Αφυδατωμένα γαλακτώματα εμπλουτισμένα με στερόλες και χρήση τους σε αρτοσκευάσματα

Τσαφαρά, Παναγιώτα; Tsafara, Panagiota

dc.contributor.author	Τσαφαρά, Παναγιώτα	el
dc.contributor.author	Tsafara, Panagiota	en
dc.date.accessioned	2020-09-30T08:58:40Z
dc.date.available	2020-09-30T08:58:40Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/51222
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.18920
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Γαλακτώματα	el
dc.subject	Emulsions	en
dc.subject	Αφυδάτωση	el
dc.subject	Εμπλουτισμός	el
dc.subject	Στερόλες	el
dc.subject	Αρτοσκευάσματα	el
dc.subject	Drying	en
dc.subject	Enrichment	en
dc.subject	Sterols	en
dc.subject	Bakery products	en
dc.title	Αφυδατωμένα γαλακτώματα εμπλουτισμένα με στερόλες και χρήση τους σε αρτοσκευάσματα	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Επιστήμη και τεχνολογία τροφίμων	el
heal.language	el
heal.access	campus
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2020-07-15
heal.abstract	Το αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη εμπλουτισμού έλαιο-σε-νερό (o/w) γαλακτωμάτων με βιοδραστικά συστατικά (στερόλες), και ακολούθως η αφυδάτωσή τους και η ενσωμάτωση αυτών σε αρτοσκευάσματα, με σκοπό την υποκατάσταση των λιπαρών και τον εμπλουτισμό τους στα συστατικά αυτά. Επίσης, διερευνήθηκε η δυνατότητα διατήρησης των εγκλεισμένων βιοδραστικών συστατικών μέσα στα συστήματα των αρτοσκευασμάτων. Ως λιπαρή φάση των γαλακτωμάτων χρησιμοποιήθηκαν το εξαιρετικό παρθένο ελαιόλαδο και το πυρηνέλαιο, σε περιεκτικότητες 5% και 10% κ.β. τελικού γαλακτώματος. Ως γαλακτωματοποιητές, χρησιμοποιήθηκαν δύο φυσικοί, η λεκιθίνη και η καζεΐνη σε μορφή καζεϊνικού νατρίου, σε περιεκτικότητες 5% κ.β. τελικού γαλακτώματος με λιπαρή φάση το εξαιρετικό παρθένο ελαιόλαδο και το πυρηνέλαιο σε ποσοστό 5%, και 8% κ.β. τελικού γαλακτώματος με λιπαρή φάση το εξαιρετικό παρθένο ελαιόλαδο και το πυρηνέλαιο σε ποσοστό 10%. Τα γαλακτώματα που παρασκευάστηκαν εμπλουτίστηκαν με δύο είδη στερολών, τις εμπορικές στερόλες και τις καθαρές στερόλες (μίγμα β-σιτοστερόλης και β-σιτοστανόλης), σε περιεκτικότητα 1% κ.β. ελαίου. Έτσι, παρασκευάστηκαν 8 έλαιο-σε-νερό (o/w) τυφλά γαλακτώματα, 8 έλαιο-σε-νερό (o/w) γαλακτώματα εμπλουτισμένα με εμπορικές στερόλες και 8 έλαιο-σε-νερό (o/w) γαλακτώματα εμπλουτισμένα με καθαρές στερόλες (μίγμα β-σιτοστερόλης και β-σιτοστανόλης). Οι φυσικοχημικές ιδιότητες των έλαιο-σε-νερό (o/w) γαλακτωμάτων που εξετάστηκαν είναι το μέγεθος σταγονιδίων και το ζ-δυναμικό. Στη συνέχεια, τα δείγματα αφυδατώθηκαν μέσω της διαδικασίας της λυοφιλίωσης και ενσωματώθηκαν σε σνακ, τα οποία αποθηκεύτηκαν σε περιβαλλοντικές συνθήκες. Έτσι, μελετήθηκε κατά πόσο ο εμπλουτισμός των αρτοσκευασμάτων είναι επιτυχής, καθώς και κατά πόσο τα βιοδραστικά συστατικά (στερόλες) μπορούν να διατηρηθούν μετά από έναν μήνα αποθήκευσης. Προκειμένου να εξεταστεί η διατήρηση των βιοδραστικών συστατικών στα σνακ κατά την αποθήκευση, έγινε παραλαβή του ελαίου από τα σνακ, στη συνέχεια διαχωρισμός και παραλαβή του ασαπωνοποίητου κλάσματος από το έλαιο και τέλος πραγματοποιήθηκε η ανάλυση των στερολών αυτού μέσω της υγρής χρωματογραφίας (HPLC). Τα ανωτέρω διενεργήθηκαν για τα φρέσκα δείγματα σνακ στο χρόνο μηδέν και όσο και σε εκείνα μετά από ένα μήνα αποθήκευσης. Για να γίνουν οι απαραίτητες συγκρίσεις και να διερευνηθεί η αποτελεσματικότητα του εγκλεισμού των βιοδραστικών συστατικών στα αφυδατωμένα με κατάψυξη εμπλουτισμένα γαλακτώματα, πραγματοποιήθηκε ανάλυση