Εγκλεισμός σιδήρου και εμπλουτισμός προϊόντων ρυζιού

Μπούζου, Ευθυμία; Bouzou, Efthymia

dc.contributor.author	Μπούζου, Ευθυμία	el
dc.contributor.author	Bouzou, Efthymia	en
dc.date.accessioned	2023-01-25T08:00:18Z
dc.date.available	2023-01-25T08:00:18Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/56886
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.24584
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	Ρύζι	el
dc.subject	Εγκλεισμός	el
dc.subject	Εμπλουτισμός τροφίμων	el
dc.subject	Σίδηρος	el
dc.subject	Μέθοδος εξάτμισης διαλύτη	el
dc.subject	Rice	en
dc.subject	Encapsulation	en
dc.subject	Iron	en
dc.subject	Solvent evaporation method	en
dc.subject	Food enrichment	en
dc.title	Εγκλεισμός σιδήρου και εμπλουτισμός προϊόντων ρυζιού	el
dc.title	Encapsulation of Iron and Enrichment of Rice Products	en
dc.contributor.department	ΣΥΝΘΕΣΗΣ ΚΑΙ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΧΗΜΕΙΑΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Χημεία και Τεχνολογία Τροφίμων	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2022-09-26
heal.abstract	Οι διαταραχές στην υγεία που σχετίζονται με ανεπαρκή λήψη μετάλλων και βιταμινών μέσω της διατροφής, αφορούν ένα αρκετά μεγάλο κομμάτι του παγκόσμιου πληθυσμού. Η έλλειψη σιδήρου, συγκεκριμένα, που οδηγεί σε αναιμία, πλήττει περισσότερο από 3 δις άτομα παγκοσμίως. Οι προσπάθειες που σχετίζονται με την εξάλειψη του φαινομένου της ανεπάρκειας σιδήρου και βιταμινών, επικεντρώνονται στον εμπλουτισμό τροφίμων που καταναλώνονται μαζικά από μεγάλες ομάδες του πληθυσμού. Το ρύζι εντάσσεται σε αυτή την κατηγορία, χάνει όμως σημαντικό μέρος των θρεπτικών του συστατικών τόσο κατά τη διαδικασία παραγωγής του όσο και κατά το μαγείρεμα, και συνεπώς καθίσταται κατάλληλος φορέας για εμπλουτισμό με σίδηρο και βιταμίνες. Πολλές φορές, ωστόσο, κατά τον εμπλουτισμό των κόκκων του ρυζιού με θρεπτικά συστατικά, παρουσιάζεται μειωμένη βιοδιαθεσιμότητα, ενώ προκύπτουν δυσάρεστες αλλαγές στο χρώμα και τη γεύση του και περιορισμοί που αφορούν τη συγκράτηση των θρεπτικών συστατικών πάνω στους κόκκους. Τα ζητήματα αυτά, μπορούν να αντιμετωπιστούν με εγκλεισμό του σιδήρου, μία μέθοδο που οδηγεί σε αυξημένη βιοδιαθεσιμότητα, ελεγχόμενες συνθήκες απελευθέρωσης των θρεπτικών και διατήρηση των οργανοληπτικών χαρακτηριστικών των τροφίμων. Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετήθηκε ο εγκλεισμός του σιδήρου και της θειαμίνης και η ενσωμάτωση των προϊόντων εγκλεισμού (εγκλεισμένων προϊόντων) σε τρία προϊόντα ρυζιού τύπου Parboiled, λευκού Parboiled (έτοιμο σε 10 min) και καστανού Parboiled (έτοιμο σε 10 min). Πιο συγκεκριμένα, πραγματοποιήθηκε εγκλεισμός θειικού σιδήρου (FeSO4 x 7H2O) και θειαμίνης σε δύο μέσα εγκλεισμού και με δύο μεθόδους εγκλεισμού. Οι δύο μέθοδοι εγκλεισμού που χρησιμοποιήθηκαν είναι η τροποποιημένη μέθοδος εξάτμισης διαλύτη (Gupta, 2015), κατά την οποία τα θρεπτικά συστατικά εγκλείστηκαν σε μείγμα αραβικού κόμμεος (GA-P) και πηκτίνης και η δεύτερη είναι η μέθοδος εξάτμισης διαλύτη (Asghari-Varzaneh, 2017), κατά την οποία τα θρεπτικά συστατικά εγκλείστηκαν σε κόμμι τραγακανθάνης (GT). Όλα τα δείγματα ρυζιού εμπλουτίστηκαν με 25mg εγκλεισμένου ή ελεύθερου σιδήρου ή θειαμίνης ή/και συνδυασμού των δύο θρεπτικών ανά 100 g ρυζιού με τη μέθοδο της εμβάπτισης. Έπειτα η περιεκτικότητα του σιδήρου στα δείγματα ρυζιού μετρήθηκε μέσω Φασματοφωτομετρίας ορατού φωτός και της θειαμίνης μέσω Υγρής Χρωματογραφίας Υψηλής Απόδοσης (HPLC). Για τη σύγκριση των αποτελεσμάτων, η περιεκτικότητα των θρεπτικών συστατικών υπολογίζεται διαδοχικά σε μη εμπλουτισμένα (αρχικά), όπως και σε εμπλουτισμένα μη μαγειρεμένα και μαγειρεμένα δείγματα ρυζιού. Έπειτα πραγματοποιείται μία προσομοίωση του βιολογικού συστήματος πέψης, προκειμένου να μελετηθεί η βιοδιαθεσιμότητα