Functional Properties And Quality Parameters Of Grape Extract Powder Substituted Bread And Extruded Products

Tez (Doktora) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2015Thesis (PhD) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2015Hububat ürünleri, başta ekmek olmak üzere, insanlar için yüzyıllardır çok yüksek önem teşkil eden ürünler arasındadır. Bu ürünler ayrıca uygun yapıları nedeniyle farklı birçok formülasyon kullanılarak üretilebilmekte ve sağlık için daha da faydalı hale gelebilmektedir. Concord üzüm ekstraktı tozu (CGEP), benzer diğer meyve kaynakları gibi çok sayıda farklı fenolik madde içermekte olup, özellikle içeriğindeki antosiyanin, flavanol ve flavonol bileşikleri dikkat çekmektedir. Buna bağlı olarak, bu önemli kaynağın hububat ürünlerinde kullanımı ile fonksiyonel özelliklerin arttırılması hedeflenmektedir. Hububat ürünleri birbirinde farklı çok sayıda ürünü içerdiğinden, çalışma kapsamında tek bir hububat ürünü yerine farklı üretim yöntemleri ile üretilmiş ve birbirinde tamamen farklı yapılardaki iki ürünün ele alınması hedeflenmiştir. Bu amaçla, ekmek ve ekstrüde atıştırmalık ürünler aynı un karışımları kullanılarak üretilmiştir. Ürünlerin fonksiyonel özellikleri yanında, kalite özelliklerindeki değişimler ve hububat ürünlerinde bulunan iki önemli makromolekülün (protein ve yüksek amiloz içeren nişasta) CGEP ile etkileşimi ve fonksiyonel özellikler üzerindeki etkilerinin incelenmesi hedeflenmiştir.   Tez giriş, literatür özeti, materyal metot bölümleri ile temel bileşen analizleri, un karışımı örneklerinin fizikokimyasal ve fonksiyonel özellikleri, CGEP eklenmiş ekmek, CGEP eklenmiş ekstrüde ürün ve hububat ürünlerinin fonksiyonel özelliklerinin karşılaştırılması olmak üzere dört ayrı tartışma bölümünden ve sonuç bölümünden oluşmaktadır. Girişte çalışmanın kapsamıyla ilgili genel bir giriş yapılmasının ardından, literatür özeti ile ekmek ve ekstrüde ürünler başta olmak üzere mevcut hububat ürünleri, üzümde bulunan fenolik bileşikler ve meyve kaynaklarını içeren hububat ürünlerine ilişkin güncel çalışmalar özetlenmiştir.  Bölüm 3’te, çalışmada kullanılan tüm materyal ve metotlar özetlenmiştir. Yüksek düzeyde amiloz içeren mısır nişastası (HACS) ve CGEP etkileşimin anlaşılması amacıyla altı farklı un karışımı ve CGEP ve protein etkileşimin incelenmesi amacıyla üç farklı düzeyde buğday proteini izolatı (WPI) bir diğer altı un karışımı örnekleri ve bu örneklere %7 oranında CGEP eklenmesiyle elde edilmiş örneklerden oluşmaktadır. Çalışmada kullanılan ekmekler AACCI 10-10.2 yöntemi kullanarak üretilirken, ekstrüzyon denemelerinde çift vidalı ekstrüder, sabit vida hızımda (360 RPM) ve %25 giriş nem miktarında ve farklı ekstrüzyon sıcaklıklarında (150˚, 120˚ ve 90˚C) çalıştırılmıştır. Un örneklerinin temel bileşen analizleri kapsamında toplam nem, kül ve protein miktarları belirlenmiştir. Ayrıca toplam nişasta, toplam dirençli nişasta ve amiloz/amilopektin miktarı enzimatik/gravimetrik yöntemlerle belirlenmiştir. Un karışımı örneklerinin su kaldırma özellikleri farinograf kullanılarak, jel oluşturma özellikleri ise RVA Hızlı Visko Analizörü (RVA) yardımıyla belirlenmiştir. Daha sonra pişmiş ekmeklerde son ürün kalitesinin belirlenmesi amacıyla ekmek içi elastikiyet ölçümü için doku analizörü kullanılmış, ekmek hacmi ve ekmek özgül hacmi ölçümleri ile kromametre ile renk özellikleri ve Taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile mikroskobik görünüş özellikleri incelenmiştir. Ekstrüde ürünlerde ise, spesifik mekanik enerji (SME), jel oluşturma özellikleri (RVA ile), sertlik (doku analizörü ile), yığın yoğunluğu, genleşme, su kaldırma, dirençli nişasta ve termal özellikler (Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC) kullanılarak) ölçümleri yapılarak, kalite parametreleri test edilmiştir.  Ekmek ve ekstrüde ürünlerin fonksiyonel özelliklerin belirlenmesi tezin bir sonraki aşamasını oluşturmaktadır. Buna göre, toplam fenolik madde tayini için Folin-Ciocalteu metodu, toplam antioksidan tayini amacıyla ise DPPH ve ABTS radikal yakalama yöntemleri uygulanmıştır. Bunun yanında toplam flavonoid ve toplam antosiyanin miktarı da belirlenmiştir. Spektrofotometrik yöntemlerin yanında, kromatografik yöntemler (RP-HPLC-PDA) kullanılarak fenolik bileşenlerin daha ayrıntılı olarak incelenmesi de mümkün olmuştur. Örnekler arasındaki faklılıklar tek yollu varyans analizi (ANOVA) ve Duncan’s New Multiple Range Test ile ölçülmüştür.  