δείγματος ελαιόλαδου και πυρηνέλαιου στην HPLC (καθώς και τα δύο αυτά έλαια περιέχουν στερόλες). Τα ποιοτικά χαρακτηριστικά που εξετάστηκαν στα αρτοσκευάσματα είναι το χρώμα και η υφή τους. Τέλος, μελετήθηκε η περιεκτικότητά των αρτοσκευασμάτων σε β-σιτοστερόλη, καθώς και η διατήρησή της, ύστερα από ένα μήνα αποθήκευσης. Από το διάγραμμα που κατασκευάστηκε για τη μέση διάμετρο των σταγονιδίων (MDD), προέκυψε ότι το γαλάκτωμα με γαλακτωματοποιητή την καζεΐνη σε ποσοστό 8% είχε το μεγαλύτερο μέγεθος (3.576). Μάλιστα, φάνηκε ότι με την αύξηση της περιεκτικότητας του γαλακτωματοποιητή και της λιπαρής φάσης αυξάνεται και το μέγεθος σταγονιδίων. Επίσης, τα γαλακτώματα που εμπλουτίστηκαν με καθαρές στερόλες (μίγμα β-σιτοστερόλης και β-σιτοστανόλης) παρουσίασαν μεγαλύτερη μέση διάμετρο σταγονιδίων. Οι τιμές της μέσης διαμέτρου σταγονιδίων κυμάνθηκαν από 0.554 έως 3.576. Από το διάγραμμα που κατασκευάστηκε για το ζ-δυναμικό, προέκυψε ότι το γαλάκτωμα με γαλακτωματοποιητή την καζεΐνη σε ποσοστό 5% έχει τη μεγαλύτερη, κατά απόλυτη τιμή, ζ-δυναμικού (-39.309). Επιπλέον, τα γαλακτώματα με καζεΐνη, λιπαρή φάση το πυρηνέλαιο και βιοδραστικό συστατικό τις καθαρές στερόλες (μίγμα β-σιτοστερόλης και β-σιτοστανόλης) ήταν τα πιο σταθερά. Οι τιμές του ζ-δυναμικού των σταγονιδίων κυμάνθηκαν από -25.300 έως -39.309. Έτσι, τόσο τα τυφλά όσο και τα εμπλουτισμένα γαλακτώματα που παρήχθησαν θεωρήθηκαν επιτυχή, ύστερα από τις ανωτέρω μετρήσεις, και ενσωματώθηκαν σε αρτοσκευάσματα για την εκπόνηση της πειραματικής διαδικασίας παραγωγής των σνακ. Σχετικά με τα σνακ, στα οποία ενσωματώθηκαν γαλακτώματα εμπλουτισμένα με εμπορικές στερόλες, από τα διαγράμματα που κατασκευάστηκαν και από τη στατιστική επεξεργασία των μετρήσεων, μελετήθηκε κατά πόσο οι παράγοντες είδος και αναλογία γαλακτωματοποιητή, είδος και αναλογία ελαίου, βιοδραστικό συστατικό και χρόνος αποθήκευσης επηρέασαν σημαντικά το χρώμα και την υφή των αρτοσκευασμάτων, καθώς και τη διατηρησιμότητα της β-σιτοστερόλης σε αυτά, κατά τη διάρκεια αποθήκευσής τους. Έτσι, προέκυψε ότι το χρώμα δεν επηρεάστηκε σημαντικά από τους ανωτέρω παράγοντες. Η μεγαλύτερη τιμή του δείκτη χρώματος Ε (88.680) παρουσιάστηκε στο αρτοσκεύασμα που μετά το ψήσιμο εμφάνισε πιο ανοιχτό χρώμα, με ενσωματούμενο αφυδατωμένο γαλάκτωμα με γαλακτωματοποιητή τη λεκιθίνη σε ποσοστό 8% και λιπαρή φάση το ελαιόλαδο σε ποσοστό 10%. Αντιθέτως, η υφή επηρεάστηκε σημαντικά μόνο από το βιοδραστικό συστατικό (εμπορικές στερόλες). Η μεγαλύτερη τιμή σκληρότητας (28.32Ν) παρουσιάστηκε στο ψημένο αρτοσκεύασμα με ενσωματούμενο αφυδατωμένο γαλάκτωμα με γαλακτωματοποιητή την καζεΐνη σε ποσοστό 8% και λιπαρή φάση το ελαιόλαδο σε ποσοστό 10%. Τέλος, τόσο στα σνακ με λιπαρή φάση το ελαιόλαδο όσο και στα σνακ με λιπαρή φάση το πυρηνέλαιο, η αρχική περιεκτικότητα της β-σιτοστερόλης ήταν σημαντικά μικρότερη από την αναμενόμενη, ωστόσο η διατηρησιμότητά της ήταν ικανοποιητική. Καμία παράμετρος, εκτός από το βιοδραστικό συστατικό, δεν επηρέασε σημαντικά τη διατηρησιμότητα της β-σιτοστερόλης. Η μεγαλύτερη διατηρησιμότητα της β-σιτοστερόλης (ποσοστό διατηρησιμότητας 88%) πραγματοποιήθηκε στην περίπτωση ενσωματούμενου αφυδατωμένου γαλακτώματος με χρήση του γαλακτωματοποιητή λεκιθίνη σε ποσοστό 8% κ.