Σχεδιασμός και ανάπτυξη φυσικών βιοδραστικών πρoσθέτων, με εφαρμογή στον τομέα των λειτουργικών ζωοτροφών. Αξιολόγηση Κύκλου Ζωής προϊόντων και διεργασιών.

Λαϊνά, Κωνσταντίνα Θεοδώρα

dc.contributor.author	Λαϊνά, Κωνσταντίνα Θεοδώρα
dc.date.accessioned	2025-03-07T07:07:40Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/61232
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.28928
dc.rights	Default License
dc.subject	Βιοδραστικά πρόσθετα	el
dc.subject	Λειτουργικές ζωοτροφές	el
dc.subject	Ενθυλάκωση	el
dc.subject	Εκβολή	el
dc.subject	Αξιολόγηση Κύκλου Ζωής (ΑΚΖ)	el
dc.subject	Bioactive additives	en
dc.subject	Functional animal feed	en
dc.subject	Encapsulation	en
dc.subject	Extrusion	en
dc.subject	Life Cycle Assessment (LCA)	en
dc.title	Σχεδιασμός και ανάπτυξη φυσικών βιοδραστικών πρoσθέτων, με εφαρμογή στον τομέα των λειτουργικών ζωοτροφών. Αξιολόγηση Κύκλου Ζωής προϊόντων και διεργασιών.	el
dc.contributor.department	ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ & ΑΝΑΛΥΣΗΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ	el
heal.type	doctoralThesis
heal.secondaryTitle	Design and development of natural bioactive additives, for application to the field of functional animal feed. Life Cycle Assessment of products and processes.	en
heal.classification	Χημική Μηχανική	el
heal.classification	Χημεία και Τεχνολογία διεργασιών	el
heal.classification	Περιβαλλοντική Μηχανική	el
heal.classification	Βιομηχανική Βιοτεχνολογία	el
heal.classification	Τεχνολογία Τροφίμων	el
heal.dateAvailable	2026-03-06T22:00:00Z
heal.language	el
heal.access	embargo
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2024-10-09
heal.abstract	Η εκτεταμένη χρήση συνθετικών προσθέτων στη βιομηχανία τροφίμων και ζωοτροφών έχει προκαλέσει ανησυχίες για τις αρνητικές επιπτώσεις τους στην υγεία και το περιβάλλον, με κυριότερη απειλή την ενίσχυση της μικροβιακής αντοχής. Επιπλέον, η παραγωγή και η απόρριψη αυτών των ουσιών συμβάλλουν στη ρύπανση του περιβάλλοντος, επηρεάζοντας τα οικοσυστήματα και τη βιοποικιλότητα. Τα λειτουργικά πρόσθετα έχουν αναδειχθεί ως μια καινοτόμος προσέγγιση για την ενίσχυση της υγείας, της παραγωγής και της βιωσιμότητας του ευρύτερου αγροδιατροφικού τομέα. Στα πρόσθετα αυτά συμπεριλαμβάνονται τα φαρμακευτικά φυτά και τα παράγωγά τους (π.χ. αιθέρια έλαια) προσφέροντας πολυάριθμα οφέλη για την υγεία και το περιβάλλον. Ωστόσο, η ενσωμάτωσή τους σε συστήματα ζωοτροφών παρουσιάζει προκλήσεις λόγω της πτητικότητας και της ευαισθησίας τους στην οξείδωση και στην αλλοίωση της γεύσης. Η ενθυλάκωση αποτελεί μια υποσχόμενη στρατηγική για την αντιμετώπιση αυτών των προκλήσεων, παγιδεύοντας τις πτητικές ενώσεις σε προστατευτικό υλικό, βελτιώνοντας έτσι τη σταθερότητα και τη βιοπροσβασιμότητά τους. Στην κατεύθυνση αυτή, τα βιοπολυμερή είναι ιδανικά για την ενθυλάκωση αιθέριων ελαίων λόγω της βιοσυμβατότητας και της βιοπροσβασιμότητάς τους. Στην παραγωγή ζωοτροφών, τα άλευρα καλαμποκιού και σόγιας χρησιμοποιούνται συχνά λόγω της υψηλής θρεπτικής τους αξίας. Ο συνδυασμός αυτών των συστατικών με βιοδραστικές ενώσεις όπως τα αιθέρια έλαια μπορεί να ενισχύσει το θρεπτικό τους προφίλ και τα οφέλη για την υγεία. Σχετικά με τις παραγωγικές διεργασίες, η εκβολή είναι μια ευέλικτη και ευρέως χρησιμοποιούμενη τεχνολογία στην παραγωγή ζωοτροφών, η οποία επιτρέπει την ενσωμάτωση διαφόρων προσθέτων, συμπεριλαμβανομένων βιοδραστικών ενώσεων, στις μήτρες των τροφών. Επιπλέον, η εκβολή διευκολύνει την