Αξιοποίηση τυρογάλακτος για την παραγωγή ζυμωμένων γαλακτοκομικών προϊόντων με χρήση ενζύμου Τρανσγλουταμινάση και εφαρμογή Παλμικών Ηλεκτρικών Πεδίων

Βιντζηλαίου, Θάλεια; Vintzilaiou, Thaleia

dc.contributor.author	Βιντζηλαίου, Θάλεια	el
dc.contributor.author	Vintzilaiou, Thaleia	en
dc.date.accessioned	2022-07-20T08:38:08Z
dc.date.available	2022-07-20T08:38:08Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/55437
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.23135
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	Τυρόγαλα	el
dc.subject	Sweet whey	en
dc.subject	Ζυμωμένα γαλακτοκομικά προϊόντα	el
dc.subject	Γιαούρτι	el
dc.subject	Τρανσγλουταμινάση	el
dc.subject	Παλμικά ηλεκτρικά πεδία	el
dc.subject	Fermented dairy products	en
dc.subject	Yogurt	en
dc.subject	Transglutaminase	en
dc.subject	Pulsed electric fields	en
dc.title	Αξιοποίηση τυρογάλακτος για την παραγωγή ζυμωμένων γαλακτοκομικών προϊόντων με χρήση ενζύμου Τρανσγλουταμινάση και εφαρμογή Παλμικών Ηλεκτρικών Πεδίων	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Χημεία και τεχνολογία τροφίμων	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2022-02-18
heal.abstract	Στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας ήταν η παραγωγή νέων καινοτόμων ζυμωμένων προϊόντων τύπου γιαουρτιού μέσω της αξιοποίησης του τυρογάλακτος, το οποίο αποτελεί παραπροϊόν της βιομηχανίας τυριού. Το τυρόγαλα υποκαθιστά το γάλα και χρησιμοποιείται ως κύρια πρώτη ύλη για τη δημιουργία των καινοτόμων προϊόντων, με στόχο να έχουν παρόμοια ή/και βελτιωμένα χαρακτηριστικά σε σχέση με τα γιαούρτια που παράγονται από συμβατικές πρώτες ύλες και τεχνολογίες. Για την επίτευξη αυτού του στόχου μελετήθηκε η ενζυμική προεπεξεργασία με χρήση του ενζύμου τρανσγλουταμινάση (Transglutaminase, TGase) καθώς και της τεχνολογίας των Παλμικών Ηλεκτρικών Πεδίων (ΠΗΠ), στην πρώτη ύλη του τυρογάλακτος. Αρχικά έγινε ανάλυση των κυριότερων συστατικών του τυρογάλακτος, δηλαδή πραγματοποιήθηκε προσδιορισμός του γαλακτικού οξέος με φασμαφωτομετρική μέθοδο, του στερεού υπολείμματος και της τέφρας, καθώς και του λίπους. Αναφορικά με το λίπος, ο προσδιορισμός έγινε για τα μίγματα τυρογάλακτος-σκόνης γάλακτος, με περιεκτικότητες σε πρωτεΐνη 6% και 8% w/v, για τα οποία προέκυψε ότι περιέχουν 0,48% w/w και 0,45% w/w λίπος, αντίστοιχα. Επίσης, στο τυρόγαλα, το στερεό υπόλειμμα βρέθηκε ίσο με 6,47 % w/w, η τέφρα ίση με 0,69 % w/w και η συγκέντρωση του γαλακτικού οξύ υπολογίστηκε ίση με 3,59 g/L. Έπειτα ακολούθησε η παραγωγή των καινοτόμων ζυμωμένων προϊόντων, η οποία πραγματοποιήθηκε από δείγματα τυρογάλακτος με αρχική περιεκτικότητα σε πρωτεΐνη 2,9% w/w, στα οποία προστέθηκε ποσότητα αποβουτυρωμένης σκόνης γάλακτος (περιεκτικότητα σε πρωτεΐνη 