Effect of thermal and ultrasound processes on some quality characteristics of sage and hibiscus extracts

Abstract

In this study, the effects of thermal and ultrasound applications on some quality properties of sage and hibiscus extracts were investigated. For this purpose, applications were carried out in 85°C water bath, ultrasonic bath (<40°C, 0.031 W mL-1 Acoustic Power Density) and probe ultrasound system (<40°C, 1.337 W mL-1 Acoustic Power Density). The samples were taken at, 5th, 10th, 15th, 20th minutes during the applications and analysis of pH, conductivity, color, turbidity and total phenolic content of the samples were performed. While pH, conductivity and total phenolic content of sage extracts (1.3 °Bx) were determined between 5.66-5.73, 1.61-1.63 ms cm-1 and 2.58-2.71 g L-1 GAE, respectively, these values were changed between 2.28-2.41, 4.05-4.16 ms cm-1 and 0.80-0.84 g L-1 GAE in hibiscus extracts, respectively. It has been observed that the applications generally do not cause any significant change except for the turbidity value. While the turbidity increased from the 117 NTU to 230 NTU in sage extracts, this value increased from the 58.95 NTU to 153.6 NTU in hibiscus extracts after 20 minutes of application with the probe ultrasound system.

Keywords

• Sage
• hibiscus
• thermal process
• ultrasound
• quality properties

Termal ve ultrases proseslerinin adaçayı ve hibiskus ekstraktlarının bazı kalite özellikleri üzerine etkisi

Abstract

Bu çalışmada termal ve ultrases uygulamalarının adaçayı ve hibiskus ekstraktlarının bazı kalite özellikleri üzerine etkisi araştırılmıştır. Bu amaçla 85°C’de su banyosunda, ultrasonik banyoda (<40°C, 0.031 W mL-1 Akustik Güç Yoğunluğu) ve problu ultrases sisteminde (<40°C, 1.337 W mL-1 Akustik Güç Yoğunluğu) uygulamalar gerçekleştirilmiştir. Uygulama sürecinde 5, 10, 15 ve 20 dk zaman aralıkları ile örnekleme yapılmış ve örneklerde pH, iletkenlik, renk, bulanıklık ve toplam fenolik madde içeriği analizleri yapılmıştır. Adaçayı (1.3 °Bx) ekstraktlarının pH, iletkenlik ve toplam fenolik madde içerikleri sırasıyla 5.66-5.73, 1.61-1.63 ms cm-1 ve 2.58-2.71 g L-1 GAE arasında belirlenirken, hibiskus ekstraktlarında bu değerler sırasıyla 2.28-2.41, 4.05-4.16 ms cm-1 ve 0.80-0.84 g L-1 GAE arasında değişim göstermiştir. Uygulamaların genel olarak bulanıklık değeri dışında önemli bir değişime neden olmadığı gözlenmiştir. Problu ultrases sistemi ile 20 dakikalık uygulamadan sonra adaçayı ekstraktlarında bulanıklık değeri 117 NTU'dan 230 NTU'ya yükselirken, bu değer hibiskus ekstraktlarında 58.95 NTU'dan 153.6 NTU'ya yükselmiştir.

Keywords

• Adaçayı
• hibiskus
• termal proses
• ultrases
• kalite özellikleri

References

1. Baser KHC (2002) Aromatic biodiversity among the flowering plant taxa of Turkey. Pure and Applied Chemistry 74(4): 527-545.
2. Baydar H (2005) Tıbbi, Aromatik ve Keyf Bitkileri Bilimi ve Teknolojisi. Süleyman Demirel Üniversitesi, Isparta.
3. Chumsri P, Sirichote A, Itharat A (2008) Studies on the optimum conditions for the extraction and concentration of roselle (Hibiscus sabdariffa Linn.) extract. Songklanakarin Journal of Science & Technology 30(1): 133-9.
4. Cid-Ortega S, Guerrero-Beltrán JA (2015) Roselle calyces (Hibiscus sabdariffa), an alternative to the food and beverages industries: a review. Journal of Food Science and Technology 52(11): 6859-6869.
5. Condón S, Raso J, Pagán R (2005) Microbial inactivation by ultrasound. In: Barbosa-Cánovas GV, Tapia SM, Cano MP (Ed.) Novel Food Processing Technologies. CRC Press, New York.
6. Da-Costa-Rocha I, Bonnlaender B, Sievers H, Pischel I, Heinrich M (2014). Hibiscus sabdariffa L.–A phytochemical and pharmacological review. Food Chemistry 165: 424-443.
7. Delamare APL, Moschen-Pistorello IT, Artico L, Atti-Serafini L, Echeverrigaray S (2007) Antibacterial activity of the essential oils of Salvia officinalis L. and Salvia triloba L. cultivated in South Brazil. Food Chemistry 100(2): 603-608.
8. Dinçer C, Topuz A (2018) Meyve suyu işlemede ultrases kullanımı. Gıda 43(4): 569-581.

