Ανάπτυξη φρούτων με αυξημένη διάρκεια ζωής χρησιμοποιώντας ήπιες μεθόδους επεξεργασίας

Κάρκου, Ευθαλία; Karkou, Efthalia

dc.contributor.author	Κάρκου, Ευθαλία	el
dc.contributor.author	Karkou, Efthalia	en
dc.date.accessioned	2020-11-25T12:09:03Z
dc.date.available	2020-11-25T12:09:03Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/52066
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.19764
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	Ιπποφαές	el
dc.subject	Ωσμωτική αφυδάτωση	el
dc.subject	Εδώδιμη επικάλυψη	el
dc.subject	Διάρκεια ζωής	el
dc.subject	Ξήρανση	el
dc.title	Ανάπτυξη φρούτων με αυξημένη διάρκεια ζωής χρησιμοποιώντας ήπιες μεθόδους επεξεργασίας	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Μηχανική	el
heal.language	el
heal.access	campus
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2020-10-07
heal.abstract	Τα τελευταία χρόνια, οι διατροφικές συνήθειες των καταναλωτών απαιτούν ελάχιστα επεξεργασμένα και υγιεινά τρόφιμα, τα οποία διατηρούν όσο το δυνατόν περισσότερο τα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά των φρέσκων. Στις υγιεινές τροφές εντάσσονται τα καλλιεργούμενα φυτά, τα οποία είναι πλούσια σε πολύτιμα βιοδραστικά συστατικά, όπως τα αντιοξειδωτικά, οι φαινολικές ενώσεις, οι βιταμίνες, οι στερόλες, τα καροτενοειδή και τα φλαβονοειδή. Πολλά φρούτα, υψηλής διατροφικής αξίας όπως είναι το ιπποφαές, καλλιεργούνται σε μεγάλες ποσότητες στην Ελλάδα και διανέμονται τόσο στο εσωτερικό όσο και στο εξωτερικό. Η εποχικότητα αυτών των φρούτων αποτελεί τροχοπέδη στη διατηρησιμότητά τους για μεγάλο χρονικό διάστημα, καθώς και στη διαθεσιμότητά τους καθ’ όλη τη διάρκεια του χρόνου. Για αυτό το λόγο, είναι απαραίτητη η απομάκρυνση της υγρασίας τους και η επεξεργασία τους ώστε να αυξηθεί η διάρκεια ζωής τους και η διαθεσιμότητά τους όλο το χρόνο. Σκοπός, επομένως, της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η ανάπτυξη προϊόντων ιπποφαούς με αυξημένη διάρκεια ζωής χρησιμοποιώντας ήπιες μεθόδους επεξεργασίας. Συγκεκριμένα, μελετάται η εφαρμογή εδώδιμης επικάλυψης σε δείγματα ιπποφαούς σε συνδυασμό με την επεξεργασία τους μέσω της ωσμωτικής αφυδάτωσης. Η παραγωγή αφυδατωμένων προϊόντων ιπποφαούς με τη διεργασία της ωσμωτικής αφυδάτωσης παρέχει πολυάριθμα πλεονεκτήματα. Η ήπια θερμική επεξεργασία, η διατήρηση σε μεγάλο βαθμό των οργανοληπτικών χαρακτηριστικών του τροφίμου (χρώμα, άρωμα, υφή), καθώς και της θρεπτικότητάς του σε συνδυασμό με την εξοικονόμηση ενέργειας και τη φυσική απομάκρυνση της υγρασίας από το τρόφιμο μέσω φαινομένων μεταφοράς μάζας οδηγούν στη συνεχή έρευνα σχετικά με την ωσμωτική αφυδάτωση. Στη συγκεκριμένη εργασία πραγματοποιήθηκε βελτιστοποίηση της διεργασίας ωσμωτικής αφυδάτωσης με στόχο την ανάπτυξη προϊόντων με βέλτιστα χαρακτηριστικά. Μελετήθηκαν εναλλακτικά ωσμωτικά μέσα, όπως ο συμπυκνωμένος χυμός μήλου, καθώς και η υποκατάσταση της ζάχαρης με την προσθήκη της πηκτίνης ως εναλλακτικό γλυκαντικό μέσο