35% w/w), ώστε τα τελικά μίγματα να έχουν περιεκτικότητα σε πρωτεΐνη 6%, 8% και 10% w/v. Κατά τη διάρκεια της ζύμωσης καταγραφόταν το pH ανά τακτά χρονικά διαστήματα, προκειμένου να προσδιοριστούν οι κινητικές παράμετροι της ζύμωσης (λανθάνουσα φάση και μέγιστος ρυθμός μείωσης της τιμής του pH). Μετά την παραγωγή των προϊόντων, ακολούθησε η μέτρηση της τιτλοδοτούμενης οξύτητας, του pH, του αποβαλλόμενου ορού (συναίρεση), του χρώματος και πραγματοποιήθηκε ανάλυση υφής για τον προσδιορισμό της σφικτότητας, συνεκτικότητας, προσκολλησιμότητας, ελαστικότητας και κομμιώδους των παραγόμενων προϊόντων. Οι παραπάνω μετρήσεις διεξήχθησαν αντίστοιχα και στην περίπτωση των δειγμάτων που η πρώτη ύλη προεπεξεργάστηκε ενζυμικά με τρανσγλουταμινάση (συγκέντρωση ενζύμου 2,2 Units/g πρωτεΐνης) ή/και με παλμικά ηλεκτρικά πεδία (100, 500, 800, 1000 pulses – 1.2kV/cm – 50Hz – 15 μs). Στα παραγόμενα καινοτόμα προϊόντα από θερμικά επεξεργασμένα μίγματα τυρογάλακτος παρατηρήθηκε αύξηση του χρόνου ζύμωσης στα 240 min για τα δείγματα με 10% w/v σε πρωτεΐνη έναντι 180 min για τα συμβατικά προϊόντα. Το πρωτεϊνικό περιεχόμενο επηρέασε τα χαρακτηριστικά των προϊόντων, δηλαδή με αύξηση της πρωτεΐνης, υπήρξε σημαντική μείωση της συναίρεσης (47,9 % έναντι 8,8% αποβαλλόμενος ορός για τα δείγματα με 6% w/v έναντι 10% w/v σε πρωτεΐνη) καθώς και σημαντική αύξηση της σφικτότητας (149,9g έναντι 33,2g για το 10% w/v και 6% w/v αντίστοιχα), της προσκολλησιμότητας (121,9 g•s έναντι 15,4 g•s για το 10% w/v και 6% w/v αντίστοιχα) και του κομμιώδους. Επίσης σημειώθηκε αύξηση της τιτλοδοτούμενης οξύτητας (1,25% γαλακτικό οξύ έναντι 0,97% γαλακτικό οξύ για το 10% w/v και 6% w/v αντίστοιχα). Αποτέλεσμα της ανάλυσης αυτής ήταν η επιλογή ως βέλτιστη πρωτεϊνική περιεκτικότητα για την περαιτέρω διεξαγωγή των πειραμάτων η 10% w/v. Η ενζυμική επεξεργασία των μιγμάτων δεν φάνηκε να έχει σημαντική επίδραση στον χρόνο ζύμωσης και τις κινητικές παραμέτρους αυτής. Επιπλέον, η ενζυμική επεξεργασία των μιγμάτων οδήγησε σε αύξηση της τιτλοδοτούμενης οξύτητας (1,17% έναντι 1,08% γαλακτικό οξύ, στατιστικοί μέσοι όροι δειγμάτων από ενζυμικά και μη ενζυμικά επεξεργασμένα μίγματα, αντίστοιχα), μείωση της συναίρεσης (28,3% έναντι 33,3% αποβαλλόμενος ορός, στατιστικοί μέσοι όροι ενζυμικής και θερμικής αντίστοιχα) και σημαντική αύξηση της σφικτότητας (110,1 g έναντι 79,9 g, στατιστικοί μέσοι όροι από ενζυμικά και μη ενζυμικά επεξεργασμένα μίγματα, αντίστοιχα) και του κομμιώδους, ενώ παράλληλα οδήγησε σε μείωση της προσκολλησιμότητας (45,5 g•s έναντι 59,8 g•s, στατιστικοί μέσοι όροι από ενζυμικά και μη ενζυμικά επεξεργασμένα μίγματα, αντίστοιχα) των παραγόμενων δειγμάτων σε σχέση με τα δείγματα από θερμικά επεξεργασμένα μίγματα. Επίσης