Bölüm 4’teki sonuçlara göre, CGEP eklenmiş örneklerdeki toplam kül içerikleri ile WPI eklenen örneklerin protein içerikleri diğer örneklere göre önemli düzeyde yüksek bulunmuştur. HACS içeren örneklerde ise toplam dirençli nişasta miktarı diğer karışımlara oranla yüksek bulunmuştur (p0.05). Amiloz miktarları ise, beklendiği üzere, HACS içeren örneklerle korale olarak yüksek olup, sert buğday unu (A1), ve sert buğday unu ve sadece GCEP içeren (GA1) örnekleri için sırasıyla, %26.5 ve %20.6 düzeyinde iken, HACS ikamesi ile sırasıyla %41.7 ve %31.0 düzeylerine yükselmiştir. HACS ve WPI içeren örneklerin su kaldırma miktarları diğer örnek karışımlarına göre yüksektir. CGEP ikamesi unların su kaldırma yüzdelerini önemli düzeyde etkilememiştir (p>0.05) (%53.6 ve %55.7). CGEP’in un örneklerinin jel yapısını bozan en önemli etken olduğu belirlenmiştir. WPI veya HACS ilavesi ile yapıda herhangi bir iyileşme görünmezken, en zayıf yapı CGEP ve HACS’ın birlikte kullanılmasıyla elde edilmiştir.  Bölüm 5’te öncelikle, protein denemelerinde CGEP ve WPI arasındaki etkileşimler esas alınarak değişen düzeylerde (%0, 6.5 ve 13) WPI ikamesi yapılan un karışımı örnekleriyle üretilen hamur ve ekmeklerin kalite özelliklerindeki değişiklikler incelenmiştir. Protein miktarındaki artışlar kontrol ekmeklerinde önemli bir etki yaratmazken, CGEP eklenmesiyle ekmek sertliği önemli düzeyde artmaktadır (p0.05). Buna karşın, WPI miktarının artması ile ekek içi ve hamurdaki toplam flavonoid miktarları azalmıştır (p>0.05). CGEP içermeyen control örnklerinde HPLC-PDA sonuçlarına öore, fenolik madde olarak protokateşuik asit, gallik asit, sinapik asit, vanillik asit, p-kumarik asit ve ferulik asit belirlenmiştir. Gallik asit ve vanillik asit miktarlarının pişme sonrası önemli düzeyde arttığı tespit edilmiştir (yaklaşık 2-kat). Buna gore, CGEP içermeyen örneklerde WPI ikamesindeki artışın ekmek kabuğu, içi ve fermente hamurdaki fenolik maddeler üzerinde önemli bir etkisi bulunmadığı belirlenmiştir. Gallik asit CGEP içeren ekmek örneklerinde de en önemli fenolik asit olmuştur. Ayrıca sirinjik asit, p-kumarik asit, sinapik asit ve epigallokateşin de tespit edilmiştir ancak bu bileşenlerin miktarı çok daha düşüktür (yaklaşık 10-15 μg/100 g kuru madde). Rutin bu örneklerdeki en önemli flavonol olmasına karşın  pişme sonra % 25 düzeyinde kayba uğramıştır. WPI ikamesindeki artışın rutin ve kuersetin-3-β-glukozid üzerinde bir koruyucu etkisi olduğu görülmüştür Buna karşın, özellikle ekmek kabuğunda bulunan delfinidin-3-o-glukozid, delfinidin, siyanidin-3-o-glukozid, ve siyanidin-3,5-diglukozid miktarşlarında önemli düşüşler olmuştur. Siyanidinde ise önemli bir fark görülmemiştir. HACS ikamesi örneklerin toplam fenolik madde içeriklerinde önemli bir fark oluşturmamıştır (p>0.05). Sadece HACS ikamesi içeren kontrol örnekleri, HACS and CGEP içeren örneklere göre daha düşük miktarda fenolik madde içermelerine karşın (p0.05).  Ayrıca, HACS miktarı bu örneklerin antioksidan aktivite düzeylerinde de önemli bir etki oluşturmamıştır (p>0.05). Pişmeye bağlı kayıp (%) CGEP içermeyen ekmek içi örneklerinden yüksektir (%77). HACS ikamesi genel olarak antioksidan aktivite kaybının (%) önlenmesinde önemli bir etki yaratmasına karşın, %20 HACS içeren hamur ve ekmek kabuğu örneklerinde istisnai bir durum gözlenmiştir.  Örneklerin flavonoid miktarları incelendiğinde, sadece CGEP içeren ancak HACS ikamesi içermeyen örneklerde ekmeklerin farklı kısımlarındaki flavonoid düzeylerinde fark bulunmadığı belirlenmiştir (p>0.05). Buna karşın, HACS ikamesi ekmek kabuğunda ve ekmek içinde bir azalmaya neden olmuştur. Bu nedenle, HACS ikamesinin ekmek kabuk ve içindeki flavonoid miktarını önemli düzeyde azaltırken (p0.05), HACS ikamesi sonrasında hamurdaki antosiyanin miktarının diğer kısımlara göre yükseldiği görülmüştür (p0.05).  Ancak, farklı ekmek kısımlarının antosiyanin profillerinde önemli farklar gözlenmiştir. Genel olarak ekmek kabuğunda daha az antosiyanin bulunmuştur. Buna karşın, HACS ikamesi pişme sonrası kalan flavonol ve antosiyanin miktarı üzerinde etkili olmamıştır. Bu durumdan faklı tek bileşik mavidin olup, malvidin miktarı HACS ikamesi ile bir miktar artış göstermiştir.  