9. Dinçer C (2020) Adaçayı ekstraktlarının farklı yöntemler ile konsantrasyonunun matematiksel modellenmesi ve kalite özelliklerinin araştırılması. Gıda 45(4): 736-747.
10. Dinçer C, Tongur T, Erkaymaz T (2020) Farklı ekstraksiyon yöntemlerinin hibiskus ekstraktlarının kalite özellikleri üzerine etkisinin araştırılması. Gıda 45(3): 409-420.
11. Dinçer C, Topuz A (2015) Inactivation of Escherichia coli and quality changes in black mulberry juice under pulsed sonication and continuous thermosonication treatments. Journal of Food Processing and Preservation 39(6): 1744-1753.
12. El-Sayed NH, Khalifa TI, Ibrahim MT, Mabry TJ (2001) Constituents from Salvia triloba. Fitoterapia 72(7): 850-853.
13. Ergün AR, Baysal T, Bozkır H (2013) Ultrases yöntemi ile karotenoitlerin ekstraksiyonu. Gıda 38(4): 239-246.
14. Gedik S (2014) Çukurova koşullarında farklı ekim zamanlarının kerkede (Hibiscus sabdariffa L.) bitkisinin çanak yaprak verimi ve kalitesine etkisi. Yüksek lisans Tezi, Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Tarla Bitkileri Anabilim Dalı, Adana.
15. Gezek G, Hashemi P, Kalaycıoğlu Z, Kaygusuz H, Sarıoğlu G, Döker S, Dirmenci T, Erim FB (2019) Evaluation of some Turkish Salvia species by principal component analysis based on their vitamin B2, mineral composition, and antioxidant properties. LWT-Food Science and Technology 100: 287-293.
16. Lee H, Kim H, Cadwallader KR, Feng H, Martin SE (2013) Sonication in combination with heat and low pressure as an alternative pasteurization treatment–Effect on Escherichia coli K12 inactivation and quality of apple cider. Ultrasonics Sonochemistry 20(4): 1131-1138.
17. Piyasena P, Mohareb E, Mckellar RC (2003) Inactivation of microbes using ultrasound: a review. International Journal of Food Microbiology 87(3): 207-216.
18. Ramirez‐Rodrigues MM, Plaza ML, Azeredo A, Balaban MO, Marshall MR (2011) Physicochemical and phytochemical properties of cold and hot water extraction from Hibiscus sabdariffa. Journal of Food Science 76(3): C428-C435.
19. Škerget M, Kotnik P, Hadolin M, Hraš AR, Simonič M, Knez Ž (2005) Phenols, proanthocyanidins, flavones and flavonols in some plant materials and their antioxidant activities. Food Chemistry 89(2): 191-198.
20. Şahin-Nadeem H, Dinçer C, Torun M, Topuz A, Özdemir F (2013) Influence of inlet air temperature and carrier material on the production of instant soluble sage (Salvia fruticosa Miller) by spray drying. LWT-Food Science and Technology 52(1): 31-38.
21. Tajchakavit S, Boye JI, Bélanger D, Couture R (2001) Kinetics of haze formation and factors influencing the development of haze in clarified apple juice. Food Research International 34(5): 431-440.
22. Tepe B (2002) Lamiaceae familyasına ait bazı bitki türlerinin antimikrobiyal aktivitelerinin araştırılması. Yüksek Lisans Tezi, Cumhuriyet Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Sivas.
23. Tiwari BK, Mason TJ (2011) Ultrasound processing of fluid foods. In: Cullen PJ, Tiwari BK, Valdramidis V. (Ed.) Novel thermal and non-thermal technologies for fluid foods. Academic Press, Waltham.
24. Yağcıoğlu P (2015) Farklı Ekstraksiyon Metotları ile Adaçayı (Salvia Officinalis L.) Bitkisinden Antioksidan Ekstraksiyonunun Optimizasyonu. Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Gıda Mühendisliği Anabilim Dalı, İstanbul.