ελεγχόμενη απελευθέρωση των εγκλεισμένων βιοδραστικών ενώσεων, εξασφαλίζοντας τη σταθερότητα και την αποτελεσματικότητα αυτών κατά τη διάρκεια της αποθήκευσης και της κατανάλωσης. Αντικείμενο της παρούσας έρευνας ήταν ο σχεδιασμός και η ανάπτυξη φυσικών βιοδραστικών προσθέτων φυτικής προέλευσης, με προηγμένα λειτουργικά χαρακτηριστικά, ενισχυμένη σταθερότητα και διάρκεια ζωής, η περαιτέρω ενσωμάτωση αυτών στο σιτηρέσιο συμβατικής ζωοτροφής για την ανάπτυξη λειτουργικών προϊόντων ζωοτροφών, καθώς και η εκτίμηση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων όλων των εξεταζόμενων προϊόντων και διεργασιών μέσω αξιολόγησης κύκλου ζωής. Στόχο της έρευνας αποτελεί η ανάπτυξη προηγμένων ζωοτροφών με ενισχυμένες λειτουργικές ιδιότητες, αυξημένη διάρκεια ζωής και σταθερότητα κατά την αποθήκευση για μια μακρά χρονική περίοδο, τη βελτίωση της υγείας των ζώων και της αποδοτικότητάς τους, μειώνοντας παράλληλα την εξάρτηση από συνθετικά πρόσθετα και αντιβιοτικά, ώστε να ενισχυθεί η βιωσιμότητα του αγροδιατροφικού τομέα. Συγκεκριμένα, μελετήθηκε και χρησιμοποιήθηκε ένα μίγμα βιοδραστικών ελαίων από τα φαρμακευτικά φυτά ρίγανη, δεντρολίβανο, βάλσαμο και χαμομήλι, για την ανάπτυξη των εναλλακτικών βιοδραστικών προσθέτων μέσω ενθυλάκωσης. Ως μήτρες ενθυλάκωσης επιλέχθηκαν τα βιοαποικοδομήσιμα πολυμερή, όπως η πουλλουλάνη και η πρωτεΐνη ορού γάλακτος, τα οποία χρησιμοποιούνται ευρέως ως μήτρες για τον εγκλεισμό δραστικών ουσιών σε προϊόντα τροφίμων λόγω των λειτουργικών και θρεπτικών ιδιοτήτων τους. Εφαρμόστηκαν προηγμένες τεχνικές ενθυλάκωσης, όπως η ηλεκτροϋδροδυναμική επεξεργασία, καθώς και συμβατικές όπως η ξήρανση με ψεκασμό και η ξήρανση με κατάψυξη. Η ενθυλάκωση προσφέρει βελτιωμένη σταθερότητα και βιοπροσβασιμότητα των αιθέριων ελαίων, καθιστώντας τα πιο αποτελεσματικά ως πρόσθετα ζωοτροφών. Η διεργασία εκβολής χρησιμοποιήθηκε για την ανάπτυξη των εμπλουτισμένων ζωοτροφών, εξασφαλίζοντας την αποτελεσματική ενσωμάτωση των βιοδραστικών συστατικών στη ζωοτροφή. Επιπλέον διερευνήθηκε η βιολογική δράση του μίγματος βιοδραστικών ελαίων σε ενθυλακωμένη και ελεύθερη μορφή ως πρόσθετο λειτουργικών ζωοτροφών, στα ποιοτικά και φυσικοχημικά χαρακτηριστικά του παραγόμενου ορνίθειου κρέατος, μέσω πειραματικής εκτροφής. Η πρωτοτυπία της έρευνας έγκειται στην ανάπτυξη καινοτόμων δομών με παρατεταμένη διάρκεια ζωής του μίγματος βιοδραστικών ελαίων, στη χρήση της καινοτόμου μεθόδου της ηλεκτροστατικής ινοποίησης ως μεθόδου εγκλεισμού, στην ενσωμάτωση των παραγόμενων προσθέτων σε ζωοτροφές για την ανάπτυξη λειτουργικών προϊόντων ζωοτροφών, στην εφαρμογή και αξιολόγηση των λειτουργικών ζωοτροφών για την εκτροφή κρεοπαραγωγικών ορνιθίων, στην παραγωγή ορνίθειου κρέατος με βελτιωμένα χαρακτηριστικά (χημική σύσταση, δυναμικό οξειδοαναγωγής, φαινολικό περιεχόμενο, προφίλ των λιπαρών οξέων, λόγος ω3/ω6) μετά την κατανάλωση της μελετώμενης λειτουργικής ζωοτροφής, καθώς και στην αποτίμηση του περιβαλλοντικού αποτυπώματος μέσω αξιολόγησης κύκλου ζωής όλων των προϊόντων και διεργασιών. Το πρώτο μέρος της έρευνας αποτελεί η εισαγωγή στο ερευνητικό αντικείμενο της παρούσας διατριβής και το θεωρητικό υπόβαθρο της έρευνας που πραγματοποιήθηκε στο πλαίσιο της εκπόνησης της διδακτορικής διατριβής. Το δεύτερο μέρος της έρευνας αφορά στην ανάπτυξη των φυσικών βιοδραστικών προσθέτων και περιλαμβάνει τη μελέτη ενθυλάκωσης του βιοδραστικού μίγματος ελαίων σε μίγματα πρωτεΐνης ορού γάλακτος και πουλλουλάνης, μέσω της