ΧΑΡΟΚΟΠΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ. Τμήμα Οικιακής Οικονομίας και Οικολογίας

Transcript

1 ΧΑΡΟΚΟΠΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ Τμήμα Οικιακής Οικονομίας και Οικολογίας Επίδραση του Εμπλουτισμού Ελαίων με Αντιοξειδωτικά από Φυσικές Πηγές στην Οξειδωτική Υποβάθμιση κατά το Διαδοχικό Τηγάνισμα ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΜΕΛΕΤΗ Νικοδήμου Ελένη Επιβλέπων Καθηγητής Ανδρικόπουλος Νικόλαος Τριμελής Επιτροπή Ανδρικόπουλος Νικόλαος Χίου Αντωνία Κωσταρέλλη Βασιλική Αθήνα 2007

2 Ευχαριστίες Θα ήθελα να ευχαριστήσω όλους τους ανθρώπους, οι οποίοι εργάζονται στο τμήμα του Εργαστηρίου Χημείας του Χαροκόπειου Πανεπιστημίου για την άψογη συνεργασία μας και κυρίως για την κατανόηση τους στην απειρία μου σχετικά με το τρόπο εργασίας σε ένα εργαστήριο Χημείας. Στη συνέχεια θα ήθελα να ευχαριστήσω τον κο Ανδρικόπουλο, υπεύθυνο της πτυχιακής μου εργασίας, ο οποίος με εμπιστεύτηκε και μου επέτρεψε να ασχοληθώ με το συγκεκριμένο θέμα. Ιδιαίτερα θα ήθελα να ευχαριστήσω την κα Χίου, η οποία με στήριξε και με καθοδήγησε τόσο στο πειραματικό όσο και στο θεωρητικό κομμάτι της μελέτης, καθώς και για το αμείωτο ενδιαφέρον και την συμπαράσταση της. Θα ήθελα να ευχαριστήσω τον κο Καλογερόπουλο για την βοήθεια του κατά την εφαρμογή της μεθόδου Rancimat και για την συμπαράσταση του. Τέλος, θα ήθελα να ευχαριστήσω την Κα Κωσταρέλλη για την βοήθεια της. 0

3 Περίληψη Το τηγάνισμα είναι μια από τις παλαιότερες και συνηθέστερες μεθόδους μαγειρέματος που χρησιμοποιείται σε μεγάλο βαθμό τόσο σε οικιακό επίπεδο όσο και από τροφοδοτικές εταιρίες, καταστήματα μαζικής εστίασης και βιομηχανίες τροφίμων. Τα τηγανητά τρόφιμα εξακολουθούν να είναι εξαιρετικά δημοφιλή παρά τις συστάσεις για μείωση των επιπέδων λίπους στη διατροφή. Ο κύριος λόγος για αυτό, είναι το γεγονός ότι το τηγάνισμα είναι ένας γρήγορος και εύκολος τρόπος παρασκευής φαγητού. Ένας από τους βασικότερους σκοπούς του τηγανίσματος είναι να γίνονται τα τρόφιμα πιο αποδεκτά προς βρώση. Το τηγάνισμα βελτιώνει τα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά των τροφίμων, μέσω του σχηματισμού ενώσεων ευχάριστου αρώματος, ελκυστικού χρώματος και τραγανής υφής. Κατά τη διάρκεια του τηγανίσματος πραγματοποιούνται πολλές χημικές διεργασίες όπως η υδρόλυση, η οξείδωση, ο πολυμερισμός και η ισομερείωση οι οποίες προκαλούν την αλλοίωση τόσο του ελαίου τηγανίσματος όσο και του τηγανιζόμενου τροφίμου. Κάποια εκ των παραπροϊόντων τηγανίσματος σε μεγάλες ποσότητες είναι δυνατό να επιδράσουν στο ήπαρ, στην καρδιά και στις αρτηρίες, θεωρούνται δε και ως καρκινογόνα. Η προσθήκη αντιοξειδωτικών από φυσικές πηγές αποτελεί τον φυσικό τρόπο βελτίωσης της οξειδωτικής σταθερότητας των ελαίων τηγανίσματος. Τα αντιοξειδωτικά δεσμεύουν τις ελεύθερες ρίζες από τον ανθρώπινο οργανισμό, μειώνοντας την καταστροφή συστατικών των κυττάρων, όπως των λιπιδίων και του DNA και πιθανολογείται ότι επιδρούν στην καταπολέμηση χρόνιων και εκφυλιστικών νοσημάτων όπως καρκίνος, καρδιαγγειακές ασθένειες και γήρανση. Στόχος της συγκεκριμένης εργασίας είναι να μελετήσει την επίδραση του εμπλουτισμού ελαίων με αντιοξειδωτικά από φυσικές πηγές στη σταθερότητα των ελαίων κατά τη διάρκεια διαδοχικών τηγανισμάτων. Για το σκοπό χρησιμοποιήθηκε εκχύλισμα φύλλων ελιάς πλούσιο σε πολυφαινόλες με το οποίο εμπλουτίστηκε ηλιέλαιο. Ο εμπλουτισμός έγινε κατά τέτοιο τρόπο, ώστε η προσθήκη εκχυλίσματος στο έλαιο να αντιστοιχεί σε προσθήκη 200 mg ολικών πολυφαινολών/kg ελαίου. Έγιναν οχτώ διαδοχικά τηγανίσματα νωπών πατατών με ηλιέλαιο πριν και μετά τον εμπλουτισμό σε φριτέζα (βαθύ τηγάνισμα) και εκτιμήθηκε: α) η οξειδωτική σταθερότητα των τηγανισμένων ελαίων με τη μέθοδο Rancimat, β) προσδιορίστηκε η συγκέντρωση της trans, trans-2,4-δεκαδιενάλης και γ) τα πολυμερισμένα τριγλυκερίδια με χρωματογραφία στήλης υψηλής απόδοσης (HPLC). Από τα αποτελέσματα των αναλύσεων προέκυψαν τα ακόλουθα: 1

4 Τα φυσικά αντιοξειδωτικά βελτιώνουν την οξειδωτική σταθερότητα του ηλιελαίου. Ο εμπλουτισμός του ηλιελαίου με πολυφαινόλες αύξησε την οξειδωτική του σταθερότητα σε σημαντικό ποσοστό. Η συγκέντρωση της trans, trans-2,4-δεκαδιενάλης αυξάνεται καθώς η οξειδωτική σταθερότητα των ελαίων μειώνεται. Καθώς λοιπόν αυξάνεται ο αριθμός των τηγανισμάτων, η συγκέντρωση της trans, trans-2,4-δεκαδιενάλης είναι μεγαλύτερη στο εμπλουτισμένο ηλιέλαιο και μικρότερη στο μη εμπλουτισμένο. Η αύξηση στο περιεχόμενο των πολυμερισμένων τριγλυκεριδίων (PTG), κατά τα διαδοχικά τηγανίσματα, είναι μικρότερη στο έλαιο που έχει εμπλουτιστεί με πολυφαινόλες. Η οξειδωτική σταθερότητα και των δύο ελαίων τηγανίσματος μειώνεται σταδιακά λόγω των αρνητικών επιδράσεων του τηγανίσματος 2

5 ABSTRACT Frying is one of the oldest and most common methods of preparing food. Fried foods remain very popular due to the delicious sensory characteristics.during frying several chemical reactions take place such as hydrolysis oxidation, polymerization and isomerization resulting in oil denaturation. In some cases frying by-products have been found to present several adverse effects on human health. The supplementation of oils with antioxidants improves frying oils oxidative stability. Antioxidants are free radical scavengers protecting body tissues from oxidation. The protective role of antioxidants against chronic and degenerative diseases has been demonstrated in several studies. The aim of this work was to study the effect of the enrichment of sunflower oil with antioxidants from natural sources on the oil stability during eight successive frying operations. For this purpose, an olive leaf extract rich in polyphanols was used for the supplementation of sunflower oil. The supplementation of sunflower oil was performed in such way as to correspond to the addition of 200 mg polyphanols/kg oil. Both the enriched and the non-supplemented sunflower oil were used for eight successive deep-frying sessions of potatoes and their oxidative stability during frying was studied using the following parameters: a) evaluation of the oxidative stability by Rancimat b) determination of trans,trans-2,4-decadienal content and c) determination of polymerized triacylglycerols formation. Based on the results of this study: 1. The antioxidants from natural sources improved the oxidative stability of the sunflower. 2. Trans,trans-2,4-Decadienals content was increased as the oils oxidative stability decreased. During the successive frying operations trans,trans-2,4-decadienals content was higher in the enriched sunflower oil and lower in the non enriched. 3. Polymerized triacylglycerols (PTG) formation, during the successive frying operations was lower in the enriched oil that the one in the respective non supplemented one. 3

6 ΣΚΟΠΟΣ Τα έλαια αποτελούν σημαντικά συστατικά της διατροφής μας. Το τηγάνισμα αποτελεί μία από τις πιο δημοφιλείς μεθόδους παρασκευής φαγητού και οι κυριότεροι παράγοντες που καθιστούν τα τηγανητά τρόφιμα τόσο δημοφιλή είναι ο μικρός χρόνος παρασκευής σε συνδυασμό με τα μοναδικά οργανοληπτικά χαρακτηριστικά που αυτά έχουν. Ωστόσο, αυτές οι θετικές μεταβολές στο τρόφιμο, συνοδεύονται από κάποιες μη επιθυμητές μεταβολές του ελαίου. Κατά τη διάρκεια του τηγανίσματος συντελούνται διάφορες μεταβολές, με αποτέλεσμα την θερμική υποβάθμιση του ελαίου. Τα τηγανητά τρόφιμα απορροφούν το υποβαθμισμένο έλαιο, το οποίο επηρεάζει σημαντικά την ποιότητα του τροφίμου. Μελέτες έχουν δείξει τη σημασία των αντιοξειδωτικών στην προστασία των ελαίων τηγανίσματος από την οξειδωτική υποβάθμιση. Τα συνθετικά αντιοξειδωτικά τείνουν να αντικατασταθούν από τα αντιοξειδωτικά από φυσικές πηγές. Η προτίμηση για τα φυσικά αντιοξειδωτικά οφείλεται στις ανησυχίες για τον ρόλο των συνθετικών αντιοξειδωτικών στην ανθρώπινη υγεία. Στην παρούσα πτυχιακή μελέτη: Χρησιμοποιήθηκαν αντιοξειδωτικά από φυσικές πηγές για να μελετηθεί η επίδραση του εμπλουτισμού ελαίων στην οξειδωτική τους σταθερότητα κατά τη διάρκεια διαδοχικών τηγανισμάτων. Τα φύλλα ελιάς επιλέχθηκαν διότι διαθέτουν ολευρωπαΐνη η οποία αποτελεί σημαντικό φαινολικό αντιοξειδωτικό. Μελετήθηκε το διαδοχικό τηγάνισμα γιατί έχει οικονομική και εμπορική σημασία και αποτελεί δημοφιλή μέθοδο παρασκευής φαγητού. Για το σκοπό αυτό επιλέχθηκαν οι ακόλουθες παράμετροι μελέτης της υποβάθμισης των ελαίων: 1. το περιεχόμενο σε trans, trans-2,4-δεκαδιενάλης τόσο στο μη εμπλουτισμένο έλαιο, όσο και στο εμπλουτισμένο, καθώς και οι μεταβολές του κατά τα διαδοχικά τηγανίσματα. 2. η εκτίμηση της οξειδωτικής σταθερότητας των τηγανισμένων ελαίων με τη μέθοδο Rancimat και 4

7 3. το ποσοστό των πολυμερισμένων τριγλυκεριδίων που περιέχονται στα έλαια κατά τα διαδοχικά τηγανίσματα. 5

8 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Περίληψη... 1 Abstract... 3 Σκοπός... 4 Εισαγωγή Εδώδιμα λίπη και έλαια Ο ρόλος και η σημασία των λιπαρών ουσιών Κεφάλαιο 1 Έλαια Ορισμοί και είδη Ελαιόλαδο Ηλιέλαιο Αραβοσιτέλαιο Βαμβακέλαιο Φοινικέλαιο Φυστικέλαιο Σογιέλαιο Κεφάλαιο 2 Τηγάνισμα Ιστορία του τηγανίσματος Μέθοδοι τηγανίσματος Βαθύ τηγάνισμα (deep-fat frying) Ρηχό τηγάνισμα (pan frying) Ιδιότητες τηγανιτών τροφίμων

9 2.4 Χημικές και φυσικές διεργασίες που λαμβάνουν χώρα κατά τη διάρκεια του τηγανίσματος Φυσικές μεταβολές Χημικές μεταβολές Παράγοντες που επηρεάζουν την αποσύνθεση του ελαίου Παράγοντες κινδύνου για την υγεία που σχετίζονται με τα τηγανιτά τρόφιμα Υδροϋπεροξείδια Υδρόξυ- οξέα Καρβονυλικές ενώσεις Κυκλικά μονομερή Διμερή και Πολυμερή Πολυκυκλικοί αρωματικοί υδρογονάνθρακες Οξειδωμένες στερόλες Ακρυλαμίδιο Δεκαδιενάλη (trans, trans- 2,4-δεκαδιενάλη) Μέθοδοι ελέγχου ποιότητας των ελαίων που χρησιμοποιούνται κατά το τηγάνισμα Κεφάλαιο 3 Πολυφαινόλες Αντιοξειδωτικά Αντιοξειδωτικά και ανθρώπινος οργανισμός Πολυφαινολικές ενώσεις

10 3.4 Ο ρόλος των πολυφαινολών στην ανθρώπινη υγεία Κεφάλαιο 4 Εμπλουτισμός Ελαίων Χημικά και φυσικά αντιοξειδωτικά Αύξηση της σταθερότητας των ελαίων τηγανίσματος με φυσικά αντιοξειδωτικά Κεφάλαιο 5 Πειραματικό Μέρος Προετοιμασία του εκχυλίσματος φύλλων ελιάς Προετοιμασία του εμπλουτισμού του ελαίου Τηγάνισμα Τροφίμων Δείγματα και συντήρηση δειγμάτων Προσδιορισμός του απορροφηθέντος ελαίου από τις τηγανισμένες πατάτες Εκτίμηση σταθερότητας ελαίων με τη μέθοδο Rancimat Προετοιμασία των εξαρτημάτων της συσκευής Κατασκευή πρότυπης καμπύλης αναφοράς της trans,trans- 2,4-δεκαδιεναλης Παραλαβή trans,trans- 2,4-Δεκαδιενάλης Προσδιορισμός trans,trans-2,4-δεκαδιενάλης στα τηγανισμένα έλαια, με χρωματογραφία στήλης υψηλής απόδοσης (HPLC) Προετοιμασία δειγμάτων για τον προσδιορισμό των πολυμερισμένων τριγλυκεριδίων στα τηγανισμένα έλαια

11 5.11 Προσδιορισμός των πολυμερισμένων τριγλυκεριδίων στα τηγανισμένα έλαια, με Χρωματογραφία στήλης υψηλής απόδοσης (HPLC) Κεφάλαιο 6 Αποτελέσματα-Συζήτηση Μεταβολές στο απορροφηθέν έλαιο κατά το τηγάνισμα Εκτίμηση της οξειδωτικής σταθερότητας των Ελαίων Προσδιορισμός trans-trans-2,4-δεκαδιενάλης στα τηγανισμένα έλαια Προσδιορισμός των πολυμερισμένων τριγλυκεριδίων στα τηγανισμένα έλαια Συμπεράσματα Βιβλιογραφία

12 Εισαγωγή Εδώδιμα λίπη και έλαια. Τα λίπη και έλαια αποτελούνται κυρίως από τριγλυκερίδια, τα οποία προκύπτουν από το συνδυασμό ενός μορίου γλυκερόλης με τρία μόρια λιπαρών οξέων. Τα λίπη αποτελούν μια από τις τρεις κύριες πηγές ενέργειας στη διατροφή, αλλά πρόκειται για μια συμπυκνωμένη πηγή ενέργειας (9 kcal/g) σε σχέση με τους υδατάνθρακες ή τις πρωτεΐνες (και τα δύο δίνουν 4 kcal/g). Τα λίπη είναι ένα σημαντικό συστατικό της διατροφής μας όταν η κατανάλωση γίνεται με μέτρο. Εντούτοις, πολλά προβλήματα υγείας, ιδιαίτερα στο δυτικό κόσμο, συνδέονται με την υπερβολική κατανάλωση λιπών. Η χημική δομή του κάθε ελαίου είναι σημαντική για το αν το έλαιο ή το λίπος θεωρείται επιβλαβές στην ανθρώπινη υγεία ή όχι. Ενώ μερικά έλαια όπως το ελαιόλαδο θεωρούνται πολύ υγιεινά, έχουν πολλές θερμίδες και έτσι πρέπει να καταναλώνονται με μέτρο. Τα λιπαρά οξέα αποτελούνται από αλυσίδες ατόμων άνθρακα. Από τη μία πλευρά της αλυσίδας υπάρχει μια καρβοξυλική ομάδα (COOH) και στο άλλο άκρο μια μεθυλική ομάδα (CH 3 ). Τα λιπαρά οξέα στα τριγλυκερίδια είναι συνδεμένα με τη γλυκερίνη στο καρβοξυλικό άκρο του μορίου. Όταν τα άτομα του άνθρακα στην αλυσίδα του λιπαρού οξέος συνδέονται με απλούς δεσμούς, το μόριο ονομάζεται "κορεσμένο". Βασικές πηγές κορεσμένων λιπών αποτελούν τα ζωικά λίπη, το βούτυρο, η κρέμα, και το πλήρες γάλα. Το κορεσμένο λίπος αυξάνει το επίπεδο της κακής χοληστερόλης (LDL), η οποία προκαλεί πολυάριθμα προβλήματα υγείας εάν καταναλώνεται σε μεγάλες ποσότητες. Μερικές φορές η ανθρακική αλυσίδα περιέχει ένα διπλό δεσμό, δηλαδή ένα δεσμό που ενώνει δύο άτομα άνθρακα, κάθε ένα από τα οποία συνδέεται με ένα μόνο άτομο υδρογόνου και το μόριο ονομάζεται "ακόρεστο". Το ελαϊκό οξύ είναι το περισσότερο διαδεδομένο μονοακόρεστο λιπαρό οξύ στη φύση. Η πιο γνωστή πηγή του οξέος αυτού είναι το ελαιόλαδο. Τα περισσότερα ζωικά και φυτικά λίπη περιέχουν μονοακόρεστα λιπαρά οξέα σε διαφορετικές ποσότητες. Οι καλές πηγές μονοακόρεστων λιπών είναι το ελαιόλαδο, το φυστικέλαιο και οι περισσότεροι ξηροί καρποί. Το ελαιόλαδο έχει το υψηλότερο ποσοστό (περίπου 77%) μονοακόρεστων λιπαρών οξέων από οποιοδήποτε άλλο εδώδιμο έλαιο. Τα λιπαρά οξέα που περιέχουν δύο ή περισσότερους διπλούς δεσμούς ονομάζονται πολυακόρεστα λιπαρά οξέα. Οι κύριες πηγές πολυακόρεστων λιπών είναι οι σπόροι, οι ξηροί καρποί, τα σιτηρά και τα λαχανικά. Μελέτες έχουν δείξει ότι η υπερβολική κατανάλωση μπορεί 10

13 να έχει δυσμενή επίδραση στην πέψη και το νευρικό σύστημα. Τα ωμέγα-3 λιπαρά οξέα είναι ένας τύπος πολυακόρεστων λιπαρών οξέων που είναι ιδιαίτερα ευεργετικά στην υγεία. Μειώνουν τον κίνδυνο των καρδιακών παθήσεων, ρυθμίζουν την πίεση του αίματος, συμβάλλουν ενάντια στην αρτηριοσκλήρυνση και ενισχύουν την ανάπτυξη του εγκεφάλου. Βρίσκονται σε ορισμένα φυτικά έλαια και στους ιστούς όλων των θαλάσσιων οργανισμών. Μεταξύ των φυτικών ελαίων που είναι πλούσια σε ωμέγα-3 λιπαρά οξέα διακρίνουμε το σπόρο του λιναριού και το σογιέλαιο. Η τεχνολογική επεξεργασία των ελαίων μπορεί να προκαλέσει αλλαγή στον προσανατολισμό των διπλών δεσμών στα μονοακόρεστα και πολυακόρεστα λιπαρά οξέα. Αυτή η διαμόρφωση του μορίου είναι γνωστή ως trans. Το trans λίπος μπορεί να αυξήσει τα επίπεδα της κακής χοληστερόλης του αίματος και τον κίνδυνο καρδιακών ασθενειών. (Εγκυκλοπαίδεια της Ελιάς, 2004) Ο ρόλος και η σημασία των λιπαρών ουσιών. Τα λίπη και τα έλαια αναγνωρίζονται ως βασικές θρεπτικές ουσίες στη διατροφή τόσο του ανθρώπου όσο και των ζώων. Περιέχουν την πιο συμπυκνωμένη πηγή ενέργειας από οποιοδήποτε άλλο συστατικό, παρέχουν απαραίτητα λιπαρά οξέα συμβάλλουν στο αίσθημα του κορεσμού μετά το φαγητό, είναι μεταφορείς λιποδιαλυτών βιταμινών και καθιστούν τα τρόφιμα πιο εύγευστα. Ο ανθρώπινος οργανισμός χρειάζεται μια ορισμένη ποσότητα λίπους στο καθημερινό διαιτολόγιο. Δεν μπορούμε να επιζήσουμε με μια διατροφή χωρίς λίπος. Τα λίπη και τα έλαια παρέχουν ενέργεια, διατηρούν το δέρμα και τα μαλλιά μας, προστατεύουν τα κυτταρικά τοιχώματα, μεταφέρουν τις λιποδιαλυτές βιταμίνες (A, D, E και Κ), κρατούν το σώμα μας ζεστό και προστατεύουν τα όργανά μας. Μια άλλη σημαντική λειτουργία του λίπους στα τρόφιμα είναι ότι συμβάλλει στη δημιουργία των οργανοληπτικών χαρακτηριστικών. Η βιολογική σημασία των λιπαρών υλών είναι μεγάλη και συνοψίζεται στα εξής: 1. Eίναι δομικές μονάδες των μεμβρανών και συμμετέχουν στις διάφορες διεργασίες που γίνονται μέσω αυτών. 2. Είναι μια άριστη πηγή ενέργειας για τον οργανισμό. 11