β. γαλακτώματος και λιπαρή φάση το ελαιόλαδο, στο εμπλουτισμένο σνακ. Ωστόσο συνολικά, τα εμπλουτισμένα σνακ με ενσωματωμένα αφυδατωμένα γαλακτώματα με λιπαρή φάση το πυρηνέλαιο παρουσιάζουν καλύτερη διατηρησιμότητα της β-σιτοστερόλης, σε σχέση με τα εμπλουτισμένα σνακ με ενσωματωμένα αφυδατωμένα γαλακτώματα με λιπαρή φάση το ελαιόλαδο. Σχετικά με τα σνακ, στα οποία ενσωματώθηκαν γαλακτώματα εμπλουτισμένα με καθαρές στερόλες, από τα διαγράμματα που κατασκευάστηκαν και από τη στατιστική επεξεργασία των μετρήσεων, μελετήθηκε κατά πόσο οι παράγοντες είδος και αναλογία γαλακτωματοποιητή, είδος και αναλογία ελαίου, βιοδραστικό συστατικό και χρόνος αποθήκευσης επηρέασαν σημαντικά το χρώμα και την υφή των αρτοσκευασμάτων, καθώς και τη διατηρησιμότητα της β-σιτοστερόλης σε αυτά, κατά τη διάρκεια αποθήκευσής τους. Έτσι, προέκυψε ότι το χρώμα δεν επηρεάστηκε σημαντικά από τους ανωτέρω παράγοντες. Η μεγαλύτερη τιμή του δείκτη χρώματος Ε (110.625) παρουσιάστηκε στο αρτοσκεύασμα που μετά το ψήσιμο εμφάνισε πιο ανοιχτό χρώμα, με ενσωματούμενο αφυδατωμένο γαλάκτωμα με γαλακτωματοποιητή τη λεκιθίνη σε ποσοστό 8% και λιπαρή φάση το ελαιόλαδο σε ποσοστό 10%. Αντιθέτως, η υφή επηρεάστηκε σημαντικά μόνο από το βιοδραστικό συστατικό (καθαρές στερόλες - μίγμα β-σιτοστερόλης και β-σιτοστανόλης). Η μεγαλύτερη τιμή σκληρότητας (31.64Ν) παρουσιάστηκε στο ψημένο αρτοσκεύασμα με ενσωματούμενο αφυδατωμένο γαλάκτωμα με γαλακτωματοποιητή την καζεΐνη σε ποσοστό 5% και λιπαρή φάση το πυρηνέλαιο σε ποσοστό 5%. Τέλος, τόσο στα σνακ με λιπαρή φάση το ελαιόλαδο όσο και στα σνακ με λιπαρή φάση το πυρηνέλαιο, η αρχική περιεκτικότητα της β-σιτοστερόλης και η διατηρησιμότητά της ήταν ικανοποιητική συγκριτικά με την αναμενόμενη. Καμία παράμετρος, εκτός από το βιοδραστικό συστατικό, δεν επηρέασε σημαντικά τη διατηρησιμότητα της β-σιτοστερόλης. Η μεγαλύτερη διατηρησιμότητα της β-σιτοστερόλης (ποσοστό διατηρησιμότητας 88%) πραγματοποιήθηκε στην περίπτωση ενσωματούμενου αφυδατωμένου γαλακτώματος με χρήση του γαλακτωματοποιητή καζεΐνη σε ποσοστό 5% κ.β. γαλακτώματος και λιπαρή φάση το πυρηνέλαιο, στο εμπλουτισμένο σνακ. Ωστόσο συνολικά, τα εμπλουτισμένα σνακ με ενσωματωμένα αφυδατωμένα γαλακτώματα με λιπαρή φάση το πυρηνέλαιο παρουσιάζουν καλύτερη διατηρησιμότητα της β-σιτοστερόλης, σε σχέση με τα εμπλουτισμένα σνακ με ενσωματωμένα αφυδατωμένα γαλακτώματα με λιπαρή φάση το ελαιόλαδο. Συνεπώς, από στατιστική επεξεργασία, αποδείχθηκε ότι το έλαιο και το είδος του γαλακτωματοποιητή επηρέασαν σημαντικά τη διατηρησιμότητα της β-σιτοστερόλης.	el
heal.abstract	The scope of the present diploma thesis is to research the enrichment of oil-in-water (o/w) emulsions with bioactive compounds (sterols), their dehydration and incorporation into bakery products, in order to substitute fat and enrich them with those components. Furthermore, it was investigated the sustainability of the entrapped sterols in the bakery products. The selected lipid phase was extra virgin olive oil (EVOO) and pomace oil, in concentrations 5% and 10% w/w of the final emulsion. The selected emulsifiers were natural, lecithin and sodium caseinate, in concentrations 5% w/w of the final emulsion with lipid phase EVOO and pomace oil in concentration 5%, and 8% w/w of the final emulsion with lipid phase EVOO and pomace oil in concentration 10%. The produced emulsions were enriched with two types of sterols, commercial sterols and pure sterols (mixture of b-sitosterol and b-sitostanol), in concentration 1% w/w of oil. In this way, there were produced 8 oil-in-water (o/w) blank emulsions, 8 oil-in-water (o/w) emulsions enriched with commercial sterols and 8 oil-in-water (o/w) emulsions enriched with pure sterols (mixture of b-sitosterol and b-sitostanol). The