παρατηρήθηκε μικρή μείωση στο ολικό χρώμα και μικρή αύξηση στη συνεκτικότητα. Επιπροσθέτως η ενζυμική επεξεργασία σε σύγκριση με τα συμβατικά προϊόντα προκαλεί αυξημένη τιτλοδοτούμενη οξύτητα (1,49% έναντι 0,79% γαλακτικό οξύ, δείγματα από ενζυμικά επεξεργασμένα μίγματα έναντι συμβατικών προϊόντων), αρκετά μειωμένη συναίρεση (7,2% έναντι 39,3% αποβαλλόμενου ορού), μικρότερο ολικό χρώμα (76,3 έναντι 83,1) και λίγο υψηλότερη συνεκτικότητα, ενώ δεν παρατηρούνται διαφορές στην ελαστικότητα. Αξιοσημείωτη είναι η διαφορά τους ως προς την σφικτότητα όπου τα παραγόμενα προϊόντα από ενζυμικά επεξεργασμένα μίγματα εμφανίζουν σχεδόν 2,5 φορές μεγαλύτερη τιμή (185,2 g έναντι 78,6 g) ενώ η προσκολλησιμότητα κυμαίνεται στα 100,0 g•s έναντι 59,2 g•s, σε σχέση με τα συμβατικά προϊόντα. Η εφαρμογή των παλμικών ηλεκτρικών πεδίων των μιγμάτων οδήγησε σε επιβράδυνση της ζύμωσης κατά 2-3 ώρες για τα δείγματα μετά από επεξεργασία της πρώτης ύλης τους (αρχικό μίγμα) με 500 παλμούς. Η επεξεργασία με ΠΗΠ φάνηκε να επιδρά και στη λανθάνουσα φάση, αυξάνοντας της διάρκεια της (246 min για δείγμα επεξεργασμένο στους 500 παλμούς έναντι 186 min για θερμικώς επεξεργασμένο 10% w/v σε πρωτεΐνη), ενώ παράλληλα εμφανίζουν σημαντικά μειωμένο μέγιστο ρυθμό μείωσης του pH (-0,0096 pH/min για 500 παλμούς) σε σχέση με τα θερμικά επεξεργασμένα μίγματα (-0,014 pH/min για μίγμα με 10% w/v σε πρωτεΐνη). Η αύξηση των παλμών στα ΠΗΠ προκαλεί μείωση της σφικτότητας των παραγόμενων προϊόντων (54,1 g έναντι 39,2 g, για 100 και 1000 παλμούς αντίστοιχα), του κομμιώδους και της προσκολλησιμότητας (19,3 g•s έναντι 9,3 g•s, για 100 και 1000 παλμούς αντίστοιχα) καθώς και αύξηση της συνεκτικότητας (0,55 έναντι 0,62, για 100 και 1000 παλμούς αντίστοιχα). Αποτέλεσμα της έρευνας ήταν η επιλογή ως βέλτιστης συνθήκης επεξεργασίας για τα παλμικά ηλεκτρικά πεδία τους 500 παλμούς καθώς τα αντίστοιχα τελικά προϊόντα εμφάνισαν υψηλότερο ολικό χρώμα (76,2), μεγαλύτερη σφικτότητα (56,4g), προσκολλησιμότητα (22,0 g•s) και κομμιώδες (31,6 g), και παράλληλα κατά τον οπτικό έλεγχο στο εργαστήριο διαπιστώθηκε ότι τα δείγματα αυτά εμφάνισαν πιο συνεκτικό και σταθερό πήγμα. Επίσης διαπιστώθηκε ότι, τα δείγματα από μίγματα επεξεργασμένα με παλμικά ηλεκτρικά πεδία σε σύγκριση με τα αντίστοιχα δείγματα από θερμικά επεξεργασμένα μίγματα εμφάνισαν αυξημένη τιτλοδοτούμενη οξύτητα, μειωμένο ολικό χρώμα και σημαντική ελαττωμένη σφικτότητα, προσκολλησιμότητα και κομμιώδες, ενώ μικρή αύξηση παρουσίασε η συνεκτικότητα. Τέλος, τα μίγματα που έχουν υποστεί επεξεργασία με παλμικά ηλεκτρικά πεδία, σε σύγκριση με τα συμβατικά προϊόντα εμφανίζουν μικρότερη σφικτότητα (56,4 g έναντι 78,6 g, παλμικά έναντι συμβατικά προϊόντα), και συναίρεση (11,2% έναντι 