14 3. Αποτελούν τον καλύτερο τρόπο αποθήκευσης ενέργειας στο ζωικό και φυτικό βασίλειο. 4. Δρουν σαν προστατευτικός μανδύας στην επιφάνεια διαφόρων οργάνων και οργανισμών. 5. Μεταφέρουν λιποδιάλυτες βιταμίνες ή έχουν ειδική δράση (π.χ. δρουν σαν ορμόνες - βιταμίνες κλπ.). 6. Συμμετέχουν στη γεύση, στην ομαλή λειτουργία του πεπτικού συστήματος και βρίσκουν εφαρμογές στα τρόφιμα (γαλακτωματοποιητές, βελτιωτικά τροφίμων, κλπ.). 7. Οι λιπαρές ύλες αποτελούν τη δεύτερη πηγή ενέργειας στον ανθρώπινο οργανισμό, αφού το 40% περίπου των θερμίδων από την τροφή προέρχονται από τις λιπαρές ύλες. 12

15 Κεφάλαιο 1 Έλαια 1.1 Ορισμοί και είδη Ως έλαια χαρακτηρίζονται όλοι οι εστέρες γλυκερόλης (μονο-, δί-, τριακυλογλυκερόλες) με διάφορα λιπαρά οξέα, φυτικής ή ζωικής προέλευσης, τα οποία περιέχουν και μικρές ποσότητες άλλων λιποειδών, όπως φωσφολιποειδή, στερόλες, ελεύθερα λιπαρά οξέα κ.α. και τα οποία φέρονται στο εμπόριο και χρησιμοποιούνται για τη διατροφή του ανθρώπου, σύμφωνα με τις αγορανομικές διατάξεις. Τα έλαια στη θερμοκρασία δωματίου, δηλαδή στους 20 C είναι υγρά (Ανδρικόπουλος, 1998). Ανάλογα με την προέλευση τους διακρίνονται σε 2 κατηγορίες: Φυτικά έλαια: Στην κατηγορία αυτή ανήκουν το ελαιόλαδο (ελαιόλαδο, πυρηνέλαιο) και τα σπορέλαια (αραβοσιτέλαιο, βαμβακέλαιο, ηλιέλαιο, σογιέλαιο, φοινικέλαιο κ.α.). Ζωικά έλαια: Στην κατηγορία αυτή ανήκουν τα ιχθυέλαια, τα κητέλαια, τα ηπατέλαια και τα διάφορα παράγωγα τους. (Ανδρικόπουλος, 1998). 1.2 Ελαιόλαδο Ελαιόλαδο χαρακτηρίζεται το έλαιο που λαμβάνεται από τους καρπούς της Ελιάς της Ευρωπαϊκής (Οlea europea) με μέσα αποκλειστικά μηχανικά και μεθόδους ή επεξεργασίες οπωσδήποτε φυσικές, σε θερμοκρασίες που να μην προκαλούν αλλοίωση του ελαίου. (Ανδρικόπουλος, 1998). Είναι το πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο έλαιο σε χώρες που βρίσκονται γύρω από τη Μεσόγειο. Η χώρα μας, η οποία έρχεται τρίτη στον κόσμο σε παραγωγή ελαιόλαδου καλύπτοντας περίπου το 16% της παγκόσμιας παραγωγής, παρουσιάζει τη μεγαλύτερη κατανάλωση, σε διεθνές επίπεδο. Η κατανάλωση ελαιόλαδου, στα διάφορα διαμερίσματα της χώρας μας, κυμαίνεται σημαντικά και είναι μεγαλύτερη στις ελαιοκομικές περιοχές (Κυριτσάκης 1988). Το ελαιόλαδο είναι ένα από τα φυτικά έλαια που μπορούν να καταναλωθούν αμέσως μετά την παραλαβή τους χωρίς καμιά επεξεργασία. Στη μορφή αυτή, το ελαιόλαδο διατηρεί τα 13

16 σπουδαία συστατικά του (γευστικά-αρωματικά), που περιέχει όταν βρίσκεται στον ελαιόκαρπο, τα οποία και του προσδίδουν ιδιαίτερη γευστικότητα που το ξεχωρίζει από τα άλλα φυτικά έλαια. (Sonntag, 1979).Το ελαιόλαδο είναι πλούσιο σε μονοακόρεστα λιπαρά οξέα και κυρίως σε ελαικό οξύ (. Επίσης περιέχει κάποια κορεσμένα λιπαρά οξέα (παλμιτικό και στεατικό οξύ) σε μέτριες ποσότητες και σε ακόμα μικρότερες ποσότητες κάποια πολυακόρεστα λιπαρά οξέα (λινελαϊκό και α-λινολενικό οξύ). Εκτός από τα τριγλυκερίδια το ελαιόλαδο περιέχει μικρές ποσότητες και από άλλα συστατικά όπως, ελεύθερα λιπαρά οξέα, γλυκερόλη, φωσφατίδια, χρωστικές ουσίες, πολυφαινόλες, υδατάνθρακες, πρωτεΐνες, ενώσεις που προσδίδουν γεύση, στερόλες και αταυτοποίητες ρητινώδεις ουσίες (Kiritsakis, 1991). Η σύσταση του ελαιόλαδου σε λιπαρά οξέα, η οποία διαφέρει ανάλογα με τη γεωγραφική προέλευση του ελαίου, δίνεται στον παρακάτω πίνακα (Alarcon de la Lastra et al.,2001). Πίνακας 1.1: Σύσταση ελαιόλαδου σε λιπαρά οξέα Κοινή ονομασία Συμβολισμός %Περιεκτικότητα Μυριστικό 14:0 0,0-0,05 Παλμιτικό 16:0 7,5-20,0 Παλμιτελαϊκό 16:1n7 0,3-3,5 Μαργασικό 17:0 0,0-0,3 Δεκαεπτανοϊκό 17:1 0,0-0,3 Στεατικό 18:0 0,5-5,0 Ελαϊκό 18:1n9 55,0-83,0 Λινελαϊκό 18:2n9,12 3,5-21,0 Α-Λινολενικό 18:3n9,12,15 0,0-0,9 Αραχιδονικό 20:0 0,0-0,6 Εικοσενοϊκό 20:1n9 0,0-0,4 Βεχενικό 22:0 0,0-0,2 Λιγνοκερικό 24:0 0,0-0,2 Το ελαιόλαδο οξειδώνεται λιγότερο από τα σπορέλαια, κατά το τηγάνισμα, επειδή περιέχει σε μικρότερο ποσοστό πολυακόρεστα λιπαρά οξέα (λινελαϊκό οξύ, α-λινολενικό οξύ) και μεγαλύτερο ποσοστό μονοακόρεστα (ελαϊκό οξύ) λιπαρά οξέα. Έτσι στο ελαιόλαδο, κατά το τηγάνισμα, περιορίζεται αισθητά ο σχηματισμός υπεροξειδίων και ελεύθερων ριζών, ενώ οι 14

17 δυσάρεστες συνέπειες που είναι δυνατό να προκληθούν στον οργανισμό από το ελαιόλαδο κατά την επανειλημμένη χρήση του στο τηγάνισμα και το μαγείρεμα, είναι πολύ λιγότερες από αυτές οι οποίες προκαλούνται από τα άλλα φυτικά έλαια που υποβάλλονται στις ίδιες συνθήκες Aggelousis and Lalas 1997; Tsaknis et al. 1999). 1.3 Ηλιέλαιο Το ηλιέλαιο είναι το τέταρτο μεγαλύτερο σε κατανάλωση εδώδιμο έλαιο, στον κόσμο (Veldstra and Klere, 1989). Λαμβάνεται με ψυχρή πίεση από τα σπέρματα του ηλίανθου Helianthus annus (Ανδρικόπουλος, 1998).Το ηλιέλαιο είναι πολύ πλούσιο σε πολυακόρεστα λιπαρά οξέα και περιέχει κυρίως λινελαϊκο οξύ. Η σύσταση του περιλαμβάνει επίσης τόσο μονοακόρεστα όσο και κορεσμένα λιπαρά οξέα αλλά σε πολύ μικρότερες ποσότητες. Επιπλέον, είναι το πλουσιότερο έλαιο σε βιταμίνη Ε. Το έλαιο αυτό χαρακτηρίζεται από υψηλή συγκέντρωση λινελαϊκού οξέος και μέτρια επίπεδα ελαϊκού οξέος, πολύ χαμηλή συγκέντρωση λινολενικού οξέος και λιγότερο από 15% κορεσμένα λιπαρά οξέα (Veldstra and Klere, 1989). Η σύνθεση του ηλιέλαιου σε λιπαρά οξέα δίνεται στον Πίνακα 1.2. Πίνακας 1.2: Σύσταση ηλιελαίου σε λιπαρά οξέα (Rossell, 1983). Λιπαρά Οξέα Βάρος % Λιπαρά Οξέα Βάρος % Κορεσμένα Ακόρεστα Παλμιτικό Ελαϊκό Στεατικό Λινελαϊκό Αραχιδικό Λινολενικό < 0.1 Βεχενικό Γαδελαϊκό Λιγνοκηρικό Εκτελαϊκό Πρόσφατα έχει παραχθεί ένα καινούριο τροποποιημένο ηλιέλαιο. Το ηλιέλαιο αυτό περιέχει αυξημένα επίπεδα ελαϊκού και παλμιτικού οξέος και πολύ χαμηλές συγκεντρώσεις λινελαϊκού οξέος (High Oleic and High Palmitic Sunflower Oil-HOHPSO). Η σύσταση του σε λιπαρά οξέα και τριακυλογλυκερόλες, η θερμο-οξειδωτική σταθερότητα και οι φυσικές ιδιότητες του HOHPSO έχουν καθοριστεί και συγκριθεί με αυτές των τυπικών και υψηλών σε ελαϊκο οξύ ηλιέλαιων όπως και αυτών που περιέχουν ένα υγρό κλάσμα φοινικελαίου (ελαΐνης). Τα κύρια λιπαρά οξέα που περιέχονται στο HOHPSO είναι μονοακόρεστα (57.7% ελαϊκό, 7.3% παλμιτελαϊκό) και παλμιτικό οξύ (27.8%), ενώ το περιεχόμενο σε λινελαϊκό οξύ είναι χαμηλό 15

18 (2.3%). Το HOHPSO, ως εκ τούτου, είναι λιγότερο δεκτικό στην οξείδωση απ ότι το φοινικέλαιο εξαιτίας του χαμηλού περιεχομένου του σε λινελαϊκό οξύ (Guinda et al., 2003). 1.4 Αραβοσιτέλαιο Το αραβοσιτέλαιο είναι προϊόν του υγρού ή ξηρού αλέσματος του καλαμποκιού Zea Mays και το περιεχόμενό του σε λιπαρά οξέα είναι μεγαλύτερο από 1,5%, ποσοστό μεγαλύτερο από άλλα κοινότυπα φυτικά σπορέλαια. Οι τοκοφερόλες αντιπροσωπεύουν το 0,1% του ασαπωνοποίητου κλάσματος, συνεπώς αυτές ευθύνονται για την υψηλή του σταθερότητα (Sonntag, 1979). Το έλαιο αυτό χρησιμοποιείται στις σαλάτες και στο τηγάνισμα, ενώ αποτελεί επίσης συστατικό της μαργαρίνης (Yanishlieva et al., 2001). Μια μελέτη η οποία εξέτασε και σύγκρινε τη οξειδωτική σταθερότητα ορισμένων φυτικών ελαίων και λιπών στη θερμοκρασία τηγανίσματος, (Gertz et al., 2000) έδειξε ότι το αραβοσιτέλαιο είναι πιο σταθερό από το σογιέλαιο και το έλαιο από σπόρους σιναπιού. Αυτό υποδεικνύει ότι η σταθερότητα των φυτικών ελαίων στη θερμοκρασία τηγανίσματος είναι μια λειτουργία που δεν εξαρτάται μόνο από τη περιεκτικότητα σε ακόρεστα λιπαρά οξέα (Gertz et al., 2000). 1.5 Βαμβακέλαιο Το Βαμβακέλαιο λαμβάνεται με πίεση εν θερμώ (105 C)από τους σπόρους του φυτού Gossipium hirsutum και είναι ένα από τα κύρια εδώδιμα έλαια στις ΗΠΑ (Sonntag, 1979). Το εξευγενισμένο βαμβακέλαιο χρησιμοποιείται κυρίως για εδώδιμους σκοπούς, για την παρασκευή μαργαρίνης και μειγμάτων βουτύρου, ως έλαιο για τηγάνισμα αλλά και ως έλαιο για τις σαλάτες. Το βαμβακέλαιο δεν περιέχει καθόλου χοληστερόλη και trans λιπαρά οξέα. Βασικό του συστατικό είναι τα ω-6 λιπαρά οξέα, τα οποία περιέχει σε ποσοστό μεγαλύτερο του 50%, ενώ από τα πολύτιμα ω-3 λιπαρά οξέα περιέχει μόνο ίχνη. Είναι ένα έλαιο ιδιαίτερα πλούσιο σε λινελαϊκο οξύ στο οποίο η περιεκτικότητα του κυμαίνεται σε 49-58% ενώ υψηλή περιεκτικότητα παρουσιάζει και σε παλμιτικό οξύ (22-26%) (Yanishlieva et al., 2001). Το βαμβακέλαιο περιέχει τοκοφερόλες, οι οποίες συμβάλλουν στη σταθερότητά του, το εξευγενισμένο όμως βαμβακέλαιο μπορεί να εμπλουτιστεί με επιπρόσθετα αντιοξειδωτικά (Lagouri and Boskou, 1996). Η συγκέντρωση του ελαίου σε τοκοφερόλες κυμαίνεται από 136 μέχρι 674 mg/ Kg για την α-τοκοφερόλη και από 138 μέχρι 750 mg/ Kg για την γ-τοκοφερόλη (Codex Alimentarius Commission, 1997). 16

19 1.6 Φοινικέλαιο Το φοινικέλαιο προέρχεται από τη σάρκα του φοίνικα (Elaesis guineensis) και αποτελεί ένα από τα πιο πολυχρησιμοποιημένα λάδια για τηγάνισμα πατάτας σε βιομηχανικό και οικιακό επίπεδο. Το χρώμα του, το οποίο μπορεί να αποδοθεί και στα τελικά προϊόντα, είναι ελαφρά πορτοκαλοκόκκινο λόγω της παρουσίας καροτενίων, ενώ το κίτρινο χρώμα του προκύπτει από την υδρογόνωση. Η εμφάνιση του είναι καθαρή και διαφανής σε υγρή κατάσταση, ενώ στη γεύση είναι σχεδόν άοσμο και μαλακό. Σε συνήθεις συνθήκες θερμοκρασίας (21-27 C), είναι ημιστερεό και η τήξη του πραγματοποιείται στο εύρος θερμοκρασιών C. Σημειώνει πολύ υψηλό σημείο καπνού (220±10 C) και ανάφλεξης (320±10 C), ιδιότητες που το καθιστούν κατάλληλο για επεξεργασία σε υψηλές θερμοκρασίες όπως είναι το τηγάνισμα. Το φοινικέλαιο έχει υψηλή περιεκτικότητα σε παλμιτικό οξύ, το οποίο ανήκει στην κατηγορία των κορεσμένων λιπαρών οξέων. Είναι επίσης πλούσιο σε βιταμίνη Ε και καροτενοϊδη ( mg/l), με σημαντικότερα τα α- και β- καροτένιο. Όσον αφορά τις φυτοστερόλες το φοινικέλαιο έχει περιεκτικότητα, που κυμαίνεται από mg/l ενώ τέλος η παρουσία φαινολικών ενώσεων στο φοινικέλαιο είναι μικρότερη των 100 mg/l(pantzaris, 1999) Γενικά το φοινικέλαιο χρησιμοποιείται στην παρασκευή προτηγανισμένων και κατεψυγμένων πατατών. Τα τελευταία χρόνια το φοινικέλαιο χρησιμοποιείται όλο και περισσότερο από τους παρασκευαστές μικρογευμάτων σε χώρες της Ευρώπης εξαιτίας της καλής του απόδοσης οφειλόμενης στην υψηλή οξειδωτική σταθερότητα του (Kochhar, 2000). 1.7 Φυστικέλαιο Η σύσταση του φυστικελαίου σε λιπαρά οξέα επηρεάζεται σημαντικά από την περιοχή στην οποία καλλιεργούνται τα φυστίκια. Σε αντίθεση με το φυστικέλαιο προερχόμενο από την Αφρική, το προερχόμενο από την Βόρεια Αμερική εμπλουτίζεται με λινελαϊκό οξύ εις βάρος του ελαϊκού οξέος. Χαρακτηριστικά λιπαρά οξέα του φυστικελαίου είναι το αραχιδονικό (C20:0), εικοσανοϊκό (C20:1), βεχενικό (C22:0), ερουκικό (C22:1), λιγνοκερικό (C24:0) οξύ (Yanishlieva et al., 2001). Το φυστικέλαιο το οποίο περιέχει μόνο ίχνη λινολενικού οξέος παρουσιάζει εξαιρετική οξειδωτική σταθερότητα σε σχέση με τα έλαια που είναι πλούσια σε ελαϊκό/ λινολεϊκό οξύ και θεωρείται ένα εξαιρετικά ποιοτικό έλαιο όσον αφορά στη χρήση του στο μαγείρεμα και στο 17

20 τηγάνισμα. Η εκτίμηση της οσμής του φυστικέλαιου καθώς και διάφορων άλλων ελαίων μαγειρικής, με την προσθήκη ή όχι πρόσθετων, σε συνθήκες δωματίου, υποδεικνύει την υπεροχή στην ποιότητα και την απόδοση του φυστικέλαιου (Sonntag, 1979). 1.8 Σογιέλαιο Οι σπόροι από σόγια θεωρούνται η μεγαλύτερη πηγή εδώδιμου ελαίου στον κόσμο (Medina-Juares et al., 1998). Το σογιέλαιο λαμβάνεται από τους σπόρους (περιεχόμενο σε λίπος 20%) του φυτού soja max (Sonntag, 1979). Το αγνό σογιέλαιο περιέχει μέχρι 54% λινελαϊκό οξύ, 22.3% ελαϊκό οξύ και μέχρι 8.3% λινολενικό οξύ (Goburdhun et al., 2001). Το υψηλό περιεχόμενο του σογιέλαιου σε πολυακόρεστα λιπαρά οξέα συμβαδίζει με τις απαιτήσεις του ανθρώπινου οργανισμού σε απαραίτητα λιπαρά οξέα, όταν αυτό καταναλώνεται ακατέργαστο (Medina-Juares et al., 1998), είναι όμως ακατάλληλο για συνεχές τηγάνισμα (Gertz et al., 2000). Το λινολενικό οξύ αναγνωρίζεται από διάφορους ερευνητές ως ο κύριος παράγοντας που συμβάλλει στην αποσύνθεση του σογιέλαιου κατά τη χρήση του σε υψηλές θερμοκρασίες. Το υψηλό περιεχόμενο σε λινολενικό οξύ ευθύνεται για την οσμή ψαριού που απελευθερώνεται κατά το τηγάνισμα σε θερμοκρασίες πάνω από 150 ο C. Η ανεπιθύμητη αυτή οσμή απορροφάται από το τρόφιμο που τηγανίζεται, καταλήγοντας έτσι σε μείωση της περιόδου κατανάλωσης του τροφίμου (Warner and Mounts, 1993). 18

