Έξυπνη συσκευασία για τη διαχείριση της ψυκτικής αλυσίδας ιχθυηρών: Κινητική μελέτη απόκρισης Χρονοθερμοκρασιακών Ολοκληρωτών (ΤΤΙ) και συσχέτιση με την ποιότητα και την παραγωγή ισταμίνης σε κέφαλο και τόνο

Παπαμιχαήλ, Ειρήνη; Papamichail, Eirini

dc.contributor.author	Παπαμιχαήλ, Ειρήνη	el
dc.contributor.author	Papamichail, Eirini	en
dc.date.accessioned	2018-03-27T07:34:03Z
dc.date.available	2018-03-27T07:34:03Z
dc.date.issued	2018-03-27
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/46784
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.14923
dc.rights	Default License
dc.subject	TTI	el
dc.subject	Ψυκτική αλυσίδα ιχθυηρών	el
dc.subject	Time temperature indicators	el
dc.subject	Έξυπνη συσκευασία	el
dc.subject	Smart packaging	el
dc.subject	Cold chain of fisheries	el
dc.subject	Κινητική μελέτη	el
dc.subject	Kinetic study	el
dc.subject	Χρονοθερμοκρασιακοί ολοκληρωτές	el
dc.title	Έξυπνη συσκευασία για τη διαχείριση της ψυκτικής αλυσίδας ιχθυηρών: Κινητική μελέτη απόκρισης Χρονοθερμοκρασιακών Ολοκληρωτών (ΤΤΙ) και συσχέτιση με την ποιότητα και την παραγωγή ισταμίνης σε κέφαλο και τόνο	el
dc.title	Smart packaging for the management of the cold chain of fisheries: Kinetic study of Time Temperature Integrator (TTI) response and correlation to quality of mullet and tuna and histamine production	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Επιστήμη και τεχνολογία τροφίμων	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2017-10-02
heal.abstract	Η σωστή διαχείριση της ψυκτικής αλυσίδας είναι καθοριστική για την ποιότητα και ασφάλεια των ιχθυηρών σε όλα τα στάδια, από την παραγωγή μέχρι την κατανάλωση. Η θερμοκρασία είναι ο παράγοντας αυτός που επηρεάζει περισσότερο τις διάφορες αντιδράσεις αλλοίωσης που λαμβάνουν χώρα στο τρόφιμο και ο έλεγχός της σε όλα τα στάδια διακίνησης του προϊόντος είναι πολύ σημαντικός, ειδικά για τα πιο ευαλλοίωτα τρόφιμα όπως είναι τα ιχθυηρά. Μία πρακτική λύση που προτείνεται είναι η χρήση Χρονοθερμοκρασιακών Δεικτών ή Ολοκληρωτών ΤΤΙ (Time Temperature Indicators or Integrators). Ένας δείκτης ΤΤΙ αποτελεί μια χαμηλού κόστους διάταξη, συνήθως υπό την μορφή ετικέτας, η οποία μπορεί με μια εύκολα μετρήσιμη αλλαγή εξαρτώμενη από το χρόνο και τη θερμοκρασία, να δείξει το θερμοκρασιακό ιστορικό του τροφίμου στο οποίο είναι προσαρμοσμένη μέσω μιας ορατής, συνήθως χρωματικής απόκρισης. Τα ΤΤΙ εντάσσονται στην έξυπνη συσκευασία και η αρχή λειτουργίας τους στηρίζεται σε φυσικοχημικές, χημικές, μικροβιολογικές ή ενζυμικές δράσεις. Σκοπό της παρούσας διπλωματικής εργασίας αποτέλεσε η κινητική μελέτη της απόκρισης διαφορετικών ενζυμικών ΤΤΙ σε διάφορες θερμοκρασίες (0-25οC) και η εύρεση και συσχέτιση του κατάλληλου ΤΤΙ με προϊόντα ιχθύων (κέφαλου και τόνου) για τον έλεγχο της ποιότητας και της ασφάλειάς τους στην ψυκτική αλυσίδα. Επιπρόσθετα μελετήθηκε η παραγωγή ισταμίνης σε κέφαλο κι έγινε αντιστοίχιση αυτής με κατάλληλο ενζυμικό δείκτη. Σε πρώτο στάδιο έγινε μελέτη ενζυμικών ΤΤΙ που βασίζονται στην αντίδραση ενζύμου-υποστρώματος. Η αντίδραση αυτή πραγματοποιείται σε μία συγκεκριμένη θερμοκρασία με σταθερό ρυθμό και προκαλεί μεταβολή του pH η οποία μεταφράζεται οπτικά με μια χρωματική αλλαγή (από πράσινο σε κίτρινο και στη συνέχεια σε κόκκινο χρώμα). Μελετήθηκαν δείκτες που με ένζυμο μικροβιακή λιπάση από Rhizopus oryzae και υπόστρωμα μυριστικό μεθυλεστέρα (χαρακτηρίζονται ως τύπου Μ) σε θερμοκρασίες 0, 2.5, 5, 10, 15οC και δείκτες με την ίδια λιπάση και υπόστρωμα μίγμα τριλαουρίνης-τριπαλμιτίνης (χαρακτηρίζονται ως τύπου LP) σε θερμοκρασίες 0, 2.5, 5, 10, 15, 20, 25οC. Στη συνέχεια προσδιορίστηκαν τα κινητικά χαρακτηριστικά τους. Οι περιεκτικότητες σε ένζυμο των δεικτών που μελετήθηκαν ήταν για τα τύπου Μ 5, 10, 15, 20, 25, 50, 75 και 100 Units και για τα τύπου LP ΤΤΙ 100, 150, 300 και 500 Units. Για καθένα από τους δύο τύπους δεικτών πραγματοποιήθηκε ανάπτυξη συνολικού