ηλεκτροστατικής ινοποίησης, της ξήρανσης με ψεκασμό και της ξήρανσης με κατάψυξη, καθώς και την διερεύνηση της επίδρασης των παραμέτρων λειτουργίας των διεργασιών στην απόδοση εγκλεισμού. Οι ανεπτυγμένες νάνο- και μικροδομές αξιολογήθηκαν πλήρως και συγκρίθηκαν προς την απόδοση ενθυλάκωσης, τη μορφολογία, τη δομή, τα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά, την ικανότητα συγκράτησης, τη σταθερότητα και τη διάρκεια ζωής. Επιπλέον, στις ανεπτυγμένες ενθυλακωμένες δομές μελετήθηκε η κινητική υποβάθμισης των βιοδραστικών συστατικών σε διάφορες συνθήκες υγρασίας και θερμοκρασίας, καθώς και η απελευθέρωση αυτών σε συνθήκες γαστρεντερικής προσομοίωσης. Το τρίτο μέρος περιλαμβάνει την ανάπτυξη καινοτόμων λειτουργικών προϊόντων ζωοτροφών, μέσω της ενσωμάτωση του βιοδραστικού μίγματος ελαίων σε ενθυλακωμένη και μη ενθυλακωμένη μορφή στο σιτηρέσιο της συμβατικής ζωοτροφής, χρησιμοποιώντας τη διεργασία της εκβολής. Τα λειτουργικά προϊόντα που αναπτύχθηκαν, αξιολογήθηκαν πλήρως και συγκρίθηκαν ως προς την απόδοση εκβολής, τη βιοδραστικότητα, τη μορφολογία, τη δομή, τις θερμικές ιδιότητες, τα φυσικοχημικά τους χαρακτηριστικά, την ικανότητα συγκράτησης, τη σταθερότητα και τη διάρκεια ζωής. Επιπροσθέτως, για τις ανεπτυγμένες λειτουργικές ζωοτροφές, μελετήθηκε η διατηρησιμότητα και η κινητική υποβάθμισης των βιοδραστικών συστατικών κατά την αποθήκευσή τους για διάστημα 8 μηνών σε διάφορες συνθήκες υγρασίας και θερμοκρασίας, καθώς και η απελευθέρωση αυτών σε συνθήκες γαστρεντερικής προσομοίωσης. Τέλος, οι ανεπτυγμένες λειτουργικές ζωοτροφές εφαρμόστηκαν σε κρεοπαραγωγικά ορνίθια μέσω πειραματικής εκτροφής και αξιολογήθηκε η επίδρασή τους στα ποιοτικά και φυσικοχημικά χαρακτηριστικά του παραγόμενου ορνίθειου κρέατος. Το τέταρτο μέρος της έρευνας αφορά στην εκτίμηση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων της προσθήκης των φυσικών βιοδραστικών προσθέτων για την ανάπτυξη λειτουργικών ζωοτροφών, μέσω της Αξιολόγησης Κύκλου Ζωής (ΑΚΖ). Διερευνήθηκαν οι επιπτώσεις της παραγωγής φυσικών βιοδραστικών παραγόντων και της παραγωγής ζωοτροφών, ενώ συγκρίθηκαν τα λειτουργικά προϊόντα με τη συμβατική ζωοτροφή με σκοπό την καλύτερη κατανόηση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων και την ανάπτυξη στρατηγικών που θα προάγουν βελτιωμένες βιώσιμες πρακτικές. Τέλος, πραγματοποιήθηκε οικονομική αξιολόγηση για την εκτίμηση της βιωσιμότητας της βιομηχανικής εφαρμογής των εξεταζόμενων προϊόντων και συστημάτων, προσφέροντας έτσι τη δυνατότητα ανάπτυξης οικονομικά αποδοτικών και περιβαλλοντικά φιλικών πρακτικών. Τέλος, το πέμπτο μέρος της έρευνας συνοψίζει τα βασικότερα συμπεράσματα που διεξήχθηκαν από την παρούσα διατριβή, καθώς και τις προοπτικές μελλοντικής έρευνας. Η έρευνα καταδεικνύει ότι τα φυσικά βιοδραστικά έλαια αποτελούν αποδοτικά και βιώσιμα πρόσθετα λειτουργικών ζωοτροφών, προσφέροντας πολλαπλά οφέλη στην υγεία των ζώων και κατ’ επέκταση των καταναλωτών, ενισχύοντας τη βιωσιμότητα του αγροδιατροφικού τομέα.	el
heal.advisorName	Κροκίδα, Μαγδαληνή
heal.committeeMemberName	Κροκίδα, Μαγδαληνή
heal.committeeMemberName	Παππά, Αθηνά
heal.committeeMemberName	Τσόπελας, Φώτιος
heal.committeeMemberName	Τόπακας, Ευάγγελος
heal.committeeMemberName	Βουτσάς, Επαμεινώνδας
heal.committeeMemberName	Γιαννακούρου, Μαρία
heal.committeeMemberName	Γιάννενας, Ηλίας
heal.academicPublisher	Σχολή Χημικών Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	267
heal.fullTextAvailability	false