Sonraki bölümde (Bölüm 6) öncelikle WPI ve CGEP ikamesiyle üretilen ekstrudatların kalite özellikleri belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre CGEP ekstrüde ürünlerin kalite özelliklerinde önemli düşüşlere neden olmazken, bu ürünlerdeki kalite parametreleri için esas kritik olan değişkenin ekstrüzyon sıcaklığı olduğu görülmüştür. Bu ürünlerde özellikle 150 ˚C’de, genel olarak tüm kalite özelliklerinde önemli kayıplar kaydedilmiştir. Ancak önemli düzeydeki düşüşler özellikle genleşme ve yığın yoğunluğunda ölçülmüştür. Jel özellikleri ise önemli düzeyde kaybedilmiştir, sadece CGEP eklenen örneklerde pik viskozitede % 66.7 düzeyinde bir düşüş ölçülmüşken, CGEP ve WPI eklenen ürünlerde jel daha da zayıflamıştır. Ürünlerin bayatlama özellikleri ise CGEP ve WPI varlığından etkilenmemiştir. Buna göre CGEP kullanımı sebebiyle gerçekleşen protein ikamesinin ekstrüde ürünlerde önemi bir kalite kaybına yol açmadığı görülmüş olup, ekmekten farklı olarak protein miktarının ekstrüde ürünleri kalite özellikleri için çok kritik bir özellik olmadığı belirlenmiştir. Aynı bölümüm devamında ise CGEP ve HACS ikamelerinin ekstrüde ürün kalitesi üzerindeki etkileri incelenmiştir. İlk kısma benzer biçimde, su kaldırma, yığın yoğunluğu, genleşme ve sertlik gibi fiziksel özelliklerin yanında, termal özellikler, jel oluşum özellikleri ve dirençli nişasta miktarı ölçümleri gerçekleştirilmiştir. 90, 120 ve 150ºC ekstrüzyon sıcaklılarında ortalama sertlik; 0.916, 0.987 ve 0.467 N; su kaldırma, 2.12, 4.07 ve 5.12 ml su/g; genleşmeler 1.35, 2.09 ve 2.51 ve yığın yoğunlukları 1286.6, 723.6 and 311.1 kg/m3 olarak ölçülmüştür. Ekstrüzyon sıcaklığı bu örneklerin kalitelerinde de formülasyon etkisinde daha belirleyici olmuştur. CGEP ve HACS’ın birlikte kullanımı jel oluşturma özelliklerin daha olumsuz etkilerken, dirençli nişasta miktarında bir miktar değişiklik oluşturmuş ve örneklerde jelatinizasyonu engellemişlerdir. Ancak bayatlamada amilozun bir miktar olumlu etkisi olduğu gözlemlenmiştir. Bu bölümün son kısmında ise WPI ve CGEP içeren ekstürde ürünler ise HACS ve CGEP içeren ekstürde ürünlerde toplam fenolik madde, toplam antioksidan aktivite, toplam flavonoid ve toplam antosiyanin miktarları belirlenmiş ve RP-HPLC PDA kullanılarak ürünlerin fenolik madde karakterizasyonları gerçekleştirilmiştir. Gallik asit örneklerdeki en önemli fenolik asit olmuştur.  Gallik asit yanında, protokateşuik asit, ellajic asit, siringik asit, vanilik asit ve klorojenik asit de belirlenmiştir. Ayrıca, 312 nm’de kaffeik asit p-coumaric asit, ve ferulic asit) bulunmuştur.  Flavan-3-ollerden (+)-kateşin ve izomer (-)-epicatechin, (-)-epigallokateşin, ve  (-)-epikateşin-3-O-gallat da belirlenmiştir. Kuersetin ve kuersetin-3-β-glukozid, myrisetin ve rutin flovonolleri ile siyanidin, malvidin, delfinidin aglikonları ve delfinidin-3-glukozid, siyanidin-3-o-glukozid, siyanidin-3,5-diglukozid,delfinidin-3,5-diglukozid, malvidin-3,5-diglukozid de belirlenmiştir.   Çalışma sonuçlarına göre, CGEP önemli bir fonksiyonel kaynak olmasına karşın, hamur ve ekmek kalitesinde önemli bir bozulma faktörü olarak rol almaktadır. HACS kullanımı ekmek kalite özelliklerinde olumsuz anlamda daha fazla etki yaratmıştır. CGEP ve WPI kullanımı ise bir iyileştirme alternatifi olarak dikkat çekmiştir. Ekstrüde ürünlerinin kalite özellikleri ise ekmekten farklı olarak CGEP varlığından daha az etkilenmiştir. HACS kullanımı bu ürünlerde bayatlamayı geciktirme ve dirençli nişasta miktarını arttırma anlamında önemli bir rol oynarken, WPI belirgin bir etki yaratmamıştır. Fenolik maddelerin yapılarına bağlı olarak ekmek ve ekstrüde ürünlerde farklı düzeylerde korunduğu belirlenmiştir.  Antosiyanin bileşenleri ekstrüde ürünlerde HACS varlığında daha iyi korunmuş olmalarına karşın, ekmeklerde pişme sonrası kalan miktarlar ekstrüde ürünlerden  (150ºC) önemli düzeyde yüksektir. Ekstrüde ürünlerde ekstrüzyon sıcaklığı toplam fenolik madde miktarı ve antioksidan aktivite üzerindeki en önemli değişkendir. Genel anlamda 150ºC’de elde edilen ölçümler diğer sıcaklıklardan farklı iken, HACS ikamesi ile 120 ºC ve 150ºC’deki fark azalmıştır.Cereal products are commonly considered as staple foods for human beings and have been significant for nations’ nutrition for ages. They play an important role in diets of humans throughout the world. However, recent trends are developing functional cereal products by means of adding functional ingredients. Concord grape is one of those ingredients which is known as a rich source of bioactive compounds, particularly