Ανάπτυξη Και Μελέτη Ιδιοτήτων Συστημάτων Εγκλεισμού Τύπου Συγκαταβύθισης Πρωτεΐνης - Πολυσακχαρίτη Με Σκοπό Την Προστασία Αρωματικών Υλών Των Τροφίμων

Abstract

Στην παρούσα διδακτορική διατριβή μελετήθηκε η χρήση πρωτεϊνών του γάλακτος (καζεϊνικό νάτριο και πρωτεϊνικό υπερσυμπύκνωμα ορού γάλακτος) σε συνδυασμό με την καρβοξυμεθυλοκυτταρίνη ως μέσα ενθυλάκωσης του β-πινενίου, πτητικού συστατικού πολλών αιθέριων ελαίων και αρτυματικών υλών, με την τεχνική της συγκαταβύθισης βιοπολυμερών. Οι πρωτεΐνες γάλακτος χρησιμοποιούνται ευρέως στη βιομηχανία τροφίμων για τις εξαιρετικές λειτουργικές τους ιδιότητες (ικανότητα σχηματισμού και σταθεροποίησης γαλακτωμάτων, ικανότητα σχηματισμού πηκτής, ικανότητα συγκράτησης νερού και ελαίου, παχυρευστοποίηση) και την υψηλή διατροφική τους αξία. Οι πρωτεΐνες αυτές έχουν χρησιμοποιηθεί επιτυχώς σε συνδυασμό με διάφορους πολυσακχαρίτες (κόμμι ξανθάνης, αραβικό κόμμι, καρβοξυμεθυλοκυτταρίνη) τόσο στην παρασκευή όσο και στη σταθεροποίηση γαλακτωμάτων τροφίμων. Επιπλέον, ανάλογα με τη τιμή ενεργού οξύτητας, μπορούν να αλληλεπιδράσουν με τους πολυσακχαρίτες και να σχηματίσουν διαλυτά ή αδιάλυτα σύμπλοκα εξαιτίας, κυρίως, ηλεκτροστατικών αλληλεπιδράσεων που αναπτύσσονται μεταξύ των μορίων τους. Στο σχηματισμό των συμπλόκων αυτών φαίνεται να παίζουν μικρότερο ρόλο υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις που αναπτύσσονται μεταξύ των μορίων των πρωτεϊνών. Τα αρχικά γαλακτώματα μελετήθηκαν ως προς το μέγεθος των σταγονιδίων τους και τη μάζα των βιοπολυμερών που προσροφήθηκε στη διεπιφάνεια β-πινενίου–νερού, ενώ τα τελικά προϊόντα χαρακτηρίστηκαν ως προς την αποτελεσματικότητα, την απόδοση και το βαθμό ενθυλάκωσης του β-πινενίου, και ως προς τα μορφολογικά τους χαρακτηριστικά. Ο πειραματικός σχεδιασμός και η διερεύνηση των παραμέτρων της διαδικασίας ενθυλάκωσης πραγματοποιήθηκε με τη εφαρμογή της μεθοδολογίας επιφάνειας απόκρισης. Ως ανεξάρτητες μεταβλητές ορίστηκαν η ποσότητα του β-πινενίου και ο λόγος της μάζας της πρωτεΐνης προς τη μάζα του πολυσακχαρίτη. Επειδή οι ηλεκτροστατικές αλληλεπιδράσεις μεταξύ των μορίων των βιοπολυμερών δεν αρκούν συνήθως για τη σταθεροποίηση του τελικού προϊόντος, επιχειρήθηκε η ενίσχυση των τοιχωμάτων του με τη βοήθεια παραγόντων δικτύωσης που επιτρέπεται να χρησιμοποιηθούν σε τρόφιμα, όπως η γλυκερόλη και το ταννικό οξύ. Τα τελικά προϊόντα που προέκυψαν όταν χρησιμοποιήθηκε καθένας από τους δύο αυτούς παράγοντες δικτύωσης μελετήθηκαν, όπως και αυτά που είχαν προκύψει χωρίς τη χρήση αυτών, ως προς την αποτελεσματικότητα, την απόδοση και το βαθμό ενθυλάκωσης του β-πινενίου, αλλά και ως προς τη μορφολογία τους με τη βοήθεια τεχνικών, όπως η θερμοσταθμική ανάλυση, η φασματοσκοπία υπερύθρου και η ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης. Η κινητική της απελευθέρωσης του β-πινενίου από τα τελικά προϊόντα που προέκυψαν με ή χωρίς χρήση παράγοντα δικτύωσης κατά τη διατήρησή τους σε αποθήκευση κάτω από ελεγχόμενες συνθήκες θερμοκρασίας και υγρασίας μελετήθηκε επίσης. Για το σκοπό αυτό υπολογίστηκαν παράμετροί της με τη βοήθεια των εξισώσεων Avrami και Arrhenius.