مدل‌سازی و بررسی‌خصوصیات‌کیفی‌کیک‌حاوی فیبر‌تفاله سیب‌ با استفاده از شبکه‌های‌عصبی‌مصنوعی

نوآوری در علوم و فناوری غذایی

دوره 15، 4(زمستان) - شماره پیاپی 58، دی 1402، صفحه 177-193   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.30495/jfst.2022.1941986.1761

نویسندگان

مریم ثابت قدم¹؛ محمد رضا سعیدی اصل¹؛ اکرم شریفی^{* 2}؛ احمد پدرام نیا¹؛ محمد آرمین³

¹گروه علوم و صنایع غذایی، واحد سبزوار، دانشگاه آزاد اسلامی، سبزوار، ایران

²گروه ‌علوم و صنایع غذایی، دانشکده مهندسی صنایع و مکانیک، واحد قزوین، دانشگاه آزاد اسلامی، قزوین، ایران.

³دانشیار، گروه مهندسی‌کشاورزی، واحد سبزوار، دانشگاه آزاد اسلامی، سبزوار، ایران

چکیده

در این تحقیق به منظور مدل‌سازی و پیش‌بینی برخی از خصوصیات فیزیکوشیمیایی کیک کم کالری حاوی فیبر تفاله سیب از درصدهای مختلف فیبر تفاله سیب (0، 5 و 10 درصد)، میزان روغن (57/14، 475/15 و 38/16 درصد) و زمان نگهداری (0، 15 و30 روز) استفاده گردید و میزان چربی، فعالیت آبی، افت وزنی، تعداد کپک و مخمر، صمغیت، قابلیت جویدن، ارتجاعیت و روشنایی کیک نمونه‌ها مورد بررسی قرار گرفت. جهت پیش‌بینی روند تغییرات از ابزارشبکه‌های عصبی مصنوعی در نرم‌افزار (MATLAB R2013a) استفاده شد. با بررسی شبکه‌های مختلف شبکه‌ی پس‌انتشار پیشخور با توپولوژی‌های 3-5-8 با ضریب همبستگی بیشتر از 912/0 و میانگین مربعات خطای کمتر از 0115/0 و با بکارگیری تابع فعال‌سازی لگاریتم سیگموئیدی هیپربولیکی، الگوی یادگیری جهنده و چرخه یادگیری 1000 به‌عنوان بهترین مدل‌ عصبی مشخص گردید. نتایج حاصل از مدل‌های بهینه‌ی انتخاب شده نیز ارزیابی گردید و این مدل‌ها با ضرایب همبستگی بالا (بیش از 689/0) قادر به پیش‌بینی روند تغییرات بودند. همچنین نتایج نشان داد که با افزایش میزان روغن، محتوای چربی، فعالیت آبی و تعداد کپک و مخمر نمونه‌ها افزایش یافت ولی با افزایش فیبر تعداد کپک و مخمر و افت وزن نمونه‌ها کاهش یافت. در بین خصوصیات مورد اندازه‌گیری، شبکه عصبی مصنوعی مورد استفاده قرار گرفته بیشترین دقت را برای پیش‌بینی میزان چربی نمونه‌ها داشت. در پایان می‌توان بیان داشت که مدل شبکه عصبی به‌دست آمده در این مطالعه توان پیش‌بینی خصوصیات کیفی کیک حاوی فیبر تفاله سیب را دارد.