μαθηματικού μοντέλου εξάρτησης από τη θερμοκρασία, το χρόνο και τη συγκέντρωση περιεχόμενου ενζύμου. Η ενέργεια ενεργοποίησης υπολογίστηκε για τους δείκτες τύπου LP ίση με 141,9 kJ/mol και για τους τύπου Μ ίση με 86,8 kJ/mol. Η αξιοπιστία των δεικτών επιβεβαιώθηκε μέσω πειραμάτων σε θερμοκρασιακά εναλλασσόμενες συνθήκες. Σε επόμενο στάδιο, πραγματοποιήθηκε μελέτη διατηρησιμότητας σε κέφαλο (Mugil cephalus) και τόνο (Τhunnus alalunga) με σκοπό την επιλογή κατάλληλων ΤΤΙ για την παρακολούθηση της ποιότητας και ασφάλειάς τους σε ισοθερμοκρασιακές (0-15oC) και δυναμικές συνθήκες. Η μελέτη συμπεριλάμβανε τον προσδιορισμό της ανάπτυξης αλλοιογόνων μικροοργανισμών, της μεταβολής του pH καθώς και οργανοληπτική αξιολόγηση. Αναπτύχθηκαν μαθηματικά μοντέλα που περιγράφουν ικανοποιητικά την ανάπτυξη της ολικής μικροβιακής χλωρίδας, των ψευδομονάδων και των εντεροβακτηρίων με ενέργειες ενεργοποίησης για τον κέφαλο 107,8 kJ/mol, 101,6kJ/mol και 95,9kJ/mol αντίστοιχα, ενώ για τον τόνο 31,6kJ/mol, 42,3kJ/mol και 32,0 kJ/mol, αντίστοιχα. Οι χρόνοι ζωής για τον κέφαλο υπολογίστηκαν σε 14,7 ημέρες στους 0οC, σε 9,6 στους 2,5οC, στους 5οC σε 6,3, στους 10οC σε 2,8 ενώ στους 15οC σε 1,2 ημέρες. Αντίστοιχα για τον τόνο στους 0οC η διάρκεια ζωής του ιχθύος ήταν 7,6 ημέρες, 5,4 ημέρες στους 5οC και 3,9 ημέρες στους 10οC. Ακολούθως, πραγματοποιήθηκε μαθηματική προτυποποίηση της ανάπτυξης του μικροοργανισμού Morganella morganii σε κέφαλο και του σχηματισμού ισταμίνης από τον εν λόγω μικροοργανισμό. Η ενέργεια ενεργοποίησης για την ανάπτυξη του Morganella morganii βρέθηκε ίση με 154,3 kJ/mol ενώ για την παραγωγή ισταμίνης η ενέργεια ενεργοποίησης του ρυθμού ανάπτυξης υπολογίστηκε ίση με 79,3 kJ/mol ενώ της λανθάνουσας φάσης της ίση με 90,0 kJ/mol. Ταυτόχρονα πραγματοποιήθηκε πείραμα σε εναλλασσόμενες χρονοθερμοκρασιακές συνθήκες για τα δύο μοντέλα και κρίθηκαν και τα δύο αξιόπιστα. Στο τελικό στάδιο της διπλωματικής εργασίας, έγινε συσχετισμός της κινητικής απόκρισης των ενζυμικών δεικτών με το χρόνο ζωής των δειγμάτων κεφάλου, το χρόνο ζωής των δειγμάτων τόνου καθώς και με τον απαιτούμενο χρόνο για την παραγωγή ισταμίνης σε περιεκτικότητες 50, 100 και 200 ppm, βάσει της μελέτης παραγωγής ισταμίνης σε κέφαλο ως αποτέλεσμα της ανάπτυξης Μorganella morganii. Προκειμένου να γίνει επιτυχής επιλογή ΤΤΙ για τον συσχετισμό έγινε σύγκριση μεταξύ των ενεργειών ενεργοποίησης των ρυθμών μικροβιακής ανάπτυξης και των ρυθμών απόκρισης ΤΤΙ. Με βάση τα συνολικά μαθηματικά μοντέλα που προέκυψαν για τα ενζυμικά ΤΤΙ ο δείκτης που κρίθηκε ως ο καταλληλότερος για την παρακολούθηση της ποιότητας του κέφαλου στην ψυκτική αλυσίδα ήταν ο LP 300U, του τόνου ο Μ 75U και τα ΤΤΙ που παρακολουθούν ικανοποιητικά την παραγωγή ισταμίνης ήταν τα Μ 11U, M 7U και M 4U για συγκεντρώσεις ισταμίνης 50, 100 και 200ppm αντίστοιχα.	el
heal.abstract	The effective management of the chill chain is critical to the quality and safety of fish at all stages, from production to consumption. Temperature is the main factor that affects more the deterioration reactions in food products. Controlling it during the chilled distribution is of great importance especially for perishable food products such as fish. A practical solution that is proposed is the use of Time-Temperature Integrators (TTI). A TTI can be defined as low-cost device, usually in the form of a label that can show an easily measurable, time-temperature dependent change that reflects the temperature history of a food product to which it is attached through a visible response, usually in the form of a color development. TTIs are a form of smart packaging and their principle of operation is based on physicochemical, chemical, microbiological or enzymatic reactions. The purpose of this diploma thesis was to study the kinetic response of different enzymatic TTI in various temperatures (0-25oC). The suitable TTI was selected