Απομόνωση και αξιολόγηση πρωτεϊνικών και υδατανθρακικών συστατικών μανιταριών

Τσαλτάκη, Χρυσούλα; Tsaltaki, Chrysoula

dc.contributor.author	Τσαλτάκη, Χρυσούλα	el
dc.contributor.author	Tsaltaki, Chrysoula	en
dc.date.accessioned	2016-08-23T11:15:06Z
dc.date.available	2016-08-23T11:15:06Z
dc.date.issued	2016-08-23
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/43369
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.13262
dc.rights	Default License
dc.subject	Μανιτάρια	el
dc.subject	Πρωτεΐνες	el
dc.subject	Υδατάνθρακες	el
dc.subject	Πολυσακχαρίτες	el
dc.subject	Γλυκάνες	el
dc.subject	Συμπυκνώματα	el
dc.subject	Εκχύλιση	el
dc.subject	Απομόνωση	el
dc.subject	Mushrooms	en
dc.subject	Ganoderma lucidum	en
dc.subject	Lentinula edodes	en
dc.subject	Grifola frondosa	en
dc.subject	Tuber melanosporum	en
dc.subject	Tuber aestivum	en
dc.subject	Proteins	en
dc.subject	Carbohydrates	en
dc.subject	Polysaccharides	en
dc.subject	Glucans	en
dc.subject	Isolates	en
dc.subject	Extraction	en
dc.subject	Isolation	en
dc.title	Απομόνωση και αξιολόγηση πρωτεϊνικών και υδατανθρακικών συστατικών μανιταριών	el
dc.title	Isolation and evaluation of protein and carbohydrate components from mushrooms	en
heal.type	bachelorThesis
heal.generalDescription	Στην παρούσα διπλωματική εργασία γίνεται αξιολόγηση πέντε ειδών εδώδιμων μανιταριών (Ganoderma lucidum, Lentinula edodes, Grifola frondosa, Tuber melanosporum και Tuber aestivum) ως προς βασικά θρεπτικά συστατικά του, δηλαδής τις πρωτεΐνες, τους υδατάνθρακες και το έλαιο. Επίσης εξετάζεται η τεχνολογία απομόνωσης των αξιόλογων βιοδραστικών συστατικών τους, όπως είναι οι πρωτεΐνες και οι β-γλυκάνες, είτε με τη συμβατική τεχνολογία ή με μεθόδους που έχουν εφαρμοστεί ειδικά στα μανιτάρια, με σκοπό την παραλαβή πρωτεϊνικών συμπυκνωμάτων και υδατανθρακικών συμπυκνωμάτων πλούσιων σε β-γλυκάνες.	el
heal.classification	Χημεία και μηχανική τροφίμων	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2016-07-04
heal.abstract	Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας ήταν η αξιολόγηση πέντε ειδών εδώδιμων μανιταριών, που θεωρούνται εναλλακτικά σε σχέση με τα ευρέως καταναλισκόμενα, ως προς τα βασικότερα θρεπτικά και βιοδραστικά τους συστατικά, ειδικότερα τις πρωτεΐνες, τις γλυκάνες και το έλαιο. Συγκεκριμένα, τα μανιτάρια που αξιολογήθηκαν είναι τα ακόλουθα: Ganoderma lucidum, Lentinula edodes, Grifola frondosa όπως και δύο είδη τρούφας, τα Tuber melanosporum και Tuber aestivum. Τα εναλλακτικά αυτά μανιτάρια επιλέχθηκαν για δύο λόγους που αφορούν τη θρεπτικότητα αλλά και διαθεσιμότητά τους στην αγορά. Λόγω λοιπόν της υψηλής θρεπτικότητας και δράσης των βιοδραστικών συστατικών αυτών των μανιταριών ενάντια σε πολλές χρόνιες ασθένειες, επιχειρήθηκε η απομόνωσή τους με κλασικές αλλά και σύγχρονες μεθόδους. Τα μανιτάρια L. edodes, T. melanosporum και Τ. aestivum προμηθεύτηκαν σε νωπή μορφή, επομένως η προκατεργασία τους περιέλαβε άλεση, ξήρανση με κατάψυξη ώστε να μην υποβαθμιστούν τα βιοδραστικά τους συστατικά, καθώς και άλεση και κοσκίνιση ώστε να προκύψουν σωματίδια ομοιόμορφου μεγέθους. Στις τρούφες T. melanosporum και Τ. aestivum ακολούθησε απελαίωση μετά την κοσκίνιση, ώστε οι επακόλουθες διεργασίες εκχύλισης πρωτεϊνών και γλυκανών να μην παρεμποδιστούν από το έλαιο που βρίσκεται σε υψηλή περιεκτικότητα γενικώς στις