افزایش عملکردی، ساختاری و نوری نشاسته بنه زعفران از طریق ترموسونیکاسیون: یک مطالعه فیزیکوشیمیایی مقایسه‌ای

تجمع بنه‌های زعفران به عنوان ضایعات کشاورزی و محدودیت‌های ذاتی نشاسته طبیعی مانند حلالیت ضعیف در آب سرد و ناپایداری ساختاری، توسعه تکنیک‌های اصلاح برچسب تمیز را ضروری می‌سازد. این مطالعه با هدف بهینه‌سازی ترموسونیکاسیون نشاسته بنه زعفران (UHSCS) و مقایسه جامع خواص فیزیکوشیمیایی، ساختاری و عملکردی آن با نشاسته طبیعی (NSCS) و نشاسته تجاری پیش ژلاتینه شده (CPGS) انجام شد. ماتریسی از دامنه‌های فراصوت (50٪، 75٪، 100٪)، دماها (25 درجه سانتیگراد، 50 درجه سانتیگراد، 100 درجه سانتیگراد) و مدت زمان‌ها (10، 20، 30 دقیقه) برای ارزیابی اثرات متقابل این متغیرها غربالگری شد. شرایط بهینه، که حداکثر حلالیت (16.02٪) را به همراه داشت، در دامنه 75٪، دمای 50 درجه سانتیگراد و 30 دقیقه شناسایی شد. تحت این شرایط، UHSCS در دمای 90 درجه سانتیگراد قدرت تورم 43.94 (در مقایسه با 14.84 برای NSCS) و تغییر به سمت گرانول‌های کوچکتر، با قطر میانگین وزنی حجمی کاهش یافته (D[4،3]) را نشان داد. آنالیز XRD افزایش بلورینگی را در عین حفظ ساختار نوع B نشان داد. آنالیز DSC دمای شروع ژلاتینه شدن (67.62 درجه سانتیگراد) و اوج (73.73 درجه سانتیگراد) بالاتر را با آنتالپی کاهش یافته (11.69 ژول بر گرم) نشان داد. آب اندازی و کدورت در طول نگهداری در مقایسه با NSCS به طور قابل توجهی کاهش یافت. پارامترهای رنگ نشان داد که UHSCS قرمزی (a* = 3.185) و زردی (b* = 19.99) به طور قابل توجهی بالاتر، همراه با شاخص سفیدی 95.7٪ بالاتر از CPGS دارد. این بهبودهای ساختاری و عملکردی نشان می‌دهند که ترموسونیکاسیون به طور مؤثر بر محدودیت‌های نشاسته طبیعی غلبه می‌کند و UHSCS را به یک غلیظ‌کننده، تثبیت‌کننده و اصلاح‌کننده بافت با برچسب تمیز بسیار امیدوارکننده برای کاربرد در سوپ‌ها، سس‌ها و جایگزین‌های لبنی تبدیل می‌کند.

The accumulation of saffron corms as agricultural waste and the inherent limitations of native starch such as poor cold-water solubility and structural instability necessitate the development of clean-label modification techniques. This study aimed to optimize the thermosonication of saffron corm starch (UHSCS) and comprehensively compare its physicochemical, structural, and functional properties with native (NSCS) and commercial pre-gelatinized starch (CPGS). A matrix of ultrasound amplitudes (50%, 75%, 100%), temperatures (25 °C, 50 °C, 100 °C), and durations (10, 20, 30 min) was screened to evaluate the interactive effects of these variables. The optimal condition, yielding maximum solubility (16.02%), was identified at 75% amplitude, 50 °C, and 30 min. Under these conditions, UHSCS exhibited a swelling power of 43.94 at 90 °C (compared to 14.84 for NSCS) and a shift toward smaller granules, with a reduced volume-weighted mean diameter (D[4,3]). XRD analysis indicated increased crystallinity while maintaining the B-type structure. DSC analysis showed elevated onset (67.62 °C) and peak (73.73 °C) gelatinization temperatures with reduced enthalpy (11.69 J/g). Syneresis and turbidity were significantly reduced during storage compared to NSCS. Color parameters revealed that UHSCS had significantly higher redness (a* = 3.185) and yellowness (b* = 19.99), along with a 95.7% higher whiteness index than CPGS. These structural and functional enhancements demonstrate that thermosonication effectively overcomes native starch limitations, making UHSCS a highly promising clean-label thickener, stabilizer, and texture modifier for applications in soups, sauces, and dairy alternatives.