thesis

The effect of storing on the physical state and amount of bioactive compounds in spray- and freeze-dried lingonberry juice

Abstract

Tutkielman kirjallisuuskatsauksessa käsiteltiin puolukan koostumusta, mehujauheen valmistusmenetelmiä ja kantaja-aineiden vaikutusta jauheen ominaisuuksiin, erityisesti lasisiirtymälämpötilaan ja tahmeutumiseen. Lisäksi tarkasteltiin marjamehujauheiden fysikaalisia, toiminnallisia ja ravitsemuksellisia ominaisuuksia sekä varastointiolosuhteiden vaikutusta niihin. Työn tarkoituksena oli tutkia sumutus- ja pakkaskuivauksen sekä kantaja-aineiden vaikutusta puolukkamehun lasisiirtymälämpötilaan ja veden sorptioon sekä C-vitamiinin ja fenolisten yhdisteiden säilymiseen kuivauksen ja varastoinnin aikana. Puolukkamehuun lisättiin kantaja-aineeksi maltodekstriiniä (MD), heraproteiini-isolaattia (WPI) ja näiden yhdistelmää (50:50) kuhunkin näytteeseen saman verran. Näytteet sumutus- ja pakkaskuivattiin. Jauheita säilytettiin eri suhteellisissa kosteuksissa, jonka jälkeen kustakin näytteestä tutkittiin lasisiirtymälämpötila, L-askorbiinihappopitoisuus, kokonaisfenolipitoisuus ja veden sorptio. Veden sorptiota tutkittiin sekä staattisella että dynaamisella menetelmällä. Sumutuskuivauksessa ongelmia tuotti WPI-jauheen pieni partikkelikoko, koska jauhetta ei saatu täysin erotettua kuivausilmasta laitteen syklonilla. Veden lisääminen eli ennastaminen oli vaikeinta sumutuskuivattuihin näytteisiin, joita oli säilytetty matalissa suhteellisissa kosteuksissa (0–11 %). MD:ä sisältäneiden sumutus- ja pakkaskuivattujen näytteiden veden sorptio oli pienin sekä dynaamisella että staattisella menetelmällä mitattuna. Pakkaskuivattujen mehujauheiden vesipitoisuudet olivat pienempiä kuin sumutuskuivattujen mehujauheiden vesipitoisuudet samoissa veden aktiivisuuksissa. BET-sorptioisotermit kuvasivat hyvin puolukkamehujauheiden veden sorptiota. Kaikkien näytteiden lasisiirtymälämpötilat olivat sitä matalammat, mitä korkeammassa suhteellisessa kosteudessa näytettä säilytettiin. Säilytyksen aikana kokonaisfenolien määrät pysyivät muuttumattomana WPI:a sisältäneessä jauheessa, kun taas MD:ä sisältäneiden sumutuskuivattujen näytteiden kokonaisfenolien määrät pienenivät. L-askorbiinihappoa ei pystytty määrittämään entsymaattisella spektrofotometrisellä määrityksellä. Maltodekstriini ja maltodekstriini-heraproteiini-isolaattiseos sopivat kantaja-aineiksi puolukkamehuun. Puolukkamehujauheissa kokonaisfenolien määrä saadaan säilymään hyvin heraproteiini-isolaatin ansiosta. Tämän vuoksi sumutuskuivausprosessia olisi hyvä kehittää siten, että WPI:a sisältävän jauheen partikkelikoko saataisiin suuremmaksi.The literature review dealed with the composition of lingonberry, manufacture of juice powder and the effects of different carriers on properties of juice powder, especially glass transition temperature and stickiness. In addition, physical, functional and nutritional properties and the effect of storage conditions on juice powders were covered. The aim of the experimental work was to investigate the effect of spray- and freeze-drying and carriers on glass transition temperature and water sorption of lingonberry juice as well as the stability of vitamin C and phenolic compounds during drying and storage. The same amounts of maltodextrin (MD), whey protein isolate (WPI) or combination of MD/WPI in equal proportions were added to each sample. All samples were spray- and freeze-dried. After storage of powders at different relative humidities, glass transition temperature, water sorption, content of L-ascorbic acid and content of phenolic compounds were examined. Water sorption was examined by static and dynamic vapour sorption methods. The small particle size of containing WPI was problematic with spray-drying because not all of the powder in the drying air could be separated in the cyclone. Adding water back into the spray-dried samples was most difficult when the samples were stored at low relative humidities (0–11%). The smallest water sorption was observed with both static and dynamic vapour sorption methods in samples which contained only MD. Water contents of freeze-dried samples were lower than those of spray-dried samples. BET sorption isotherm described the water sorption behaviour of the lingonberry juice powders well. Glass transition temperatures of all samples decreased as the relative humidity increased. During storage, the amount of phenolic compounds in samples containing WPI remained the same, whereas the amount of phenolic compounds in samples with MD decreased. Enzymatic spectrophotometric determination was un suitable for determing L-ascorbic acid in lingonberry powder because the sample colour disturbed the measurement. MD and the combination of MD and WPI were suitable carriers in lingonberry juice. The amount of phenolic compounds in lingonberry juice powders were preserved well by whey protein isolate. Therefore, the spray-drying process should be developed in a way that brings about increase in particle size of powder containing WPI

    Similar works