τρούφες. Αντίθετα, τα μανιτάρια G. lucidum και G. frondosa προμηθεύτηκαν σε αφυδατωμένη μορφή, επομένως η προκατεργασία τους περιέλαβε μόνο το στάδιο της κοσκίνισης. Προσδιορίστηκε η υγρασία των αφυδατωμένων μανιταριών, ώστε όλα τα προσδιοριζόμενα μεγέθη να αναχθούν επί ξηρού βάρους. Η απελαίωση πραγματοποιήθηκε με εκχύλιση με χρήση πετρελαϊκού αιθέρα ως διαλύτη και προσδιορίστηκε η περιεκτικότητα των αξιολογούμενων μανιταριών σε έλαιο. Η παραλαβή των πρωτεϊνικών συμπυκνωμάτων πραγματοποιήθηκε μέσω της κλασικής τεχνικής της υδατικής εκχύλισης και καταβύθισης στο ισοηλεκτρικό σημείο των πρωτεϊνών. Οι παράγοντες που αξιολογήθηκαν ήταν το pH εκχύλισης (ουδέτερο ή βασικό) και ο καθαρισμός του παραλαμβανόμενου πρωτεϊνικού συμπυκνώματος με υδατικό διάλυμα ισοπροπανόλης ή ακετόνης. Για την παραλαβή συμπυκνωμάτων υδατανθράκων χρησιμοποιήθηκαν δύο σύγχρονες τεχνικές εκχύλισης, με υπέρηχους και μικροκύματα και αξιολογήθηκαν ως προς τον χρόνο εκχύλισης. Ο προσδιορισμός του πρωτεϊνικού περιεχόμενου πραγματοποιήθηκε με ανάλυση Kjeldahl, ενώ ο προσδιορισμός του περιεχόμενου σε ολικές και β-γλυκάνες πραγματοποιήθηκε με χρήση έτοιμου ενζυμικού kit. Αξιολογώντας την αρχική σύσταση των μελετώμενων μανιταριών, την υψηλότερη περιεκτικότητα σε πρωτεΐνες έχει η τρούφα T. melanosporum (23.9%) με τα L. edodes και Τ. aestivum (22.5% και 18.2% αντίστοιχα) να ακολουθούν, ενώ την υψηλότερη περιεκτικότητα σε έλαιο τα G. lucidum (3.3%), G. frondosa (3.3%) και L. edodes (3.2%). Τη μεγαλύτερη περιεκτικότητα σε ολικές γλυκάνες έχει το G. frondosa (44.2%) με τα L. edodes και G. lucidum (38.3% και 26.9-27.7% αντίστοιχα) να ακολουθούν. Οι αντίστοιχες τιμές περιεκτικότητας σε β-γλυκάνες είναι 42.2%, 37.5% και 23.3-26.3% για τα G. frondosa, L. edodes και G. lucidum αντίστοιχα. 7 Όσον αφορά την παραλαβή πρωτεϊνικών συμπυκνωμάτων, οι εκχυλίσεις πραγματοποιήθηκαν με πολύ υψηλές αποδόσεις. Η μέγιστη απόδοση εκχύλισης που επιτεύχθηκε άγγιξε το 83.9% από το G. frondosa, που υποδεικνύει ότι τα μανιτάρια είναι ικανές πρώτες ύλες για την εκχύλιση πρωτεϊνών. Τα συμπυκνώματα με την υψηλότερη περιεκτικότητα σε πρωτεΐνη παρελήφθησαν από τα είδη G. lucidum, T. aestivum και L. edodes (51.7%, 51.6% και 51.3% αντίστοιχα). Σε όλα τα είδη μανιταριών, η εκχύλιση σε ουδέτερο pH παρότι δεν επέφερε μείωση της απόδοσης εκχύλισης, προκάλεσε αξιοσημείωτη μείωση της ποσότητας του παραλαμβανόμενου συμπυκνώματος, με αποτέλεσμα να ελαττωθούν οι τιμές των υπόλοιπων συντελεστών απόδοσης (απόδοση απομόνωσης και ολική απόδοση). Πολύ υψηλές τιμές απόδοσης εκχύλισης επιτεύχθηκαν και κατά την παραλαβή υδατανθρακικών συμπυκνωμάτων, τόσο ολικών γλυκανών όσο και β-γλυκανών και η μέγιστη τιμή που επιτεύχθηκε ήταν η απόδοση εκχύλισης 69.1%, από το L. edodes που είχε γενικότερα τις υψηλότερες τιμές απόδοσης εκχύλισης, με τα G. frondosa και T. aestivum (59.3% και 46.7% αντίστοιχα) να ακολουθούν. Παρόλα αυτά, δεν κατέστη δυνατή η απομόνωση γλυκανών, καθώς τα περισσότερα συμπυκνώματα δεν ξεπέρασαν σε περιεκτικότητα γλυκανών τις πρώτες ύλες που σημαίνει ότι απαιτείται περισσότερη διερεύνηση των σταδίου απομόνωσης και καθαρισμού των υδατανθρακικών συμπυκνωμάτων. Ανάλογα με το είδος του μανιταριού φαίνεται πως μεταβάλλεται σημαντικά η απόδοση εκχύλισης πρωτεϊνών, η ολική απόδοση και η απόδοση βάρους του παραλαμβανόμενου πρωτεϊνικού