physicochemical properties of the samples that were studied and analyzed were the mean droplet diameter (MDD) and zeta potential. Subsequently, the samples were dehydrated with freeze drying method and incorporated into bakery products (snacks), which were stored in environmental conditions. Thus, it was studied whether the enrichment of the snacks was successful, and also whether the bioactive compounds (sterols) can be maintained after one month of storage. In order to investigate the sustainability of bioactive compounds in the bakery products during storage, the oil of the snacks was extracted and subsequently, the unsaturated fraction of the extracted oil was separated and received. Eventually, it was held the analysis of the sterols with High Performance Liquid Chromatography (HPLC). The above steps were performed not only for the fresh snack samples in time zero, but also for those after a month of storage. In order to do the necessary comparisons and investigation of the effectiveness of the entrapped bioactive compounds in the freeze-dried, enriched emulsions, samples of EVOO and pomace oil were analyzed with HPLC (because both of them contain sterols). The quality characteristics that were examined in snacks were color and texture. In conclusion, it was studied the concentration and the sustainability (after a month of storage) of b-sitosterol in the bakery products. From the chart structured for the MDD, it was demonstrated that the emulsion with the emulsifier casein in concentration 8% had the biggest size (3.576). Actually, it was concluded that with the raise of emulsifier’s and lipid phase’s concentration, the droplet size was also raised. Furthermore, the enriched with pure sterols (mixture of b-sitosterol and b-sitostanol) emulsions showed bigger MDD than those enriched with commercial sterols. The range of MDD’s values was from 0.554 to 3.576. From the chart structured for the zeta potential, it was demonstrated that the emulsion with the emulsifier casein in concentration 5% had the highest absolute zeta potential (-39.309). Furthermore, the emulsions with casein, pomace oil as lipid phase and pure sterols (mixture of b-sitosterol and b-sitostanol) as bioactive compound, were the most stable ones. The range of zeta potenital’s values was from -25.300 to -39.309. It was concluded that the blank and the enriched emulsions produced were successful, after the necessary measurements, so they were incorporated in snacks for the elaboration of the experimental process. About the snacks, in which were incorporated emulsions enriched with commercial sterols, from the charts and the statistical analysis it was studied whether the factors type and concentration of emulsifier, type and concentration of oil, bioactive compound and time of storage, affected significantly the color and the texture of the bakery products, and also the sustainability of b-sitosterol during storage for one month. It was demonstrated that the color was not affected significantly by the above factors. The highest color index E (88.680) was in the case of the incorporated, freeze-dried emulsion with the use of lecithin as emulsifier in rate 8% w/w of the final emulsion and EVOO in rate 10% w/w of the final emulsion as lipid phase, in the enriched light colored snack. In the contrary, the texture was significantly affected by the bioactive compound (commercial sterols). The highest texture (28.32N) was in the case of the