Εγκλεισμός προβιοτικών βακτηρίων και χρήση εγκλεισμένων προβιοτικών βακτηρίων στην παραγωγή γιαουρτιού

Πετρόπουλος, Ηλίας; Petropoulos, Ilias

dc.contributor.author	Πετρόπουλος, Ηλίας	el
dc.contributor.author	Petropoulos, Ilias	en
dc.date.accessioned	2016-10-18T06:46:54Z
dc.date.available	2016-10-18T06:46:54Z
dc.date.issued	2016-10-18
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/43821
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.13174
dc.rights	Default License
dc.subject	Προβιοτικά	el
dc.subject	Γιαούρτι	el
dc.subject	Εγκλεισμός	el
dc.subject	Βακτήρια	el
dc.subject	Ζύμωση	el
dc.subject	Probiotic	en
dc.subject	Yoghurt	en
dc.subject	Encapsulation	en
dc.subject	Fermentation	en
dc.title	Εγκλεισμός προβιοτικών βακτηρίων και χρήση εγκλεισμένων προβιοτικών βακτηρίων στην παραγωγή γιαουρτιού	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Τρόφιμα	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2016-10-03
heal.abstract	Η παρούσα διπλωματική εργασία εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Χημείας και Τεχνολογίας Τροφίμων της Σχολής Χημικών Μηχανικών του Εθνικού Μετσοβίου Πολυτεχνείου. Τα πειράματα εκτελέστηκαν κατά την διάρκεια του εαρινού εξαμήνου του ακαδημαϊκού έτους 2015-2016. Σκοπός της συγκεκριμένης εργασίας ήταν, αρχικά, ο εγκλεισμός προβιοτικών βακτηρίων προβιοτικής καλλιέργειας που περιελάμβανε το στέλεχος Bifidobacterium animalis subsp. Lactis και εν συνεχεία η χρήση τους στην παραγωγή γιαουρτιού. Τα προβιοτικά βακτήρια αποτελούν συμπληρώματα διατροφής που ωφελούν την υγεία των καταναλωτών, με την προϋπόθεση ότι παραμένουν ζωντανά σε ικανοποιητικούς αριθμούς, τόσο κατά την αποθήκευση του τροφίμου, όσο και κατά την διέλευσή τους μέσω της γαστρεντερικής οδού. Ο εγκλεισμός αποτελεί μία μέθοδο προστασίας των ευαίσθητων αυτών βακτηρίων που εξασφαλίζει την βιωσιμότητα και την σταθερότητά τους. Ο εγκλεισμός, στην παρούσα εργασία, πραγματοποιήθηκε με δύο μεθόδους, την τεχνική της ξήρανσης με κατάψυξη και την τεχνική της εξώθησης, ενώ χρησιμοποιήθηκαν διάφορα εγκλειστικά μέσα. Μετά το πέρας των πειραμάτων εγκλεισμού, πραγματοποιήθηκαν πειράματα ζύμωσης γάλακτος με την χρήση των προκυπτόντων εγκλεισμένων προβιοτικών βακτηρίων, θεωρώντας ότι όλα τα προβιοτικά βακτήρια που υπήρχαν στην καλλιέργεια είχαν εγκλειστεί και είχαν επιβιώσει. Συνολικά σχεδιάστηκαν και εκτελέστηκαν 3 σειρές πειραμάτων. Τα πειράματα της 1ης σειράς ήταν προκαταρκτικά και περιελάμβαναν τον εμβολιασμό δειγμάτων γάλακτος με εγκλεισμένη, με διάφορα εγκλειστικά μέσα, προβιοτική καλλιέργεια, ο εγκλεισμός της οποίας είχε πραγματοποιηθεί με την τεχνική της ξήρανσης με κατάψυξη. Τα δείγματα εμβολιάζονταν με 1011μικρ/L, ενώ η θερμοκρασία ζύμωσης ήταν 40οC. Στην 2η σειρά πειραμάτων, τα δείγματα εμβολιάζονταν με εγκλεισμένη, με διάφορα εγκλειστικά μέσα, προβιοτική καλλιέργεια (1011μικρ/L), ο εγκλεισμός της οποίας είχε πραγματοποιηθεί με την τεχνική της ξήρανσης με κατάψυξη, όπως και προηγουμένως. Επιπροσθέτως, όμως, παρασκευάστηκαν και δείγματα τα οποία είχαν εμβολιαστεί με μείγμα εγκλεισμένης, με το εκάστοτε εγκλειστικό μέσον και μη εγκλεισμένης προβιοτικής καλλιέργειας σε αναλογία 4:1. Η αναλογία αυτή αφορούσε στους μικροοργανισμούς και όχι στην μάζα της εγκλεισμένης ή