Παραλαβή πρωτεϊνικών υπερσυμπυκνωμάτων από τοματόσπορο.

Ασπρής, Χρίστος; Aspris, Christos

dc.contributor.author	Ασπρής, Χρίστος	el
dc.contributor.author	Aspris, Christos	en
dc.date.accessioned	2022-10-26T11:20:03Z
dc.date.available	2022-10-26T11:20:03Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/56015
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.23713
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Τοματόσπορος	el
dc.subject	Πρωτεΐνες	el
dc.subject	Εκχύλιση	el
dc.subject	Απόδοση	el
dc.subject	Υπερσυμπύκνωμα	el
dc.subject	Tomato seed	en
dc.subject	Protein	en
dc.subject	Εxtraction	en
dc.subject	Υield	en
dc.subject	Ιsolate	en
dc.title	Παραλαβή πρωτεϊνικών υπερσυμπυκνωμάτων από τοματόσπορο.	el
dc.contributor.department	Τομέας (IV): Σύνθεσης και Ανάπτυξης Βιομηχανικών Διεργασιών Εργαστήριο Χημείας και Τεχνολογίας Τροφίμων	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Επιστήμη τροφίμων	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2022-06-30
heal.abstract	Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας ήταν η παραλαβή πρωτεϊνικών υπερσυμπυκνωμάτων από απελαιωμένο άλευρο τοματόσπορου (υπολείμματος χυμοποίησης τομάτας) μέσω εκχύλισης των πρωτεϊνών με χρήση υπερήχων, αξιολογώντας την απόδοση της διαδικασίας και την ποιότητα των τελικών προϊόντων. Λόγω της υψηλής περιεκτικότητάς τους σε πρωτεΐνες, οι σπόροι τομάτας έχουν χρησιμοποιηθεί ως συμπλήρωμα σε ζωοτροφές και ως υποκατάστατο σε προϊόντα αρτοποιίας. Ως πρώτη ύλη χρησιμοποιήθηκε μείγμα τοματόσπορων και φλοιών τομάτας. Η προκατεργασία της πρώτης ύλης περιελάμβανε ανάμιξη με νερό και καθίζηση των σπόρων, μετά διαχωρισμό τους από τους φλοιούς με επίπλευση, και στη συνέχεια αφυδάτωση αυτών. Οι αποξηραμένοι σπόροι αλέστηκαν ώστε να προκύψουν σωματίδια ομοιόμορφου μεγέθους. Το πρωτεϊνικό άλευρο που προέκυψε, πριν προχωρήσει σε περαιτέρω επεξεργασία, απελαιώθηκε πλήρως με εξάνιο. Το εργαστηριακά απελαιωμένο άλευρο τοματόσπορου αποτέλεσε την πρώτη ύλη για την παρασκευή των εκχυλισμάτων πρωτεϊνών. Η παραλαβή των πρωτεϊνικών υπερσυμπυκνωμάτων πραγματοποιήθηκε μέσω των διαδοχικών σταδίων της υδατικής εκχύλισης των πρωτεϊνών και της ισοηλεκτρικής τους καταβύθισης. Χρησιμοποιήθηκαν δύο μέθοδοι εκχύλισης: μία σύγχρονη μέθοδος εκχύλισης, η υποβοηθούμενη εκχύλιση με υπέρηχους και η συμβατική εκχύλιση με θερμό νερό και έγινε σύγκριση μεταξύ τους. Για την εκχύλιση με τους υπέρηχους (ισχύς υπερήχων = 320 W, συχνότητα υπερήχων = 37 kHz) οι παράγοντες που μελετήθηκαν ήταν ο χρόνος εκχύλισης (15,20,30 min), το pH (11.5,10.8,10,9) και ο λόγος στερεού/υγρό (1/20,1/25,1/30). Ο προσδιορισμός του πρωτεϊνικού περιεχομένου πραγματοποιήθηκε με ανάλυση Κjedhal. Το pH, ο λόγος στερεού/υγρού και ο χρόνος δεν επηρεάζουν σημαντικά ούτε την απόδοση εκχύλισης πρωτεϊνών, ούτε την απόδοση καταβύθισης ως προς τις εκχυλισμένες πρωτεΐνες, ούτε την ολική απόδοση, ούτε και την % περιεκτικότητα σε πρωτεΐνες των υπερσυμπυκνωμάτων. Η υψηλότερη τιμή απόδοσης εκχύλισης βρέθηκε να είναι 95,8% σε pH ίσο με 10.8, λόγο στερεού/υγρού, w/v = 1/25 και χρόνο t = 20 min. Αντίθετα, η χαμηλότερη τιμή απόδοσης εκχύλισης βρέθηκε να είναι 46,8% σε pH ίσο με 9.0, λόγο στερεού/υγρού, w/v = 1/30 και χρόνο t = 20 min. Όσον αφορά την απόδοση καταβύθισης, η υψηλότερη τιμή βρέθηκε να είναι 89,4% σε pH ίσο με 11.5, λόγο στερεού/υγρού, w/v = 1/25 και χρόνο t = 20 min, και η χαμηλότερη τιμή βρέθηκε να είναι 9,9% σε pH