συμπυκνώματος, όχι όμως η απόδοση απομόνωσης πρωτεϊνών ή η περιεκτικότητα (καθαρότητα) του συμπυκνώματος σε πρωτεΐνη. Σχετικά με την απομόνωση των υδατανθρακικών συστατικών και την παραλαβή των συμπυκνωμάτων τους, ανάλογα με το είδος μανιταριού φαίνεται πως μεταβάλλεται η απόδοση εκχύλισης γλυκανών, η απόδοση απομόνωσης, η ολική απόδοση, η απόδοση βάρους αλλά και η περιεκτικότητα των ολικών και β-γλυκανών. Η περιεκτικότητα β-γλυκανών στα συμπυκνώματα εξαρτάται επίσης από τη μέθοδο εκχύλισης, με την εκχύλιση με μικροκύματα να δίνει καλύτερα αποτελέσματα (22.2% με μικροκύματα και 19.0% με υπέρηχους). Τα καλύτερα αποτελέσματα παραλαβής υδατανθρακικών προϊόντων εμφάνισε το G. frondosa, καθώς παρουσίασε τις υψηλότερες τιμές αποδόσεων αλλά και %περιεκτικότητας σε γλυκάνες στα συμπυκνώματά του, επομένως αξίζει περισσότερης διερεύνησης. Το ίδιο μανιτάρι εμφάνισε τα καλύτερα αποτελέσματα και κατά την παραλαβή πρωτεϊνικών προϊόντων, επομένως αξίζει να εξεταστούν και άλλες μέθοδοι παραλαβής των πρωτεϊνών από τα εκχυλίσματά τους, όπως υπερδιήθηση ή απευθείας παραλαβή του πρωτεϊνικού εκχυλίσματος με ξήρανση με ψεκασμό.	el
heal.abstract	The aim of this thesis was to evaluate five types of alternative edible mushrooms as to the most important nutrients and bioactive components, especially proteins, glucans and oil. Specifically, the mushrooms which were evaluated are the following: Ganoderma lucidum, Lentinula edodes, Grifola frondosa and two species of truffle, Tuber melanosporum and Tuber aestivum. These alternative mushrooms were chosen for two reasons of nutritiousness and their availability on the market. Based on their high nutritiousness and action of bioactive ingredients of these fungi against many chronic diseases, we attempted their isolation via classical and modern methods. The L. edodes, T. melanosporum and T. aestivum mushrooms were supplied in fresh form, so the pretreatment included milling, freeze-drying so as not to deteriorate their bioactive components and also grinding and sieving to obtain uniformly sized particles. On truffles T. melanosporum and T.aestivum the pretreatment included defatting followed after sieving. The aim of the defatting was to facilitate the subsequent processes of protein and glucan exraction by the oil which is in high content generally in truffles. In contrast, mushrooms G. lucidum and G. frondosa were supplied in a dehydrated form, so their pretreatment only included the step of sieving. The defatting was performed by extraction using petroleum ether as solvent and the oil content of the evaluated mushrooms was determined. The isolation of protein concentrates was performed through the conventional technique of aqueous extraction and precipitation at the isoelectric point of proteins. The evaluated agents were the extraction pH (neutral or basic) and purification-washing method of the isolated protein concentrate with a propanol-2 or acetone aqueous solution. To obtain carbohydrate concentrates, two modern extraction techniques were used, ultrasonic assisted extraction and microwave assisted extraction and they were evaluated regarding the extraction time. The determination of the protein content was performed via Kjeldahl analysis, while the determination of the total and beta-glucan content was carried out