21 Κεφάλαιο 2 Τηγάνισμα 2.1 Ιστορία του τηγανίσματος Το μαγείρεμα είναι μια πολύ σημαντική διαδικασία καθώς, εκτός του ότι βελτιώνει τη γεύση των τροφίμων, συμβάλλει και στη βελτίωση της ποιότητας τους, αδρανοποιώντας τους παθογόνους μικροοργανισμούς και ενισχύοντας την πεπτικότητα τους και κατ επέκταση τη βιολογική διαθεσιμότητα των θρεπτικών ουσιών τους στον ανθρώπινο οργανισμό. Κατά το μαγείρεμα όμως, συντελούνται και κάποιες διεργασίες με ανεπιθύμητα αποτελέσματα, όπως η οξείδωση των ευαίσθητων βιταμινών και η απώλεια υδατοδιαλυτών μεταλλικών στοιχείων. Το τηγάνισμα είναι μια από τις παλαιότερες και συνηθέστερες μεθόδους μαγειρέματος που χρησιμοποιείται ευρέως τόσο ως οικιακή μαγειρική μέθοδος, όσο και από τροφοδοτικές εταιρίες, καταστήματα μαζικής εστίασης και βιομηχανίες τροφίμων. Κατά το τηγάνισμα αναπτύσσεται υψηλή θερμοκρασία ο C και έτσι ο χρόνος μαγειρέματος μειώνεται σημαντικά. Ως μέσο μεταφοράς θερμότητας χρησιμοποιούνται οι λιπαρές ύλες, που έχουν υψηλό σημείο ζέσης και μπορούν να θερμανθούν σχεδόν μέχρι το σημείο ζέσης χωρίς σημαντικές διασπάσεις (Δημόπουλος, Ανδρικόπουλος, 1996). Το τηγάνισμα βελτιώνει τα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά των τροφίμων, μέσω του σχηματισμού αρωματικών ενώσεων, ελκυστικού χρώματος και τραγανής υφής. Τα έλαια και τα λίπη χρησιμοποιούνται στο τηγάνισμα ως μέσο μεταφοράς της θερμότητας από το τηγάνι ή τη φριτέζα και απορροφώνται από το τρόφιμο. Το ποσοστό ελαίου που απορροφάται από το τρόφιμο εξαρτάται από τον τύπο του τροφίμου και το μέσο που χρησιμοποιείται για το τηγάνισμα και κυμαίνεται από 4% του ολικού βάρους του τροφίμου μέχρι 14% (Boskou, 2003). Το τηγάνισμα ως μέθοδος προετοιμασίας φαγητού χρησιμοποιούνταν από το 1600 π.χ. από τους αρχαίους Αιγυπτίους. Αναφορές στο τηγάνισμα μπορούν να βρεθούν από την εποχή όπου καταγράφεται η χρήση των δοχείων και των τηγανιών. Φαίνεται αργότερα, ότι από τα δοχεία και τα τηγάνια τα οποία συγκρατούσαν τους ζωμούς μαγειρέματος, ανακαλύφθηκε το τηγάνισμα ως χαρακτηριστικός τρόπος προετοιμασίας του φαγητού (Boskou, 2003). Σε τοιχογραφίες των Αιγυπτίων απεικονίζονται εικόνες που δείχνουν ζυμάρι να τηγανίζεται σε 19

22 έλαιο, γεγονός που μαρτυρά ότι στην Ευρώπη και τη Βόρεια Αφρική χρησιμοποιούνταν καυτό λάδι για την προετοιμασία του φαγητού (Stier, 2004). 2.2 Μέθοδοι τηγανίσματος Τηγάνισμα είναι η βύθιση και το μαγείρεμα του τροφίμου σε θερμό λάδι. Περιλαμβάνει μεταφορά θερμότητας και μάζας καθώς και πολύπλοκες αντιδράσεις μεταξύ τροφίμου και μέσου τηγανίσματος. Σκοπός του είναι το γρήγορο μαγείρεμα και η δημιουργία μοναδικής υφής, χρώματος, γεύσης και κρούστας. (Saguy, 2003). Το τηγάνισμα είναι μια διαδικασία αφυδάτωσης με 3 ιδιαίτερα χαρακτηριστικά: 1. υψηλή θερμοκρασία ελαίου ( C), η οποία επιτρέπει την ταχεία μεταφορά θερμότητας και τη συντόμευση του χρόνου μαγειρέματος. 2. θερμοκρασία του προϊόντος που δεν ξεπερνά τους C. 2003). 3. ελάχιστη διύλιση των υδατοδιαλυτών ενώσεων από το τρόφιμο στο έλαιο (Saguy, Υπάρχουν δύο βασικές μέθοδοι τηγανίσματος, το τηγάνισμα σε τηγάνι, (pan frying ή ρηχό τηγάνισμα) και το τηγάνισμα σε φριτέζα, (deep frying ή βαθύ τηγάνισμα). Το βαθύ τηγάνισμα μπορεί να διακριθεί σε (α) συνεχόμενη διαδικασία, όπως στα πατατάκια (potato chips) και (β) σε διαλείπον τηγάνισμα, όπως συμβαίνει σε πολλά εστιατόρια και σπίτια (Artman, 1969) Βαθύ τηγάνισμα (deep-fat frying) Το βαθύ τηγάνισμα είναι η πιο διαδεδομένη μέθοδος που χρησιμοποιείται στις βιομηχανίες τροφίμων και σε υπηρεσίες τροφοδοσίας (Βoskou, 2003). Αυτή η τεχνική απαιτεί τη χρήση μεγάλου όγκου ελαίου, ώστε να καλύψει το τρόφιμο. Μόνο ένα μικρό μέρος του ελαίου απορροφάται από το τρόφιμο, ενώ το υπόλοιπο είναι σε θέση να επαναχρησιμοποιηθεί. Πραγματοποιείται σε θερμοκρασίες που κυμαίνονται από 140 μέχρι 220 ο C με αποτέλεσμα να συντελείται ταχύτατη μεταφορά θερμότητας Η θερμότητα μεταφέρεται με αγωγή από το καυτό έλαιο στην επιφάνεια του κρύου προϊόντος (Vitrac et al., 2000) Ρηχό τηγάνισμα (pan frying) Το ρηχό τηγάνισμα, ως τεχνική, απαιτεί μικρότερη ποσότητα ελαίου από το βαθύ τηγάνισμα και μάλιστα η ποσότητα αυτή είναι τέτοια ώστε να καλύπτει το μεγαλύτερο μέρος 20

23 των τροφίμων αλλά να μην τα καλύπτει ολόκληρα. Σκοπός του ρηχού τηγανίσματος είναι να αποκτήσει το τρόφιμο τα ιδιαίτερα εκείνα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά του τηγανιτού που οφείλονται κυρίως στην ομοιογενή θέρμανση σε υψηλή θερμοκρασία και την απορρόφηση εδώδιμου ελαίου (Boskou, 2003). Η θερμότητα μεταδίδεται με μεταφορά στο έλαιο ή στο λίπος και η θερμοκρασίες κυμαίνονται από 120 μέχρι 180 ο C. Κατά τη διάρκεια του τηγανίσματος σε ρηχό επίπεδο ελαίου, το τρόφιμο έρχεται σε επαφή με τον ατμοσφαιρικό αέρα με αποτέλεσμα την απώλεια μέρους της υγρασίας του. Συγκριτική μελέτη του βαθύ και ρηχού τηγανίσματος έδειξε ότι κατά το δεύτερο τα αντιοξειδωτικά και τα άλλα μικροσυστατικά του ελαίου καταστρέφονται γρηγορότερα, αφού μέρος της επιφάνειας του τροφίμου δεν είναι βυθισμένο στο έλαιο, άλλα μένει ακάλυπτο και έρχεται σε επαφή με τον ατμοσφαιρικό αέρα, με αποτέλεσμα η διαδικασία της οξείδωσης να επιτείνεται (Andrikopoulos et al, 2002a). 2.3 Ιδιότητες τηγανιτών τροφίμων Τα λίπη και τα έλαια είναι υπεύθυνα για τη μεταφορά, την προαγωγή και την απελευθέρωση της γεύσης άλλων συστατικών, καθώς και για την αλληλεπίδραση τους με άλλα συστατικά του τροφίμου ώστε να αναπτύξουν την υφή και τα γευστικά χαρακτηριστικά των τηγανιτών τροφίμων Επομένως, τα λίπη και τα έλαια παίζουν σημαντικό λειτουργικό και οργανοληπτικό ρόλο στα τηγανισμένα τρόφιμα. (Giese, 1996). Ένας από τους βασικότερους σκοπούς του τηγανίσματος είναι να γίνονται τα τρόφιμα πιο αποδεκτά προς βρώση. Κατά το τηγάνισμα, το καυτό λίπος που χρησιμοποιείται, εισχωρεί στο τρόφιμο και αντικαθιστά μέρος του νερού που περιέχει κάνοντας το πιο εύγευστο. (Varela et al, 1988). Τα τηγανητά τρόφιμα εξακολουθούν να είναι εξαιρετικά δημοφιλή παρά τις συστάσεις για μείωση των επιπέδων λίπους στη διατροφή. Ο κύριος λόγος για αυτό είναι το γεγονός ότι το τηγάνισμα είναι ένας γρήγορος και εύκολος τρόπος παρασκευής φαγητού. Κατά τη διάρκεια του τηγανίσματος συντελούνται διάφορες μεταβολές, με αποτέλεσμα το σχηματισμό προϊόντων αποικοδόμησης του ελαίου. Τα τηγανητά τρόφιμα απορροφούν το έλαιο, το οποίο επηρεάζει σημαντικά την ποιότητα του προσλαμβανόμενου διαιτητικού λίπους (Dobarganes et al, 2000). Ο κατεξοχήν παράγοντας από τον οποίο εξαρτάται σημαντικά η ποιότητα του τελικού προϊόντος τηγανίσματος είναι το έλαιο που χρησιμοποιείται. Η σταθερότητά του εξαρτάται από τη σύσταση σε λιπαρά οξέα, την αρχική του κατάσταση καθώς και από την παρουσία προοξειδωτικών και αντιοξειδωτικών ουσιών. Αν και οι περισσότερες μεταβολές που 21

24 συντελούνται κατά το τηγάνισμα είναι γνωστές, είναι γενικά δύσκολο να προβλεφθεί ο βαθμός αποικοδόμησης του χρησιμοποιούμενου ελαίου εξαιτίας των πολλών παραγόντων που εμπλέκονται και πρέπει να ληφθούν υπόψη. Οι παράγοντες αυτοί δεν συσχετίζονται μόνο με το έλαιο τηγανίσματος, αλλά και με την ίδια τη διαδικασία (θερμοκρασία, διάρκεια και τρόπος θέρμανσης, επαναχρησιμοποίηση του ελαίου) και το προς τηγάνισμα τρόφιμο. Όταν οι πρακτικές τηγανίσματος που εφαρμόζονται είναι αποδεκτές και το έλαιο απορρίπτεται τακτικά, το απορροφηθέν από τα τρόφιμα έλαιο διατηρεί τη θρεπτική του αξία καθώς επίσης και ένα σημαντικό μέρος των λιποδιαλυτών βιταμινών. Επίσης, τo τηγανισμένο, τρόφιμο διατηρεί τις υδατοδιαλυτές βιταμίνες, τα μέταλλα και άλλα θρεπτικά συστατικά του σε μεγαλύτερο βαθμό από ότι αν εφαρμοζόταν κάποια άλλη μέθοδος μαγειρέματος (Boscou, 2003). Τα πτητικά προϊόντα της οξείδωσης του λινελαϊκού οξέος, όπως είναι οι διενάλες, οι αλκανάλες, οι λακτόνες, οι υδρογονάνθρακες και διάφορες κυκλικές ενώσεις είναι οι σημαντικότεροι παράγοντες γεύσης που βρέθηκαν στα τηγανιτά τρόφιμα. Τα προϊόντα οξείδωσης του ελαϊκού οξέος δεν παίζουν σημαντικό ρόλο, ως παράγοντες συμβολής στη γεύση των τηγανιτών τροφίμων (Pokorny, 1988). Η 2,4-δεκαδιενάλη και η 2-επτανάλη είναι προϊόντα αποικοδόμησης του λινολενικού οξέος, τα οποία συμβάλλουν σημαντικά στην οσμή που προσδίδει το βαθύ τηγάνισμα. Όταν παράγονται έμμεσα και σε χαμηλά επίπεδα, η επίδραση αυτών των προϊόντων στη γεύση των τηγανισμένων τροφίμων δεν είναι απόλυτα αντιληπτή, καθώς και σε τρόφιμα τηγανισμένα σε έλαια υψηλής περιεκτικότητας σε ελαϊκό οξύ. Επομένως η τυπική γεύση που έχουν τα τηγανιτά τρόφιμα αποδίδεται κυρίως στην αποικοδόμηση που υφίσταται το λίπος και στα προϊόντα του (Pokorny, 1988). Κατά τη διάρκεια του τηγανίσματος η θερμότητα μεταφέρεται από το έλαιο στο τρόφιμο (Μπόσκου, 2005), με αποτέλεσμα το δεύτερο να θερμαίνεται γρήγορα και να καλύπτεται με ατμό, όταν το νερό της επιφάνειάς του αγγίξει το σημείο ζέσης του. Η θερμοκρασία του ελαίου μειώνεται και του τροφίμου αυξάνεται σταδιακά (μέχρι να αγγίξει τους 100 ο C, όπου και σταθεροποιείται), ενώ το νερό του τροφίμου μετακινείται από τα εσωτερικά στα εξωτερικά στρώματα. Ο ατμός περιορίζει τη διείσδυση του ελαίου μέσω της επιφάνειας στο εσωτερικό του τροφίμου, με αποτέλεσμα στο τηγανητό τρόφιμο να εμφανίζονται δύο διακριτές περιοχές: i) η αφυδατωμένη επιφάνεια, όπου οι περισσότερες αλλαγές λαμβάνουν μέρος και ii) το εσωτερικό, η θερμοκρασία του οποίου δεν ξεπερνά τους 100 ο C (Dobarganes et al, 2000). 22

25 Οι δύο κύριες παράμετροι, που επηρεάζουν την απώλεια νερού και την απορρόφηση ελαίου είναι η θερμοκρασία και ο χρόνος. Έχει βρεθεί ότι θερμοκρασία μεταξύ 150 και 180 ο C δεν έχει σημαντική επίδραση (Varela, 1988), αν και γενικότερα ισχύει ο κανόνας: όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία τόσο χαμηλότερη είναι η απορρόφηση του ελαίου από την επιφάνεια του τροφίμου. Αντίθετα, χαμηλή θερμοκρασία τηγανίσματος μπορεί να οδηγήσει σε υπερβολική απορρόφηση ελαίου (Dobarganes et al, 2000). Βέβαια, ο βαθμός αφυδάτωσης και απορρόφησης ελαίου από το τρόφιμο εξαρτάται και από το ίδιο το τρόφιμο και το έλαιο τηγανίσματος. Όσον αφορά στο τρόφιμο, η σύσταση, η δομή της επιφάνειάς του, η υγρασία, η περιεκτικότητά του σε λίπος, το σχήμα, ο λόγος επιφάνειας προς βάρος, η πορώδης μορφή και το κατά πόσον έχει προ-τηγανιστεί ή όχι επηρεάζουν την απορρόφηση του ελαίου (Fillion et al, 1998). Παραδείγματος χάριν, σε τρόφιμα όπως η πατάτα η απορρόφηση ελαίου και η απώλεια νερού εξαρτώνται κυρίως από το ειδικό βάρος της πατάτας (η απορρόφηση ελαίου μειώνεται καθώς αυξάνεται το ειδικό βάρος της πατάτας) και από το λόγο της επιφάνειας προς το βάρος της πατάτας (όσο μεγαλύτερος είναι ο λόγος τόσο μεγαλύτερη είναι και η απορρόφηση) (Guillaumin, 1988). Η επίδραση του τύπου του ελαίου που χρησιμοποιείται δεν βρέθηκε να είναι τόσο σημαντική όσο αυτή του τροφίμου. Η απορρόφηση του ελαίου εξαρτάται από την ποιότητα του ελαίου τηγανίσματος. Η επίδραση της ποιότητας του ελαίου αποδίδεται στο σχηματισμό ενώσεων αποικοδόμησης, οι οποίες αυξάνουν την πολικότητα του ελαίου τηγανίσματος (Alim, Morton, 1974). Οι Kita και Lisinska (2005) έδειξαν ότι η απορρόφηση του ελαίου από τις τηγανητές πατάτες ποικίλει και εξαρτάται από τον τύπο του ελαίου και την θερμοκρασία τηγανίσματος. Οι πατάτες τηγανίστηκαν σε διάφορους τύπους ελαίου σε διάφορες θερμοκρασίες (150 ο C,160 ο,170 ο C,180 ο C και 190 ο C). Η απορρόφηση του ελαίου μειωνόταν καθώς αυξανόταν η θερμοκρασία ενώ η μεγαλύτερη απορρόφηση σημειώθηκε κατά το τηγάνισμα με ηλιέλαιο (9,4%), ενώ η χαμηλότερη με ελαιόλαδο (8,2%). Πιο συγκεκριμένα, η μεγαλύτερη απορρόφηση από τις πατάτες έγινε κατά το τηγάνισμα με ηλιέλαιο στους 180 ο C. Επιπλέον, παρατήρησαν ότι ανεξάρτητα από τον τύπο του ελαίου, αύξηση της θερμοκρασίας τηγανίσματος οδήγησε σε μείωση της απορρόφησης ελαίου, από 9,1% (150 ο C) σε 8,0% (190 ο C) (Kita & Lisinska, 2005). Αναφορικά με την υφή των τηγανισμένων πατατών (αλευροειδές εσωτερικό και τραγανό εξωτερικό) οι Kita και Lisinska βρήκαν ότι η σκληρότητα των πατατών μεταβαλλόταν με αλλαγή της θερμοκρασίας. Η απαλότερη υφή απαντήθηκε στις πατάτες που τηγανίστηκαν σε ελαιόλαδο στους 170 ο και 180 ο C. Ακόμη, όσον αφορά στην υφή σε σχέση με τον τύπο ελαίου, οι πιο τραγανές πατάτες ήταν αυτές που τηγανίστηκαν στο ηλιέλαιο (Kita & Lisinska, 2005). 23

26 2.4 Χημικές και φυσικές διεργασίες που λαμβάνουν χώρα κατά τη διάρκεια του τηγανίσματος Εξαιτίας της υψηλής θερμοκρασίας κατά τη διάρκεια του τηγανίσματος τα έλαια αποσυντίθενται και παράγονται σταθερά και μη προϊόντα που μεταβάλλουν τα λειτουργικά, διατροφικά και αισθητικά χαρακτηριστικά των ελαίων Φυσικές μεταβολές Το τηγάνισμα είναι μια διαδικασία μαγειρέματος σε καυτό έλαιο με ταυτόχρονη μεταφορά μάζας και θερμότητας. Καθώς μεταφέρεται θερμότητα από το καυτό έλαιο στο τρόφιμο, εξατμίζεται μία ποσότητα νερού από το τελευταίο και ταυτόχρονα απορροφάται μία ποσότητα ελαίου. Οι φυσικές μεταβολές που συμβαίνουν κατά το τηγάνισμα με την επίδραση του οξυγόνου, της θερμότητας, του ελαίου και του ίδιου του τροφίμου είναι: αερισμός, εξάτμιση, αφρισμός και δημιουργία καπνού. Στις μεταβολές αυτές επιδρούν πολλοί παράγοντες όπως η θερμοκρασία του ελαίου, το σχήμα και το μέγεθος του τροφίμου και γενικότερα οι φυσικές ιδιότητες του τελευταίου.(warner, K.2002) Χημικές μεταβολές Τα έλαια ευθύνονται κάποιες φορές για την παραγωγή ανεπιθύμητης γεύσης στα τρόφιμα, εάν είναι πολλές φορές χρησιμοποιημένα ή είναι κακής ποιότητας. Αυτό συμβαίνει, γιατί, καθώς τα έλαια τηγανίζονται, μεταφέρουν θερμότητα στα τρόφιμα και βοηθούν στην παραγωγή της χαρακτηριστικής γεύσης των τηγανιτών τροφίμων. Κατά τη διάρκεια του τηγανίσματος πραγματοποιούνται πολλές αλλοιωτικές χημικές διεργασίες (υδρόλυση, οξείδωση, πολυμερισμός κ.α.) και τα έλαια τα οποία αποσυντίθενται παράγουν πτητικά προϊόντα και μη πτητικά, μονομερή και πολυμερή παράγωγα. Τα πτητικά προϊόντα αποικοδόμησης μεταβάλλουν τα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά του ελαίου και επηρεάζουν την ποιότητα του τηγανητού τροφίμου. Τα μη πτητικά προϊόντα αποικοδόμησης, παραμένουν στο έλαιο, επηρεάζοντας τις φυσικές ιδιότητες του ελαίου. Επιπλέον απορροφώνται από το τρόφιμο και γίνονται μέρος της διατροφής μας (Gertz, 2000). Τα παράγωγα αυτά, με την συνεχή θέρμανση, συνεχίζουν να αποσυντίθενται σχηματίζοντας δυσάρεστες οσμές και τοξικές 24

