Νέες τεχνολογίες εκχύλισης για την παραγωγή πρωτεϊνικών υπερσυμπυκνωμάτων από πρώτες ύλες τροφίμων ή παραπροϊόντων τους

Μπουργουρής, Βασίλειος; Bourgouris, Vasileios

dc.contributor.author	Μπουργουρής, Βασίλειος	el
dc.contributor.author	Bourgouris, Vasileios	en
dc.date.accessioned	2022-02-10T10:39:59Z
dc.date.available	2022-02-10T10:39:59Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/54662
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.22360
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	Πρωτεΐνες	el
dc.subject	Σόγια	el
dc.subject	Εκχύλιση	el
dc.subject	Υπερσυμπύκνωμα πρωτεϊνών	el
dc.subject	Νέες τεχνολογίες	el
dc.subject	Proteins	en
dc.subject	Soy	en
dc.subject	Extraction	en
dc.subject	Protein isolate	en
dc.subject	New technologies	en
dc.title	Νέες τεχνολογίες εκχύλισης για την παραγωγή πρωτεϊνικών υπερσυμπυκνωμάτων από πρώτες ύλες τροφίμων ή παραπροϊόντων τους	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Τρόφιμα - Βιοτεχνολογία	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2021-07-07
heal.abstract	Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας ήταν η παραλαβή πρωτεϊνικών υπερσυμπυκνωμάτων σόγιας από απελαιωμένο άλευρο σόγιας, τόσο με τη συμβατική εκχύλιση όσο και με νέες τεχνολογίες εκχύλισης, αξιολογώντας την απόδοση της διαδικασίας απομόνωσης των πρωτεϊνών (και των επιμέρους σταδίων της: εκχύλιση πρωτεϊνών, ισοηλεκτρική καταβύθιση πρωτεϊνών) και την ποιότητα των τελικών προϊόντων (περιεκτικότητα σε πρωτεΐνες, λειτουργικές ιδιότητες). Η σόγια ανήκει στους ελαιούχους σπόρους και ειδικότερα σε αυτούς με υψηλό πρωτεϊνικό περιεχόμενο. Τα πρωτεϊνικά υπερσυμπυκνώματα σόγιας, εξαιτίας των λειτουργικών τους ιδιοτήτων, βρίσκουν εφαρμογές σε πολλά συστήματα τροφίμων. Η πρώτη ύλη που χρησιμοποιήθηκε στην εργασία ήταν βιομηχανικά απελαιωμένο άλευρο σόγιας που είχε υποστεί θερμική επεξεργασία για την αδρανοποίηση των αντιθρεπτικών παραγόντων (αναστολείς τρυψίνης). Η προκατεργασία της πρώτης ύλης περιλάμβανε άλεση και κοσκίνιση, ώστε να προκύψει υλικό σε μορφή σκόνης με σωματίδια ομοιόμορφου μεγέθους. Στη συνέχεια, πραγματοποιήθηκε περαιτέρω απελαίωση του αλεύρου με πετρελαϊκό αιθέρα, με σκοπό την αφαίρεση της υπολειπόμενης ποσότητας ελαίου, για την αποφυγή προβλημάτων κατά την πειραματική διαδικασία απομόνωσης των πρωτεϊνών. Ως πρώτη ύλη για τα πειράματα απομόνωσης πρωτεϊνών χρησιμοποιήθηκε το εργαστηριακά απελαιωμένο άλευρο σόγιας το οποίο είχε υψηλή περιεκτικότητα σε πρωτεΐνες (50,09 % σε ξηρή βάση). Η παραλαβή των πρωτεϊνικών υπερσυμπυκνωμάτων πραγματοποιήθηκε μέσω της τεχνικής της υδατικής εκχύλισης των πρωτεϊνών και της ισοηλεκτρικής τους καταβύθισης. Η συμβατική εκχύλιση με θερμό νερό πραγματοποιήθηκε για χρόνο 30 min και λόγο στερεού προς υγρό 1/15, 1/20, 1/25. Η νέα μέθοδος εκχύλισης που μελετήθηκε ήταν η υδατική εκχύλιση υποβοηθούμενη με μικροκύματα. Οι παράγοντες που εξετάστηκαν σε αυτή τη μέθοδο ήταν ο χρόνος εκχύλισης (2, 5, 8, 10 