Ε. Μήτσου, Γ. Ταβαντζής, Α. Ξενάκης, Β. Παπαδημητρίου

Transcript

1 ΙΝΣΤΙΤΟΥΤΟ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ, ΦΑΡΜΑΚΕΥΤΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΚΑΙ ΒΙΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΜΙΜΗΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΝΑΝΟΒΙΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ «Σύνθεση βιοσυμβατών νανοδιασπορών και χρήση τους ως αντικαταστάτες της υδατικής/λιπαρής φάσης μακρογαλακτωμάτων» Ε. Μήτσου, Γ. Ταβαντζής, Α. Ξενάκης, Β. Παπαδημητρίου Σε συνεργασία με την εταιρεία Γιώτης Α.Ε. στα πλαίσια του έργου ΠΑΒΕΤ

2 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Σύνθεση νανοδιασπορών τύπου μικρογαλακτώματος ( χρήση συστατικών τα οποία θεωρούνται ασφαλή για κατανάλωση) Εισαγωγή των μικρογαλακτωμάτων στο προς αλλαγή προϊόν στην κατάλληλη αναλογία Δομικός χαρακτηρισμός του μικρογαλακτώματος αλλά και του τελικού προϊόντος αν αυτό είναι εφικτό(dls, EPR) Μελέτη της συμπεριφοράς του τελικού προϊόντος Εγκλωβισμός βιοδραστικών ουσιών στο μικρογαλάκτωμα με σκοπό την αύξηση της θρεπτικής αξίας του τελικού προϊόντος

3 ΚΥΡΙΟΣ ΣΤΟΧΟΣ Ανάπτυξη μικρογαλακτωμάτων τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε τρόφιμα και να αντικαταστήσουν είτε την ελαιώδη είτε την υδατική φάση τροφίμων τα οποία ανήκουν στην κατηγορία των μακρογαλακτωμάτων όπως οι φυτικές κρέμες ζαχαροπλαστικής.

4 ΜΙΚΡΟΓΑΛΑΚΤΩΜΑ Μικρογαλακτώματα είναι τα κολλοειδή διαλύματα που προκύπτουν από την διασπορά ενός υγρού (διεσπαρμένη ή εσωτερική φάση) σε ένα άλλο υγρό (συνεχής ή εξωτερική φάση), τα οποία είναι μη αναμίξιμα μεταξύ τους με την βοήθεια επιφανειοενεργών ουσιών και τα οποία δίνουν ένα διαυγές αποτέλεσμα.

5 ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΜΙΚΡΟΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ Θερμοδυναμικά σταθερά Οπτικά ισότροπα μίγματα ελαίου (ο), νερού (w) και επιφανειοενεργών (s) καθώς και συνεπιφανειοενεργών Δεν απαιτείται η παροχή μεγάλων ποσοτήτων ενέργειας για τον σχηματισμό τους (αυθόρμητος σχηματισμός - απλή ανάδευση) Δημιουργία σταγονιδίων με διάμετρο έως 200nm

6 ΤΥΠΟΙ ΜΙΚΡΟΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ Μικρογαλακτώματα ελαίου σε νερό (o/w): - Μικροσταγονίδια ελαίου, σχήματος εξαρτώμενο από το επιφανειοενεργό, με συνεχή οργανική φάση το νερό. - Σχηματισμός μικκυλίων Μικρογαλακτώματα νερού σε έλαιο (w/o): - Μικροσταγονίδια νερού που περιβάλλεται από το στρώμα των αμφίφιλων μορίων, με συνεχή οργανική φάση το έλαιο - Σχηματισμός αντιστρόφων μικκυλίων Δισυνεχή μικρογαλακτώματα (bicontinuous): - Πρόκειται για μικρογαλακτώματα με συγκρίσιμες ποσότητες νερού και ελαίου, η δομή των οποίων δεν έχει αποσαφηνιστεί πλήρως. Υποστηρίζεται ότι στην φάση αυτή υπάρχει συνύπαρξη των δύο παραπάνω ειδών μικρογαλακτωμάτων

7 ΜΙΚΡΟΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΑ Ο/W ΚΑΙ W/O

8 ΦΥΤΙΚΗ ΚΡΕΜΑ Σύνθετο προϊόν με χαρακτηριστικά τόσο γαλακτώματος όσο και αφρού Ποσοστό λιπαρών >35% Μακρογαλάκτωμα ελαίου σε νερό

