزيز كفاءة الموارد وتقليل التأثيرات البيئية، خاصة من خلال مبادئ الاقتصاد الدائري التي تعزز استعادة واستخدام نفايات الطعام.
تركز الدراسة بشكل خاص على الاستخدام غير الكافي للمنتجات الثانوية العضوية من الفواكه والخضروات، والتي تحتوي على مركبات حيوية غنية مفيدة للصحة. من خلال إعادة تدوير هذه المنتجات الثانوية، مثل لب الجزر الأسود، تهدف الدراسة إلى تطوير منتجات غذائية وظيفية مع تخفيف الأعباء البيئية. تؤكد الورقة على أهمية تحسين طرق المعالجة للحفاظ على هذه المركبات الحيوية، داعيةً إلى معالجة الموجات فوق الصوتية كتقنية فعالة وصديقة للبيئة تعزز جودة المنتج مقارنةً بالطرق التقليدية. تستخدم الدراسة منهجية استجابة السطح (RSM) لنمذجة وتحسين معلمات الموجات فوق الصوتية – المدة، ودرجة الحرارة، والطاقة – بهدف تحسين محتوى المركبات الحيوية في الخل المنتج من لب الجزر الأسود ووضع خارطة طريق للإنتاج المستدام في صناعة الغذاء.
طرق
في هذه الدراسة، تم الحصول على عينات من الجزر الأسود (Daucus carota L.) من مورد تجاري في تركيا لإنتاج الخل. بدأت العملية بعصر الجزر للحصول على اللب، الذي تم مزجه بعد ذلك مع الماء المعقم والعسل الصنوبري بنسبة 10% لب الجزر الأسود، 80% ماء معقم، و10% عسل صنوبري. كانت هذه الخلطة بمثابة ركيزة للتخمر، حيث تم تلقيح خميرة Saccharomyces cerevisiae بتركيز 0.4% وتخمرها عند 28 درجة مئوية لمدة 24 يومًا. بعد هذا التخمر الأولي، تم إدخال ثقافة حمض الخليك بنسبة 5%، واستمر التخمر لمدة 50 يومًا إضافية، مما حقق محتوى حمض الخليك بحوالي 4%.
تم تصنيف طرق إنتاج الخل إلى ثلاثة أنواع متميزة: الخل غير المعالج (C-BCV)، الذي لم يخضع لأي معالجة حرارية؛ الخل المبستر (P-BCV)، الذي تم معالجته حرارياً؛ وخل الموجات فوق الصوتية (UT-BCV)، الذي تم إنتاجه باستخدام طريقة سطح التفاعل مع تطبيق الموجات فوق الصوتية. لوحظت تشكيل طبقة من الكائنات الدقيقة السليلوزية، المشار إليها باسم أم الخل، خلال عملية التخمر، وتمت إزالتها لاحقًا قبل الترشيح النهائي للخل.
مناقشة
في هذه الدراسة، تم التحقيق في تحسين المركبات الحيوية في خل الجزر الأسود من خلال معالجة الموجات فوق الصوتية والبسترة الحرارية. استخدمت معالجة الموجات فوق الصوتية تردد 26 كيلو هرتز وقوة 200 واط، مع سعات متغيرة (40-80%) وأوقات معالجة (4-12 دقيقة). أشارت النتائج إلى أن محتوى الكاروتينويد الكلي (TCC) ومحتوى الأنثوسيانين الكلي (TAC) وقدرة مضادات الأكسدة (FRAP) تأثرت بشكل كبير بكل من وقت المعالجة والسعة، كما أكدت منهجية استجابة السطح (RSM). كانت الظروف المثلى المحددة هي معالجة لمدة 8 دقائق عند 59.7% سعة، مما أسفر عن TCC بمقدار 3.23 ملغ/لتر، وTAC بمقدار 22.19 ملغ C₃GE/لتر، وFRAP بمقدار 6.14 مليمول TE/لتر، مما يوضح فعالية الموجات فوق الصوتية في تعزيز استخراج وحفظ المركبات الحيوية مقارنةً بالبسترة التقليدية.
كما سلطت الدراسة الضوء على التأثيرات الضارة للمعالجة المفرطة بالموجات فوق الصوتية على المركبات الحيوية، خاصة عند السعات العالية والأوقات الطويلة، مما قد يؤدي إلى التحلل الحراري. تشير النتائج إلى أن معالجة الموجات فوق الصوتية لا تحسن فقط من إنتاجية المركبات الحيوية ولكن أيضًا تحافظ على استقرارها بشكل أفضل من البسترة الحرارية، التي أظهرت أنها تقلل من محتوى الفينولات الكلي (TPC) وقدرة مضادات الأكسدة. بشكل عام، تقدم تكنولوجيا الموجات فوق الصوتية بديلاً واعدًا لتعزيز الخصائص الوظيفية لخل الجزر الأسود، مما يبرز الحاجة إلى تحسين دقيق لمعلمات المعالجة لتعظيم الفوائد الصحية مع تقليل تحلل المركبات الحساسة.