کلیدواژه‌ها

کیک؛ فیبر تفاله سیب؛ شبکه عصبی مصنوعی؛ مدل‌سازی

مراجع

1. بهرامیان، ا.، لطیفی، ز.، عبادی، م.، غفوری، ز. و ابراهیمی ولدانی، م. 1399. بررسی اثر عصاره چای سبز بر خواص فیزیکوشیمیایی و حسی کیک یزدی. مجله تغذیه و صنایع غذایی ایران. دوره 17، شماره 104، 29-37.
2. پایان، ر. 1385 . مقدمه‌ای به تکنولوژی فراورده‌های غلات. انتشارات آییژ، ص 55.
3. رحیمی احمدآباد، ف. و احمدزاده قویدل کریمی، م. 1393. ارزیابی خواص کیفی درجایگزینی چربی درفرمولاسیون کیک روغنی، همایش ملی علوم و فناوریهای نوین در صنایع غذایی. تربت حیدریه، ایران.
4. شریعت منش، و. شریفی، ا. 1397. بهینه سازی فرمولاسیون کیک فراسودمند با استفاده از پودر ژل آلوئه ورا. علوم و صنایع غذایی ایران. دوره 15، شماره 83، 122-113.‏‏‏
5. عطای صالحی، ا. و سرداریان، ع. 1395. فرمولاسیون کیک روغنی فراسودمند با استفاده از عصاره کدوتنبل و ارزیابی خصوصیات کیفی آن. نوآوری در علوم و فناوری غذایی. دوره 8، شماره 4، 125-112.
6. عظیمی محله، ا.، زمردی، ش.، محمدی ثانی، ع. و احمدزاده قویدل، ر. 1397. بررسی تاثیر فیبر پرتقال بر خواص فیزیکوشیمیایی، رئولوژیکی و حسی ماست میوه ای توت فرنگی به روش سطح پاسخ. پژوهش‌های صنایع غذایی. دوره 5، شماره 1، 134-128.
7. محله، ه. و قره خانی، م. 1397. بهینه‌سازی فرمولاسیون نان بدون گلوتن بر پایه ذرت حاوی پروتئین سفیده تخم مرغ و آنزیم ترانس گلوتامیناز میکروبی و تخمین پارامترهای این فرایند با کمک شبکه‌ی عصبی مصنوعی. علوم و صنایع غذایی ایران، جلد‌15، شماره‌84. صفحات 230-217.
8. محمدی‌گل، ر.، آزادشهرکی، ف. و لطفی، و. سنجش کمی فنل کل انگور با استفاده از طیف سنجی فروسرخ نزدیک و شبکه عصبی مصنوعی. پژوهش و نوآوری در علوم و صنایع غذایی. جلد 6، شماره 3، 320-313.
9. مقیمی، م. 1398. بررسی و مدل‌سازی پیش‌بینی خواص فیزیکیو شیمیایی نان باگت غنی سازی شده با پودر هسته خرما به عنوان ترکیب پری‌بیوتیک با استفاده از منطق فازی. علوم و صنایع غذایی ایران. جلد‌14، شماره‌67، 263-253.
10. Adegunwa, A., Sumnu, G. and Sahin, S. Effects of addition of

 

different fibers on rheological characteristics of cake batter and quality of cakes. Journal of food science and technology, 55: 667-677.

