Rövid leírás

1 INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONÁLIS INTERDISZCIPLINÁRIS KUTATÁSI KÖZPONT INTEGRÁLIS REGIONÁLIS FEJLESZTÉSHEZ .

interdiszciplináris

Leírás

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONÁLIS INTERDISZCIPLINÁRIS KUTATÁSI KÖZPONT OAXACA REGIONÁLIS INTEGRÁLIS FEJLESZTÉSI EGYSÉG

A szonikálás hatásának értékelése - Mikrohullám a VANILLA (Vanilla planifolia Andrews) előnyére

TÉZISEK, AMELYEK A MŰVELŐK FOKOZÁSÁNAK ELÉRTÉSE A TUDOMÁNYOKBAN BEMUTATJA:

ISIDRO PACHECO REYES

Szakdolgozat-igazgató: Dra. Luicita Lagunez Rivera

Page 5 7 8 9 10 11 12 13 14 14 15 15 19 21 22 23 25 25 25 26 27 28 30 31 31 31 31 32 32 32 32 33 34 36 38 39 39 40 40 40 41 42 42 43 43 44 44 46 3 3

9.3 2. periódus ……………………………………………………………………… . 9.3.1 Alternatív energiák hatása a vanília gyümölcsök textúrájára ……….… 9.3.2 Mikrográfok ……………………………………………………………… 9.3.3 A β-glükozidáz és a vanillin hozamának aktivitása ………………. 9.3.4 Alternatív energiák statisztikai elemzése vanília hervadásban ... 9.3.4.1 A β-glükozidáz és a vanillin hozamának összefüggései ... 9.3.4.2 A vanillin hozam varianciájának elemzése …………………… . 9.4 Energiák alkalmazása a vanília előnyére összpontosított ………………… 10. KÍSÉRLETI TANULMÁNYOK KÖVETKEZTETÉSEI ……………………… 10.1 1. időszak ………………………………… ……………… ………………… . 10.2. 2. időszak ………………………………………………………………………… . 11. PERSPEKTÍVOK… ……………… ………………………………………………. 12. MELLÉKLETEK …………………………………………………………………………. 12.1 Vanillin-kalibrációs görbe …………………………. ……………. 12.2 A vanillin-hozam varianciaanalízisének alkalmazására vonatkozó követelmények. 13. HIVATKOZÁSOK ………………………………………………………………….

48 48 50 51 56 56 59 60 64 64 65 66 67 67 68 71

ÁBRÁK MUTATÓJA

1. ábra Teljesen kifejlett vanília gyümölcs ………………… . ………………….

2. ábra A vanília gyümölcs keresztmetszete a belső szerkezetét mutatva …… .….

3. ábra - Az érett vanília gyümölcs keresztmetszete . ………………………… . …….

4. ábra: A vanillin és a glükóz elválasztása a glükovanillintől β-glükozidáz hatására ……………………………………………. …………………………...

5. ábra: A glükozid elhelyezkedése és a β-glükozidáz aktivitása a hüvely keresztmetszetének különböző zónáiban ……………………………………. 17 6. ábra. A fenolos vegyületek és az oxidatív fenol enzimek (PPO, polifenol-oxidáz és POD, peroxidáz) elhelyezkedése egy növényi sejtben ……………………

7. ábra A zöld hüvelyek átalakulása a kivonáshoz ……………………………………….

8. ábra Útvonalak a vanillin előállításához …………………………………………………….

9. ábra A vanília előállításának módszerei ……………………………………………….

10. ábra: A peroxidáz hatása a p-hidroxi-benzaldehidre és a vanillinra ……………….

11. ábra A liofilizálás hatása a vanília gyümölcsére ……………………………… . …….…

12. ábra - Ultrahangos emésztési mód és az érintett hatások ……………………….

13. ábra: Az előny alternatív energiákkal történő érvényesítésének általános folyamata ………………….

14. ábra. Kísérleti diagram 1. időszaka ……. ……………………………………….

15. ábra A hüvely hervadása ……………………………………………………. ……….

16. ábra: Kísérleti diagram 2. periódusa ……………………………………. …….

17. ábra: MiniScan by Hunterlab berendezések ……………………………………………….….

18. ábra: A szín meghatározására szolgáló grafikon ………………………………………………. …….

19. ábra: Behatoló eszköz ………………………………………………… . ……

20. ábra: A vanília részesült előnyben ……………………………………………………. …. ……

21. ábra: Vanillin-hozam a különböző kedvezményes kezeléseknél …………. 45 22. ábra: A vanillin hozamának változékonysága ……………………………… . ……… . 46 23. ábra: A kedvezményezési folyamat vanillin hozamának fa diagramja ....

24. ábra A zöld és kezelt hüvelyek penetrációjának százalékos aránya ……………. ………….