στο ωσμωτικό διάλυμα. Οι παράμετροι της διεργασίας που μελετήθηκαν είναι το είδος του ωσμωτικού μέσου (σακχαρόζη, γλυκερόλη, σακχαρόζη-πηκτίνη, συμπυκνωμένος χυμός μήλου)επίσης, η συγκέντρωση του ωσμωτικού διαλύματος (40% - 60% (w/w)), η θερμοκρασία (25ᵒC – 45ᵒC), η αναλογία στερεού τροφίμου:διαλύματος (1:4 – 1:9), η ανάδευση και ο χρόνος ωσμωτικής επεξεργασίας (0,17 - 24 h). Η απόδοση της διεργασίας διερευνάται μέσω της απώλειας υγρασίας και της πρόσληψης στερεών από το ιπποφαές κατά τη διάρκεια της ωσμωτικής αφυδάτωσης. Εφαρμόστηκε κατάλληλο μαθηματικό πρότυπο, με στόχο την πρόβλεψη της απώλειας υγρασίας και της πρόσληψης στερεών, το οποίο στις περισσότερες περιπτώσεις περιγράφει ικανοποιητικά τις μελετώμενες ιδιότητες. Όσον αφορά στις παραμέτρους της διεργασίας, βρέθηκε ότι η αύξηση της συγκέντρωσης και της θερμοκρασίας κατά τη διάρκεια της ωσμωτικής αφυδάτωσης, οδηγούν σε αύξηση της απώλειας υγρασίας, με την προϋπόθεση σχετικά χαμηλού ιξώδους του διαλύματος, και της πρόσληψης στερεών. Η αναλογία τροφίμου:διαλύματος που ευνοεί τη μεγαλύτερη απώλεια υγρασίας είναι, συνήθως, η 1:4, ενώ η υψηλότερη πρόσληψη στερεών παρατηρήθηκε στην ωσμωτική αφυδάτωση με αναλογία 1:9. Η επίδραση της ανάδευσης συσχετίζεται με την αναλογία τροφίμου:διαλύματος και τη συγκέντρωση του διαλύματος. Όσο μεγαλύτερο χρονικό διάστημα εμβαπτίζεται το τρόφιμο στο ωσμωτικό διάλυμα, τόσο μεγαλύτερη αύξηση των δύο παραμέτρων παρατηρείται, έως ότου φτάσουν σε σταθερές συνθήκες. Ο συνδυασμός σακχαρόζης-πηκτίνης οδήγησε σε απώλεια υγρασίας περίπου 42% και ο συμπυκνωμένος χυμός μήλου σε περίπου 30%. Η ωσμωτική αφυδάτωση με διάλυμα σακχαρόζης είχε ως αποτέλεσμα απώλεια υγρασίας της τάξης του 30%, ενώ με διάλυμα γλυκερόλης του 20%. Η πρόσληψη στερεών βρέθηκε σημαντικά αυξημένη με τον χυμό μήλου και στη συνέχεια με τη σακχαρόζη. Παρατηρείται επομένως, ότι τα εναλλακτικά ωσμωτικά μέσα μπορούν να υποκαταστήσουν τη χρήση ζάχαρης και να οδηγήσουν σε προϊόντα με χαμηλότερες θερμίδες. Στα αφυδατωμένα προϊόντα που παρήχθησαν με τις βέλτιστες παραμέτρους (συγκέντρωση, θερμοκρασία, αναλογία τροφίμου:διαλύματος, ανάδευση, χρόνος) μελετήθηκε η μεταβολή του χρώματος, της αντιοξειδωτικής ικανότητας και του ολικού φαινολικού φορτίου κατά τη διάρκεια της ωσμωτικής αφυδάτωσης. Βρέθηκε ότι η μεγαλύτερη μεταβολή χρώματος επιτεύχθηκε με το διάλυμα σακχαρόζης και χυμού μήλου, ενώ το διάλυμα σακχαρόζης-πηκτίνης οδήγησε σε τελικό προϊόν παρόμοιου του φρέσκου. Τόσο η αντιοξειδωτική ικανότητα όσο και το ολικό φαινολικό φορτίο μειώνονται σημαντικά, με το διάλυμα γλυκερόλης και σακχαρόζης-πηκτίνης να σημειώνουν τη μικρότερη μείωση. Στη συνέχεια, μελετήθηκε η οξύτητα και τα ολικά διαλυτά στερεά των τελικών προϊόντων. Η τιμή της οξύτητας αυξήθηκε σε όλα τα δείγματα, με τη μεγαλύτερη αύξηση να παρατηρείται σε διάλυμα σακχαρόζης-πηκτίνης και χυμού μήλου. Την ίδια τάση παρουσίασε η περιεκτικότητα σε ολικά διαλυτά στερεά, με τη μεγαλύτερη αύξηση να