μη καλλιέργειας, γνωρίζοντας ότι η αρχική προβιοτική καλλιέργεια περιέχει 5x1010μικροοργανισμούς/g και θεωρώντας ότι όλοι οι μικροοργανισμοί επεβίωναν και ήταν εγκλεισμένοι πλήρως μετά από κάθε διαδικασία εγκλεισμού. Επιπλέον, παρασκευάστηκαν δείγματα τα οποία εμβολιάστηκαν με μη εγκλεισμένη προβιοτική καλλιέργεια (1011μικρ/L) και στα οποία απλά προστέθηκε ισοδύναμη ποσότητα του εκάστοτε μέσου εγκλεισμού. Η θερμοκρασία ζύμωσης σε αυτήν την σειρά ήταν 45οC. Στην 3η σειρά πειραμάτων, πραγματοποιήθηκε εμβολιασμός δειγμάτων με εγκλεισμένη, με διάφορα εγκλειστικά μέσα, προβιοτική καλλιέργεια (1011μικρ/L), ο εγκλεισμός της οποίας είχε πραγματοποιηθεί με την τεχνική της εξώθησης. Επίσης, παρασκευάστηκαν και δείγματα τα οποία είχαν εμβολιαστεί με μείγμα εγκλεισμένης, με το εκάστοτε εγκλειστικό μέσον και μη εγκλεισμένης προβιοτικής καλλιέργειας σε αναλογία 4:1, όπως και στην 2η σειρά. Και σε αυτήν την σειρά, η θερμοκρασία ζύμωσης ήταν 45οC. Τέλος, γάλα εμβολιάστηκε και με μη εγκλεισμένη προβιοτική καλλιέργεια και το δείγμα αυτό θεωρήθηκε ως τυφλό. Σε όλα τα πειράματα παραγωγής του γιαουρτιού έγινε παρακολούθηση της εξέλιξης της ζύμωσης μέσω μεταβολής του pH και εκτιμήθηκε ο χρόνος ζύμωσης (μέχρι τελική τιμή pH-4,5). επίσης σε όλα τα παραπάνω δείγματα, μετά το πέρας των ζυμώσεων, πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις των φυσικοχημικών και μικροβιολογικών χαρακτηριστικών των γιαουρτιών. Σύμφωνα με τις μετρήσεις που διεξήχθησαν και την μετέπειτα στατιστική τους επεξεργασία με το πρόγραμμα STATISTICA 12.0 (StatSoft, Inc.) προέκυψαν αρκετά συμπεράσματα. Αρχικά βρέθηκε ότι η διάρκεια ζύμωσης των δειγμάτων που είχαν εμβολιαστεί με εγκλεισμένη καλλιέργεια αυξανόταν σε κάθε περίπτωση σε σύγκριση με το τυφλό. Στα πειράματα κατά στα οποία η ζύμωση γινόταν με εγκλεισμένη καλλιέργεια προερχόμενη από την διαδικασία ξήρανσης με κατάψυξη (2η σειρά πειραμάτων), μεγαλύτερη διάρκεια παρουσίασαν τα δείγματα που είχαν εμβολιαστεί με εγκλεισμένη, με άμυλο, καλλιέργεια και με εγκλεισμένη, με μείγμα αλγινικού νατρίου/ξανθάνης καλλιέργεια, με συνολική διάρκεια ζύμωσης 375 και 300min αντιστοίχως. Για λόγους σύγκρισης σημειώνεται ότι η διάρκεια ζύμωσης του τυφλού δείγματος ήταν 130min. Σε αυτά τα πειράματα, ακόμη, η προσαρμογή της καμπύλης μείωσης του pH συναρτήσει του χρόνου στο μαθηματικό μοντέλο που περιγράφει την πτώση του pH συναρτήσει του χρόνου για τις συμβατικές καλλιέργειες δεν ήταν ικανοποιητική, στις περισσότερες περιπτώσεις. Αξίζει να σημειωθεί ότι το ίδιο ίσχυε και για την περίπτωση του τυφλού δείγματος. Όπου μπορούσε να γίνει προσαρμογή υπολογίζονταν ο μέγιστος ρυθμός μείωσης του pH (μ) καθώς και η διάρκεια λανθάνουσας φάσης της ζύμωσης (λ). Επίσης, σε ότι αφοράς στο ιξώδες των έτοιμων προϊόντων της σειράς αυτής, προέκυψε ότι το ιξώδες που μετρήθηκε αμέσως μετά την λήξη της ζύμωσης ήταν μικρότερο στα περισσότερα δείγματα, από το αντίστοιχο του τυφλού, το οποίο έχει τιμή ίση με 4780cPs με εξαίρεση ορισμένα δείγματα. Σχετικά με το ιξώδες που μετρήθηκε έπειτα από μία ημέρα αποθήκευσης του γιαουρτιού στους 4oC, βρέθηκε ότι ήταν μικρότερο από το αντίστοιχο του τυφλού, για όλα τα δείγματα της 2ης σειράς πειραμάτων, εκτός από εκείνα που είχαν εμβολιαστεί με μη εγκλεισμένη