27 ουσίες, οι οποίες καθιστούν το έλαιο ακατάλληλο για περαιτέρω τηγάνισμα και κατανάλωση. Οι ποσότητες αυτές των βλαβερών ουσιών και οι χημικές δομές τους εξαρτώνται απο πολλούς παράγοντες όπως ο τύπος των τροφών και των ελαίων, οι συνθήκες τηγανίσματος και η διαθεσιμότητα του οξυγόνου Οι Andrikopoulos et al., (2002a) εξέτασαν την συμπεριφορά του παρθένου ελαιόλαδου και ενός μείγματος φυτικών ελαίων εμπορικά διαθέσιμου, κατά τη διάρκεια 10 διαδοχικών διαδικασιών τηγανίσματος σε τηγάνι (ρηχό τηγάνισμα) χρησιμοποιώντας πατάτες εμπορίου σε θερμοκρασία 180 Ο C για μια περίοδο 60 λεπτών και κατά τη διάρκεια 10 διαδοχικών τηγανισμάτων σε φριτέζα (βαθύ τηγάνισμα) σε θερμοκρασία 170 Ο C για μια περίοδο 120 λεπτών. Αυτές είναι τυπικές συνθήκες ελληνικού εγχώριου τηγανίσματος. Η αύξηση του σχηματισμού πολικών ενώσεων κατά τη διάρκεια διαδοχικών τηγανισμάτων αυξάνει με το βαθμό ακορεστότητας του ελαίου και γι αυτό το λόγο υψηλά επίπεδα ολικών πολικών ενώσεων παρατηρήθηκαν για μείγματα φυτικών ελαίων, και αυτό αποδίδεται στο υψηλό τους περιεχόμενο σε λινελαϊκό οξύ. Ακόμα το βαθύ τηγάνισμα σε παρθένο ελαιόλαδο, φάνηκε ότι διατηρεί μια υψηλότερη περίοδο επαγωγής κατά τη διάρκεια της διαδικασίας του τηγανίσματος χωρίς αναπλήρωση ελαίου (Andrikopoulos et al, 2002a). Υδρόλυση Καθώς τα τρόφιμα τοποθετούνται στο έλαιο σε θερμοκρασία τηγανίσματος, ο αέρας και το νερό διεγείρουν μια σειρά αλληλοεξαρτώμενων αντιδράσεων. Το νερό που περιέχει το τρόφιμο και οι ατμοί υδρολύουν τα τριγλυκερίδια με αποτέλεσμα την παραγωγή μόνο- και διγλυκεριδίων, ελεύθερων λιπαρών οξέων και γλυκερόλης και τελικά την αύξηση της οξύτητας του ελαίου. Η έκταση της συνολικής υδρόλυσης εξαρτάται από μια ποικιλία παραγόντων όπως η θερμοκρασία του ελαίου, η έκταση της επιφάνειας επαφής του ελαίου και της υδατικής φάσης καθώς και οι ποσότητες του νερού και του ατμού, αφού το νερό υδρολύει το έλαιο γρηγορότερα απ ότι ο ατμός Το είδος του ελαίου στην υδρόλυση δεν είναι τόσο σημαντικό (Lawson, 1985). Η κύρια συνέπεια του σχηματισμού των ελεύθερων λιπαρών οξέων είναι ότι συμβάλλει στο σχηματισμό πτητικών ενώσεων και στη μείωση του σημείου καπνού (Dobarganes et al., 2000). Τα υδρολυτικά προϊόντα μειώνουν τη σταθερότητα των ελαίων που χρησιμοποιούνται στο τηγάνισμα και μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως δείκτες για τον υπολογισμό της «ζωής» αυτών. ( Warner, K.1998). 25

28 Σχήμα 2.1: Αντιδράσεις υδρόλυσης σε έλαια τηγανίσματος Πηγή: Warner, Οξείδωση Η οξείδωση των λιπαρών υλών οφείλεται στη δράση πολλών παραγόντων, κυριότεροι από τους οποίους είναι: το οξυγόνο, η θερμοκρασία, το φως, και τα ελεύθερα λιπαρά οξέα. Πιο συγκεκριμένα: Οξυγόνο: Για να λάβει χώρα η οξείδωση χρειάζεται οξυγόνο. Το οξυγόνο έρχεται σε επαφή με τις λιπαρές ύλες είτε στη διαχωριστική επιφάνεια αέρα - λιπαρών υλών, είτε στο εσωτερικό των λιπαρών υλών όπου είναι διαλυμένος. Όσο μεγαλύτερη είναι η επαφή, σε χρόνο και επιφάνεια του οξυγόνου με τις λιπαρές ύλες, τόσο πιο εύκολα οξειδώνονται αυτές. Θερμοκρασία: Η θερμοκρασία επηρεάζει σημαντικά την ταχύτητα της οξείδωσης. Υψηλή θερμοκρασία στο χώρο αποθήκευσης των λιπαρών υλών επιταχύνει την οξείδωση. Η αποθήκευση των λιπαρών υλών σε θερμοκρασία 10-15οC θεωρείται ιδανική, γιατί περιορίζει την οξείδωση χωρίς να οδηγεί σε θόλωμα. Το θόλωμα παρατηρείται, κατά την αποθήκευση, σε χαμηλές θερμοκρασίες και οφείλεται στην παρουσία κορεσμένων τριγλυκεριδίων στις λιπαρές ύλες. Ελεύθερα λιπαρά οξέα: Η οξειδωτική τάγγιση των λιπαρών υλών επιταχύνεται και από την παρουσία ελεύθερων λιπαρών οξέων ακόμη και σε συγκέντρωση 0.5%. Τα λιπαρά οξέα, σε ελεύθερη μορφή, υποβοηθούν την οξείδωση δια μέσου ενός καταλυτικού μηχανισμού, όπου η καρβοξυλική ομάδα των ελεύθερων λιπαρών οξέων καταλύει το σχηματισμό ελεύθερων ριζών υποβοηθώντας στη διάσπαση των υπεροξειδίων. 26

29 Φως: Επιταχύνει την οξείδωση δια μέσου του μηχανισμού της φωτοοξείδωσης Η κύρια αντίδραση, υπό την παρουσία του ατμοσφαιρικού οξυγόνου, είναι η οξείδωση η οποία καταλήγει στο σχηματισμό οξειδωμένων μονομερών, διμερών και πολυμερών προϊόντων (Warner, K.1998). Σχήμα 2.2: Αντιδράσεις οξείδωσης σε έλαια τηγανίσματος Πηγή: Warner, Πολυμερισμός Οι αντιδράσεις πολυμερισμού που πραγματοποιούνται κατά τη διάρκεια του τηγανίσματος οδηγούν στην έναρξη μίας μεγάλης ποικιλίας χημικών αντιδράσεων οι οποίες καταλήγουν στο σχηματισμό παραγώγων με μεγάλο μοριακό βάρος και μεγάλη πολικότητα. Είναι γενικά αποδεκτό ότι κάτω από θερμικές οξειδωτικές διαδικασίες, ο σχηματισμός των πολυμερών συμβαίνει μέσω αντιδράσεων ελεύθερων ριζών μεταξύ μεγάλης αλύσου λιπαρών εστέρων (Gardner and Sanders, 1990). Τα σχηματιζόμενα πολυμερή είναι μεγάλα μόρια, κυρίως διμερή και τριμερή τριγλυκερίδια, με χαμηλή πτητικότητα, οπότε και παραμένουν στο έλαιο ακόμα και σε υψηλή θερμοκρασία (Gardner and Sanders, 1990). Καθώς τα πολυμερισμένα προϊόντα αυξάνονται στο έλαιο, αυξάνεται και η γλοιώδης υφή του ελαίου (Warner, K.1998). 27

30 Σχήμα 2.3: Αντιδράσεις πολυμερισμού σε έλαια τηγανίσματος Πηγή: Warner, Ισομερείωση Ισομερείωση καλείται η διαδικασία μετατροπής των ακόρεστων λιπαρών οξέων από cis σε trans διαμόρφωση και ευνοείται από υψηλές θερμοκρασίες (Goburdhun et al., 2001). Τα περισσότερα λίπη και έλαια περιέχουν εκ φύσεως μόνο cis διπλούς δεσμούς (Mensink and Katan, 1990). Η οξείδωση και η μερική υδρογόνωση προάγουν την ισομερείωση cis δεσμών σε trans. Η παρατεταμένη θέρμανση οδηγεί σε αυξημένο σχηματισμό trans διπλών δεσμών (Kiritsakis et al., 1989). Τα trans λιπαρά οξέα αυξάνουν την LDL χοληστερόλη και μειώνουν την HDL χοληστερόλη. Επιδημιολογικές έρευνες συσχετίζουν την πρόσληψη trans λιπαρών οξέων με τα καρδιαγγειακά νοσήματα σε μεγάλο βαθμό (Willett and Ascherio, 1994). 2.5 Παράγοντες που επηρεάζουν την αποσύνθεση του ελαίου. Εξαιτίας της υψηλής θερμοκρασίας κατά τη διάρκεια του τηγανίσματος σε φριτέζα (βαθύ τηγάνισμα), το λίπος αλλοιώνεται ταχέως. Ο μηχανισμός της θερμικής αλλοίωσης του ελαίου κατά το τηγάνισμα επηρεάζεται από πολλές μεταβλητές όπως η ακορεστότητα των λιπαρών οξέων, η θερμοκρασία του ελαίου, η απορρόφηση οξυγόνου, η περιεκτικότητα του ελαίου σε μέταλλα και η φύση του τροφίμου. Οι παράγοντες που επιδρούν στην οξείδωση, τον πολυμερισμό, την ισομερείωση και την υδρόλυση των ελαίων κατά το τηγάνισμα και οι οποίοι κατ επέκταση επηρεάζουν το βαθμό αποσύνθεσης του δίνονται στον παρακάτω πίνακα.(warner, K.2002). 28

31 Πίνακας 2.1 Παράγοντες που επιδρούν στην οξείδωση, τον πολυμερισμό, την ισομερείωση και την υδρόλυση των ελαίων κατά το τηγάνισμα. (Warner, K.2002) 36 ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΕΛΑΙΟΥ ΚΑΙ ΤΡΟΦΙΜΩΝ- ΠΡΟΣΘΕΤΑ Ακορεστότητα λιπαρών οξέων Τύπος ελαίου Είδος τροφίμου Μέταλλα που περιέχονται στο τρόφιμο/έλαιο Αρχική ποσότητα ελαίου Προϊόντα αποσύνθεσης στο έλαιο Αντιοξειδωτικά Αντιαφριστικά πρόσθετα ΠΟΡΕΙΑ Θερμοκρασία ελαίου Χρόνος τηγανίσματος Αερισμός/απορρόφηση οξυγόνου Εξοπλισμός τηγανίσματος Συνεχής ή διακεκομμένη θέρμανση Βαθμός τηγανίσματος Μεταφορά θερμότητας Φιλτράρισμα ελαίου 2.6 Παράγοντες κινδύνου για την υγεία που σχετίζονται με τα τηγανιτά τρόφιμα Κατά τη θέρμανση του ελαίου σχηματίζονται ενώσεις χωρίς διατροφική αξία όπως αναστολείς ενζύμων, καταστροφείς βιταμινών, προϊόντα οξείδωσης λιπών, ενώσεις που ερεθίζουν το γαστρεντερικό ή/και πιθανά μεταλλαξιογόνα (Clark and Serbia, 1991). Πρόσφατες μελέτες έχουν δείξει ότι έλαια τα οποία υπερθερμάνθηκαν και δόθηκαν ως τροφή σε πειραματόζωα, ήταν τοξικά και στις περισσότερες περιπτώσεις παρατηρήθηκαν υψηλά ποσοστά θνησιμότητας. Επίσης τα Ολικά Πολικά Συστατικά (TPM), προκαλούν αξιοσημείωτες συνέπειες όπως καθυστέρηση ανάπτυξης, αύξηση του βάρους των νεφρών και διαταραχές του ενζυμικού συστήματος (Billek, 2000). Έλαια τα οποία θερμαίνονται σε φριτέζα κάτω από ελεγχόμενες συνθήκες, δεν δημιουργούν ανεπιθύμητες συνέπειες ακόμα και αν χρησιμοποιούνται σε μακροχρόνιες δοκιμές θρέψης (Billek, 2000). Υπάρχουν διάφορες ενώσεις που προκαλούν τοξικά φαινόμενα, στο οξειδωμένο έλαιο. Οι τοξικές αυτές ενώσεις είναι: (Sanders, 1989) Υδροϋπεροξείδια Υδρόξυ- οξέα 29

32 Καρβονυλικές ενώσεις Κυκλικά μονομερή Διμερή και Πολυμερή Πολυκυκλικοί αρωματικοί υδρογονάνθρακες Οξειδωμένες στερόλες Ακρυλαμίδιο Δεκαδιενάλη (trans, trans- 2,4-δεκαδιενάλη) Υδροϋπεροξείδια Το πρώτο στάδιο στην οξείδωση των ελαίων και των λιπών είναι ο σχηματισμός υδροϋπεροξειδίων, τα οποία είναι ασταθή σε καυτό έλαιο αλλά μπορούν να ξαναδημιουργηθούν όταν το έλαιο αφεθεί σε ηρεμία για να κρυώσει και κατά την διάρκεια αποθήκευσης των τηγανιτών τροφίμων (Billek, 2000). Τα υδροϋπεροξείδια απορροφώνται σε πολύ μικρό ποσοστό από τον οργανισμό αλλά υδρολύονται από τις λιπάσες με τον ίδιο ρυθμό που υδρολύονται και τα αρχικά τριγλυκερίδια. Όλα τα υδροϋπεροξείδια χαμηλού μοριακού βάρους είναι πολύ τοξικά, όταν χορηγούνται ενδοφλέβια, αλλά είναι σχετικά αβλαβή όταν δίνονται ως τροφή μέσω του γαστρεντερικού σωλήνα, όπου και μετατρέπονται μέσω της ενζυμικής δράσης μιας υπεροξειδάσης, σε υδρόξυοξέα (Billek, 2000) Υδρόξυ- Οξέα Τα δευτερεύοντα προϊόντα της οξείδωσης των ελαίων είναι τα κυρίως υπεύθυνα για τις οξείες βιολογικές συνέπειες. Το κοινό σύμπτωμα που προκαλείται από το σχηματισμό των λιπαρών οξέων που φέρουν ομάδες υδροξυλίου από τα υδροϋπεροξείδια των λιπαρών οξέων, είναι η διάρροια (Alexander, 1986) Καρβονυλικές Ενώσεις Οι καρβονυλικές ενώσεις είναι δευτερεύοντα προϊόντα οξείδωσης που σχηματίζονται από την αποσύνθεση των υδροϋπεροξειδίων. Οι καρβονυλικές ενώσεις έχουν ασθενή μεταλλαξιογόνο δράση (Takeoka, 1996). 30

33 2.6.4 Κυκλικά Μονομερή Ο σχηματισμός κυκλικών μονομερών είναι ανάλογος του βαθμού ακορεστότητας του ελαίου και του χρόνου έκθεσης σε υψηλές θερμοκρασίες τηγανίσματος (Paul and Mittal, 1997). Τα μονομερή κυκλικά λιπαρά οξέα σχηματίζονται κυρίως από το λινελαϊκό και λινολενικό οξύ, κατά τη θέρμανση των φυτικών ελαίων σε θερμοκρασίες 200 ο C και άνω. (Christie and Dobson, 2000). Μετά την κατανάλωση του τροφίμου, τα λιπαρά οξέα αυτής της μορφής, μπορούν να απορροφηθούν από τον εντερικό σωλήνα και να μεταβολιστούν (Christie and Dobson, 2000) Διμερή και Πολυμερή Τα ακόρεστα τριγλυκερίδια πολυμερίζονται σε θερμοκρασίες τηγανίσματος. Δημιουργούνται καινούργιοι δεσμοί μεταξύ των μορίων του λίπους που οδηγούν στη δημιουργία διμερών, τριμερών και υψηλά πολυμερισμένων τριγλυκεριδίων. Τα άθικτα λιπαρά οξέα των καινούργιων μορίων μεταβολίζονται και μόνο τα υψηλού βαθμού πολυμερή αντιστέκονται στην εζυμική υδρόλυση (Billek, 2000) Πολυκυκλικοί Αρωματικοί Υδρογονάνθρακες Οι πολυκυκλικοί αρωματικοί υδρογονάνθρακες είναι πιθανόν τοξικές ουσίες και γνωστά καρκικογόνα (Sanders, 1989). Η ποσότητα τους σε έλαια μετά το τηγάνισμα είναι χαμηλότερη από ότι σε φρέσκα έλαια Η θέρμανση των λιπών και ελαίων σε θερμοκρασίες μαγειρέματος μπορεί να θεωρηθεί ασφαλής, ως προς το σχηματισμό καρκινογενών υδρογονανθράκων (Clark and Serbia, 1991) Οξειδωμένες Στερόλες Υπάρχει ένα συνεχώς αυξανόμενο ενδιαφέρον όσον αφορά στα προϊόντα οξείδωσης των στερολών εξαιτίας των ενδεχομένων δυσμενών συνεπειών στην υγεία του ανθρώπου. Τα προϊόντα οξείδωσης της χοληστερόλης έχουν διερευνηθεί για πιθανές μεταλλαξιογόνες, κυτταροτοξικές και καρκινογόνες δράσεις (Boskou, 2003). Οι οξειδωμένες στερόλες και ειδικότερα η οξειδωμένη χοληστερόλη, μπορεί να εκδηλώσουν ορμονική δράση (Sanders, 1989), επιδεικνύουν κυτταροτοξικότητα στα λεία μυϊκά κύτταρα, στους ινοβλάστες και στα ενδοθηλιακά κύτταρα και επίσης, μεταβάλουν τη 31

34 ρευστότητα, τη διαπερατότητα των μεμβρανών και παρεμβαίνουν στη ρύθμιση της ενδοκυττάριας συγκέντρωσης ασβεστίου (O Sullivan et al., 2003) Ακρυλαμίδιο Το ακρυλαμίδιο πιθανολογείται γονιδιοτοξικό, καρκινογόνο και ότι προκαλεί περιφερική νευροπάθεια. Μεταβολίζεται στην εποξειδική γλυκιδαμίδη, η οποία επίσης θεωρείται νευροτοξική (Gertz and Klostermann, 2002) Trans, trans-2,4- Δεκαδιενάλη Η οξειδωτική αποσύνθεση των πολυακόρεστων τριγλυκεριδίων οδηγεί στο σχηματισμό ενός μείγματος αλδεϋδών. Οι πολυακόρεστες αυτές αλδεΰδες είναι δραστικά προϊόντα για τα οποία έχει τεκμηριωθεί ότι εμφανίζουν διάφορες κυτταροτοξικές και γονιδιοτοξικές επιδράσεις (Uchida, 1999). Η trans, trans-2,4-δεκαδιενάλη σχηματίζεται από την οξείδωση δύο πολυακόρεστων (PUFA) λιπαρών οξέων, του λινελαϊκού και του αραχιδονικού οξέος και τα επίπεδά της παρέχονται εξολοκλήρου μέσω της πρόσληψης λίπους. Έχει αποδειχθεί ότι εμποδίζει την κυτταρική ανάπτυξη, μεταβάλλει τα επίπεδα γλουταθειόνης και εμπλέκεται στη διάσπαση του DNA (Loureiro et al., 2000). Πειράματα που διεξήχθησαν χρησιμοποιώντας ανθρώπινα αγγειακά λεία μυικά κύτταρα τα οποία επωάστηκαν με trans, trans-2,4-δεκαδιενάλη, έδειξαν ότι έκθεση στην αλδεΰδη αυτή για 24 ώρες σε συγκέντρωση 50 μμ, προκάλεσε κυτταρικό θάνατο (Cabre et al., 2003). Ορισμένα μεσαίας πολικότητας παραπροϊόντα του τηγανίσματος, (Medium Polarity Materials-MPM), παράγονται κατά το οικιακό βαθύ τηγάνισμα, σε φριτέζα, πατατών σε εδώδιμα φυτικά έλαια. Το κύριο συστατικό των MPM βρέθηκε να είναι η trans, trans-2,4-δεκαδιενάλη. Σε πειραματικές δοκιμασίες ποσοτικού προσδιορισμού της αλδεΰδης αυτής σε λίπη και έλαια τα οποία χρησιμοποιήθηκαν κατά το τηγάνισμα σε εστιατόρια στην Αθήνα, χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος Υγρής Χρωματογραφίας Υψηλής Απόδοσης-HPLC με άμεση έγχυση των διαλυμάτων των δειγμάτων ελαίου. Η συγκέντρωση trans, trans-2,4-δεκαδιενάλης βρέθηκε να εμφανίζει εύρος τιμών: 0,3-119,7 mg/ Kg για το ηλιέλαιο, 13,3-92,7 mg/ Kg για το βαμβακέλαιο, 4,1-44,9 mg/ Kg για το φοινικέλαιο και 2,0-11,3 mg/ Kg για φυτικά λίπη μαγειρέματος. Λαμβάνοντας υπόψιν τις συνηθισμένες πρακτικές τηγανίσματος, η trans, trans-2,4-δεκαδιενάλη έχει τις περισσότερες πιθανότητες να σχηματιστεί στο ηλιέλαιο, μετά από τηγάνισμα της πατάτας σε φριτέζα. Συγκρίνοντας τα αποτελέσματα πειραματικών δοκιμασιών περιεκτικότητας 32

