Εγκλεισμός προβιοτικών βακτηρίων και ενσωμάτωση τους σε γιαούρτι.

Καραμπατάκη, Στυλιανή; Karampataki, Styliani

dc.contributor.author	Καραμπατάκη, Στυλιανή	el
dc.contributor.author	Karampataki, Styliani	en
dc.date.accessioned	2022-05-20T06:43:21Z
dc.date.available	2022-05-20T06:43:21Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/55172
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.22870
dc.rights	Default License
dc.subject	Προβιοτικό βακτήριο	el
dc.subject	Dairy	en
dc.subject	Edible film	en
dc.subject	Probiotic bacteria	en
dc.subject	Γαλακτοκομικό	el
dc.subject	Μεμβράνη	el
dc.subject	Εγκλεισμός	el
dc.title	Εγκλεισμός προβιοτικών βακτηρίων και ενσωμάτωση τους σε γιαούρτι.	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Χημεία	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2021-10-05
heal.abstract	Η παρούσα διπλωματική εργασία εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Χημείας και Τεχνολογίας Τροφίμων της Σχολής Χημικών Μηχανικών του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου. Τα πειράματα διεξήχθησαν κατά τη διάρκεια του εαρινού εξαμήνου του ακαδημαϊκού έτους 2020-2021. Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας ήταν ο εγκλεισμός του προβιοτικού στελέχους Bifidobacterium animalis subsp. Lactis (BB-12) και η ενσωμάτωση των εγκλεισμένων και μη βακτηρίων σε εμβολιασμένο με συμβατική καλλιέργεια γάλα για την παρασκευή προβιοτικού προϊόντος γιαουρτιού. Επίσης, το προβιοτικό στέλεχος BB-12 ενσωματώθηκε σε εδώδιμη μεμβράνη, η οποία μετά τον σχηματισμό της τοποθετήθηκε πάνω στην επιφάνεια του γιαουρτιού. Τα προβιοτικά είναι «ζωντανοί μικροοργανισμοί που όταν χορηγηθούν σε επαρκείς ποσότητες, παρέχουν πλεονεκτήματα στην υγεία του ανθρώπου» (FAO/WHO). Όμως, τα προβιοτικά βακτήρια επηρεάζονται από την έκθεση σε διάφορες συνθήκες, όπως το οξυγόνο, το όξινο περιβάλλον και τη θερμοκρασία. Αυτό φέρει ως αποτέλεσμα την μείωση της βιωσιμότητάς τους τόσο κατά την αποθήκευση του προβιοτικού προϊόντος, όσο και κατά την κατανάλωση αυτού ιδιαίτερα κατά τη διέλευση μέσω της γαστρεντερική οδού. Για τον λόγο αυτό πραγματοποιείται η ενθυλάκωση σε εγκλειστικά μέσα και η ενσωμάτωσή τους σε εδώδιμες μεμβράνες μεμβράνη.