ίσο με 10.0, λόγο στερεού/υγρού, w/v = 1/30 και χρόνο t = 15 min. Η υψηλότερη τιμή ολικής απόδοσης βρέθηκε να είναι 20,3% σε pH ίσο με 11.5, λόγο στερεού/υγρού, w/v = 1/20 και χρόνο t = 20 min. Αντίθετα, η χαμηλότερη τιμή ολικής απόδοσης βρέθηκε να είναι 5,8% σε pH ίσο με 9.0, λόγο στερεού/υγρού, w/v = 1/30 και χρόνο t = 20 min. Τέλος για την % περιεκτικότητα σε πρωτεΐνες του υπερσυμπυκνώματος, η υψηλότερη τιμή βρέθηκε να είναι 94,8% σε pH ίσο με 11.5, λόγο στερεού/υγρού, w/v = 1/20 και χρόνο t = 20 min, και η χαμηλότερη τιμή βρέθηκε να είναι 42,8% σε pH ίσο με 10.8, λόγο στερεού/υγρού, w/v = 1/30 και χρόνο t = 20 min. Από τα πειράματα βρέθηκε ότι οι βέλτιστες τιμές των παραγόντων είναι: χρόνος εκχύλισης, t = 20 min, λόγος στερεού/υγρού, w/v = 1/20, και pH = 11.5, οι οποίες δίνουν απόδοση εκχύλισης 73.8%, απόδοση καταβύθισης 27.2%, ολική απόδοση 20.3% και πρωτεϊνικό περιεχόμενο του υπερσυμπυκνώματος 94.8% (ξ.β.). Από τη σύγκριση της διαδικασίας παραλαβής των πρωτεϊνικών υπερσυμπυκνωμάτων τοματόσπορου με υδατική εκχύλιση υποβοηθούμενη από υπέρηχους και της αντίστοιχης με τη συμβατική εκχύλιση με θερμό νερό προέκυψε ότι, η εκχύλιση υποβοηθούμενη από υπέρηχους παρείχε καλύτερα αποτελέσματα για όλες τις επιμέρους αποδόσεις των σταδίων της διεργασίας απομόνωσης των πρωτεϊνών (εκχύλισης, καταβύθισης ως προς τις εκχυλισμένες πρωτεΐνες, ολική) και για την % περιεκτικότητα σε πρωτεΐνη, σε μικρότερο χρόνο σε σχέση με το μεγαλύτερο χρόνο της συμβατικής εκχύλισης. Οι βέλτιστες τιμές των παραγόντων της συμβατικής εκχύλισης από την βιβλιογραφία είναι: χρόνος εκχύλισης, t = 30 min, λόγος στερεού/υγρού, w/v = 1/30, και pH = 11.5, οι οποίες δίνουν απόδοση εκχύλισης 64,7%, απόδοση καταβύθισης 23,9%, ολική απόδοση 15,4% και πρωτεϊνικό περιεχόμενο του υπερσυμπυκνώματος 67,4% (ξ.β.). Αυτά τα αποτελέσματα είναι μικρότερα από τα αποτελέσματα που δίνουν οι βέλτιστες τιμές των παραγόντων της εκχύλισης με υπέρηχους που αναφέρονται πιο πάνω. Το γεγονός αυτό συνεπάγεται ότι η εκχύλιση με υπέρηχους είναι αποδοτικότερη και μπορεί να προσφέρει εξοικονόμηση χρόνου και κόστους. Η μέθοδος εκχύλισης είχε σημαντική επίδραση στις αποδόσεις της διεργασίας (εκχύλισης, καταβύθισης ως προς τις εκχυλισμένες πρωτεΐνες, ολική) και στην % περιεκτικοτητα του υπερσυμπυκνώματος σε πρωτεΐνη. Από τη σύγκριση της διαδικασίας παραλαβής των πρωτεϊνικών υπερσυμπυκνωμάτων τοματόσπορου με εκχύλιση με ανθρακούχο νερό ως εκχυλιστικό μέσο και της αντίστοιχης με απιονισμένο νερό ως εκχυλιστικό μέσο, για λόγο στερεού/υγρού w/v=1/30, χρόνο t= 30 min και pH= 11.5, προέκυψε ότι η απόδοση εκχύλισης των πρωτεϊνών είναι μεγαλύτερη χρησιμοποιώντας απιονισμένο νερό ως εκχυλιστικό μέσο στη συμβατική μέθοδο. Ωστόσο, η απόδοση καταβύθισης των πρωτεϊνών, η ολική απόδοση του πειράματος και το ποσοστό της πρωτεΐνης του υπερσυμπυκνώματος επί ξηρής βάσης είναι μεγαλύτερα χρησιμοποιώντας ανθρακούχο νερό ως εκχυλιστικό μέσο. Τα ίδια συμπεράσματα εξάγονται και για την εκχύλιση με υπέρηχους. Επίσης προέκυψε ότι για λόγο στερεού/υγρού w/v=1/20 και pH= 11.5, η εκχύλιση με απιονισμένο νερό υπερτερεί σε όλα τα αποτελέσματα εκτός από την απόδοση εκχύλισης στα 30 min και την ολική απόδοση στα 20 min, ωστόσο οι διαφορές είναι μηδαμινές. Αυτές οι διαφορές οφείλονται στο ότι το ανθρακούχο νερό έχει αυξημένη πίεση σε σχέση με το απιονισμένο νερό και εκχυλίζει με διαφορετικό τρόπο τις πρωτεΐνες του τοματόσπορου. Καθώς η πίεση