DOI: https://doi.org/10.15586/ijfs.v38i1.2944
Publication Date: 2026-01-01
Author(s): Melikenur Türkol et al.
Primary Topic: Microbial Inactivation Methods
Overview
In this study, the effects of ultrasound treatment on vinegar produced from black carrot pulp were investigated, comparing it to vinegar made from untreated pulp. The results indicated that ultrasound treatment significantly enhanced the preservation and bioavailability of bioactive compounds, leading to increased total carotenoid content (TCC), total anthocyanin content (TAC), and antioxidant capacity as measured by the Ferric Reducing Antioxidant Power (FRAP) assay. The treatment effectively liberated bioactive compounds from the cell walls, improving their bioavailability. Response Surface Methodology (RSM) optimization identified optimal processing conditions at 8 minutes and 59.7% amplitude. Additionally, sensory analysis favored the ultrasound-treated vinegar (UT-BCV).
The findings underscore the importance of utilizing food waste, such as black carrot pulp, in vinegar production as a means to promote sustainable food practices and support circular economy initiatives. This innovative approach not only addresses waste management challenges but also contributes to the development of functional foods, highlighting the potential of ultrasound technology in enhancing the nutritional profile of food products.
Introduction
The introduction of the research paper highlights the significant impact of economic growth, population expansion, and globalization on global consumption patterns, which in turn intensify the pressure on natural resources and threaten environmental sustainability. A critical concern is the environmental impact of food waste, which has been shown to emit greenhouse gases with effects comparable to those of coal-fired power plants. This situation necessitates innovative approaches to enhance resource efficiency and reduce environmental impacts, particularly through the principles of a circular economy that promote the recovery and utilization of food waste.
The study specifically focuses on the underutilization of organic by-products from fruits and vegetables, which are rich in bioactive compounds beneficial for health. By recycling these by-products, such as black carrot pulp, the research aims to develop functional food products while alleviating ecological burdens. The paper emphasizes the importance of optimizing processing methods to preserve these bioactive compounds, advocating for ultrasound treatment as an effective, environmentally friendly technology that enhances product quality compared to traditional methods. The study employs response surface methodology (RSM) to model and optimize ultrasound parameters—duration, temperature, and power—aiming to improve the bioactive compound content in vinegar produced from black carrot pulp and to establish a roadmap for sustainable production in the food industry.
Methods
In this study, black carrot (Daucus carota L.) samples were sourced from a commercial supplier in Türkiye for vinegar production. The process began with juicing the carrots to obtain pulp, which was then mixed with presterilized water and pine honey in a ratio of 10% black carrot pulp, 80% sterilized water, and 10% pine honey. This mixture served as a substrate for fermentation, where Saccharomyces cerevisiae yeast was inoculated at a concentration of 0.4% and fermented at 28°C for 24 days. Following this initial fermentation, a 5% acetic acid culture was introduced, and fermentation continued for an additional 50 days, achieving approximately 4% acetic acid content.
The vinegar production methods were categorized into three distinct types: untreated vinegar (C-BCV), which underwent no thermal processing; pasteurized vinegar (P-BCV), which was thermally treated; and ultrasound-treated vinegar (UT-BCV), produced using a reaction surface method combined with ultrasound application. The formation of a cellulosic microorganism layer, referred to as the mother of vinegar, was noted during fermentation, and this layer was subsequently removed before the final filtration of the vinegar.
Discussion
In this study, the optimization of bioactive compounds in black carrot vinegar was investigated through ultrasound treatment and thermal pasteurization. The ultrasound processing utilized a frequency of 26 kHz and power of 200 W, with varying amplitudes (40-80%) and treatment times (4-12 minutes). The results indicated that the total carotenoid content (TCC), total anthocyanin content (TAC), and ferric-reducing antioxidant power (FRAP) were significantly influenced by both treatment time and amplitude, as confirmed by response surface methodology (RSM). The optimal conditions identified were an 8-minute treatment at 59.7% amplitude, yielding TCC of 3.23 mg/L, TAC of 22.19 mg C₃GE/L, and FRAP of 6.14 mmol TE/L, demonstrating the effectiveness of ultrasound in enhancing the extraction and preservation of bioactive compounds compared to traditional pasteurization.
The study also highlighted the detrimental effects of excessive ultrasound treatment on bioactive compounds, particularly at high amplitudes and prolonged durations, which can lead to thermal degradation. The findings suggest that ultrasound treatment not only improves the yield of bioactive compounds but also preserves their stability better than thermal pasteurization, which was shown to decrease the total phenolic content (TPC) and antioxidant capacity. Overall, ultrasound technology presents a promising alternative for enhancing the functional properties of black carrot vinegar, emphasizing the need for careful optimization of processing parameters to maximize health benefits while minimizing degradation of sensitive compounds.