different flavonoids. The objective of this study is to evaluate the effect of adding Concord grape extract powder (CGEP) alone and together with amylose and protein to see their interactions and effects on the quality and functional properties of two common cereal products, bread and extruded snack. This thesis involves eight chapters consisting of introduction, literature review, materials and methods followed by 4 separate chapters of results and discussions consisting of: proximate analysis, physicochemical properties and functional properties of flour mix samples, CGEP added bread, CGEP added extrudates, comparison of functional properties for those cereal products, and finally conclusion chapter. Following the introduction on the scope of the study, a short literature review about the current knowledge on cereal products especially bread and extruded products and phenolic compounds commonly found in grapes and recent studies on cereal products involving different fruit sources were covered.  In Chapter 3, all materials and methods used in the study were explained in detail. Six different flour mix samples were prepared to evaluate the interactions of CGEP and high amylose corn starch (HACS) and six other flour mixes were prepared to evaluate the interactions of CGEP and wheat protein isolate (WPI). Amylose substituted flour mix samples comprised of hard wheat bread flour substituted at three different levels of HACS together with 7% CGEP and without CGEP. For preparation of protein substituted samples three different levels of WPI together with 7% CGEP and without CGEP were used. For preparation of bread samples AACC International 10-10B method of Optimized-Straight-Dough-Bread-Making was used without ascorbic acid. For extrusion trials a laboratory scale twin screw extruder was used with a constant feed moisture (25%) and screw speed (360 rpm). The low shear configuration was applied and three different processing temperature profiles of 90, 120 and 150ºC at exit die were used.  For proximate properties of native flour sample mixes, total moisture, ash and protein contents were determined. Moreover, total starch, total resistant starch, amylose/amylopectin ratio of samples were measured using enzymatic/gravimetric methods. Flour water absorption properties were measured using Farinograph and flour pasting properties were determined by using Rapid Visco Analyzer (RVA). Afterwards, baked bread samples were tested for bread quality properties such as crumb firmness analyzed by texture analyzer, loaf volume and loaf specific volume by rapeseed displacement method, color parameters using chromameter and microscopic images using scanning electron microscope (SEM). Extruded samples were also tested for their quality parameters such as specific mechanical energy (SME), pasting properties using RVA, hardness using texture analyzer, bulk density, diametric expansion, water absorption, resistant starch and also thermal properties using Differential Scanning Calorimetry (DSC). Then, analyses were carried out to evaluate the functional properties of bread and extruded samples. In this respect, total phenolic content, total antioxidant activity, total anthocyanin content and total flavonoid contents of products were measured using spectrophotometric methods. More detailed analysis of individual phenolic compounds were made using reversed-phase HPLC (high performance liquid chromatography) coupled with PDA. Differences among samples were tested by analysis of variance (ANOVA) and Duncan’s New Multiple Range Test.  Results of proximate analysis and physicochemical tests were given In Chapter 4, and results revealed that, ash content in samples with  CGEP and protein content in WPI substituted samples were significantly higher than the other samples (p0.05). Increasing levels of WPI substitution decreased the total flavonoids in crumb and dough significantly (p0.05). All control samples containing only HACS had significantly lower levels of phenolics than samples with CGEP and HACS (p0.05). In addition, crusts of those samples have a significantly higher level of phenolic content (p0.05). Percent loss was highest in the crumb of no-CGEP added samples (77%). Generally HACS addition had no effect on the loss (%) of antioxidant activity analyzed by ABTS method, only exceptions were for dough and crust of 20% HACS substituted bread samples.  