and correlated with fish products (Mugil cephalus & Thunnus alalunga) for safety and quality monitoring at every stage of the cold chain. In addition, the histamine production in mullet has been studied and correlated with a suitable enzymatic indicator. In the first part, study of enzymatic TTI based on the enzyme-substrate reaction was conducted. This reaction is carried out at a fixed temperature at a constant rate and causes a change in pH which translates visually to a color change (from green to yellow and then red). TTI that are based on Rhizopus oryzae lipase and methyl myristate as substrate (M type) were studied at temperatures 0, 2.5, 5, 10 and 15οC temperatures. TTI that had the lipase from Rhizopus oryzae and as substrate a mixture of tripalmitin and trilaourin (LP type TTI) were also studied at 0, 2.5, 5, 10, 15, 20 and 25οC. The concentrations of the enzymatic indicators tested were for the M type 5, 10, 15, 20, 25, 50, 75 and 100 Units and for the LP type TTI 100, 150, 300 and 500 Units. For each of these two types of enzymatic TTI a mathematical model was developed depending on temperature, time and concentration of the enzyme. The activation energy for the LP type TTI was calculated equal to 141,9kJ/mol and for the M type equal to 86,8kJ/mol. The reliability of the TTI response model was validated by experiments at variable conditions. In order to choose suitable TTI for monitoring the quality and safety of mullet (Mugil cephalus) and tuna (Τhunnus alalunga) in the cold chain microbial spoilage, pH change and sensory scoring were evaluated during isothermal storage at 0-15°C and at variable conditions. The microbiological spoilage of fish was described by mathematical models of the growth of total viable count, Pseudomonas spp. and Enterobacteriaceae spp. with activation energy calculated equal to 107,8kJ/mol, 101,6kJ/mol and 95,9kJ/mol respectively for the microbiological growth in mullet, whereas for tuna the activation energies were estimated equal to 31,6kJ/mol, 42,3kJ/mol and 32,0kJ/mol respectively. The shelf life of mullet was estimated 14,8 days at 0οC, 9,6 days at 2,5οC, 6,3 days at 5οC , 2,8 at 10οC and 1,3 days at 15οC. In the case of tuna, shelf life was estimated 7,6 days at 0οC, 5,4 days at 5οC, and at 10οC 3,9 days. Subsequently, mathematical models were developed for Morganella morganii growth and histamine formation in mullet. The activation energy of Morganella morganii growth was calculated equal to 154,3kJ/mol, the activation energy of histamine’s formation rate equal to 79,3kJ/mol and for its lag phase equal to 90,0 kJ/mol. At the same time the reliability of both mathematical models was validated by experiments at variable conditions. The last part of the present study was the selection and correlation of appropriate indicators with the shelf life of mullet, tuna as well as the time required for the formation of 50, 100 and 200 ppm of histamine in mullet as a result of Morganella morganii growth. In order to have a successful match of the suitable TTI for the above cases the activation energies were compared. Based on the mathematical models that were developed for the enzymatic TTI, the indigrators that were suitable for monitoring the quality and safety of mullet and tuna at all points of cold chain were LP 300U and M 75U respectively. Similarly, the TTI that can effectively monitor with histamine production are Μ 11U, M 7U and M 4U for histamine concentrations 50, 100 and 200 ppm respectively.	en
heal.advisorName	Ταούκης, Πέτρος	el
heal.committeeMemberName	Ωραιοπούλου, Βασιλική	el
heal.committeeMemberName	Βασιλείου, Παναγιώτα	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Σύνθεσης και Ανάπτυξης Βιομηχανικών Διαδικασιών (IV). Εργαστήριο Χημείας και Τεχνολογίας Τροφίμων	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	185 σ.
heal.fullTextAvailability	true