35 trans, trans-2,4-δεκαδιενάλης που διεξήχθησαν από τους N.K.Andrikopoulos et al. σε έλαια τηγανίσματος από εστιατόρια, με τα αποτελέσματα κατά το οικιακό τηγάνισμα (8 διαδοχικά τηγανίσματα σε ηλιέλαιο), βρέθηκε ότι η πιθανότητα κατανάλωσης μιας ποσότητας αυτής της αλδεΰδης από τρόφιμο που παρασκευάστηκε σε εστιατόριο, είναι μεγαλύτερη κατά περίπου 1/3 από αυτή σπιτικού τροφίμου (Andrikopoulos et al., 2004) Πίνακας 2.1: Μέση τιμή, μέγιστη και ελάχιστη τιμή 2,4-δεκαδιενάλης που βρέθηκε σε έλαια και λίπη τηγανίσματος σε εστιατόρια στην Αθήνα (Andrikopoulos et al., 2004). Έλαιο τηγανίσματος/ Λίπος Αριθμός Δειγμάτων 2,4-Δεκαδιενάλη (mg/kg) Μέση Τιμή Ελάχιστη Τιμή Μέγιστη Τιμή Σύνολο Ηλιέλαιο Αραβοσιτέλαιο Βαμβακέλαιο Φοινικέλαιο Σογιέλαιο Η κατανάλωση τηγανιτών πατατών οι οποίες τηγανίστηκαν μόνο μια φορά σε φριτέζα, αποδείχτηκε χαμηλότερου κινδύνου απ ότι η κατανάλωση μετά από 5 διαδοχικά τηγανίσματα. Αυτά τα ευρήματα υποδηλώνουν ότι τα MPM ακόμα και σε χαμηλές συγκεντρώσεις επηρεάζουν την LDL και η επίδρασή τους εξαρτάται από το μέσο τηγανίσματος που χρησιμοποιείται, το είδος του ελαίου και το βαθμό αποσύνθεσής του. Τα πολυακόρεστα έλαια προάγουν την παραγωγή MPM σε μεγαλύτερο βαθμό απ ότι τα μονοακόρεστα έλαια, γι αυτό και το παραγόμενο κλάσμα MPM από το τηγάνισμα σε μείγμα φυτικών ελαίων κατά τη διάρκεια 8 διαδοχικών διαδικασιών τηγανίσματος ήταν μεγαλύτερο απ αυτό στο ηλιέλαιο (Kaliora et al., 2003). Γι αυτό το λόγο, ο σχηματισμός της trans, trans-2,4-δεκαδιενάλης βρέθηκε να έχει μεγαλύτερη συσχέτιση με φυτικά έλαια υψηλής ακορεστότητας (Andrikopoulos et al., 2004). 33

36 2.7 Μέθοδοι ελέγχου ποιότητας των ελαίων που χρησιμοποιούνται κατά το τηγάνισμα. Οι μέθοδοι που χρησιμοποιούνται για τον καθορισμό της επίδρασης της θέρμανσης στα έλαια κατά το τηγάνισμα χωρίζονται σε δύο κατηγορίες. Η πρώτη κατηγορία περιλαμβάνει απλές μεθόδους, που βασίζονται στη μέτρηση φυσικών σταθερών ή και χημικών σταθερών με απλές αναλυτικές τεχνικές όπως το χρώμα, η τιμή υπεροξειδίου, τα ελεύθερα λιπαρά οξέα, ο αφρισμός, το σημείο καπνού και η πυκνότητα του ελαίου, αλλά και γρήγορες δοκιμές βασισμένες σε μετρήσεις της διηλεκτρικής σταθεράς και χρωματικούς δείκτες. Η δεύτερη κατηγορία περιλαμβάνει χημικές μεθόδους, οι οποίες είναι πιο πολύπλοκες και είναι βασισμένες σε τεχνικές χρωματογραφίας υγρής, αέριας ή υγρής υψηλής πίεσης (Boskou, 2003). Η μέτρηση των Ολικών Πολικών Συστατικών (Total Polar Materials-TPM) έχει προταθεί ως μια πιθανή μέθοδος για τον καθορισμό του χρόνου στον οποίο το έλαιο θα πρέπει να απορριφθεί. Στα έλαια που χρησιμοποιούνται κατά το τηγάνισμα, υπάρχουν προϊόντα αποσύνθεσης ως αποτέλεσμα της διαδικασίας τηγανίσματος. Τα TPM περιλαμβάνουν στερόλες, τοκοφερόλες, μόνο- και διγλυκερίδια, ελεύθερα λιπαρά οξέα και άλλα λιποδιαλυτά συστατικά και αποτελούν αντιπροσωπευτικό μέτρο της ολικής μεταβολής του ελαίου (Quiles et al., 2002). Τα όρια των TPM, για την απόρριψη των ελαίων που χρησιμοποιούνται κατά το τηγάνισμα, ποικίλουν από χώρα σε χώρα και είναι 23 29% (Andrikopoulos et al., 2002b). Τα πολυμερισμένα τριγλυκερίδια αποτελούν ένα σημαντικό κλάσμα των πολικών ενώσεων για ένα αξιόπιστο έλεγχο των μεταβολών στο έλαιο κατά τη διάρκεια του τηγανίσματος (Boskou, 2003). Τα φρέσκα έλαια έχουν περιεχόμενο πολυμερών κάτω από 0,5% και μετά από επανειλημμένη χρήση, οι τιμές μπορεί να αυξηθούν σε ποσοστό 30 ή 40% (Peled, 1975). Το περιεχόμενο των πολυμερισμένων τριγλυκεριδίων ενός δείγματος καθορίζεται από σύνολο των διμερών και ολιγομερών τριγλυκεριδίων, και εκλούεται πριν την κορυφή των μονομερών τριγλυκεριδίων. Εκφράζεται σε ποσοστό που βασίζεται στο εμβαδόν κορυφής (Gertz, 2001). Σε πρόσφατες μελέτες το όριο για απόρριψη του ελαίου έχει οριστεί σε 12% περιεκτικότητα σε πολυμερισμένα τριγλυκερίδια (Andrikopoulos et al., 2002b). 34

37 Κεφάλαιο 3 Πολυφαινόλες 3.1 Αντιοξειδωτικά Το ανθρώπινο σώμα παράγει χημικές ουσίες οι οποίες καλούνται ελεύθερες ρίζες και προκαλούν οξείδωση στα κύτταρα. Μπορούν να καταστήσουν το σώμα ευάλωτο στην προχωρημένη γήρανση, τον καρκίνο, την καρδιαγγειακή πάθηση και τις εκφυλιστικές ασθένειες, όπως την αρθρίτιδα. Παρόλο που, το ανθρώπινο σώμα έχει έναν φυσικό αντιοξειδωτικό μηχανισμό που το προστατεύει από την καταστροφή των κυττάρων, ορισμένοι περιβαλλοντικοί παράγοντες, όπως ο καπνός των τσιγάρων, το καυσαέριο, η ακτινοβολία του ηλιακού φωτός, ορισμένα φάρμακα και το άγχος, μπορούν να αυξήσουν τις ελεύθερες ρίζες. Αντιοξειδωτικά είναι οι ουσίες οι οποίες μπορούν να παρεμποδίσουν τις αντιδράσεις των ελευθέρων ριζών προστατεύοντας έτσι τον οργανισμό από την επιβλαβή δράση τους (Krause s, 11 th edition). Τα αντιοξειδωτικά προστίθενται στα λίπη και στα τρόφιμα για να επιβραδύνουν την οξείδωση και να καταστήσουν έτσι τα τρόφιμα πιο εύληπτα για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα. Για την οξείδωση των τροφίμων ευθύνονται οι ελεύθερες ρίζες. Οι ελεύθερες ρίζες είναι ασταθείς και ιδιαίτερα δραστικές ενώσεις. Αρχικά δημιουργείται μία ελεύθερη ρίζα. Τα κυριότερα από τα αρχικά προϊόντα της αυτοοξείδωσης είναι τα υδρο-υπεροξείδια, τα οποία στη συνέχεια δίνουν νέες ρίζες υπεροξειδίων, άλλα υδρο-υπεροξείδια και νέες ρίζες από το υδρογονανθρακικό τμήμα του μορίου. Με τον τρόπο αυτό οι αντιδράσεις τείνουν να γίνουν αλυσιδωτές. Η αντίδραση θα σταματήσει όταν όλες οι ελεύθερες ρίζες αντιδράσουν προς προϊόντα που δεν παρέχουν πλέον νέες ελεύθερες ρίζες (Μπόσκου, 1997). Οι αντιοξειδωτικές ενώσεις χρησιμοποιούνται για τη συντήρηση των τροφίμων και συγκεκριμένα για την προστασία τους από την τάγγιση και τον αποχρωματισμό, που συμβαίνουν κατά την οξείδωση. Τα αντιοξειδωτικά δεν μπορούν να αντιστρέψουν την οξείδωση των ήδη ταγγισμένων ελαίων. Ακόμη, δεν είναι αποτελεσματικά ενάντια στη λιπολυτική τάγγιση, δηλαδή την υδρόλυση των λιπών προς ελεύθερα λιπαρά οξέα με τη δράση των λιπολυτικών ενζύμων (Μπόσκου, 1997). Τα αντιοξειδωτικά χωρίζονται σε δύο κατηγορίες, τα πρωτογενή και τα δευτερογενή αντιοξειδωτικά. 35

38 Πρωτογενή αντιοξειδωτικά Τα πρωτογενή αντιοξειδωτικά διακόπτουν τις αντιδράσεις διάδοσης παρέχοντας άτομα υδρογόνου στις ελεύθερες ρίζες. Σε αυτά ανήκουν οι φαινολικές ενώσεις, όπως τα ΒΗΤ (βουτυλιωμένο υδροξυτολουόλιο), ΒΗΑ (βουτυλιωμένη υδροξυανισόλη), TBHQ (τριτ-βουτυλουδροκινόνη), PG (προπυλικός εστέρας γαλλικού οξέος), οι φαινόλες, οι τοκοφερόλες το καφεϊκό οξύ, κ.ά. Οι α-, β-, γ- και δ-τοκοφερόλες ανήκουν στα φυσικά αντιοξειδωτικά και η αντιοξειδωτική τους ικανότητα αυξάνεται από το α- προς το δ-ομόλογο, αντίθετα με την βιταμινική τους δράση που ελαττώνεται κατά την ίδια σειρά. Δρουν ως βιολογικά αντιοξειδωτικά στα φυτά και τους ζωικούς ιστούς, δηλαδή προστατεύουν τα συστήματα αυτά από την οξείδωση. Στα διάφορα στάδια επεξεργασίας των ελαίων χάνεται ένα σημαντικό μέρος των τοκοφερολών. Αυτό που μένει όμως συμβάλλει στην αύξηση του ορίου συντήρησης του εξευγενισμένου ελαίου. Τα φαινολικά αντιοξειδωτικά αντιδρούν με τις ελεύθερες ρίζες και σχηματίζουν ενώσεις που δεν έχουν την τάση να δίνουν νέες ελεύθερες ρίζες, δηλαδή δρουν μέσω του μηχανισμού των ελευθέρων ριζών. Η δράση των φαινολικών αντιοξειδωτικών αυξάνεται όταν χρησιμοποιηθούν σε συνδυασμό, φαινόμενο το οποίο καλείται συνέργια ή συνεργισμός ή συνεργιστική δράση (Μπόσκου, 1997). Σημαντικές αντιοξειδωτικές ιδιότητες εμφανίζουν τα πολυφαινολικά συστατικά του τσαγιού, τα οποία αποτελούν ικανοποιητικά ανασταλτικά του σχηματισμού ετεροκυκλικών αμινών. Η αποτελεσματικότητα της ιδιότητάς τους αυτής εξαρτάται από την ποιότητα και την συγκέντρωση των συστατικών αυτών. Τις αποτελεσματικότερες ιδιότητες παρουσιάζουν τα συστατικά του άσπρου, πράσινου και μαύρου τσαγιού. Δευτερογενή αντιοξειδωτικά Στην κατηγορία αυτή ανήκουν: (α) Οι δεσμευτές μετάλλου οι οποίοι δεσμεύουν μέταλλα που δημιουργούν ελεύθερες ρίζες. Τέτοιες ενώσεις είναι τα οξέα ή τα παράγωγά τους που σχηματίζουν χηλικές ενώσεις, όπως το EDTA, το κιτρικό και το φωσφορικό οξύ, άλατα κ.ά. (β) Οι δεσμευτές οξυγόνου οι οποίοι αντιδρούν με το οξυγόνο και ελαττώνουν τη συγκέντρωσή του σε ένα κλειστό σύστημα. Χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελεί το ασκορβικό οξύ και οι εστέρες του. 36

39 (γ) Τα αναγωγικά αντιοξειδωτικά, τα οποία αναγεννούν φαινόλες και εμφανίζουν συνέργια. Το ασκορβικό οξύ πιστεύεται ότι αναγεννά τα φαινολικά αντιοξειδωτικά, και έχει έτσι μία έμμεση δράση ως αντιοξειδωτικό. Ως αναγωγικό, το ασκορβικό οξύ παρέχει προστασία στις πρόσφατα κομμένες επιφάνειες των φρούτων και λαχανικών. (δ) Οι αποσβέστες διηγερμένου (singlet) οξυγόνου, οι οποίοι απενεργοποιούν το μονήρες οξυγόνου. Εδώ ανήκουν οι τοκοφερόλες και το β-καροτένιο. (ε) Κάποια ένζυμα λειτουργούν ως αντιοξειδωτικά, απομακρύνοντας ενεργά είδη οξυγόνου. Τέτοια ένζυμα είναι η υπεροξειδική δισμουτάση, η υπεροξειδάση γλουταθειόνης, η οξειδάση της γλυκόζης και η καταλάση. (στ) Η μεθυλοσιλικόνη και οι στερόλες, όπως το πολυδιμεθυλοσιλοξάνιο, οι οποίες εμποδίζουν τον οξειδωτικό πολυμερισμό σε θερμαινόμενα έλαια. (ζ) Τέλος, στην κατηγορία αυτή ανήκουν τα αντιοξειδωτικά με πολλαπλή ή μη πλήρως γνωστή δράση. Τέτοια είναι τα φωσφολιπίδια και τα προϊόντα των αντιδράσεων Maillard (Μπόσκου, 1997). 3.2 Αντιοξειδωτικά και ανθρώπινος οργανισμός Οι ελεύθερες ρίζες αποτελούνται από διάφορες δραστικές μορφές οξυγόνου και αζώτου και παράγονται στον ανθρώπινο οργανισμό, κάτω από ειδικές φυσικοχημικές συνθήκες ή λόγω παθοφυσιολογικών καταστάσεων, από διάφορα ενδογενή συστήματα,. Οι ελεύθερες ρίζες μπορούν να επιφέρουν αλλαγές σε λιπίδια, σε πρωτεΐνες και στο DNA. Τα λιπίδια προσβάλλονται εύκολα από τις ελεύθερες ρίζες, με αποτέλεσμα τον σχηματισμό υπεροξειδίων. Η δράση των ελεύθερων ριζών στις πρωτεΐνες έχει βρεθεί ότι μπορεί να προκαλέσει μείωση της δραστικότητας των ενζύμων. Η επίδραση τους, τέλος, στο DNA μπορεί να οδηγήσει σε μεταλλάξεις και καρκινογένεση (Devasagayam et al., 2004). Τα τελευταία χρόνια πιστεύεται ότι το οξειδωτικό στρες παίζει καθοριστικό ρόλο στην αιτιολόγηση πολλών ασθενειών. Από τις ασθένειες που συνδέονται με το οξειδωτικό στρες, οι καρδιαγγειακές παρέχουν τις ισχυρότερες ενδείξεις για τον προστατευτικό ρόλο των αντιοξειδωτικών (Kelly, 1998). Οξειδωτικό στρες καλείται η ανισορροπία μεταξύ οξειδωτικών και αντιοξειδωτικών ουσιών σε βάρος των δεύτερων (Dryden, 2005). Η ανεπάρκεια αντιοξειδωτικών μπορεί να οφείλεται σε μειωμένη πρόσληψη αντιοξειδωτικών, μειωμένη σύνθεση ενζύμων ή αυξημένη χρήση αντιοξειδωτικών που μπορούν να δράσουν ως προοξειδωτικά. 37

40 Τα αντιοξειδωτικά έχουν μελετηθεί εκτενέστατα από διάφορους ερευνητές εξ αιτίας της πιθανής τους επίδρασης στην καταπολέμηση χρόνιων και εκφυλιστικών νοσημάτων όπως καρκίνος, καρδιαγγειακές ασθένειες και γήρανση, επιδημιολογικές μελέτες έχουν δώσει αποδείξεις για μια αμφίδρομη σχέση ανάμεσα σε διατροφές πλούσιες σε φρούτα και λαχανικά και στις παραπάνω ασθένειες. Ο ρόλος που διαδραματίζουν τα αντιοξειδωτικά στην προστασία του ανθρώπινου οργανισμού είναι: Προστατεύουν τις κυτταρικές µεµβράνες, εξουδετερώνοντας τις ελεύθερες ρίζες οξυγόνου. Δρουν καρδιοπροστατευτικά: Αυξάνουν την ανθεκτικότητα των αγγείων, περιορίζουν τους φλεγµονώδεις παράγοντες, αποτρέπουν την οξείδωση της LDL χοληστερίνης και συμβάλλουν στον έλεγχο των επιπέδων της αρτηριακής πίεσης και της οµοκυστεϊνης. Ασκούν αντικαρκινική δράση : Μπλοκάρουν ή εμποδίζουν την προσκόλληση επικίνδυνων ενζύµων στους ιστούς, αδρανοποιούν καρκινογόνες ουσίες που προκαλούν μεταλλάξεις σε υγιή κύτταρα κι επιβραδύνουν τους μηχανισμούς καρκινογένεσης. Βελτιώνουν τις πνευματικές ικανότητες και την ψυχική διάθεση, προστατεύοντας τους νευροδιαβιβαστές από την οξείδωση και βελτιώνοντας την εγκεφαλική µικροκυκλοφορία. Διατηρούν το δέρμα ελαστικό και το προφυλάσσουν από την πρόωρη γήρανση, περιορίζοντας τη διάσπαση του κολλαγόνου. Προστατεύουν οστά και αρθρώσεις, περιορίζοντας οιδήματα, φλεγμονές και εκφυλιστικές αλλοιώσεις. Βελτιώνουν τη λειτουργική κατάσταση του αμφιβληστροειδούς χιτώνα των ματιών και ενισχύουν την όραση. Δρουν αντιαλλεργικά σε μεγάλο φάσμα αλλεργιών. 38

41 Διαφυλάσσουν τα αποθέματα άλλων απαραίτητων θρεπτικών ουσιών στον οργανισμό, αποτρέπουν την καταστροφή τους και, σε ορισμένες περιπτώσεις, ενισχύουν τη δράση τους. 3.3 Πολυφαινολικές ενώσεις Οι πολυφαινόλες (polyphenols, PP) αποτελούν μία μεγάλη ομάδα ενώσεων με ένα η περισσότερα υδροξύλια απ ευθείας συνδεδεμένα σε έναν ή περισσότερους αρωματικούς ή και ετεροκυκλικούς δακτυλίους. Αποτελούν μια από τις πιο πολυπληθείς και ποικιλόμορφες, από άποψη δομής κατηγορίες ενώσεων του φυτικού βασιλείου. Σήμερα είναι γνωστές περισσότερες από 8000 πολυφαινόλες. Η δομή των πολυφαινολών ποικίλει από απλή (π.χ. στα φαινολικά οξέα) έως εξαιρετικά πολύπλοκη πολυμερή δομή όπως αυτή των ταννινών. Οι πολυφαινολικές ενώσεις κατατάσσονται βάσει Harborne σε 10 κύριες τάξεις: οι απλές φαινόλες (τυροσόλη, υδροξυτυροσόλη), οι βενζοκινόνες, τα φαινολικά οξέα (γαλλικό, συριγγικό, βανιλλικό), ακετοφαινόνες και φαινυλοξικά οξέα, τα οποία είναι λιγότερο συχνά στα φυτά, τα φαινυλοπροπανοεϊδή, τα υδροξυκιναμμωμικά οξέα (φερουλικό, καφεϊκό, σιναπικό, κουμαρικό), οι κουμαρίνες και ισοκουμαρίνες, οι χρωμόνες, οι ναφθοκινόνες, οι ξανθόνες, τα στιλβένια, οι ανθρακινόνες, τα φλαβονοειδή και τέλος, οι λιγνάνες, νεολιγνάνες και λιγνίνες (Χίου, 2006). Από τις παραπάνω κατηγορίες η σημαντικότερη είναι αυτή των φλαβονοειδών η οποία διακρίνεται περαιτέρω σε 13 υποκατηγορίες διαθέτοντας συνολικά περισσότερα από 5000 μέλη. Αυτές είναι οι χαλκόνες, οι διϋδροχαλκόνες, οι χρυσόνες, οι φλαβόνες, οι φλαβονόλες, οι διϋδροφλαβονόλες, οι φλαβονόνες, οι φλαβανόλες, οι φλαβανοδιόλες, οι ανθοκυανιδίνες, τα ισοφλαβονοειδή και τέλος τα διφλαβονοειδή, οι προανθοκυανιδίνες ή συμπυκνωμένες ταννίνες (Χίου, 2006). Οι πολυφαινόλες είναι ιδιαίτερα διαδεδομένες στα φυτικά τρόφιμα (λαχανικά, φρούτα, φυτικά λάδια κ.ά.) και στα ποτά (κρασί, μπύρα, τσάι, κακάο κ.ά.) και εν μέρη υπεύθυνες για τις λειτουργικές τους ιδιότητες και την υψηλή βιολογική τους αξία. Η στυφή και πικρή γεύση των τροφίμων και των ποτών εξαρτάται από την περιεκτικότητες τους σε πολυφαινόλες (Χίου, 2006). Ο βαθμός ωρίμανσης, η ποικιλία, η επεξεργασία και η αποθήκευση, καθώς και οι περιβαλλοντικές συνθήκες και γενετικοί παράγοντες επηρεάζουν την παρουσία των πολυφαινολών στα φυτικά τρόφιμα. 39