incorporated, freeze-dried emulsion with the use of casein as emulsifier in rate 8% w/w of the final emulsion and EVOO in rate 10% w/w of the final emulsion as lipid phase, in the enriched baked snack. Finally, in the snacks with EVOO and pomace oil as lipid phase, the initial concentration of b-sitosterol was significantly lower than the expected one, but the sustainability was satisfactory. None of the factors, except the bioactive compound, did affect significantly the sustainability of b-sitosterol. The highest sustainability of b-sitosterol (sustainability rate 88%) was in the case of the incorporated, freeze-dried emulsion with the use of lecithin as emulsifier in rate 8% w/w of the final emulsion and EVOO as lipid phase, in the enriched snack. However in total, the enriched snacks with incorporated freeze-dried emulsions with pomace oil as lipid phase presented better sustainability of b-sitosterol, in comparison with the enriched snacks with incorporated freeze-dried emulsions with EVOO as lipid phase. About the snacks, in which were incorporated emulsions enriched with pure sterols (mixture of b-sitosterol and b-sitostanol), from the charts and the statistical analysis it was studied whether the factors type and concentration of emulsifier, type and concentration of oil, bioactive compound and time of storage, affected significantly the color and the texture of the bakery products, and also the sustainability of b-sitosterol during storage for one month. It was demonstrated that the color was not affected significantly by the above factors. The highest color index E (110.625) was in the case of the incorporated, freeze-dried emulsion with the use of lecithin as emulsifier in rate 8% w/w of the final emulsion and EVOO in rate 10% w/w of the final emulsion as lipid phase, in the enriched light colored snack. In the contrary, the texture was significantly affected by the bioactive compound (pure sterols - mixture of b-sitosterol and b-sitostanol -). The highest texture (31.64N) was in the case of the incorporated, freeze-dried emulsion with the use of casein as emulsifier in rate 5% w/w of the final emulsion and pomace in rate 5% w/w of the final emulsion as lipid phase, in the enriched baked snack. Finally, in the snacks with EVOO and pomace oil as lipid phase, the initial concentration of b-sitosterol and the sustainability was satisfactory, in comparison with the expected one. None of the factors, except the bioactive compound, did affect significantly the sustainability of b-sitosterol. The highest sustainability of b-sitosterol (sustainability rate 88%) was in the case of the incorporated, freeze-dried emulsion with the use of casein as emulsifier in rate 5% w/w of the final emulsion and pomace oil as lipid phase, in the enriched snack. However in total, the enriched snacks with incorporated freeze-dried emulsions with pomace oil as lipid phase presented better sustainability of b-sitosterol, in comparison with the enriched snacks with incorporated freeze-dried emulsions with EVOO as lipid phase. Finally, from the statistical analysis, the results demonstrated that the oil and the type of the emulsifier affected significantly the sustainability of b-sitosterol.	en
heal.advisorName	Τζιά, Κωνσταντίνα	el
heal.committeeMemberName	Ωραιοπούλου, Βάσω	el
heal.committeeMemberName	Καραγιάννης-Μπακόλας, Αστέριος	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	176 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false