using an enzymatic kit. Evaluating the initial composition of the mushrooms, the truffle T. melanosporum had the highest protein content (23.9%) and was followed by L. edodes and T. aestivum (22.5% and 18.2% each), while G. lucidum (3.3%), G. frondosa (3.3%) and L. edodes (3.2%) had the highest oil content. G. frondosa (44.2%) had the highest total and eta-glucan content and was followed by G. lucidum and L. edodes (38.3% and 26.9-27.7 each). Regarding the process for protein isolation and protein concentrates production, extractions were performed with very high yields. The maximum extraction yield achieved reached 83.9% by G. frondosa, indicating that mushrooms are able raw materials for protein extraction. The concentrates with the highest protein content were isolated from the species G. lucidum, T. aestivum and L. edodes (51.7%, 51.6% and 51.3% each). In all mushroom species, the extraction at neutral pH, although did not entail reduction of the extraction efficiency, caused a remarkable decrease in the received amount of the concentrate, resulting in reduced values of the other performance factors (isolation yield and total yield). During the process for carbohydrate isolation, very high extraction efficiency values were achieved (total glucan and beta-glucan concentrates) and the maximum extraction yield reached 69.1%, by L. edodes which generally had the highest extraction efficiency values, with G. frondosa and T. aestivum (59.3% and 46.7% each) to follow. However, it was not possible to isolate glucans, as the glucan content of the most concentrates did not exceed the glucan content of the raw materials. This means that more investigation of the isolation and purification stages of carbohydrate concentrates is needed. Depending on the species of mushroom, the protein extraction yield, the total yield and the received weight yield of the protein concentrate appears to be significantly affected, but not the protein isolation yield or the protein content (purity) of the concentrate. Regarding the carbohydrate isolation and the production of the carbohydrate concentrates, the glucan extraction yield, isolation yield, total yield, weight yield and total glucan and beta-glucan content seem to vary, depending on the mushroom species. The beta-glucan content of the concentrates also depends on the extraction method with the microwave assisted extraction giving better results (22.2% microwave and 19.0% ultrasonic assisted extraction). G. frondosa showed the best results regarding carbohydrate products, as it showed the highest yield values and % glucan content in its carbohydrate concentrates, therefore it deserves more investigation. The same mushroom also showed the best protein product results, therefore it is worth investigating other methods of protein isolation from the protein extracts, such as ultrafiltration or directly isolating the protein extract by spray drying.	en
heal.advisorName	Τζιά, Κωνσταντίνα	el
heal.committeeMemberName	Τζιά, Κωνσταντίνα	el
heal.committeeMemberName	Ταούκης, Πέτρος	el
heal.committeeMemberName	Μπουρουσιάν, Μιρτάτ	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Σύνθεσης και Ανάπτυξης Βιομηχανικών Διαδικασιών (IV)	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	127 σ.
heal.fullTextAvailability	true