39,3% αποβαλλόμενος ορός), ενώ η προσκολλησιμότητα (22,0 g•s έναντι 59,2 g•s) γίνεται σχεδόν υποδιπλάσια. Τέλος, διεξήχθησαν πειράματα με το συνδυασμό της ενζυμικής επεξεργασίας και των παλμικών ηλεκτρικών πεδίων σε συνθήκες 500 παλμών και περιεκτικότητας σε πρωτεΐνη 10% w/v και παράχθηκαν τα αντίστοιχα καινοτόμα προϊόντα. Η εφαρμογή και των δύο μεθόδων επεξεργασίας (ΠΗΠ και μετά ενζυμική επεξεργασία) επιτάχυνε τη ζύμωση, με το χρόνο ζύμωσης να μειώνεται σε 270 min από 300 min που ήταν για τα δείγματα από πρώτη ύλη μόνο με ΠΗΠ. Ωστόσο, οι δύο μέθοδοι επεξεργασίας (ενζυμική και ΠΗΠ) εμφανίζουν σχετικά ίδιες τιμές τιτλοδοτούμενης οξύτητας, χρώματος, συνεκτικότητας και ελαστικότητας, ενώ διαφέρουν σε μικρό βαθμό ως προς την συναίρεση, με την ενζυμική επεξεργασία των μιγμάτων να οδηγεί σε χαμηλότερη τιμή (11,2% έναντι 7,2% αποβαλλόμενος ορός, παλμικά έναντι ενζυμική). Επιπρόσθετα, ο συνδυασμός των δύο μεθόδων επεξεργασίας των μιγμάτων οδήγησε σε μείωση της συναίρεσης των προϊόντων σε σχέση με τα συμβατικά προϊόντα (4,6% αποβαλλόμενος ορός). Τέλος, η σφικτότητα αυξήθηκε σε επίπεδα υψηλότερα των συμβατικών προϊόντων (116,9 g έναντι 78,6 g), ενώ η προσκολλησιμότητα κυμάνθηκε σχεδόν στις ίδιες τιμές (55,6 g•s έναντι 59,2 g•s). Συμπερασματικά, μέσω της ενζυμικής επεξεργασίας και της αύξησης του πρωτεϊνικού περιεχομένου επιτεύχθηκε η δημιουργία καινοτόμων προϊόντων με σφιχτό και συνεκτικό πήγμα, με αυξημένη τιτλοδοτούμενη οξύτητα αλλά χωρίς φαινόμενα συναίρεσης, με την περιεκτικότητα 10% w/v σε πρωτεΐνη να θεωρείται η βέλτιστη. Τα τελικά προϊόντα, τα οποία προέκυψαν από το συνδυασμό των παλμικών ηλεκτρικών πεδίων (συνθήκη 500 παλμών) με την ενζυμική επεξεργασία, εμφάνισαν σημαντικά μειωμένη συναίρεση σε σχέση με κάθε μέθοδο επεξεργασίας ξεχωριστά. Τα παραγόμενα ζυμωμένα προϊόντα απέκτησαν πιο σφιχτό και σταθερό πήγμα από τα συμβατικά προϊόντα γιαουρτιού, χωρίς να εμφανίζουν σημαντικά μεγάλες διαφορές στα χαρακτηριστικά τους, όπως στην αντίστοιχη περίπτωση των δειγμάτων που προέκυψαν από ενζυμικά επεξεργασμένα μίγματα τυρογάλακτος. Ωστόσο, μεμονωμένα τα παλμικά ηλεκτρικά πεδία προκάλεσαν στα δείγματα σημαντική μείωση της σφικτότητας και αύξηση του χρόνου ζύμωσης. Συνεπώς, ο συνδυασμός των μεθόδων επεξεργασίας μπορεί να οδηγήσει σε καινοτόμα ζυμωμένα προϊόντα με βελτιωμένα χαρακτηριστικά, τα οποία προσεγγίζουν τα εμπορικά γιαούρτια.	el
heal.advisorName	Ταούκης, Πέτρος	el
heal.committeeMemberName	Τόπακας, Ευάγγελος	el
heal.committeeMemberName	Βουτσάς, Επαμεινώνδας	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Σύνθεσης και Ανάπτυξης Βιομηχανικών Διαδικασιών (IV)	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	120 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false