11. 2008. Official methods of analysis of the association of official analytical chemists, Vol. II. Arlington, VA: Association of Official Analytical Chemists.
12. Berry, D. 2012. Managing Moisture in Food Formulations. Food product design, 22(6): 2-7.
13. Cikrikci, S. 2013. Production of micro and nano fibers from hazelnut skin and utilization in cakes. MS Thesis. The Graduate School of Natural and Applied Sciences of Middle East Technical University.
14. Danesh, E., Goudarzi, M. and Jooyandeh, H. 2018. Transglutaminase-mediated incorporation of whey protein as fat replacer into the formulation of reduced-fat Iranian white cheese: physicochemical, rheological and microstructural characterization. Journal of Food Measurement and Characterization,12(4): 2416-2425.
15. Dolatabadi, Z., Elhami Rad, A. H., Farzaneh, V., Akhlaghi Feizabad, S. H., Estiri, S. H and  Bakhshabadi, H. 2016. Modeling of the lycopene extraction from tomato pulps. Food Chemistry, 190: 968-973.
16. Felisberto, M. H. F., Wahanik, A. L., Gomes-Ruffi, C. R., Clerici, M. T. P. S., Chang, Y. K, and Steel C. J. 2015. Use of chia (Salvia hispanica L.) mucilage gel to reduce fat in pound cakes. LWT - Food Science and Technology, 63: 1-7.
17. Lamrini, , Della Valle, G., Trelea, G., Perrot, N. and Trystram. G. 2012. A new method for dynamic modelling of bread dough kneading based on artificial neural network. Food Control, 26: 512-524.
18. Lazaridou, A., Duta, D., Papageorgiou, M., Belc, N. and Biliaderis, C.G. 2007. Effects of hydrocolloids on dough rheology and bread quality parameters in gluten-free formulations. Journal of Food Engineering, 79(3):1033-1047.
19. Lebesi, D. M. and Tzia, C. 2011. Effect of the addition of different dietary fiber and edible cereal bran sources on the baking and sensory characteristics of cup cakes. Food and bioprocess technology, 4 (5): 710-722.
20. Lee, S., Kim, S. and Inglett, G.E. 2005. Effect of Shortening Replacement with Oatrim on the Physical and Rheological Properties of Cakes. Cereal Chemistry, 82:‌120-124.
21. Maphosa, Y. and Jideani, V. A. 2016. Dietary fiber extraction for human nutrition—A review.‌Food Reviews International, 32(1): 98-115.
22. McClements, D. J. 2015. Reduced-fat foods: the complex science of developing diet-based strategies for tackling overweight and obesity. Advances in Nutrition, 6(3): 338S-352S.
23. Mukhopadhyay, S., Mishra, H. N., Goswami, T. K. and Majumdar, G. C. 2015. Neural network modeling and optimization of process parameters for production of chhana cake using genetic algorithm. International Food Research Journal, 22(2): 465-475.
24. Olawoye, B., Gbadamosi, S., Otemuyiwa, I., Akanbi, C. 2020. Gluten-free cookies with low glycemic index and glycemic load:optimization of the process variables via response surface methodology and artificial neural network. Heliyon, 6(10): 1-10.
25. A. A. T., Nogueiraa. A. C., Gandrab. K. M. B., Barrera-Arellanoa, D. and Steel. C.J. 2018. Zero trans biscuits with soybean-based fats formulated using an artificial neural network, Grasas y aceites, 69‌(2): 1-10.
26. Qureshi, A., Ainee, A., Nadeem, M. and Munir, M. 2017. Effect of Grape Fruit Albedo Powder on the Physicochemical and Sensory Attributes of Fruit Cake. Pakistan Journal of Agricultural Research, 30 (2): 185-193.
27. Rosell, C. M., Rojas, J. A. and De Barber, C. B. 2001. Influence of hydrocolloids on dough rheology and bread quality. Food Hydrocolloids, 15: 75-81.

 

28. Riesute, , Salomskiene, J., Moreno, D. S. and Gustiene, S. 2021. Effect of yeasts on food quality and safety and possibilities of their inhibition, Trends in Food Science & Technology, 108: 1-10.
29. Sanchez, C., Klopfenstein, C. F. and Walker, C. E. Use of carbohydrate-based fat substitutes and emulsifying agents in reduced-fat shortbread cookies. Cereal Chemistry, 72(1): 25-29.
30. Sanz, A., Salvador, A., Jimenez, S. and Fiszman, M. 2008. Yogurt enrichment with functional asparagus fibre. Effect of fibre extraction method on rheological properties, colour, and sensory acceptance, European Food Research Technology, 227:1515–1521
31. Singha, P. and Muthukumarappan, K. 2018. Single screw extrusion of apple pomaceenriched blends: Extrudate characteristics and determination of optimum processing conditions, Food Science and Technology International, 1–16
32. Sodchit, C., Tochampa, W., Kongbangkerd. T. and Singanusong, L. Effect of banana peel cellulose as a dietary fiber supplement on baking and sensory qualities of butter cake. Songklanakarin Journal of Science and Technology, 35 (6): 641-646.
33. Soleimanifard, M., Aelami, M., Chegini, F. K.,  Najafian, G., Mahoonak, A. R. S. and Khomeyri, M. Investigation on the effects of kefiran on bulky bread quality and its shelf life. Journal of Innovation in Food Science and Technology, 5‌(4): 53-65.
34. Yam, K. L. and Papadakis, S. E. 2004. A simple digital imaging method for measuring and analyzing color of food surfaces. Journal of Food Engineering, 61: 137–142.
35. Zhu, Y., Yang, S. Huang, Y., Huang, J. and Li, Y. 2021. Effect of in vitro gastrointestinal digestion on phenolic compounds and antioxidant properties of soluble and insoluble dietary fibers derived from hulless barley. Journal of Food Science, ‏ 5(1): 79-87.‏