25. ábra: A szonikálás hatása a vanília gyümölcsök sejtszerkezetére, X10 elektronmikroszkóp lencsével felvéve …………………………………………….

26. ábra. Enzimaktivitás és vanillin-hozam 40 napos haszon esetén T-fonttal és poszt-hervadással ultrahanggal …………………………….

27. ábra. Enzimaktivitás és vanillinhozam 40 napos haszon után MOH2O-ban hervadással és utóhervadással ultrahanggal ………………….

28. ábra: Enzimaktivitás és vanillinhozam 40 napon át tartó haszon esetén az OM fonnyadásával és a szonikálás utáni hervadással …………………….

29. ábra. Enzimaktivitás és vanillin-hozam az S kezeléssel járó 40 napos előny és az ultrahanggal történő utóhervadás után …………………………….

30. ábra: A különböző hervadás és utólagos hervadás enzimatikus-vanillin aktivitásának függősége a vanília előnyben a szonikálás 0, 5, 10 és 15 percénél ……………………………………….… ………………………………….

31. ábra: Különböző hervadással járó vanillinhozam 20 nap előny után.

32. ábra: Vanillin-β-glükozidáz kapcsolat az alternatív energiák erejét módosító haszonkezelésekkel …………………………………………………… . 33. ábra: Vanillin-kalibrációs görbe… ……… ………………………………….…. 34. ábra: A vanillinhozam normalitása. Fonnyadt: a) T, b) MOH20, c) MO és d) S ………………………………………………………………………………

Táblázatindex

1. táblázat: A hüvelyek minőségét meghatározó standard paraméterek ………………………. 20 2. táblázat - A sejtpusztító kezelések előnyei és hátrányai ………………….

3. táblázat - Az 1. periódus kísérletei ……. ………………………………………………….

4. táblázat: Javasolt 4 faktoriális kísérlet, négy változóval két szinten.

5. táblázat: A 2. időszakban felhasznált minta mennyisége ……………………………………….

6. táblázat: Kalibrációs értékek a szín meghatározásához ……………………………………….

7. táblázat: A két betakarítási időszakban felhasznált hüvelyek fizikai-kémiai tulajdonságai ……………………………………………………………………………….

8. táblázat: Hígított kivonatok aránya és a vanillin százalékaránya a kezelt hüvelyekben ...

9. táblázat: A babban a vanillin százalékos aránya részesült az 1. időszakban. ...

10. táblázat: A vanillinhozam eszközei és szórásai …………………….

11. táblázat: A zöld hüvelyek és a kezelt hüvelyek behatolási százalékai . …………………… 48 12. táblázat: A T-hervadásnak kitett vaníliagyümölcsök vanillinhozamának és β-glükozidáz-aktivitásának összefüggései ultrahanggal utólagosan hervadva.

13. táblázat: ANOVA-analízis vanillinre (%) kezelések szerint T ………………………. 59 14. táblázat: ANOVA-analízis vanillinhez (%) MOH2O kezelések szerint… 59 15. táblázat: ANOVA-analízis vanillinre (%) MO kezelések szerint ……………………. 59 16. táblázat: ANOVA-analízis vanillinre (%) kezelések szerint S ……………………….

17. táblázat: Különböző hervadású vanillin százalékos aránya 20 napos juttatás után….

18. táblázat: Vanillin koncentrációja és abszorpciója ………………………………………….

fordítottan arányos a zöld hüvelyektől a feldolgozott hüvelyekig; Ha azonban a vanillin evolúció kinetikáját minden kezelésnél követjük, ezt az összefüggést nem világosan jegyezzük fel, amelyet a vanília feldolgozásának első napjaiban nagyon meghatározónak tekintenek. A legjobb enzim-vanillin korrelációt az S fontsággal mutattuk ki, ahol nincs statisztikailag szignifikáns különbség az átlagos vanillin hozamban. Ha a hüvely hervadásában koncentrált szonikációs (SF) és mikrohullámú energiákat (MF) használunk, a vanillin hozama nő a T-folyamathoz képest; kivéve, ha felesleges mikrohullámú sütőt alkalmaznak.

KULCSSZAVAK: Alternatív energiák, szárított, fonnyadt, vanillin, β-glükozidáz.

A hagyományos előállítási folyamat három-hat hónapot vehet igénybe, míg a laboratóriumi szinten másfél hónapot végezve 3% vanillint kapunk (RosadoZarrabal et al., 2006)

vagy 2174% 10 napos juttatásban (Sreedhar et al., 2007),

enzimatikus, amelyben a

a hőmérséklet és az enzimaktivitás kulcsfontosságú tényező.