Before HACS substitution, bread sample with only CGEP seemed to have an insignificant difference in flavonoid content between parts of bread samples and dough (p>0.05). However, HACS seemed to decrease the measured amount of flavonoids in the crust and crumb. Therefore, amylose substitution decreased flavonoids significantly (p0.05), dough had significantly higher total anthocyanins than crust and crumb of bread after HACS addition. According to HPLC results, control bread samples, without CGEP, had the highest concentrations of phenolic acids as gallic acid (2.4 to 18 μg/100 g DW) and vanillic acid (3.38 to 12.39 μg/100 g DW). For some phenolic compounds; such as procathechuic acid, epigallocatechin, catechin hydrate, vanillic and p-coumaric acids, crumb had higher concentrations than dough. HACS substitution made no significant change in the measured phenolics of no-CGEP added breads. Quercetin-3-β-glucoside,delphinidin 3-O-glucoside, cyanidin 3-O-glucoside and their diglucosides, also anthocyanidins such as; delphinidin, cyanidin, malvidin and its glucosides were detected in CGEP added breads. Flavonols displayed no significant differences among crumb, crust and dough (p>0.05).  However significant differences were observed between the anthocyanin profiles of crust, crumb and dough of bread samples. Generally crusts had lower amounts of anthocyanin compounds, as temperature during baking was the highest one among different parts. On the other hand; HACS substitution seemed to have no effect on the remaining flavonols and anthocyanins. Only exception was malvidin, since the malvidin content increased with the increase in HACS substitution. In the next chapter (Chapter 6) first of all the effects of CGEP and WPI on quality parameters of hard wheat flour extrudates were investigated. Results revealed that CGEP substitution (7%), even with WPI (6.5 and 13%), was not so much effective on quality of extrudates extruded at 90 and 120ºC barrel temperatures. The only parameter effective on quality was the temperature; especially at 150ºC, differences between formulations were more distinct for (diametric expansion, bulk density) when compared to lower die temperatures (90 and 120ºC). However, pasting properties were detrimentally affected by the single addition of CGEP (about 55.4% loss in final viscosity) with respect to single WPI substitution (about 66.7% loss in final viscosity). Presence of both CGEP and WPI made the pastes even weaker (34.1 to 61.1% decrease in peak viscosity). Besides, no distinct effects on retrogradation was observed neither by CGEP nor with WPI. Therefore, in extrudates, loss of protein content by means of CGEP substitution did not exert a significant quality loss and even by increasing the protein level no improvement in quality parameters was obtained. Chapter 6 also comprised the effects of CGEP, HACS, and their combinations on quality parameters of extruded products. Average values obtained for 90, 120 and 150ºC extrusion temperatures changed respectively as follows: 0.916, 0.987 and 0.467 N for hardness; 2.12, 4.07 and 5.12 ml water/g sample for water absorption; 1.35, 2.09 and 2.51 for diametric expansions and 1286.6, 723.6 and 311.1 kg/m3 for bulk densities. Extrusion temperature was found to have more distinct effect on physical quality parameters of extrudates than the substitution level of ingredients. Both CGEP and HACS additions negatively affected pasting properties, slightly affected resistant starch content and prevented gelatinization. However retardation of retrogradation was more evident when substitution was with CGEP alone rather than its combination with HACS. The last part of Chapter 6 was on the evaluation of the functional properties of the extrudates. Total phenolic content of the extrudates ranged between 129.5±0.2 and 2095.7±1.0 mg GAE/100 g DW. In no CGEP substituted samples, phenolic contents of the samples significantly decreased with the increase in extrusion temperature (p0.05). WPI substitutions generally they decreased the measured anthocyanin contents. However their effect was not found to be statistically significant (p>0.05). Increase in extrusion temperature had a detrimental effect on phenolics and flavan-3-ols, generally. Gallic acid increased significantly with the WPI level in CGEP substituted samples. For sinapic acid (in sampl