προκύπτει με το διάλυμα γλυκερόλης και χυμού μήλου. Προκειμένου να αυξηθεί η διατηρησιμότητα των δειγμάτων ιπποφαούς εφαρμόστηκαν τρεις εδώδιμες επικαλύψεις (πηκτίνη, χιτοζάνη, αλόη) και μελετήθηκαν ως προς τα ποιοτικά χαρακτηριστικά (χρώμα, απώλεια βάρους, οξύτητα, ολικά διαλυτά στερεά) και το βιοδραστικό περιεχόμενο (αντιοξειδωτική ικανότητα, ολικό φαινολικό φορτίο). Ως προς το μικροβιακό φορτίο μελετήθηκαν οι μικροοργανισμοί E.coli, Salmonella, Listeria, καθώς και για το ολικό μικροβιακό φορτίο και την ύπαρξη μούχλας και ζυμομυκήτων. Το διάστημα διατηρησιμότητας που μελετήθηκε ήταν οι 7 ημέρες. Η επικάλυψη της πηκτίνης και της αλόης διατήρησαν στο μεγαλύτερο βαθμό το χρώμα των δειγμάτων ιπποφαούς και απέτρεψαν την απώλεια βάρους στο διάστημα των 7 ημερών, συγκριτικά με την επικάλυψη της χιτοζάνης. Όσον αφορά στην τιμή οξύτητας, η αλόη και η πηκτίνη οδηγούν σε προϊόντα αυξημένης οξύτητας μετά από επεξεργασία με σακχαρόζη και γλυκερόλη. Η χιτοζάνη οδηγεί σε αύξηση της τιμής οξύτητας στα δείγματα που επεξεργάστηκαν με σακχαρόζη:πηκτίνη και γλυκερόλη. Επιπλέον, τα δείγματα γλυκερόλης παρουσίασαν μείωση των ολικών διαλυτών στερεών με κάθε επικάλυψη. Η επικάλυψη της αλόη επέτρεψε την αύξηση της περιεκτικότητας σε σάκχαρα, ενώ η πηκτίνη και η χιτοζάνη σημείωσαν αύξηση των ολικών διαλυτών στερεών μόνο στα δείγματα με σακχαρόζη και χυμό μήλου. Στα δείγματα με χυμό μήλου καταγράφηκε η υψηλότερη περιεκτικότητα σακχάρων. Όσον αφορά στο βιοδραστικό περιεχόμενο των δειγμάτων με την εφαρμογή των επικαλύψεων, παρατηρήθηκε πως η πηκτίνη και η χιτοζάνη διατηρούν σε μεγαλύτερο βαθμό την αντιοξειδωτική ικανότητα και το ολικό φαινολικό φορτίο. Τα δείγματα που ωσμώθηκαν με σακχαρόζη:πηκτίνη και σακχαρόζη σημείωσαν υψηλότερο βιοδραστικό περιεχόμενο. Τέλος, ο μικροβιολογικός έλεγχος έδειξε πως η χιτοζάνη και η αλόη έχουν εξαιρετική αντιμικροβιακή δράση. Παρατηρήθηκε πως η υποκατάσταση της ζάχαρης από την πηκτίνη οδήγησε σε αποδεκτό προϊόν μόνο με την επικάλυψη της αλόης. Άρα οι καλύτεροι συνδυασμοί είναι η ωσμωτική αφυδάτωση με σακχαρόζη και η επικάλυψη των δειγμάτων με χιτοζάνη είτε η ωσμωτική αφυδάτωση με γλυκερόλη επικαλύπτοντας τα δείγματα με πηκτίνη. Ως εναλλακτική, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ο χυμός μήλου ως ωσμωτικό μέσο και τα δείγματα να επικαλυφθούν με πηκτίνη. Στην περίπτωση που επιλεχθεί ως ωσμωτικό μέσο ο συνδυασμός σακχαρόζης-πηκτίνης, η αλόη είναι η μοναδική επικάλυψη μεταξύ αυτών που μελετήθηκαν, η οποία καθιστά βρώσιμα τα προϊόντα μετά το διάστημα των 7 ημερών.	el
heal.advisorName	Κροκίδα, Μαγδαληνή	el
heal.committeeMemberName	Κροκίδα, Μαγδαληνή	el
heal.committeeMemberName	Παππά, Αθηνά	el
heal.committeeMemberName	Βασιλείου, Παναγιώτα	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Ανάλυσης, Σχεδιασμού και Ανάπτυξης Διεργασιών και Συστημάτων (ΙΙ)	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	165 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false