Στο πρώτο μέρος της παρούσας εργασίας, πραγματοποιήθηκε ο εγκλεισμός των προβιοτικών βακτηρίων με την χρήση διαφόρων εγκλειστικών μέσων, μέσω της μεθόδου της εξώθηση και της γαλακτωματοποίησης. Η ποσότητα του προβιοτικού στελέχους BB-12 που εγκλείστηκε ήταν 5 % w/v με κάθε εφαρμοσμένη μέθοδο και εγκλειστικό μίγμα. Τα εγκλειστικά μίγματα που χρησιμοποιήθηκαν και στις δύο μεθόδους ήταν: αλγινικό νάτριο-CNC-γλυκόζη (ΑCNC), αλγινικό νάτριο-CNC-γλυκόζη-ινουλίνη (ΑCNCΙ), αλγινικό νάτριο-γλυκόζη σε γάλα (ΑM), αλγινικό νάτριο-γλυκόζη-ινουλίνη σε γάλα (ΑMΙ). Αφού ολοκληρωθεί η διαδικασία του εγκλεισμού πραγματοποιείται μικροβιολογική ανάλυση του εγκλεισμένου προϊόντος ούτως ώστε να προσδιοριστεί η απόδοση του εγκλεισμού σε κάθε περίπτωση. Έπειτα, τα εγκλεισμένα βακτήρια ενσωματώνονται σε παστεριωμένο γάλα εμβολιασμένο με συμβατική καλλιέργεια και ακολουθεί η διαδικασία της ζύμωσης, μέχρι το pH του μίγματος να φτάσει την τιμή 4,6. Ταυτόχρονα, για λόγους σύγκρισης παρασκευάζονται τρία ακόμα προϊόντα γιαουρτιού. Το πρώτο προϊόν γιαουρτιού έχει εμπλουτιστεί με το μη εγκλεισμένο προβιοτικό στέλεχος Bifidobacterium animalis subsp. Lactis (BB-12), ενώ το δεύτερο έχει εμπλουτσιστεί με μία εμπορική καλλιέργεια σε συνδυασμό με τη συμβατική. Τέλος, παρασκευάζεται ως τυφλό δείγμα και το συμβατικό δείγμα γιαουρτιού. Κατά τη διάρκεια της διεργασίας της ζύμωσης σε όλα τα προϊόντα γίνεται παρακολούθηση της εξέλιξης του pH, ενώ στα τελικά προϊόντα των γιαουρτιών εξετάζεται το μικροβιακό τους φορτίο, όπως επίσης και τα ποιοτικά τους χαρακτηριστικά (ιξώδες, υφή) ενώ ελέγχεται και η βιωσιμότητα των προβιοτικών βακτηρίων κατά την αποθήκευση των προϊόντων σε ψύξη . Στο δεύτερο μέρος της εργασίας, επιχειρήθηκε η ενσωμάτωση του προβιοτικού στελέχους ΒΒ-12 σε μία εδώδιμη μεμβράνη. Η μεμβράνη δημιουργήθηκε προσθέτοντας την κατάλληλη ποσότητα καρβοξυμεθυλοκυτταρίνης (CMC), γλυκερόλης, γλυκόζης και του προβιοτικού βακτηρίου. Αφού ολοκληρώθηκε η διαδικασία της ξήρανσής της σε λεία επιφάνεια, απομακρύνθηκε με προσοχή και τοποθετήθηκε επάνω στην επιφάνεια έτοιμου ζυμωμένου γιαουρτιού. Στα προϊόντα γιαουρτιού με μεμβράνη με ενσωματωμένα προβιοτικά βακτήρια έγιναν μετρήσεις του μικροβιακού φορτίου για τον έλεγχο της βιωσιμότητας των προβιοτικών βακτηρίων. Από τα αποτελέσματα που ελήφθησαν για τον εγκλεισμό των προβιοτικών βακτηρίων με τις δύο μεθόδους εγκλεισμού, προέκυψαν υψηλές αποδόσεις που ανέρχονταν περίπου στο 90 %. Όμως, υψηλότερες αποδόσεις εγκλεισμού επιτυγχάνονται με τη μέθοδο της γαλακτωματοποίησης σε σχέση με τη μέθοδο της εξώθησης. Μάλιστα η υψηλότερη τιμή απόδοσης εγκλεισμού των προβιοτικών βακτηρίων επιτυγχάνεται όταν χρησιμοποιείται το εγκλειστικό μίγμα αλγινικού νατρίου-γλυκόζης-ινουλίνης σε γάλα (ΑMΙ), φτάνοντας την τιμή 97,13 %. Μετά τον εγκλεισμό των βακτηρίων, πραγματοποιείται παρασκευή προϊόντων γιαουρτιού