بهینه‌یابی فرایند تولید ریزکپسول اسانس آویشن شیرازی: مقایسه روش سطح پاسخ و شبکه‌ی عصبی مصنوعی

نویسندگان

1 گروه علوم و صنایع غذایی، دانشکده کشاورزی، واحد اصفهان (خوراسگان)، دانشگاه آزاد اسلامی، اصفهان، ایران

2 گروه علوم و صنایع غذایی، دانشکده کشاورزی، واحد اصفهان (خوراسگان)، دانشگاه آزاد اسلامی، اصفهان، ایران.

3 استادیار گروه محیط زیست، دانشکده کشاورزی، واحد اصفهان (خوراسگان)، دانشگاه آزاد اسلامی، اصفهان، ایران.

doi
10.22069/ejfpp.2022.18096.1621
چکیده

سابقه و هدف: آوﻳﺸﻦ شیرازی، ﻳﻜﻰ از ﺷﻨﺎﺧﺘﻪ ﺷﺪه‌‌ﺗﺮﻳﻦ ﮔﻴﺎﻫﺎن داروﻳﻰ ﻣﻰ ﺑﺎﺷﺪ. اﺳﺎﻧﺲ آن داراى ﻣواد ﻣﻮﺛﺮه‌ی مختلفی خصوصاً تیمول و کارواکرول ﻣﻰ‌ﺑﺎشد که ﺧﺎﺻﻴﺖ ضد اکسایشی، ﺿﺪﺑﺎﻛﺘﺮﻳﺎﻳﻰ و ﺿﺪ ﻗﺎرﭼﻰ دارند. این اسانس در ﺑﺮاﺑﺮ ﻋﻮاﻣﻞ ﻣﺨﺘﻠﻒ ﺑﺴﻴﺎر ﺣﺴﺎس ﺑﻮده و ﺑﻪ ﺳﺮﻋﺖ اﻛﺴﻴﺪه ﺷﺪه و ﺧﻮاص ﺧﻮد را از دﺳﺖ ‌ﻣﻰ‌دهد، بنابراین ریزپوشانی این اسانس با هدف حفاظت از آن در برابر عوامل محیطی و واکنش‌های شیمیایی صورت می‌گیرد. مدل‌سازی فرایند می‌تواند در ارزیابی و پیش‌بینی تاثیر شرایط موثر بر ویژگی‌های کیفی محصول مناسب کارآمد باشد. هدف از پژوهش حاضر، بهینه‌یابی شرایط تولید ریزکپسول اسانس آویشن شیرازی و مقایسه عملکرد دو روش سطح پاسخ و شبکه‌ی عصبی مصنوعی می‌باشد. مواد و روش ها: در این پژوهش امولسیون روغن در آب، حاوی 5 درصد (وزنی/وزنی) اسانس آویشن شیرازی در سوسپانسیون آبی حاوی (10، 33/13، 20، 66/26 و 30%) مواد دیواره، با نسبت پروتئین (کازئینات سدیم) به پلی ساکارید (نشاسته اصلاح شده و مالتودکسترین: 0، 66/6، 20، 33/33 و 40 درصد)، با کمک امواج فراصوت در مدت زمان‌های مختلف (30، 45، 75، 105 و 120 ثانیه) تهیه شد. از امولسیون‌های تهیه شده با استفاده از خشک‌کن‌انجمادی ریزکپسول تهیه شد و تاثیر فاکتورهای فوق بر تغییرات ویژگی‌های کیفی از جمله راندمان ریزپوشانی بر حسب میزان اسانس ریز‌پوشانی شده، میزان ترکیبات فنولیک و ضد اکسایشی حفظ شده، مورد بررسی قرار گرفت.یافته ها: نتایج مدل‌سازی فرایند در هر دو روش مؤید آن است که افزایش غلظت مواد دیواره، نسبت پروتئین به پلی‌ساکارید و مدت زمان اعمال امواج فراصوت موجب افزایش راندمان ریزپوشانی اسانس، محتوی ترکیبات فنولیک و فعالیت ضداکسایشی محصول می‌گردد. اثر متقابل نسبت پروتئین به پلی‌ساکارید و زمان فراصوت نیز در سطوح متوسط متغیرها موجب بهبود حفظ ترکیبات فنولیک کل و ظرفیت ضداکسایشی ریزکپسول اسانس آویشن شیرازی گردید. تیمار حاوی 28% غلظت مواد دیواره، 16% نسبت پروتئین به پلی-ساکارید، 111 ثانیه مدت زمان فراصوت و تیمار 29% غلظت مواد دیواره، 18% نسبت پروتئین به پلی‌ساکارید، 87 ثانیه مدت زمان فراصوت، به‌ترتیب به عنوان نقاط بهینه شبکه عصبی مصنوعی و سطح پاسخ پیشنهاد گردید. مقایسه نتایج تجربی نمونه‌های بهینه، برتری نمونه حاصل از شبکه‌ی عصبی مصنوعی از لحاظ محتوای ترکیبات فنولیک کل و راندمان ریزپوشانی را نشان داد (05/0>p).نتیجه گیری: نتایج به دست آمده از این تحقیق بیانگر اثربخش بودن متغیرهای مستقل در فرایند ریزپوشانی اسانس بود، که بیشترین تاثیر را نسبت پروتئین به پلی‌ساکارید دارا بود. هم‌چنین شبکه‌ی عصبی مصنوعی با توپولوژی بهینه (شبکه پیش‌رونده 4 لایه با 2 لایه پنهان و 10 تورون در هر لایه پنهان) در مقایسه با روش سطح پاسخ به دلیل توانایی بی‌نظیر در پردازش اطلاعات و مدل‌سازی سیستم-های پیچیده، در پیش‌بینی ویژگی‌های کیفی اسانس آویشن شیرازی ریزپوشانی شده بسیار کارآمد ارزیابی شد.