Changes in bioavailability of sour cherry (Prunus cerasus L.) phenolics and anthocyanins when consumed with dairy food matrices

In this study, it is aimed to understand the changes in sour cherry phytochemicals when their co-digestions are simulated in dairy model systems comprising skim milk, non-fat-yoghurt, probiotic yoghurt or cream. These co-digestions were analyzed for their total phenolic and anthocyanin contents, total antioxidant activity (TAA) in addition to phenolic and anthocyanin profiles, individually. Sour cherry phenolics were stable during gastric conditions (120%); 54% lost in pancreatic digestion and being available (59%) in serum available fraction (IN). Anthocyanins were lost both in gastric (30%) and pancreatic digestions (16%), being only little available (0.6%) in IN. Soymilk had inhibitory effects on TAA. Dairy food matrix components evaluated were found to have distinct effects on the measured bioavailability of individual sour cherry phenolics. This study might aid both consumers and industry on selecting the food matrices to aiding increase in bioavailability.Peer reviewe

Comparison of novel fungal mycelia strains and sustainable growth substrates to produce humidity-resistant biocomposites

Fungal mycelia are versatile, highly productive and sustainable sources for biocomposites to replace conventional plastics. However, with only very few fungal strains that have been characterized, numerous strains still remain unexplored as potential competitors against traditional non-biodegradable materials. Moreover, the functionality of mycelium composites at commonly occurring, challenging ambient conditions such as changing humidity and temperature is not well characterized. Here we evaluated the properties of the fungal composite material produced by novel fungal strains, including Trichoderma asperellum and Agaricus bisporus, grown on oat husk and rapeseed cake after oil pressing. The results showed that the mycelium composites were hydrophobic and strong, particularly when grown on rapeseed cake. A. bisporus grown on rapeseed cake exhibited increased stiffness after humidity was successively increased and decreased. The moisture-resistance of these novel mycelium composites is encouraging for novel sustainable material solutions.Peer reviewe

Ukupni antioksidacijski potencijal, sastav ukupnih fenola i citotoksični učinak tetivike (Smilax excelsa L.) i kavkaske boražine (Trachystemon orientalis) na stanice tumora mozga

Research background. Brain cancer is known to be one of the most difficult types of cancer to cure. It has a serious impact on the lives of diagnosed people due to the insufficient treatment options and their side effects. The search for new alternative treatments is therefore ongoing. Melocan (Smilax excelsa L.) and galdirik (Trachystemon orientalis) are of great importance in both traditional culinary culture and traditional medicine around the Black Sea; however, the knowledge about their antioxidant and cytotoxic effects remains fairly limited. Experimental approach. The aim of this study is to determine the antioxidant and cytotoxic activity of Smilax excelsa and Trachystemon orientalis on the C6 glioblastoma cell line. The plants of Smilax excelsa and Trachystemon orientalis were dried and extracted and then their total phenolic content (TPC) and phenolic profiles were studied. In addition, their total antioxidant status (TAS) and total oxidant status (TOS) were determined using an assay kit. We also analysed the total antioxidant activity (TAA) using the DPPH radical scavenging assay and the cytotoxic effect on the glioma cells using the 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium (MTT) assay. Results and conclusions. According to the results, the water extracts of Smilax excelsa and Trachystemon orientalis had higher TPC (expressed in gallic acid equivalents on dry mass basis: 1158.17 and 262 mg/100 g, respectively) than the ethanol extracts. TAA expressed in Trolox equivalents on dry mass basis was 192.86 and 131.92 mg/100 g for Smilax excelsa and Trachystemon orientalis, respectively. The MTT assay showed that Trachystemon orientalis had a greater cytotoxic effect. In conclusion, the findings of the current study are promising for the development of new drugs. Novelty and scientific contribution. This is the first study that aims to evaluate the potential cytotoxic activity of two local Turkish plants, Smilax excelsa and Trachystemon orientalis, against C6 glioblastoma cells. The results confirm that both plants could be used as good therapeutic agents for the treatment of cancer in the future.Pozadina istraživanja. Tumor mozga jedan je od najtežih oblika tumora. Bitno narušava život bolesnika zbog ograničenih mogućnosti i nuspojava liječenja. Stoga se neprestano traga za alternativnim metodama liječenja. Tetivika (Smilax excelsa L.) i kavkaska boražina (Trachystemon orientalis) od velike su važnosti u tradicionalnoj kuhinji i kao prirodni lijekovi u crnomorskoj regiji, no njihov antioksidacijski i citotoksični učinak slabo su istraženi. Eksperimentalni pristup. Svrha je ovog rada bila odrediti antioksidacijski i citotoksični učinak tetivike i kavkaske boražine na C6 staničnu liniju glioblastoma. Uzorci biljaka su sušeni, provedena je ekstrakcija i zatim su ispitani ukupan udjel i sastav fenola u dobivenim ekstraktima. Određeni su ukupni antioksidacijski i oksidacijski status ekstrakata. Osim toga, ispitana je njihova ukupna antioksidacijska aktivnost pomoću DPPH testa te citotoksični učinak na stanice glioma pomoću MTT testa. Rezultati i zaključci. Rezultati pokazuju da vodeni ekstrakti tetivike i kavkaske boražine imaju veći ukupni udjel fenola od etanolnih ekstrakata, i to 1158,17 i 262 mg/100 g izraženo u ekvivalentima galne kiseline po masi suhe tvari. Ukupna antioksidacijska aktivnost, izražena u Trolox ekvivalentima po masi suhe tvari, bila je 192,86 mg/100 g u tetiviki i 131,92 mg/100 g u kavkaskoj boražini. MTT test je pokazao da kavkaska boražina ima veći citotoksični učinak. Na osnovi dobivenih rezultata možemo zaključiti da ove biljke imaju dobar potencijal za razvoj novih lijekova. Novina i znanstveni doprinos. Ovo je prvo istraživanje o citotoksičnoj aktivnosti dvaju biljaka porijeklom iz Turske, tetivike i kavkaske boražine, na stanice C6 glioblastoma. Rezultati potvrđuju da se obje biljke mogu ubuduće primijeniti za liječenje tumora

