Βελτιστοποίηση καινοτόμων και συμβατικών μεθόδων
εγκλεισμού των γλυκοζιτών της Stevia

Πλακίδα, Άρτεμις; Plakida, Artemis

dc.contributor.author	Πλακίδα, Άρτεμις	el
dc.contributor.author	Plakida, Artemis	en
dc.date.accessioned	2019-10-07T09:03:19Z
dc.date.available	2019-10-07T09:03:19Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/49267
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.16965
dc.rights	Default License
dc.subject	Στέβια	el
dc.subject	Εγκλεισμός	el
dc.subject	Πικρή επίγευση	el
dc.subject	Ηλεκτροστατικός ψεκασμός	el
dc.subject	Ξήρανση με ψεκασμό	el
dc.subject	Stevia	en
dc.subject	Encapsulation	en
dc.subject	Bitter aftertaste	en
dc.subject	Electrospraying	en
dc.subject	Spray drying	en
dc.title	Βελτιστοποίηση καινοτόμων και συμβατικών μεθόδων εγκλεισμού των γλυκοζιτών της Stevia	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Σχεδιασμός και ανάλυση διεργασιών	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2019-07-03
heal.abstract	Τα τελευταία χρόνια, υπάρχει ολοένα και αυξανόμενο ενδιαφέρον για τα εναλλακτικά γλυκαντικά, γλυκαντικά δηλαδή που προσφέρουν γλυκιά γεύση, με πολύ λιγότερες θερμίδες όμως από την γνωστή σε όλους ζάχαρη (σακχαρόζη). Ένα πολλά υποσχόμενο εναλλακτικό γλυκαντικό, είναι το γλυκαντικό που προέρχεται από το φυτό Stevia. Με καταγωγή από την Παραγουάη, η Stevia (Stevia Rebaudiana) χρησιμοποιείται εδώ και εκατοντάδες χρόνια στην Νότια Αμερική, ενώ πρόσφατα έγινε γνωστή σε Ασία και ΗΠΑ ως το φυσικό γλυκαντικό με μηδενικές θερμίδες. Τα γλυκά συστατικά της Stevia, ονομάζονται γλυκοζίτες στεβιόλης και είναι απόλυτα ασφαλή, καθώς πρόσφατα εγκρίθηκαν και από την Ευρωπαϊκή Ένωση. Χαρακτηρίζονται όμως από πικρή και μεταλλική επίγευση, γεγονός που δρα ως ανασταλτικός παράγοντας για την ευρεία χρήση του γλυκαντικού. Κατά την παρούσα διπλωματική εργασία, έγινε προσπάθεια να βελτιωθεί η ποιότητα του γλυκαντικού Stevia, να περιοριστεί δηλαδή η δυσάρεστη επίγευση των συστατικών του. Για το λόγο αυτό, εφαρμόστηκαν δύο μέθοδοι εγκλεισμού, η ξήρανση με ψεκασμό και ο ηλεκτροστατικός ψεκασμός. Ως μήτρες, χρησιμοποιήθηκαν μίγμα μαλτοδεξτρίνης-ινουλίνης σε αναλογία 50:50, σε συγκεντρώσεις 5 και 10% , όσον αφορά στην ξήρανση και ψεκασμό και ζεΐνη, σε συγκεντρώσεις 10 και 15%, όσον αφορά στον ηλεκτροστατικό ψεκασμό. Οι παράμετροι λειτουργίας που μελετήθηκαν κατά την ξήρανση με ψεκασμό ήταν η ροή (600, 800, 1000 mL/h)και η θερμοκρασία (160, 170, 180o C). Οι παράμετροι λειτουργίας που μελετήθηκαν κατά τον ηλεκτροστατικό ψεκασμό ήταν η ροή (200, 300, 400 μL/h) και η απόσταση της βελόνας του οργάνου από τον συλλέκτη (8, 10, 12 cm). Στην συνέχεια, τα εγκλεισμένα σωματίδια που προέκυψαν αναλύθηκαν με διαφορική θερμιδομετρία σάρωσης, φασματοσκοπία υπερύθρου με μετασχηματισμό Fourier και υγρή χρωματογραφία υψηλής απόδοσης, ώστε να επιβεβαιωθεί ο εγκλεισμός αλλά και να υπολογιστεί το ποσοστό απόδοσης εγκλεισμού. Το ποσοστό απόδοσης εγκλεισμού υπολογίστηκε έμμεσα, με τη μέθοδο της υγρής χρωματογραφίας υψηλής απόδοσης. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι το μίγμα μαλτοδεξτρίνηςινουλίνης ως μήτρα, οδήγησε σε ικανοποιητικό εγκλεισμό καθώς το βέλτιστο ποσοστό απόδοσης εγκλεισμού ήταν 75,87% για ροή 1000 mL/h, θερμοκρασία 160o C και συγκέντρωση μαλτοδεξτρίνης-ινουλίνης 5%. Η ζεΐνη αντιθέτως, δεν φάνηκε να δρα ικανοποιητικά ως μήτρα για τους γλυκοζίτες στεβιόλης, καθώς το μέγιστο ποσοστό απόδοσης εγκλεισμού ήταν 38,86% για ροή 300 μL/h, απόσταση της βελόνας από τον συλλέκτη 12 cm και συγκέντρωση ζεΐνης 15%. Παρόλα αυτά, ως υδρόφοβο μόριο, μπορεί να εφαρμοστεί για την ενσωμάτωση της Stevia σε υδατοδιαλυτά προϊόντα. Όσον αφορά στον ηλεκτροστατικό ψεκασμό, τα αποτελέσματα της διαφορικής θερμιδομετρίας σάρωσης, έδειξαν ότι η θερμοκρασία υαλώδους μετάπτωσης (Tg) των εγκλεισμένων σωματιδίων δεν επηρεάζεται από τις συνθήκες λειτουργίας του οργάνου, αλλά μόνο από την συγκέντρωση της ζεΐνης. Συγκεκριμένα, το Tg της καθαρής ζεΐνης ήταν 139ο C, ενώ των εγκλεισμένων σωματιδίων ήταν 133 και 137o C, για συγκέντρωση ζεΐνης 10 και 15% 6 αντίστοιχα. Όσον αφορά στην ξήρανση με ψεκασμό, παρατηρήθηκε ότι αύξηση της συγκέντρωση του μίγματος μαλτοδεξτρίνη-ινουλίνη στο πολυμερικό διάλυμα, οδηγεί σε αύξηση της θερμκρασίας υαλώδους μετάπτωσης και άρα σε πιο ανθεκτικές δομές, λόγω της αύξησης των άμορφων περιοχών του τελικού συστήματος. Επίσης παρατηρήθηκε ότι αύξηση της θερμοκρασίας οδήγησε σε αύξηση της θερμοκρασίας υαλώδους μετάπτωσης, λόγω του μειωμένου ποσοστού υγρασίας του τελικού συστήματος. Η ανάλυση της φασματοσκοπίας υπερύθρου, έδειξε και στις δύο περιπτώσεις, ότι οι χαρακτηριστικές κορυφές μαλτοδεξτρίνης-ινουλίνης, της ζεΐνης και της Stevia, έμειναν αναλλοίωτες στα φάσματα των εγκλεισμένων σωματιδίων, γεγονός που σημαίνει ότι το ενεργό συστατικό δεν ανέπτυξε χημικούς δεσμούς με τη μήτρα κι άρα ο εγκλεισμός πραγματοποιήθηκε επιτυχώς. Γενικά, οι δύο μήτρες ήταν αρκετά ικανοποιητικές καθώς ο εγκλεισμός ήταν επιτυχής και στις δύο περιπτώσεις. Με αυτόν τον τρόπο, έγινε προσπάθεια κάλυψης της πικρής επίγευσης της Stevia με τελικό στόχο την εισαγωγή της σε καινοτόμα προϊόντα.	el