αυξάνεται, η διαφορική πίεση μεταξύ του εσωτερικού και του περιβάλλοντος του τοματόσπορου αυξάνεται προκαλώντας παραμόρφωση των κυττάρων και καταστροφή του κυτταρικού τοιχώματος. Ο διαλύτης διεισδύει μέσω του κατεστραμμένου κυτταρικού τοιχώματος και της κυτταρικής μεμβράνης στο κύτταρο, αυξάνοντας τη μεταφορά μάζας των διαλυτών ενώσεων. Τέλος, δεν ήταν δυνατή η παραλαβή πρωτεϊνικών υπερσυμπυκνωμάτων από την εκχύλιση με τον ευτηκτικό διαλύτη (χλωρίδιο της χολίνης:γλυκόζη, σε αναλογία mole 2:1), καθώς δεν πραγματοποιήθηκε καταβύθιση των πρωτεϊνών στο ισοηλεκτρικό σημείο. Η απόδοση εκχύλισης των πρωτεϊνών βρέθηκε να είναι ίση με 39,3%.	el
heal.abstract	The aim of this thesis was to obtain tomato seed protein isolates from defatted tomato seed flour by conventional and new extraction technologies, evaluating the process performance and the quality of the final products. Tomato seeds are reservoirs of various nutrients, such as proteins, carbohydrates, lipids, minerals, and vitamins. These components make tomato seeds an important ingredient for application in food matrices. Due to their high protein content, tomato seeds have been used as a supplement in animal feed and as a replacement in bakery products. Tomato pomace, a mixture of seed and skin was used as raw material. Pretreatment of the raw material involved a sedimentation technique. The skins were removed by immersing wastes in water, and the remaining seeds were air-dried. The air-dried tomato seeds were grinded and sieved in order to obtain uniformly sized particles. Then, the seed flour was defatted using the hexane. This defatted tomato seed flour was used as raw material. The collection of the tomato seed protein isolates was performed by the technique of aqueous extraction of proteins and their isoelectric precipitation. Two extraction methods were used: ultrasound assisted extraction (a new extraction method) and conventional extraction with hot water and they were compared to each other. The ultrasound-assisted extraction was evaluated regarding the extraction time (15, 20, 30 min), the pH (9, 10, 10.8, 11.5) and the solid-to-liquid ratio (w/v: 1/20, 1/25, 1/30). The protein yield was measured by Kjeldahl method using AOAC methods. pH, solid / liquid ratio and time do not significantly affect neither the extraction yield nor the precipitation of proteins nor the overall yield, nor even the % protein content of the isolates. The highest extraction yield value was found to be 95.8% at pH equal to 10.8, solid / liquid ratio, w / v = 1/25 and time t = 20 min. In contrast, the lowest extraction yield value was found to be 46.8% at pH equal to 9.0, solid / liquid ratio, w / v = 1/30 and time t = 20 min. In terms of precipitation yield, the highest value was found to be 89.4% at pH equal to 11.5, solid / liquid ratio, w / v = 1/25 and time t = 20 min, and the lowest value was found to be 9, 9% at pH equal to 10.0, solid / liquid ratio, w / v = 1/30 and time t = 15 min. The highest value of total yield was found to be 20.3% at pH equal to 11.5, solid / liquid ratio, w / v = 1/20 and time t = 20 min. In contrast, the lowest total yield value was found to be 5.8% at pH equal to 9.0, solid / liquid ratio, w / v = 1/30 and time t = 20 min. Finally for the % protein content of the isolates, the highest value was found to be 94.8% at pH equal to 11.5, solid / liquid ratio, w / v = 1/20 and