Understanding the influence of in situ produced dextran on wheat dough baking performance: Maturograph, biaxial extension, and dynamic mechanical thermal analysis

Rheological tests performed under conditions relevant to those experienced during proof and oven rise are necessary for understanding the mechanisms of dextran addition on wheat dough baking performance. This study evaluated the effect of a high molecular weight (Mw) dextran, produced in situ by Weissella confusa A16 or externally added, on wheat dough rheological properties including, (i) proofing behavior using a maturograph; (ii) bi-axial extensional profile using a dough inflation system; and (iii) viscoelastic characters (proof) and thermo-mechanical properties (simulated baking) by dynamic mechanical thermal analysis (DMA). The externally-added dextran increased dough elasticity, tenacity, and viscoelastic characters, but reduced dough extensibility at bubble rupture. DMA tests of doughs under dynamic heating conditions showed a sharp increase of elastic and loss moduli until maximum between 75 and 95 degrees C, accompanied by a drastic decrease of Tan delta (dough stiffening). Dextran addition exhibited a weakening effect on the dough thermal properties i.e., decreased peak moduli during heating. On the other hand, the mild acidic conditions during sourdough fermentation favored the activity of in situ produced dextran, conferring significantly improved thermal-mechanical properties and dough extensibility. This may explain the superior ability of in situ produced dextran to improve bread volume and crumb softness compared to the external-added dextran. By analyzing rheological parameters, we showed that the maximum proofing moduli in DMA, fermentation stability, dough level, and elasticity in maturogram were predictors of good baking quality. Overall, our study provides the mechanistic underpinning and optimum of dextran as a natural improver of bread quality.Peer reviewe

Potential of essential oils for protection of Couscous against Aspergillus flavus and aflatoxin B1 contamination

Financiado para publicación en acceso aberto: Universidade de Vigo/CISUGOur study was aimed to evaluate antifungal, antiaflatoxin, and antioxidant potential of Mentha pulegium, Myrtus communis, and Mentha piperita essential oils (EOs). The EOs showed efficacy as a couscous preservative. A total of 387 fungal species were isolated from Couscous samples, with Aspergillus flavus BN (20) which is identified as the highest aflatoxin producer. The minimum inhibitory concentration (MIC) of M. pulegium and M. communis EOs against the toxigenic strain of A. flavus BN (20) determined to be 4.00 μL/mL, whereas the MIC of M. piperita was 3.50 μL/mL. The EOs inhibited the aflatoxin B1 production at lower concentrations. The EOs showed fungitoxicity against wide-ranging of fungi and high antioxidant activity. The IC50 value of the oils ranged between 3.27 and 4.31 μL/mL. EOs may be able to contribute preservation of food commodities against quantitative and qualitative losses. During fumigation assays in Algerian traditional food system (Couscous), the three EOs showed protection of Couscous from A. flavus contamination indicating their efficacy as sustainable fumigant in food system

Utjecaj dodatka chia sjemenki te brašna od heljde i kestena na kakvoću i trajnost bezglutenskih keksa