5.2 A vanília növekedésének és termelésének környezeti feltételei Az optimális hőmérséklet 21–32 ° C, rövid ideig 5–7 ° C-os minimumhőmérséklet, 0–600 méteres tengerszint feletti magasságban, csapadékmennyiséggel Évente 1200–3000 mm és jó eloszlás egész évben. Nagyon fontos, hogy a vanília ültetésére kiválasztott föld jó vízelvezetéssel rendelkezzen, szerves anyagokban gazdagnak és pH-ja 6 és 7 között kell lennie (PRODESIS, 2005). A vanília, a kávé vagy más hasonló termesztés sokáig megmarad, erdei agroszisztémák, amelyekben a támasztó és az árnyékos fák sokkal jobban segítik a biogeokémiai ciklusok fenntartását, mint az egynyári növények; megőrzik a helyi biodiverzitást és az erdő regenerációs képességét. A vaníliaültetvénynek azonban 3-4 évre van szüksége a termelés megkezdéséhez (Elorza és López, 2007). 5.3 Vanília gyümölcse és enzimatikus reakciói A hüvelyek (1. ábra |) háromszög keresztmetszetűek, középső üreggel, amely több ezer apró magot tartalmaz (2. ábra), a húsos részt felhasználva az ízesítéshez.

1. ábra Teljesen kifejlett vanília gyümölcs.

2. ábra A vanília gyümölcs keresztmetszete a belső szerkezetét mutatja.

Mindegyik keresztmetszeti szöget tubuláris sejtek vagy papillák határolják, míg az üreg mellett a placenta rétegei találhatók (3. ábra). Az epikarp és az endokarp egy vagy két nagyon kicsi sejtből áll, amelyeket a mezokarp tartalmaz

valószínűleg vakuolizált sejtek és a citoplazma az

vékony réteg korlátozza a sejtfalak körül (Odoux et al., 2003).

3. ábra Érett vanília gyümölcs keresztmetszete.

A zöld hüvely aromás prekurzor glikozidvegyületeket tartalmaz, amelyek közül ötöt többnyire azonosítottak (Dignum et al., 2004), a legfontosabb a glükovanillin, amely jelentősen felhalmozódik a gyümölcsben a beporzás 15. hete után, és körülbelül a 30. hétig tart (Odoux et al. al., 2006). A vanília aroma legfontosabb vegyületei a vanillin, a p-hidroxi-benzaldehid, a vanillinsav és a p-hidroxi-benzoesav; amelynek fő vegyülete a vanillin (Pérez-Silva és mtsai., 2006), fenolos aldehid, amelyet a p-glükozidáz enzimatikus hidrolízisével (4. ábra) állítanak elő glükovanillinnel a kikeményedési folyamat során.

4. ábra - A vanillin és a glükóz elválasztása a glükovanillintől β-glükozidáz hatására.

A glükovanillin lokalizációja és a β-glükozidáz aktivitása a sejtszövetben vita tárgyát képezi (Havkin-Frenkel et al., 2005). Odoux 2003a és Odoux et al., 2003b azonban megemlíti, hogy a hüvely méhlepényében találhatók (5. ábra).

5. ábra A glükozid elhelyezkedése és a β-glükozidáz aktivitása a hüvely keresztmetszetének különböző zónáiban.

Sejtszinten az enzim és a szubsztrát úgy tűnik, hogy különböző részekben vannak; Úgy tűnik, hogy a β-glükozidáz aktivitás a citoplazmában helyezkedik el, a mezokarpon és/vagy az apoplaszton kívül, míg a glükovanillin a vakuolában (6. ábra), a placentában és a papillae-ban (Odoux et al., 2003a, 2003b) található, ami szintén előfordulhat az extracelluláris zónában (Joel et al., 2003). Ez azonban kizárná egy aktív enzim jelenlétét az apoplasztban a gyümölcs érése előtt (Odoux et al., 2006).

6. ábra - A fenolos vegyületek és az oxidatív fenolenzimek (PPO, polifenol-oxidáz és POD, peroxidáz) elhelyezkedése egy növényi sejtben (Toivonen és Brummell. 2008).

Bár az érett hüvelyekben a glükovanillin mennyisége száraz tömegre vonatkoztatva 10-15% -ban van jelen, a hagyományos vaníliás pácolási eljárásból csak átlagosan a vanillin közel 2% -a származik, és képes a vanillin a vanillin és a glükovanillin molekulatömegaránya alapján (152/314 g-mol) (Odoux et al., 2006; Perera és Owen, 2008). Perera és Owen (2008) tanulmányaikkal a vanillin hozamának növekedését mutatják a celluláz, a peptináz és a β-glükiózidáz enzimek hozzáadásával. Ez károsítja a zöld hüvely sejtjeit. A zöld és érett hüvelyek különbségeket mutatnak az enzimatikus aktivitásban, az előbbieknél alacsony a glükovanillin-hidrolízis (