time t = 20 min, and the lowest value was found be 42.8% at pH equal to 10.8, solid / liquid ratio, w / v = 1/30 and time t = 20 min. The optimal values of the process were: extraction time at 20 min, solid-to-liquid ratio at 1/20 and pH at 11.5, yielding an extraction yield of 73.8%, a percipitation yield of 27.2%, a total yield of 20.3% and 94.8% protein content. From the comparison of the process of obtaining tomato seed protein isolate using the ultrasound-assisted aqueous extraction method and that of conventional hot-water extraction method, it was found that ultrasound-assisted extraction provided better results for all individual yields (extraction, precipitation of the extracted proteins, total) and the % protein content, in a shorter time compared to the longer time of conventional extraction. The optimal values of the conventional extraction factors from the literature are: extraction time, t = 30 min, solid / liquid ratio, w / v = 1/30, and pH = 11.5, which give extraction yield 64.7%, precipitation yield 23.9%, total yield 15.4% and protein content of the isolate 67.4% (d.b.). These results are lower than the results given by the optimal values of the ultrasound extraction factors mentioned above. This means that ultrasound extraction is more efficient and can save time and money. The extraction method had a significant effect on the process yields (extraction, precipitation of the extracted proteins, total) and on the % protein content of the isolates. From the comparison of the process of obtaining the tomato seed protein isolates by extraction with carbonated water as extractant and the corresponding one with deionized water as extractant, for solid / liquid ratio w / v = 1/30, time t = 30 min and pH = 11.5, it was found that the protein extraction yield is higher using deionized water as the extractant in the conventional method. However, the precipitation yield, the overall yield of the experiment and the percentage of protein of the isolate on a dry basis are greater use of carbonated water as an extractant. The same conclusions are drawn for ultrasound extraction. It was also found that in solid / liquid ratio w / v = 1/20 and pH = 11.5, extraction with deionized water is superior to all results except the extraction yield at 30 minutes and the total yield at 20 minutes, however the differences are negligible. These differences are due to the fact that carbonated water has a higher pressure than deionized water and extracts tomato seed proteins in a different way. As the pressure increases, the differential pressure between the inside and the environment of the tomato seed causes cell deformation and destruction of the cell wall. The solvent penetrates through the damaged cell wall and cell membrane into the cell, increasing the transport of soluble compounds. Finally, it was not possible to obtain protein isolates from extraction with the eutectic solvent (choline chloride:glucose, mole ratio 2:1), as precipitation of the proteins by isoelectric precipitation was not performed. The extraction yield of protein was found to be 39,3%.	en
heal.advisorName	Τζιά, Κωνσταντίνα	el
heal.committeeMemberName	Τζιά, Κωνσταντίνα	el
heal.committeeMemberName	Μαμμά, Διομή	el
heal.committeeMemberName	Κροκίδα, Μαγδαληνή	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	130 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false