με εγκλεισμένα και μη προβιοτικά βακτήρια, τα οποία παρακολουθούνται ως προς την επιβίωση των προβιοτικών βακτηρίων κατά την αποθήκευσή τους για 30 ημέρες σε ψύξη. Με την παρακολούθηση των προϊόντων γιαουρτιού, εξάγεται το συμπέρασμα ότι τα προϊόντα που περιέχουν εγκλεισμένα βακτήρια εμφανίζουν υψηλότερα ποσοστά επιβίωσης σε σχέση με εκείνα που περιέχουν ελεύθερα βακτήρια. Μάλιστα χρησιμοποιώντας τη μέθοδο της εξώθησης επιτυγχάνεται μεγαλύτερο ποσοστό βιωσιμότητας του προβιοτικού στελέχους BB-12 από ότι με τη γαλακτωματοποίηση. Η υψηλότερη τιμή του ποσοστού επιβίωσης γενικά επιτυγχάνεται στο προϊόν γιαουρτιού με τα εγκλεισμένα προβιοτικά βακτήρια με το μίγμα αλγινικού νατρίου-γλυκόζης-ινουλίνης σε γάλα (ΑMΙ). Όσον αφορά τα χαρακτηριστικά της ζύμωσης των προβιοτικών γιαουρτιών, αρχικά, η χρήση προβιοτικών βακτηρίων εγκλεισμένων και μη αποδεικνύεται ότι επιτυγχάνει τη μικρότερη διάρκεια της ζύμωσης συγκριτικά με το τυφλό δείγμα (μόνο με συμβατική καλλιέργεια χωρίς προβιοτικά βακτήρια). Οπότε, εξάγεται το αποτέλεσμα ότι τα προβιοτικά βακτήρια συμβάλλουν στη διαδικασία της ζύμωσης. Μάλιστα, η χαμηλότερη τιμή της διάρκειας ζύμωσης εμφανίζεται στην περίπτωση του γιαουρτιού με το ελεύθερο προβιοτικό στέλεχος ΒΒ-12 (195 min), ενώ υψηλότερες τιμές διάρκειας ζύμωσης εμφανίζονται στις περιπτώσεις των γιαουρτιών με τα εγκλεισμένα βακτήρια και κυρίως όταν αυτά έχουν εγκλειστεί με τη μέθοδο της εξώθησης. Η διάρκεια της λανθάνουσας φάσης (λ) του pH παρουσιάζει τις υψηλότερες τιμές στα προϊόντα γιαουρτιού που έχουν εμπλουτιστεί με προβιοτικά βακτήρια εγκλεισμένα με τη μέθοδο της εξώθησης, αλλά και στο τυφλό δείγμα. Αντίστοιχα, ο μέγιστος ρυθμός μείωσης (μ) του pH παρουσιάζει παρόμοιες τιμές σε όλα τα προϊόντα γιαουρτιού. Επιπλέον, οι τιμές του ιξώδους των γιαουρτιών τόσο μετά το τέλος της ζύμωσης (στους 45 οC), όσο και μετά από μία ημέρα αποθήκευσης σε ψύξη παρουσιάζουν παρόμοια συμπεριφορά. Οι υψηλότερες τιμές του ιξώδους εμφανίζονται στα προϊόντα γιαουρτιού με τα εγκλεισμένα βακτήρια κυρίως με τη μέθοδο της εξώθησης. Συγκεκριμένα, τα προϊόντα γιαουρτιού με τα εγκλεισμένα σφαιρίδια στα οποία έχει χρησιμοποιηθεί το μίγμα αλγινικού νατρίου-γλυκόζης σε γάλα (ΑM) εμφανίζουν τις υψηλότερες τιμές ιξώδους, ενώ η χαμηλότερη τιμή του ιξώδους εμφανίζεται στο τυφλό δείγμα γιαουρτιού. Αυτό αποδεικνύει ότι το εγκελιστικό μέσο συνεισφέρει ως πηκτικό μέσο, αυξάνοντας το ιξώδες των προϊόντων γιαουρτιού. Τέλος, πραγματοποιήθηκε ανάλυση υφής (σκληρότητα, προσκολλησιμότητα) των προϊόντων γιαουρτιού