heal.abstract	In recent years, there has been an increasing interest in alternative sweeteners, compoundsthat offer a sweet taste, with much less calories than all-known sugar (sucrose). A promising alternative sweetener is the sweetener from the plant Stevia. Originally from Paraguay, Stevia (SteviaRebaudiana) has been used for hundreds of years in South America, and has recently been known in Asia and USA as a natural calorie-free sweetener. Stevia's sweet ingredients are called steviol glucosides and are absolutely safe as they have recently been approved by the European Union. They are characterizedthough,by bitter and metallic aftertaste, which acts as inhibitory agent for the widespread use of the sweetener.In this diploma thesis, an attempt has been made to improve the quality of the Stevia sweetener, in order to limit the unpleasant aftertaste of its ingredients. For this reason, two encapsulation methods, spray drying and electrohydrodynamic method (electrospraying)were applied. As a matrix, a 50:50 mixture of maltodextrin-inulin at concentrations of 5 and 10% for spray drying and zein at concentrations of 10 and15% for electrosprayingwere used. The operatingparameters studied during spray drying were theflow rate (600, 800, 1000 mL/h) and temperature (160, 170, 180°C). The operating parameters studied during electrospraying were the flow rate(200, 300, 400 μL/h) and distance of the needlefrom the collector (8, 10, 12 cm). Subsequently, the encapsulated particles were analyzed by differential scanning calorimetry, FTIRand high performance liquid chromatography to confirm encapsulation, to calculate theencapsulation efficiencyand to select the optimum conditions for each different method.The encapsulation efficiencywas calculated indirectly by the high performance liquid chromatography method. The results showed that the maltodextrin-inulin mixture as a matrix resulted in satisfactory encapsulation as the optimal encapsulation efficiency was 75.87% for a flow rateof 1000 mL/h, a temperature of 160°C and a 5% maltodextrin-inulin concentration. Zein, on the other hand, did not appear to function satisfactorily as a matrix for steviol glycosides, as optimumencapsulation efficiency was 38.86% for a flow rate of 300 μL/h, a needle distance from the collector 12 cm and a zein concentration of 15%.However, as a hydrophobic molecule, it can be applied to incorporate Stevia into water-soluble products.Regardingelectrospraying, the results of differential scanning calorimetry showed that the glass transition temperature (Tg) of the encapsulated particles is not affected by the operating conditions, but only by the concentration of zein. Specifically, Tgof pure zein was 139 ° C, while the encapsulated particles were 133 and 137 ° C, for zein concentration 10 and 15%, respectively. With regard to spray drying, it is observed that increasing the concentration of the maltodextrin-inulin mixture in the polymer solution leads to an increase of glass transition temperature and hence to more resistant structures due to the increase of the amorphous regions of the final system.Infrared spectroscopy analysis showed , in both cases,that the characteristic peaks ofmaltodextrin-inulin, zein and Steviaremained unchanged in the spectra of the encapsulated 8particles, meaning that the active ingredient did not develop chemical bonds with the matrix and thus the encapsulation processwas successful. Generally, both matrices were quite satisfactory as the encapsulation was successful in both . In this way, an attempt was made to cover Stevia's bitter taste with the ultimate goal of introducing it into innovative products	en
heal.advisorName	Κροκίδα, Μαγδαληνή	el
heal.committeeMemberName	Παππά, Αθηνά	el
heal.committeeMemberName	Βλυσίδης, Απόστολος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Ανάλυσης, Σχεδιασμού και Ανάπτυξης Διεργασιών και Συστημάτων (ΙΙ)	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	89 σ.
heal.fullTextAvailability	true