Research background. In spite of being a significantly growing segment, there are still problems regarding the nutritional, technological and sensory profiles of gluten-free products. Thus, the combination of a variety of functional ingredients is required in order to achieve the desired product quality. Experimental approach. Three types of flour, chestnut, buckwheat and potato, were chosen in this study because they are all gluten-free, nutritionally richer and technologically more advantageous than wheat flour. They are combined with chia seeds, which are also functional ingredients as they are rich in dietary fibre and unsaturated fatty acids. Therefore, this study aims to evaluate the utilization of chia seeds with chestnut, buckwheat and potato flour in biscuits as overall quality enhancers in gluten-free products. The proximate composition, total phenolic content, antioxidant activity, some biscuit quality parameters and the sensory properties of the samples were investigated, and some changes in these products during storage were monitored and evaluated. Results and conclusions. According to the results, biscuits with chestnut flour had the highest phenolic content (400.2 mg gallic acid equivalent (GAE) per 100 g dry sample) and total antioxidant activity (155.5 mg Trolox equivalent (TE) per 100 g dry sample). Biscuits with chestnut and chia seeds had the hardness of 30.1 N (p<0.05). In addition, the use of chia seeds significantly increased the overall acceptability and flavour scores according to the sensory analysis results. During storage, chia seeds affected the oxidation stability; however, the fatty acid profile remained almost unchanged, except for the losses in lauric, stearic and α-linolenic acids (p<0.05). In conclusion, the biscuits with chestnut and chia seeds were more attractive than those made with other types of flour, with remarkably better nutritional characteristics and sensory attributes. Novelty and scientific contribution. The study fulfils a need for the growing gluten-free market by combining together the functional nutrients of chia seeds, chestnut flour and buckwheat flour to achieve the nutritionally improved and organoleptically acceptable gluten-free biscuits. Furthermore, this study makes an overall evaluation of the changes in product quality during storage to provide new ideas for an overall innovation in the gluten-free food market.Pozadina istraživanja. Usprkos sve većoj potražnji za bezglutenskim proizvodima, još uvijek postoje prepreke pri dobivanju proizvoda optimalne hranjive vrijednosti te tehnološkog i senzorskog profila. Stoga je za postizanje željene kakvoće proizvoda potrebno kombinirati različite funkcionalne sastojke. Eksperimentalni pristup. Za ovo su ispitivanje odabrana tri tipa brašna, i to od kestena, heljde i krumpira, jer sva tri ne sadržavaju gluten, a nutritivno i tehnološki su bogatija od pšeničnog brašna. Kombinirana su sa chia sjemenkama, koje su također funkcionalni sastojak, jer su bogate vlaknima i nezasićenim masnim kiselinama. Stoga je svrha ovoga rada bila procijeniti učinak dodatka chia sjemenki te brašna od kestena, heljde i krumpira na poboljšanje kakvoće bezglutenskih keksa. Ispitani su kemijski sastav, ukupni udjel polifenola, antioksidacijska aktivnost, pojedini parametri kakvoće i senzorska svojstva uzoraka, te su praćene i mjerene promjene tih značajki u dobivenim proizvodima tijekom skladištenja. Rezultati i zaključci. Dobiveni rezultati pokazuju da su keksi s kestenovim brašnom imali najveći udjel polifenola izražen u ekvivalentima galne kiseline, i to 400,2 mg u 100 g suhe tvari, te najveću ukupnu antioksidacijsku aktivnost izraženu u Trolox ekvivalentima, od 155,5 mg u 100 g suhe tvari. Keksi s brašnom od kestena i chia sjemenkama imali su najveću tvrdoću od 30,1 N (p<0,05). Osim toga, prema rezultatima senzorske analize, dodatak chia sjemenki je bitno povećao ukupnu prihvatljivost i okus keksa. Chia sjemenke su utjecale na oksidacijsku stabilnost tijekom skladištenja, međutim, profil masnih kiselina ostao je gotovo nepromijenjen, osim što je opaženo smanjenje masenog udjela laurinske, stearinske i α-linolenske kiseline (p<0,05). Može se zaključiti da su keksi s brašnom od kestena i chia sjemenkama bili atraktivniji od onih pripravljenih s ostalim tipovima brašna, te su imali naglašeno bolja hranjiva i senzorska svojstva. Novina i znanstveni doprinos. Ovo istraživanje dopunjava potrebe sve većeg tržišta za bezglutenskim proizvodima, kombinirajući funkcionalne hranjive sastojke iz chia sjemenki, brašna od kestena i heljde, pri čemu su dobiveni bezglutenski keksi poboljšanih hranjivih i organoleptičkih svojstava. Osim toga, praćene su promjene kakvoće proizvoda tijekom skladištenja, radi dobivanja novih ideja za unapređenje tržišta bezglutenskih prehrambenih proizvoda

Antifungal effects of selected menthol and eugenol in vapors on green coffee beans during long-term storage

Nowadays, coffee (Coffea Arabica L.) is among the most significant agricultural products of the world and drinking coffee has become one of the most popular habits in the world. The main contamination of stored coffee beans is related with the mycotoxin produced by the toxigenic fungi belonging the genus Aspergillus. Fungal infection followed by mycotoxin biosynthesis in coffee results in notable financial losses. subsequent mycotoxin biosynthesis in coffee leads to major economic losses. Complications ranging from mild to severe can be caused by the mycotoxins produced by this genus. The aim of this investigation was to determine the effect of menthol and eugenol on Aspergillus parasiticus (CBS 100926T) growth, spore germination, and their potential use as green coffee beans preservative during long-term storage (12 months). The minimum inhibitory concentrations (MICs) values of the menthol and eugenol were recorded to completely inhibit the growth of A. parasiticus in 400 μg/ml and 300 μg/ml, respectively. Both reduced spore germination by 9.33% and 5.66% at 300 μg/ml and 200 μg/ml, respectively. They showed efficacy in fumigated green coffee beans sample during the storage for up to 12 months providing an increase in the protection level of 62.5% for menthol and 73.21% for eugenol against the A. parasiticus contamination. This suggests that menthol and eugenol could be used as good alternatives for decreasing the deteriorations due to the fungal infections in green coffee beans during long-term storage