42 Σχήμα 3.1: Χημικές δομές πολυφαινολών. Πηγή: (Manach et al, 2004). 40

43 Σχήμα 3.2: Χημικές δομές Φλαβονοειδών. Πηγή: (Manach et al, 2004). 41

44 3.4 Ο ρόλος των πολυφαινολών στην ανθρώπινη υγεία Μελέτες έχουν δείξει ότι αρκετά είδη πολυφαινολών των τροφίμων έχουν ευεργετική επίδραση. Η προστατευτική δράση των πολυφαινολών, κυρίως όσων έχουν ορθοδιφαινολική, κατεχολική δομή στο μόριό τους, αποδίδεται στην αντιοξειδωτική τους δράση ως «δεσμευτές» (scavengers) ελευθέρων ριζών ή ως αποδομητές αλυσιδωτών οξειδωτικών αντιδράσεων. Η αντιοξειδωτική τους δράση εκδηλώνεται με την προστασία της LDL από οξείδωση και κατά συνέπεια μείωση της αποτιθέμενης χοληστερόλης στους ιστούς, αλλά και με δράση έναντι των οξειδωτικών παραγόντων του επιθηλιακού ιστού, με αποτέλεσμα να μειώνονται οι πιθανότητες σχηματισμού αθηρωματικής πλάκας (Χίου, 2006). Οι πολυφαινόλες παρεμβαίνουν και διακόπτουν / αναστέλλουν την οξείδωση με τους εξής τρόπους: Αντιδρούν με τις ελεύθερες ρίζες που παράγονται στον οργανισμό και τις εξουδετερώνουν. Μέσω αυτής της πορείας καθίστανται οι ίδιες ελεύθερες ρίζες, οι οποίες όμως είναι πολύ σταθερές ακριβώς λόγω της πολυφαινολικής δομής, η οποία μέσω συντονισμού σταθεροποιείται σημαντικά. Δρουν ως δεσμευτές μεταλλικών ιόντων, τα οποία πολύ συχνά ευθύνονται για την δημιουργία των ελευθέρων ριζών. Αυτό γίνεται μέσω της οξείδωσης ενός χηλικού συμπλόκου με το μεταλλικό ιόν. Αναγεννούν ένα σημαντικό αντιοξειδωτικό του οργανισμού, τη βιταμίνη Ε (Χίου, 2006) Οι πολυφαινόλες είναι μικροσυστατικά που βρίσκονται σε αφθονία στη δίαιτά μας και πολλές έρευνες αναφέρουν τον προστατευτικό ρόλο τους στην πρόληψη εκφυλιστικών ασθενειών. Οι επιπτώσεις τους, ωστόσο, στην ανθρώπινη υγεία εξαρτώνται από την διαιτητική πρόσληψη και από την βιοδιαθεσιμότητα (Manach et al., 2004). Οι πολυφαινόλες βρίσκονται σε φρούτα, λαχανικά, δημητριακά, στη σοκολάτα και σε ροφήματα όπως το τσάι, ο καφές και το κρασί, δηλαδή είναι αντιοξειδωτικά που λαμβάνονται σε μεγαλύτερο ποσοστό μέσω της διατροφής.. Πειραματικές μελέτες σε ζώα ή καλλιέργειες ανθρώπινων κυττάρων έχουν δείξει την επωφελή δράση των πολυφαινολών στην πρόληψη καρδιαγγειακών ασθενειών, διαφόρων μορφών καρκίνου, εκφυλιστικών ασθενειών, διαβήτη και οστεοπόρωσης. Ωστόσο, από αυτά τα αποτελέσματα δεν μπορεί να ειπωθεί με βεβαιότητα η επίδραση της πρόσληψης πολυφαινολών στην πρόληψη διαφόρων ασθενειών. Ένας από τους 42

45 λόγους για αυτό είναι το γεγονός ότι η δόση των πολυφαινολών που παρατηρείται στις έρευνες αυτές είναι σημαντικά υψηλότερη από τη συνήθη πρόσληψη πολυφαινολών από τους ανθρώπους σε καθημερινή βάση (Scalbert, 2005). Ο κίνδυνος εμφάνισης καρκίνου, μία από τις κυριότερες αιτίες θανάτου παγκοσμίως, μειώνεται με δίαιτες πλούσιες σε φρούτα και λαχανικά καθώς τα φυτικά συστατικά έχουν προστατευτική δράση έναντι της οξείδωσης του DNA. Έρευνες έχουν δείξει ότι οι πολυφαινόλες δρουν χημειο-προστευτικά. Η τρέχουσα ημερήσια πρόσληψη πολυφαινολών φαίνεται να μην είναι αρκετή για την προστασία του οργανισμού από μεταλλάξεις (είτε ενδογενείς είτε εξωγενείς). Συνεπώς, μία αύξηση στην πρόσληψη αυτή είναι μία εναλλακτική προσέγγιση. Οι ερευνητικές προσπάθειες εντοπίζονται στον προσδιορισμό των βιολογικών μηχανισμών που σχετίζονται με τις προστατευτικές ιδιότητες των ενώσεων αυτών (Fresco, 2006). 43

46 Κεφάλαιο 4 Εμπλουτισμός Ελαίων 4.1.Χημικά και φυσικά αντιοξειδωτικά Οι αντιοξειδωτικές ουσίες είναι οργανικές ενώσεις, οι οποίες προστίθενται στις λιπαρές ύλες, με σκοπό να επιβραδύνουν την οξείδωση τους. Τα αντιοξειδωτικά έχουν μελετηθεί εκτενέστατα από διάφορους ερευνητές εξ αιτίας της πιθανής τους επίδρασης στην καταπολέμηση χρόνιων και εκφυλιστικών νοσημάτων όπως καρκίνος, καρδιαγγειακές ασθένειες και γήρανση. Έχουν ανακαλυφθεί πολλές ουσίες οι οποίες, είτε περιέχονται σαν κανονικά συστατικά στα τρόφιμα είτε προστίθενται κατά την παρασκευή των τροφίμων και δρουν ως αντιοξειδωτικά, παρεμποδίζοντας την οξείδωση. Οι επιστήμονες έχουν πραγματοποιήσει μελέτες, ιδιαίτερα για τις βιταμίνες Ε και C για να ανακαλύψουν ποιο ρόλο διαδραματίζουν στην προστασία του ανθρώπινου οργανισμού. Τα αντιοξειδωτικά διακρίνονται σε φυσικά και συνθετικά. Πιο δραστικά αντιοξειδωτικά είναι εκείνα που παρασκευάζονται συνθετικά και χρησιμοποιούνται ως πρόσθετα των τροφίμων. Στην κατηγορία των τελευταίων ανήκουν η βουτυλιωμένη υδροξυανιθόλη (ΒΗΑ), το βουτυλιωμένοϋδροξυτολουόλιο (ΒΗΤ), η βουτυλιωμένη υδροξυκινόνη (ΤΒΗQ) και ο προπυλεστέρας του γαλλικού οξέος (PG). Αντί ενός, πολλές φορές χρησιμοποιούνται δύο ή περισσότερα αντιοξειδωτικά σε συνδυασμό, με αποτέλεσμα να υπάρχει συνεργιστική δράση μεταξύ τους. Έχει βρεθεί ότι η προσθήκη TBHQ σε έλαιο, σε συγκέντρωση 0,02%,δρα αποτελεσματικά κατά το τηγάνισμα πατατών. Άλλες ουσίες, οι οποίες έχουν μελετηθεί για την επίδραση τους στη σταθερότητα των ελαίων είναι το έλαιο σιλικόνης, καθώς και δευτερογενή αντιοξειδωτικά, όπως το κιτρικό οξύ, το EDTA, το τριγυκό οξύ, ο παλμιτικός εστέρας του ασκορβικού οξέος, και πολυμερή αντιοξειδωτικά (Boskou, 2003). Τα συνθετικά χημικά συντηρητικά τροφίμων χρησιμοποιούνται ευρύτατα στην εποχή µας εξαιτίας των άριστων αντιµικροβιακών, αντιοξειδωτικών και λοιπών ιδιοτήτων τους µε αµφισβητούµενες ωστόσο και αμφίβολες επιπτώσεις στην υγεία του καταναλωτή κυρίως µακροπρόθεσµα. Τελευταία, έχει παρατηρηθεί μία αυξανόμενη τάση προσθήκης φυσικών ουσιών στα τρόφιμα και πολλές προσπάθειες γίνονται για την αντικατάσταση των συνθετικών αντιοξειδωτικών με φυσικά. Η προτίμηση για τα φυσικά αντιοξειδωτικά οφείλεται στις ανησυχίες για τον ρόλο των συνθετικών αντιοξειδωτικών στην ανθρώπινη υγεία, αλλά κυρίως 44

47 στα επιστημονικά ευρήματα που συσχετίζουν δραστικά συστατικά της διατροφής με μηχανισμούς ελευθέρων ριζών στο ανθρώπινο σώμα (Boskou, 2003). Πολλά φυτά είναι άριστες πηγές ουσιών, όπως είναι τα φλαβονοειδή και άλλα φαινολικά συστατικά. Αντιοξειδωτικές ιδιότητες έχουν τα συστατικά των φρούτων και των λαχανικών. Επίσης, σημαντικές αντιοξειδωτικές ιδιότητες εμφανίζουν τα πολυφαινολικά συστατικά του τσαγιού. Τις αποτελεσματικότερες ιδιότητες παρουσιάζουν τα συστατικά του άσπρου, πράσινου και μαύρου τσαγιού. Σημαντικές επίσης ιδιότητες εμφανίζει και το ελαιόλαδο και ιδιαίτερα το φρέσκο και τα φύλλα ελιάς. Επιπλέον, σημαντικά αντιοξειδωτικά αποτελούν η ρίγανη, το θυμάρι, η ματζουράνα, το τριαντάφυλλο και το κόκκινο εκχύλισμα του φυτού Monascu. Ακόμη, στα φυσικά αντιοξειδωτικά υπάγονται προϊόντα όπως το δενδρολίβανο, οι ενεργές ενώσεις του οποίου μόλις πρόσφατα άρχισαν να μελετούνται. Στα φύλλα της ελιάς όπως και στον καρπό και στο λάδι, περιέχονται αρκετές φαινόλες και παράγωγα τους καθώς και αλλά θρεπτικά συστατικά. Η ολευρωπαΐνη (oleuropein) και η υδροξυτυροσόλη (3,4-διυδροξυ-φαινυλαιθανόλη) θεωρούνται οι σημαντικότερες από τις ενώσεις αυτές. Μεταξύ άλλων στο εκχύλισμα των φύλλων της ελιάς έχουν απομονωθεί επίσης και άλλοι 3,4-διυδροξυφαινυλεστέρες και γλυκοζίδια φλαβονοειδών κυρίως της ρουτίνης και λουτεολίνης (Japon-Lujan R,2006). Η ολευρωπαΐνη υπάρχει και στον καρπό της ελιάς, είναι το πικρό συστατικό που καταστρέφεται με την επεξεργασία του ελαιοκάρπου. Οι ουσίες αυτές έχουν καταγραφεί για τις αντιοξειδωτικές τους ιδιότητες (Owen, 2000), ενώ θεωρείται υπεύθυνες για την αντοχή του δέντρου κατά των βλαβών από έντομα και βακτήρια. Πάντως το συνολικό εκχύλισμα των φύλλων της ελιάς, εμφανίζει μεγαλύτερη αντιοξειδωτική ικανότητα από τα δύο αυτά συστατικά (Le Tutour, 1992). Είναι φανερό ότι πολλά από τα συστατικά του φύλλου της ελιάς υπάρχουν στον καρπό και στο λάδι της ελιάς (Visioli, 1998). 45

48 Πίνακας 4.1 Κύρια συστατικά των φύλλων ελιάς ΦΑΙΝΟΛΕΣ: ΣΥΣΤΑΤΙΚΑ ΦΥΛΛΩΝ ΕΛΙΑΣ Ολευρωπαΐνη Υδροξυτυροσόλη ΦΛΑΒΟΝΟΕΙΔΗ: Ρουτίνη Λουτεολίνη ΥΔΑΤΑΝΘΡΑΚΕΣ ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ ΑΣΒΕΣΤΙΟ ΜΑΓΝΗΣΙΟ ΣΙΔΗΡΟ ΒΙΤ. Ε ΒΙΤ. C ΒΙΤ. Α ΒΙΤΑΜΙΝΕΣ ΤΟΥ ΣΥΜΠΛΕΓΜΑΤΟΣ B (B1,B2,B6) ΝΙΑΣΙΝΗ H ολευρωπαΐνη (oleuropein) είναι ένας σεκοϊριδοειδής γλυκοζίτης (secoiridoid glucoside) χαρακτηριστικός των Ολεασών (Oleaceae) και αποτελεί το κύριο πολυφαινολικό συστατικό της ελιάς (Olea europaea), από την οποία και ονομάστηκε. 46

49 Σχήμα 4.1 Χημική δομή Ολευρωπαΐνης Πηγή:(Fleming et al 1973) Η ολευρωπαΐνη βρίσκεται στα φύλλα της ελιάς και στον ελαιόκαρπο. Η περιεκτικότητα σε ολευρωπαΐνη είναι μεγαλύτερη στους ανώριμους ελαιόκαρπους και στην ουσία αυτή οφείλεται κυρίως η έντονα πικρή γεύση τους. Το 1973, οι Walter, Fleming και Etchells σε μια μελέτη της αντιμικροβιακής δράσης των ενώσεων που προκύπτουν με υδρόλυση της ολευρωπαΐνης, επιβεβαίωσαν τον χημικό τύπο της. Στην ίδια εργασία περιγράφουν μια μέθοδο απομόνωσής της από τις ελιές. Χρησιμοποίησαν την τεχνικής της εκχύλισης κατ'αντιρροή (counter-current extraction) και απομόνωσαν 7,2 g σχεδόν καθαρής ουσίας από 500 g καρπών μιας ποικιλίας ελιάς (Manzanillo) :(Fleming et al 1973) Οι Bouaziz και Sayadi βρήκαν ότι η ποσότητα της ολευρωπαΐνης στα εκχυλίσματα φύλλων ελιάς κυμαινόταν από 4,45 έως 14,2%. Για την εκχύλιση χρησιμοποιήθηκαν διάφορα μίγματα διαλυτών και η μεγαλύτερη ποσότητα ολευρωπαΐνης παρελήφθη με τη χρήση μεθανόλης/νερού (8:2 vol/vol). Η ποσότητα της ολευρωπαΐνης στα φύλλα κυμαινόταν από 12,4 έως 14,2%, ποσοστό πολύ μεγαλύτερο συγκριτικά με τις άλλες πολυφαινόλες. Η ποσότητα της υδροξυτυροσόλης που απομονώθηκε έπειτα από όξινη υδρόλυση της ολευρωπαΐνης υπολογίστηκε να είναι 2,3g/100g φρέσκων φύλλων (Bouaziz & Sayadi, 2005). Η ολευρωπαΐνη και τα επιμέρους συστατικά της παίζουν σημαντικό ρόλο στα φυτά, γιατί με την προστατευτική τους δράση (κυρίως αντιοξειδώτικη, αλλά και λόγω της πικρής γεύσης) υπερασπίζουν με διάφορους μηχανισμούς τις ελιές από παθογόνους μύκητες και από τα κεντρίσματα εντόμων. 47

50 Κατά την κατεργασία του ελαιόλαδου μέρος της ολευρωπαΐνης υδρολύεται και έτσι παράγονται αρκετές ενώσεις που προσδίδουν στο ελαιόλαδο τις εκλεκτές οργανοληπτικές ιδιότητες και ιδιαίτερα την πικρή του γεύση. Επίσης οι πολυφαινόλες και ο ακόρεστος υδρογονάνθρακας σκουαλένιο παίζουν σημαντικό ρόλο στον περιορισμό της οξείδωσης των λιπαρών οξέων του ελαιόλαδου (τάγγισμα) ( Βεκιάρη Σ.Α, 2001). Η ολευρωπαΐνη, η τυροσόλη, η υδροξυτυροσόλη και το σκουαλένιο αποτελούν τις αντιοξειδωτικές ουσίες του ελαιολάδου και με τη συνεισφορά της α-τοκοφερόλης (βιταμίνη Ε) και το φυτικό λιπαρό οξύ ελαϊκό οξύ εκκαθαρίζουν τις ελεύθερες ρίζες και μειώνουν τις οξειδωτικές βλάβες και το οξειδωτικό stress των αερόβιων οργανισμών. Η αντιοξειδωτική και βακτηριοκτόνος δράση έχει εξαιρετικά ευεργετικές επιδράσεις στην υγεία του ανθρώπου, όπως και άλλες βιταμίνες και ιχνοστοιχεία (κυρίως σελήνιο). Άλλα φαινολικά συστατικά του ελαιολάδου είναι τα οξέα καφεϊκό, βαννιλικό, συριγγικό και κουμαρικό. Άλλες αντιοξειδωτικές ενώσεις που υπάρχουν στο ελαιόλαδο είναι διάφορα φλαβονοειδή και οι ανθοκυανίνες. (Tuck KL, 2002). Σχήμα 4.2 Αντιοξειδωτικές ουσίες στο ελαιόλαδο Πηγή:( Tuck KL, Hayball PJ 2002) 48

51 4.2 Αύξηση της σταθερότητας των ελαίων τηγανίσματος με φυσικά αντιοξειδωτικά Ο φυσικός τρόπος βελτίωσης της οξειδωτικής σταθερότητας των ελαίων τηγανίσματος είναι η προσθήκη φυσικών αντιοξειδωτικών συστατικών και πρόδρομων ενώσεων, που εντοπίζονται στο φυτικό βασίλειο (Kochhar, 2000). Σε έρευνα που πραγματοποιήθηκε, μελετήθηκε η επίδραση των τοκοφερολών στην οξειδωτική σταθερότητα απογυμνωμένων από αντιοξειδωτικά φυτικών ελαίων με την προσθήκη προτύπων α -, β -, γ - και δ τοκοφερολών. Πρότυπες τοκοφερόλες σε αναλογία τυπική του ηλιελαίου (υψηλή περιεκτικότητα σε α και χαμηλή σε γ και δ τοκοφερόλη) και πρότυπες τοκοφερόλες σε αναλογία τυπική του σογιέλαιου (χαμηλή περιεκτικότητα σε α και υψηλή σε γ και δ τοκοφερόλη) προστέθηκαν στο απογυμνωμένο από αντιοξειδωτικά ηλιέλαιο και σογιέλαιο. Τα έλαια υποβλήθηκαν σε επιταχυνόμενη αυτοοξείδωση, θερμικά στους 60 ο C στο σκοτάδι και σε επιταχυνόμενη φωτοοξείδωση σε πυκνότητα φωτός 7500lx στους 30 ο C. Τα επίπεδα οξείδωσης των επεξεργασμένων ελαίων μετρήθηκαν αφενός από το σχηματισμό υπεροξειδίων και πτητικών ενώσεων και αφετέρου από την ανάλυση της γεύσης. Κατά την αυτοοξείδωση στο σκοτάδι, το σογιέλαιο με προφίλ τοκοφερολών ανάλογο του σογιέλαιου είχε τα χαμηλότερα επίπεδα υπεροξειδίων και συνολικών πτητικών ενώσεων, ενώ το ηλιέλαιο με προφίλ τοκοφερολών ανάλογο του ηλιελαίου είχε τα υψηλότερα. Στη γευστική ανάλυση των ελαίων, το ηλιέλαιο με προφίλ τοκοφερολών ανάλογο του σογιέλαιου ήταν το σταθερότερο. Το σογιέλαιο με προφίλ τοκοφερολών ανάλογο του ηλιελαίου ήταν το λιγότερο σταθερό στην αυτοοξείδωση στο σκοτάδι. Η προσθήκη τοκοφερολών σε περιεκτικότητα ανάλογη του ηλιελαίου βελτίωσε την σταθερότητα στο φως και των δύο φυτικών ελαίων. Τέλος, το προφίλ τοκοφερολών τυπικό του σογιέλαιου ήταν σημαντικά πιο αποτελεσματικό στην παρεμπόδιση της αυτοοξείδωσης στο σκοτάδι, ενώ το προφίλ τοκοφερολών τυπικό του ηλιελαίου ήταν σημαντικά πιο αποτελεσματικό στην παρεμπόδιση της αυτοοξείδωσης στο φως (Warner, 2005). Τα αποτελέσματα μιας μελέτης, για την επίδραση της προσθήκης ρίγανης στην οξειδωτική σταθερότητα βαμβακέλαιου κατά το τηγάνισμα πατατών και την σταθερότητα των τηγανισμένων πατατών κατά την αποθήκευσή τους, έδειξαν ότι τόσο η ρίγανη όσο και το εκχύλισμά της μείωσαν τα ποσοστά συγκέντρωσης των πολικών ενώσεων, των πολυμερισμένων τριγλυκερίδιων, καθώς επίσης και των διμερών τριγλυκεριδίων. (Houhoyla, Oreopoulou,& Tzia, 2003). Σε προγενέστερη, επίσης, έρευνα βρέθηκε ότι ο εμπλουτισμός φοινικέλαιου με εκχύλισμα ρίγανης, αύξησε την οξειδωτική σταθερότητα του κατά το τηγάνισμα πατατών (Lolos, Oreopoulou, & Tzia, 1999). 49