min), ο λόγος στερεού προς υγρό (1/15, 1/20, 1/25) και η ισχύς των μικροκυμάτων (240 και 400 W). Τα πειράματα αυτά οδήγησαν σε τελικά προϊόντα πρωτεϊνικά υπερσυμπυκνώματα. Επιπλέον, πραγματοποιήθηκε εκχύλιση πρωτεϊνών με χρήση τριών διαφορετικών ευτηκτικών συστημάτων (Μηλικό οξύ : Φρουκτόζη : Γλυκερόλη (1:1:1) + 30 % w/w νερό, Κιτρικό οξύ : Γλυκόζη (1:1) + 30 % w/w νερό και Κιτρικό οξύ : Γλυκόζη (1:1) + 45 % w/w νερό). Οι εκχυλίσεις με τους ανωτέρω διαλύτες έγιναν τόσο με τη συμβατική μέθοδο, όσο και με νέες μεθόδους (κυρίως με εκχύλιση υποβοηθούμενη με μικροκύματα). Στην περίπτωση αυτή παρά το γεγονός ότι επιτυγχάνεται εκχύλιση των πρωτεϊνών με τους ευτηκτικούς διαλύτες και υπολογίζεται η απόδοση εκχύλισης των πειραμάτων, δεν κατέστη δυνατή η καταβύθιση των πρωτεϊνών και περαιτέρω η απομόνωσή τους. Ο προσδιορισμός της περιεκτικότητας σε πρωτεΐνες πραγματοποιήθηκε σε στερεά δείγματα με τη μέθοδο Κjedhal. 6 Κατά τη συμβατική μέθοδο εκχύλισης, οι μεγαλύτερες αποδόσεις παρατηρούνται για λόγο στερεού προς υγρό 1/20, ενώ οι καλύτερες λειτουργικές ιδιότητες και η μέγιστη περιεκτικότητα σε πρωτεΐνες του πρωτεϊνικού υπερσυμπυκνώματος εμφανίζεται για λόγο στερεού προς υγρό 1/25. Όσον αφορά την μέθοδο εκχύλισης με μικροκύματα, οι υψηλότερες αποδόσεις εμφανίζονται για χρόνο εκχύλισης 10 min, λόγο στερεού προς υγρό 1/20 w/v και ισχύ μικροκυμάτων 400 W. Στις συνθήκες αυτές προκύπτει ολική απόδοση σε πρωτεΐνες 34,14 %, απόδοση εκχύλισης 45,36 %, απόδοση καταβύθισης 75,26 % και πρωτεϊνικό περιεχόμενο του υπερσυμπυκνώματος 88,27 % σε ξηρή βάση. Η μέγιστη τιμή ικανότητας απορρόφησης νερού βρέθηκε ότι είναι 366,27 g H2O/100 g δείγματος στις ίδιες συνθήκες. Αντίστοιχα η μέγιστη τιμή ικανότητας απορρόφησης ελαίου βρέθηκε ότι είναι 526,32 g ελαίου/100 g δείγματος σε χρόνο εκχύλισης 8 min, 1/25 w/v και ισχύ μικροκυμάτων 400 W. Για λόγο στερεού προς υγρό 1/20, παρατηρείται ότι η ισχύς των μικροκυμάτων δεν επηρεάζει σημαντικά την απόδοση εκχύλισης. Η απόδοση καταβύθισης δεν επηρεάζεται σημαντικά από την ισχύ των μικροκυμάτων και το χρόνο εκχύλισης. Αντιθέτως, ο χρόνος εκχύλισης επηρεάζει σημαντικά την απόδοση εκχύλισης. Όσον αφορά την ολική απόδοση, παρατηρείται ότι τόσο η ισχύς των μικροκυμάτων, όσο και ο χρόνος εκχύλισης επηρεάζουν σημαντικά αυτή την απόδοση. Από τον έλεγχο Duncan μάλιστα, προκύπτει ότι όσο αυξάνεται η ισχύς των μικροκυμάτων, αλλά και ο χρόνος εκχύλισης, αυξάνεται και η ολική απόδοση της διαδικασίας. Για την ικανότητα απορρόφησης νερού των πρωτεϊνικών υπερσυμπυκνωμάτων, παρατηρείται ότι η ισχύς των μικροκυμάτων δεν επηρεάζει σημαντικά τη συγκεκριμένη λειτουργική ιδιότητα, ενώ ο χρόνος εκχύλισης αποτελεί στατιστικά σημαντικό παράγοντα. Για την περιεκτικότητα σε πρωτεΐνες και την ικανότητα απορρόφησης ελαίου των πρωτεϊνικών υπερσυμπυκνωμάτων παρατηρείται ότι δεν επηρεάζονται τόσο από την ισχύ των μικροκυμάτων, όσο και από το χρόνο εκχύλισης. Για εκχύλιση με μικροκύματα με ισχύ 240 