μετά από μία ημέρα αποθήκευσης στους 4οC. Η σκληρότητα παρουσίασε παρόμοιες τιμές για όλα τα προϊόντα γιαουρτιού, ενώ η τιμή της προσκολλησιμότητας φάνηκε ότι επηρεάζεται σημαντικά από το χρησιμοποιούμενο εγκλειστικό μέσο που χρησιμοποιείται για τον εγκλεισμό των προβιοτικών βακτηρίων. Πάντως την υψηλότερη τιμή προσκολλησιμότητας εμφανίζει το συμβατικό γιαούρτι (0,382 N*s). Η βιωσιμότητα των προβιοτικών βακτηρίων σε έτοιμο γιαούρτι στο οποίο τα εφαρμόστηκε στην επιφάνειά του εδώδιμη μεμβράνη με ενσωματωμένα προβιοτικά βακτήρια μειώθηκε σημαντικά με την πάροδο των 10 ημερών αποθήκευσης. Συγκεκριμένα, το μικροβιακό φορτίο στα προϊόντα γιαουρτιού φτάνει σε μη αποδεκτά όρια, καθώς η κατανάλωση των προβιοτικών προϊόντων επιτρέπεται εφόσον το φορτίο ξεπερνά την τιμή 6 log(CFU/g). Συγκρίνοντας το ποσοστό επιβίωσης των προβιοτικών βακτηρίων στα γιαούρτια που περιέχουν μία εδώδιμη μεμβράνη στην επιφάνειά τους με ενσωματωμένα προβιοτικά βακτήρια με τα αντίστοιχα γιαούρτια που περιέχουν εγκλεισμένα προβιοτικά βακτήρια στα καλύτερα εγκλειστικά μίγματα μέσω των δύο μεθόδων εγκλεισμού, δεν προκύπτουν τόσο ικανοποιητικά αποτελέσματα. Συγκεκριμένα, ενώ στην περίπτωση της προσθήκης σε γιαούρτια εγκλεισμένων προβιοτικών βακτηρίων κατά τις πρώτες 10 ημέρες το ποσοστό επιβίωσης αυτών είναι σχεδόν 90%, στην περίπτωση της χρήσης προβιοτικών βακτηρίων ενσωματωμένων σε εδώδιμη μεμβράνη το ποσοστό επιβίωσης φτάνει αντίστοιχα μόλις 60%. Με βάση τα αποτελέσματα των πειραμάτων που πραγματοποιήθηκαν στην παρούσα διπλωματική εργασία, εξάγεται το συμπέρασμα ότι ο εγκλεισμός των προβιοτικών βακτηρίων και με τις δύο μεθόδους και η ενσωμάτωσή τους σε γιαούρτια είναι μία αποτελεσματική μέθοδος για την επιβίωσή τους και την παραγωγή περαιτέρω λειτουργικών προβιοτικών προϊόντων γιαουρτιού. Βέβαια, με την επιλογή συγκεκριμένων εγκλειστικών μιγμάτων ανάλογα με τη μέθοδο εγκλεισμού επιτυγχάνεται η βέλτιστη επιβίωση των προβιοτικών βακτηρίων και η επίτευξη των επιθυμητών ποιοτικών χαρακτηριστικών στα τελικά προβιοτικά γιαούρτια. Από την άλλη πλευρά, η ενσωμάτωση των προβιοτικών βακτηρίων σε εδώδιμη μεμβράνη και η τοποθέτησή της σε γιαούρτι δεν είχε τα ίδια ικανοποιητικά αποτελέσματα, συνεπώς χρειάζεται περαιτέρω έρευνα.	el
heal.advisorName	Τζιά, Κωνσταντίνα	el
heal.committeeMemberName	Τζιά, Κωνσταντίνα	el
heal.committeeMemberName	Μαμμά, Διομή	el
heal.committeeMemberName	Καραντώνης, Αντώνης	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	146 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false