Επίδραση των μεθόδων ξήρανσης στις ιδιότητες των τροφίμων και στην αποδόμηση συστατικών τους σε διαλύματα που προσομοιάζουν το γαστρικό υγρό και το σάλιο

Abstract

Η ξήρανση είναι μία ευρέως διαδεδομένη διεργασία στη βιομηχανία και κατέχει ένα μεγάλο κομμάτι της βιομηχανίας τροφίμων. Η ποιότητα των αφυδατωμένων τροφίμων είναι ένα θέμα μεγάλου πρακτικού ενδιαφέροντος τόσο για τις βιομηχανίες τροφίμων όσο και για τους καταναλωτές γιατί αποτελεί καθοριστικό παράγοντα αποδοχής ή απόρριψης του προϊόντος. Οι ιδιότητες που αφορούν στην ποιότητα των τροφίμων, είναι απαραίτητες για την βελτιστοποίηση τους και την ανάπτυξη νέων προϊόντων. Η επίδραση της μεθόδου ξήρανσης στις ιδιότητες των τροφίμων είναι ένα ευρέως διαδεδομένο ερευνητικό θέμα και για το λόγο αυτό επιλέχθηκε η μελέτη ορισμένων ιδιοτήτων αφυδατωμένων τροφίμων με διάφορες μεθόδους ξήρανσης. Οι μέθοδοι ξήρανσης που μελετήθηκαν είναι η ξήρανση υπό κατάψυξη, η ξήρανση υπό κενό και η ξήρανση σε ρεύμα αέρα με προκατεργασία την ωσμωτική αφυδάτωση. Τα τρόφιμα που χρησιμοποιήθηκαν είναι η πατάτα ως αντιπροσωπευτικό λαχανικό και η μπανάνα ως φρούτο, αντίστοιχα. Οι ιδιότητες ποιότητας που μελετήθηκαν είναι δομικές ιδιότητες όπως το πορώδες και η φαινόμενη πυκνότητα, καθώς και οι ρεολογικές ιδιότητες και συγκεκριμένα το ιξώδες. Παρατηρήθηκε ότι τόσο οι δομικές ιδιότητες όσο και το ιξώδες εξαρτώνται σημαντικά από τη μέθοδο και τις συνθήκες ξήρανσης. Συγκεκριμένα, το μεγαλύτερο πορώδες εμφανίζουν τα υλικά που προκύπτουν από ξήρανση υπό κατάψυξη, και το μεγαλύτερο ιξώδες τα υλικά που προκύπτουν από ξήρανση σε ρεύμα αέρα. Ένα άλλο πολύ σημαντικό κομμάτι της εργασίας ήταν η μελέτη της αποδόμησης συστατικών τροφίμων σε διαλύματα που προσομοιάζουν το γαστρικό υγρό και το σάλιο και συγκεκριμένα άλατος και ζάχαρης που εμπεριέχονται στην πατάτα και τη μπανάνα, αντίστοιχα. Για το χαρακτηρισμό και τη μοντελοποίηση της πέψης των τροφίμων, πρέπει να αναπτυχθούν οι βασικές γνώσεις της σχέσης μεταξύ του ποσοστού αποσύνθεσης των δομών των τροφίμων και τη δυναμική του γαστρικού περιεχομένου και της σιέλου κατά τη διάρκεια της μάσησης και της πέψης. Η επεξεργασία των τροφίμων μπορεί να επηρεάσει σημαντικά τις πεπτικές τους ιδιότητες. Η γνώση του πως οι μέθοδοι επεξεργασίας τροποποιούν την πέψη και τους μηχανισμούς είναι κρίσιμη για την εκτίμηση και τη βιοδιαθεσιμότητα των θρεπτικών συστατικών που είναι παγιδευμένα στη μήτρα των τροφίμων καθώς και για την ανάπτυξη δομημένων τροφίμων. Ο ρυθμός της αποσύνθεσης των τροφίμων στο ανθρώπινο στομάχι σχετίζεται με τη δομή και τις φυσικοχημικές ιδιότητες των τροφίμων. Η γνώση της κινητικής της αποσύνθεσης των τροφίμων στο στομάχι θα επιτρέψει τη βελτίωση των μεθόδων επεξεργασίας των τροφίμων για την παροχή θρεπτικών συστατικών. Γι’ αυτό το λόγο μελετήθηκε η επίδραση των τριών μεθόδων ξήρανσης στην απελευθέρωση αλατιού και ζάχαρης από τη πατάτα και τη μπανάνα αντίστοιχα σε διαλύματα που προσομοιάζουν το γαστρικό υγρό και το σάλιο και στη διάχυση αυτών στα τρόφιμα. Επίσης αναπτύχθηκε ένα μαθηματικό πρότυπο πρόβλεψης των παραπάνω για τις συνθήκες και μεθόδους ξήρανσης που χρησιμοποιήσαμε.

Drying is a process widely used in industry and owns a large piece of the food industry .The quality of dehydrated foods is a topic of great practical interest both for food industry and consumers since it is a determinant of acceptance or rejection of the product .The quality properties of foods are necessary for the optimization of the existing products and development of the new ones. The effect of drying process on the food properties is a popular research topic and for this reason the study of certain properties of dehydrated foods using different drying methods was chosen. The drying methods that were studied include freeze drying, vacuum drying and air drying. Samples were pretreated with osmotic dehydration. The products used, were potato as an important representative of vegetables, and banana for fruits, respectively. The quality properties studied were structural properties such as porosity and bulk density, as well as rheological properties and in particular viscosity. It was observed that the structural properties and viscosity significantly depend on the drying method and conditions. Specifically, the largest porosity was exhibited by the freeze drying method and the highest viscosity was observed in the air drying method. Another very important part of the research work was to study the degradation of food components in solutions simulating gastric and saliva, namely salt of the potato samples and sugar of the bananas. For the characterization and modeling of digestion of food, the basic knowledge of the relationship between the rate of decomposition of food structures and dynamics of gastric contents and saliva during chewing and digestion should be developed. The food processing can significantly affect digestive properties. The knowledge of how treatment methods modify digestion is critical for the assessment and bioavailability of nutrients that are trapped in the matrix of food as well as the development of structured food .The rate of decomposition of food in the human stomach is associated with the structure and physicochemical properties of food .The knowledge of the kinetics of decomposition of food in the stomach will allow the improvement of methods of food processing for nutrients supply. For this reason, we investigated the effect of the three drying methods in the release of salt and sugar from potato and banana samples, respectively, in solutions simulating gastric fluid and saliva as well as the diffusion coefficient of such foods. A mathematical model was also developed predicting the above from the drying methods and conditions we used.