Skip to main content
SUPERVISOR
Seyed Ahmad Mireei,Morteza Sadeghi
سیداحمد میره ای (استاد مشاور) مرتضی صادقی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Samaneh Zaeri
سمانه زائری امیرانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394

TITLE

Freshness Assesment of Pasteurized Orange Juice by using Visible – Near Infrared Spectroscopy Method
All over the world, citrus fruits are of great importance in such a way that nowadays about one hundred producing industries use them in their products. Natural fruit juices are consumed in many countries. Orange is counted as one of the most leading citrus among other ones that its extracted liquid is counted as the dominant juice produced in the fruit juice industries. Vitamin C (ascorbic acid) is one of the main components found in the structure of the orange juice. This vitamin is known as one of the soluble vitamins in water that is broadly found in plants and animals. It is very important in nutrition and human health and has many applications in food industries. The most important chemical property of this vitamin is its ability in oxidation to dehydroascorbic acid form and establishing an oxidation-reduction reaction. In this study, in first pahse, the kinetics models of zero, half, first and second order were used to model the degradation kinetics of vitamin C existed in the pasteurized oranges juice of Koohestan variety stored at four temperatures of 4, 20, 30, and 37 °C . In addition, Arrhenius, Eyring and Ball models were used to acquire activation, enthalpy and entropy energies. Then, image processing method was applied to investigate the changes in color indices of the orange juice samples during storage. In the second phase of the study, visible near infrared (Vis/NIR) spectroscopy was applied to predict the soluble solid content (SSC), titratable acidity (TA), pH, color indices (L * a * b * ), vitamin C, and the concentration of the orange juice samples stored under temperature of 4 °C for a time period of 42 days. In the first phase, the analysis of the degradation kinetics of vitamin C and the color indices variations were carried out using Excel and SAS softwares, respectively . The best model describing the degradation kinetics of the vitamin C was found to be the first order. To analyze the adsorptive Vis/NIR spectra, several preprocessing techniques were firstly utilized. Then, for predicting the SSC, TA, pH, vitamin C, the juice concentration and the color indices of L * a * b * regression analysis of partial least squares (PLS) was applied. Among the measured parameters, the best result was obtained to be for the a * with determination coefficient of prediction (R 2 p ) of 0.810, root mean square error of prediction (RMSEP) of 1.095, and ratio of performance to deviation (RPD) of 2.902. As the second rank, R 2 p of 0.765, RMSEP of 1.024 and RPD of 2.382 were obtained for the b * . The obtained R 2 p , RMSEP and RPD values related to the TA were 0.628, 0.236 and 2.767, respectively. However, the applied Vis/NIR method gave poor results for estimation of the SSC and pH, and was unable to predict L * and vitamin C parameters. Linear discriminant analysis (LDA) and quadratic discriminant analysis (QDA) were also utilized for Keywords: Orange juice, kinetics of vitamin C degradation, HPLC, NIR spectroscopy, Arrhenius model, PLS, LDA, QDA Keywords: Classification, Degradation kinetics, Image proccesing, Orange juice, Partial least squares, Visible near infrared spectroscopy, Vitamin C