9 ΣΎΣΤΑΣΗ ΦΥΤΙΚΗΣ ΚΡΈΜΑΣ Υδατική φάση Νερό Σκόνη πλήρους γάλακτος Λιπαρή φάση Μερικώς υδρογονωμένο, ραφιναρισμένο, λευκασμένο και άοσμο μετά από σχετική επεξεργασία φοινικοπυρηνέλαιο Γαλακτωματοποιητές: Μόνο και δι-γλυκερίδια λιπαρών οξέων Εστέρες γαλακτικού οξέος από μόνο- και διγλυκερίδια λιπαρών οξέων

10 Υδρογονωμένο φοινικοπυρηνέλαιο Πλεονεκτήματα: Υπερτερεί έναντι άλλων φυτικών ελαίων λόγω υψηλότερου σ.τ. (34,2 C σε υγρή και C σε υδρογονωμένη μορφή) Η υδρογονωμένη του μορφή προσδίδει φυσικές ιδιότητες κοντά σε εκείνες του ζωικού λίπους, μειώνει τον κίνδυνο οξείδωσης και επεκτείνει τη διάρκεια ζωής του προϊόντος Μειονέκτημα: ΛΙΠΑΡΗ ΦΑΣΗ Η παρουσία trans λιπαρών που είναι γνωστά για τις αρνητικές επιπτώσεις στην υγεία του ανθρώπου

11 ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ Παστερίωση υδατικής φάσης Ανάμιξη λιπαρής φάσης και γαλακτωματοποιητών Ανάμιξη των δύο φάσεων Ομογενοποίηση Πλήρωση Αποστείρωση Ψύξη Αποθήκευση

12 ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗΣ Ομοιογένεια δείγματος Απουσία διαχωρισμού Επιθυμητή υφή Συντελεστής διόγκωσης κατά το «χτύπημα» της κρέμας μετά από 60min ψύξης

13 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ

14 ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΒΙΟΣΥΜΒΑΤΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΜΕ ΣΚΟΠΟ ΤΗΝ ΕΝΣΩΜΑΤΩΣΗ ΤΟΥΣ ΣΕ ΠΡΟΙΟΝΤΑ ΤΥΠΟΥ ΦΥΤΙΚΗΣ ΚΡΕΜΑΣ ΖΑΧΑΡΟΠΛΑΣΤΙΚΗΣ Ανάπτυξη w/o και o/w νανοδιασπορών τύπου μικρογαλακτώματος Δομική μελέτη συστημάτων (Τριγωνικά διαγράμματα φάσης και DLS)

15 ΜΙΚΡΟΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΑ NΕΡΟY ΣΕ ΕΛΑΙΟ (W/O) (1) (1) Σύσταση μικρογαλακτώματος 50-70% Miglyol 810Ν 10-25% Πολυσορβικό % Μόνο- και διγλυκερίδια γαλακτικού οξέος 5-10% υπερκάθαρο νερό Σύσταση μικρογαλακτώματος 50-60% Miglyol 5-10% Ραφιναρισμένο ελαιόλαδο 10-25% Πολυσορβικό % Μόνο- και διγλυκερίδια γαλακτικού οξέος 5-8 % νερό

16 ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΣΚΕΔΑΣΗ ΦΩΤΟΣ Oils Surfactants Water 50-70% Mygliol 10-25% Tween water Oils Surfactants Water 50-70% Mygliol 10-25% Tween % water 5-12% DMG 5-10% ROO 11,5% DMG Διάμετρος αντιστρόφου μικκυλίου : 17 ± 0,1 Διάμετρος αντιστρόφου μικκυλίου : 15 ± 0,2

17 ΜΙΚΡΟΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΑ ΕΛΑΙΟΥ ΣΕ ΝΕΡΟ (O/W) (1) (1) Oils Surfactants Water Oils Surfactants Water 4-10% Mygliol 812Ν 60-70% Tween % water 4-10% Mygliol % Tween % water

18 ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΣΚΕΔΑΣΗ ΦΩΤΟΣ Oils Surfactants Water Oils Surfactants Water 4-10% Mygliol 812Ν 60-70% Tween % water 4-10% Mygliol % Tween % water Διάμετρος αντιστρόφου μικκυλίου : 19 ± 0,4 Διάμετρος αντιστρόφου μικκυλίου : 16± 0,1

19 ΕΠΙΛΟΓΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ Από τα 4 συστήματα τα οποία αναπτύχθηκαν καταλληλότερο θεωρήσαμε το μικρογαλάκτωμα νερού σε έλαιο το οποίο περιέχει και ραφιναρισμένο ελαιόλαδο και περιείχε μικρότερο ποσοστό επιφανειοενεργών ουσιών οι οποίες αυξάνουν κατά πολύ το κόστος παραγωγής Αντικατάσταση μέρους της λιπαρής φάσης Εισαγωγή του μικρογαλακτώματος κατά την ανάμειξη της λιπαρής με την υδατική φάση

20 ΠΟΣΟΣΤΟ ΜΙΚΡΟΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΟΣ ΣΤΗΝ ΦΥΤΙΚΗ ΚΡΕΜΑ 20 % της λιπαρής φάσης Επιθυμητό αποτέλεσμα όμοιο με αυτό της κλασικής σύστασης της φυτικής κρέμας 50 % λιπαρής φάσης Υδαρής υφή, ομογενοποιημένο αποτέλεσμα 80 % λιπαρής φάσης Υφή γάλατος, ομογενοποιημένο αποτέλεσμα 100 % λιπαρής φάσης Μη ομογενοποιημένο αποτέλεσμα

21 ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΣΚΕΔΑΣΗ ΦΩΤΟΣ ΣΕ ΔΕΙΓΜΑΤΑ ΦΥΤΙΚΗΣ ΚΡΕΜΑΣ Φυτική κρέμα Φυτική κρέμα με αντικατάσταση λιπαρής φάσης Διάμετρος διασποράς: 309±0,4 Διάμετρος διασποράς: 484±0,5

22 ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΕΙΣΑΓΩΓΗΣ ΜΙΚΡΟΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΟΣ ΣΤΗΝ ΦΥΤΙΚΗ ΚΡΕΜΑ (1) Μείωση των υδρογονωμένων λιπών κατά ποσοστό 20% Παρατηρήθηκε ταχύτερη ομογενοποίηση στις ίδιες στροφές (μείωση χρόνου κατά 29%). Εισαγωγή εδώδιμων ελαίων και αύξηση της θρεπτικής αξίας Δυνατότητα εισαγωγής ουσιών οι οποίες θα αποτελέσουν για τον καταναλωτή πηγή θρεπτικών στοιχείων αλλά και άλλες ωφέλιμες όπως αντιοξειδωτικά

23 ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΕΙΣΑΓΩΓΗΣ ΜΙΚΡΟΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΟΣ ΣΤΗΝ ΦΥΤΙΚΗ ΚΡΕΜΑ (2) Δεν απαιτείται επιπλέον ενέργεια για την παρασκευή μικρογαλακτωμάτων καθώς σχηματίζονται με μια απλή ανάδευση Αντίθετα επιτέλεσαν στην μείωση της απαιτούμενης ενέργειας για την παραγωγή προϊόντος τύπου φυτικής κρέμας ζαχαροπλαστικής

24 ΠΕΡΑΙΤΕΡΩ ΜΕΛΕΤΗ Εισαγωγή αντιοξειδωτικών ουσιών στο μικρογαλάκτωμα με σκοπό την προστασία τους μέσα στα μικκύλια και την απελευθέρωση τους κατά την κατανάλωση ( Γαλλικό οξύ, Πρωτοκατεχικό οξύ, π-υδροξυβενζοϊκό οξύ ) Εισαγωγή μεγαλύτερου ποσοστού συστημάτων με εδώδιμα έλαια (ηλιέλαιο, ελαιόλαδο κ.α)

25 ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Δρ. Αριστοτέλης Ξενάκης Δρ. Βασιλική Παπαδημητρίου Δρ. Μαρία Ζουμπανιώτη Γιώργος Σωτηρούδης, MSc. Μαρία Χατζηδάκη, Υποψήφια Διδάκτωρ Θεοχάρη Ιωάννα, ΒSc Ταβαντζής Γεώργιος Δρ. Λαδικός Δημήτρης Η συγκεκριμένη μελέτη πραγματοποιήθηκε στο πλαίσιο της πράξης «Πρόγραμμα Ανάπτυξης Βιομηχανικής Έρευνας& Τεχνολογίας ΠΑΒΕΤ 2013»