W, προκύπτει ότι η απόδοση εκχύλισης των πρωτεϊνών επηρεάζεται σημαντικά, τόσο από το χρόνο εκχύλισης, όσο και από το λόγο στερεού προς υγρό, ενώ η απόδοση καταβύθισης και η ολική απόδοση δεν επηρεάζονται από τις συνθήκες της εκχύλισης (ισχύς μικροκυμάτων, χρόνος εκχύλισης). Επίσης, προκύπτει ότι η καθαρότητα των πρωτεϊνικών υπερσυμπυκνωμάτων (περιεκτικότητα σε πρωτεΐνες) δεν επηρεάζεται από το χρόνο εκχύλισης, αλλά μόνο από το λόγο στερεού προς υγρό κατά την εκχύλιση. Το ίδιο ισχύει και για την ικανότητα απορρόφησης νερού των πρωτεϊνικών υπερσυμπυκνωμάτων, ενώ η ικανότητα απορρόφησης ελαίου αυτών δεν επηρεάζεται από τις συνθήκες της εκχύλισης. Για εκχύλιση με ισχύ μικροκυμάτων 400 W, προκύπτει ότι τόσο ο χρόνος εκχύλισης, όσο και ο λόγος στερεού προς υγρό δεν επηρεάζουν σημαντικά την ολική απόδοση της διαδικασίας καθώς και τις αποδόσεις των επιμέρους σταδίων της διαδικασίας όπως και την περιεκτικότητα σε πρωτεΐνες των πρωτεϊνικών υπερσυμπυκνωμάτων και τις λειτουργικές τους ιδιότητες. Από τη σύγκριση των δύο μεθόδων (συμβατική και υποβοηθούμενη με μικροκύματα), η εκχύλιση με μικροκύματα έδειξε τα καλύτερα αποτελέσματα για w/v 1/20, σε μικρότερο χρόνο (10 min), σε σχέση με το μεγάλο χρόνο εκχύλισης της συμβατικής μεθόδου (30 min). Όσο για τις λειτουργικές ιδιότητες, η ικανότητα απορρόφησης νερού είναι μεγαλύτερη για τη μέθοδο των μικροκυμάτων σε όλους τους λόγους στερεού προς υγρό, ενώ η ικανότητα απορρόφησης ελαίου εμφανίζει παραπλήσιες τιμές και για τις δύο μεθόδους. Προκύπτει επίσης ότι τόσο η μέθοδος εκχύλισης, όσο και ο λόγος στερεού προς υγρό δεν επηρεάζουν σημαντικά ούτε τις αποδόσεις της διαδικασίας, ούτε τις λειτουργικές ιδιότητες και την περιεκτικότητα σε πρωτεΐνες των πρωτεϊνικών υπερσυμπυκνωμάτων. Εξαίρεση αποτελεί η σύγκριση της ικανότητας απορρόφησης νερού για τη συμβατική μέθοδο και τη μέθοδο με μικροκύματα με ισχύ 400 W, όπου οι δύο μέθοδοι διαφέρουν στατιστικά μεταξύ τους. Τέλος, γίνεται σύγκριση των εκχυλιστικών μέσων (τα τρία συστήματα ευτηκτικών διαλυτών και το νερό) για τις δύο μεθόδους εκχύλισης που χρησιμοποιήθηκαν (συμβατική και με μικροκύματα). Το εκχυλιστικό μέσο αποδείχθηκε πως επηρεάζει στατιστικά σημαντικά την απόδοση εκχύλισης. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι μεγαλύτερη απόδοση εκχύλισης παρατηρείται για εκχυλιστικό μέσο νερό και για τις δύο μεθόδους. Η βέλτιστη απόδοση εκχύλισης προκύπτει κατά την υδατική εκχύλιση υποβοηθούμενη με μικροκύματα (41,92 %). Καλύτερος ευτηκτικός διαλύτης αποδείχθηκε το σύστημα (Κιτρικό οξύ : Γλυκόζη (1:1) + 45 % w/w νερό), το οποίο παρείχε απόδοση εκχύλισης 28,33 %, κατά την εκχύλιση με μικροκύματα.	el
heal.advisorName	Τζιά, Κωνσταντίνα	el
heal.committeeMemberName	Στεφανίδης, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Μαμμά, Διόμη	el
heal.committeeMemberName	Τζιά, Κωνσταντίνα	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	144 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false