مرکبات در جهان از اهمیت بسیاری برخوردار هستند، به طوری که امروزه نزدیک به یک‌صد صنعت تولیدی در فرآورده‌های خود از مرکبات استفاده می‌کنند. آب‌میوه‌های طبیعی در بسیاری از کشور‌ها مصرف می‌شود. پرتقال یکی از مرکبات مهم در دنیا است که آب آن نیز آب‌میوه غالب تولیدی توسط صنایع آشامیدنی در جهان است. ویتامین C (اسید آسکوربیک) یکی از مواد اصلی و غالب تشکیل‌دهنده آب پرتقال است و یکی از ویتامین‌های محلول در آب به شمار می‌آید که به طور وسیعی در گیاهان و جانوران یافت می‌شود و در تغذیه، حفظ سلامتی و صنایع غذایی اهمیت بسزایی دارد. مهم‌ترین ویژگی شیمیایی ویتامین C قابلیت اکسید شدن آن به اسید هیدروآسکوربیک و ایجاد یک سیستم اکسایش–کاهش می‌باشد. در این پژوهش، در مرحله اول به منظور مدل‌سازی سینتیک تخریب ویتامین C موجود در آب پرتقال پاستوریزه شده رقم کوهستان که در چهار دمای 4، 20، 30 و°C 37 به مدت 42 روز نگهداری شد، مدل‌های سینتیکی مرتبه صفر، مرتبه نیمه، مرتبه اول و مرتبه دوم با هم مقایسه شدند. همچنین مدل‌های آرنیوس، ایرینگ و بال برای به دست آوردن انرژی فعال‌سازی، آنتالپی و آنتروپی استفاده شدند. بدین منظور برای اندازه‌گیری ویتامین C از روش HPLC استفاده شد. در ادامه برای مطالعه تغییرات شاخص‌های رنگی آب پرتقال طی دوره ماندگاری فناوری پردازش تصویر به کار گرفته شد. در مرحله دوم آزمایش‌ها از روش طیف‌سنجی NIR برای اندازه‌گیری طیف‌های Vis/NIR به منظور تخمین پارامترهای مواد جامد محلول (SSC)، اسیدیته قابل تیتر (TA)، pH، شاخص‌های رنگی L*a*b*، ویتامین C و غلظت آب پرتقال نگهداری شده در دمای °C 4 به مدت 42 روز و همچنین شناسایی و طبقه‌بندی سطوح مختلف زمان ماندگاری آب پرتقال (آب پرتقال تازه، روز هفتم، روز چهاردهم، روز بیست و یکم، روز سی و پنجم و روز چهل و دوم) استفاده شد. تحلیل مدل‌های سینتیکی تخریب ویتامین C توسط نرم افزار Excel و همچنین تحلیل تغییرات شاخص‌های رنگ آب پرتقال در مرحله اول آزمایش‌ها با نرم افزار آماری SAS انجام شد. بهترین مدل برای سینتیک تخریب ویتامین C مدل مرتبه اول بود. به منظور تحلیل طیف‌های جذبی به دست آمده از روش Vis/NIR ابتدا پس از بررسی پیش پردازش‌های مختلف، پیش پردازش مناسب انتخاب و بر روی طیف‌ها اعمال شد. سپس برای پیش‌بینی SSC، TA، pH، L*،a*،b*، ویتامین C و غلظت تحلیل رگرسیون حداقل مربعات نسبی انجام شد. در بین پارامترهای مختلف، بهترین نتایج برای پارامتر a* با ضریب تبیین پیش‌بینی (R 2 p ) برابر با 810/0، ریشه میانگین مربعات خطای پیش‌بینی RMSEP)) برابر با 095/1 و RPD برابر با 902/2 و سپس برای b*، R 2 p برابر با 765/0، RMSEP برابر با 024/1 و RPD برابر با 382/2 حاصل شد. مقادیر R 2 p ، RMSEP و RPD برای پارامتر TA به ترتیب برابر با 628/0، 236/0 و 767/2 گزارش شد. به هر جهت، روش Vis/NIR نتایج نسبتاً ضعیفی برای پیش‌بینی پارامترهای SSC و pH نشان داد و نتوانست نتایج قابل قبولی را در پیش‌بینی پارامتر L* و ویتامین C ارائه کند. برای طبقه‌بندی و پیش‌بینی روز‌های آزمایش روش‌های طبقه‌بندی تحلیل تفکیک خطی (LDA) و تحلیل تفکیک درجه دوم (QDA) به کار گرفته شد. روش LDA با دقت %12/93 و روش QDA با دقت %18/94 ، قادر به پیش‌بینی کلاس (روزهای نگهداری)، شدند. در مجموع نتایج حاصل از مدل‌سازی و طبقه‌بندی نشان داد که تکنیک Vis/NIR می‌تواند برای ارزیابی تازگی آب پرتقال به کار گرفته شود. کلید واژه‌ها: آب پرتقال، سینتیک تخریب، ویتامین C، طیف‌سنجی مرئی فروسرخ نزدیک، حداقل مربعات نسبی، طبقه‌بندی، پردازش تصویر

ارتقاء امنیت وب با وف بومی