52 Η μελέτη της επίδρασης των εκχυλισμάτων δεντρολίβανου και φασκόμηλου στις φυσικές και χημικές μεταβολές εξευγενισμένου φοινικέλαιου κατά το βαθύ τηγάνισμα πατατών, έδειξε, ότι και τα δύο αντιοξειδωτικά επιβράδυναν σημαντικά την υποβάθμιση του ελαίου κατά τη διάρκεια τηγανίσματος (έξι ημερών) και μείωσαν το βαθμό οξείδωσης του ελαίου κατά το τηγάνισμα (Che Man & Jaswir,2000). Οι Kalantzakis και Blekas, μελέτησαν την επίδραση των αιθανολικών και ακετονικών εκχυλισμάτων ελληνικής φασκομηλιάς και της καλοκαιρινής θρούμπης (summer savory) στη σταθερότητα φυτικών ελαίων που θερμάνθηκαν στη θερμοκρασία τηγανίσματος (180 C). Και τα δύο αντιοξειδωτικά καθυστέρησαν αποτελεσματικά τις αντιδράσεις οξείδωσης κατά τη διάρκεια της θέρμανσης των ελαίων.(kalantzakis, G., Blekas, G, 2006). Οι Gordon και Koourimska (1995) μελέτησαν, τις αλλαγές στην περιεκτικότητα τοκοφερολών ενός ελαίου που χρησιμοποιήθηκε για βαθύ τηγάνισμα πατατών, και διαπίστωσαν ότι η α-τοκοφερόλη χάνεται πολύ γρηγορότερα από την β-, γ- ή δ-τοκοφερόλη. Επίσης διαπίστωσαν ότι ο εμπλουτισμός του ελαίου με εκχύλισμα δεντρολίβανου προκάλεσε μια χαρακτηριστική μείωση του ποσοστού απώλειας των τοκοφερολών (Gordon & Kourimska, 1995). Η μελέτη της επίδρασης αιθανολικού εκχυλίσματος καλοκαιρινής θρούμπης (summer savory) στις οξειδωτικές και θερμικές διαδικασίες που εμφανίζονται στο ηλιέλαιο κατά τη θέρμανση του σε υψηλή θερμοκρασία (180 C) έδειξε ότι ο εμπλουτισμός του ηλιελαίου με το αιθανολικό εκχύλισμα βελτίωσε την οξειδωτική του σταθερότητα και εμπόδισε τις οξειδωτικές διαδικασίες περισσότερο από τις θερμικές διαδικασίες (Yanislieva, Marinova, Marekov & Gordon,1997). Τα φύλλα τσαγιού, που συχνά θεωρούνται ως γεωργικά απόβλητα, περιέχουν αντιοξειδωτικά που μπορούν να προστεθούν σε τρόφιμα. Μια μελέτη έδειξε ότι, η προσθήκη μεθανολικού εκχυλίσματος φύλλων τσαγιού σε έλαιο, αύξησε τη σταθερότητα του βαμβακέλαιου κατά τη θέρμανση του στους 60 C και κατά το τηγάνισμα πατάτας στους 180 C (Zandi &Gordon, 1999). Επίσης το 1994 οι Tian και White εμπλούτισαν βαμβακέλαιο και σογιέλαιο με εκχύλισμα βρώμης και τα κράτησαν σε θερμοκρασία 30 και 60 C στο σκοτάδι και σε 30 C στο φως. Παρατήρησαν ότι κατά τη διάρκεια της αποθήκευσης, οι τιμές υπεροξειδίου των ελαίων ήταν σημαντικά χαμηλότερες με την προσθήκη του εκχυλίσματος της βρώμης (Tian & White, 1994). 50

53 Ερευνήθηκε η προσθήκη σκόνης σπανακιού (oleracea Spinacia ) σε ζύμη ως φυσικό αντιοξειδωτικό. Η ζύμη τηγανίστηκε σε σογιέλαιο στους 160 C και τα δείγματα αναλύθηκαν αμέσως, αλλά και μετά από αποθήκευση στους 60 C για 12 ημέρες στο σκοτάδι. Η σκόνη από το σπανάκι μείωσε τη συσσώρευση των πολικών ενώσεων στο σογιέλαιο κατά τη διάρκεια του τηγανίσματος. Μείωσε επίσης τον σχηματισμό διένιων και αλδεϋδης στην τηγανισμένη ζύμη κατά τη διάρκεια της αποθήκευσης της. (Lee,Lee et al, 2002). Οι Shyamala et al αφού εξέτασαν την αντιοξειδωτική ικανότητα φυλλωδών λαχανικών, και συγκεκριμένα του λάχανου (Brassica oleracea var. capitata), φύλλων κολίανδρου (Coriandrum sativum), hongone (Alternanthera sessilis) και σπανακιού (Spinachia oleracea), πρόσθεσαν αιθανολικά εκχυλίσματα αυτών σε ραφιναρισμένο ελαιόλαδο και φουντουκέλαιο. Τα έλαια θερμάνθηκαν σε θερμοκρασίες τηγανίσματος και αποθηκεύθηκαν για τέσσερις εβδομάδες. Στη συνέχεια, εκτιμήθηκε η τιμή υπεροξειδίου τους που δείχνει την οξειδωτική κατάσταση τους Γενικά τα φυλλώδη λαχανικά επέδειξαν καλή αντιοξειδωτική δράση και τα εκχυλίσματά τους παρείχαν προστατευτική επίδραση στο σχηματισμό υπεροξειδίου κατά την αποθήκευση των τηγανισμένων ελαίων (Shyamala et al., 2005). Πρόσφατη έρευνα έδειξε ότι, έλαια πλούσια σε πολυφαινόλες και κυρίως σε ολευρωπαΐνη, μπορούν να παραχθούν με τη προσθήκη εκχυλίσματος φύλλων ελιάς. Φυτικά έλαια εμπλουτίστηκαν με τη προσθήκη εκχυλίσματος φύλλων ελιάς. Ο εμπλουτισμός έγινε έτσι ώστε τα έλαια να περιέχουν 200mg/kg πολυφαινόλες. Τα αποτελέσματα της έρευνας έδειξαν ότι, μετά την προσθήκη του εκχυλίσματος των φύλλων ελιάς, η αντιοξειδωτική ικανότητα και η οξειδωτική σταθερότητα όλων των ελαίων βελτιώθηκε (Salta, Mylona, Chiou et al, 2007). 51

54 Κεφάλαιο 5 Πειραματικό Μέρος 5.1 Προετοιμασία του εκχυλίσματος φύλλων ελιάς. Η απομόνωση των πολυφαινολών έγινε σύμφωνα με τη διαδικασία που περιγράφηκε από τον Gariboldi το Τα φύλλα ελιάς (50 g) εμποτίστηκαν σε μεθανόλη (250 ml) και έμειναν για τρεις ημέρες, σε σκοτάδι και σε θερμοκρασία δωματίου. Το εκχύλισμα διαχωρίστηκε με διήθηση και ο διαλύτης απομακρύνθηκε σε συσκευή εξάτμισης υπό ελαττωμένη πίεση. Το υπόλειμμα διαλύθηκε σε 50 ml ακετόνης - νερού (1:1), πλύθηκε με εξάνιο (50 ml, τέσσερις φορές) χλωροφόρμιο (50 ml, τέσσερις φορές) και εκχύλισμα αιθυλικού οξικού άλατος (50 ml, τέσσερις φορές). Το υπόλειμμα, που απέμεινε μετά την εξάτμιση του διαλύτη και το οποίο περιείχε κυρίως πολυφαινόλες, διαλύθηκε σε μεθανόλη (5 ml). Τέλος το εκχύλισμα μεθανόλης φυλάχθηκε στους 4 C. 5.2 Προετοιμασία του εμπλουτισμού του ελαίου. Το ηλιέλαιο που χρησιμοποιήθηκε σε αυτήν την μελέτη εμπλουτίστηκε με μια κατάλληλη ποσότητα εκχυλίσματος φύλλων ελιάς που αντιστοιχούσε περίπου σε 200 mg ανά Kg ελαίου. Κατάλληλη ποσότητα ξηρού εκχυλίσματος (1,45g) προσδιορισμένη βάσει Folin- Ciocalteau αναδιαλύθηκε σε 1,2-προπανοδιόλη (1,5 ml) και ακολούθως προστέθηκε σταδιακά ηλιέλαιο (2.200 g). Για την ομογενοποίηση του μίγματος χρησιμοποιήθηκε ανάδευση σε vortex και λουτρό υπερήχων. Η 1,2- προπανοδιόλη προστέθηκε για να ομογενοποιήσει το μίγμα. 5.3 Τηγάνισμα Τροφίμων Α) Βαθύ Τηγάνισμα (τηγάνισμα σε φριτέζα) Υλικά: Νωπές πατάτες: "Τακτικός" φθινοπωρινή, ποικιλία Fabula, προέλευση Ελλάδα, Ν. Ηλείας Έλαια που χρησιμοποιήθηκαν: 1. Ηλιέλαιο, εμπορικά διαθέσιμο 2. Ηλιέλαιο εμπλουτισμένο με πολυφαινόλες από εκχύλισμα φύλλων ελιάς. Όργανα: 52

55 Τα όργανα που χρησιμοποιήθηκαν στο τηγάνισμα σε φριτέζα είναι: Φριτέζα Kenwood (Havant, UK) model DF SSO, PK OOS/WGR Ζυγός ακριβείας: ANALYTICAL Standard Model AS1120 (Serial No 19750) της εταιρίας OHAUS. Μέθοδος: Περίπου 2 L ελαίου τοποθετήθηκαν σε φριτέζα οικιακού τηγανίσματος και θερμάνθηκαν στους 170 ο C σύμφωνα με την ένδειξη του θερμοστάτη που ελέγχεται με τη χρήση υδραργυρικού θερμομέτρου. Έγιναν οκτώ διαδοχικά τηγανίσματα με το ίδιο έλαιο. Η διαδικασία αυτή πραγματοποιήθηκε για 2 διαφορετικά έλαια: ηλιέλαιο (Blank) και εμπλουτισμένο ηλιέλαιο (enriched). Οι πατάτες που χρησιμοποιήθηκαν ήταν νωπές, καθαρίστηκαν, πλύθηκαν και κόπηκαν πριν από κάθε τηγάνισμα. Με ένα χάρακα μετρήθηκαν δειγματοληπτικά οι διαστάσεις τους. Στο κάθε τηγάνισμα τοποθετήθηκαν 400 ± 10g πατάτες. Η διάρκεια του τηγανίσματος ήταν 10 λεπτά και μετά την ολοκλήρωση του τηγανίσματος οι πατάτες παρέμειναν στο δικτυωτό καλάθι της φριτέζας για την απομάκρυνση όσο το δυνατόν μεγαλύτερης ποσότητας απορροφηθέντος ελαίου. Το έλαιο αφέθηκε να κρυώσει, ζυγίστηκε και ακολούθησε το επόμενο τηγάνισμα. Από τη διαφορά του βάρους του ελαίου μεταξύ των τηγανισμάτων υπολογίσθηκε το ποσοστό του απορροφηθέντος ελαίου. Πίνακας 5.1: Διαστάσεις κομμένων πατατών. Πατάτα Μήκος Πλάτος Ύψος (cm) (cm) (cm) 1 9 1, ,5 2 0, ,5 1,5 4 7,5 1, ,8 1 1, ,2 7 6,5 1,9 1,6 8 6,5 1, ,1 1,7 1,1 Μέση τιμή 7,77 1,48 1,19 53

56 5.4 Δείγματα και συντήρηση δειγμάτων Υλικά Σακουλάκια για αποθήκευση τηγανισμένης πατάτας Δοκιμαστικοί σωλήνες με βιδωτό πώμα για συλλογή δειγμάτων ελαίου τηγανίσματος Μεμβράνη για αεροστεγές κλείσιμο (parafilm) Μέθοδος Τα τηγανισμένα δείγματα πατάτας, τα οποία τηγανίστηκαν σε φριτέζα (16 συνολικά δείγματα) τοποθετήθηκαν σε σακουλάκια κατάψυξης και κλείστηκαν αεροστεγώς. Αφού διεκπεραιώθηκαν τα βήματα αυτά, τα δείγματα τοποθετήθηκαν στην κατάψυξη, στους -40 ο C. Τα δείγματα ελαίου αποθηκεύτηκαν σε δοκιμαστικούς σωλήνες με βιδωτό πώμα, κλείστηκαν με parafilm και τοποθετήθηκαν στο ψυγείο. Στο ψυγείο επίσης, τοποθετήθηκαν και τα φρέσκα δείγματα ελαίου, που χρησιμοποιήθηκε κατά το τηγάνισμα. Πριν χρησιμοποιηθούν για τις αναλύσεις αποψύχονταν και ομογενοποιούνταν με ανακίνηση (Vortex) Προσδιορισμός του απορροφηθέντος ελαίου από τις τηγανισμένες πατάτεςόργανα Ζυγός ακριβείας: Analytical Standard, Model AS1120 Αναλυτική πορεία Ο προσδιορισμός του απορροφηθέντος ελαίου από τις τηγανισμένες πατάτες πραγματοποιήθηκε σταθμικά χρησιμοποιώντας τον τύπο: μαζα (g) απορροφηθεντος ελαιου % απορροφηθεν ελαιο = 100 μαζα (g) τηγανισμενης πατατας Η μάζα (g) του απορροφηθέντος ελαίου υπολογίσθηκε από την διαφορά μάζας του ελαίου στο σκεύος τηγανίσματος πριν και μετά από κάθε τηγάνισμα 54

57 5.6 Εκτίμηση σταθερότητας ελαίων με τη μέθοδο Rancimat Σκοπός της μεθόδου αυτής ήταν η εκτίμηση της σταθερότητας των ελαίων. Η μέθοδος εφαρμόστηκε σε συνθήκες θερμοκρασίας 110 C και με ροή αέρα 20 L / h. Στους τρεις υποδοχείς (στο πίσω μέρος) της συσκευής τοποθετούνταν τρεις κυλινδρικοί σωλήνες με 60 ml δις- απεσταγμένο νερό στον καθένα. Σε αυτούς εμβαπτίζονταν ηλεκτρόδια αγωγιμότητας. Οι σωλήνες αντίδρασης τοποθετούνταν στο μπροστινό μέρος της συσκευής, σε άλλους τρεις ανάλογους υποδοχείς και καθένας από αυτούς περιείχε 3 ml λάδι σε κάθε δοκιμή. Αξίζει να σημειωθεί ότι η όλη συνδεσμολογία συνέβαλε στο να είναι κλειστό το σύστημα. Συσκευή Rancimat Προετοιμασία των εξαρτημάτων της συσκευής Το σωστό πλύσιμο όλων των εξαρτημάτων της συσκευής Rancimat μετά από κάθε δοκιμή αποτελεί κρίσιμο παράγοντα για την επίτευξη καλών αποτελεσμάτων. Για αυτό το λόγο στις ερευνητικές εργασίες που χρησιμοποιείται η μέθοδος αυτή υπάρχει και ένα πρωτόκολλο που αφορά τη διαδικασία πλυσίματος. Κατά τη διάρκεια αυτής της εργασίας εφαρμόστηκαν τα πιο κάτω στάδια με βάση τις προδιαγραφές της κατασκευάστριας εταιρείας. 55

58 Καθαρισμός εξαρτημάτων της συσκευής Rancimat : 1. Όλα τα εξαρτήματα της Rancimat αρχικά πλένονταν με κοινό σαπούνι. 2. Ξεπλένονταν με νερό βρύσης. 3. Στην συνέχεια ξεπλένονταν με δις-απεσταγμένο νερό. 4. Τα σκεύη τελικά εμβαπτίζονταν σε λεκάνη που περιείχε διάλυμα ισχυρού σάπωνος (3 % σε δις-απεσταγμένο νερό) (Fluka chemica RBS 25 concentrate). Στο διάλυμα αυτό παρέμεναν εμβαπτισμένα για τουλάχιστον 24 ώρες. Ήταν σημαντικό τα σκεύη να καλύπτονται πλήρως από το διάλυμα αυτό. Ακολούθως τα σκεύη αρχικά ξεπλένονταν με απεσταγμένο νερό και στη συνέχεια με δις-απεσταγμένο και τοποθετούνταν σε ασφαλές και καθαρό μέρος μέχρι να στεγνώσουν πλήρως. Καθαρισμός ηλεκτροδίων: Μετά την ολοκλήρωση κάθε δοκιμής, τα ηλεκτρόδια βυθίζονταν για 1-2 λεπτά σε ποτήρι ζέσεως που περιείχε ακετόνη. και τοποθετούνταν σε ασφαλές και καθαρό μέρος μέχρι να στεγνώσουν πλήρως. 5.7 Κατασκευή πρότυπης καμπύλης αναφοράς της trans,trans- 2,4-Δεκαδιεναλης Όργανα- Αντιδραστήρια: Μεθανόλη Χρωματογραφικής Καθαρότητας Πρότυπη ουσία trans-trans, 2,4- decadienal (Aldrich) Αναλυτική Πορεία: Ζυγίστηκαν με ακρίβεια 4 δεκαδικών ψηφίων 11,2 mg trans,trans- 2,4-Δεκαδιενάλης σε αναλυτικό ζυγό. Προστέθηκε μεθανόλη (5 ml), οπότε παρασκευάζεται διάλυμα συγκέντρωσης 2,24 mg/ml. Η πρότυπη καμπύλη έγινε με χρήση 8 διαλυμάτων διαφορετικών συγκεντρώσεων τα οποία παρασκευάστηκαν με διαδοχικές αραιώσεις από το αρχικό διάλυμα. Τα πρότυπα αναλύθηκαν με HPLC. 56

59 trans,trans- 2,4- Δεκαδιενάλη (μg/ml) Εμβαδόν (mau*s) y = 11666,0917x + 0,3790 R 2 = 0, ,2 6560,7 8, ,3 6, ,5 3, ,8 1, , ,8 0, ,1 0, ,4 0, ,7 0, ,5 Area maus ,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 μg (in 50μL injection) 5.8 Παραλαβή trans,trans- 2,4-Δεκαδιενάλης Όργανα- Αντιδραστήρια Μεθανόλη χρωματογραφικής καθαρότητας Πιπέτες Pasteur Πιπέτες σταθερού όγκου Eppendorf και τα αντίστοιχα tips Φυγόκεντρος, Hermle z320 Vortex Μέθοδος παραλαβής trans,trans- 2,4-Δεκαδιενάλης από τις τηγανισμένες πατάτες Μη λυοφιλιοποιημένη τηγανιτή πατάτα (1g) ζυγίστηκε με ακρίβεια 4 δεκαδικών ψηφίων, σε σωληνάκι με βιδωτό πώμα και ακολούθως προστέθηκε μεθανόλη (2 ml). Ακολούθησε ανάδευση σε vortex για 2 λεπτά, φυγοκέντριση για 10 λεπτά στα 3000 rpm και παραλαβή της υπερκείμενης στοιβάδας με πιπέτα Pasteur. Η ίδια διαδικασία επαναλήφθηκε ακόμη 2 φορές με 2 ml MeOH κάθε φορά. Τα μεθανολικά εκχυλίσματα συλλέχθηκαν σε σωληνάκι με βιδωτό πώμα και διατηρήθηκαν στην κατάψυξη μέχρι την ανάλυση με Υγρή Χρωματογραφία Υψηλής Απόδοσης (HPLC). Μέθοδος παραλαβής trans, trans-2, 4-Δεκαδιενάλης από τα τηγανισμένα έλαια. Παρασκευάστηκε διάλυμα ελαίου 10%κ.ο. Ζυγίστηκαν με ακρίβεια 4 δεκαδικών ψηφίων 0,09g ελαίου και προστέθηκαν 0,9 ml C/M 1:1 (χλωροφόρμιο/μεθανόλη). Τοποθετήθηκαν σε 57