των θρεπτικών στα μαγειρεμένα δείγματα εμπλουτισμένου ρυζιού. Ο εγκλεισμός του σιδήρου επιτεύχθηκε καθώς τόσο το αραβικό κόμμι σε συνδυασμό με την πηκτίνη (GA-P Fe) όσο και το κόμμι τραγακανθάνης (GT Fe) αποδείχθηκαν ικανοποιητικά μέσα εγκλεισμού του ιχνοστοιχείου του σιδήρου με αποδόσεις εγκλεισμού (ΕE%) 96,39% για το προϊόν εγκλεισμού GA-P Fe και 97,39% για το προϊόν εγκλεισμού GT Fe. Οι περιεκτικότητες σε σίδηρο που υπολογίστηκαν στα ίδια προϊόντα εγκλεισμού ήταν 5,67% w/w και 4,43% w/w, αντίστοιχα. Επίσης μελετήθηκε και ο εγκλεισμός της θειαμίνης με τους ίδιους φορείς εγκλεισμού οι οποίοι παρείχαν απόδοση εγκλεισμού 25,02% και 25,76% και περιεκτικότητες σε θειαμίνη 1,84% w/w και 1,45% w/w, αντίστοιχα. Τα προϊόντα ρυζιού εμπλουτίστηκαν με τα προϊόντα εγκλεισμού του σιδήρου και είχαν ικανοποιητική συγκράτηση σε αυτόν τόσο πριν (67,99-82,55%) όσο και μετά το μαγείρεμα (59,43-77,73%). Όσον αφορά την προσπάθεια για τη μείωση των απωλειών του σιδήρου λόγω του μαγειρέματος, αποδείχθηκε ότι τα δείγματα εμπλουτισμένα με το προϊόν εγκλεισμού GT Fe έχουν τις λιγότερες απώλειες σιδήρου, ενώ τις μεγαλύτερες απώλειες είχαν τα μαγειρεμένα δείγματα ρυζιού τα οποία εμπλουτίστηκαν με ελεύθερο σίδηρο. Τα πειράματα που αφορούν τη βιοδιαθεσιμότητα των θρεπτικών συστατικών οδηγούν στο συμπέρασμα ότι με τον εμπλουτισμό με εγκλεισμένο σίδηρο ενισχύεται σημαντικά η βιοδιαθεσιμότητά του. Τα ποσοστά της βιοδιαθεσιμότητας σε σίδηρο των μη εμπλουτισμένων δειγμάτων ρυζιού κυμαίνονται από 8,75% έως 18,10%, ενώ των εμπλουτισμένων από 52,65% έως 90,25%, αντίστοιχα. Εκτός από την περιεκτικότητα σε σίδηρο και τη βιοδιαθεσιμότητα των δειγμάτων ρυζιού μελετήθηκαν και τα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά και οι ιδιότητες των δειγμάτων ρυζιού τόσο πριν όσο και μετά τον εμπλουτισμό τους, όπως το χρώμα (Ε), η σκληρότητα (N) και η ενεργότητα του νερού (aw). Τα μη εμπλουτισμένα δείγματα χαρακτηρίζονται από υψηλές τιμές ενεργότητας νερού και χαμηλές τιμές περιεκτικότητας σε σίδηρο και βιοδιαθεσιμότητας αυτού. Τα δείγματα εμπλουτισμένα με ελεύθερο σίδηρο χαρακτηρίζονται από τις υψηλότερες απώλειες σε σίδηρο και το πιο σκούρο χρώμα, και τα δείγματα εμπλουτισμένα με εγκλεισμένο σίδηρο διαθέτουν τις υψηλότερες τιμές βιοδιαθεσιμότητας σιδήρου και τις χαμηλότερες τιμές ενεργότητας νερού. Εξάγεται, λοιπόν, το συμπέρασμα ότι ο εμπλουτισμός των προϊόντων ρυζιού με εγκλεισμένο σίδηρο και εγκλεισμένη θειαμίνη αποτελεί μία ελπιδοφόρα εναλλακτική εμπλουτισμού, με πολλά περιθώρια εξέλιξης.	el
heal.abstract	A large part of the global population suffers malnutrition due to insufficient intake of minerals and vitamins. Iron deficiency that can lead to anemia, affects more than three billion people worldwide. To address this phenomenon, efforts focus on the fortification of massively consumed food staples such as rice and other cereals. Rice is a cereal that loses a significant part of its nutrients both during its production process and subsequent cooking, making it an ideal candidate for iron and vitamin fortification. However, when rice grains are enriched with micronutrients, reduced bioavailability presents, as well as unpleasant changes in color and taste occur; nutrient retention in the grain is limited. These issues can be addressed by fortifying rice grains with encapsulated iron and vitamins. Encapsulation leads to increased bioavailability of nutrients, controlled nutrient release conditions and preservation of sensorial properties. In the present diploma thesis, the encapsulation of iron (FeSO4 x 7H2O) and thiamine and the incorporation of the encapsulated products into three rice products were studied. More specifically, ferrous sulfate and thiamine encapsulation was performed using a modified solvent evaporation method (Gupta et al., 2015), in which the nutrients were separately encapsulated in a mixture of gum arabic and pectin in a 2:1 ratio. A second method was also employed via solvent evaporation (Asghari-Varzaneh, 2017), in which the nutrients were encapsulated separately in gum tragacanth. The manufactured encapsulated nutrients were used to enrich parboiled rice, parboiled white rice (ready in 10min), and parboiled brown rice (ready in 10min). The three rice products were separately fortified with the same amount of nutrients in their free or encapsulated form both individually and/or as a mixture. In all cases 100g of rice were enriched with 25mg of respective nutrient utilizing the submersion method. The concentration of iron in the rice samples was determined via a spectrophotometric method. The thiamine concentration was determined via high performance liquid chromatography (HPLC). To compare the results, the concentrations of nutrients in the rice samples were recorded successively prior to fortification, post enrichment, and after cooking. An in vitro process simulating human digestion was then performed on the cooked rice samples to study the iron bioavailability. The experiments showed that gum arabic: pectin and gum tragacanth are efficient media for encapsulation iron; the encapsulation efficiency (EE%) of the two products were 96,39% for GA-P Fe and 97,39% for GT Fe, respectively. The iron contents calculated in the above encapsulated products were 5,67% w/w and 4,43% w/w, respectively. In the case of thiamine encapsulated products, the EE% for the same carriers were 25,02% and 25,76% and the thiamine concentrations were 1,84% w/w and 1,45% w/w, respectively. The rice products were fortified with the encapsulated products having the highest EE% - the iron products. In these fortified samples, the iron retention was satisfactory before (67,99- 82,55%) and after cooking (59,43-77,73%). Regarding the iron losses presented after cooking, the experiment showed that the cooked rice samples fortified with encapsulated iron in gum tragacanth have the least amount of iron loss whereas those enriched with iron in its free form have the most one. The model digestion experiments lead to the conclusion that the fortification of rice with encapsulated iron significantly enhances its bioavailability. The percentages of iron bioavailability for non-fortified rice samples range from 8,75% to 18,10% while those of fortified rice range from 52,65% to 90,25%, the highest of which belong to samples fortified with encapsulated iron products. Sensorial properties studied during the experiment include color change (E), integrity of the rice grain (Force, N) and water activity (aw). Measurements per property were taken before and after the enrichment of each rice sample. Overall, the non-fortified samples are characterized by high water activity, low concentration in iron and low iron bioavailability as was expected. The samples enriched with iron in its free form exhibited the highest loss in iron after cooking and the darkest color. Finally, the samples enriched with enclosed iron displayed the highest iron bioavailability and the lowest values in water activity. It is therefore concluded that the fortification of rice products with encapsulated nutrients is a promising enrichment alternative, that is a field for further development.	en
heal.advisorName	Τζιά, Κωνσταντίνα	el
heal.advisorName	Tzia, Constantina	en
heal.committeeMemberName	Κορδάτος, Κωσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Kordatos, Konstantinos	en
heal.committeeMemberName	Μαμμά, Διόμη	el
heal.committeeMemberName	Mamma, Diome	en
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	138 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false