καλλιέργεια και στα οποία είχε προστεθεί ισοδύναμη ποσότητα εγκλειστικού μέσου. Αντίθετα, η συνεκτικότητα, ένα χαρακτηριστικό υφής εξέχουσας εμπορικής σημασίας για το γιαούρτι, αποτελεί μία μεταβλητή που αυξάνεται με την χρήση εγκλεισμένης καλλιέργειας. Επίσης, από τις μικροβιολογικές αναλύσεις βρέθηκε ότι τα περισσότερα δείγματα είχαν μικρότερο αριθμό προβιοτικών που είχαν επιβιώσει, σε σύγκριση με το τυφλό δείγμα που είχε 4,8 105cfu/g. Το γιαούρτι που προερχόταν από ζύμωση με εγκλεισμένη προβιοτική καλλιέργεια, με κυκλοδεξτρίνη, είχε 9 105cfu/g, τον υψηλότερο αριθμό από τα δείγματα που προέρχονταν από ζύμωση με εγκλεισμένη καλλιέργεια. Τέλος, η χιτοζάνη ήταν ένα εγκλειστικό μέσον το οποίο δεν οδήγησε σε ζύμωση του γάλακτος προς παραγωγή γιαουρτιού. Στα πειράματα στα οποία η ζύμωση γινόταν με εγκλεισμένη καλλιέργεια, προερχόμενη από την τεχνική της εξώθησης (3η σειρά πειραμάτων), παρατηρήθηκαν γενικά πιο μεγάλοι χρόνοι ζύμωσης, ενώ τον μεγαλύτερο χρόνο παρουσίασε το εμβολιασμένο με εγκλεισμένη, με το 3ο μείγμα της μεθόδου εξώθησης, προβιοτική καλλιέργεια, που ήταν 485min. Σε αυτά τα πειράματα η προσαρμογή των καμπυλών μείωσης του pH συναρτήσει του χρόνου ήταν καλή σε όλες τις περιπτώσεις ζυμώσεων με εγκλεισμένη καλλιέργεια. Τα δείγματα της 3ης σειράς παρουσίαζαν όλα μικρότερο ιξώδες από αυτό του τυφλού δείγματος. Επιπροσθέτως, η στατιστική επεξεργασία έδειξε ότι κανένας παράγοντας δεν επηρέαζε την συνεκτικότητα των δειγμάτων, ωστόσο όμως, η τιμή της σε όλα τα δείγματα ήταν ελαφρώς μεγαλύτερη από την αντίστοιχη του τυφλού δείγματος. Σε ότι αφορά στο μικροβιακό φορτίο, οι μετρήσεις σε αυτήν την σειρά δεν έδωσαν ικανοποιητικά αποτελέσματα, καθώς στην πλειονότητα των περιπτώσεων το φορτίο ήταν μικρό, με εξαίρεση την περίπτωση του προϊόντος που είχε εμβολιαστεί με εγκλεισμένη, με μείγμα αλγινικού νατρίου/ξανθάνης/μαλτοδεξτρίνης/φρουκτόζης/MRS broth/γλυκερόλη, καλλιέργεια, το οποίο βρέθηκε ότι είχε 2 107cfu/g, δηλαδή μεγαλύτερο αριθμό ζώντων προβιοτικών μικροοργανισμών από τον ελάχιστο συνιστώμενο (107cfu/g). Γενικά, με βάση τα αποτελέσματα των μετρήσεων και την επεξεργασία αυτών, που πραγματοποιήθηκε στην παρούσα εργασία, εξάγεται το συμπέρασμα ότι η τεχνική της ξήρανσης με κατάψυξη μπορεί να θεωρηθεί μία αρκετά καλή μέθοδος εγκλεισμού καθώς δίνει γενικά μικρούς χρόνους ζύμωσης, κάτι το οποίο έχει μεγάλο ενδιαφέρον σε βιομηχανική κλίμακα, ενώ με την χρήση κατάλληλων μέσων εγκλεισμού, όπως της κυκλοδεξτρίνης, οι εγκλεισμένες καλλιέργειες με αυτήν την μέθοδο μπορούν να προσδώσουν στο γιαούρτι τα επιθυμητά χαρακτηριστικά και επιπροσθέτως υψηλό αριθμό ζώντων προβιοτικών στο τελικό προϊόν. Από την άλλη, η τεχνική της εξώθησης μπορεί επίσης να δώσει τα επιθυμητά χαρακτηριστικά στο προϊόν και να εξασφαλίσει την υψηλή επιβίωση των προβιοτικών στο γιαούρτι, με την χρήση, πάντα, κατάλληλων μέσων εγκλεισμού, αλλά η εφαρμογή της σε βιομηχανική κλίμακα προϋποθέτει κάποια μείωση των χρόνων ζύμωσης.	el
heal.advisorName	Τζιά, Κωνσταντίνα	el
heal.committeeMemberName	Τζιά, Κωνσταντίνα	el
heal.committeeMemberName	Τσόπελας, Φώτιος	el
heal.committeeMemberName	Ταούκης, Πέτρος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	206 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true