60 vials HPLC. και διατηρήθηκαν στην κατάψυξη μέχρι την ανάλυση με Υγρή Χρωματογραφία Υψηλής Απόδοσης (HPLC). 5.9 Προσδιορισμός trans,trans-2,4-δεκαδιενάλης στα τηγανισμένα έλαια, με χρωματογραφία στήλης υψηλής απόδοσης (HPLC) Μέθοδος Ανάλυσης HPLC: Χρωματογραφία HPLC αναστρόφου φάσεως με βαθμιδωτή έκλουση. Όργανο: ΗP1050, αντλία 4 καναλιών Στήλη: C18 Nucleosil 100 (5 μm) (125 4,6mm) Ανιχνευτής: UV-Vis (280, 214, 295, 254 nm) Ροή διαλυτών: 1 ml/min Όγκος ένεσης 50 μl Πρόγραμμα Βαθμιδωτής Έκλουσης (Gradient) (Ν.Κ. Αndrikopoulos et al, 1991): Χρόνος (min) %Α %Β %C %D 0 70,0 17,5 12, ,3 41, ,3 41, ,4 16,6 60, ,4 16,6 60, ,3 41, ,0 17,5 12, ,0 17,5 12,5 0 A = υδατικό διάλυμα ορθοφωσφορικού οξέος με ph=3, B = CH3CN, C = CH3OH, D = CH 3 CH(OH)CH 3 58

61 5.10 Προετοιμασία δειγμάτων για τον προσδιορισμό των πολυμερισμένων τριγλυκεριδίων στα τηγανισμένα έλαια Παρασκευή διαλύτη δειγμάτων και έκλουσης. Σε ογκομετρική φιάλη τοποθετήθηκαν 100 ml THF. Σε ζυγό ακριβείας ζυγίστηκε 0,1 g BHT και προστέθηκε στην ογκομετρική φιάλη. Παρασκευή δειγμάτων. Σε vial HPLC τοποθετήθηκαν (ζυγίστηκαν) 50 mg ελαίου και προστέθηκαν 950 μl από τον διαλύτη THF/BHT. Τα δείγματα σφραγίστηκαν και τοποθετήθηκαν στην κατάψυξη (-40 C) μέχρι την ανάλυση με HPLC Προσδιορισμός των πολυμερισμένων τριγλυκεριδίων στα τηγανισμένα έλαια, με Χρωματογραφία στήλης υψηλής απόδοσης (HPLC) Μέθοδος Ανάλυσης HPLC: Χρωματογραφία HPLC μοριακής διήθησης με ισοκρατική έκλουση. Όργανο: ΗP1100 Στήλη: Χρησιμοποιούνται σε σειρά (α) PL-Gel 500 Å (Polymer Laboratories, London, UK) (β) PL-Gel 100 Å column Ανιχνευτής: Δείκτη διάθλασης (ΗP 1047A) Ροή διαλυτών: 0,9 ml/min Θερμοκρασία: 35 C Όγκος ένεσης 10 μl ο 59

62 Κεφάλαιο 6 Αποτελέσματα-Συζή τηση 6.1 Μεταβολές στο απορροφηθέν έλαιο κατά το τηγάνισμα. Τα αποτελέσματα από τον υπολογισμό του ποσοστού του ελαίου που απορροφήθηκε από τις πατάτες στη διάρκεια των τηγανισμάτων δίνονται στους παρακάτω πίνακες. Όπως, αναφέρθηκε και στο προηγούμενο κεφάλαιο ο υπολογισμός έγινε σταθμικά με τη χρήση του τύπου: μαζα (g) απορροφηθεντος ελαιου % απορροφηθεν ελαιο = 100 μαζα (g) τηγανισμενης πατατας Η μάζα (g) του απορροφηθέντος ελαίου υπολογίσθηκε από την διαφορά μάζας του ελαίου στο σκεύος τηγανίσματος πριν και μετά από κάθε τηγάνισμα Πίνακας 6.1.1: Βάρη δειγμάτων ελαίου, πατάτας και ποσοστό απορροφηθέντος ελαίου κατά το τηγάνισμα με το μη εμπλουτισμένο ηλιέλαιο. ΗΛΙΕΛΑΙΟ ΜΗ ΕΜΠΛΟΥΤΙΣΜΕΝΟ (BLANK) Αριθμός Βάρος ελαίου Βάρος ελαίου Βάρος Βάρος Βάρος Ποσοστό τηγανί- πριν το μετά το πατάτας πατάτας απορροφηθέντος απορροσματος τηγάνισμα(g) τηγάνισμα(g) νωπή τηγανισμένη φηθέντος (g) (g) ε λαίου (g) ελαίου , ,4 394,4 197,8 13,8 7, , ,4 394,4 187,9 14,5 7, , ,8 398,5 184,0 13,1 7, , ,7 397,1 196,1 12,0 6, , ,1 396,3 206,5 12,0 5, , ,1 394,7 207,4 10,6 5, , ,9 399,6 202,4 11,2 5, , ,0 400,5 200,1 11,2 5,6 60

63 Πίνακας 6.1.2: Βάρη δειγμάτων ελαίου, πατάτας και ποσοστό απορροφηθέντος ελαίου κατά το τηγάνισμα με το εμπλουτισμένο ηλιέλαιο. ΗΛΙΕΛΑΙΟ ΕΜΠΛΟΥΤΙΣΜΕΝΟ (ENRICHED) Αριθμός τηγανί- σματος Βάρος ελαίου πριν το τηγάνισμα( g) Βάρος ελαίου μετά το τη γάνισμα(g) Βάρος πατάτας νωπή Βάρος πατάτας τηγανισμένη Βάρος απορρο- φηθέντος (g) (g) ελαίου (g) Ποσοστό απορροφηθέντος ελαίου , ,1 406,1 213,6 12,7 5, , ,4 405,9 204,5 13,3 6, , ,1 407,7 201,6 12,8 6, , ,4 406,9 218,8 11,4 5, , ,4 400,1 214,4 14,2 6, , ,6 401,6 208,1 11,0 5, , ,0 409,6 200,6 13,0 6, , ,9 407,1 222,3 13,8 6,2 Η ποσοστιαία προσρόφηση του ελαίου που απορροφάται κυμαίνεται μεταξύ 4% με 14% του ολικού βάρους του τροφίμου και εξαρτάται από το τρόφιμο και το μέσο τηγανίσματος (Andrιkopoulos et al., 2004). Κατά το τηγάνισμα με το μη εμπλουτισμένο ηλιέλαιο, το μικρότερο ποσοστό ελαίου που απορροφήθηκε από τις πατάτες είναι 5,1% και το μεγαλύτερο 7,7%, ενώ κατά το τηγάνισμα με το εμπλουτισμένο ηλιέλαιο, 5,2% και 6,6% αντίστοιχα. 6.2 Εκτίμηση της οξειδωτικής σταθερότητας των Ελαίων. Η οξειδωτική σταθερότητα των ελαίων αξιολογήθηκε με τη μέθοδο Rancimat. Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται συχνά για να αξιολογήσει τη σταθερότητα των ελαίων σε υψηλές θερμοκρασίες ( C). Η μέθοδος Rancimat, βασίζεται στη μέτρηση της μεταβολής της αγωγιμότητας του απεσταγμένου νερού που προκαλείται από τα πτητικά οργανικά οξέα που συγκεντρώνονται σε αυτό με την πάροδο του χρόνου. Τα οργανικά οξέα είναι σταθερά δευτερογενή προϊόντα της οξείδωσης του θερμαινόμενου ελαίου το οποίο οξειδώνεται με τη διοχέτευση αέρα (Hill & Perkins, 1995). Η μεταβολή της διηλεκτρικής σταθεράς παρακολουθείται με τη χρήση αυτογραφικής συσκευής με τη μορφή καμπυλών. Η πορεία των καμπυλών προχωρά παράλληλα με την αύξηση 61

64 του αριθμού των υπεροξειδίων. Επομένως με βάση τις καμπύλες μπορούμε να υπολογίσουμε τη διάρκεια του κάθε σταδίου οξείδωσης και κυρίως του σταδίου επαγωγής, στο οποίο δεν έχει αρχίσει ακόμη ο σχηματισμός των δευτερογενών προϊόντων (προϊόντα διάσπασης). (Κυριτσάκης κ.α 1988) Τα αποτελέσματα από την εφαρμογή της μεθόδου Rancimat παρέχονται με την μορφή καμπυλών. Ο χρόνος που αντιστοιχεί στη μέγιστη κλίση των καμπυλών οξείδωσης, σημείο τομής των εφαπτομένων, προσδιορίζεται μετά την συμπλήρωση του πειράματος και ουσιαστικά αντιστοιχεί στην διάρκεια του σταδίου επαγωγής (induction time, IT). Στο παρακάτω πίνακα παρουσιάζονται τα αποτελέσματα από την εφαρμογή της μεθόδου Rancimat στα δείγματα των ελαίων που χρησιμοποιήθηκαν για τα διαδοχικά τηγανίσματα. Σε ορισμένα από τα δείγματα η μέθοδος επαναλήφθηκε και οι τιμές που παρατίθενται είναι οι μέσοι όροι δύο μετρήσεων. Η αποτελεσματικότητα του εμπλουτισμένου ελαίου εκφράστηκε ως παράγοντας προστασίας (PF) PF=IT inh / IT 0 όπου IT inh είναι ο χρόνος επαγωγής του εμπλουτισμένου ελαίου και IT 0, ο χρόνος επαγωγής του ελαίου αναφοράς Στο πίνακα παρουσιάζεται, επίσης, το ποσοστό αύξησης του χρόνου επαγωγής στο ηλιέλαιο μετά την προσθήκη των πολυφαινολών. Πίνακας 6.2.1: Οξειδωτική Σταθερότητα των Ελαίων- Μέθοδος Rancimat (Induction Time, IT). Αριθμός Ηλιέλαιο Ηλιέλαιο Παράγοντας Ποσοστιαία Τηγανίσματος Μη Εμπλουτισμένο IT(h) Εμπλουτισμένο Προστασίας Αύξηση Χρόνου IT(h) PF Ε παγωγής (%) 0 5,97 6,22 1,04 4,10 1 4,92 6,64 1,35 34,86 2 4,57 5,80 1,27 26,91 3 4,34 5,08 1,17 17,07 4 3,97 4,42 1,11 11,34 5 4,00 3,95 0,99-6 4,03 4,37 1,08 8,44 7 3,94 4,33 1,10 9,91 8 4,27 4,44 1,04 4,03 PF=Protection factor. 62

65 Μετά τον εμπλουτισμό του ελαίου με αντιοξειδωτικά, η σταθερότητα του αυξήθηκε, δείχνοντας έτσι το βαθμό με τον οποίο αυτά συμβάλλουν στην προστασία του από την οξείδωση (Σχήμα 6.1). IT (h) Rancimat SFO blank SFO enriched frying session Σχήμα Επίδραση της προσθήκης πολυφαινολών, στην οξειδωτική σταθερότητα των ελαίων Η διαφορά στον χρόνο επαγωγής του φρέσκου εμπλουτισμένου δείγματος ελαίου με το χρόνο επαγωγής του δείγματος του πρώτου τηγανίσματος, πιθανόν να οφείλεται σε πειραματικό σφάλμα. Μια άλλη εξήγηση θα μπορούσε να είναι η μη κατάλληλη συντήρηση των δειγμάτων φρέσκου ελαίου, η οποία οδήγησε στην υποβάθμιση του. Η μέθοδος στο συγκεκριμένο δείγμα, αν και επαναλήφθηκε, έδειξε ότι ο μέσος όρος του χρόνου επαγωγής ήταν 6,22 h, ενώ του εμπλουτισμένου δείγματος του πρώτου τηγανίσματος, ήταν 6,64 h. Βάσει του διαγράμματος πιθανολογείται ότι η πραγματική τιμή, πρέπει να κυμαίνεται μεταξύ 7,5 και 8 h. Η βελτίωση της σταθερότητας του ηλιελαίου με την προσθήκη πολυφαινολών είναι σημαντική κατά τα τρία πρώτα τηγανίσματα. Το ποσοστό αύξησης του χρόνου επαγωγής στο δείγμα ελαίου του πρώτου τηγανίσματος είναι 34,86% (παράγοντας προστασίας 1,35), του δεύτερου 26,91% (παράγοντας προστασίας 1,27) και του τρίτου 17,07% (παράγοντας προστασίας 1,17). Μετά το τρίτο τηγάνισμα, οι διαφορές είναι πολύ μικρές και πιθανόν να οφείλεται στο γεγονός ότι οι περιεχόμενες πολυφαινόλες μπορεί να έχουν μειωθεί. Καθώς λοιπόν αυξάνεται ο αριθμός των τηγανισμάτων, η οξειδωτική σταθερότητα του μη εμπλουτισμένου και του εμπλουτισμένου ηλιελαίου, μετά το τρίτο τηγάνισμα, είναι περίπου η ίδια. 63

66 Σε μια έρευνα που έγινε, η προσθήκη ολευρωπεΐνης σε φυτικά έλαια βελτίωσε την οξειδωτική σταθερότητα τους. Η μελέτη έδειξε ότι η μεγαλύτερη αύξηση στο χρόνο επαγωγής παρατηρήθηκε στο ηλιέλαιο και η τιμή του παράγοντα προστασίας (PF) ήταν 1,54. Καθώς στην παρούσα μελέτη παρατηρείται μεν σταδιακή ελάττωση του PF κατά τη διάρκεια των διαδοχικών τηγανισμάτων, αλλά στο πρώτο τηγάνισμα ο PF είναι 1,35, πιθανόν η σταθερότητα του φρέσκου εμπλουτισμένου ελαίου να είναι παρόμοια με αυτήν που καταγράφηκε στη μελέτη των Salta, Mylona, Chiou et.al (2007). Επίσης, η μελέτη έδειξε ότι το εκχύλισμα φύλλων ελιάς μπορεί να αυξήσει αρκετά την οξειδωτική σταθερότητα των δοκιμασμένων ελαίων και έναντι άλλων εκχυλισμάτων παρέχει την υψηλότερη προστασία (Salta, Mylona, Chiou et al, 2007). 6.3 Προσδιορισμός trans-trans-2,4-δεκαδιενάλης στα τηγανισμένα έλαια. Οι πίνακες και παρουσιάζουν τις τιμές της trans, trans-2,4-δεκαδιενάλης των ελαίων τηγανίσματος, οι οποίες προσδιορίστηκαν με χρωματογραφία στήλης υψηλής απόδοσης (HPLC). Η μέθοδος ανάλυσης HPLC επαναλήφθηκε για όλα τα δείγματα. Οι τιμές της trans, trans-2,4-δεκαδιενάλης εκφράζονται σε mg δεκαδιενάλης ανά kg ελαίου. Πίνακας 6.3.1: Ποσότητα της trans, trans-2,4-δεκαδιενάλης στο μη εμπλουτισμένο ηλιέλαιο Αριθμός trans,trans- 2,4- trans,trans- 2,4- τηγανίσματος Δεκαδιενάλη (μg/g) Δεκαδιενάλη (μg/g) Μ.Ο a b (επανάληψη) 0 1,0 2,8 1,9 1 3,9 4,3 4,1 2 12,4 12,0 12,2 3 13,4 11,6 12,5 4 17,6 15,2 16,4 5 27,7 24,5 26,1 6 55,3 42,8 49,0 7 55,6 44,9 50,3 8 53,3 48,5 50,9 64

67 Πίνακας 6.3.2: Ποσότητα της trans, trans-2,4-δεκαδιενάλης στο εμπλουτισμένο ηλιέλαιο Αριθμός trans,trans- 2,4- trans,trans- 2,4- τηγανίσματος Δεκαδιενάλη (μg/ml) Δεκαδιενάλη (μg/ml) Μ.Ο a b (επανάληψη) 0 2,0 2,3 2,1 1 5,1 5,7 5,4 2 12,1 11,5 11,8 3 25,2 24,6 24,9 4 38,1 33,3 35,7 5 47,2 45,3 46,2 6 68,5 64,2 66,3 7 86,8 84,5 85, ,4 97,7 101,5 Κατά τα διαδοχικά τηγανίσματα, καθώς η οξειδωτική σταθερότητα των ελαίων μειώνεται, αυξάνεται η παραγωγή της trans, trans-2,4-δεκαδιενάλης. Στο έλαιο αναφοράς (μη εμπλουτισμένο), το εύρος τιμών που εμφανίζει η συγκέντρωση της, είναι 1 έως 53,3 μg/ml και κυρίως από το τέταρτο τηγάνισμα και μετά η αύξηση της συγκέντρωσης της trans, trans-2,4- δεκαδιενάλης είναι σημαντική. Στο εμπλουτισμένο ηλιέλαιο η συγκέντρωση της trans, trans- 2,4-δεκαδιενάλης κυμαίνεται από 2 μg/ml στο φρέσκο ηλιέλαιο, έως 105,4 μg/ml στο όγδοο τηγάνισμα. Σε προηγούμενη έρευνα η συγκέντρωση της trans, trans-2,4-δεκαδιενάλης που ανιχνεύτηκε σε ηλιέλαιο, που χρησιμοποιήθηκε για το τηγάνισμα πατατών σε φριτέζα, κυμάνθηκε από 0 έως 111 μg/ml (Andrikopoulos et al., 2006). Σε μια έρευνα έγινε ποσοτικός προσδιορισμός της αλδεΰδης αυτής σε φυτικά έλαια τα οποία χρησιμοποιήθηκαν κατά το τηγάνισμα. Η μελέτη έδειξε, ότι η trans, trans-2,4- δεκαδιενάλη έχει τις περισσότερες πιθανότητες να σχηματιστεί στο ηλιέλαιο, μετά από τηγάνισμα πατάτας σε φριτέζα και η συγκέντρωση της βρέθηκε να εμφανίζει εύρος τιμών: 0,3-119,7 mg/ Kg (Andrikopoulos et al., 2004) Στο παρακάτω διάγραμμα παρουσιάζονται οι μεταβολές στις συγκεντρώσεις της trans, trans-2,4-δεκαδιενάλης κατά τη διάρκεια των διαδοχικών τηγανισμάτων, τόσο για τα δείγματα του μη εμπλουτισμένου ελαίου όσο και για τα δείγματα του εμπλουτισμένου ελαίου 65

68 DDAL (μg/g oil) 120,0 100,0 80,0 60,0 40,0 20,0 BL a Bl b Enr a Enr b 0, frying session Σχήμα Ποσότητα της trans, trans-2,4-δεκαδιενάλης που εκφράζεται σε μg/g κατά τα διαδοχικά τηγανίσματα. Καθώς λοιπόν αυξάνεται ο αριθμός των τηγανισμάτων, η συγκέντρωση της trans, trans- 2,4-δεκαδιενάλης αυξάνεται και από το τρίτο τηγάνισμα και μετά, η αύξηση της είναι μεγαλύτερη στο ηλιέλαιο που εμπλουτίστηκε με πολυφαινόλες. Στο έλαιο αναφοράς (μη εμπλουτισμένο) από το έκτο τηγάνισμα και μετά η μεταβολή της συγκέντρωσης είναι πολύ μικρή και στο όγδοο τηγάνισμα παρατηρείται μια μικρή μείωση της συγκέντρωσης της trans, trans-2,4-δεκαδιενάλης. Ανάλογη συμπεριφορά έχει δειχθεί στο ηλιέλαιο στη μελέτη των Andrikopoulos et al. (2006). Αντίθετα στο εμπλουτισμένο ηλιέλαιο η συγκέντρωση της trans, trans-2,4-δεκαδιενάλης συνεχίζει να αυξάνεται και μετά το έκτο τηγάνισμα, παρουσιάζοντας σημαντική μεταβολή. Στο σχήμα παρουσιάζονται τυπικά χρωματογράφηματα που ελήφθησαν από την ανάλυση trans, trans-2,4-δεκαδιενάλης κατά το 4ο διαδοχικό τηγάνισμα σε έλαιο αναφοράς (Α) και σε εμπλουτισμένο έλαιο (Β). 66

69 A B Σχήμα 6.4.2: Χρωματογράφημα που ελήφθη από την ανάλυση trans, trans-2,4-δεκαδιενάλης κατά το 4 ο διαδοχικό τηγάνισμα: Α: Ελαίου αναφοράς, Β: Εμπλουτισμένου ελαίου 6.4 Προσδιορισμός των πολυμερισμένων τριγλυκεριδίων στα τηγανισμένα έλαια. Το περιεχόμενο των πολυμερισμένων τριγλυκεριδίων (PTG) ενός δείγματος καθορίζεται από σύνολο των διμερών και ολιγομερών τριγλυκεριδίων, και εκλούεται πριν την κορυφή των μονομερών τριγλυκεριδίων. Εκφράζεται σε ποσοστό που βασίζεται στο εμβαδόν κορυφής (Gertz, 2001). Στον παρακάτω πίνακα δίνονται τα ποσοστά των πολυμερισμένων τρυγλυκεριδίων, τα οποία προσδιορίστηκαν με χρωματογραφία στήλης υψηλής απόδοσης. Η ανάλυση επαναλήφθηκε για όλα τα δείγματα. 67